Должиков В.П. Основы программирования и наладки станков с ЧПУ

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

В.П. Должиков

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

И НАЛАДКИ СТАНКОВ С ЧПУ

Рекомендовано в качестве учебного пособия

Редакционно-издательским советом

Томского политехнического университета

2-е издание, переработанное и дополненное

Издательство

Томского политехнического университета

2011

УДК [621.9.06-529-77:658.523:681.3.06](075.8)

ББК 34.63

Д55

Должиков В.П.

Д55 Основы программирования и наладки станков с ЧПУ: учебное

пособие / В.П. Должиков; Томский политехнический универси-

тет. – 2-е изд., перераб. и доп. – Томск: Изд-во Томского политех-

нического университета

, 2011. – 143 с.

В пособии представлены основы ручного программирования и наладки

металлорежущих станков с ЧПУ в условиях мелкосерийного производства.

Рассмотрены вопросы составления расчетно-технологических карт, приведе-

ны фрагменты управляющих программ для станков с ЧПУ, представлены

элементы наладки станков с ЧПУ.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 150900

«Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных произ-

водств», 150700 «Машиностроение» и профилю «Машины и технология вы-

сокоэффективных процессов обработки материалов».

УДК [621.9.06-529-77:658.523:681.3.06](075.8)

ББК 34.63

Рецензенты

Доктор технических наук, профессор

заведующий лабораторией полимерных

композиционных материалов ИФПМ СО РАН

С.В. Панин

Главный технолог

ООО «Томская электронная компания»

В.Т. Летягин

политехнического университета, 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................5

1. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ ............6

1.2. Числовое программное управление оборудованием.......................10

1.3. Особенности проектирования технологического

процесса на станках с ЧПУ ................................................................11

1.4. Система координат и базовые точки станка ....................................12

1.5. Структура управляющей программы................................................13

1.6. Формат управляющей программы ....................................................19

1.7. Кодирование подготовительных функций.......................................21

1.8. Программирование циклов ................................................................32

1.8.1. Технологические решения в циклах ...........................................34

1.8.2. Программирование циклов ..........................................................36

1.9. Кодирование вспомогательных функций

.........................................41

1.10. Программирование размерных перемещений ...............................45

1.10.1. Разработка расчетно-технологической карты..........................45

1.10.2. Особенности разработки РТК для токарных станков .............47

1.10.3. Особенности разработки РТК для фрезерных .........................51

1.10.4. Особенности разработки РТК для сверлильных станков .......60

1.10.5. Линейная интерполяция .............................................................64

1.10.6. Задание размеров в приращениях..............................................64

1.10.7. Задание размеров в абсолютных значениях.............................66

1.10.8. Программирование круговой интерполяции ...........................66

1.11. Ввод плавающего нуля .....................................................................68

1.12. Нарезание резьбы..............................................................................69

1.13. Программирование

состояния станка.............................................71

1.14. Программирование коррекции инструмента .................................73

1.15. Программирование подпрограмм ...................................................75

1.16. Разработка карты наладки................................................................80

2. ОСНОВЫ НАЛАДКИ СТАНКОВ С ЧПУ .............................................86

2.1. Порядок настройки станков с ЧПУ...................................................86

2.2. Настройка токарных станков с ЧПУ.................................................86

2.2.1. Особенности настройки токарных станков с ЧПУ....................86

2.2.2. Подготовка, настройка и установка режущего

и вспомогательного инструмента ................................................90

2.2.3.Требования к режущему инструменту для станков с

ЧПУ .......93

2.2.4. Установление рабочих органов станка

в исходное положение...................................................................94

2.3. Настройка фрезерных станков с ЧПУ...............................................95

2.3.1. Нули станка....................................................................................96

2.3.2. Оснастка фрезерного станка ........................................................97

2.3.3. Привязка заготовки и режущего инструмента...........................98

2.4. Настройка многооперационных станков с ЧПУ............................100

2.4.1. Установка заготовок на металлорежущем станке ...................105

2.4.2. Базирование заготовок на столе ................................................104

2.4.3. Закрепление заготовок на столе ................................................108

2.4.4. Установка заготовки в приспособлении...................................109

2.4.5. Требования к станочным приспособлениям ............................110

2.4.6. Требования к приспособлениям

для

многооперационных станков...............................................112

2.4.7. Переналаживаемые и непереналаживаемые

приспособления ...........................................................................113

2.4.8. Подготовка, настройка и установка режущего и

вспомогательного инструмента .................................................114

2.5. Отладка управляющей программы на станке ................................116

2.6. Отработка управляющих программ, полученных

с помощью CAD/CAM-систем.........................................................118

2.7. Технологические параметры точности отработки

управляющих программ ...................................................................119

3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ....................................................125

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................128

5. ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................................130

5.1. Базовые символы на пультах управления УЧПУ

(ГОСТ 24505-80)................................................................................130

5.2. Символы пультов управления УЧПУ (ГОСТ 24505-80)...............131

5.3. Дополнительные символы для станка ИР320ПМФ4.....................135

5.4. Дополнительные символы для станка СТП220АП........................136

5.5. Подготовительные функции станка Mill155 ..................................137

5.6. Подготовительные функции станка ИР320ПМФ4 ........................139

5.7. Подготовительные функции станка СТП220АП ...........................141

5.8. Вспомогательные функции станков ИР320ПМФ4

и СТП220АП ......................................................................................142

ВВЕДЕНИЕ

Для создания конкурентоспособной продукции необходимо распо-

лагать современной технологией ее получения с применением высоко-

производительного быстропереналаживаемого оборудования.

