Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Кемерово 2012




 

 

Методические указания к лабораторным работам по курсу

«Архитектура ЭВМ и систем» для студентов специальности

230201 «Информационные системы и технологии»

 

Печатается в авторской редакции

 

Подписано в печать Формат 60×84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л.

Тираж 25 экз. Заказ

ГУ КузГТУ. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ КузГТУ. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 А.

Кузбасский государственный технический университет

им. Т.Ф. Горбачева»

 

Д. Е. Турчин

 

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С ЧПУ

 

Лабораторный практикум

 

Рекомендовано учебно-методической комиссией специальности

230201 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)» в качестве электронного издания для использования в учебном процессе

 

 

 

Кемерово 2012


Рецензенты:

И.В. Чичерин – доцент кафедры ИиАПС

В.А. Полетаев – проф., д.т.н., председатель УМК специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)»

 

Турчин Денис Евгеньевич. Программирование обработки на станках с ЧПУ: методические указания к лабораторным работам [Электронный ресурс] для студентов очной формы обучения специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)» / Д. Е. Турчин Электрон.дан. – Кемерово: КузГТУ, 2012. – 1 электрон.опт. диск (CD-ROM); зв.; цв.; 12 см. – Систем. требования: Pentium IV; ОЗУ 256 Мб; WindowsXP; (CD-ROM-дисковод); мышь. – Загл. с экрана.

 

В данных методических указаниях изложены содержания лабораторных работ, порядок их выполнения и контрольные вопросы к ним.

 

ÓКузГТУ

ÓТурчин Д.Е.

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ... 4

1. Подготовка геометрической информации для контурной обработки детали на станке с ЧПУ.. 4

1.1. Цель работы.. 4

1.2. Основные теоретические сведения. 4

1.2.1. Системы координат станков с ЧПУ.. 4

1.2.2. Система координат детали и инструмента. 7

1.2.3. Особенности построения расчетно-технологи-ческой карты 10

1.2.4. Особенности расчета траектории инструмента при контурной обработке. 12

1.3. Порядок выполнения работы.. 14

1.4. Варианты заданий. 15

1.5. Пример выполнения работы.. 21

1.6. Контрольные вопросы.. 24

2. Организация работы на станке 16К20Ф3 с устройством ЧПУ NC-201 25

2.1. Цель работы.. 25

2.2. Основные теоретические сведения. 25

2.2.1. Общее описание станка 16К20Ф3. 25

2.2.2. Общее описание устройства ЧПУ NC-201. 28

2.2.3. Описание пульта оператора. 30

2.3. Подготовка комплекса «станок с ЧПУ» к выполнению управляющей программы.. 34

2.3.1. Включение комплекса «станок с ЧПУ». 34

2.3.2. Установка рабочего органа, несущего инструмент, в фиксированную точку станка. 34

2.3.3. Определение положения нуля детали относительно нуля станка и настройка режущих инструментов. 35

2.3.4. Испытание управляющей программы при использовании графической видеостраницы.. 36

2.3. Порядок выполнения работы.. 38

2.5. Контрольные вопросы.. 38

3. Кодирование управляющей информации при контурной обработке детали на станке с ЧПУ.. 40

3.1. Цель работы.. 40

3.2. Основные теоретические сведения. 40

3.2.1. Структура управляющей программы.. 40

3.2.2. Подготовительные и вспомогательные функции. 42

3.2.3. Кодирование размерных перемещений. 44

3.2.4. Программирование смены и коррекции инструмента на вылет 47

3.3. Порядок выполнения работы.. 48

3.4. Индивидуальные варианты заданий. 49

3.5. Пример выполнения работы.. 55

3.6. Контрольные вопросы.. 57

4. Подготовка управляющей программы для обработки детали на токарном станке 16К20Ф3 с устройством ЧПУ NC-201. 59

4.1. Цель работы.. 59

4.2. Основные теоретические сведения. 59

4.2.1. Основные особенности программирования токарных станков с ЧПУ 59

4.2.2. Программирование профиля и циклов токарной обработки 62

4.2.3. Программирование нарезания резьбы с помощью резьбового резца 65

4.3. Порядок выполнения работы.. 66

4.4. Индивидуальные варианты задания. 68

4.5. Контрольные вопросы.. 73

5. Подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ сверлильно-расточной группы.. 74

5.1. Цель работы.. 74

5.2. Основные теоретические сведения. 74

5.2.1. Технологические особенности обработки отверстий на станках с ЧПУ сверлильно-расточной группы.. 74

5.2.2. Особенности программирования обработки для станков с ЧПУ сверлильно-расточной группы.. 77

5.3. Порядок выполнения работы.. 81

5.5. Индивидуальные варианты заданий. 82

5.6. Контрольные вопросы.. 89

6. Программирование фрезерно-сверлильно-расточной обработки в системе «T-FLEX ЧПУ». 90

6.1. Цель работы.. 90

6.2. Основные теоретические сведения. 90

6.3. Порядок выполнения работы.. 90

6.4. Варианты заданий. 90

6.5. Пример выполнения работы.. 90

6.6. Контрольные вопросы.. 90

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 91

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 92

П.1. Формулы для определения координат опорных точек. 92

П.2. Основные подготовительные и вспомогательные функции. 94

П.3. Режущие инструменты для токарной обработки. 96

П.4. Выбор последовательности переходов для обработки отверстия 98

 

 


ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

 

 

1. Подготовка геометрической информации для контурной обработки детали на станке с ЧПУ

 

 

1.1. Цель работы

 

Цель работы – приобрести умение производить подготовку геометрической информации для написания управляющей программы при контурной обработке детали на станке с ЧПУ

 

 

1.2. Основные теоретические сведения

 

1.2.1. Системы координат станков с ЧПУ

 

Работа станка с ЧПУ тесно связана с системами координат, оси которых располагают параллельно направляющим станка, что позволяет при программировании обработки указывать направления и величины перемещений рабочих органов.

