Подпрограммы. Разбиение управляющей программы

 

Оформление сложной УП в виде отдельных подпрограмм не только приводит к ее существенному сокращению, но и делает программу понятнее, поскольку отражает логику процесса обработки. В зависимости от требований СЧПУ подпрограммы формируются до или после основной программы [14].

В виде подпрограммы в УП может оформляться обработка слоев при многослойной фрезерной обработке [14].

Повторное выполнение обработки (копирование) также может выводиться в УП как подпрограмма. Следует отметить, что в некоторых CAD -системах эта, казалось бы, несложная операция реализована так, что в виде подпрограммы при копировании обработки оформляются только новые скопированные участки, а исходная траектория подпрограммой не становится. Это приводит к тому, что обработка таких элементов повторяется в УП дважды [14].

Разбиение одной УП на несколько частей в рамках единой модели обработки может быть продиктовано наличием переустанова заготовки или другими технологическими соображениями. При этом проектирование всех операций как единого целого позволяет достичь согласованности геометрической модели и режимов обработки на следующих друг за другом технологических переходах [14].

Необходимость разделения УП по инструментальным головкам возникает в тех случаях, когда станок имеет возможность вести одновременную обработку инструментами, закрепленными в двух и более инструментальных головках. В отличие от обычного разбиения УП здесь требуется еще и предварительное упорядочение команд обработки по инструментальным головкам. А поскольку такое упорядочение нарушает первоначальную последовательность команд, возникает потребность в синхронизации работы инструментов, относящихся к разным инструментальным головкам [14].

3.4. G-коды. Сводная таблица G-кодов

 

G-код – условное именование языка программирования устройств с числовым программным управлением. Был создан компанией Electronic Industries Alliance в начале 1960-х годов. Финальная доработка была одобрена в феврале 1980 г. как стандарт RS 274 D. Комитет ISO утвердил G -код как стандарт ISO 6983-1:2009, Госкомитет по стандартам
СССР – как ГОСТ 20999-83. В советской технической литературе G -код обозначается как код ИСО 7-бит (ISO 7-bit). G -код кодировали на 8-дорожечную перфоленту в коде ISO 7- bit (разработан для представления информации УЧПУ в виде машинного кода так же, как и коды AEG и PC 8 C), восьмая дорожка использовалась для контроля четности [7].

Как упоминалось ранее, программа, написанная с использованием G -кода, имеет жесткую структуру. Все команды управления объединяются в кадры – группы, состоящие из одной или более команд. Кадр завершается символом перевода строки и имеет номер, за исключением первого кадра программы и комментариев. Первый (а в некоторых случаях еще и последний) кадр содержит только один символ «%». Завершается программа командой M 02 или M 30. Комментарии к программе размещаются в круглых скобках, как после программных кодов, так и в отдельном кадре [7].

Порядок команд в кадре строго не оговаривается, но традиционно предполагается, что первыми указываются подготовительные команды (например, выбор рабочей плоскости), затем команды перемещения, затем выбора режимов обработки и технологические
команды [4].

Подпрограммы могут быть описаны после команды M 02, но до M 30. Начинается подпрограмма с кадра вида Lxx, где xx – номер подпрограммы, заканчивается
командой M 17 [7].

 

Подготовительные функции (G-коды) [3]:

G00 – быстрое позиционирование.

Функция G 00 используется для выполнения ускоренного перемещения режущего инструмента к позиции обработки или к безопасной позиции. Ускоренное перемещение никогда не используется для выполнения обработки, так как скорость движения исполнительного органа станка очень высока. Код G 00 отменяется кодами: G 01, G 02, G 03.

G01 – линейная интерполяция.

Функция G 01 используется для выполнения прямолинейных перемещений с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G 90) или приращениях (G 91) с соответственными адресами перемещений (например, X, Y, Z). Код G 01 отменяется кодами: G 00, G 02, G 03.

G02 – круговая интерполяция по часовой стрелке.

Функция G 02 предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G 90) или приращениях (G 91) с соответственными адресами перемещений (например, X, Y, Z).

Параметры интерполяции I, J, K, которые определяют координаты центра дуги окружности в выбранной плоскости, программируются в приращениях от начальной точки к центру окружности, в направлениях, параллельных осям X, Y, Z соответственно.

