FANUC 21 User Manual
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н. П. ОГАРЁВА»
ПРОГРАММИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЧПУ
FANUC 21
(ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА)
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
САРАНСК
ИЗДАТЕЛЬСТВО МОРДОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2018
УДК 621.9.06-529.004.1(075)
П 784
Программирование системы ЧПУ FANUC 21 (Токарная
обработка) : учеб. пособие [Электронный ресурс] / С. Ю. Калякулин,
С. П. Кудаев, А. П. Мартышкин [и др.]– Саранск : Изд-во Мордов. унта, 2018. – 3,5 Мб.
ISBN 978-5-7103-3568-0
В пособии рассматриваются вопросы, связанные с разработкой
управляющих программ для современных систем числового программного
управления (ЧПУ) на базе системы ЧПУ FANUC 21. Материал размещен в
последовательности, обеспечивающей оптимальную работу студентов над
выполнением курса лабораторных работ, предусмотренных учебными планами
для механических и технологических специальностей вузов.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки
15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных
производств», профилей «Технология машиностроения», «Металлообрабатывающие станки и комплексы», «Конструкторско-технологическая
информатика. САПР». Пособие будет полезно студентам и инженернотехническим работникам, занимающимся вопросами разработки управляющих
программ для систем ЧПУ.
ISBN 978-5-7103-3568-0
© Калякулин С. Ю., Кудаев С. П.,
Мартышкин А. П., 2018
© ФГБОУ ВО «МГУ
им. Н. П. Огарёва», 2018
© Оформление. Издательство
Мордовского университета, 2018
ББК 397
П 784
А в т о р ы:
Калякулин С. Ю. – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии
машиностроения ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»;
Кудаев С. П. – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры технологии
машиностроения ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»;
Мартышкин А. П. – кандидат технических наук, доцент кафедры конструкторско-
технологической информатики ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»;
Митин Э. В. – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии
машиностроения ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»;
Сульдин С. П. – кандидат технических наук, заведующий кафедрой технологии
машиностроения ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»
Р е ц е н з е н т ы:
Комаров В. А., доктор технических наук, профессор кафедры технического
сервиса машин ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»;
Ахмеров Н .Р., директор филиала ФГБОУ ВО «Самарский государственный
университет путей сообщений» в г. Рузаевке
Учебное издание
КАЛЯКУЛИН Сергей Юрьевич, КУДАЕВ Сергей Петрович,
МАРТЫШКИН Анатолий Петрович и др.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЧПУ FANUC 21
(ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА)
Издательство Мордовского университета
430005, г. Саранск, ул. Советская, 24
Учебное пособие
СОДЕРЖАНИЕ
1. Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ
1.1. Обработка деталей на станках с ЧПУ
1.2. Основные термины и понятия
1.3. Классификация устройств ЧПУ
1.4. Языки программирования обработки заготовок на станках с ЧПУ
(стойки ЧПУ)
2. Описание стойки ЧПУ ЕМСО Fanuc 21 ТВ (Токарная обработка)
2.1. Описание клавиш
2.2. Рабочие режимы
2.3. Базовые точки для токарных станков
2.4. Смещение нуля
2.5. Измерение данных резца
2.6. Система координат
2.7. Ввод программы
2.8. Выполнение программ
3. Программирование токарной обработки на стойке ЧПУ Fanuc 21 ТВ23
3.1. Структура программы
3.2. Вспомогательные функции М
3.3. Обзор команд G
3.4. Описание G команд
4. Гибкое программирование
5. Пример составления управляющей программы
6. Порядок выполнения и оформления контрольных работ
6.1. Программирование технологической обработки на токарном станке
со стойкой ЧПУ Fanuc 21
7. Приложения
Список литературы
1. Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ
1.1. Обработка деталей на станках с ЧПУ
На сегодняшний день практически каждое предприятие, занимающееся
механической обработкой, имеет в своем распоряжении станки с числовым
программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ выполняют все те же
функции, что и обычные станки с ручным управлением, однако перемещения
исполнительных органов этих станков управляются электроникой. В чем же
основное преимущество станков с ЧПУ и почему все большее число
предприятий предпочитает вкладывать деньги именно в современное
оборудование с автоматическим управлением, а не покупать относительно
дешевые универсальные станки?
Первым очевидным плюсом от использования станков с ЧПУ является
более высокий уровень автоматизации производства. Случаи
вмешательства оператора станка в процесс изготовления детали сведены к
минимуму. Станки с ЧПУ могут работать практически автономно, день за днем,
неделю за неделей, выпуская продукцию с неизменно высоким качеством. При
этом главной заботой станочника-оператора являются в основном
подготовительно-заключительные операции: установка и снятие детали,
наладка инструмента и т.д. В результате один работник может обслуживать
сразу несколько станков.
Вторым преимуществом является производственная гибкость. Это
значит, что для обработки разных деталей нужно всего лишь заменить
программу. А уже проверенная и отработанная программа может быть
использована в любой момент и любое число раз.
Третьим плюсом является высокая точность и повторяемость
обработки. По одной и той же программе вы сможете изготовить с требуемым
качеством тысячи практически идентичных деталей. Ну и наконец, числовое
программное управление позволяет обрабатывать такие детали, которые не
возможно изготовить на обычном оборудовании. Эго детали со сложной
пространственной формой, например, штампы и пресс-формы.
Стоит отметить, что сама методика работы по программе позволяет более
точно предсказывать время обработки некоторой партии деталей и
соответственно более полно загружать оборудование.
Станки с ЧПУ стоят достаточно дорого и требуют больших затрат на
установку и обслуживание, чем обычные станки. Тем не менее, их высокая
производительность легко может перекрыть все затраты при грамотном
использовании и соответствующих объемах производства.
Числовое программное управление (ЧПУ) – это автоматическое
управление станком при помощи компьютера (который находится внутри
станка) и программы обработки (управляющей программы). До изобретения
ЧПУ управление станком осуществлялось вручную или механически.