 

 

Рис. 1.1. Системы координат станков с ЧПУ: а) – токарный станок; б) – вертикально-фрезерный станок

 

Система координат станка MCS (machine coordinate system) – это координатная система, в которой определяются начальные, текущие и предельные положения рабочих органов станка. Система координат станка является главной расчетной системой, относительно которой задается положение всех других систем координат (детали, программы, инструмента). Начало системы координат станка обозначают буквой M и символом и называют нулем станка (рис. 1.1).

Положения рабочих органов характеризуют базовые точки, которые выбираются в зависимости от конструкции рабочих органов (узлов станка). Например, для шпиндельного узла базовой точкой является точка пересечения F торца шпинделя с осью его вращения (рис. 1.1).

Если у станка с ЧПУ имеется несколько рабочих органов, несущих инструмент, то используют следующие обозначения координатных осей и соответствующих им перемещений (рис. 1.2): X, Y, Z – первый рабочий орган; U, V, W –второй рабочий орган (вторичные оси); P, Q, R –третий рабочий орган (третичные оси).

 

 

Рис. 1.2. Обозначения осей и движений в системе координат станка

 

Круговые перемещения рабочих органов, несущих инструмент, обозначают буквами: А – вокруг оси Х; В – вокруг оси Y; C – вокруг оси Z. Следует отметить, что к круговым перемещениям не относится вращение шпинделя.

Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных частей станка указывают оси X', У', Z', направленные противоположно осям X, Y, Z.

Для обеспечения единства методов подготовки управляющих программ для всех станков с ЧПУ принята стандартная система координат, которая должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Стандартная система координат является правой прямоугольной системой координат, то есть координатные оси в данной системе ориентированы относительно друг друга определенным образом.

Для запоминания расположения осей в правой системе координат можно воспользоваться правилом правой руки: направлениям осей Х, Y, Z соответствует расположение большого, указательного и среднего пальцев правой руки (рис. 1.3, а).

 

 

Рис. 1.3. Определение направления осей и движений в правой системе координат по правилу «правой руки»

 

Правило «правой руки» позволяет определить положительное направление вращение в правой системе координат. Если расположить большой палец правой руки по направлению оси, то остальные согнутые пальцы укажут положительное направление вращения (рис. 1.3 б).

2. При использовании стандартной системы координат нуль станка фиксируется относительно рабочего органа несущего заготовку в таком положении, при котором все перемещения станка задаются положительными координатами.

3. Ось Z стандартной системы координат принимается параллельной оси вращения шпинделя, а за ось Х выбирается ось, вдоль которой возможно большее перемещение.

4. Положительные направления осей X, Y, Z принимаются такие, в которых инструмент удаляется от заготовки.

 

 

1.2.2. Система координат детали и инструмента

 

Для удобства подготовки управляющих программ помимо системы координат станка также используются системы координат детали и инструмента.

Система координат детали WCS (Workpiece Coordinate System) – это координатная система, в которой определены все размеры данной детали и заданы координаты опорных точек траектории инструмента. Система координат детали является главной системой при программировании обработки. Начало системы координат детали обозначают буквой W и символом и называют нулем детали (рис. 1.4).

 

 

Рис. 1.4. Пример расположения системы координат детали при обработке на токарном станке с ЧПУ

 

В качестве системы координат детали наиболее часто используется правая прямоугольная система координат. Кроме того, в качестве системы координат детали могут быть использованы цилиндрическая и сферическая координатные системы. Например, цилиндрическую систему координат удобно использовать при сверлильно-расточной обработке, когда обрабатываемые отверстия расположены по окружности.

Для упрощения разработки УП при выборе положения системы координат детали необходимо обеспечить следующие требования:

1) направления осей системы координат детали следует принимать такими же, как у системы координат станка;

2) координатные плоскости необходимо совмещать с поверхностями технологических баз или располагать параллельно;

3) нуль детали требуется выбирать таким, чтобы все или большая часть опорных точек имели положительные координаты;

4) координатные оси следует совмещать с осями симметрии детали или выносными линиями, от которых проставлено наибольшее число размеров.

Система координат инструмента TCS (Tool Coordinate System) – это координатная система, которая предназначена для задания положения режущей части инструмента относительно державки. Начало системы координат инструмента обозначают буквой T и символом и называют нулем инструмента (рис. 1.5).

На станках с ЧПУ режущий инструмент осуществляет работу совместно со вспомогательным инструментом (державкой). Все вместе это образует инструментальный блок, который позволяет производить настройку инструмента вне станка.