Код G02 отменяется кодами: G 00, G 01, G 03.

G03 – круговая интерполяция против часовой стрелки.

Функция G 03 предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении против часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G 90) или приращениях (G 91) с соответственными адресами перемещений (например, X, Y, Z).

Параметры интерполяции I, J, K, которые определяют координаты центра дуги окружности в выбранной плоскости, программируются в приращениях от начальной точки к центру окружности, в направлениях, параллельных осям X, Y, Z соответственно.

Код G 03 отменяется кодами: G 00, G 01, G 02.

G04 – пауза.

Функция G 04 – команда на выполнение выдержки с заданным временем. Этот код программируется вместе с X или Р адресом, который указывает длительность времени выдержки. Обычно это время составляет от 0.001 до 99999.999 с.

Например: G 04 X 2.5 – пауза 2,5 с, G 04 Р 1000 – пауза 1 с.

G17 – выбор плоскости XY.

Код G 17 предназначен для выбора плоскости XY в качестве рабочей. Плоскость XY становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G18 – выбор плоскости XZ.

Код G 18 предназначен для выбора плоскости XZ в качестве рабочей. Плоскость XZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G19 – выбор плоскости YZ.

Код G 19 предназначен для выбора плоскости YZ в качестве рабочей. Плоскость YZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G20 – ввод дюймовых данных.

Функция G 20 активизирует режим работы с дюймовыми данными.

G21 – ввод метрических данных.

Функция G 21 активизирует режим работы с метрическими данными.

G40 – отмена коррекции на радиус инструмента.

Функция G 40 отменяет действие автоматической коррекции на радиус инструмента G 41 и G 42.

G41 – левая коррекция на радиус инструмента.

Функция G 41 применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента, находящегося слева от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G42 – правая коррекция на радиус инструмента.

Функция G 42 применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента, находящегося справа от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G43 – коррекция на положение инструмента.

Функция G 43 применяется для компенсации длины инструмента. Программируется вместе с функцией инструмента (H).

G52 – локальная система координат.

СЧПУ позволяет устанавливать кроме стандартных рабочих систем координат
(G 54 – G 59) еще и локальные. Когда СЧПУ станка выполняет команду G 52, то начало действующей рабочей системы координат смещается на значение, указанное при помощи слов данных X, Y и Z. Код G 52 автоматически отменяется с помощью команды G 52 Х 0 Y 0 Z 0.

G54 – G59 – заданное смещение.

Смещение рабочей системы координат детали относительно системы координат станка.

G60 – точный останов.

Точный подвод к точке назначения. Для этого все приводы осей затормаживаются до состояния покоя.

G64 – зашлифовка.

Подход к точке назначения кадра осуществляется не точно, а существует небольшое закругление к следующему пути перемещения.

G68 – вращение координат.

Код G 68 позволяет выполнить поворот координатной системы на определенный угол. Для выполнения поворота требуется указать плоскость вращения, центр вращения и угол поворота. Плоскость вращения устанавливается при помощи кодов G 17, G 18 и G 19. Центр вращения устанавливается относительно нулевой точки активной рабочей системы координат (G 54 – G 59). Угол вращения указывается при помощи R.

Например: G 17 G 68 X 0 Y 0 R 120.

G69 – отмена вращения координат.

Код G 69 отменяет режим вращения координат G 68.

G73 – высокоскоростной цикл прерывистого сверления.

Цикл G 73 предназначен для сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с периодическим выводом инструмента. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G74 – цикл нарезания левой резьбы.

Цикл G 74 предназначен для нарезания левой резьбы метчиком. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче, шпиндель вращается в заданном направлении. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче с обратным вращением шпинделя.

G80 – отмена постоянного цикла.

Функция, которая отменяет любой постоянный цикл.

G81 – стандартный цикл сверления.

Цикл G 81 предназначен для зацентровки и сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G82 – сверление с выдержкой.

Цикл G 82 предназначен для сверления и зенкования отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с паузой в конце. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G83 – цикл прерывистого сверления.

Цикл G 83 предназначен для глубокого сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с периодическим выводом инструмента в плоскость отвода. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G84 – цикл нарезания резьбы.

