Министерство науки
и высшего образования
Российской Федерации
Н. Е. Возмищев, Е. И. Кац, Н. Г. Рыжкова
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММ ДЛЯ ЧПУ
Часть 1. Токарная обработка
Электронный образовательный текстовый ресурс
Ресурс для студентов направлений подготовки 09.03.01 «Информатика и
вычислительная техника», 09.03.02 «Информационные системы и технологии»,
09.03.03 «Прикладная информатика», 15.03.01.62 «Машиностроение».
Научный редактор: доцент, канд. техн. наук С. С. Кугаевский
Подготовлено кафедрой информационных технологий и автоматизации
проектирования ИНМиТ УрФУ
Екатеринбург
2019
1
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................ 4
1. ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА........................................................................... 5
1.1. Общие сведения ...................................................................................... 5
1.2. Зоны токарной обработки ...................................................................... 6
1.3. Черновая и чистовая обработка ............................................................. 6
1.4. Схемы черновой обработки ................................................................... 7
1.5. Последовательность обработки заготовок ........................................... 9
2. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ....................................................... 10
2.1. Подготовка управляющей программы ............................................... 10
2.2. Язык программирования ...................................................................... 10
2.3. Структура программы .......................................................................... 11
2.4. Строка безопасности ............................................................................ 13
2.5. Программирование перемещений ....................................................... 13
2.6. Верификация программ ........................................................................ 15
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ..................................................... 16
4. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ........................................................ 17
4.1. Исходные данные .................................................................................. 17
4.2. Технология изготовления..................................................................... 17
4.3. Схема расчета опорных точек черновой обработки ......................... 18
4.4. Схема расчета опорных точек чистовой обработки .......................... 19
4.5. Схема расчета опорных точек точения канавок ................................ 20
4.6. Расчет положения конечной точки сверла ......................................... 20
4.7. Оформление результатов ..................................................................... 20
5. СОЗДАНИЕ И ОТЛАДКА ПРОГРАММЫ .............................................. 24
2
5.1. Подготовка и ввод данных ................................................................... 24
5.2. Средства визуализации и отладки ....................................................... 33
5.3. Сохранение и загрузка проекта ........................................................... 35
6. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ....... 36
6.1. Исходные данные .................................................................................. 36
6.2. Требования к оформлению отчета ...................................................... 38
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ........................................................... 39
Приложение 1 .................................................................................................. 40
3
ВВЕДЕНИЕ
Повышение
производительности
механической
обработки
изделий
в значительной степени зависит от уровня автоматизации технологических
процессов. Внедрение в производство станков с числовым программным
управлением (далее – ЧПУ) требует выполнения ряда специфических
требований,
обусловленных
особенностями
их
применения.
Замена
универсального неавтоматизированного оборудования станками с ЧПУ
позволяет в несколько раз снизить трудоемкость изготовления деталей.
Внедрение
компьютерных
систем
резко
сокращает
сроки
подготовки
производства, освоения и выпуска новой продукции, повышает ее качество
и снижает себестоимость.
Цель работы – ознакомить с основами программирования на станках
с ЧПУ, составлением программ обработки
поверхностей
определенных
геометрических форм на токарном станке с ЧПУ.
При подготовке управляющих программ специалист должен знать:
технологический процесс изготовления детали; виды режущего инструмента
и режимы резания; основы программирования в кодах G и М.
Подготовка управляющих программ включает в себя:

расчет траектории инструмента (выбор или уточнение системы
координат, определение наладочных размеров детали, расчет координат
опорных точек, разделение проходов на ходы и шаги, построение траектории
движения инструмента, преобразование системы координат);

кодирование
и
запись
УП
(формирование
элементарных
перемещений и определение технологических команд, кодирование УП,
записывание УП на программоноситель);