Система координат инструмента представляет собой правую координатную систему, которая жестко связана с инструментальным блоком, состоящим из режущего и вспомогательного инструментов.

Положение система координат инструмента должно удовлетворять следующим требованиям:

1) оси системы координат инструмента должны быть параллельны соответствующим осям стандартной системы координат;

2) нуль инструмента Т должен быть совмещен с базовой точкой инструментального блока, положение которой зависит от особенностей установки блока на станке.

На рис. 1.5 представлены примеры размещения системы координат в соответствии с указанными правилами, где в качестве инструментов выступают токарный резец и произвольный осевой инструмент (фреза, сверло и др.).

 

 

Рис. 1.5. Примеры размещения системы координат инструмента относительно инструментального блока и центра инструмента относительно его режущей части

 

Положение режущей части инструмента характеризуется положением его вершины и режущих кромок.

Вершина инструмента задается точкой Р, которая располагается в центре закругления инструмента и называется центром инструмента (рис. 1.5).

Центр инструмента Р используется в качестве расчетной точки при вычислении траектории инструмента, а сама траектория представляет собой множество положений точки Р.

Исходная точка О – точка, с которой начинается работа по управляющей программе.

Перед началом обработки центр инструмента совмещен с нулем программы.

Исходную точку выбирают исходя из следующих соображений:

1) минимизация вспомогательных перемещений инструмента;

2) обеспечение удобства и безопасности смены инструмента.

 

 

1.2.3. Особенности построения расчетно-технологи-ческой карты

 

Расчетно-технологическая карта (РТК) представляет собой технологический документ, который содержит законченный план обработки детали на станке в виде графического изображения траектории движения инструмента со всеми необходимыми пояснениями и расчетными размерами. По данным РТК технолог программист, не обращаясь к чертежу детали или каким-либо другим источникам, может полностью составить текст управляющей программы.

Можно выделить следующие этапы оформления РТК:

1). Вычерчивают в масштабе контур детали, подлежащий обработке, и контур заготовки с указанием всех размеров, необходимых при программировании.

2). Намечают расположение базирующих элементов и прижимов в соответствии с техническими условиями на приспособление.

3). Наносят траекторию движения центра инструмента для каждого из используемых инструментов. При этом рабочие перемещения инструмента обозначают сплошными линиями, а холостые (ускоренные) перемещения – прерывистыми линиями.

4). На траектории инструмента отмечают и обозначают цифрами опорные точки траектории и ставят стрелки, указывающие направление движения. При необходимости указывают места контрольных точек и точек остановки, необходимых для смены инструмента, изменения частоты вращения шпинделя, переустановки детали и др., указывают продолжительность остановки в секундах.

5). Наносят дополнительные данные, тип станка, наименование и материал детали, особенности заготовки и ее крепления, параметры инструмента и режимы его работы на отдельных участках траектории и пр.

Пример оформления РТК показан на рис. 1.6.

 

 

Рис. 1.6. Расчетно-технологическая карта

 

При построении траектории движения центра инструмента на РТК необходимо соблюдать следующие правила:

1). Подводить инструмент к обрабатываемой поверхности и отводить его следует по специальным траекториям с учетом величин недоходов и перебегов.

2). Недопустимы остановка инструмента и резкое изменение подачи в процессе резания, что сопровождается повреждением обрабатываемой поверхности. Перед остановкой или резким изменением подачи необходимо отвести инструмент от обрабатываемой поверхности.

3). Длина холостых перемещений должна быть минимальной.

4). Для устранения влияния на точность обработки люфтов станка желательно предусмотреть дополнительные петлеобразные переходы в зонах реверса, обеспечивающие выборку люфта.

 

 

1.2.4. Особенности расчета траектории инструмента при контурной обработке

 

При обработке контура детали на станке с ЧПУ траектория движения инструмента представляет собой множество положений центра этого инструмента.

Различают следующие способы расположения траектории движения инструмента относительно контура детали:

1) Траектория совпадает с контуром детали (рис. 1.7, а).

2) Траектория эквидистантна (расположена по эквидистанте) контуру детали (рис. 1.7, б).

Эквидистанта – геометрическое место точек, равноудаленных от какой либо линии и лежащих по одну сторону от нее.

3) траектория изменяет положение относительно контура детали по определенному закону (рис. 2.7, в).

Для упрощения расчетов траекторию инструмента необходимо разбивать на отдельные участки, называемые геометрическими элементами траектории. К геометрическим элементам относятся отрезки прямых, дуги окружностей, кривые второго и высшего порядков.

 

 

Рис. 1.7. Варианты расположения траектории инструмента относительно контура детали

 

Расчет траектории инструмента сводится к определению координат опорных точек, которые разделяют на геометрические и технологические.

Опорные геометрические точки – точки, в которых происходит изменение закона, описывающего траекторию инструмента.

Опорные технологические точки – точки траектории, в которых происходит изменение условий протекания технологического процесса (изменение режимов обработки, временный останов инструмента, включение или выключение охлаждения и т. д.).

Положение опорных точек может задаваться двумя способами:

1) в абсолютных размерах, когда координаты всех опорных точек заданы относительно одной точки (главным образом относительно нуля детали).

2) в приращениях, когда координаты каждой последующей опорной точки заданы относительно предыдущей точки.