Осевыми перемещениями станка с ЧПУ руководит компьютер, который
читает управляющую программу (УП) и выдает команды соответствующим
двигателям. Двигатели заставляют перемещаться исполнительные органы
станка – рабочий стол или колонну со шпинделем. В результате производится
механическая обработка детали. Датчики, установленные на направляющих,
посылают информацию о фактической позиции исполнительного органа
обратно в компьютер. Эго называется обратной связью. Как только компьютер
узнает о том, что исполнительный орган станка находится в требуемой
позиции, он выполняет следующее перемещение. Такой процесс продолжается
пока чтение управляющей программы не подойдет к концу.
По своей конструкции и внешнему виду станки с ЧПУ похожи на обычные
универсальные станки. Единственное внешнее отличие этих двух типов станков
заключается в наличие у станка с ЧПУ устройства числового программного
управления (УЧПУ), которое часто называют стойкой ЧПУ.
1.2. Основные термины и понятия
Числовое программное управление станком (ЧПУ) (Numerical control of
machine) – управление обработкой заготовки на станке по управляющей
программе, в которой данные заданы в цифровой форме.
Позиционное ЧПУ (Positioning control) – числовое программное
управление станком, при котором перемещение его рабочих органов
происходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются.
Контурное ЧПУ (Contouring control) – числовое программное
управление станком, при котором перемещение его рабочих органов
происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения
необходимого контура обработки.
Адаптивное ЧПУ (Adaptive control) – числовое программное управление
станком, при котором обеспечивается автоматическое приспособление
процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по
определенным критериям.
Групповое ЧПУ (Direct numerical control – DNC) – числовое программное
управление группой станков от ЭВМ, имеющей общую память для хранения
управляющих программ, распределяемых по запросам от станков.
Устройство числового программного управления станком (УЧПУ)
(Numerical control) – устройство, выдающее управляющие воздействия на
исполнительные органы станка в соответствии с управляющей программой и
информацией о состоянии управляемого объекта.
Аппаратное устройство числового программного управления станком
(Numerical control – NC) – устройство числового программного управления
станком, алгоритмы работы которого реализуются схемным путем и не могут
быть изменены после изготовления устройства.
Программируемое устройство числового программного управления
станком (Computerized numerical control – CNC) – устройство числового
программного управления станком, алгоритмы работы которого реализуются с
помощью программ, вводимых в его память, и могут быть изменены после
изготовления устройства.
Система числового программного управления станком (СЧПУ)
(Control system) – совокупность функционально взаимосвязанных и
взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих
числовое программное управление станком.
Автоматическая работа системы (устройства) числового
программного управления станком (Mode of operation, automatic) -
функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка управляющей
программы происходит с автоматической сменой кадров управляющей
программы.
Работа системы числового программного управления станком с
пропуском кадров (Block skip) – автоматическая работа СЧПУ (УЧПУ), при
которой не отрабатываются кадры управляющей программы, обозначенные
символом «Пропуск кадра».
Покадровая работа системы (устройства) числового программного
управления станком (Mode of operation, single block) – функционирование
СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка каждого кадра управляющей
программы происходит только после воздействия оператора.
Работа системы (устройства) числового программного управления
станком с ручным вводом данных (Manual data input – MDI) –
функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором набор данных, ограниченный
форматом кадра, производится вручную оператором на пульте.
Работа системы числового программного управления станком с
ручным управлением (Mode of operation, manual) – функционирование СЧПУ
(УЧПУ), при котором оператор управляет станком с пульта без использования
числовых данных.
Зеркальная отработка системы (устройства) числового программного
управления станком (Machine program mirror execution) – функционирование
СЧПУ (УЧПУ), при котором рабочие органы станка перемещаются по
траектории, представляющей собой зеркальное отображение траектории,
записанной в управляющей программе.
Управляющая программа (УП) – совокупность команд на языке
программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования
станка по обработке конкретной заготовки.
Кадр УП – составляющая часть управляющей программы, вводимая и
отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды.
Слово УП – составляющая часть кадра управляющей программы,
содержащая данные о параметре процесса обработки заготовки и (или) другие
данные по выполнению управления.
Адрес УП – часть слова управляющей программы, определяющая
назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове.
Номер кадра УП – слово в начале кадра, определяющее
последовательность кадров в управляющей программе.
Формат кадра УП – условная запись структуры и расположения слов в
кадре управляющей программы с максимальным числом слов.
Главный кадр УП – кадр управляющей программы, содержащий все
данные, необходимые для возобновления процесса обработки заготовки после
его перерыва (главный кадр управляющей программы обозначают
специальным символом).
Абсолютный размер – линейный или угловой размер, задаваемый в
управляющей программе и указывающий положение точки относительно
принятого нуля отсчета.
Размер в приращении – линейный или угловой размер, задаваемый в
управляющей программе и указывающий положение точки относительно
координат точки предыдущего положения рабочего органа станка.
Ускоренная отработка – автоматическая работа СЧПУ (УЧПУ), при
которой предусмотренные в управляющей программе скорости подач
автоматически заменяются на ускоренную подачу.
Нулевая точка станка – точка, принятая за начало системы координат
станка.
Исходная точка станка – точка, определенная относительно нулевой
точки станка и используемая для начала работы по управляющей программе.
Фиксированная точка станка – точка, определенная относительно
нулевой точки станка и используемая для определения положения рабочего
органа станка.
Точка начала обработки – точка, определяющая начало обработки
конкретной заготовки.
Нулевая точка детали – точка на детали, относительно которой заданы
ее размеры.
Плавающий нуль – свойство СЧПУ (УЧПУ) помещать начало отсчета
перемещения рабочего органа в любое положение относительно нулевой точки
станка.
