7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

1/12

SVEUILITE U SPLITUFAKULTET ELEKTROTEHNIKE STROJARSTVA I

BRODOGRADNJEZavod za strojarsku tehnologiju

OSNOVE PROGRAMIRANJA NUMERIKIUPRAVLJANIH OBRADNIH STROJEVA

Autori: Dr.sc. Draen BAJIDr. Boenko BILI

Nenad PRIZMI

SPLIT, 2001

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

2/12

2

CNC PROGRAMIRANJE

Programiranje obrade na numeriki upravljanom alatnom stroju obuhvaa pripremu iprenoenje potrebnih podataka u oblicima koje moe prihvatiti upravljaka jedinicaalatnog stroja, te njihovo izvoenje izvrnim elementima stroja (npr. radni stol, radno

vreteno, itd).Programiranje obuhvaa dvije osnovne skupine podataka:- geometrijske informacije, koje sadre podatke o koordinatama relativnog

gibanja alata predmeta obrade- tehnoloke informacije, koje sadre podatke o reimima rada (brzina rezanja,

posmak, dubina rezanja), alatu i pomonim operacijama.

Izrada NC programa sastoji se od sljedeih faza:

1.Odreivanje izratka.Poinje se sa izradom nacrta izratka, pojedinim koracima izrade i potrebnim alatima

za rezanje i steznim napravama, koje trebaju biti odreene.

2.Odabir alata.Alat potreban za svaku operaciju kao i geometrija alata moraju biti uzeti urazmatranje i upisani u program.

3.Odreivanje geometrijskih podataka.Ovaj korak sadri odreivanje dimenzija sirovca i poziciju nul-toke izratka,odreivanje putanje alata vezano za geometriju izratka.

4.Odreivanje tehnolokih podataka.Dubina rezanja, veliina posmaka, broj okretaja glavnog vretena, itd. moraju bitiodreeni za svaki radni korak.

5.Izrada i ispitivanje kontrolnog programa.Vrlo esto uzorak je dimenzioniran tako da direktan opis putanje alata nije mogu,ve zahtijeva, u ovisnosti o sloenosti puta alata, dodatne proraune.Precizno odreivanje svih pokreta potrebno je kako bi se izbjegli sudari izmeuizratka, alata, steznih naprava itd.

Skup svih informacija koje odreuju pojedine zahvate ili elementarne operacije

ine program rada naumeriki upravljanim strojevima.U ovisnosti o nainu obrade podataka, odnosno nainu izrade programa razlikuje seruno i strojno programiranje. Kod runog programiranja obavlja se runi prijenosgeometrijskih podataka iz konstrukcijskog crtea u programsku tabelu i koriste sebaze podataka navedene u tehnolokim prirunicima, katalozima, uputstvima zauporabu stroja i sl., dok se kod strojnog programiranja koristi raunalo s bazamapodataka pomou kojeg se obavlja automatsko generiranje geometrijskih itehnolokih podataka.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

3/12

3

KOORDINATNISUSTAV

Meusobni geometrijski poloaj alata i predmeta obrade u radnom prostoru strojaodreuju dva koordinatna sustava:

- koordinatni sustav obratka koji opisuje geometrijski oblik konture obratka

- koordinatni sustav koji odreuje poloaj alata u radnom prostoru stroja.

Kod programiranja oba koordinatna sustava moraju se svesti na zajednikikoordinatni sustav kako bi geometrijske informacije bile jednoznane.

Standardom ISO841-1974 (DIN 66217) usvojen je desni pravokutni Descartesovogkoordinatni sustav (Slika 1.).

