Написание простой управляющей программы
Детали, обрабатываемые на станке с ЧПУ, можно рассматривать как геометрические объекты. Во время обработки вращающийся инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга по некоторой траектории. УП описывает движение определенной точки инструмента – его центра. Траекторию инструмента представляют состоящей из отдельных, переходящих друг в друга участков. Этими участками могут быть прямые линии, дуги окружностей, кривые второго или высших порядков. Точки пересечения этих участков называются опорными, или узловыми, точками. Как правило, в УП содержатся координаты именно опорных точек.
Рис. 3.3. Любую деталь можно представить в виде совокупности геометрических элементов. Для создания программы обработки необходимо определить координаты всех опорных точек
Попробуем написать небольшую программу для обработки паза, представленного на рис. 3.4. Зная координаты опорных точек, сделать это несложно. Мы не будем подробно рассматривать код всей УП, а обратим особое внимание на написание строк (кадров УП), непосредственно отвечающих за перемещение через опорные точки паза. Для обработки паза сначала нужно переместить фрезу в точку Т1 и опустить ее на соответствующую глубину. Далее необходимо переместить фрезу последовательно через все опорные точки и вывести инструмент вверх из материала заготовки. Найдем координаты всех опорных точек паза и для удобства поместим их в табл. 3.1.
 Рис. 3.4. Необходимо создать программу для обработки паза. Глубина паза равна 1 мм |  Рис. 3.5. Поместим деталь в прямоугольную систему координат и найдем координаты четырех опорных точек |
Таблица 3.1. Координаты опорных точек паза
| Точка | Координата по оси X | Координата по оси Y |
|---|---|---|
| Tl | 3 | 8 |
| Т2 | 3 | 3 |
| ТЗ | 7 | 3 |
| Т4 | 7 | 8 |
Подведем режущий инструмент к первой опорной точке:
Следующие два кадра заставляют инструмент опуститься на требуемую глубину в материал заготовки.
N60 G00 Z0.5
N70 G01 Z-l F25
Как только инструмент окажется на нужной глубине (1 мм), можно перемещать его через все опорные точки для обработки паза:
N80 G01 Х3 Y3
N90 G01 Х7 Y3
N100 G01 Х7 Y8
Теперь следует вывести инструмент из материала заготовки – поднять на небольшую высоту:
Соберем все кадры вместе, добавим несколько вспомогательных команд и получим окончательный вариант программы:
Как создать управляющую программу для станка с ЧПУ
Создание управляющей программы для станка с ЧПУ – это ответственный процесс, так как на основании кода выпускаются партии изделий. Самостоятельное программирование возможно, но отнимает много времени и требует тщательного прочтения инструкции.
Станки с ЧПУ представляют собой электронно-механическое оборудование, которое создает в автономном или полуавтономном режиме сложные детали из заготовок. Эффективность работы такого оборудования полностью зависит от УП для ЧПУ. Управляющая программа представляет собой порядок действий с четкой последовательностью и уверенностью во временном интервале. В результате получается точная обработка деталей с минимальными погрешностями. Запрограммированный станок способен самостоятельно изготавливать серии однотипных изделий без присутствия человека.
Возможности программ
Высокоточное оборудование с ЧПУ массово используются в фрезерном, токарном, сверлильном и другом производстве для изготовления серийных деталей, на которые человеку понадобится большое количество времени.
Станки с ЧПУ нашли широкое применение в изготовлении сложных деталей. Благодаря такой программе можно создать деталь любой формы, отверстия любой формы. На оборудовании с электронным управлением производится вырезание барельефов, гербов и икон. Производство герба с помощью такой проги перестало быть трудоемким.
Процесс разработки
Разработка управляющих команд для ЧПУ требует специальных навыков и осуществляется в несколько этапов:
Сбор информации – это самый первый этап создания УП. Он необходим не только для написания управляющих команд, но и для выбора инструмента и учета особенностей материала при создании. В первую очередь выясняется:
Это позволит вычислить операции, необходимые для обработки, а также рабочие инструменты.