Дискретность задания перемещения – минимальное перемещение или
угол поворота рабочего органа станка, которые могут быть заданы в
управляющей программе.
Дискретность отработки перемещения – минимальное перемещение
или угол поворота рабочего органа станка, контролируемое в процессе
управления.
Максимальное программируемое перемещение – наибольшее
перемещение рабочего органа станка, которое может быть задано в одном кадре
управляющей программы.
1.3. Классификация устройств ЧПУ
К УЧПУ сходятся все нити управления автоматическими механизмами
станка. Конструктивно УЧПУ выполнено как автономный электронный агрегат,
имеющий устройство ввода УП, вычислительную часть, электрический канал
связи с автоматическими механизмами станка.
Внешний вид УЧПУ во многом определен панелью управления, с которой
осуществляется выбор одного из следующих режимов управления станком:
ручной, наладка, полуавтоматический, автоматический; производится
исправление программы в период ее отладки, вводится коррекция, ведется
контроль за выполнением команд и наблюдение за правильной работой станка
и самого устройства ЧПУ и др. Панель управления (пульт) УЧПУ, в свою
очередь, определяется системой программирования, принятой для данного
устройства, характерными признаками принятой системы программного
управления, классом СЧПУ.
В соответствии с международной классификацией все УЧПУ по уровню
технических возможностей делятся на следующие основные классы: NC
(Numerical Control); SNC (Stored Numerical Control); CNC (Computer Numerical
Control); DNC (Direct Numerical Control); HNC (Handled Numerical Control);
VNC (Voise Numerical Control); РСNC (Personal Computer Numerical Control) .
Структурно-информационный анализ этих систем достаточно сложен, хотя
позволяет выделить в них наличие определенных функциональных элементов и
информационных каналов. Классификация для реальных УЧПУ также является
условной, поскольку реализация функций ЧПУ может быть такой, что
реальный вариант системы управления представляет собой синтез отдельных
признаков систем разных классов. Особенно это относится к УЧПУ с
признаками класса DNC, которые реализуются как системы классов DNC-NC,
DNC-SNC, DNC-CNC и др. к УЧПУ класса CNC, которые реализуются как
системы VNC, CNC-HNC и др.
Системы классов NC и SNC. Станки, оснащенные УЧПУ классов NC и
SNC, в настоящее время еще имеются в практике предприятий, но выпуск
систем этих классов уже прекращен. Это наиболее простые системы
управления с ограниченным числом информационных каналов. В составе этих
систем отсутствует оперативная ЭВМ, и весь поток информации обычно
замыкается на уровне 3-го ранга. Внешним признаком УЧПУ классов NC и
SNC является способ считывания и отработки УП.
Системы класса NC. В системах класса NC принято покадровое чтение
перфоленты на протяжении цикла обработки каждой заготовки. Системы
класса NC работают в следующем режиме. После включения станка и УЧПУ
читаются первый и второй кадры программы. Как только заканчивается их
чтение, станок начинает выполнять команды первого кадра. В это время
информация второго кадра программы находится в запоминающем устройстве
УЧПУ. После выполнения первого кадра станок начинает отрабатывать второй
кадр, который для этого выводится из запоминающего устройства. В процессе
отработки станком второго кадра система читает третий кадр программы,
который вводится в освободившееся от информации второго кадра
запоминающее устройство, и т.д.
Основным недостатком рассмотренного режима работы является то, что
для обработки каждой следующей заготовки из партии системе ЧПУ
приходится вновь читать все кадры перфоленты, в процессе такого чтения
нередко возникают сбои из-за недостаточно надежной работы считывающих
устройств УЧПУ. В результате отдельные детали из партии могут оказаться
бракованными. Кроме того, при таком режиме работы перфолента быстро
изнашивается и загрязняется, что еще более увеличивает вероятность сбоев при
чтении. Наконец, если в кадре записаны действия, которые станок выполняет
очень быстро, то УЧПУ за это время может не успеть прочитать следующий
кадр, что также ведет к сбоям.
В настоящее время УЧПУ класса NC уже не выпускаются.
Системы класса SNC. Эти системы сохраняют все свойства систем класса
NC, но отличаются от них увеличенным объемом памяти. Системы класса SNC
позволяют прочитать все кадры программы и разместить информацию в
запоминающем устройстве большой емкости. Перфолента читается только один
раз перед обработкой всей партии одинаковых деталей и поэтому мало
изнашивается. Все заготовки обрабатываются по сигналам из запоминающего
устройства, что резко уменьшает вероятность сбоев, а, следовательно, и брак
деталей. В настоящее время УЧПУ класса SNC уже не выпускаются. Однако
схема работы этих систем является очень показательной и определяет существо
программного управления. При работе станка, управляемого системой NC или
SNC, кодированная программа вводится на перфоленте. Кроме того, отдельные
команды могут быть введены с пульта управления УЧПУ или с панели
управления станком. Информация с перфоленты через блоки ввода и
декодирования поступает в память. При работе станка в автоматическом
режиме команды программы, обработанные интерполятором, через блоки
управления поступают к приводам. Скорость приводов регулируется по данным
системы обратной связи, а перемещения для приводов подач - по данным
путевых датчиков перемещения ПД
Системы классов CNC, DNC, HNC. Развитие вычислительной техники,
уменьшение габаритов ее элементов, расширение функциональных
возможностей позволило создать УЧПУ на базе ЭВМ, установив, мощную
вычислительную технику прямо к станку в производственные цеха. Новые
системы совместили функции управления станком и решение почти всех задач
подготовки УП.
Системы класса CNC. В системах класса CNC возможно в период
эксплуатации изменять и корректировать как УП обработки детали, так и
программы функционирования самой системы в целях максимального учета
особенностей данного станка. Каждая из выполняемых функций
обеспечивается своим комплексом подпрограмм. Подпрограммы увязываются
общей координирующей программой-диспетчером, осуществляющей гибкое
взаимодействие всех блоков системы.