Ishodite i orijentacija koordinatnog sustava ovisi o konstrukcijskoj izvedbi alatnogstroja (Slika 2.). Kod svih strojeva pravokutni koordinatni sustav postavlja se popravilu desne ruke u odnosu na predmet obrade, paralelno s pravcima gibanja nastroju. Time se omoguava programiranje operacija obrade tako da se uvijekodreuje pomak alata u odnosu na predmet obrade, neovisno o tome da li se nastroju pomie alat u odnosu na predmet obrade ili obratno.

a) b) c)

Slika 1. a) odreivanje meusobnog poloaja i smjera osiju po pravilu desne ruke

b) odreivanje smjera rotacije oko pojedine osi po pravilu desnog vijka

c) pozitivan smjer osiju kod gibanja alata (+X, +Y i +Z) i pozitivan smjer osiju

kod gibanja predmeta obrade (+X', +Y' i +Z').

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

4/12

4

Slika 2. - Koordinatni sustav i upravljane osi strojeva: a) revolverske tokarilice b) eonetokarilice; c) karusel tokarilice; d) vertikalne konzolne glodalice; e) horizontalne konzolneglodalice; f) vertikalne glodalice s pominim vretenitem; g) dugohodne portalneglodalice; h) dugohodne glodalice s pominim portalom; (tip Gantry); i), j), k) horizontalnebuilice glodalice, l) dugohodne konzolne blanjalice; m) horizontalne brusilice za okruglovanjsko bruenje; n) brusilice za obodno plono bruenje; o) tance s revolverskom

glavom; p) stroja za ljutenje; q) stroja za plameno rezanje; r) plottera.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

5/12

5

Z-os koordinatnog sustava je okomita na povrinu naslanjanja obratka (radni stol).Kod strojeva s glavnim pravocrtnim gibanjem, koja ne posjeduju glavno vreteno(blanjalice, dubilice, provlailice) pozitivan smjer Z-osi je onaj kojim se poveavarazmak izmeu obratka i alata.Kod strojeva s rotacijskim glavnim gibanjem alata ili obratka, Z-os je paralelna s osi

glavnog vretena, a u pojedininim sluajevima te se osi poklapaju. Ukoliko glavnovreteno ima mogunost zakreta (npr. strojevi s glavnim vretenom smjetenim u kutnojglavi) Z-os paralelna je okomitom poloaju osi glavnog vretena u odnosu na povrinuza postavljanje predmeta obrade (npr. radni stol). Ako stroj posjeduje vie glavnihvretena, Z-os je paralelna smjeru jednog odabranog vretena i to vretena okomitog napovrinu oslanjanja predmeta obrade.

X-os predstavlja glavnu os u kojoj se odreuje poloaj alata ili obratka. Gdje god jemogue ona se postavlja u horizontalnu ravninu paralelno s povrinom oslanjanjapredmeta obrade (npr. radnog stola). Kod strojeva s rotacijskim gibanjem obratka(tokarilice, brusilice za okruglo bruenje) X-os je paralelna osi gibanja alata i radijalnopostavljena u odnosu na predmet obrade. Pozitivan smjer osi X je onaj kojim sepoveava razmak izmeu alata i predmeta obrade i ovisi o konstrukcijskoj izvedbistroja:

- kod strojeva s horizontalnim glavnim vretenom, pozitivan smjer osi X je nadesnoj strani pravca elo glavnog vretena-predmet obrade,

- kod jednostupnih strojeva s vertikalno smjetenim glavnim vretenom pozitivansmjer osi X je na desnoj strani pravca stup-glavno vreteno,

- kod dvostupnih strojeva s vertikalnim glavnim vretenom pozitivan smjer osi X jena desnoj strani pravca glavno vreteno-lijevi stup.

Kod strojeva s pravocrtnim glavnim gibanjem X-os je paralelna s pravcem glavnog

gibanja. Pozitivan smjer osi poklapa se sa smjerom rezanja (smjerom radnog hoda).

Y-os koordinatnog sustava odre|uje se po pravilu desne ruke tako da oblikujepravokutni koordinatni sustav (Slika 1.a).