В механообрабатывающем производстве данным требованиям от-

вечает технология, ориентированная на использование металлорежущих

станков с ЧПУ.

Станки с ЧПУ позволяют не только обрабатывать самые сложные

детали, но и автоматизировать машиностроительное производство.

Применение станков с

ЧПУ позволяет гарантировать качество из-

готовленной продукции и повторяемость элементов качества, так как

операционная технология перенесена из сферы производства (рабочий)

в технологическую подготовку производства (инженер).

При подготовке специалистов машиностроительного профиля

большое внимание уделяется изучению современных технологий с при-

менением станков с ЧПУ. Для эффективной эксплуатации станков с

ЧПУ необходимо знать

специальные правила программирования их ра-

боты и методы наладки.

Учебными программами дисциплин «Технология машинострое-

ния», «Технология автоматизированного производства», «Спецкурс

технологии машиностроения» Томского политехнического университе-

та предусмотрена разработка технологии обработки заданной детали и

изготовление ее в металле на станке с ЧПУ. Значительные трудности

вызывает наладка станков с ЧПУ. Наладке станков с ЧПУ

посвящено

довольно много печатных работ. Однако многие из них предполагают

наличие у студентов какого-то опыта в наладке. В настоящее время зна-

чительная часть поступающих в университет абитуриентов не имеет

опыта работы с машиностроительным оборудованием. Поэтому приме-

нение имеющейся специальной литературы вызывает определенные за-

труднения.

Предлагаемое учебное пособие восполняет имеющийся

пробел.

Пособие рассчитано на минимальную техническую подготовку

студентов машиностроительных специальностей.

1. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

1.1. Технологическая подготовка производства

на станках с ЧПУ

Тенденция современного производства – «…постоянное обновле-

ние продукции, – это объективный процесс, коренным образом связан-

ный с научно-техническим прогрессом и взаимообусловленный им»

[11]. Основные пути обновления продукции:

• модернизация устаревших моделей и конструкций;

• разработка и выпуск принципиально новых, не имеющих анало-

гов изделий;

• обновление продукции, связанное с изменением ее потреби

тельских качеств;

• обновление или модернизация продукции, связанные с совер-

шенствованием методов или процессов производства.

Интенсификация темпов обновления продукции возможна на про-

изводстве, оснащенном оборудованием с числовым программным

управлением (ЧПУ).

Для выпуска заданной продукции на предприятии необходимо

произвести техническую подготовку производства. Техническая под-

готовка производства подразделяется на конструкторскую подготовку,

технологическую

подготовку и календарное планирование. Конструк-

торская подготовка производства включает разработку конструкции из-

делия с подготовкой всей необходимой конструкторской документации.

Технологическая подготовка производства предусматривает

обеспечение технологичности конструкции изделия, проектирование

технологических процессов и средств технологического оснащения,

расчет технически обоснованных материальных и трудовых нормати-

вов, необходимого числа оборудования и производственных площадей,

внедрение технологических процессов

и управление ими в производст-

ве, т.е. комплекса работ, дающих возможность приступить к изготовле-

нию нового изделия в заданных объемах [6]. Календарное планирова-

ние необходимо для изготовления изделия в установленные сроки, в не-

обходимых объемах выпуска и затратах.

Технологическая подготовка производства для станков с числовым

программным управлением состоит из трех

этапов, выполняемых раз-

личными службами завода: «I этап – предварительная технологическая

подготовка – выполняется в техническом отделе завода; II этап – разра-

ботка операционной технологии и управляющей программы (УП) –

осуществляется специальным подразделением по обслуживанию стан-

ков с ЧПУ, технологическая подготовка обработки по управляющей

программе; III этап – технологическая подготовка производства для об-

работки по управляющей программе – производится в цехе на рабочем

месте наладчика или оператора.

I этап

технологической подготовки производства включает разра-

ботку маршрутной технологии, эта часть технологической подготовки

производства по своему содержанию аналогична обычному производст-

ву, хотя высокая стоимость, качество и широкие возможности предъяв-

ляют свои требования к выполнению отдельных операций. Более тща-

тельно продумывается и оформляется документально выбор заготовки,

проверяется ее состояние перед поступлением на станок

, а также каче-

ство готовой детали.

