Основні сучасні системи числового програмного керування

Сучасні системи числового програмного керування, що позначаються як CNC (Computer numerical control), засновані на мікропроцесорі з оперативною пам'яттю та операційною системою. Програма для верстатів з числовим програмним керуванням може завантажуватись із зовнішніх носіїв, або звичайних чи спеціалізованих флеш-накопичувачів. До того ж сучасне обладнання та верстати з числовим програмним керуванням можуть підключатись до комп’ютерних Конструктивні особливості та основи програмування верстатів з числовим програмним керуванням Ковальов В.А., Гаврушкевич А.Ю., Гаврушкевич Н.В. 12 мереж підприємства, що дозволяє виконувати завантаження програми за допомогою передачі по промисловій мережі. Основна мова програмування описана документом ISO6983 Міжнародного комітету стандартів і називається «G-код». Вона найбільш поширена для металообробного обладнання. Програмування виконується в G та М-кодах. Мова G та М-кодів базується на положеннях Міжнародної організації по стандартизації (ISO) та Асоціації електронної промисловості (ЕІА). Офіційно ця мова вважається стандартом для американських та європейських виробників обладнання з ЧПК і інколи її називають «ІSО 7біт». Все ж виробники систем ЧПК хоча і притримуються цих стандартів для описування основних функцій, але допускають і відхилення від правил, коли мова йде про якісь спеціальні можливості своїх систем. Системи ЧПК Fanuc (Японія) були одними з перших, що адаптовані для роботи з G та М-кодами ISO. Вони найбільш повно використовують цей стандарт. Системи Fanuc на сьогоднішній день дуже популярні та найбільш поширені. Стійки ЧПК інших відомих виробників, наприклад, Heidenhain та Sinumerik (Siemens) також мають можливості роботи з G та М-кодами, але деякі коди можуть відрізнятись. Немає необхідності знати усі коди всіх систем ЧПК. Достатньо знати набір основних G та М-кодів, а при виникненні специфічних функцій можна скористатись документацією конкретної системи. Деякі виробники систем ЧПК пропонують діалогову мову програмування. Ця мова спрощує спілкування з системою, оскільки основою для неї слугують англомовні речення, скорочення, запитання та графічні елементи, які вводяться оператором верстата в інтерактивному режимі. 1.3. Органи керування сучасного верстата з ЧПК Більшість органів керування сучасного верстата з ЧПК зосереджено на передній панелі стійки ЧПК. Конструктивні особливості та основи програмування верстатів з числовим програмним керуванням Ковальов В.А., Гаврушкевич А.Ю., Гаврушкевич Н.В. 13 Стійка ЧПК має клавіатуру або аналогічну клавіатурі звичайного персонального комп’ютера, або обмежену, яка дозволяє вводити лише основні символи та знаки програмування. Дисплей монохромний або кольоровий. Всі клавіші, перемикачі та рукоятки верстата можна умовно розділити на декілька функціональних груп: Клавіші для введення різних символів, букв та цифр дають можливість оператору створити програму обробки прямо на екрані, вводячи Gкоди, різні слова даних та спеціальні символи програмування (наприклад, знак кінця кадру). У випадку обмеженої клавіатури одна клавіша може відповідати за декілька символів. Привод ввімкнено Привод вимкнено Пуск ЧПК Зупинка ЧПК Блокування шпинделя Подача ЗОР вручну Подача ЗОР через систему ЧПК Блокування заміни інструменту Заміна інструменту Шпиндель ввімкнуто. Обертання вправо Зупинка шпинделя Напрямок по осі Х+. Рис.1.5. Панель керування та клавіші стійки ЧПК фрезерносвердлильного верстата Конструктивні особливості та основи програмування верстатів з числовим програмним керуванням Ковальов В.А., Гаврушкевич А.Ю., Гаврушкевич Н.В. 14 Клавіші редагування дозволяють оператору змінювати склад керуючої програми. Програмні або екранні клавіші використовуються для виконання різних функцій в залежності від програмного забезпечення системи ЧПК та поточного екранного режиму. Як правило, ці клавіші розташовані прямо під дисплеєм, а їхні поточні функції відтворюються в нижній частині дисплея. Клавіші та перемикачі режимів роботи верстата дозволяють переходити із одного режиму в інший. Кнопки прямого керування осьовими переміщеннями дозволяють оператору переміщувати виконавчі органи на робочій або прискореній подачі. Рис. 1.6. - Ручна корекція величини подачі Рукоятки керування подачею та обертанням шпинделя Багато верстатів мають засоби для прямого (без програмування G та М кодів) вмикання та вимикання шпинделя та керування частотою його обертання. Система ЧПК дає можливість оператору коректувати запрограмованою подачею та частотою обертання шпинделя у визначених діапазонах. Рис.1.7. Ручна корекція частоти обертання шпинделя Клавіші та перемикачі для роботи із спеціальними функціями верстата відповідають за вмикання та вимикання освітлення робочої зони верстата, керування системою видалення стружки та інші допоміжні дії. Клавіші циклу програмування За пуск керуючої програми відповідає кнопка «Старт циклу», а за її зупинку – кнопка «Зупинка подачі» або «Скидання програми». До цієї групи відносяться також клавіші для активації функцій вибіркової зупинки Конструктивні особливості та основи програмування верстатів з числовим програмним керуванням Ковальов В.А., Гаврушкевич А.Ю., Гаврушкевич Н.