контроль, редактирование и отладку УП (контроль траектории
движения инструмента, редактирование УП, обработку опытной детали).
Методическое пособие содержит теоретический материал, но лишь
в объеме, необходимом для выполнения практических заданий.
4
1. ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА
1.1. Общие сведения
Токарная обработка (точение) является основным способом обработки
поверхностей тел вращения. Процесс резания осуществляется на токарных
станках при вращении обрабатываемой заготовки (главное движение резания, Dr)
и перемещении резца (движение подачи, Ds). Точение можно отнести к числу
самых простых операций по выбору типа инструмента, расчету режимов резания
и программированию обработки.
Рис. 1.1. Основные схемы обработки заготовок на токарно-винторезном станке:
а–в – обтачивание наружных поверхностей; г – подрезание торцов; д – протачивание
канавок, отрезание; е – точение фасонных поверхностей; ж – нарезание резьбы;
з – растачивание гладких и ступенчатых отверстий [2]
На станках токарной группы могут выполняться операции сверления
и рифления.
Для обработки используются следующие основные виды резцов:
проходной прямой (рис. 1.1, а), проходной отогнутый (рис. 1.1, б), проходной
упорный (рис. 1.1, в), подрезной (рис. 1.1, г), канавочный, отрезной (рис. 1.1, д),
фасонный (рис. 1.1, е), резьбовой (рис. 1.1, ж), проходной расточной
(рис. 1.1, ж).
5
1.2. Зоны токарной обработки
Каждая зона токарной обработки (часть поверхности), как правило,
соответствует одному технологическому переходу и формируется в зависимости
от конфигурации контура детали и технологических возможностей режущего
инструмента, выполняющего данный переход. В зависимости от конфигурации
участка контура, формируемого за технологический переход, зоны обработки
делятся на открытые (а), полуоткрытые (б), закрытые (в) и комбинированные (г)
(рис. 1.2).
Рис. 1.2. Зоны токарной обработки [4]
1.3. Черновая и чистовая обработка
Механическую обработку поверхностей заготовок обычно разделяют на
черновую и чистовую.
При черновой обработке основным критерием обрабатываемости является
стойкость инструмента при соответствующей скорости и силе резания. При
черновой обработке стремятся снять почти весь припуск, оставляя примерно
0,5 мм на чистовую обработку, за один проход с максимально возможной
большой глубиной резания 𝑡 = 3 – 8 мм. Рекомендуемая глубина 5 мм. Подачу
𝑆 назначают в зависимости от величины 𝑡. Параметры режима резания назначают
в последовательности: глубина резания – 𝑡, мм, подача 𝑆, мм/об, скорость
резания – 𝑉, м/мин.
В зависимости от величины 𝑡 и 𝑆 выбирается скорость резания 𝑉𝑝. По
величине 𝑉𝑝 рассчитывают частоту вращения заготовки 𝑛𝑝, мин -1, по формуле
𝑛𝑝 = 1000
где 𝐷 – диаметр заготовки, мм.
6
𝑉р
𝜋𝐷
,
По паспортным данным станка выбирается ближайшая меньшая величина
𝑛. После выбора 𝑛 рассчитывается фактическая скорость резания 𝑉, м/мин, по
формуле:
𝑉 = 𝜋𝐷 𝑛/1000.
При чистовой обработке основными критериями обрабатываемости
металлов являются шероховатость поверхности, точность обработки, стойкость
инструмента. При чистовой обработке 𝑡 определяется частью припуска,
оставленной на чистовую обработку, 𝑡 = 0,5 мм. Величина подачи 𝑆 выбирается
в
зависимости
от
заданной
чертежом
шероховатости
поверхности
и корректируется по паспортным данным станка по аналогии с подачей при
черновой обработке. Величина скорости резания 𝑉 выбирается по специальной
таблице и корректируется по паспортным данным станка по аналогии
со скоростью резания при черновой обработке.
Черновая обработка проходит на низких оборотах и с максимальной
подачей, а чистовая – на высоких оборотах и небольших поддачах.
1.4. Схемы черновой обработки
Типовые схемы переходов. На рис. 1.3 показаны типовые схемы черновых
переходов токарной обработки основных поверхностей.
Схема «петля» характеризуется тем, что по окончании рабочего хода
инструмент отводится на небольшое расстояние (около 0,5 мм) от обработанной
поверхности и возвращается во время вспомогательного хода назад. Эту схему
наиболее часто применяют при обработке открытых и полуоткрытых зон.
Схема «виток» («зигзаги») предусматривает работу инструмента на
прямой и обратной подаче и может быть реализована в зонах обработки всех
видов.
Схема «спуск» характерна тем, что припуск снимается при радиальном
перемещении резца. Наиболее часто эту схему используют при черновых
переходах для закрытых зон.
7
Рис. 1.3. Типовые схемы переходов при черновой обработке основных поверхностей:
А – открытая зона, Б – полуоткрытая зона, В – закрытая зона [4]
Особое внимание следует уделять выбору схем для полуоткрытых зон, так
как они наиболее часто встречаются при токарной обработке. Помимо
простейших схем, приведенных на рис. 1.3, для них находят применение и более
сложные.
А)
Черновая схема с подборкой (рис. 1.4, а)
После прямолинейного рабочего хода инструмент, согласно УП, движется
вдоль чернового контура детали (вплоть до уровня предыдущего прохода),
срезая при этом оставшийся материал.
Б)
Черновая схема с получистовым (зачистным) проходом (рис. 1.4, б)
После выполнения последнего (или предпоследнего) чернового хода
инструменту задают движение вдоль контура детали;
осуществляется
получистовой ход, при котором на контуре срезаются все гребешки и остатки
металла.
8
Рис. 1.4. Схемы черновой обработки [4]
1.5. Последовательность обработки заготовок
Общая последовательность обработки заготовок на токарном станке с ЧПУ:
1)
подрезание торца;
2)
центрование (если сверло имеет диаметр меньше 20 мм);
3)
сверление;
4)
черновая обработка основных поверхностей;
5)
черновая обработка дополнительных поверхностей;
6)
чистовая обработка этих же дополнительных поверхностей, т. к. она
может выполняться, как правило, тем же инструментом, что и черновая
обработка;
7)
чистовая обработка дополнительных поверхностей, не требующих
черновой обработки;
8)
чистовая обработка основных поверхностей;
9)
отрезка детали.
При обработке основной поверхности применяют черновые и чистовые
резцы. Канавки сплошной формы обрабатывают по типовой программе
за несколько ходов. Схему обработку выбирают с учетом глубины и ширины
канавки. Применяют канавочные проходные резцы и многоступенчатую
обработку.
9
2. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
2.1. Подготовка управляющей программы
Для программирования обработки детали необходимо выполнить ряд
последовательных действий:
1)
подготовить чертеж детали, определить ее нулевую точку, нанести
системы координат;
2)
определить процесс обработки, т. е. установить:

когда, какие и для обработки каких контуров будут использоваться
инструменты;

последовательность изготовления отдельных элементов детали;

какие
отдельные
элементы
детали
повторяются
(возможно
в повернутом виде) и должны быть сохранены в подпрограмме;

наличие в других программах или подпрограммах обработки данных
или подобных контуров деталей, которые можно использовать;

где целесообразны или необходимы смещение нулевой точки,
вращение, отражение, масштабирование;
3)
создать технологическую карту, т. е. определить поочередно все
действия при обработке детали, например, движение ускоренным ходом при
позиционировании, смену инструмента, свободный ход, включение-выключение
шпинделя, подачу СОЖ, вызов данных перемещения инструмента (подача,
коррекция траектории, подвод к контуру, отвод от контура) и т. д.;
4)
перевести рабочие операции на язык программирования, т. е.
записать каждую отдельную операцию как кадр или кадры ЧПУ;
5)
соединить все отдельные операции в одной программе.
2.2. Язык программирования
Программирование обработки на станках с ЧПУ осуществляется на языке,
который обычно называют языком ISO 7 бит или языком G и M кодов.
G-коды называются подготовительными и позволяют задавать:

перемещение рабочих органов оборудования с заданной скоростью;
10

выполнение типовых последовательностей;

управление параметрами инструмента, системами координат,
и рабочих плоскостей.
М-коды называются технологическими (вспомогательными) и включают
такие действия, как:

сменить инструмент;

включить/выключить шпиндель;

включить/выключить охлаждение;

