Συμβατικός προγραμματισμός CNC. κέντρα τόρνευσης

Transcript

1 Συμβατικός προγραμματισμός CNC κέντρα τόρνευσης Κέντρα τόρνευσης Δομή προγράμματος Αρχές προγραμματισμού Τυποποιημένες εντολές Παραδείγματα Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons και δημιουργήθηκε στο πλαίσιο του Έργου των Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων από την Μονάδα Υλοποίησης του ΕΜΠ. Για υλικό που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Κύρια μέρη εργαλειομηχανής CNC ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ ΜΝΗΜΗ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΕΡΒΟ- ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΣΕΡΒΟ- ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕΡΗ & ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΜΟΝΑΔΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ Εικόνα 15.1 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 3

4 Αρχή λειτουργίας CNC Η κίνηση του εργαλείου και του τεμαχίου επιτυγχάνεται ως συνισταμένη επιμέρους κινήσεων των αξόνων της ΕΜ. Ο κάθε άξονας κινείται με βάση εντολές-σήματα που προδιαγράφουν την επιθυμητή συντεταγμένη του στα επόμενα λίγα msec. Οι συντεταγμένες των αξόνων αναφέρονται στις ίδιες χρονικές στιγμές για λόγους συγχρονισμού. υπολογίζονται με βάση εντολές Gcode οι οποίες αναλύονται από λογισμικό παρεμβολής. Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 4

5 Αρχή λειτουργίας Ε/Μ CNC κοπής MNHMH ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ μετρητικό σύστημα ΣΥΣΚΕΥΗ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ ΔΙΑΤΡΗΤΗΣ ΤΑΙΝΙΑΣ ΠΛΗΚΤΡΟΛΟΓΙΟ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΙΔΑΝΙΚΗ ΤΙΜΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΤΙΜΗ + - τραπέζι ΟΔΗΓΟΣ ΔΙΣΚΕΤΑΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΙΑΦΟΡΑ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΣ Η/Υ DNC, PC κλπ κινητήρας Εικόνα 15.2 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός 5προγραμματισμός CNC

6 Οριζόντιο κέντρο τόρνευσης Εικόνα 15.3 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 6

7 Κέντρο τόρνευσης χαρακτηριστικά Το δημοφιλέστερο είδος εργαλειομηχανών CNC. Στις σύγχρονες κατασκευές περιλαμβάνονται : Άτρακτος. Οριζόντια ή κεκλιμένη κλίνη (για ευκολότερη πρόσβαση) Ένα ή δύο εργαλειοφορεία ( 8 θέσεις εργαλείων) Ταυτόχρονη κατεργασία εξωτερικών / εσωτερικών διαμέτρων / μετώπου Μειωμένος χρόνος παραμονής του τεμαχίου στη μηχανή. Προγραμματιζόμενος (ή μη) αναδιπλούμενος (ή μη) κεντροφορέας Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 7

8 Γενικά Το πρόγραμμα αποτελείται από μπλοκ (γραμμές) Κάθε γραμμή περιέχει σειρά εντολών Εντολές λέξεις ή διευθύνσεις (words - addresses) Αnn (A : λατινικός χαρακτήρας, nn : ακέραιος ή πραγματικός ) Αρκετές τυποποιημένες Πολλές μη τυποποιημένες - διαφέρουν ανά κατασκευαστή Συχνά το ακριβές φορμάτ του nn διαφέρει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή, δηλαδή αριθμός σημαντικών ψηφίων, χρήση ή όχι υποδιαστολής, αριθμός δεκαδικών ψηφίων, χρήση μηδενικών για συμπλήρωση του δεκαδικού μέρους Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 8

9 Συμβάσεις Κάθε μπλόκ περιγράφει μία κίνηση (απλή ή σύνθετη) μη αλληλο-συγκρουόμενες εντολών G και Μ ένα εργαλείο μία ταχύτητα περιστροφής ατράκτου και μία πρόωση. Μια εντολή είναι μόνιμης ενέργειας (modal) ή προσωρινής (μέχρι να αναιρεθεί) G01 X0Ζ0 Ζ30 (εννοείται G01 και Χ0) (modal). Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 9

10 Εντολές-λέξεις-διευθύνσεις Καθορισμός θέσης αξόνων, πχ Χ50, Α40, Β30, W100. Ρύθμιση συνθηκών: πρόωση F200, στροφές S2000. Επιλογή εργαλείου : πχ Τ08 Προπαρασκευαστική λειτουργία (G) πχ G01 (γραμμική κίνηση). Βοηθητική λειτουργία (Μ) πχ M03 (εκκίνηση ατράκτου ωρολογιακά). Αρίθμηση μπλόκ, πχ Ν100 (προηγούνται όλων). Κλήση υπο-προγραμμάτων (μη τυποποιημένο) πχ Ο100. Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 10