В запоминающее устройство системы CNC УП может быть введена
полностью не только с дискеты или по каналу внешней связи, но и отдельными
кадрами — вручную с пульта УЧПУ. В кадрах программы могут записываться
не только команды на задания отдельных движений рабочих органов, но и
команды, задающие целые группы движений, называемые постоянными
циклами, которые хранятся в запоминающем устройстве СПУ. Ряд систем
имеет библиотеку типовых программ, встроенную САП и т.д. Это приводит к
резкому уменьшению числа кадров УП, к сокращению сроков ее подготовки и
повышению надежности работы станка.
Системы класса CNC позволяют достаточно просто выполнять в режиме
диалога доработку и отладку УП и их редактирование, используя ручной ввод
информации и вывод ее на дисплей, а также получить отредактированную и
отработанную программу на магнитном диске (дискете) и т.п. В процессе
работы допускаются самые различные виды коррекций.
Достоинства систем класса CNC: низкая стоимость, малые габариты,
высокая надежность, многие УЧПУ этого класса имеют математическое
обеспечение, с помощью которого можно учитывать и автоматически
корректировать постоянные погрешности станка и тем самым влиять на
совокупность причин, определяющих точность обработки, использование
систем контроля и диагностики повышает надежность и работоспособность
станков с УЧПУ класса CNC.
Системы класса DNC. Системами класса DNC можно управлять
непосредственно по приводам от центральной ЭВМ, минуя считывающее
устройство станка. Однако наличие ЭВМ не означает, что необходимость в
УЧПУ у станков полностью отпадает. В одном из наиболее распространенных
вариантов систем DNC каждый вид оборудования на участке сохраняет свои
УЧПУ классов NC, SNC, CNC. Нормальным для такого участка является режим
работы с управлением от ЭВМ, но в условиях временного выхода из строя
ЭВМ такой участок сохраняет работоспособность, поскольку каждый вид
оборудования может работать с помощью дискеты, подготовленной заранее на
случай аварийной ситуации.
В функции DNC входит управление и другим оборудованием
автоматизированного участка, например автоматизированным складом,
транспортной системой и промышленными роботами, а также решение
некоторых организационно-экономических задач планирования и
диспетчирования работы участка. Составной частью программноматематического обеспечения DNC может быть специализированная система
автоматизации подготовки УП. Редактирование УП в DNC возможно на
внешней ЭВМ, на которой ведется автоматизированная подготовка УП, на
ЭВМ, управляющей группой станков, и на ЭВМ, встроенной в УЧПУ
конкретного станка. Во всех случаях подготовленные и отредактированные УП
для оборудования участка хранятся в памяти ЭВМ управляющей группой
станков, откуда они передаются на станки по каналам связи.
Системы класса НNC. Оперативные УЧПУ класса HNC позволяют
ручной ввод программ в электронную память ЭВМ УЧПУ непосредственно
прямо с ее пульта. Программа, состоящая из достаточно большого числа
кадров, легко набирается и исправляется с помощью клавиш или
переключателей на пульте УЧПУ. После отладки она фиксируется до
окончания обработки партии одинаковых заготовок. Первоначально УЧПУ
класса HNC, имея упрощенную схему, в ряде случаев не обладали
возможностью внесения коррекций, буферной памятью и другими элементами.
Современные УЧПУ класса HNC построены на базе лучших УЧПУ класса
CNC, лишь формально отличаясь от последних отсутствием устройств для
ввода УП с перфолент. Но УЧПУ класса HNC имеют входное устройство для
подключения внешних устройств. Новейшие модели УЧПУ класса HNC имеют
повышенный объем памяти встроенной микроЭВМ. Подобные устройства
позволяют вести программирование с пульта УЧПУ в режиме диалога и при
использовании большого архива стандартных подпрограмм хранящихся в
памяти встроенной микроЭВМ. Эти подпрограммы по команде с пульта
вызываются на экран дисплея, на экране высвечиваются как схема обработки,
так и текст с перечнем необходимых данных для ввода в УЧПУ по выбранной
подпрограмме.
Системы класса VNC. УЧПУ класса VNC позволяют вводить
информацию непосредственно голосом. Принятая информация преобразуется в
УП и затем в виде графики и текста отображается на дисплее, чем
обеспечивается визуальный контроль введенных данных, их корректировка и
отработка. Особенно активно речевой ввод информации внедряется в
робототехнику; В системах управления роботами используют два метода
преобразования речевых сигналов в команды: «синтез по правилам» или
«синтез по образцам».
В первом случае речевой ввод реализуется только при наличии
хранящихся в памяти пульта оператора правил. Здесь трудно получить высокое
качество из-за ограниченной емкости памяти и сложности программ
составления речевых сообщений. Система содержит запоминающее устройство
для хранения кодов текста сообщений, преобразователь текста и синтезатор.
Преобразователь текста переводит звуковые сигналы текста в фонетические
символы и осуществляет синтаксический анализ. Полученные символы
используются как кодовые знаки для организации программы управления.
При методе «синтез по образцам» в основе синтезатора лежит линейная
модель речеобразования на базе генераторов основного тока, линейного
фильтра и модели изучения. Это расширяет объем команд речевого ввода.
Однако УЧПУ класса VNC пока еще не получили распространение в
промышленности, но, вероятно, в ближайшем будущем будут представлены
широко как наиболее совершенные конструкции, обеспечивающие сервисные
возможности высочайшего уровня.
Системы типа РСNC. В последние годы доминирующие позиции заняла
концепция открытых систем ЧПУ, построенных на базе персонального
компьютера РСNC. Первые системы этого типа относились к
двухкомпьютерной архитектуре, они и сегодня широко распространены.
Позднее появились системы, ядро которых реализовано на отдельной плате,
устанавливаемой в корпусе промышленного персонального компьютера. По
мере повышения мощности микропроцессоров все большее распространение
получает однокомпьютерный вариант системы.