Выделяют графический и аналитический методы определения координат опорных точек. При графическом методе координаты опорных точек находят непосредственно с расчетно-технологической карты, построенной в требуемом масштабе. Данный метод характеризуется погрешностями построения траектории и измерения размеров и часто не обеспечивает определение координат с требуемой точностью. Более точным является аналитический метод, который заключается в расчете координат опорных точек через специальные уравнения и формулы.

При контурной обработке (траектория эквидистантна контуру) расчет координат опорных точек траектории включает два этапа:

Этап 1. Расчет координат опорных точек на контуре детали

В общем случае на данном этапе находят уравнения, описывающие геометрические элементы контура детали, и совместно решают эти уравнения для соседних геометрических элементов. Тем самым находят координаты опорных точек, расположенных на пересечении геометрических элементов контура детали. Иногда для расчета координат точек на контуре более удобным является использование специальных формул, получаемых через размеры геометрических элементов и координаты характерных точек этих элементов.

Наиболее часто решаются задачи определения координат опорных точек, лежащих на пересечении прямых и окружностей. Расчетные формулы для различных случаев пересечения прямых и окружностей представлены в табл. П.1.

Этап 2. Расчет координат опорных точек на эквидистанте

На данном этапе по специальным формулам производится расчет координат опорных точек на эквидистанте через координаты соответствующих точек на контуре детали. Формулы для расчета координат опорных точек на эквидистанте для нескольких случаев представлены в табл. П.2.

Используют два способа соединения элементов эквидистанты в зависимости от угла α между соседними геометрическими элементами контура детали:

1) при α ≤ 180º геометрические элементы эквидистанты соединены точкой их пересечения (рис. 1.8, а);

2) при α > 180º геометрические элементы эквидистанты соединены дугой окружности радиусом , центр которой расположен в соответствующей опорной точке контура детали (рис. 1.8, б).

 

 

Рис. 1.8 Способы соединения элементов эквидистанты

 

 

1.3. Порядок выполнения работы

 

Данная лабораторная работа предполагает выполнение следующих этапов:

1). Изучить методические указания к лабораторной работе.

2). Пройти собеседование с преподавателем и получить задание для выполнения работы.

3). Построить расчетно-технологическую карту обработки заданной детали по выделенному контуру.

4). Произвести расчет координат опорных точек на контуре детали.

5). На основе полученных значений координат опорных точек на контуре детали аналитически определить координаты опорных точек на эквидистанте.

6). Оформить и защитить отчет по лабораторной работе.

 

 

1.4. Варианты заданий

 

В качестве вариантов заданий для выполнения данной лабораторной работы предлагаются эскизы обрабатываемых деталей (рис. 1.9 – 1.13), на которых выделен красным цветом обрабатываемый контур. Размеры указанных деталей для различных вариантов задания представлены в табл. 1.1 – 1.5.

Обработка должна быть произведена путем однократного прохода инструментом по контуру детали. При этом наружный и внутренний контуры детали обрабатываются разными инструментами, то есть обработка осуществляется за два перехода.

Плоские детали должны быть обработаны на фрезерном станке с помощью концевых фрез. Радиусы концевых фрез принять меньше, чем радиусы обрабатываемых ими элементов контура. Детали типа тел вращения обрабатываются на токарном станке с помощью контурных резцов. Радиусы скругления при вершине контурных резцов принять равными 0,1 – 0,5 мм.

Величины недоходов и перебегов режущих инструментов принять равными 1 – 5 мм.

 

 

Рис. 1.9. Эскиз обрабатываемой детали для вариантов 1, 6, 11, 16, 21

 

Таблица 1.1

Размеры обрабатываемой детали для вариантов 1, 6, 11, 16, 21

 

Размер, мм Вариант
L1
L2
L3
R1
R2
R3
R4
В1
В2
H
α 40º 45º 40º 45º 40º

 

 

Рис. 1.10. Эскиз обрабатываемой детали для вариантов 2, 7, 12, 17, 22

 

Таблица 1.2

Размеры обрабатываемой детали для вариантов 2, 7, 12, 17, 22

 

Размер, мм Вариант
L1
L2
L3
L4
R1
R2
R3
D1
D2
D3
D4
c
α 12º 14º 12º 15º 15º

 

Рис. 1.11. Эскиз обрабатываемой детали для вариантов 3, 8, 13, 18, 23

 

Таблица 1.3

Размеры обрабатываемой детали для вариантов 3, 8, 13, 18, 23

 

Размер, мм Вариант
L1
L2 23.5 15.5
L3 21.5
L4
R1
R2
R3
R4
R5
В1 18.5 25.5 17.5
В2 19.5
H

 

 

Рис. 1.12. Эскиз обрабатываемой детали для вариантов 4, 9, 14, 19, 24

 

Таблица 1.4

Размеры обрабатываемой детали для вариантов 4, 9, 14, 19, 24

 

Размер, мм Вариант
L1
L2
L3
L4
R1
R2
R3
D1
D2
D3
D4
c
α 25º 22º 30º 30º 25º

 

 

Рис. 1.13. Эскиз обрабатываемой детали для вариантов 5, 10, 15, 20, 25

 

Таблица 1.5

Размеры обрабатываемой детали для вариантов 5, 10, 15, 20, 25

 

Размер, мм Вариант
L1
L2
L3
L4
R1 6.5
R2
R3
R4 5.5 3.5
В1 8.5
В2
В3 11.5
H

 

 

1.5. Пример выполнения работы

 

Пусть требуется произвести обработку детали, показанной на рис. 1.14, по контуру, выделенному красным цветом.

