Управляющие технологические программы

Изготовление продукции на станках с ЧПУ во многом основывается на проверенных практикой надежных типовых технологических решениях, применяющихся на универсальном оборудовании, обслуживаемом рабочим-станочником. Эти решения закладываются в основу технологических УП для станков с ЧПУ.
Основой для составления УП является информация о заготовке и детали, которая представляется на бумаге в виде чертежа или в САПР в виде геометрической модели. Основной задачей подготовки УП для УЧПУ является построение траектории движения расчетной точки инструмента относительно контура детали. Для расчета геометрических перемещений используются три системы координат.
Система координат станка в соответствии с рекомендациями ISO представляет собой правую прямоугольную декар-тову систему координат, связанную с конструктивными элементами станка. Оси системы координат станка параллельны поступательным перемещениям осей станка. Обозначение осей координат и направления движения устанавливаются так, чтобы программирование операций обработки не зависело от того, что перемещается — инструмент или заготовка.
Ориентация осей системы координат станка связывается с направлением движения при сверлении на сверлильных, расточных, фрезерных и токарных станках. Направление выхода сверла из заготовки принимается за положительное направление оси Z Ось X перпендикулярна оси Z и параллельна плоскости установки заготовки. Если такому определению соответствуют две оси, то за ось X принимают ось с наибольшим перемещением. При известных осях X и Zоднозначно определяется ось Y. Начало системы координат станка выбирается произвольно, но обычно совмещается с базовой точкой узла, несущего заготовку.
Система координат и н с т р у м е н т а предназначена для задания положения режущих кромок относительно державки. Оси системы координат инструмента параллельны осям системы координат станка и направлены в ту же сторону, а начало располагается в базовой точке инструментального блока. При установке инструмента в станок его базовая точка, как правило, совмещается с базовой точкой узла станка, несущего инструмент. В УП задается траектория движения базовой точки инструмента. Таким образом, УП не зависит от геометрических параметров используемого инструмента, которые вводятся в УЧПУ независимо от УП. При выполнении программы УЧПУ рассчитывает траекторию движения режущей кромки инструмента, используя его параметры. Этот процесс называют коррекцией на инструмент.
Система координат детали служит для расчета координат опорных точек траектории инструмента. Опорными называют точки начала, конца, пересечения или касания геометрических элементов, из которых образованы контуры детали и траектории инструмента. Система координат детали используется при подготовке УП. При выполнении УП система координат станка, как правило, совмещается с системой координат детали с учетом базирования заготовки в рабочем пространстве станка.
В качестве системы координат детали принимается правая прямоугольная система. При выборе начала системы координат детали и ориентации ее осей исходят из простоты расчетов опорных точек траектории.
Формат УП определяется рекомендациями ISO и национальными стандартами, например ГОСТ 20999—83, DIN 66025 и т. д. Язык большинства современных УЧПУ в той или иной степени отличается от стандарта.
Управляющая программа записывается в виде последовательности кадров, представляющих собой законченные по смыслу фразы на языке кодирования геометрической, технологической и вспомогательной информации. Отдельные последовательности кадров для обработки участков заготовки объединяются в главы, каждая из которых начинается с главного кадра. Главный кадр содержит информацию об условиях обработки, с него можно начинать или возобновлять работу станка по УП. Остальные кадры содержат только изменения относительно предыдущих кадров и называются дополнительными.
Кадры состоят из слов, а слова из символов. Первый символ слова всегда является буквой, называемой адресом слова, а остальные символы образуют число со знаком или целочисленный код. Кадр содержит последовательность слов, образующих информацию для одной рабочей операции. В УП используются только заглавные буквы латинского алфавита, цифры, а также некоторые служебные символы.
Программа начинается символом %, за которым следует имя программы. Заканчивается программа символами М02 или МЗО (конец программы). Комментарии заключаются в круглые скобки и размещаются после имени программы между кадрами. Каждый кадр программы должен содержать слово с адресом N (номер кадра или признак главного кадра), информационные слова и символ ПС (признак конца кадра).
Словосочетание «Номер кадра» является вспомогательной информацией и служит идентификатором, меткой, кадром. Последовательная нумерация кадров рациональна, но допускаются любые изменения номеров, лимитируется только неповторяемость в пределах одной программы. В новых моделях УЧПУ словосочетание «Номер кадра» необязательно.
Подготовительные функции определяют режим работы УЧПУ. Эти слова задаются адресом G и двузначным (а в новых УЧПУ — трехзначным) десятичным числом. Подготовительные функции разделены на группы. В одном кадре можно задать только одну функцию из каждой группы.
Словосочетание «Размерные перемещения» предназначено для задания геометрической информации. Адресом его является обозначение оси станка, например X, Y, Z. Размерные перемещения означают координаты опорных точек траектории инструмента в системе координат детали (абсолютные размеры, активна функция G90) или размеры в приращениях, которые записываются числами с «плавающей» точкой со знаком. Учитывая, что начальная точка каждого из участков траектории, кроме первого, является одновременно конечной точкой предыдущего участка, в кадрах задается информация только о конечных точках.
Словосочетание «Функция подачи» (адрес F) определяет контурную скорость движения инструмента по траектории. Скорость задается числом с «плавающей» точкой в миллиметрах в минуту, если активна функция G94, или в миллиметрах на один оборот шпинделя, если активна G95.
Словосочетание «Скорость главного движения» записывается с адресом S и определяет линейную скорость точки приложения инструмента относительно заготовки в метрах в минуту, если активна функция G96 (постоянная скорость резания), или частоту вращения шпинделя в оборотах в минуту, если активна
функция G97. Словосочетание «Функция инструмента» используется для указания инструмента и набора геометрических параметров инструмента — корректоров. В слове за адресом Т записывается кодовое число с одной или двумя группами цифр. В первом случае слово задает только номер инструмента или его позицию в магазине инструментов, а корректор для этого инструмента определяется другим словом с адресом D. Во втором случае вторая группа цифр определяет номер корректора на длину, положение или радиус инструмента.
Вспомогательные функции определяют команды управления электроавтоматикой станка и задаются словами с адресом М и двузначным десятичным кодовым числом (MOO... M99). Часть вспомогательных функций являются стандартными. Например, МЗ, М4 — включение вращения шпинделя по или против часовой стрелки соответственно; М7, М8 — включение подачи смазочно-охлаждающей жидкости № 1 или № 2 соответственно. Назначение функций, не установленных стандартом, определяется разработчиком конкретного станка.