Системы РСNC-1 построены по принципу многопроцессорных CNCсистем, т.е. с ЧПУ-процессором, процессором программируемого контроллера
автоматики и графическим процессором. Также системы могут быть оснащены
терминальным промышленным компьютером с операционной системой
Windows. Вычислительная мощность системы очень высока, поэтому имеется
широкий набор возможностей, например возможна девятикоординатная
интерполяция, пятикоординатная коррекция инструмента, одновременная
работа по двум различным управляющим программам.
Двухкомпьютерные системы РСNC-2 имеют структуру в виде следующего
набора модулей: терминальный компьютер, ЧПУ-компьютер, панель оператора,
монитор, программируемый контроллер, приводы подач, главный привод.
Система построена на основе двух высокопроизводительных компьютеров
и обладает мощным набором функций. Терминальный компьютер имеет
операционную систему Windows. Характер связи операционных средств обоих
компьютеров такова, что позволяет удаленное размещение терминала и работу
нескольких терминалов с одним ЧПУ-компьютером. В свою очередь ЧПУкомпьютер предполагает многоканальную работу более чем с одной
управляющей программой.
Система РСNC-3 построена по двухкомпьютерному варианту. При этом
ЧПУ-компьютер выполнен в виде отдельной платы, устанавливаемой на
терминальном персональном компьютере. Терминальный компьютер
выполняет классические функции терминальной задачи и функции
интерпретатора управляющих программ. Одноплатный ЧПУ-компьютер
решает геометрическую и логическую задачи, выполняет функции
интерполятора, контроллера управления приводами, программнореализованного контроллера электроавтоматики.
Система РСNC-4 имеет чисто однокомпьютерную архитектуру, в рамках
которой все задачи управления решены программным путем без какой-либо
дополнительной аппаратной поддержки, например Siemens.
1.4. Языки программирования обработки заготовок на станках с ЧПУ
(стойки ЧПУ)
С момента появления первых станков с ЧПУ до внедрения новейших
обрабатывающих центров появились различные языки для программирования
обработки. Сегодня программирование в G- и М-кодах является наиболее
популярным. Язык G- и М-кодов основывается на положениях Международной
организации по стандартизации (ISO) и Ассоциации электронной
промышленности (EIA). Официально этот язык считается стандартом для
американских и европейских производителей оборудования с ЧПУ, и иногда
его называют «ISO 7 bit». Однако производители систем ЧПУ хоть и
придерживаются этих стандартов для описания основных функций, но
допускают вольности и отступления от правил, когда речь заходит о каких-либо
специальных возможностях своих систем.
Системы ЧПУ Fanuc (Япония) были одними из первых, адаптированных
под работу с G- и М-кодами ISO и использующими этот стандарт наиболее
полно. В настоящее время стойки Fanuc являются очень популярными и
наиболее распространенными как за рубежом, так и в России.
Стойки ЧПУ других известных производителей, например Heidenhain
(Германия) и Sinumerik (Siemens) (Германия), также имеют возможности по
работе с G- и М-кодами, однако некоторые коды все же могут отличаться. Но
не стоит этого пугаться. Нет никакой необходимости знать все коды всех
систем ЧПУ. Достаточно знать набор основных G- и М-кодов, а о возникшей
разнице в программировании специфических функций можно узнать из
документации к конкретной системе. Освоив стиль программирования Fanuc,
скорее всего, вы сможете работать на любом другом оборудовании с ЧПУ.
Некоторые производители систем ЧПУ предлагают диалоговый язык
программирования. Этот язык упрощает общение с системой, особенно для
новых операторов, так как основой для него служат англоязычные
предложения, сокращения, вопросы и графические элементы, которые вводятся
оператором станка в интерактивном режиме.
На рисунке 1.1 изображено примерное оснащение системами числового
программного управления (СЧПУ) станков с ЧПУ, представленных на рынке.
Рисунок 1.1 – Примерная доля оснащения станков с ЧПУ «стойками»
числового программного управления
2. Описание стойки ЧПУ EMCO Fanuc 21 TB (Токарная обработка)
RESET
Отмена, сброс ЧПУ (например,
прерывание программы)
HELP
Помощь
CURSOR
Функция поиска, строка
вверх/вниз
PAGE
Страница вверх/вниз
ALTER
Изменение слова (замена)
INSERT
Вставка слова, создание новой
программы
DELETE
Удаление (программы, кадра,
слова)
EOB
Конец блока
CAN
Удаление ввода
INPUT
Ввод слова, ввод данных
POS
Текущее положение
PROG
OFSET
SETTING
Ввод и отображение данных
переменных коррекции износа
инструмента
SYSTEM
Ввод и отображение
параметров и диагностических
данных
MASSAGES
Дисплей тревог и сообщений об
ошибках
GRAPH
Графический дисплей
2.1. Описание клавиш
Рисунок 2.1 – Клавиатура управления Рисунок 2.2 – Описание клавиш
Рисунок 2.3 – Клавиши ввода данных Рисунок 2.4 – Функциональные
клавиши
- SKIP (пропуск кадра)
- DRY RUN (испытательный
прогон программы)
- OPT STOP (останов
программы при М01)
- RESET (сброс, отмена)
- поблочное выполнение
обработки
- останов/запуск программы
- ручное
перемещение
осей
- подвод к базовой точке
по всем осям
- останов/начало подачи
- ручная коррекция
шпинделя
- останов/запуск шпинделя
- открывание/закрывание
дверей
- открывание/закрывание
зажимного приспособления
- задняя бабка вперед/назад
- поворот инструментальной
головки
- хладагент/продув вкл/выкл
- включение/выключение
вспомогательных приводов
- селектор режимов
- переключатель
ручной коррекции
подачи/быстрый ход
Рисунок 2.5 – Клавиши управления станком на клавиатуре EMCO
2.2. Рабочие режимы
В данном рабочем режиме выполняется
подвод к базовой точке.