 

 

Рис. 1.14. Эскиз обрабатываемой детали

 

РТК обработки заданной детали показана на рис. 1.15.

Необходимо аналитически определить координаты X и Y опорных точек 3, 4, 9, 12, 13 эквидистанты. Для этого найдем координаты X и Y опорных точек a, b, c, d, e контура детали по следующим формулам (табл. П.1):

ха = xC1 ± R1∙sin α; ха = 120 – 90∙sin 30° = 90 (мм);

yа = yC1 ± R1∙cos α; yа = 90 + 90∙cos 30° = 167,94 (мм);

хb = 0;

yb = yаxа∙tg 30°; yb = 141,96(1 – tg 30°) = 60,00 (мм);

хc = xC1 ± R1∙sin (λ + φ); yc = yC1 ± R1∙cos (λ + φ);

хd = xC2 ± R2∙sin (λ + φ); yd = yC2 ± R2∙cos (λ + φ);

λ = arctg (уC1yC2)/(xC1xC2);

λ = arctg (90 – 60)/(120 – 40) = 20,56°;

 

 

Рис. 1.15. Расчетно-технологическая карта

 

φ = arcsin (R1R2)/[(уC2yC1)2 + (xC2xC1)2]1/2;

φ = arcsin (60 – 15)/[(90 – 60)2 + (120 – 40)2]1/2 = 31,78°;

хc = 120 – 60∙sin (20,56° + 31,78°) = 72,50 (мм);

yc = 90 + 60∙cos (20,56° + 31,78°) = 126,66 (мм);

хd = 40 – 15∙sin (20,56° + 31,78°) = 28,13 (мм);

yd = 60 + 15∙cos (20,56° + 31,78°) = 69,16 (мм);

ye = 60 – 15 = 45 (мм);

хe = xC1 – [R12 – (yC1ye)2]1/2;

хe = 120 – [602 – (90 – 45)2]1/2 = 80,31 (мм).

Отсюда координаты опорных точек траектории инструмента будут (табл. П.2):

х3 = xаRи1·(xC2xd)/R1;

х3 = 90 – 15·(120 – 90)/60 = 82,5 (мм);

y3 = yа + Rи1·(yayC1)/R1;

y3 = 141,96 + 15·(141,96 – 90)/60 = 154,95 (мм);

х4 = xb – (R12 + 22) sin (α + β); y4 = yb + (R12 + 22) cos (α + β);

β = arctg 2/Rи1; β = arctg 2/15 = 7,59°;

х4 = 0 – (152 + 4) sin (30° + 7,59°) = – 9,23 (мм);

y4 = 60 + (152 + 4) cos (30° + 7,59°) = 71,99 (мм);

х9 = xe + Rи2·(xC1xe)/R1;

х9 = 80,31 + 12·(120 – 80,31)/60 = 88,25 (мм);

y9 = ye + Rи2·(yC1ye)/R1;

y9 = 80,31 + 12·(90 – 45)/60 = 89,31 (мм);

х12 = xd + Rи2·(xC2xd)/R2;

х12 = 28,13 + 12·(40 – 28,13)/15 = 37,63 (мм);

y12 = ydRи2·(ydyC2)/R2;

y12 = 69,16 – 12·(69,16 – 60)/15 = 61,83 (мм);

х13 = xc + Rи2·(xC1xc)/R1;

x13 = 72,5 + 12·(120 – 72,5)/60 = 82 (мм);

y13 = yc + Rи2·(ycyC1)/R1;

y13 = 126,66 – 12·(126,66 – 90)/60 = 119,33 (мм).

Найденные значения координат опорных точек представлены в табл. 1.6.

 

Таблица 1.6

Координаты опорных точек траектории инструмента

 

X, мм Y, мм Z, мм X, мм Y, мм Z, мм
O1 – 5
– 2 – 5 88,25 89,31 – 5
– 5 88,25 – 5
82,5 154,95 – 5 – 5
– 9,23 71,99 – 5 37,63 61,83 – 5
– 9,23 71,99 119,33 – 5
O – 5
– 5
– 5

 

 

1.6. Контрольные вопросы

 

1. Каково назначение системы координат станка?

2. Что представляет собой стандартная система координат станков с ЧПУ?

3. Каково назначение системы координат детали?

4. Для чего предназначена система координат инструмента?

5. Что такое исходная точка и руководствуясь чем выбирают ее положение при обработке на станках с ЧПУ?

6. Что представляет собой траектория движения инструмента (для положения какой точки задается и из каких элементов состоит)?

7. Что такое опорная точка траектории инструмента, и какие выделяют виды опорных точек?

8. Какие используются способы задания положения опорных точек.

9. Что такое эквидистанта, и каким образом координаты опорных точек на ней при использовании расчетно-аналитического метода?

10. Какие используются способы соединения геометрических элементов эквидистанты, и в каких случаях?