Ako na stroju postoje osim primarnih translacijskih gibanja u osima X, Y i Z idopunska sekundarna gibanjia ona se oznaavaju s U, V i W a tercijalna gibanja s P,Q i R (Slika 1.a). Pri tome su primarna gibanja ona koja su najblia glavnom vretenu.Ako u osima koordinatnog sustava umjesto alata gibanje obavlja predmet obrade,pozitivan smjer gibanja suprotan je pozitivnom smjeru osi koordinatnog sustavastroja i oznaava se dopunskom oznakom "prim" ('), npr. X' na Slici 1.c i Slici 2.f.Rotacijska gibanja oko osiju X, Y i Z oznaavaju se oznakama A, B, i C (Slika 1.a).Sekundarna rotacijska gibanja oznaavaju se s D, E itd. Pozitivan smjer rotacije okopojedine osi odreuje se po pravilu desnog vijka (Slika 1.b). Ako rotacijsko gibanjeobavlja predmet obrade oznaka gibanja oznaava se dopunskomoznakom "prim" ('),kao npr. +C' na Slici 1.c i Slici 2.a.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

6/12

6

Povezivanje dimenzija obratka s koordinatnim sustavom stroja moe se obavitiapsolutnim ili relativnim koordinatama (Slika 3.). Kod oba naina oznaavanjadimenzija u koordinatnom sustavu, one se nanose od jedne odreene nul toke kojase obiljeava na crteu, a i na predmetu obrade. Ta toka u apsolutnim koordinatamapredstavlja uvijek referentnu toku - ishodite koordinatnog sustava, dok kod

relativnih koordinata svaka sljedea toka u lancu mjera predstavlja referentnu toku.

a) b)

Slika 3. - Oznaavanje toaka u koordinatnom sustavu predmeta obrade:

a) apsolutno b) relativno.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

7/12

7

PROGRAM I STRUKTURA PROGRAMA

Obrada predmeta na numeriki upravljanom stroju opisuje se programom koji senaziva program numerikog upravljanja ili NC-program. Za svaki zahvat, programsadri dio informacija koji se naziva blok.

Svaki blok sastoji se od naredbi, koje sadre geometrijske ili tehnoloke informacije.

Stroj izvrava naredbe u koracima (step-by-step) po redoslijedu navoenja naredbido zavretka predviene obrade predmeta, odnosno do kraja programa. Blokovimoraju biti poredani u NC-programu po redoslijedu izvoenja zahvata kako jepropisano planom operacija.

BLOK

Broj bloka

Uvjet

put

a

KoordinateInterpolacijski

parametar PosmakBrzina

vrtnje

Oznaka

alata

Dopunske

funkcije

N GX,Y,Z,

U,V,W,

P,Q,R,

A,B,C

I,J,K F S T M,D

Tehniko

programske

informacije

Geometrijske informacije Tehnoloke informacije

Prva instrukcija NC-programa je "start programa" koja se oznaava prefiksom % izakojeg slijedi broj programa (do 9999) po kojem se obavlja spremanje programa iuitavanje programa. Iza ove instrukcije slijedi niz blokova od kojih svaki poinjeoznakom broja bloka (block-marker number) s prefiksom N, a zavrava oznakom zakraj bloka (end-of block code) LF (line feed) - enter.

Svaki blok moe sadravati razliiti broj naredbi. Neke naredbe se samo jednomnavode u pogramu i nije potrebno njihovo ponovno navoenje u narednim blokovima,npr. smjer vrtnje glavnog vretena, smjer krune interpolacije, kompenzacija alata i sl.Neke naredbe automatski se pozivaju kod starta upravljake jedinice.To su naredbekoje obiljeavaju standardno izvoenje programa - cancel default naredbe

Slika 4.- Blok NC-programa predstavlja jednu sekvencu programa koja u sebi sadri sveneophodno potrebne: geometrijske informacije, kojima se odreuje relativna putanjaizmeu svakog alata i predmeta obrade; tehnoloke informacije, kojima se odre|uju uvjetirada za svaki alat; i tehniko-programske informacije, kojima se obiljeavaju sekvenceprograma.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