По достижении базовой точки дисплей
фактического положения устанавливается
на значение координат базовой точки.
Тем самым система управления определяет
положение направляющих в рабочей зоне.
Подвод к базовой точке необходимо
выполнять в следующих ситуациях:
После включения станка.
После прерывания питания.
При появлении тревоги «Подвод к
базовой точке» или «Не достигнута
базовая точка».
После столкновений или если
направляющие блокированы по
причине перегрузки.
В режиме MDI выполняется включение
шпинделя и поворот инструментальной
оправки.
Система управления отрабатывает
введенные кадры и удаляет
промежуточные данные для нового ввода
.
При помощи клавиш KONV может
выполняться ручное перемещение
направляющих.
Создание программ в диалоговом режиме
в режиме MDA
Для выполнения программы обработки
система управления выполняет вызов
кадров по одному и обрабатывает их.
При обработке учитываются все
коррекции, вызов которых осуществляется
в программе.
Обработанные таким образом кадры
выполняются по одному.
В режиме EDIT выполняется ввод
программ обработки детали и передача
данных.
В данном операционном режиме
направляющие могут перемещаться на
требуемое значение приращения (1…1000)
при помощи JOG –Х, +Х, -Z, +Z.
Выбранный инкремент (1, 10, 100, …)
должен быть больше разрешения станка
(наименьший допустимый момент
перемещения), иначе движения не
происходит.
Повторное позиционирование, подвод
обратно к контуру в режиме JOG.
2.3. Базовые точки для токарных станков
M – Нуль отсчета станка
Неизменная базовая точка, устанавливаемая изготовителем станка и принятая
за начало координат станка.
Все измерения станка выполняют от этой
точки. В тоже время точка «М» является
точкой отсчета системы координат.
R – Исходная точка
Точка, определенная относительно нулевой
точки станка и используемая для начала
работы по УП.
N – Исходная точка резцедержателя
Исходная точка для измерения параметров
инструмента. «N» находится в некоторой
Базовые точки в рабочей зоне
точке системы резцедержателя, и устанавливается изготовителем
W – Нуль отсчета детали
Исходная точка для установки всех размеров в
программе обработки. Свободно устанавливается программистом, и может перемещаться по желанию в программе обработки.
2.4. Смещение нуля
Смещение нуля от нуля отсчета станка М
к нулю отсчета детали W
В станках EMCO нуль отсчета станка «М»
находится на оси вращения и на торце фланца
шпинделя. Данная позиция не подходит в
качестве точки отсчета для задания размеров.
При использовании так называемого
смещенного нуля, система координат может
быть перемещена в нужное положение в
рабочей зоне станка. В регистре смещений
имеется одна регулируемая установка
смещения нуля.
После установки значения в регистре
смещения, это значение учитывается при
запуске программы, т.е. нулевая точка системы
координат смещается из нуля станка М в нуль
W.
Нулевая точка детали может быть смещена в
пределах программы про помощи «G92 –
Установки системы координат». При частом
использовании при помощи «G10 –
Установка данных».
2.5. Измерение данных резца
Коррекция на длину
Радиус вершины резца R
Позиция резца T.
Посмотрите на инструмент с точки зрения
зажима на станке, для определения позиции
резца. Для станков, в которых инструмент
находится под (перед) вращающимися
центрами используйте значения в скобках,
так как направление +Х противоположно
Цель измерений данных резца:
ЧПУ должно использовать для позициионирования вершину резца, а не базовую точку
резцедержателя.
Каждый инструмент используемый для
обработки должен быть измерен. Необходимо
измерить расстояния в обоих направлениях
оси между вершиной резца и базовой точкой
резцедержателя «N». В регистре инструментов
сохраняются измеренные коррекции на
инструмент, радиус резца и позицию резца.
Номер коррекции может быть любым номером
регистра, но должен определиться вызовом
инструмента в программе.
Пример:
Коррекции на длину инструмента в позиции 4
револьверной головки сохранены как
коррекция номер 4.
Вызов инструмента в программе: Т0404
Первые две цифры Т-слова определяют
позицию в револьверной головке, последние
две цифры – определяют номер коррекции,
относящийся к этой позиции.
Коррекции на длину могут измеряться
автоматически, радиус резца и позиция резца
устанавливаются вручную.
Ввод радиуса резца и позиция резца требуется
только при использовании коррекции на
радиус резца с данным инструментом.
Измерение данных инструмента выполняется
как:
X – диаметр
Z – абсолютное значение от точки «N»
R – радиус вершины резца
T – позиция резца
В поле «offset wear» устанавливается
коррекция на неточность измерения данных
инструмента, или износ инструмента после
нескольких рабочих циклов. Введенные
коррекции на длину добавляются или
вычитаются из геометрических данных
инструмента с приращением.
2.6. Система координат
Абсолютные координаты относятся к
жесткой позиции, координаты с приращением
– к позиции инструмента.
Размеры в абсолютных значениях
Размеры в приращениях
Координата X отсчитывается по ходу
поперечной направляющей, координата Z – по
ходу продольной направляющей.
Значения координат в отрицательном
направлении описывают движение системы
инструмента по направлению к детали.
Значения в положительном направлении – от
детали.
Система координат для программирования
в абсолютных значениях.
Точка отсчета системы координат находится в
нуле станка или детали, в соответствии с
запрограммированным смещением нуля. Все
целевые точки описываются относительно
точки отсчета системы координат, путем
указания относительных расстояний X и Z.
Расстояние X указывается как диаметр.
Система координат для программирования
в значениях с приращением.
Точка отсчета находится в базовой точке
резцедержателя «N» или в точку резания после
вызова инструмента.
