Symulacja komputero- wa i obróbka części na frezarce sterowanej

LABORATORIUM TECHNOLOGII
5
Symulacja komputerowa i obróbka części
na frezarce sterowanej
numerycznie
Przemysław Siemiński,
Cel ćwiczenia:
o
zapoznanie z budową i działaniem frezarek CNC,
o
przegląd frezów trzpieniowych (palcowe, zaokrąglone, kuliste) stosowanych tych maszynach,
o
umieszczenie punktów charakterystycznych na frezarkach CNC,
o
programowaniem obrabiarek CNC (edycja programów oraz prowadzeniem symulacji obróbki na sterowaniu obrabiarki CNC),
o
uruchamianie programów obróbkowych na frezarce
CNC.
Strona
5-1
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 5
Wykaz oznaczeń:
2D
3D
CAD
CAM
NC
CNC
OSN
– ang. Two Dimensional – dwuwymiarowy (płaski)
– ang. Three Dimensional – trójwymiarowy (przestrzenny),
– ang. Computer Aided Design – komputerowe
wspomaganie projektowania
– ang. Computer Aided Manufacturing – komputerowe wspomaganie wytwarzania
– ang. Numerical Control – sterowanie numeryczne
maszyn i urządzeń
– ang. Computer Numerical Control – komputerowe
sterowanie numeryczne maszyn i urządzeń
– Obrabiarki Sterowane Numerycznie
Układ osi pionowej frezarki CNC (3 osiowej):
Z
Y
Układ osi frezarki
CNC jest układem
prawoskrętnym
X
Układ osi frezarki
opisujący przedmiot obrabiany,
Strona
5-2
SYMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE
Strona
5-3
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 5
Punkty charakterystyczne pionowej frezarki CNC (3 osiowej):
PUNKT ODNIESIENIA NARZĘDZIA – do tego punktu sterowanie odnosi wszystkie ruchy narzędzia,
PUNKT ZEROWY PRZEDMIOTU OBRABIANEGO –
definiuje połoŜenie przedmiotu obrabianego w przestrzeni obrabiarki,
PUNKT WYMIANY NARZĘDZIA – punkt zmiany narzędzia (jeŜeli obrabiarka posiada magazyn narzędzi).
PUNKT ZEROWY OBRABIARKI –początek układu
współrzędnych obrabiarki (ustalony przez producenta,
PUNKT WYJŚCIOWY OBRABIARKI (REFERENCYJNY, BAZA) – słuŜy do kalibracji połoŜenia układu
pomiarowego,
Strona
5-4
SYMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE
Podstawowe (najważniejsze) funkcje programowania brabiarek
CNC:
G code - (kod ISO) to język zapisu poleceń dla urządzeń CNC.
Definiuje operacje, które naleŜy wykonać, aby obrobić detal na
obrabiarce CNC. Taki kod moŜna edytować samodzielnie lub
otrzymać w wyniku przetworzenia przez postprocesor, na
podstawie ścieŜek ruchu narzędzia wygenerowanych w
programie CAM.
Przykładowe funkcje przygotowawcze:
G00 - ruch szybki narzędzia bez obróbki (szybki dojazd),
G01 - ruch narzędzia wg interpolacji liniowej,
G02 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej zgodnie z ruchami
wskazówek zegara,
G03 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej przeciwnie do
ruchu wskazówek zegara,
G54 - G59 - przesunięcie układu współrzędnych (punktu
zerowego) przedmiotu obrabianego,
G90 - pozycjonowanie absolutne,
G91 - pozycjonowanie przyrostowe (inkrementalne).
Przykładowe funkcje pomocnicze:
M00 - stop programu bezwarunkowy (zawsze),
M01 - stop programu warunkowy (zaleŜy od wybrabego trybu
pracy),
M03 - włączenie prawych obrotów wrzeciona,
M04 - włączenie lewych obrotów wrzeciona,
M05 - wyłączenie obrotów wrzeciona,
M06 - zmiana narzędzia (polecenie "zmień"),
M30 - koniec programu i przewinięcie do początku.