Следующим этапом является моделирование детали. Разработать программу для создания деталей средней и более сложности без моделирования невозможно. При создании стандартных изделий можно поискать готовые модели в интернете, но следует тщательно проверить их на соответствие.
Современные средства компьютерной графики сильно облегчают процесс моделирования. Создание управляющей программы в ArtCam, увидевшей свет в 2008 году, позволяет автоматически получить необходимую трехмерную модель из плоского рисунка. Арткам способен экспортировать растровые изображения распространенных форматов, после чего переводить их в трехмерные изображения или рельефы. Использование алгоритмов незаменимо при написании раздела ЧПУ с нанесением гравировки на деталь.
Но основе информации об изделии и модели вычисляется количество проходов инструмента и их траектория, после чего можно приступать непосредственно к разработке ПО для микроконтроллера.
Разработка ЧПУ
После сбора всей необходимой информации, подбора рабочего инструмента и расчета необходимого количества действий создается программа для ЧПУ станка. Информация об управляющих командах и процессе создания программного продукта для каждой конкретной модели находится в инструкции к оборудованию. Управляющие алгоритмы представляют собой набор команд, в числе которых:
Программирование управляющей стойки осуществляется одним из двух способов:
Большинство современных производителей поставляют в комплекте со станком софт для написания управляющего кода. Благодаря этому можно составить управляющие воздействия на более удобном интерфейсе или переработать уже существующий программный код.
Учтите факторы
При написании программы для станков с ЧПУ учитывается ряд важнейших факторов:
Максимальное количество одновременно задействованного инструмента на станке, рабочий ход, мощность ЧПУ и максимальная скорость выполняемых станком операций. При выборе скоростного режима учитывается максимальный разогрев детали, ошибки в этой части могут вызвать деформацию изделия. К тому же следует учитывать наличие на станках с числовым программным управлением дополнительных механизмов. В противном случае при выполнении алгоритма может произойти сбой или наблюдаться ошибки в работе.
Подробные инструкции по созданию управляющих алгоритмов, их интеграции в систему числового программного управления, возможности оборудования и наличие дополнительных функциях подробно описываются в инструкциях к станкам. Внимательное прочтение инструкции и самостоятельное обучение на протяжение небольшого промежутка времени позволяет написать программу человеку, ранее не знакомому с управлением устройством.
Отладка программы, распространенные ошибки
После создания управляющей программы для станка с ЧПУ следует ее отладка. Этот процесс выполняется на компьютере или непосредственно на производстве с использованием опытной заготовки. Если программное обеспечение составлено не правильно, а результат будет далек от ожиданий, следует тщательно разобрать ошибки. Они делятся на 2 типа:
Первые возникают, когда в программах существуют ошибки в расчетах размеров и плотности материала. Чтобы их исправить, необходимо заново произвести все измерения, но создавать программу заново скорее всего не придется. Технологические ошибки – это неправильно заданные параметры самого станка. Обычно они возникают из-за недостаточного опыта разработчика.
В этом случае необходимо тщательно осуществить проверку, лучше всего подойдет пошаговая эмуляция специальными программами на ПК.
После проверки и получения изделия необходимого качества станку можно приступать к автономной работе по выпуску больших партий сложных изделий.
Программирование станков с ЧПУ с нуля до профи
Программирование ЧПУ — важнейшая составляющая процесса проектирования и производства. От того, насколько чистым будет код, зависит время тестирования, отладки и запуска детали в производство. Станки с числовым программным оборудованием различаются по назначению и методам программирования.
Типы станков с ЧПУ
Одна и та же деталь может подвергаться обработке на разных станках. В зависимости от геометрии модели, наличия или отсутствия отверстий, деталь может проходить несколько последовательных технологических операций на разных станках с ЧПУ:
Как правило, на предприятии есть различные типы станков с ЧПУ, которые позволяют выполнять все необходимые технологические операции для создания как простых серийных деталей, так и сложных в стереометрическом отношении моделей.