8/12

8

Skupine naredbi:Naredbe G (geometric) skup geometrijskih informacija pomou kojih se odreuje:

a) vrsta interpolacije (linearna ili kruna)b) ravnina koordinatnog sustavac) korekcija alatad) tip radnog ciklusae) uvjeti posminog gibanjaf) nain odreivanja dimenzija (apsolutni, inkrementalni)g) nain odreivanja posmakah) nain odreivanja brzine vrtnje glavnog vretenai) jedinine mjere za duinu (metar, inch)

Naredbe X, Y i Z za pravocrtno gibanje, A, B i C za rotacijsko gibanje te kruneinterpolacije I, J i K.Pomaci u smjeru osi stroja odreuju se naredbama kod kojih prefiks (X, Y i Z)

oznaava os u kojoj se obavlja pomak iza kojeg slijedi numerika vrijednost kojaoznaava veliinu pomaka. Ukoliko se pomaci obavljaju po krunom luku prefiksnaredbe krune interpolacije numerika vrijednost koja slijedi iza prefiksa (I, J i K )jednoznano odreuje poziciju centra krunice.

Osim naredbi koje ine ulaz geometrijskih podataka NC-programa, program morasadravati i tehnoloke podatke.

Naredbe F (feed) i numerikom vrijednosti koja slijedi oznaavaju veliinu posmaka uminuti ili po okretaju glavnog vretena.

Brzina vrtnje glavnog vretena odreuje se naredbom S (speed) iza koje slijedinumerika vrijednost brzine vrtnje.

Kod strojeva sa spremnikom alata i automatskom izmjenom alata, promjena alata seizvodi naredbom T (tool) iza kojeg slijedi numeriki podatak koji odreuje alat. Uz ovunaredbu pridodaje se i dopunska naredba D s numerikom vrijednosti koja slui zaidentifikaciju alata, a odnosi se na geometriju alata.

Ostali tehnoloki podaci kao to su promjena smjera vrtnje glavnog vretena, njegovozaustavljanje, ukljuenje i iskljuenje ureaja za hlaenje i sl. odreuju se

naredbama s prefiksom M (miscellinius function).

U NC-programu koriste se i druge naredbe sukladno mogunostima upravljakenaprave i sloenosti alatnog stroja. Dijelove programa koji se vie puta pojavljuju uprogramu mogue je pisati kao potprograme. Potprogrami se mogu pozivati izglavnog programa naredbom L i numerikom vrijednosti pomou koje se potprogramioznaavaju i pozivaju.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

9/12

9

Primjer jednog programa za numeriki upravljanu tokarilicu prikazan je naslici.

% 5555

N005 G54

N010 G58 Z70

N015 T06 D06

N020 G96 S180 F0.1 M03

N025 G00 X70 Z3

N030 G00 X50

N035 G01 X-1

N040 G00 X48

N045 G01 Z-32

N046 G00 X49

N050 G00 Z1

N055 G00 X46

N060 G01 Z-32

N061 G00 X47

N065 G00 Z1

N070 G00 X44

N075 G01 Z-32

N080 G00 X45

N085 G00 Z1

N090 G00 X42

N100 G01 Z-32

N105 G00 X43

N110 G00 Z1

N115 G00 X40

N120 G01 Z-32

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

10/12

10

OSNOVE NUMERIKI UPRAVLJANOG TOKARENJA

Prema konstrukcijskoj izvedbi tokarilice (Slika 5.), odreuje se smjer osikoordinatnog sustava stroja. Tokarilice se mogu svrstati u dva skupa: skupdesnih tokarilica, kod kojih se alat (desni tokarski no) nalazi ispred osi

predmeta obrade i skup lijevih tokarilica kod kojih se alat (lijevi tokarski no)nalazi iza osi predmeta obrade. Kod oba skupa os Zpoklapa se s osi rotacijepredmeta obrade, dok je os Xokomita na os Z i usmjerena prema alatu. Kakose na tokarilicama obrauju rotacijski predmeti os Ynema znaaja.