11 Συστήματα συντεταγμένων Είδη Μηχανής Μ Αναφοράς R όταν το M δεν είναι προσπελάσιμο φυσικά Προγράμματος P Επιλέγεται ελεύθερα από τον προγραμματιστή Άλλο κριτήριο Απόλυτο (Χ) Βηματικό (ΔΧ) Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 11

12 Συστήματα συντεταγμένων ΚΤ Εικόνα 15.4 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 12

13 Επιλογή συστήματος συντεταγμένων τεμαχίου G54, G55, G56, G57, G58, G59 Αποθήκευση της αρχής του συστήματος συντεταγμένων προγράμματος στο σύστημα συντεταγμένων της μηχανής Εικόνα 15.5 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 13

14 Προπαρασκευαστικές λειτουργίες G90 G91 G20 G21 G94 G95 G96 G97 απόλυτες συντεταγμένες βηματικές συντεταγμένες αγγλοσαξωνικές μονάδες (in.) μετρικές μονάδες (mm) μονάδα πρόωσης mm(in)/min μονάδα πρόωσης mm(in)/rev μονάδες ταχύτητας ατράκτου m/min μονάδες ταχύτητας ατράκτου rpm Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 14

15 Γραμμική παρεμβολή G00 ταχεία γραμμική κίνηση G00 X500Ζ500 εννοείται : κίνηση από την παρούσα θέση Προσοχή στο G90 (απόλυτα) ή G91 (βηματικά) G01 γραμμική παρεμβολή G90 απόλυτες συντεταγμένες G21 μετρικό σύστημα G94 πρόωση σε mm/min G97 στροφές ατράκτου σε rpm G01 X200Z0 F200 S1000 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 15

16 Κυκλική παρεμβολή G02 ωρολογιακά / G03 αντιωρολογιακά Στο επίπεδο ΧΖ (βάσει G19) Δεδομένα αρχικό σημείο του τόξου (εννοείται) S τελικό σημείο του τόξου E κέντρο τόξου που δίνεται με διάνυσμα από το S ή ακτίνα του τόξου και επιλογή γωνίας (τόξο <180 ή >180 ) Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 16

17 Ορισμός τόξου Εικόνα 15.6 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 17

18 Η έννοια της αντιστάθμισης εξιδανίκευση του εργαλείου ως σημειακού στόχος η ανεξαρτητοποίηση του προγράμματος από τις εκάστοτε διαστάσεις του εργαλείου. οι πραγματικές διαστάσεις του εργαλείου είναι αποθηκευμένες εκτός του προγράμματος σε ειδικές θέσεις μνήμης. Είδη ακτίνας καμπυλότητας Offsets εργαλείων Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 18

19 Αντιστάθμιση ακτίνας καμπυλότητας εργαλείου τόρνευσης Εικόνα 15.7 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 19

20 Offsets εργαλείου τόρνευσης Εικόνα 15.8 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 20

21 Λέξεις για αντιστάθμιση G40 ακύρωση κάθε αντιστάθμισης G41/G42 Dnn Μετατόπιση της τροχιάς στα αριστερά /δεξιά κατά την ακτίνα καμπυλότητας που είναι αποθηκευμένη στη θέση μνήμης Dnn Τmmnn mm αριθμός εργαλείου nn offsets Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 21

22 Μετακίνηση μέσω home Κάθε μηχανή έχει ένα σημείο όπου μετακινούνται οι άξονες πριν από την αλλαγή κάθε εργαλείου. 'home'. G28 ταχεία επιστροφή στο home μέσω ενδιάμεσου σημείου παραλλαγές για περισσότερα σημεία home. G29 αυτόματη επιστροφή από το home μέσω ενδιάμεσου σημείου το νέο εργαλείο επιστρέφει σε ένα σημείο μέσω του ενδιαμέσου σημείου που ορίσθηκε στην προηγούμενη G28. G28 X0Z20 μετακίνηση πρώτα στο (0,20) και στη συνέχεια στο home. G29 X200Z20 επιστροφή από το home μέσω (0,20) στο (200,20) Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 22

23 Μ02 Τέλος προγράμματος Μ00 Παύση προγράμματος Μ03/Μ04 Μ εντολές Εκκίνηση ατράκτου ωρολογιακά/ανθωρολογιακά Μ05 Σταμάτημα ατράκτου Μ08/Μ09 Έναρξη/σταμάτημα αντλίας υγρού κοπής Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 23

24 Παράδειγμα Εικόνα 15.9 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 24

25 Φασεολόγιο α/α Φάση ID F (mm/rev) V (m/min) 1 Πρόσωπο Τ Εκχόνδριση Τ Εγκοπή Τ Αναστροφή στο τσώκ 5 Πρόσωπο Τ Εκχόνδριση Τ Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 25

