Составление управляющей программы для станка с ЧПУ и верификация УП в Nanjing Swansoft

Курсовая.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Технология машиностроения»
на тему: «Составление управляющей программы для станка с ЧПУ УПМб.15.18»
по дисциплине: «Теория и технология программирования»
КР. 27.03.05. ТТП.18.00. ПЗ
обучающийся группы УПМб-15
«Технология машиностроения»
С целью создания детали изображенной на рисунке 1 используя размеры заданные данными на рисунке 2 создать управляющую программу для станка с ЧПУ и проверить её в системе Swansoft CNC Simulation.
Рисунок 1 – Чертеж детали
Рисунок 2 – Размеры детали
Теоретические положения 5
2 Панель инструментов (Toolbar) 11
3 Управление виртуальным станком ЧПУ «Fanuc 18 M» 13
1 Построение 3Д модели 32
2 Составление маршрута обработки 34
3 Составление плана обработки 35
5 Проверка УП в системе Swansoft CNC Simulation 40
2 Задание заготовки выбор нуля координат 34
3 Создание инструмента35
5.4 Процесс верификации 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 29
Ручное программирование является весьма утомительным занятием. Однако все программисты-технологи обязаны иметь хорошее понимание техники ручного программирования независимо от того действительно ли ручное программирование ими используется.
Все еще остается немало предприятий в которых применяют исключительно ручное программирование для станков с ЧПУ. Действительно если на предприятии используются несколько станков с ЧПУ а изготавливаемые детали предельно просты то грамотный технолог-программист с великолепной техникой ручного программирования будет способен превзойти по производительности труда программиста-технолога использующего автоматизированные средства программирования. Наконец даже в случае применения автоматизированных систем программирования нередко возникает потребность коррекции кадров УП вследствие обнаружения ошибок на этапе отработки и проверки программы. Также общепринятой является коррекция кадров УП после ряда первых пробных прогонов на станке с ЧПУ. Если для выполнения этих часто элементарных корректировок программист должен опять использовать автоматизированные средства программирования то это неоправданно удлинит процесс подготовки производства.
Теоретические положение
G-код — условное именование языка программирования устройств с числовым программным управлением (ЧПУ). Был создан компанией Electronic Industries Alliance в начале 1960-х. Окончательная доработка была одобрена в феврале 1980 года как стандарт RS274D. 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 PC8C) восьмая дорожка использовалась для контроля чётности.
Производители систем УЧПУ (CNC) как правило используют ПО управления станком для которого написана (оператором) программа обработки в качестве осмысленных команд управления используется G-код в качестве базового подмножества языка программирования расширяя его по своему усмотрению.
Программа написанная с использованием G-кода имеет жёсткую структуру. Все команды управления объединяются в кадры — группы состоящие из одной или более команд.
Комментарии к программе размещаются в круглых скобках. Комментарий может располагаться как в отдельной строке так и после программных кодов. Недопустимо оформлять в качестве комментария несколько строк охваченных парой круглых скобок.
Основные команды G-кодов представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Команды G-кода
Позиционирование или быстрое перемещение
Линейная интерполяция
Круговая интерполяция Винтовая интерполяция по часовой стрелке
Круговая интерполяция Винтовая интерполяция против часовой стрелки
Полярные координаты команды
Выбор определенной плоскости (Xp Yp plane selection)
Выбор определенной плоскости (Zp Xp plane selection)
Выбор определенной плоскости (Yp Zp plane selection)
Возврат к опорной позиции (Return to reference position)
-й 3-я контрольная позиция возврата
Отмена коррекции на режущий инструмент
Коррекция на режущий инструмент слева
Коррекция на режущий инструмент вправо
Длина инструмента + Направление коррекции
Коррекция на длину инструмента – направление
Отмена коррекции на длину инструмента
Выбор системы координат
Автоматический выбор системы координат
Система координат 1 детали
Система координат 2 детали
Система координат n-й детали
Левая спираль резки круга (Left-spiral cutting circle)
Расточные циклы (Fine boring cycle)
Отмена консервированного цикла
Продолжение таблицы 1
Абсолютная команда (Absolute command)
Команда увеличения (Increment command)
Установка для рабочей системы координат
Точка плоскости Возврат (Returnpointplane)
Вспомогательная функция или М-коды включает в себя много видов функций используемых для поддержания работы машины такие как запуск и остановка шпинделя остановка программы включение или выключение подачи охлаждающей жидкости и так далее. Команды М-кодов представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Команды М - кода
Объяснение (Explanation)
Остановка программы (Program stop)
Дополнительный стоп (Optional stop)
Конец программы (End of program (Reset))
Направление вращения шпинделя по часовой стрелке (Spingdle corotation (CW))
Направление вращения шпинделя против часовой стрелки (Spingdle reversal (CCW))
Остановка Шпинделя (Spingdle stop)
Смена инструмента Tool change
Открыть охлаждающей жидкости (Open coolant)
Закрытие охлаждающей жидкости (Close coolant)
Инструмент совместного инструмента в покое (Tool join tin tool rest)
Продолжение таблицы 2
Конец программы и повторение (End of program (Reset) and recur)
Шпиндель перегрузкой отменить и неэффективным (Spingdle over loading cancel and be ineffective)
Шпиндель перегрузкой отменить и быть эффективными (Spingdle over loading cancel and be effective)
начало цикла APC (APC cycle start)
Поворот стола по часовой стрелке (Rotary table on CW)
Поворот стола против часовой стрелки (Rotary table on CCW)
Вызов подпрограммы (Subprogram call)
Завершение подпрограммы (Subprogram end)
Параметры команд задаются буквами латинского алфавита программы распознавая типовые элементы в геометрии детали.Параметры команды представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Команды М - кода
Координата точки траектории по оси X
Координата точки траектории по оси Y
Координата точки траектории по оси Z
Скорость рабочей подачи.
