Проверка программы на компьютере

Если вы создаете программу на компьютере и затем передаете ее на станок, то знак конца кадра помещается в конец каждого кадра УП при пере­даче в большинстве случаев автоматически.

Ошибка в программе обработки может повлечь за собой массу проблем. В лучшем случае ошибка обернется сломанным инструментом или "запоротой" деталью, а в худшем - может привести к повреждению станка или травме оператора. Опытный программист знает, что дешевле и проще проверить программу заранее на компьютере, чем ошибиться при выполнении обработки на станке. Основной метод проверки УП на компьютере заключается в графической симуляции обработки. Такая симуляция может выглядеть как прорисовка траектории центра инструмента или как полная имитация механической обработки на станке с демонстрацией процесса удаления материала.

В первом случае, программист может обнаружить ошибку в УП, просто наблюдая за траекторией перемещения центра инструмента на мониторе компьютера. Такая симуляция называется бэкплотом (Backplot). Бэкплот позволяет легко увидеть ошибку, которую тяжело распознать при простом просмотре кода УП.

Например, в одном из кадров УП десятичная точка стоит не на месте. Программа обработки может иметь достаточно большой объем, и такую маленькую ошибку распознать в коде будет крайне тяжело. Бэкплот моментально покажет, что траектория перемещения инструмента качественно не соответствует тому, что было задумано программистом.

Симуляция правильной (а) и ошибочной)б) управляющих программ

Твердотельная верификация (verification - проверка) является мощным инструментом по проверке УП на компьютере. В отличие от бэкплота. программы твердотельной верификации демонстрируют процесс удаления материала заготовки и позволяют увидеть полный результат работы УП - модель готовой детали. На полученную "виртуальную" деталь можно посмотреть с разных сторон и понять, все ли элементы выполнены правильно, нет ли зарезов и столкновений инструмента с заготовкой.

 

Таблица. Два варианта одной программы - обработка паза.

Обычная УП	Сжатая УП
% O0001 (PAZ) N10 G21 G40 G49 G54 G80 G90 N20 M06 T01 (FREZA D1) N30 G43 H01 N40 M03 S1000 N50 G00 X3 Y8 N60 G00 Z0.5 N70 G01 Z-1 F25 N80 G01 X3 Y3 N90 G01 X7 Y3 N100 G01 X7 Y8 N110 G01 Z0.5 N120 G91 G28 X0 Y0 Z0 N130 M05 N140 M30 %	% O0001 (PAZ) G21G40G49G54G80G90 M6T1 G43H1 M3S1000 G0X3Y8 Z.5 G1Z-1F25 X3Y3 X7 Y8 Z.5 G91G28X0Y0Z0 M5 M30 %

 

. Твердотельная верификация обработки

Бэкплот обычно используют в процессе написания и отладки программы, а твердотельную верификацию лишь на заключительном этапе проверки.

ДОПОЛНЕНИЕ.

Опытный программист всегда включает в УП некоторый набор дополнительных команд, позволяющих оператору станка «стартовать» из определенных кадров программы. Этими командами могут быть не только команды включения требуемых оборотов шпинделя S и М03, но и строки безопасности, команды на выполнение компенсации длины и коррекции на радиус инструмента.

Это означает, что одна управляющая программа может состоять из множества «мини-программ»:

 

%O0002(PROGRAM NAME – T)(DATE=DD-MM-YY – 15-09-04 TIME=HH:MM – 22:55)N100 G21N102 G00 G17 G40 G49 G80 G90(1 OPERATION)N104 T1 M6N106 G00 G90 G54 X-88.783 Y47.985 A0. S1000M3N108 G43 H1 Z100.…(2 OPERATION)N134 T2 M6N136 G00 G90 G54 X-88.783 Y47.985 A0. S1000M3N138 G43 H2 Z100.…(3 OPERATION)N164 T3 M6N166 G00 G90 G54 X-88.783 Y47.985 A0. S1000M3N168 G43 H3 Z100.…(4 OPERATION)N194 T4 M6N196 G00 G90 G54 X-88.783 Y47.985 A0. S1000M3N198 G43 H4 Z100...(5 OPERATION)N224 T5 M6N226 G00 G90 G54 X-88.783 Y47.985 A0. S2000M3N228 G43 H5 Z100.…N248 M08N250 G28 X0 Y0 Z0N252 M30%

Останов выполнения управляющей программы – М00 и М01

Очень часто возникают ситуации, когда необходимо временно прервать выполнение программы. Например, для того чтобы удалить стружку, проверить размеры обрабатываемой детали или переставить крепежные элементы в другое положение.