Координата U отсчитывается по ходу
поперечной направляющей, координата W –
по ходу продольной направляющей. Положительное и отрицательное направления
аналогичны направлениям при программмировании в абсолютных значениях. При
программировании в значениях с приращением, описывается фактическая траектория
инструмента (от точке к точке). Расстояние Х
указывается как диаметр.
2.7. Ввод программы
Программы обработки и подпрограммы
вводятся в режиме EDIT.
Вызов программы.
Перейти в режим EDIT.
Нажать клавишу PROG.
При помощи экранной клавиши выводится
на экран существующие программы.
Ввести номер программы О…
Использование номеров программ от 9500 не
допускается, т.к. они зарезервированы для
внутренних целей.
Новая программа: Нажать клавишу
INSERT.
Существующая программа: нажать
экранную клавишу O SRH.
Ввод кадра.
Пример:
N 5 INSERT
G 1 INSERT
X 30 INSERT
EOB – конец кадра.
Поиск слова.
Ввести адрес слова для поиска (например, Х) и
нажать экранную клавишу SRH ↓.
Вставка слова.
Установить курсор перед словом, которое
должно находиться перед вставляемым
словом, ввести новое слово (адрес и значение)
И нажать клавишу INSERT.
Изменение слова.
Установить курсор перед словом, которое
должно быть изменено, вести слово и нажать
клавишу ALTER.
Удаление слова.
Установить курсор перед словом, которое
должно быть удалено, ввести слово и нажать
клавишу DELETE.
Вставка кадра.
Установить курсор перед знаком EOB «;» в
кадре которой должен находиться перед
вставляемым кадром и ввести кадр для
вставки.
Удаление кадра.
Ввести номер кадра (при отсутствии номера
кадра: NO) и нажать клавишу DELETE.
Структура кадра УП.
Каждый кадр УП содержит:
Номер кадра (№ 005).
Буквенный адрес (G,F,X,Z,P,M,S,T).
Значение буквенного адреса. (G 01,
X 35, S 500).
Удаление программы.
Режим EDIT. Ввести номер программы
(например, О22) и нажать клавишу DELETE.
Удаление всех программ.
Режим EDIT. Ввести номер программы (О 0
- 9999) и нажать клавишу DELETE.
2.8. Выполнение программы
Запуск программы обработки.
Перед запуском программы, система
управления и станок должны быть готовы к
выполнению программы.
Режим EDIT.
Нажать клавишу PROG.
Ввести необходимый номер программы
обработки (например, О26).
Нажать клавишу ↑.
Перейти в режим МЕМ.
Нажать клавишу .
Дисплей в ходе выполнения программы.
В ходе выполнения программы могут
отображаться различные значения.
Нажать экранную клавишу PRGRM
(базовое состояние). В ходе выполнения
программы отображается фактически
текущий кадр программы.
Нажать экранную клавишу CHECK. В ходе
выполнения программы отображается
фактический программный кадр,
фактические позиции, активные команды G
и М.
Нажать экранную клавишу CURRNT. В
ходе выполнения программы отображаются
команды G.
Нажать POS. На экране в увлечённом виде
отображаются позиции.
Поиск кадра.
При помощи данной функции программа
обработки может быть запущена с любого
программного кадра. При поиске кадра
выполняются такие же вычисления, как при
нормальном выполнении программы, но
движение направляющих не происходит.
Режим EDIT.
Выбрать программы для выполнения
Переместить курсор при помощи клавиш ↑
или ↓ на кадр, с которого должна начаться
обработка.
Перейти в режим МЕМ.
Запустить программу при помощи клавиши
. Обработка программы.
DRY RUN
DRY RUN используется для
тестирования программы. Основной
шпиндель не включается, и все
движения выполняются с быстрой
подачей.
Если активирована функция DRY
RUN, в первой строке на экране
отображается DRY.
SKIP
При помощи функции SKIP
выполняется пропуск кадров
отмеченных «/» (например /N0120 G00
X…), а программа продолжается со
следующего кадра без знака «/».
Если активирована функция SKIP, в
первой строке на экране отображается
SKIP.
Прерывание программы.
Поблочный режим SBL.
После каждого программного кадра
программа останавливается.
Продолжение выполнения программы
активируется клавишей .
Если программный кадр активирован, в
первой строке на экране отображается
SBL.
M00
После М00 (программируемый
останов) в программе, выполнение
программы останавливается.
Продолжение программы активируется
клавишей .
M01
Если активирована функция
OPT.STOP, (дисплей OPT в первой
строке экрана) М01 работает как М00,
иначе М01 не эффективна.
Версия программного обеспечения.
Нажать клавишу SYSTEM.
Отображается версия ПО системы
управления и подключенного
позиционного УЧПУ, ПЛК, рабочее
состояние.
3. Программирование токарной обработки на стойке ЧПУ Fanuc 21 TB
O
номер программы от 1 до 9499 для программ обработки и
подпрограмм
N
номер кадра от 1 до 9999
G
функция обработки
X,Z
позиционные данные в абсолютных значениях (Х так же время
выдержки)
U,W
позиционные данные в значениях с приращениями (U также
время выдержки)
R
радиус, характеристики конуса, параметры цикла
C
фаска
I,K
параметр круга
F
скорость подачи, шаг резьбы
S
скорость вращения шпинделя
T
вызов инструмента (коррекция инструмента)
M
вспомогательная функция
P
выстой, вызов подпрограммы, параметр цикла
Q
параметр цикла
;
конец блока
3.1. Структура программы
Используется программирование для станков с ЧПУ в соответствии с ISO7bit (ISO 6983, DIN 66025). УП ЧПУ является последовательностью
программных кодов, сохраненных в системе управления. При выполнении
обработки детали эти кадры считываются и проверяются компьютером в
запрограммированном порядке. Соответствующие управляющие сигналы
поступаю в станок.