Для фрезерных станков это дюймы в минуту (IPM) или миллиметры в минуту (mmmin)
Для токарных станков это дюймы за оборот (IPR) или миллиметры за оборот (mmrev).
Продолжение таблицы 3
Частота вращения шпинделя
Параметр стандартного цикла или радиус дуги (расширение стандарта)
Параметр коррекции выбранного инструмента
Число вызовов подпрограммы
Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси X.
Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние от начального
Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние дуги по оси Z.
При программировании используется Декартова система координат (см. рисунок 2) поэтому стол станка двигается в противоположном от заготовки направлении.
Рисунок 2 – Система координат (Coordinate system)
Типы координатных систем:
Система координат станка. Эта система задает фиксированную точку отсчета. Абсолютная система координат. Пользователь может установить эту систему координат тогда перемещение происходит дискретно а значения перемещений отображаются в качестве координат станка.
Относительная система координат. Эта система координат относится к текущей позиции координат.
Оставшееся расстояние перемещения (см. рисунок 3). Эта функция не привязана к установлению координат она отображает только расстояние между положением цели и станка в реальном времени.
Рисунок 3 – Оставшееся расстояние перемещения
Так как управляющая программы будет проверяться в программе Swansoft CNC Simulation необходимо рассмотреть её интерфейс и основные функции.
2 Панель инструментов (Toolbar)
Все команды выполняются кнопками в левой части окна (см. рисунок 1) при наведении курсора на кнопку включается функция подсказки в то же время строка состояния покажет детальное описание.
Рисунок 4 – Управление виртуальным станком ЧПУ «Fanuc 18 M»
Команды интерфейса системы Swansoft CNC Simulation представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Команды интерфейса системы Swansoft CNC Simulation
Открыть сохраненный файл
Workpiece Display mode
Режим отображения обрабатываемой детали
Продолжение таблицы 5
Select raw size coordinate
Выберите размер детали координат
OpenClose machine door
ОткрытьЗакрыть дверь станка
Screen Arrangement: change screen show in fixed order
Расположение экрана: изменение отображения экрана в установленном порядке
Приблизить; Увеличить; Масштаб
Перетянуть; Повернуть
Сменить отображение по координатам X-Z; Y-Z; Y-X
Показать оболочки машины
Отобразить координаты
Показать шлак; Показать охлаждающую жидкость
Показать деталь; часть; прозрачность
Показать набор инструментов по номерам; инструмент; трассировки
Record sett Beg Stop record
Настройки записи; Начать запись; Прекратить запись
НачатьПрекратить работу
3 Управление виртуальным станком ЧПУ «Fanuc 18 M»
Рисунок 4 – Управление виртуальным станком ЧПУ «Fanuc 18 M»
Элементы интерфейса системы: 1 Внешний вид станка и его работа (см. рисунок 5) (The appearance of the mach 2 Монитор отображения показателей станка и написания программ (см. рисунок 6) (Mon 3 Клавиатура для ввода кодов и написания программ (см. рисунок 7) (The keypad for enter 4 Панель переключения режимов станка (см. рисунок 8) (Switching the machine mode panel).
Рисунок 5 – Внешний вид станка и его работа
Данный экран показывает станок инструмент деталь и процесс обработки в режиме реального времени. Служит в основном для наглядной демонстрации процессов обработки детали и выполнения станком заданной программы.