работа с подпрограммами.
Кроме указанных команд программа некоторые вспомогательные символы
(адреса), которые обозначаются буквами латинского алфавита.
Список некоторых команд и адресов приведен в приложении 1.
Все станочные коды в зависимости от их способности сохраняться в памяти
СЧПУ разделяют на два класса: немодальные и модальные. Немодальные коды
действуют только в том кадре, в котором они находятся. Модальные коды,
действуют бесконечно долго, пока их не отменят другим кодом.
2.3. Структура программы
Управляющая программа состоит из последовательности кадров и обычно
начинается с символа начало программы (%) и заканчивается М02 или М30.
Каждый кадр программы представляет собой один шаг обработки и может
начинаться с номера кадра (N1...N10 и т. д.), а заканчиваться символом конец
кадра (;). Кадр управляющей программы состоит из операторов в форме слов
(G91, M30, X10. и т. д.). Слово состоит из символа (код или адреса) и цифры,
представляющее арифметическое значение.
Схематично любую управляющую программу можно представить в виде
следующих областей (рис. 2.1).
11
Подготовка станка к выполнению программы
(выполнение строки безопасности)
Выбор первого инструмента
включение корректора длины инструмента назначение
режимов резания, выбор интерполятора, выбор
позиционирования
Рабочие перемещении
Смена инструмента
включение корректора длины инструмента назначение
режимов резания, выбор интерполятора, выбор
позиционирования
Рабочие перемещении
…
Конец программы
(станок выводиться в начальную точку; шпиндель
выключается; устанавливается первый инструмент)
Рис. 2.1. Структура управляющей программы
12
2.4. Строка безопасности
Строкой безопасности называется кадр, содержащий G коды, которые
переводят СЧПУ в определенный стандартный режим, отменяют ненужные
функции и обеспечивают безопасную работу с управляющей программой.
Используют
для
предотвращения
отрицательного
влияния
внештатных
ситуаций, когда какой-либо ненужный модальный G код не был отменен.
Например, если программа обработки была прервана по каким-либо причинам
в середине. Строка безопасности, находящаяся обычно в начале УП или после
кадра смены инструмента, позволяет «восстановить» забытые G коды и выйти
в нормальный режим работы. Как правило, строка безопасности содержит коды
G18, G21, G40, G49, G54, G80, G90.
2.5. Программирование перемещений
При программировании за основную принимают точку начала системы
координат детали 𝑊, организуя относительно ее всю УП. Нулевая точка детали
𝑊 (нуль детали) – точка на детали, относительно которой заданы ее размеры. На
чертеже ноль детали обозначается символом
.
Начало системы координат 𝑊 определяется технологом-программистом,
исходя из анализа чертежа детали с учетом: геометрии заготовки, простановки
размеров, описывающих ее контур; базирования заготовки на станке
и технологии её обработки; удобства размерной настройки инструментов.
При токарной обработке чаше всего за начало координатной системы
программы принимают базовую точку детали на базовом торце.
Для токарной обработки на станке с ЧПУ наиболее распространенной
является плоская прямоугольная система координат заготовки, оси которой
обычно называются 𝑋 и 𝑍 (G18). В этой системе осью 𝑍 является ось главного
шпинделя станка, при этом положительным направлением оси 𝑍 является
направление от места крепления заготовки в шпинделе к режущему
инструменту. Ось 𝑋 расположена перпендикулярно оси 𝑍, а ее положительное
направление зависит от положения инструмента относительно оси 𝑍 (рис. 2.2).
13
Но в любом случае положительным направлением оси 𝑋 является перемещение,
при котором инструмент отдаляется от заготовки.
Рис. 2.2. Система координат токарного станка
Положение и перемещение объектов при программировании обработки
может быть использован одним из способов отсчета координат: абсолютный
и относительный (в приращениях). Большинство программ обработки создается
в абсолютных координатах.
Рис. 2.3. Относительная и абсолютная системы отсчета [2]
14
2.6. Верификация программ
После создания управляющей программы с помощью её надо проверить на
предмет правильности траектории движения рабочего инструмента. Для
проверки программ применяется верификация. Технология верификации
заключается в демонстрации процесса обработки с визуализацией удаления
материала.
Верификация
дает
возможность
просмотреть
сам
процесс
и окончательный результат исполнения рабочей программы в виде модели
готовой детали. Верификация позволяет удостовериться в том, как выполнены