Цикл G 84 предназначен для нарезания резьбы метчиком. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче, шпиндель вращается в заданном направлении. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче с обратным вращением шпинделя.

G85 – стандартный цикл растачивания.

Цикл G 85 предназначен для развертывания и растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче.

G86 – цикл растачивания с остановкой вращения шпинделя.

Цикл G 86 предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G87 – цикл растачивания с отводом вручную.

Цикл G 87 предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет вручную.

G90 – режим абсолютного позиционирования.

В режиме абсолютного позиционирования G 90 перемещения исполнительных органов производятся относительно нулевой точки рабочей системы координат G 54 – G 59 (программируется, куда должен двигаться инструмент). Код G 90 отменяется при помощи кода относительного позиционирования G 91.

G91 – режим относительного позиционирования.

В режиме относительного (инкрементального) позиционирования G 91 за нулевое положение каждый раз принимается положение исполнительного органа, которое он занимал перед началом перемещения к следующей опорной точке (программируется величина перемещения инструмента). Код G 91 отменяется при помощи кода абсолютного позиционирования G 90.

G94 – скорость подачи в дюймах/миллиметрах в минуту.

При помощи функции G 94 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах за 1 мин (если действует функция G 20) или в миллиметрах за 1 мин (если действует функция G 21). Программируется вместе с функцией подачи (F). Код G 94 отменяется кодом G 95.

G95 – скорость подачи в дюймах/миллиметрах на оборот.

При помощи функции G 95 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах на 1 оборот шпинделя (если действует функция G 20) или в миллиметрах на 1 оборот шпинделя (если действует функция G 21). То есть скорость подачи F синхронизируется со скоростью вращения шпинделя S. Код G 95 отменяется кодом G 94.

G98 – возврат к исходной плоскости в цикле.

Если постоянный цикл станка работает совместно с функцией G 98, то инструмент возвращается к исходной плоскости в конце каждого цикла и между всеми обрабатываемыми отверстиями. Функция G 98 отменяется при помощи G 99.

G99 – возврат к плоскости отвода в цикле.

Если постоянный цикл станка работает совместно с функцией G 99, то инструмент возвращается к плоскости отвода между всеми обрабатываемыми отверстиями. Функция G 99 отменяется при помощи G 98.

 

Вспомогательные функции (M -коды) [3]:

М00 – программируемый останов.

Когда СЧПУ исполняет команду М 00, то происходит останов. Все осевые перемещения останавливаются, при этом шпиндель (у большинства станков) продолжает вращаться. Работа по программе возобновляется со следующего кадра после нажатия кнопки «Старт».

М01 – останов с подтверждением.

Код М 01 действует аналогично М 00, но выполняется только после подтверждения с пульта управления станка. Если клавиша подтверждения нажата, то при чтении кадра с М 01 происходит останов. Если же клавиша не нажата, то кадр М 01 пропускается и выполнение УП не прерывается.

М02 – завершение программы.

Код М 02 указывает на завершение программы и приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения.

М0З – вращение шпинделя по часовой стрелке.

При помощи кода М 03 включается прямое вращение шпинделя с запрограммированным числом оборотов (S). Код М 03 действует до тех пор, пока он не будет отменен с помощью М 04 или М 05.

М04 – вращение шпинделя против часовой стрелки.

При помощи кода М 04 включается обратное вращение шпинделя с запрограммированным числом оборотов (S). Код М 04 действует до тех пор, пока он не будет отменен с помощью М 03 или М 05.

М05 – останов шпинделя.

Код М 05 останавливает вращение шпинделя, но не останавливает осевые перемещения.

М06 – смена инструмента.

При помощи кода М 06 инструмент, закрепленный в шпинделе, меняется на инструмент, находящийся в положении готовности в магазине инструментов.

М07 – включение охлаждения № 2.

Код М 07 включает подачу СОЖ в зону обработки в распыленном виде, если станок обладает такой возможностью.

М08 – включение охлаждения № 1.

Код М 08 включает подачу СОЖ в зону обработки в виде струи.

М09 – отключение охлаждения.

Код М 09 выключает подачу СОЖ и отменяет команды М 07 и М 08.