Программирование станков с ЧПУ
Для того чтобы оборудование могло выполнять операции, ему необходимо задать набор команд, так называемый G-код. Он трансформируется из программы, написанной разработчиком, в постпроцессоре. Отсюда система управления станком получает информацию о задаче и этапах ее выполнения, затем формирует профиль, и станок выполняет технологические операции.
Чтобы в реальности воплотить конструкторские или инженерные разработки, нужно написать программу для создания конкретной детали. Это делает программист с помощью CAD-софта.
Важно! В зависимости от поколения станков, управляющей системы, типа оборудования применяются различные платформы программирования.
Методы программирования на станках с ЧПУ
Способов написания программ для оборудования с ЧПУ несколько:
Важно! Автоматизированные методы применимы только в станках последних поколений, включенных в единую компьютерную систему производственного процесса.
Ручной способ программирования чаще всего применяют для однотипных и простых токарных работ, на фрезерных станках для обработки по двум координатам, для сверления групп отверстий.
Программирование с пульта позволяет осуществлять запуск тех же операций, что и при ручном методе, плюс переходы при 2,5–3-координатных перемещениях. Такой метод удобен для запуска однотипных операций или корректировки текущих.
Самая сложная и одновременно самая гибкая система — программирование в CAM-средах. Здесь нужно сначала получить эскиз и модель из CAD, выбрать станок в диалоговом окне, задать приспособления, пределы перемещений, инструменты, режимы, способы обработки и коррекции. Постпроцессор, получив данные, преобразует их для генерации в управляющую систему. При этом оператор в удаленном режиме видит виртуальную модель и может в реальном времени вносить коррективы в работу оборудования.
Ручное программирование
Подавляющее большинство предприятий применяют именно станки, программируемые вручную. Это связано с тем, что основные выполняемые операции — простые и однотипные. Поэтому приобретать современные станки, интегрированные в единую электронную систему, нет необходимости.
Важно! Для малых предприятий или мелкосерийных производств станки с ЧПУ с ручным программированием — оптимальное решение. Они эффективно справляются с работой, а от технолога или оператора требуется только один раз написать необходимые программы, либо писать их нечасто — по мере необходимости.
На пульте
Многие станки с ЧПУ оборудованы дисплеем и клавиатурой. Поэтому задавать программу оборудованию можно непосредственно с пульта. Производители предусмотрели два варианта постановки задачи станку:
Важно! Станки с ЧПУ, оборудованные дисплеем, позволяют запустить имитацию обработки детали с визуализацией на экране. Эта опция дает возможность провести отладку программы до запуска станка.
Автоматизировано
Для предприятий, выпускающих детали высокой точности и сложной конфигурации, оптимальной считается CAM-система. Она существенно повышает производительность, поскольку автоматически вычисляет траекторию перемещения инструмента, производящего обработку заготовки.
Предприятия, на которых станки с ЧПУ выполняют большое разнообразие технологических операций, также предпочитают оборудование полностью автоматизированное. Потому что временные затраты на написание программ в ручном режиме будут несопоставимыми со временем работы станков. Либо придется существенно увеличивать штат технологов и операторов.
Преимущества автоматизированных систем:
Важно! CAM-системы могут быть языковыми или графическими. Первые требуют знания определенного языка программирования, вторые ведут диалог с разработчиком в интерактивном режиме и значительно более просты в освоении.
Как составлять программы для станков с ЧПУ?
Чтобы написать программу для оборудования с числовым программным управлением, нужно придерживаться определенных правил:
Чем сложнее деталь, тем больше кадров будет содержать УП.
Модели САПР
Системы автоматического проектирования с появлением ПК стали называть CAD-системами — компьютерного проектирования. Тем не менее аббревиатура САПР прочно закрепилась, и технологи, разработчики, программисты, проектировщики любой софт для проектирования по-прежнему называют САПР.