отдельные участки технологического процесса детально, при этом можно
увидеть необработанные участки и скорректировать требуемые параметры.
15
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.
Построить по размерам для данного варианта в системе AutoCAD
верхнюю половину контура (без отверстия). Контур должен быть единой
замкнутой полилинией. Начало контура (крайнюю левую нижнюю точку)
поместить в начало экранной координат. Сохранить полилинию в формате dxf
для версии AutoCAD R12.
2.
Построить эквидистанту к контуру, определяющую получистовую
поверхность (поверхность с припуском на чистовую обработку).
3.
Определить порядок выполнения операций и занести в таблицу
(табл. 1).
4.
Определить опорные точки контура для черновой обработки
и занести в таблицу (табл. 2).
5.
Определить опорные точки контура для чистовой обработки
черновой и занести в таблицу (табл. 3).
6.
В текстовом редакторе («Блокноте») написать текст управляющей
программы.
7.
Используя систему NC-Manager создать проект для токарной
обработки и отладить программу.
8.
Оформить отчет.
16
4. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1. Исходные данные
Заготовка: простой сортовой прока круглого сечения Ø 70×142 (2 мм на
подрезку торца).
Материал заготовки: сталь 45 ГОСТ 1050-88.
4.2. Технология изготовления
Технология изготовления представлена в таблице 1.
Таблица 1
Технологические данные
№
перехода
1
1
Содержание перехода
Режущий инструмент
Режимы резания
2
3
4
Подрезать торец
Токарный проходной
S = 0,46 мм\о6
упорный резец ГОСТ 18879-
N = 750 мин-1
73
17
1
2
3
2
3
4
Точить наружные
Проходной упорный прямой
S = 0,30 мм\о6
цилиндрические и
резец с пластинкой из
N = 750 мин–1
конические поверхности
твердого сплава Т5К10
начерно
ГОСТ 18879-73
Точить наружные
Проходной упорный
S = 0,25 мм\о6
цилиндрические и
отогнутый резец с
N = 715 мин–1
конические поверхности
пластинкой из твердого
начисто
сплава Т15К6
ГОСТ 18879-73
4
5
Точить канавки
Сверлить отверстия
Резец
S = 0,12мм\о6
канавочный ТУ 2-035-558-77
N = 815 мин–1
Сверло спиральное
S = 0,18мм\о6
цилиндрическое Р6М5
N = 315 мин–1
ГОСТ 10903-77
6
Нарезать резьбу
Резец 2660-0003 2
S = 1.5мм\о6
Т15К6 ГОСТ 18885-3
N = 250 мин–1
4.3. Схема расчета опорных точек черновой обработки
Ниже приведена схема расположения опорных точек черновой обработки.
Координаты опорных точек представлены в таблице 2.
18
Таблица 2
Опорные точки черновой обработки
№ точки
X
Примечания
Z
Линейное перемещение
0
1
35.0
140.0
2
0.0
140.0
3
30.0
140.0
4
30.0
67.7013
Перемещение по дуге (по ЧС)
5
31.0
66.3344
Линейное перемещение
6
31.0
51.1857
7
35.0
40.7857
8
35.0
140.0
9
25.0
140.0
10
25.0
76.6358
Перемещение по дуге (по ЧС)
11
30.0
67.7013
Линейное перемещение
12
30.0
140.0
13
21.0
140.0
14
21.0
96.0007
Перемещение по дуге (по ЧС)
15
25.0
76.6358
Линейное перемещение
4.4. Схема расчета опорных точек чистовой обработки
Ниже приведена схема расположения опорных точек чистовой обработки.
19
Таблица 3
Опорные точки чистового контура
№ точки
X
Примечания
Z
Линейное перемещение
0
1
20.0
140.0
2
20.0
96.0
Перемещение по дуге (по ЧС)
3
30.0
66.0
Линейное перемещение
4
30.0
51.0
5
38.0
35
6
18
140
7
20
138
Снятие фаски
4.5. Схема расчета опорных точек точения канавок
В таблице 4 представлены координаты опорных точек канавок.
Таблица 4
Опорные точки канавок
№ точки
X
Примечания
Z
1
20.0
96.0
2
15.0
96.0
3
20.0
106.0
4
15.0
106.0
Линейное перемещение
4.6. Расчет положения конечной точки сверла
Координаты конечного положения конца сверла:
𝑍 = 140 − (6 + 0.5 ∙ 10 ∙ tg (90 −
118
)) = 131.9.
2
4.7. Оформление результатов
Данные эскизов переходов и соответствующие им фрагменты кода
программы должны быть представлены в виде приведенной ниже таблицы.
20
№
Эскиз обработки и фрагмент кода
1
2
G90 // Абсолютная система координат
G18 // задание рабочей плоскости XZ
G0 X35.0 Z140.0 // Подвод инструмента на холостом ходу к торцу
// подрезка торца
G95 F0.25 S750 // F – подача в формате мм/об., S – Скорость вращения шпинделя
G01 X-1.0 Z140.0 // Обработка
G0 X35.0 Z140.0 // отвод инструмента
// первый проход
G95 F0.30 // F –подача в формате мм/об.
G01 X30.0 Z140.0
X30.0 Z67.7013
G02 X31.0 Z66.3344 R49 //Круговая интерполяция по ЧС
G01 X31.0 Z51.1857
X35.0 Z40.7857
G0 X35.0 Z140.0
X25.0 Z140.0
// второй проход
G01 X25.0 Z76.6358
G02 X30.0 Z67.7013 R49 //Круговая интерполяция по ЧС
G00 X30.0 Z140.0
X21.0 Z140.0
// третий проход
G1 X21.0 Z96.0007
G02 X25.0 Z76.6358 R49
G0 X25 Z140.0
21
№
Эскиз обработки и фрагмент кода
1
2
// Чистовая обработка
G0 X20 Z140.0
G01 X20 Z96.0