В. 15 «М01», пропуску кадру «/», виконання програми за окремими кадрами, пробного прогону та блокування осьових переміщень. Частина органів керування може бути розташована не на самому пульті пристрою ЧПК. Наприклад, вимикач електроживлення часто розташовується на тильній стороні корпусу верстата, а клавіші керування інструментальним магазином рядом з віконцем для завантаження інструментів. Велика червона кнопка «Екстренна зупинка» знаходиться на самому видному та доступному місці. Практично усі верстати з ЧПК мають маховики, які дозволяють оператору переміщувати виконавчі органи вручну. Як правило, цими маховиками оператор користується для виконання точних операцій, таких, як пошук нульової точки або вимірювання довжини інструменту. Крім різноманітних органів керування верстат з ЧПК має набір індикаторів (світлодіоди або лампочки), які можуть показати наступне: прийшли чи не прийшли виконавчі органи в нульову точку, чи ввімкнена подача ЗОР. Вони також сигналізують у випадку аварійної ситуації. 1.4. Основні режими роботи верстата з ЧПК Режим автоматичного керування є основним для верстата з ЧПК. В цьому режимі виконується оброблювання деталі за програмою. Для запуску керуючої програми на її виконання необхідно спочатку вибрати активну програму, а потім натиснути кнопку «Старт циклу». В режимі автоматичного керування оператор може впливати на запрограмовану величину подачі та частоту обертання шпинделя. Рукоятка корекції прискореного ходу дозволяє змінювати швидкість холостих ходів виконавчих органів верстата в діапазоні від 0 до 150 відсотків. Режим редагування дозволяє оператору вводити нову або редагувати існуючу програму оброблювання вручну, використовуючи клавіатуру пристрою ЧПК. Можливості редагування керуючої програми у різних стійок ЧПК можуть суттєво відрізнятись. Найпростіші системи дозволяють вставляти, видаляти та копіювати слова даних. Сучасні системи ЧПК мають функції пошуку та заміни даних (аналогічно текстовим редакторам на ПК), копіювання, видалення та переносу визначеного програмного діапазону, здатні редагувати керуючу програму у фоновому режимі. Функція фонового редагування даних дозволяє оператору верстата створювати або редагувати одну програму при одночасному виконанні Конструктивні особливості та основи програмування верстатів з числовим програмним керуванням Ковальов В.А., Гаврушкевич А.Ю., Гаврушкевич Н.В. 16 іншої програми. Для фонового редагування систему керування необхідно переключити в автоматичний режим. Зазвичай в режимі редагування виконується введення або виведення керуючої програми з персонального комп’ютера або іншого зовнішнього пристрою. Тут можна також перевірити розмір вільної пам’яті системи ЧПК та кількість зареєстрованих програм. Режим ручного введення даних MDI дозволяє оператору ввести та виконати один або декілька кадрів, не записаних в пам’яті системи ЧПК. Цим режимом користуються для введення даних G та M-кодів, наприклад, для заміни інструменту або вимикання обертів шпинделя. Введені команди та слова даних після виконання або скидання програми видаляються. Поштовховий режим (старт-стопний) забезпечує ручне переміщення виконавчих органів верстата натисканням на відповідні клавіші на панелі верстата. Режим повернення в нульову точку є стандартною процедурою по синхронізації верстата та системи керування при вмиканні верстата. Режим прямого числового керування DNC дозволяє виконувати програму обробки безпосередньо з комп’ютера або іншого зовнішнього пристрою, не записуючи її в пам’ять системи. Як правило, в цьому режимі виконуються керуючі програми великого розміру, для реалізації яких недостатньо пам’яті системи ЧПК. Режим редагування параметрів дозволяє виконувати редагування параметрів системи ЧПК. Параметри користувачів відповідають за настроювання поточної дати та часу, роботу в різних режимах і т.п. Системні параметри відповідають за функціонування верстата в цілому. Все ж таки не рекомендується самостійно змінювати значення системних параметрів. Інколи вхід в область параметрів заблокований і для редагування потрібно ввести спеціальний код, що встановлюється виробником. Тестові режими з відповідною кількістю тестових функцій є в кожному верстаті з ЧПК. До них відносять, наприклад, пробний прогін та відпрацювання керуючої програми за окремими кадрами. Деякі верстати дозволяють проводити графічну перевірку траєкторії переміщення інстпументу. Індикація системи координат дає можливість під час виконання обробки за програмою, або ручного переміщення виконавчих органів Конструктивні особливості та основи програмування верстатів з числовим програмним керуванням Ковальов В.А., Гаврушкевич А.Ю., Гаврушкевич Н.В. 17 верстата, спостерігати за їхнім поточним положенням в різних координатних системах. Таблиця 1.1 Регістри положення виконавчих органів верстата ABSOLUTE Абсолютне положення в робочій системі координат (G54-G59) MACHINE Поточне положення відносно нуля верстата DISTANCE TO GO Залишок відстані переміщення в кадрі За координатами регістрів ABSOLUTE та MACHINE (табл. 1.1) можна судити про відповідність переміщень до керуючої програми. Координати регістра DISTANCE TO GO використовуються оператором для знаходження нуля деталі та установки робочої системи координат. Для більшості сучасних верстатів система числового програмного керування може бути умовно розділена на три підсистеми: - підсистема керування; - підсистема приводів; - підсистема зворотного зв’язку.