Основные модели САПР:
Важно! При выборе ПО следует учитывать задачи, стоящие перед технологом или проектировщиком, объем работы, возможности программы и поддержку ее интегрирования в общую электронную систему производства.
Конвертации файлов
Предприятия, которые используют устаревшее ПО, часто сталкиваются с проблемой открытия файлов, созданных в более свежих версиях софта или программах, расширения файлов которых не поддерживает и не понимает старая программа.
Заменить ПО на новое не всегда возможно: лицензионный софт стоит дорого. А кроме того, современные программы попросту не будут работать на устаревших ПК с ОС Windows XP или 7. Замена же компьютерного парка и вовсе многим предприятиям не по карману.
Поэтому у проектировщиков есть три пути — установить бесплатное ПО, поддерживающее требуемый формат файлов, воспользоваться облачными программами или специальными конвертерами.
Autodesk выпустил программу DWG TrueView, которая не дает просматривать файлы, но конвертирует их в нужный тип. Правда, она занимает много места на жестком диске, зато бесплатная. Альтернативный вариант — DWG Converter. Он не требует установки, позволяет конвертировать как одиночные, так и пакетные файлы
Онлайн-конвертер CAD Exchanger способен трансформировать в нужный формат практически любой тип файлов. При этом следует помнить, что бесплатно в сутки и месяц можно обработать не более 10 файлов.
Типы программного обеспечения
Для обеспечения работы оборудования с числовым программным управлением предусмотрены виды софта:
Для токарных станков с ЧПУ
Лучшие CAD-программы для станков данного типа:
Эти программы дают широкие возможности для проектирования любых деталей — от простых до геометрически сложных.
CAM-софт для формирования управляющей программы:
Эти программы трансформируют созданную в CAD-софте модель в понятный для станка код.
Важно! Для экономии можно устанавливать сразу пакетные системы, совмещающие в себе функции CAD/CAM. Например, AutoCAD или «Компас-3D».
Для фрезерных станков с ЧПУ
В зависимости от стоящих перед технологом задач, подбирают ПО для работы с фрезерным станком. Для создания эскизов для плоской резки подойдут:
Для работы с 3D-моделями можно использовать тот же софт, что и для токарного станка.
Дополнительно стоит присмотреться к программам:
Написание программ для станков с ЧПУ
Для создания программы, которая осуществит реализацию инженерной разработки, технолог должен владеть специальным кодом, который схож с C# или Basic. Это специализированный G-code, который способны распознавать управляющие системы станков с числовым программным управлением.
G-коды
G-коды содержат цифровую маркировку от 00 до 97 и каждый из них соответствует определенной операции или настройке станка — от прямолинейных и круговых перемещений, выбора плоскостей, ввода метрических данных до коррекции и контроля скоростей инструментов и двигателей.
Блоки G –кода
Набор команд для станка с ЧПУ объединяют в блоки. Их записывают в одну строку и управляющая система будет считывать их последовательно слева направо. Если строки недостаточно, код будет продолжен в следующей, и машина перейдет к ней.
Операторы и технологи знают G-коды наизусть, поэтому для них не составляет труда быстро формировать нужные программы.
Программ G –кода
Команды даются последовательно и логично, поэтому программа состоит, как правило, из этапов:
Если обрабатываться будет серия заготовок, то повторяться будут команды со 2 по 9.
Модальные и адресные коды
Модальные необходимы для активации и отключения определенных функций станка, например, охлаждения или запуска шпинделя.
Адресные коды включают координаты по осям для перемещения исполнителя.
Самые распространенные G-коды
Чаще всего оператор или технолог используют коды, которые обозначают наиболее типичные движения:
Станок использует обе оси, чтобы максимально быстро доставить инструмент в нужную точку
Перемещает исполнитель по прямой
Дуга по часовой/против часовой стрелки
Обеспечивает плавное перемещение инструмента к заданным координатам через промежуточные, которые и задают дугу
Дает команду станку, в какой из плоскостей совершить дуговое перемещение
Компенсация длины инструмента
Задает длину исполнителя относительно оси Z
M-коды
Это машинные коды, которые отличаются на разных станках с ЧПУ. Они управляют функциями оборудования (его агрегатов, двигателей и узлов). Например, подача или отключение охлаждения, вращение шпинделя или направление его движения.