УП ЧПУ состоит из:
Номера программы
Кадров УП
Слов
Адресов
Комбинаций чисел (для адресов осей, частично со знаком)
Используемые адреса
3.2. Вспомогательные функции М
Команда
Значение
М0
Программируемый останов
М1
Программируемый останов, условный останов
М2
Конец программы
М3
Шпиндель ВКЛ по часовой стрелки
М4
Шпиндель ВКЛ против часовой стрелки
М5
Шпиндель ВЫКЛ
М8
Подача охлаждения ВКЛ
М9
Подача охлаждения ВЫКЛ
М13
Инструменты с механическим приводом ВКЛ по часовой
стрелки
М14
Инструменты с механическим приводом ВКЛ против
часовой стрелки
М15
Инструменты с механическим приводом ВЫКЛ
М20
Пиноль вперед
М21
Пиноль назад
М23
Лоток вперед
М24
Лоток назад
М25
Открывание зажимного устройства
М26
Закрывание зажимного устройства
М30
Конец основной программы
М32
Конец программы для загрузочной операции
М52
Круговая работа оси (ось С ВКЛ)
М53
Работа шпинделя (ось С ВЫКЛ)
М57
Колебания шпинделя ВКЛ
М58
Колебания шпинделя ВЫКЛ
М67
Подача прутка/подача загрузочного магазина ВКЛ
М68
Подача прутка/подача загрузочного магазина ВЫКЛ
М69
Смена прутка
М71
Выдувание ВКЛ
М72
Выдувание ВЫКЛ
М90
Ручной зажим патрона
М91
Зажимной патрон натяжения
М92
Зажимное приспособление
М93
Зажимное приспособление давления
М94
Подача прутка/активирование загрузочного магазина
М95
Подача прутка/инактивирование загрузочного магазина
М98
Вызов подпрограммы
М99
Конец программы, команда перехода
3.3. Обзор команд G
Группа
Команда
Функция
01
G00
Позиционирование (быстрое перемещение)
01
G01
Линейная интерполяция (подача)
01
G02
Круговая интерполяция по часовой стрелке
01
G03
Круговая интерполяция против часовой стрелке
00
G04+
Пауза
00
G07.1
Цилиндрическая интерполяция
00
G10
Установка данных
00
G11
Установка данных ВЫКЛ.
21
G12.1
Интерполяция в полярных координатах ВКЛ
21
G13.1
Интерполяция в полярных координатах ВЫКЛ
16
G17
Выбор плоскости XY
16
G18
Выбор плоскости ZX
16
G19
Выбор плоскости YZ
01
G20
Цикл продольной обработки
01
G21
Цикл нарезания резьбы
01
G24
Цикл торцевой обработки
00
G28+
Возврат на базовую точку
01
G33
Нарезание резьбы
07
G40
Отмена компенсации на радиус резца
07
G41
Компенсация на радиус резца влево
07
G42
Компенсация на радиус резца вправо
06
G70
Ввод данных в дюймах
06
G71
Метрический ввод данных
00
G72+
Цикл чистовой обработки
00
G73+
Удаление стружки при продольной обработке
00
G74+
Удаление стружки при торцевой обработке
00
G75+
Повтор шаблона
00
G76+
Глубокое сверление, врезной цикл по оси Z
00
G77+
Врезной цикл по оси X
00
G78+
Цикл многозаходной резьбы
10
G80
Отмена циклов (с G83 по G85)
10
G83
Цикл сверления
10
G84
Цикл нарезания резьбы метчиком
10
G85
Цикл развертывания
03
G90*
Программирование в абсолютных значениях
03
G91
Программирование в значениях с приращением
00
G92+
Установка системы координат, установка ограничения скорости
шпинделя
05
G94
Подача в минуту
05
G95*
Подача на оборот
02
G96
Постоянная скорость резания
02
G97
Прямое программирование скорости шпинделя
11
G98
Возврат в начальную плоскость
11
G99
Возврат в плоскость отвода
* – Исходный статус
+ – Эффективность поблочно
3.4. Описание G команд
Абсолютные и инкрементные размеры для
G00
G00 Позиционирование (Быстрое
перемещение)
Формат:
N… G00 X(U)… Z(W)…
Перемещение выполняется с максимальной
скоростью до запрограммированной целевой
точки. Одновременно могут использоваться
абсолютные и инкрементные команды.
Примечание:
Запрограммированная подача F подавляется
при выполнении G00.
Максимальная подача определяется
изготовителем станка.
Ручная коррекция подачи ограничена до
100%.
Пример:
G90 в абсолютных размерах
N50 G00 X40 Z56
G91 в размерах с приращением
N50 G00 U-30 W-30.5
Абсолютные и инкрементные размеры для
G01
G01 Линейная интерполяция
(подача)
Формат:
N… G01 X(U)… Z(W)… F…
Линейные перемещения направляющих
(торцевая, продольная обработка, обработка
конуса) при запрограммированной скорости
подачи.
Пример:
G90 в абсолютных размерах
N.. G95
N20 G01 X40 Z20.1 F0.1
G91 в размерах с приращением
N.. G95 F0.1
N20 G01 X20 W-25.9
Фаски и закругления
Фаски и закругления
Пример:
….
N95 G01 X26 Z53
N100 G01 X26 Z27 R6
N95 G01 X86 Z27 C3
N95 G01 X86 Z0
….
Примечания:
Фаски и закругления могут быть вставлены
только между двумя движениями G00/G01.
Движение, запрограммированное во втором
блоке, должно начинаться в точке b
Обработка фасок
(чертеж). При программировании в
размерах с приращением, необходимо
программировать расстояние от точки b.
В покадровом режиме первая остановка
инструмента происходит в точке с, а затем в
точке b.
Если движение в одном из кадров слишком
короткое, так что при вставке фаски или
закругления нет точки пересечения,
активируется тревога 055.
Нет необходимости вычислять координаты недостающей точки пересечения.
Loading...