G02 X30 Z66.0 R50
G01 X30 Z51.0
X35 Z38.0
G00 X35 Z140.0
G01 X18 Z140.0
X20 Z138.0
G00 X80 Z170.0
// Точение канавок
M06 T2 F0.12 S815
G00 X40 Z96
G01 X15 Z96
X25 Z96
X25 Z106
X15 Z106
X25 Z106
G0 X80.0 Z170.0
22
№
Эскиз обработки и фрагмент кода
1
2
// Сверление отверстия
M06 T3 F0.18 S315
G00 X0 Z145.0
G01 X0 Z131.9
X0 Z145.0
G00 X80 Z170
// Нарезание резьбы
G90
M06 T4
M3 // правая резьба
// M4 левая резьба
G0 X20 Z140
G32 Z103 K2
G00 X80 Z170
// Завершение программы
M99
Итог работы программы представлен на рисунке.
23
5. СОЗДАНИЕ И ОТЛАДКА ПРОГРАММЫ
5.1. Подготовка и ввод данных
1.
Создать процесс токарной обработки
На первом этапе работы создается новый токарный проект (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Создание нового токарного проекта
2.
Выбрать станок
Далее производится выбор станка. Для этого необходимо выполнить
следующую последовательность действий.
а)
Выбрать объект «Станок» (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Выбор объекта «Станок»
б)
Выбрать пункт «Загрузить» (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Подменю объекта «Станок»
в)
Выбрать тип станка, установленный по умолчанию: TURN
DEFAULT (рис. 5.4).
Рис. 5.4. Выбор типа станка
24
3.
Загрузить существующую программу
Программа может быть написана в обычном текстовом редакторе
(Блокноте).
Для ее загрузки необходимо:
а)
выбрать пункт меню «Программы» (рис. 5.5);
Рис. 5.5. Выбор пункта «Программы»
б)
нажать кнопку
в)
в появившемся диалоговом выбрать пункт «Все файлы (*.*)»
;
(рис. 5.6);
Рис. 5.6. Диалоговое окно выбора файла
25
г)
выбрать необходимый файл и нажать кнопку
.
Текст выбранной программы появится в окне Редактора (рис. 5.7).
Рис. 5.7. Окно Редактора
4.
Создать заготовку
Следующим этапом работы является создание заготовки. Для этого
требуется выполнить следующую последовательность действий.
а)
Выбрать объект «Заготовка» (рис. 5.8).
Рис. 5.8. Выбор объекта «Заготовка»
б)
Выбрать пункт «цилиндр/конус» (рис. 5.9).
Рис. 5.9. Подменю объекта «Заготовка»
в)
Задать размеры заготовки (рис. 5.10).
26
Рис. 5.10. Определение размеров заготовки
Для изменения ориентации заготовки используйте контекстное меню
(рис. 5.11), которое активизируется нажатием правой клавиши мыши.
Рис. 5.11. Контекстное меню
5.
Загрузить контур детали
После создания заготовки производится загрузка контура детали по
следующей последовательности действий.
а)
Выбрать объект «Детали» (рис. 5.12).
Рис. 5.12. Выбор объекта «Детали»
б)
Выбрать пункт «Контур из файла» (рис. 5.13).
27
Рис. 5.13. Подменю объекта «Детали»
в)
Загрузить файл (рис. 5.14–5.15).
Рис. 5.14. Окно настройки свойств контура
Рис. 5.15. Окно выбора файла
Внимание!
1) Контур детали должен быть сформирован в формате AutoCAD R12|LT2
DXF (.dxf).
2) Контур должен быть представлен замкнутой полилинией.
3) Задается только верхняя половина контура.
28
4) Замыкающая линия проходит по оси детали.
Примечание. Вместо контура детали можно использовать ее 3D модель
в форма-те STL. Тогда при загрузке детали следует выбрать пункт «Из STL
файла».
При правильно выполненной последовательности действий должно
появится изображения детали, представленное на рис. 5.16.
Рис. 5.16. Изображение детали
6.
Выбрать /создать инструмент
Следующим этапом работы является выбор или создание инструмента,
которое предполагает выполнение следующих действий.
а)
Выбрать объект «Инструмент» (выбор ПКМ) (рис. 5.17).
Рис. 5.17. Выбор объекта «Инструмент»
б)
Выбрать пункт «Создать…» (рис. 5.18).
Рис. 5.18. Подменю объекта «Инструмент»
в)
В появившемся диалоговом окне нажать кнопку «Добавить
пластинку» (рис. 5.19).
29
Рис. 5.19. Выбор добавления пластинки при создании инструмента
г)
В появившемся диалоговом окне выбрать закладку для проходного
резца, которым будут обрабатываться основные поверхности, и установить
параметры по рисунку (рис. 5.20).
Рис. 5.20. Настройки параметров иснтрумента
Создание инструмента завершить нажатием кнопки ОК (рис. 5.21).
30
Рис. 5.21. Завершение создания инструмента
Номер созданного инструмента – 1.
Аналогичным образом создать еще один инструмент для точения канавок
шириной 2 мм. (рис. 5.22).
Рис. 5.22. Создание инструмента для точения канавок
Номер этого инструмента будет 2. В списке инструментов появятся
добавленные резцы (рис. 5.23).
Рис. 5.23. Список созданных инструментов
31
Для сверления отверстия добавить инструмент «Сверло», выбрав его
соответствующий диаметр (рис. 5.24).
Примечание. При программировании операции сверления учесть тот