М10 – зажим.

Код М 10 относится к работе с зажимным приспособлением подвижных органов станка.

М11 – разжим.

Код М11 относится к работе с зажимным приспособлением подвижных органов станка.

М19 – останов шпинделя в заданной позиции.

Код М 19 вызывает останов шпинделя при достижении им определенного углового положения.

М30 – конец информации.

Код М 30 информирует систему ЧПУ о завершении программы, приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения.

М98 – вызов подпрограммы.

Код М 98 предназначен для вызова подпрограммы. Программируется вместе с (Р), которое обозначает номер вызываемой подпрограммы.

Например: М 98 Р 1234.

М99 – конец подпрограммы.

При помощи команды М 99 по окончанию подпрограммы осуществляется возврат к главной программе, из которой была вызвана подпрограмма.

 

Дополнительные функции и символы [3]:

X, Y, Z – команды осевого перемещения.

А, В, С – команды кругового перемещения вокруг осей X, Y, Z соответственно.

I, J, К – параметры круговой интерполяции, параллельные осям X, Y, Z соответственно.

R –При круговой интерполяции (G 02 или G 03) R определяет радиус, который соединяет начальную и конечную точки дуги. В постоянных циклах R определяет положение плоскости отвода. При работе с командой вращения R определяет угол поворота координатной системы.

Р –При постоянных циклах обработки отверстий Р определяет время выдержки на дне отверстия. Совместно с кодом вызова подпрограммы М 98 – номер вызываемой подпрограммы.

Q –В циклах прерывистого сверления Q определяет относительную глубину каждого рабочего хода инструмента. В цикле растачивания – расстояние сдвига расточного инструмента от стенки обработанного отверстия для обеспечения аккуратного вывода инструмента из отверстия.

D – значение коррекции на радиус инструмента.

Н – значение компенсации длины инструмента.

F – функция подачи.

S – функция главного движения.

Т – значение, определяющее номер инструмента, который необходимо переместить в позицию смены путем поворота инструментального магазина.

N – нумерация кадров УП.

/ – пропуск кадра.

(...) – комментарии в УП.

Краткий перечень G - и М -функций приведен в табл. 3.1 – 3.4.

Таблица 3.1

Подготовительные (основные) команды [7]

 

Коды	Описание
G 00 – G 03	Позиционирование инструмента
G 17 – G 19	Переключение рабочих плоскостей (XY, ZX, YZ)
G 20 – G 21	Не стандартизовано
G 40 – G 44	Компенсация размера различных частей инструмента (длина, диаметр)
G 53 – G 59	Переключение систем координат
G 80 – G 85	Циклы сверления, растачивания, нарезания резьбы
G 90 – G 91	Переключение систем координат (абсолютная, относительная)

 

Таблица 3.2

Таблица основных команд [7]

 

Команда	Описание
G 00	Ускоренное перемещение
G 01	Линейная интерполяция
G 02	Круговая интерполяция по часовой стрелке
G 03	Круговая интерполяция против часовой стрелки
G 04	Задержка выполнения программы, способ задания величины задержки зависит от реализации системы управления
G 15	Отмена полярной системы координат
G 16	Полярная система координат
G 17	Выбор рабочей плоскости X – Y
G 18	Выбор рабочей плоскости Z – X
G 19	Выбор рабочей плоскости Y – Z
G 40	Отмена компенсации радиуса инструмента
G 41	Компенсировать радиус инструмента слева от траектории
G 42	Компенсировать радиус инструмента справа от траектории
G 43	Компенсировать длину инструмента положительно
G 44	Компенсировать длину инструмента отрицательно
G 49	Отмена компенсации длины инструмента
G 53	Отключить смещение начала системы координат станка
G 54 – G 59	Переключиться на заданную оператором систему координат
G 60	Точный останов
G 64	«Зашлифовка»
G 70	Цикл продольного чистового точения
G 71	Цикл многопроходного продольного чернового точения
G 80	Отмена циклов сверления, растачивания, нарезания резьбы метчиком и т. д.
G 81	Цикл сверления
G 82	Цикл сверления с задержкой
G 83	Цикл прерывистого сверления (с полным выводом сверла)
G 84	Цикл нарезания резьбы
G 90	Задание абсолютных координат опорных точек траектории
G 91	Задание координат инкрементальное последней введенной опорной точке
G 94	F (подача) в формате мм/мин
G 95	F (подача) в формате мм/об.