 

 


2. Организация работы на станке 16К20Ф3 с устройством ЧПУ NC-201

 

 

2.1. Цель работы

 

Цель работы – приобрести умение осуществлять подготовку станка и устройства ЧПУ к выполнению управляющей программы на примере станка 16К20Ф3 с устройством ЧПУ NC-201.

 

 

2.2. Основные теоретические сведения

 

2.2.1. Общее описание станка 16К20Ф3

 

Станок с ЧПУ модели 16К20Ф3 (рис. 2.1) предназначен для токарной обработки деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем, в том числе и для нарезания резьб. Основные технические характеристики станка 16К20Ф3 представлены в табл. 2.1.

 

 

Рис. 2.1. Общий вид станка 16К20Ф3

 

Таблица 2.1

Основные технические характеристики станка 16К20Ф3

 

Наименование Значение
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм: • над станиной • над суппортом  
Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм
Набольшая длина хода суппорта, мм: • продольного (по оси Z) • поперечного (по оси X)  
Пределы частот вращения шпинделя, об/мин 35…1600
Пределы шагов нарезаемых резьб, мм  
Скорость быстрых перемещений суппорта, мм/мин • продольных (по оси Z) • поперечных (по оси X)  
Максимальная скорость рабочей подачи, мм/мин  
Число позиций универсальной револьверной головки

 

За положительное направление по оси продольного перемещения Z принято перемещение инструмента относительно заготовки вправо, а по оси поперечного перемещения X – поперечное перемещение инструмента от заготовки к оператору (рис. 2.2).

 

Рис. 2.2. Координаты станка 16К20Ф3

 

Для автоматической смены инструментов используется шестипозиционная револьверная головка УГ-9321 с вертикальной осью вращения (рис. 2.3).

 

 

Рис. 2.3. Шестипозиционная револьверная головка

 

Установка заготовок производится в трехкулачковый быстропереналаживаемый патрон с ручным приводом (рис. 2.4).

 

 

Рис. 2.4. Трехкулачковый патрон с зажатой деталью

 

 

2.2.2. Общее описание устройства ЧПУ NC-201

 

Устройство ЧПУ NC-201 фирмы Балт-Систем (рис. 2.5) предназначено для управления оборудованием, оснащенным следящими электроприводами с обратной связью.

 

 

Рис. 2.5. Общий вид стойки (устройства ЧПУ) NC-201

 

Программное обеспечение устройства ЧПУ работает под управлением операционной системы MS-DOS.

Основные технические характеристики устройства ЧПУ NC-201 представлены в табл. 2.2.

 

Таблица 2.2

Основные технические характеристики устройства ЧПУ NC-201

 

Наименование Значение
Число управляемых координат (со шпинделем)
Центральный микропроцессор Intel 486/5x86: • тактовая частота, МГц  
Емкость основной памяти, Мб: • ОЗУ (DRAM) • ПЗУ (Flash)  
Дисплей TFT 10.4″: • разрешающая способность • цветность (число цветов)   640×480

 

Для задания перемещений суппорта по выбранной координате вручную используется электронный штурвал (рис. 2.6), размещенный на передней панели устройства ЧПУ. На этой же панели располагаются кнопки включения и выключения комплекса «станок с ЧПУ» (рис. 2.7) (красная и зеленая кнопки соответственно).

 

 

Рис. 2.6. Электронный штурвал

 

 

Рис. 2.7. Кнопки включения и выключения станка с ЧПУ

 

2.2.3. Описание пульта оператора

 

Пульт оператора рассматриваемого устройства ЧПУ включает модуль дисплея и модуль клавиатуры. Лицевая панель пульта оператора представлена на рис. 2.8. Она состоит из следующих секций:

1) центральная секция, в которой расположен жидкокристаллический дисплей TFT 10.4″;

2) вертикальная секция алфавитно-цифрового наборного поля, в которой клавиши соответствуют по своему назначению клавишам компьютерной клавиатуры;

3) горизонтальная секция, в которой размещены функциональная клавиатура и станочная консоль с элементами управления и индикации.

 

 

Рис. 2.8. Лицевая панель пульта оператора

 

Вывод информации на дисплей осуществляется в следующих режимах работы устройства ЧПУ:

1) режим команда, предназначенный для ввода и редактирования управляющей программы и для работы с файлами;

2) режим управление станком, служащий для управления работой станка и контроля над состоянием текущего процесса.

Переход из режима команда в режим управление станком и обратно осуществляется с помощью клавиши переход , размещенной на функциональной клавиатуре.

Диалог оператора с системой в режиме управление станком производится через видеостраницы #1#7 (рис. 2.9). Графическая информация выводится на видеостраницу #6 (рис. 2.Х).

 

 

Рис. 2.9. Видеостраница #1(управление станком)

 

На станочной консоли расположены следующие элементы:

1) Сетевой выключатель (замок с ключом), используемый для включения/выключения (ON/OFF) питания УЧПУ (рис. 2.6).

 

 

Рис. 2.10. Сетевой выключатель

 

2). Кнопки пуск и стоп, имеющие соответственно зеленый и красный цвета с индикацией. Кнопка пуск управляет выполнением программы и движением осей. Кнопка стоп останавливает движение с управляемым замедлением.