Рисунок 6 – Монитор отображения показателей станка и написания программ
Этот экран предназначен для ввода программы и отображения уже введенных в станок программ. Так же служит для написания программ их редактирования ввода новых программ.
Рисунок 7 – Клавиатура для ввода кодов и написания программ
Назначение клавиш клавиатуры ввода представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Назначение клавиш клавиатуры ввода кодов и написания программ
Клавиши редактирования
Заменить ключ. Заменяет надпись на которой установлен курсор на вводимую
Удалить ключ. Удаляет надпись в программе на которой установлен курсор
Вставьте ключ. Вставьте область за курсором с данными который находится в области ввода
Модификатор. Удаление данных которые находятся в области ввода
Возврат каретки и ключ строки. И ввод строки и перевода строки
Верхний чехол для ключей
дисплей программы ЧПУ и редактирование страницы
Положение отображения страницы. Есть три режима отображения и нажмите кнопку PAGE для выбора
Параметр ввода страницы. При первом нажатии для регистрации координат настройки страницы второе нажатие для входа страницу параметров компенсации на режущий инструмент.
Страница параметров системы
Графические параметры настроек
Страница сообщений такие как "предупреждение
Страница вверх Страница вниз
Перемещение вверх; вниз; влево; вправо
Входной ключ. Входные данные которые во входной области в странице параметров или вход внешней программе ЧПУ
Панель переключения режимов станка представлена на рисунке 8.
Рисунок 8 – Панель переключения режимов станка: 1 Включение станка и управление процессом работы;2 Переключение режимов работы и скорости движения стола; 3 Перемещения стола по осям; 4 Распределения нагрузки на инструмент; 5 Подача охлаждающей жидкости; 6 Ключ для ввода программ в систему; 7 Вид инструмента и его номер; 8 Экстренная остановка всех систем станка
Переключение режимов работы и скорости движения стола представлена на рисунке 9.
Рисунок 9 – Переключение режимов работы и скорости движения стола: 1 Регулятор переключения между режимами работы станка; 2 Регулятор скорости передвижения станка в режиме рабочей подачей; 3 Регулятор скорости передвижения станка в режиме ускоренного перемещения
Передвижения стола по осям представлена на рисунке 10.
Рисунок 10 – Передвижения стола по осям
Эта панель служит для перемещения стола в разных режимах работы. Может мгновенно перемещать стол до нулевых точек станка.
Распределения нагрузки на инструмент представлено рисунке 11
Рисунок 11 – Распределение нагрузки на инструмент: 1 Панель показывающая нагрузку на инструмент; 2 регулятор напряжения подаваемого на инструмент; 3 кнопки включениявыключения инструмента в режиме рабочей подачи и режиме ускоренного перемещения
1 Построение 3Д модели
Для наглядности заданная деталь была построена в системе «Компас 3D». Модель детали представлена на рисунке 12. Также была построена заготовка для заданной детали.
Рисунок 12 – 3Д модель детали
2 Составление маршрута обработки
Черновое фрезерование основной поверхности;
Чистовое фрезерование основной поверхности;
Сверление сквозного отверстия.
3 Составление плана обработки
Анализ чертежа показал что для изготовления данной детали на фрезерном станке оптимально использовать концевую фрезу с диаметром 45 мм и длинной режущей кромке не менее 80 мм. Согласно ГОСТ17025-71 данным требованиям соответствует концевая фреза с цилиндрическим кончиком с диаметром режущей кромки 45 мм. диаметром хвостовика 40 мм. длинной режущей кромки 125 мм и общей длинной 217 мм. Такая фреза позволит обработать основную поверхность за 1 заход. Для облегчения расчётов основные точки необходимые для составления управляющей программы были вычислены с помощью программы «Компас 3D». Для нахождения этих точек была использована эквидистанта представляющая собой траекторию центра фрезы. Заготовка с эквидистантой показаны на рисунке 13.
Рисунок 13 – Траектория центра фрезы
Необходимо оставить припуск для чистовой обработки – 1мм.
Для упрощения написания программы сверление будет производиться фрезой – её диаметр совпадает с диаметром отверстия.
В приложении А представлена управляющая программа для создания детали на станке с ЧПУ. Процесс сверления был упрощен.
5 Проверка УП в системе Swansoft CNC Simulation
После написания УП необходимо проверить её на наличие ошибок.
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 данной работе в качестве средств проверки используется система «Swansoft CNC Simulation».
5.1 Запуск программы
В данной работе будет использоваться станок Fanuc 18M. Для его выбора необходимо запустить программу Swansoft CNC Simulation и в окне выбрать Fanuc 18M. Процесс выбора представлен на рисунке 14.