Коды М00 и М01 временно приостанавливают выполнение программы обработки, или, говоря другими словами, делают паузу в производственном цикле станка. Когда СЧПУ читает код М00, то происходит так называемый запрограммированный останов. Все осевые перемещения останавливаются и возобновляются лишь после того, как оператор станка нажмет клавишу Старт цикла на панели УЧПУ. При этом шпиндель продолжает вращаться, и другие функции остаются активными.

Если оператор станка нажимает клавишу Старт цикла, то выполнение программы будет продолжено с кадра, следующего за М00.

…
N200 G01 X200
N210 G00 Z100
N220 M00
N230 G00 Z5
N240 G01 Z-1 F50 …

Для того чтобы безопасно удалить стружку из зоны обработки или снять ее со сверла, необходимо остановить шпиндель. То есть перед командой М00 нужно указать код выключения вращения шпинделя М05. Однако не забудьте снова включить шпиндель, иначе инструмент будет перемещаться без вращения, что приведет к его поломке.

…
N200 G01 X200
N210 G00 Z100
N215 M05
N220 M00
N225 M03 S1000
N230 G00 Z5
N240 G01 Z-1 F50 …

Код М01 предназначен для останова по выбору. Действует он аналогично коду М00, однако предоставляет выбор оператору – нужно или не нужно прерывать выполнение управляющей программы. На панели УЧПУ практически любого станка имеется клавиша (или переключатель) «М01». Если эта клавиша нажата, то при чтении кадра с М01 происходит останов. Если же клавиша не нажата, то команда М01 пропускается и выполнение УП не прерывается.

…
N200 G01 X200
N210 G00 Z100
N220 M01
N230 G00 Z5
N240 G01 Z-1 F50 …

 

Таблица. Поведение станка при работе с кодом М01

Клавиша «М01» на панели УЧПУ	Поведение станка
Вкл.	Выполнение программы приостанавливается и будет продолжено только после того, как оператор станка нажмет клавишу "Старт цикла"
Выкл.	Выполнение программы не будет прервано

Если оператор станка нажимает клавишу Старт цикла, то выполнение программы будет продолжено с кадра, следующего за М00.

…
N200 G01 X200
N210 G00 Z100
N220 M00
N230 G00 Z5
N240 G01 Z-1 F50 …

Для того чтобы безопасно удалить стружку из зоны обработки или снять ее со сверла, необходимо остановить шпиндель. То есть перед командой М00 нужно указать код выключения вращения шпинделя М05. Однако не забудьте снова включить шпиндель, иначе инструмент будет перемещаться без вращения, что приведет к его поломке.

…
N200 G01 X200
N210 G00 Z100
N215 M05
N220 M00
N225 M03 S1000
N230 G00 Z5
N240 G01 Z-1 F50 …

Код М01 предназначен для останова по выбору. Действует он аналогично коду М00, однако предоставляет выбор оператору – нужно или не нужно прерывать выполнение управляющей программы. На панели УЧПУ практически любого станка имеется клавиша (или переключатель) «М01». Если эта клавиша нажата, то при чтении кадра с М01 происходит останов. Если же клавиша не нажата, то команда М01 пропускается и выполнение УП не прерывается.

…
N200 G01 X200
N210 G00 Z100
N220 M01
N230 G00 Z5
N240 G01 Z-1 F50 …

Таблица. Поведение станка при работе с кодом М01

Клавиша «М01» на панели УЧПУ	Поведение станка
Вкл.	Выполнение программы приостанавливается и будет продолжено только после того, как оператор станка нажмет клавишу "Старт цикла"
Выкл.	Выполнение программы не будет прервано

 

   Управление вращением шпинделя – М03, М04, М05

Вспомогательные коды М03 и М04 предназначены для управления вращением шпинделя. Единственная разница между двумя этими М-кодами заключается в направлении вращения. Код М03 отвечает за прямое (по часовой стрелке), а М04 – за обратное вращение шпинделя (против часовой стрелки). Направление вращения определяется, если смотреть в отрицательном направлении оси Z (со стороны шпинделя в сторону заготовки). При фрезеровании режущие инструменты должны иметь прямое вращение (М03). При выводе метчика из отверстия, при нарезании левой резьбы, в циклах автоматического измерения диаметра инструмента может потребоваться обратное вращение пшинделя (М04). В конце программы обработки и перед сменой инструмента нужно остановить вращение шпинделя при помощи команды М05.