3). Переключатель режимов работы станка (рис. 2.11), которым можно задать следующие режимы:

MDI – режим ручной ввод кадра, в котором при нажатии кнопки пуск выполняется отработка кадра;

AUTO – режим автоматический, в котором при нажатии кнопки пуск выполняется отработка всей УП кадр за кадром;

STEP – режим кадр, в котором при нажатии кнопки пуск выполняется отработка отдельного кадра;

HOME – режим выход в ноль, в котором при нажатии кнопки пуск выполняется вывод рабочего органа в фиксированную точку станка;

RESET – режим сброс, в котором при нажатии кнопки пуск обнуляется информация, находящаяся в динамическом буфере;

MANU – режим безразмерные ручные перемещения;

MANJ – режим фиксированные ручные перемещения;

 

 

Рис. 2.11. Переключатель режимов работы станка

 

4). Кнопка аварийный останов (кнопка-грибок красного цвета) (рис. 2.12), которая отключает управляющее напряжение со станка. Для подготовки повторного включения станка после аварийного отключения необходимо повернуть кнопку до щелчка в направлении, указанном на кнопке.

5). Переключатель-корректор подачи F (рис. 2.13), который в режиме управление станком позволяет изменять величину рабочей подачи в процентах от запрограммированного значения. Данный переключатель не действует при нарезании резьбы.

 

 

Рис. 2.12. Кнопка аварийный останов

 

6). Переключатель-корректор скорости вращения шпинделя S (рис. 2.13), который в режиме управление станком позволяет изменять скорость вращения шпинделя в процентах от запрограммированного значения.

 

 

Рис. 2.13. Переключатели-корректоры подачи и скорости вращения шпинделя

 

7). Функциональные клавиши F1F7, «+X», «–X», «+Z», «–Z», .

Клавиши «+X», «–X», «+Z», «–Z» (рис. 2.14) предназначены для активизации перемещения по определенной координате в режимах MANU, MANJ, HOME. Клавиша при её удерживании устанавливает максимальную скорость ручных перемещений.

 

 

Рис. 2.14. Функциональные клавиши для активизации ручных перемещений

 

 

2.3. Подготовка комплекса «станок с ЧПУ» к выполнению управляющей программы

 

2.3.1. Включение комплекса «станок с ЧПУ»

 

Для включения комплекса «станок с ЧПУ» необходимо выполнить следующие действия:

1) повернуть основной выключатель электрического шкафа до позиции «включено»;

2) повернуть ключ в замке сетевого выключателя в позицию «ON», при этом будет подано напряжение в УЧПУ;

3) дождаться появления на экране видеостраницы #1;

4) нажать кнопку включение станка (большая зеленая кнопка слева от модуля дисплея), что сопровождается характерным звуком импульса смазки.

 

 

2.3.2. Установка рабочего органа, несущего инструмент, в фиксированную точку станка

 

После полного включения комплекса станок – УЧПУ необходимо совместить базовую точку F рабочего органа (суппорт с резцедержателем) c фиксированной точкой станка R (рис. 2.15). Вывод рабочего органа в фиксированную точку служит для точного определения положения рабочего органа относительно нуля станка M. Положение фиксированной точки R(xMR, zMR) вдоль осей X и Z задается концевыми выключателями.

Для установки рабочего органа, несущего инструмент, в фиксированную точку станка необходимо выполнить следующие действия:

1) установить видеостраницу #1 в режиме управление станком;

2) установить режим работы HOME переключателем режимов работы станка;

3) последовательными нажатиями функциональных клавиш ↓ и → вывести рабочий орган в фиксированную точку станка.

После выполнения указанных действий, базовая точка рабочего органа будет совмещена с фиксированной точкой станка.

 

 

Рис. 2.15. Вывод рабочего органа в фиксированную точку станка (вид на станок сверху)

 

 

2.3.3. Определение положения нуля детали относительно нуля станка и настройка режущих инструментов

 

Прежде чем начать обработку заготовки необходимо определить положение нуля детали (программы) относительно нуля станка. Нуль детали при обработке на токарном станке с ЧПУ обычно располагают на пересечении оси вращения шпинделя и правого чистового торца детали (рис. 2.16). Поскольку линейные размеры детали обычно привязаны к торцу, то при таком расположении нуля программирование значительно упрощается.

Для определения положения нуля детали необходимо выполнить следующие действия:

1) вызвать функцией T нужный инструмент (например, упорно-проходной резец);

2) включить электронный штурвал командой VOL = 1;

3) в режиме ручного ввода кадра MDI включить шпиндель на заданную скорость главного движения (например, кадром S500 M04 и нажать Enter);

4) в режиме ручного управления MANU с помощью электронного штурвала подвести инструмент к торцу детали до соприкосновения с ним (рис. 2.2) и подрезать торец, отведя инструмент от обрабатываемой поверхности вдоль оси X;

5) в режиме MDI с помощью команды определения положения начальной точки ORA задать положение начальной точки оси Z кадром вида (ORA, 0, Z0);

6) с помощью электронного штурвала вывести инструмент вдоль оси X детали на расстояние, обеспечивающее снятие небольшого припуска при движении инструмента вдоль оси Z, произвести наружное обтачивание заготовки на длине, достаточной для измерения наружного диаметра (рис. 2.16) и отвести инструмент вдоль оси Z;

7) остановить шпиндель и измерить штангенциркулем диаметр d проточенной поверхности;

8) ввести полученное значение d в качестве координаты начальной точки оси X с помощью кадра вида (ORA, 0, Xd).