26 Παράδειγμα (1) Σχέδιο O0004 N010 G00 G96 X96 Z0 M03 S400 T101 Ν020 G01 X-.8 F0.3 πρόσωπο N030 G00 Z2 N040 X90 εκχόνδριση N050 G01 Z-90 F0.35 N060 G00 X92 N070 Z-2 N075 G01 X90 σπάσιμο 45 N080 X86 Z0 N085 G00 Z100 Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 26

27 Παράδειγμα (2) Σχέδιο N090 X92 Z-10 S120 T303 N100 CALL O310 Q3 Καλούμε το υποπρόγραμμα Ο310 να τρέξει 3 φορές N110 G00 X100 Z100 N120 M00 (Παύση προγράμματος). O310 N10 G91 Βηματικές συντεταγμένες!! N20 G01 X-12 N30 X12 N40 G00 Z-37.5 N50 G90 Επαναφορά σε απόλυτες!! RTS Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 27

28 Παράδειγμα (3) Σχέδιο Νέο setup N130 G00 X92 Z0 M06 S400 T101 N140 G01 X-.8 F0.3 N150 G00 Z2 N160 X90 N170 G01 Z-25 F0.35 εκχόνδριση μέχρι την πρώτη εγκοπή N180 G00 X100 Z100 N190 M02 πρόσωπο τέλος Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 28

29 Στάδια δημιουργίας προγράμματος CNC Εκπόνηση φασεολογίου προσδιορισμός της μορφής του στόκ, προσδιορισμός των setup (προσανατολισμού) του τεμαχίου διαδοχή των κατεργασιών λεπτομερής καθορισμό κάθε κατεργασίας, τρόπος στερέωσης, εργαλείο συνθήκες (πχ πρόωση, βάθος, στροφές). Υπολογισμός συντεταγμένων με χρήση τριγωνομετρίας. Γραφή του προγράμματος με χρήση των απαραίτητων εντολών και καταγραφή του είτε σε αρχείο ASCII σε Η/Υ είτε σε ειδικό φύλλο προγραμματισμού Προσομοίωση και διόρθωση προγράμματος Εισαγωγή στη μονάδα ελέγχου της εργαλειομηχανής. Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 29

30 Προετοιμασία εκτέλεσης προγράμματος Ι Φόρτωμα των εργαλείων στο μύλο ή εργαλειοφορείο Μέτρηση των offsets/διαστάσεων των εργαλείων (ή off-line) Εισαγωγή των δεδομένων των εργαλείων στη μνήμη. Τοποθέτηση του τεμαχίου στη συσκευή συγκράτησης. Προσδιορισμός αρχής των συντεταγμένων χρησιμοποιώντας ένα κοπτικό εργαλείο (λιγότερο ακριβής μέθοδος) ειδικό αισθητήρα. Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 30

31 Προετοιμασία εκτέλεσης προγράμματος ΙΙ Φόρτωση του προγράμματος. Έλεγχος συντακτικής ορθότητας προγράμματος από τον compiler Έλεγχος λογικής ορθότητας προγράμματος - προσομοίωση. Διόρθωση προγράμματος όπου απαιτείται. Εκτέλεση προγράμματος για πρώτη φορά σε λειτουργία dry run Μέτρηση διαστάσεων πρώτου τεμαχίου. Μεταβολή των offsets των εργαλείων και άλλες διορθώσεις. Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 31

32 Κέντρα τόρνευσης - κατηγορίες εργαλείων Εξωτερική τόρνευση Εσωτερική τόρνευση Κοπή σπειρώματος Ειδικές μορφές αύλακες κλπ Διάνοιξη οπών Αξονικής πρόωσης Ακτινικής πρόωσης Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 32

33 Εργαλεία εξωτερικής τόρνευσης Εικόνα Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 33

34 Εργαλεία εσωτερικής τόρνευσης Εικόνα Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 34

35 Εργαλεία εξωτερικής τόρνευσης Εικόνα Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 35

36 Τυποποιημένοι εργαλειοδέτες - εργαλεία Εικόνα Εικόνα Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 36

37 Παράδειγμα επιλογής από καταλόγους Για εξωτερική τόρνευση υλικό τεμαχίου αλουμίνιο ο κατασκευαστής συνιστά πλακίδια τύπου ΗΧ, πρόωσης ανά περιστροφή ταχύτητα κοπής: mm/περιστροφή 800 m/min mm/περιστροφή 700 m/min mm/περιστροφή 600 m/min. Οι τιμές αυτές βασίζονται σε διάρκεια ζωής κοπτικής ακμής 60 min. Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 37

38 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων Εικόνα : Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 15.3: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 15.4: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 15.5: eng/index.html?toolchangepoint.htm Εικόνα : Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 15.13: Εικόνα 15.14: Γ.Βοσνιάκος-2013 Συμβατικός προγραμματισμός CNC 38

39 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.