…
N40 Z5.0
N45 G00 Z100.0
N50 M05
M55 M30
%

Для задания частоты вращения шпинделя используется S-адрес. За S следует числовое значение, выражающее скорость вращения шпинделя в оборотах за одну минуту. Большинство СЧПУ воспринимают только целочисленное значение S. Обычно код М03 и S находятся в одном кадре. Например, кадр N20 заставляет вращаться шпиндель в прямом направлении со скоростью 1000 оборотов в минуту:

%
O0002
N05 G21 G40 G49 G54 G80 G90 G98 G00
N10 T1 M06
N15 G43 H1 Z100.0
N20 M03 S1000
N25 X100.0 Y150.0 Z5
N30 G01 Z-0.5
N35 X200.0 Y250.0
N40 Z5.0
N45 G00 Z100.0
N50 M05
M55 M30
%

Рис. При фрезеровании используется прямое вращение шпинделя (М03)

Некоторые станки (преимущественно старых моделей) оснащены специальной коробкой скоростей. Нужная передача для соответствующего диапазона скоростей вращения шпинделя выбирается автоматически или с помощью М-кодов. Обычно для включения низкой передачи используется код М41, а для включения более высоких передач – М42, М43 и т. д. Переключение передач в этом случае необходимо, чтобы двигатель, вращающий шпиндель, не подвергался чрезмерным нагрузкам (вспомните процесс переключения передач в автомобиле). Приведем небольшой программный пример. В кадре N20 включается низкая передача, а в кадре N25 шпиндель начинает вращаться со скоростью 900 оборотов в минуту:

…
N10 T5 M06
N15 G43 H5
N20 M41
N25 M03 S900
…

                       Управление подачей СОЖ – М07, М08, М09

В процессе фрезерования охлаждающая жидкость подается в зону обработки для увеличения стойкости инструмента, улучшения качества обрабатываемой поверхности и удаления (вымывания) стружки. Станки с ЧПУ оснащаются системой автоматической подачи СОЖ. Управление этой системой осуществляется при помощи нескольких М-кодов. Обычно код М08 используется для включения подачи охлаждающей жидкости, а код М09 – для выключения. Некоторые станки позволяют подавать СОЖ в зону обработки в различном виде. Например, код М08 может вызывать подачу охлаждающей жидкости в виде струи, а код М07 – в распыленном виде.

Рис. Подача СОЖ в зону резания

Подачу СОЖ принято отключать перед сменой инструмента и в конце программы обработки. Многие современные станки делают это автоматически при чтении кода М06 (смена инструмента), кодов М30 и М02 (конец программы). Кроме программного управления системой автоматической подачи СОЖ, существует и ручное управление, позволяющее оператору станка при помощи определенных клавиш на панели УЧПУ включать или выключать подачу охлаждающей жидкости в случае необходимости.

Для того чтобы струя охлаждающей жидкости точно попадала в нужное место зоны обработки и на режущий инструмент, используют гибкие шланги.

 

                      Автоматическая смена инструмента – М06

Код М06 предназначен для автоматической смены инструмента. Некоторые станки с ЧПУ прошлых поколений или недорогие настольные станки не имеют устройства автоматической смены инструмента. В этом случае оператор станка вынужден останавливать программу и вручную менять один инструмент на другой, что конечно же неудобно.

Многие современные станки с ЧПУ имеют это полезное устройство, освобождающее оператора от лишнего вмешательства в производственный цикл станка. Инструменты находятся в ячейках специального барабана, который обычно называют магазином инструментов. В большинстве станков каждая из ячеек магазина инструментов имеет собственный номер. Специальные датчики и устройство обратной связи помогают системе ЧПУ определить положение магазина инструментов и наличие инструмента в ячейках.

Рис.. Режущие инструменты в магазине станка с ЧПУ

Обычно для выполнения автоматической смены инструмента программист напрямую указывает номер инструмента, который необходимо взять (номер инструмента в большинстве случаев совпадает с номером ячейки инструментального магазина). Такой способ смены инструмента называется абсолютным. Некоторые старые станки использовали относительный способ смены инструмента. В этом случае номер инструмента отсчитывался от номера текущего инструмента, что менее удобно.