факт, программируется перемещение вершины (крайней точки) сверла. Поэтому
ее координата будет больше глубины сверления на высоту конической части
сверла, рассчитываемой по диаметру сверла и углу при вершине. Эту величину
можно указать при выборе сверла в поле «Смещение».
Рис. 5.24. Добавление инструмента «Сверло»
Для нарезания резьбы необходимо создать инструмент с пластинкой
(рис. 24).
Рис. 5.24. Создание инструмента для нарезания резьбы
7.
Задать исходное состояние для выбранной стойки
а)
Выбрать объект «Стойка ЧПУ» (рис. 5.25).
32
Рис. 5.25. Выбор стойки ЧПУ
б)
Выбрать пункт «Исходное состояние».
в)
На закладке «Позиция» (рис. 5.26) задать
 начальное положение инструмента (координаты X и Z),
 номер инструмента.
Рис. 5.26. Настройка начального положения инструмента
В графической области появится условное отображение первого
инструмента
.
5.2. Средства визуализации и отладки
Запуск проекта производится нажатием кнопки «Старт» на панели
«Симуляция» (рис. 5.27).
Рис. 5.27. Панель «Симуляция»
33
При повторном запуске проекта необходимо восстановить исходное
состояние нажатием кнопки «Сброс».
Режимы визуализации выбираются на панели «Режимы».
а)
Режим «Резать» / «Не резать»
Кнопки включения режимов «Резать» / «Не резать» расположены на
панели Режимы (рис. 5.28).
Рис. 5.28. Панель Режимы
В режиме «Резать» имитируется удаление металла, в режиме «Не резать» –
только траектория инструмента (рис. 5.29).
Рис. 5.29. Особенности отображения режимов
б)
Режим «Анимация»/ «Без анимации».
В режиме «Анимация» симулируются перемещения в каждом проходе,
в режиме «Без анимации» – только траектория инструмента и конечный
результат обработки (рис. 5.30).
Рис. 5.30. Траектория инструмента и результат обработки
34
в)
Скорость
перемещения
инструмента
при
симуляции
устанавливается включением/выключением «Учесть подачу».
В режиме «Учесть подачу» скорость перемещения инструмента (подача)
берется из программы. Если режим «Учесть подачу» выключен, скорость
демонстрации устанавливается перемещением бегунка на панели «Симуляция».
5.3. Сохранение и загрузка проекта
Созданный проект можно сохранить полностью со всеми входящими
в него данными – деталью, заготовкой, инструментом, станком и т. д. Файл
проекта сохраняется с расширением ncm. При дальнейшей работе над проектом
достаточно загрузить этот файл. Все исходные данные будут восстановлены.
35
6. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
6.1. Исходные данные
1.
Деталь «переходник».
2.
Материал сталь 40 ГОСТ 1055-88.
3.
Заготовка: простой сортовой прокат круглого сечения.
4.
Работа выполняется по вариантам.
36
Таблица технологических данных
Содержание перехода
Режущий инструмент
Режимы резания
Подрезка торца
Токарный проходной упорный
S = 0,5 мм\об
резец ГОСТ 18879-73
N = 700 об\мин
Черновая обработка основных
Проходной упорный прямой резец
S = 0,350 мм\об
наружных поверхностей
ГОСТ 18879-73
N = 750 об\мин
Черновая обработка основных
Проходной упорный ГОСТ 18879-
S = 0,25 мм\об
наружных поверхностей
73
N = 730 об\мин
Точение канавок
Резец
S = 0,15мм\об
канавочный ТУ 2-035-558-77
N = 800 об\мин
Сверло спиральное цилиндрическое
S = 0,18мм\об
Р6М5
N = 315 об\мин
Сверление отверстия
ГОСТ 10903-77
Нарезание резьбы
Резец 2660-0003 2
S = 1.5мм\об
Т15К6 ГОСТ 18885-3
N = 250 об\мин
Припуск на чистовую обработку – 0.5 мм.
№
вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
L
D
L1
L2
L3
L4
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
40
40
40
40
40
50
50
50
50
50
60
60
60
60
60
50
10
15
20
25
30
30
20
20
20
20
20
20
20
20
20
30
15
16
17
18
15
15
21
22
23
24
25
26
27
28
29
21
11
12
13
14
10
10
11
12
13
14
15
10
11
12
10
13
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
L5 L6
10
11
12
13
14
15
10
11
12
13
14
15
16
17
18
14
37
4
4
4
6
6
6
6
6
6
8
8
8
8
10
10
6
D1 D2 D3 D4 D5
20
21
22
23
24
25
21
22
23
24
25
21
22
23
25
25
16
17
18
19
20
15
16
17
18
19
20
15
16
17
18
15
8
8
8
8
10
10
10
10
10
10
12
12
12
12
12
8
12
12
12
12
14
14
14
14
14
14
16
16
16
16
16
12
6
6
6
6
8
8
8
8
8
8
10
10
10
10
10
6
R
C
20
25
30
35
40
40
50
55
60
65
70
75
80
85
90
40
1.5
1.5
1.5
1.5
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.0
Для четных номеров вариантов реализовать схему черновой обработки
«петля с подборкой».
Для нечетных номеров вариантов реализовать схему черновой обработки
«петля с зачистным проходом».
6.2. Требования к оформлению отчета
Результаты выполнения работы должны быть представлены в виде отчета.
Отчет должен быть оформлен аналогично тому, как это сделано в примере
(п. 4) и должен содержать:

исходные данные о детали и заготовке;

чертеж детали, выполненный в соответствии с требованиями ЕСКД;

таблицу технологических данных;

таблицы с координатами опорных точек для черновой и чистовой
обработки и точения канавки;

таблицу с эскизами переходов и соответствующих им фрагментов
кода программы;

результат (копию экрана) обработки с траекториями перемещения
инструмента.
38
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Должиков, В. П. Основы программирования и наладки станков с ЧПУ :
учебное пособие / В. П. Должиков. – Томск : Изд. ТПУ, 2011. – 112 с.
2. Ермолаев, В. В.
Программирование
для
автоматизированного
оборудования : учебник / В. В. Ермолаев. – Москва : Издательский центр
«Академия», 2014. – 256 с.
3. Панов, А. А. Обработка металлов резанием: справочник технолога /
А. А. Панов [и др.]. – 2-е изд.. перераб. и доп. – Москва : Машиностроение,
2004. – 784 с.
4. Серебреницкий, П. П.
Программирование
для
автоматизированного
оборудования : учебник / П. П. Серебреницкий, А. Г. Схиртладзе. –
Москва : Высш. шк. 2003. – 592 с.
39
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица основных команд
Код
Описание
G00 Ускоренное
перемещение
(холостой ход)
Пример
инструмента G0 X0 Y0 Z100;
Используется для выполнения ускоренного
перемещения режущего инструмента к позиции
обработки или к безопасной позиции.
Ускоренное перемещение никогда не
используется для выполнения обработки, т. к.
скорость движения исполнительного органа
станка очень высока. Код G00 отменяется
кодами: G01, G02, G03.
G01 Линейная интерполяция
G01 X0 Y0 Z100 F200;
Используется для выполнения прямолинейных
перемещений с заданной скоростью (F). При
программировании задаются координаты
конечной точки в абсолютных значениях (G90)
или приращениях (G91) с соответственными
адресами перемещений (например, X, Y, Z). Код
G01 отменяется кодами: G00, G02, G03.
G02 Круговая интерполяция по часовой стрелке
G02 X15 Y15 R5 F200;
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 (G90)
или приращениях (G91) 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: G00, G01, G03.
G03 Круговая интерполяция против часовой
стрелки
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 (G90) или приращениях (G91)
с соответственными адресами перемещений
(например X, Y, Z).
Параметры интерполяции I, J, K, которые
определяют координаты центра дуги окружности
40
G03 X15 Y15 R5 F200;
в выбранной плоскости, программируются
в приращениях от начальной точки к центру
окружности, в направлениях, параллельных
осям X, Y, Z соответственно.
Код G03 отменяется кодами: G00, G01, G02.
G04 Р1000; пауза 1 секунда.
G04 Пауза
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 секунд.
G18 Выбор плоскости Z_X
G04 X2.5 ; пауза 2.5 секунды
G18
Код G18 предназначен для выбора плоскости XZ
в качестве рабочей. Плоскость XZ становится
определяющей при использовании круговой
интерполяции, вращении системы координат
и постоянных циклов сверления.
G21 Ввод метрических данных
G21 G40 G49 G54 G80 G90
Код G21 активирует режим работы
с метрическими данными. Пока действует этот
режим, все вводимые данные воспринимаются
как метрические. Рекомендуется во всех
программах, которые написаны в метрических
размерах, поставить команду G21 в начало
программы (в строку безопасности), чтобы
в случае, если в программе, выполняемой до
этого, действовал дюймовый режим, обеспечить
выбор корректного формата. Команда является
модальной и действует до тех пор, пока ее
не отменят командой G20.
G32 Нарезание резьбы с постоянным шагом
(строка безопасности)
G33 Z-100 K2
(Z – длина резьбы, K – шаг в направлении Z)
Направление (правая или левая) резьбы
определяется направлением вращения
шпинделя M3 – правая резьба, M4 – левая
резьба.
G80 Отмена циклов сверления
(G81-G84)G80 Z100;
Функция, которая отменяет любой постоянный
цикл
G81 Цикл сверления
G81 X0 Y0 Z-10 R3 F100;
Цикл G81 предназначен для зацентровки
и сверления отверстий. Движение в процессе
обработки происходит на рабочей подаче.
Движение в исходное положение после
обработки идет на ускоренной подаче.
41
G90 Абсолютная система координат
G90 G21;
В режиме абсолютного позиционирования G90
перемещения исполнительных органов
производятся относительно нулевой точки
рабочей системы координат. Код G90
отменяется при помощи кода относительного
позиционирования G91.
G91 Относительная система координат
G91 G1 X4 Y5 F100;
В режиме относительного (инкрементального)
позиционирования G91 за нулевое положение
каждый раз принимается положение
исполнительного органа, которое он занимал
перед началом перемещения к следующей
опорной точке (программируется, на сколько
должен переместиться инструмент). Код G91
отменяется при помощи кода абсолютного
позиционирования G90.
G94 F (подача) – в формате мм/мин.
G94 G80 Z100;
При помощи функции G94 указанная скорость
подачи устанавливается в дюймах или
в миллиметрах за 1 минуту. Программируется
вместе с функцией подачи (F). Код G94
отменяется кодом G95.
G95 F (подача ) – в формате мм/об.
G95 G84 X0 Y0 Z-10 R3 F1.411;
При помощи функции G95 указанная скорость
подачи устанавливается в дюймах или
в миллиметрах на 1 оборот шпинделя. Т. е.
скорость подачи F синхронизируется со
скоростью вращения шпинделя S. Код G95
отменяется кодом G94.
Вспомогательные (технологические) команды
Код
Описание
Пример
M00
Приостановить работу станка до нажатия кнопки
«старт» на пульте управления, так называемый
«технологический останов»
G0 X0 Y0 Z100 M0;
M01
Приостановить работу станка до нажатия кнопки
«старт», если включен режим подтверждения
останова
G0 X0 Y0 Z100 M1;
M02
Конец программы
M02;
M03
Начать вращение шпинделя по часовой стрелке
M3 S2000;
M04
Начать вращение шпинделя против часовой
стрелки
M4 S2000;
M05
Остановить вращение шпинделя
M5;
42
M06
Сменить инструмент
M6 T15;
M08
Включить основное охлаждение
M3 S2000 M8;
M09
Выключить охлаждение
G0 X0 Y0 Z100 M5 M9;
M30
Конец информации
M30;
M99
Конец подпрограммы, возврат к основной
M99;
программе
Параметры команд (задаются буквами латинского алфавита)
Код
Описание
константы
Пример
X
Координата точки траектории по оси X
G0 X0 Y0 Z100
Y
Координата точки траектории по оси Y
G0 X0 Y0 Z100
Z
Координата точки траектории по оси Z
G0 X0 Y0 Z100
F
Скорость рабочей подачи
G1 G91 X10 F100
S
Скорость вращения шпинделя
S3000 M3
R
Радиус или параметр стандартного цикла
G1 G91 X12.5 R12.5 или
G81 R1 0 R2 -10 F50
D
Параметр коррекции выбранного инструмента M06 T1 D1
P
Величина задержки или число вызовов
M04 P101 или
подпрограммы
G82 R3 Z-10 P1000 F50
I,J,K
Параметры дуги при круговой интерполяции
G03 X10 Y10 I0 J0 F10
L
Вызов подпрограммы с данной меткой
L12 P3
43
Электронный образовательный текстовый ресурс
Николай Евгеньевич Возмищев
Евгений Исакович Кац
Наталия Геннадьевна Рыжкова
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММ ДЛЯ ЧПУ
Часть 1. Токарная обработка
Подготовка к публикации
А. А. Жиленко
Компьютерная верстка
Н. Е. Возмищев
Одобрено Методическим советом
Разрешено к публикации
Электронный формат – pdf
Объем 2,0 уч.-изд. л.
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Информационный портал УрФУ
http://study.urfu.ru
ЦНОТ ИТОО