Как написать программу ЧПУ станка с нуля?
Для того чтобы составить правильный набор команд, нужно понимать принцип работы оборудования, знать режимы и инструменты резания, допуски и посадки, технологический процесс производства детали, основы программирования в G и M кодах. Последнее — самое простое из того, что нужно знать.
Сам процесс программирования состоит из последовательности действий:
Значение соответствующего инструмента
Запуск вращения главного шпинделя со скоростью 1000 об/мин по часовой стрелке/против часовой стрелки
Быстрое перемещение исполнителя в заданные координаты
Работа исполнителя по дуге по часовой стрелке
Важно! Чтобы самостоятельно составлять программы для станков с ЧПУ, недостаточно знать команды, нужно предварительно построить чертеж в координатной сетке, чтобы понимать, куда и зачем будет передвинут режущий инструмент.
Самоучители для начинающих по основам программирования станков с ЧПУ
Научиться собственно программированию несложно. В сети есть много самоучителей для начинающих, вот некоторые из них:
Эти пособия и онлайн-уроки рассчитаны на начинающих и предназначены для освоения программирования для разных типов станков. Все они включают знакомство с G-кодированием, содержат полное описание и назначение всех команд и помогают разобраться в особенностях выбора инструмента для той или иной операции, задании координат, модальных и адресных кодах.
Программированием ЧПУ овладеть несложно. Обычно этот процесс занимает не больше нескольких недель. Конечно, под руководством опытного наставника процесс пойдет быстрее, но это не всегда осуществимо. Начинать освоение программирования ЧПУ нужно со знакомства с самим оборудованием и технологическими операциями по обработке деталей.
Написание программ для станков с ЧПУ
Запись опубликовал vaycartana · 20 июля, 2014
Зачастую многие люди не понимают, что из себя представляет программирования станка. Мол пройдись по программе, делов-то на 5ть минут. Этим постом я постараюсь приоткрыть завесу тайны над сим действом, разумеется в общих чертах, кому надо более детально могут прочитать книгу современный станок с чпу, она есть в этих ваших интернетах.
Для визуализации этой абракадабры существую специальные редакторы я пользуюсь CIMCO Edit
По мимо визуализации, он еще и показывает время обработки, и позволяет создавать код для простых контуров. Я правда с этим не разбирался, по причине того, что я использую САМ систему, которая создает код, по 3д модели детали.
Теперь давайте обратим внимание на то откуда берутся координаты которые мы указываем. Раньше во времена исторического материализма, когда компьютеры были большие и их было мало. Контур строился на миллиметровке и по нему составляли путь фрезы. Способ конечно хороший и развивает знания геометрии, но долгий. Попробуйте постройте простенький контур кармана этой детали.
А если координаты пересечения сегментов нужно получить точно, а не построением? В этом случае ситуация упрощается, тем что контур у этой детали 1 и не меняется с ростом глубины.
А если нам надо фрезеровать деталь такого плана.
На каждое сечение нужно строить свой контур, что займет очень много времени.
И вероятность ошибки тоже увеличится. И тут на на помощь приходят САМ системы. Их существует множество, я пользуюсь системой «тяжеловесом», с встроенным САМ модулем CATIA. Система создает код по указанной геометрии.
Также можно посмотреть результат обработки.
У всех систем есть свои сложности, многие при сложной геометрии могут совершать «лишние» движения. Но все равно выигрыш во времени написания программы достаточно существенный. А если учесть, скорость внесения изменений, то становиться ясно, что при работе руками за ней не угонишься. Также стоит учесть, что любую программу в итоге можно подправить руками.