Производители станков постоянно совершенствуют конструкцию устройств автоматической смены инструмента. Сегодня наиболее популярными являются следующие конфигурации:

· магазин инструментов перемещается при смене инструмента, тип «зонтик»;

· магазин инструментов не перемещается при смене инструмента, тип «рука».

Сначала рассмотрим алгоритм работы устройства автоматической смены инструмента с перемещающимся магазином. Когда управляющая программа доходит до кадра смены инструмента, шпиндель перемещается в определенную точку, находящуюся рядом с магазином инструментов. Магазин инструментов перемещается в эту же точку до «сцепления» инструмента с пустой ячейкой. Шпиндель немного поднимается вверх, освобождая отработавший инструмент. Магазин инструментов поворачивается таким образом, чтобы выбранный инструмент находился под шпинделем. Шпиндель опускается, зажимает новый инструмент и отводится вверх. Магазин инструментов перемещается обратно на свое место.

Если магазин инструментов не перемещается, то возможен следующий алгоритм работы. Сначала шпиндель перемещается в определенную точку, находящуюся рядом с магазином инструментов. Затем магазин инструментов поворачивается таким образом, чтобы выбранный инструмент находился напротив шпинделя. Механический захват («рука»), находящийся между магазином и шпинделем, захватывает отработавший инструмент в шпинделе и новый инструмент в магазине. Захват опускается вниз, освобождает инструмент и меняет их местами. Захват поднимается вверх, при этом новый инструмент зажимается в шпинделе, а старый остается в магазине инструментов.

Внимательно ознакомьтесь с соответствующим разделом документации станка, для того чтобы хорошо понимать, как на вашем станке производится смена инструмента.

Обычно станки с ЧПУ производят смену инструмента при указании в программе следующей команды:

М06 Т1

Адрес Т обозначает номер вызываемого инструмента (в данном случае инструмент № 1), а М06 обеспечивает смену. Например, если в УП запрограммировать М06 Т5, то будет вызван инструмент № 5. Большинство СЧПУ допускают любой порядок слов данных в кадре смены инструмента. То есть вы можете вызвать инструмент № 1 и таким образом:

Т1М06

Некоторые СЧПУ требуют, чтобы адрес Т и команда М06 находились в разных кадрах, иначе автоматическая смена инструмента может быть выполнена неправильно:

N10 Т1
N20 М06

Сразу после смены необходимо выполнить компенсацию длины нового инструмента. Как вы уже знаете, компенсация длины инструмента осуществляется при помощи кода G43 и следующего за ним Н-слова данных. Для удобства номер корректора на длину совпадает с номером инструмента. Например, для выполнения компенсации длины инструмента № 1 в УП необходимо указать:

G43 H1

Некоторые станки старых моделей требовали указывать направление компенсации длины инструмента. При этом код G43 обозначал положительное направление, a G44 – отрицательное направление компенсации. К счастью, сегодня такой неудобный способ используется крайне редко.

Кадры смены инструмента и активации компенсации длины нового инструмента в управляющей программе:

%
O0002
N05 G21 G40 G49 G54 G80 G90 G98 G00
N10 T1 M06
N15 G43 H1 Z100.0
N20 M03 S1000
N25 X100.0 Y150.0 Z5
N30 G01 Z-0.5
N35 X200.0 Y250.0
N40 Z5.0
N45 G00 Z100.0
N50 M05
M55 M30
%

В кадре N10 производится смена инструмента (вызов инструмента № 1), а в кадре N15 выполняется компенсация длины инструмента № 1 и инструмент перемещается в точку Z100.0.

Перед тем как вызвать новый инструмент, принято отменять компенсацию длины активного инструмента. Это действие производится при помощи кода G49, хотя многие современные СЧПУ отменяют компенсацию длины автоматически при указании команды М06. Если произведена смена инструмента, а компенсация его длины не выполнена, то возможно столкновение инструмента с заготовкой или частями станка.

Многие программисты для обеспечения безопасности перед сменой инструмента выполняют возврат в исходную позицию по оси Z:

...
G91 G28 Z0
T3 M06
G43 H3
...

Чтобы избежать серьезных ошибок, при смене инструмента оператору станка необходимо быть особенно внимательным.