- vei promjer- vea vrijednost X.- vea duljina - vea vrijednost Z.

Radi lakeg programiranja vrijednosti osi X koje se odnose napozicioniranje neke toke unose se kao promjeri, za razliku od parametrakrune interpolacije I koji se unosi kao normalna vrijednost Xosi.

a)

b)Slika 5.- Koordinatni sustav osnovnih izvedbi numeriki upravljanih tokarilica:

a) kada se alat nalazi ispred predmeta obrade,b) kada se alat nalazi iza predmeta obrade.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

11/12

11

KARAKTERISTINE TOKE NC-TOKARILICE

Nul toka stroja (Machine zero point) M

Nul toka stroja predstavlja ishodite koordinatnog sustava stroja i ujedno

predstavlja ishodite apsolutnog koordinatnog sustava prema kojem su sviostali koordinatni sustavi relativni. Ona je nepromjenjiva i odreena odstrane proizvoaa. Meutim, neovisno o njenom vrstom poloaju, pomoutransformacija koordinata, koordinatni sustav stroja moe se dovesti u bilo kojipoloaj.

Nul toka predmeta obrade (Workpiece zero point) W

Nul toka predmeta obrade predstavlja ishodite njegovog koordinatnogsustava na osnovi kojeg se zasniva izrada programa obrade. Poloaj ovetoke u prostoru slobodno se odabire kod izrade programa. Obiljeavanje osii osnih pravaca mora se podudarati s koordinatnim sustavom stroja.

Referentna toka alata (Tool mount reference point) N

Referentna toka alata N je toka u kojoj se obavlja postavljanje alata udra i poetnu toku za mjerenje alata. Postavljena je na drau alata, a njenpoloaj odreuje proizvoa.

Referentna toka (Reference point) R

Referentna toka stroja predstavlja toku u radnom prostoru stroja koja jeodreena pomou graninih prekidaa. Odreuje toan poloaj alata u

radnom prostoru prije poetka rada. Prije svakog izvoenja programapotrebno je alat dovesti u referentnu toku.

7/30/2019 CNC Prvi Dio [1]

12/12

12

DIMENZIONIRANJE I NUL TOKA

Informacije o predmetu obrade navedene u konstrukcijskom crteu kao tosu: tolerancije, kvaliteta povrine, materijal i sl. u veini sluajeva nisu povoljniza neposrednu primjenu.

Na osnovi konstrukcijskog crtea izrauje se tehnoloki crte, koji sadrisve podatke o predmetu obrade kao i konstrukcijski crte, ali su u njemunavedene dimenzije prilagoene potrebama izrade NC-programa.Dimenzioniranje odreenih geometrijskih veliina na tehnolokom crteu,obavlja se u odnosu na izabrani koordinatni sustav.Na tehnolokom crteu (Slika 7.) sve dimenzije su preraunate i oznaene uodnosu na nul toku koordinatnog sustava obratka i navedene u apsolutnojvrijednosti u odnosu na nju ili pak u odnosu na predhodno unesenu vrijednost,kao relativna (inkrementalna) vrijednost izmeu pojedinih toaka.

Pravilan odabir poloaja nul toke obratka W znatno olakava izraduNC-programa. Smanjenje moguih pogreaka pri unoenju geometrijskihdimenzija uz pojednostavljenje programiranja osiguravaju posebne naredbenavedene u sljedeem poglavlju.

U tehnolokom crteu sve dimenzije se nanose u odnosu na nul toku predmetaobrade W (ishodite koordinatnog sustava predmeta obrade), koja se moepostaviti u funkcijsku vezu s nul tokom stroja M.