Dodatkowe funkcje:
T – kompensacja wymiarów narzędzia (wybór narzędzia,
symbol T oraz numer narzędzia, np. T24),
D – rejestr narzędzowy zawierający opis geometryczny
narzędzia (długość, średnica),
Strona
5-5
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 5
S – wybór prędkości obrotowej wrzeciona (symbol "S" oraz
podana wartość, np. S1500),
F – wybór posuwu (symbol "F" oraz podana wartość, np. F800),
X – połoŜenie w osi "X" (po adresie występuje wartość
bezwzględna lub względna, np. X200),
N – numer danego boku programu. (np. N35).
Przykładowy program obróbczy:
Na początku widnieje nazwa programu oraz blok komentarza
(rozpoczynający się od ‘;’. W bloku N5 przywołano najwaŜniejsze funkcje przygotowawcze, inicjując tym samym sposób interpretacji kolejnych bloków Blok N10 to przywołanie narzędzia (T1) w magazynie, wstawienie do wrzeciona (M6) i ustawienie jego rejestru narzędziowego (D1). W bloku tym dokonano ustawienia prędkości obrotowej wrzeciona na 800 obr/min
(S800) i włączenie obrotów prawych (M3) oraz ustawienia
prędkości posuwu na 100 mm/min (F100). Następne bloki programują juŜ ruch narzędzia.
Strona
5-6
SYMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE
%MPF500
;11-08-2003
N5 G54 G90
N10 S800 F100 T1 D1 M3 M6
N15 G0 X0 Y0
N20 Z3
N25 G1 Z-5
N30 X125
N35 Y50
N40 X60
N45 Y80
N50 X100
N55 Y105.4
N60 X85.4 Y120
N65 X25
N70 Y84
N75 X0
N80 Y0
N85 G0 Z50
N90 M5
N95 M30
W N15 następuje pozycjonowanie w płaszczyźnie XY nad punktem początkowym konturu (ruchem szybkim G0), a w N20 w
osi Z 3 mm przed powierzchnią materiału. Blok N25 to ustawianie się w osi Z ruchem roboczym (G1) z uwagi na rozpoczęcie kontaktu narzędzia z materiałem obrabianym. Bloki N30 –
N80 programują ruch narzędzia w płaszczyźnie XY, kolejno
przez wszystkie elementy konturu. Blok N85 to wycofanie narzędzia w osi Z ruchem szybkim (G0). W przedostatnim bloku
(N90) wyłączamy obroty wrzeciona (M5). Ostatni blok (N95) to
słowo końca programu i przewinięcia do początku (M30).
Strona
5-7
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 5
Definicje parametrów skrawania:
Podstawowe zaleŜności dotyczące skrawania:
n
=
v c ⋅1000
π ⋅D c
v f = n ⋅z n ⋅f
z
Oznaczenia:
n – prędkość obrotowa [obr/min],
vc – prędkość skrawania [m/min],
fz – posuw na ząb [mm/ostrze],
zn – liczba zębów (ostrzy),
vf – prędkość posuwowa [mm/min],
ae – szerokość powierzchni frezowanej [mm],
ap – głębokość skrawania [mm],
Dc – średnica skrawania (narzędzia) [mm].
Strona
5-8
SYMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA FREZARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE
Rodzaje operacji frezowania stosowane na pionowych frezarkach CNC:
Wygląd frezarki Avia FNF 40NA:
silnik
wrzeciona
dodatkowy awaryjny
wyłącznik STOP
awaryjny wyłącznik STOP
na pulpicie sterownika
Strona
5-9
LABORATORIUM TECHNOLOGII
ĆWICZENIE 5
Opis pulpitu sterowniczego Pronum 640FC frezarki Avia FNF
40NA:
przyciski
programowalne
ekran komputerowy
diody informacyjne
k lawiatura
przyciski wyboru
menu ekranowego
przyciski zmiany posuwu
i obrotów wrzeciona
przyciski wyboru osi
awaryjny
wyłącznik STOP
port RS232
blokada
edycji (kluczyk)
włącznik chłodziwa
Opis ekranu głównego sterownika Pronum 640FC:
Literatura:
1. Praca zbiorowa pod red. Sobolewskiego J.: Projektowanie technologii maszyn Oficyna Wydawnicza PW, 2007, Warszawa.
2. Stach B.: Podstawy programowania obrabiarek sterowanych numerycznie. Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1999.
3. Brejnak A.: Programowanie obrabiarek CNC. Frezowanie. - konsultacja merytoryczna. Wyd. REA. Warszawa, 2002.
Strona
5 - 10