 

 

Рис. 2.16. Определение положения нуля детали (программы)

 

 

2.3.4. Испытание управляющей программы при использовании графической видеостраницы

 

Перед выполнением управляющей программы требуется провести ее испытание на графической видеостранице #6 при блокировке привода. Данная операция позволит построить на экране траектории инструментов без проведения обработки и визуально определить допущенные в программе ошибки (рис. 2.17).

Для испытания УП при использовании графической видео-страницы #6необходимо выполнить следующие действия:

1) ввести код UAS=1 (блокировка осей), который блокирует привод;

2) выбрать УП для испытания: SPG, PROG1 ,нажать клавишу Enter;

3) нажать клавишу F2 («Видеостраница») для перехода к графической видеостранице #6;

4) установить формат графического поля при помощи кода:

UCG,1,XX…,YY…,Z… и нажать клавишу Enter;

5) переключателем режимов работы станка выбрать режим AUTO;

6) нажать кнопку Пуск.

 

 

Рис. 2.17. Графическая видеостраница #6

 

Замечание.

При отображении на экране наблюдается смещение траекторий инструментов от их фактических траекторий на величину, равную разнице в вылетах относительно нулевого инструмента.

 

 

2.3. Порядок выполнения работы

 

Данная лабораторная работа предполагает выполнение следующих этапов:

1). Изучить методические указания к лабораторной работе.

2). Пройти собеседование с преподавателем и получить задание для выполнения работы.

3). Включить комплекс «станок с ЧПУ».

4). Вывести рабочий орган(суппорт с резцедержателем) в фиксированную точку станка

5). Определить положение нуля детали относительно нуля станка.

6). Произвести настройку необходимых режущих инструментов относительно нулевого инструмента.

6). Выполнить любую управляющую программу из программ, хранящихся в памяти УЧПУ.

7). Сделать выводы по работе.

8). Оформить и защитить отчет.

 

 

2.5. Контрольные вопросы

 

1. В каких режимах производится вывод информации на дисплей пульта оператора и как производится переход из одного режима в другой?

2. Какие режимы работы станка можно задать с помощью переключателя режимов?

3. Какова последовательность действий при включении комплекса «станок с ЧПУ»?

4. Какие действия необходимо выполнить для вывода рабочего органа, несущего инструмент, в фиксированную точку станка?

5. С помощью каких действий можно задать положение нуля детали на пересечении оси вращения шпинделя и правого торца заготовки?

6. Как можно осуществить настройку режущих инструментов путем привязки каждого из них к нулю детали?

7. Каким образом можно загрузить требуемую управляющую программу в оперативную память устройства ЧПУ?

8. Как можно произвести испытание управляющей программы с помощью графической видеостраницы?

 


3. Кодирование управляющей информации при контурной обработке детали на станке с ЧПУ

 

 

3.1. Цель работы

 

Цель работы – приобрести умение кодировать управляющую информацию с помощью буквенно-цифрового кода ISO-7 bit при обработке детали на станке с ЧПУ

 

 

3.2. Основные теоретические сведения

 

3.2.1. Структура управляющей программы

 

Основным понятием при изучении программирования станков с ЧПУ является понятие управляющей программы.

Управляющая программа (УП) – совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка.

Основным языком программирования для большинства современных станков с ЧПУ является буквенно-цифровой код ISO-7bit, общие принципы которого изложены в стандартах ISO-6973 и DIN-66025.

УП в коде ISO можно разделить на кадры, которые в свою очередь состоят из слов.

Кадр управляющей программы – составная часть УП, вводимая и отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды.

Как правило, кадр содержит геометрическую и технологическую информацию, необходимую для движения инструмента между соседними опорными точками.

Слово управляющей программы – составная часть кадра УП, содержащая основные данные о каком-либо параметре процесса обработки или другие данные по выполнению управления.

Слова УП состоят из букв, называемых адресами, а также из целых или дробных чисел, называемых содержанием (например, G91, A+30, X–120.5).

Как правило, слово УП определяет работу отдельных исполнительных органов (движение подачи, главное движение работа устройств автоматической смены инструмента).

Дробные числа записывают с десятичной точкой, причем незначащие нули целой и дробной части слова пропускают. Например, вместо Х010.500 можно записать Х10.5. Слова, описывающие перемещения могут иметь знак (+ или – ). При отсутствии знака перемещение считается положительным.

Большинство слов являются модальными, то есть они остаются в силе на протяжении нескольких кадров, пока значение слова не изменится или пока функция, представленная словом не будет выключена. Слова, которые действуют в одном кадре немодальны.

В любой УП можно выделить составные части, которые записываются в определенной последовательности, образуя структуру УП (рис. 3.1). В структуре УП можно выделить такие составные части, как служебная информация, начало программы, основная часть, конец программы.

 

 

Рис. 3.1. Структура управляющей программы

 

Начало программы, состоит из символа % (начало программы) и символа LF или ПС (конец кадра), т. е. %LF. При использовании нескольких УП в памяти устройства ЧПУ между символами % и LF добавляют трехзначный номер УП (например, %012LF).







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1252. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.15 сек.) русская версия | украинская версия