Рисунок 14 – Выбор симулируемого станка
5.2 Задание заготовки выбор нуля координат
В качестве заготовки будет использоваться параллелепипед со сторонами 70мм 90 мм и высотой 40 мм. В качестве нуля координат примем нижний левый угол заготовки. Для указания всех этих параметров необходимо перейти в меню «Параметры заготовки». Процесс задания указанных параметров показан на рисунке 15.
Рисунок 15 – Параметры заготовки
5.3 Создание инструмента
Как уже было сказано выше в качестве инструмента используется концевая фреза с цилиндрическим кончиком с диаметром режущей кромки 45 мм. диаметром хвостовика 40 мм. длинной режущей кромки 125 мм и общей длинной 217 мм. Необходимо создать такую фрезу. Для этого в меню «Библиотека инструментов» создадим новый инструмент используя параметры указанные выше. После этого установим добавим инструмент в магазин затем установим его в шпиндель. Процесс создания инструмента показан на рисунке 16.
Рисунок 16 – Создание инструмента
5.4 Процесс верификации
Мы произвели все необходимые действия для проведения симуляции. Для запуска симуляции обработки заготовки необходимо открыть файл УП и запустить её. После этого запустится симуляция обработки. Часть процесса симуляции показана на рисунке 17.
Рисунок 17 – Процесс симуляции
языком программирования устройств с числовым программным управлением (ЧПУ) – G код Swansoft CNC Simulationнаписать УП для станка с ЧПУ и произвести её проверку в среде Swansoft CNC Simulation».
языком программирования«G код»была использована методичка «Автоматизированные системы управления технологическими процессами» [1]работы в среде Swansoft CNC Simulation» былияхТеория и технология программирования
написания УП необходимой для изготовления и проверки этой УПбыли выполнены следующие действия:
Построения наглядных моделей детали и заготовки в программе». Пиыеымоделейейкак выдавливание
Написание УП для станка с ЧПУ производилось самостоятельно без использования средств автоматизации.
Проверка УП в среде Swansoft CNC Simulation. Этот шаг представляет собой полноценную симуляцию работы станка с ЧПУ.В ходе симуляции были выполнены такие действия как запуск системы задание заготовки выбор нуля координат создание инструмента и собственно сама симуляция работы станка с ЧПУ.
Swansoft CNC Simulationполучение навыков для написания УП для станка с ЧПУ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Автоматизированные системы управления технологическими процессами: Методические указания к расчетно-графической работе сост. О.Ю. Теплоухов О. С. Корсуков; Тюменский индустриальный университет. – Тюмень: Издательский центр БИК ТИУ 2016. –32с.
ГОСТ 20999-83.Устройства числового програмного управления для металлообрабатывающего оборудования. Кодирование информации управляющих программ [Текст]. Москва: «Знак Почета»1992.-28 с.3. Зыков Сергей Владимирович. Введение в теорию программирования [] : курсы лекций. Учебное пособие для студентов вузов обучающихся по специальности 351400 "Прикладная информатика" С. В. Зыков ; Интернет университет информационных технологий. - М. : ИНТУИТ.РУ 2004. – 393 с. 4. Кузьмин Александр Васильевич. Основы программирования систем числового программного управления [] : учебное пособие для студентов вузов обучающихся по направлению "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств" А. В. Кузьмин А. Г. Схиртладзе. - Старый Оскол : ТНТ 2012. - 240 с. : ил. граф. табл. ; 21 см. - Библиогр.: с. 238-239. - 1000 экз.. - ISBN 978-5-94178-337-3 (в пер.)
Текст управляющей программы
G17G21G40G49G54G80G90 (установочные коды)
G00X-11Y35Z45 (холостое перемещение)
M03S1000F100 (включение шпинделя скорость рабочей подачи – 100 частота вращения шпинделя – 1000 – черновая обработка)
G01Z-19 (начало фрезерования)
G02X91Y35R51 (круговая интерполяция по часовой стрелке в точку X91Y35 с радиусом 51)
G02X-11Y35R51 (круговая интерполяция по часовой стрелке в точку X-11Y35 с радиусом 51)
M03S2000F50 (скорость рабочей подачи – 50 частота вращения шпинделя – 2000 – чистовая обработка)
G01Z5 (поднятие фрезы)
G00X40Y35 (холостой ход к центру отверстия)
G01Z-10 (сверление на 10 мм.)
G04P3000 (пауза в 3000 мс.)
G01Z5 (поднятие инструмента)
M05 (остановка шпинделя)
M03 (конец программы)