Таблица 3.3

Вспомогательные (технологические) команды [7]

 

Код	Описание
M 00	Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт» на пульте управления, так называемый «безусловный технологический останов»
M 01	Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт», если включен режим подтверждения останова
M 02	Конец программы, без сброса модальных функций
M 03	Начать вращение шпинделя по часовой стрелке
M 04	Начать вращение шпинделя против часовой стрелки
M 05	Остановить вращение шпинделя
M 06	Сменить инструмент
M 07	Включить дополнительное охлаждение
M 08	Включить основное охлаждение. Иногда использование более одного M- кода в одной строке (как в примере ниже) недопустимо, для этого используются M 13 и M 14
M 09	Выключить охлаждение
M 13	Включить охлаждение и вращение шпинделя по часовой стрелке
M 14	Включить охлаждение и вращение шпинделя против часовой стрелки
M 17	Конец подпрограммы
M 25	Замена инструмента вручную
M 97	Запуск подпрограммы, находящейся в той же программе (в случае М 97 Р 25 переход осуществится к строке N 25, где P – номер кадра)
M 98	Запуск подпрограммы, находящейся отдельно от основной программы (в случае M 98 P 1015 переход осуществится к программе O 1015, где P – номер подпрограммы)
M 99	Конец подпрограммы
M 30	Конец программы, со сбросом модальных функций

 

Таблица 3.4

Параметры команд [7]

 

Код	Описание
X	Координата точки траектории по оси X
Y	Координата точки траектории по оси Y
Z	Координата точки траектории по оси Z
P	Параметр команды
F	Скорость рабочей подачи. Для фрезерных станков это дюймы в минуту (IPM) или миллиметры в минуту (mm / min). Для токарных станков это дюймы за оборот (IPR) или миллиметры за оборот (mm / rev)
S	Скорость вращения шпинделя
R	Параметр стандартного цикла или радиус дуги (расширение стандарта)
D	Параметр коррекции выбранного инструмента
L	Число вызовов подпрограммы
I	Параметр дуги при круговой интерполяции. Абсолютные координаты центра дуги по оси X или инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси X

Окончание таблицы 3.4

 

J	Параметр дуги при круговой интерполяции. Абсолютные координаты центра дуги по оси Y или инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси Y
K	Параметр дуги при круговой интерполяции. Абсолютные координаты центра дуги по оси Z или инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси Z
L	Вызов подпрограммы с данной меткой

 

Пример [7]

Обработка буквы W (вписанной в прямоугольник 34 × 27 мм, рис. 3.1) на условном вертикально-фрезерном станке с ЧПУ, фрезой диаметром 4 мм. Текст УП приведен в табл. 3.5.

 

Рис. 3.1. Эскиз детали

 

Таблица 3.5

УП обработки детали по рис. 3.1

 

Кадр	Содержание	Комментарий
%	Начало программы
N 1	G 90 G 40 G 17	Система координат абсолютная, компенсация на радиус инструмента выключена, плоскость интерполяции XoY
N 2	S 500 M 3	Задать скорость вращения шпинделя и включить шпиндель
N 3	G 0 X 2.54 Y 26.15	Переход в точку начала обработки на холостом ходу
N 4	Z 1.0	Подход к заготовке по Z, не доходя 1 мм, на холостом ходу
N 4	G 1 Z -1.0 F 100	Врезание в заготовку на подаче 100 мм/мин
N 6	X 5.19 Y 2.0	Первый штрих буквы W
N 7	X 7.76	Продолжение движения
N 8	X 16.93 Y 26.15	Второй штрих буквы W
N 9	X 18.06	Продолжение движения
N 10	X 25.4 Y 2.0	Третий штрих буквы W
N 11	X 25.96	Продолжение движения
N 12	X 32.17 Y 26.15	Четвертый штрих буквы W
N 13	G 0 Z 12	Отвод инструмента от заготовки на холостом ходу
N 14	M 5	Выключить шпиндель
N 15	M 30	Конец программы