Маршрутная технология разрабатывается в следующей последова-

тельности: предварительная разбивка на операции; анализ целесообраз-

ности выполнения операций на станках с ЧПУ; окончательное состав-

ление маршрута с учетом проведенного анализа; выбор способа базиро-

вания и крепежной оснастки.

II этап технологической подготовки производства выполняет спе-

циально подготовленная группа

специалистов, которая чаще всего

функционирует как отдельная служба завода – бюро подготовки управ-

ляющих программ. Этап разработки управляющих программ включает

уточнение технологического процесса; расчет перемещений в процессе

обработки; выбор оборудования и оснастки; формирование, кодирова-

ние, изготовление и контроль управляющей программы; подготовку

всевозможной сопроводительной и пояснительной документации.

В процессе разработки технологического процесса,

как и в обычном

производстве, могут выявиться ошибки маршрутной технологии, опре-

делившей параметры заготовки, объем и общий порядок выполнения

операции. Замечания передаются в соответствующие службы для внесе-

ния изменений в документы, составленные на I этапе.

III этап – подготовка станка к работе и отладка готовой программы

непосредственно на станке с ЧПУ. В соответствии

с сопроводительной

информацией подбирается и налаживается режущий инструмент, техно-

логическая оснастка. Производится наладка станка: заготовка устанавли-

вается на стол в системе координат (если этого требует система отсчета

станка). Инструменты, предварительно настроенные на размер, закрепля-

ются в соответствующих ячейках, зафиксированных в программе» [6].

Отработка новой управляющей программы осуществляется в при-

сутствии технолога-программиста. Отработку УП начинают сначала без

заготовки, для исключения возможных грубых ошибок. Затем обраба-

тывается первая заготовка. Обработка идет в режиме покадрового счи-

тывания. Если обработке подлежит сложная и дорогостоящая заготовка,

отработка программы производится на модели (обычно деревянной).

Технологическая подготовка производства для

станков с ЧПУ ос-

нована на использовании типовой технологии. Это может быть как ти-

повой (групповой) технологический процесс или типовая (групповая)

технологическая операция, или общность оборудования и технологиче-

ской оснастки.

При выборе маршрута обработки производится следующее: кон-

тур заготовки (по рабочему чертежу) разделяется на зоны для выпол-

нения отдельных операций,

снимается пооперационный припуск; ог-

раничивается операционный контур детали (после выполнения каж-

дой операции).

Операционный технологический процесс состоит из следующих

этапов: определение схемы обработки; расчет раздельного операцион-

ного припуска в каждой зоне, назначение режущих инструментов, опре-

деление внутриоперационных контуров, ограничивающих заготовку по-

сле работы каждого инструмента; выбор корректоров и назначение схем

их

включения (выключения) по инструментам и координатным осям;

расчет числа рабочих ходов для каждой зоны; расчет или выбор режи-

мов резания; выбор или проектирование оснастки.

В заключение процесса производится формирование управляющей

программы и технологических документов.

Для снижения материальных затрат и сокращения времени на тех-

нологическую подготовку производства разработаны различные систе-

мы

и пакеты прикладных программ для ЭВМ. Наибольшее распростра-

нение получили системы САПР и CAD/CAM.

САПР – система автоматизированного проектирования, может

быть конструкторского назначения или технологического. Конструк-

торские САПР предназначены для разработки конструкторской доку-

ментации. Технологические САПР применяются для разработки техно-

логических процессов, управляющих программ для станков с ЧПУ и

технологической документации. Одной из

таких систем является

САПРТП-2 (ТЕХНОТРОН, г. Томск). Данная система используется для

автоматизированного проектирования технологических процессов ме-

ханообработки, генерации управляющих программ для токарных стан-

ков с ЧПУ и разработки технологической документации. САПРТП-2

имеет мощную базу знаний и базу данных по оборудованию, инстру-

менту, режимам резания, трудовым нормативам.

Системы CAD/CAM являются дальнейшим развитием САПР и

включают конструкторскую САПР, технологическую САПР, разработку

управляющих программ для станков с ЧПУ, подготовку конструктор-

ской и технологической документации, дополнительные функции, со-

вершенствующие проектирование технологических процессов для стан-

ков с

ЧПУ.

CAD/CAM ADEM – система сквозного проектирования, решаю-

щая полный спектр задач от формирования облика изделия до подго-

товки управляющих программ для станков с ЧПУ, включая полный

комплект конструкторской и технологической документации, – разра-

ботка Omega Technologies Ltd.

На предприятиях с помощью системы ADEM решаются следую-

щие задачи: проектирование новых узлов и изделий с необходимыми

расчетами,

проверка сборочных узлов на собираемость с учетом допус-

ков и смещений, разработка технологических процессов, проектирова-

ние карт технологических процессов на базе конструкторских чертежей,

проверка технологических процессов на правильность определения

припусков по операциям при механической обработке или их графиче-

ский расчет, проектирование и расчет поверхностей механической об-

работки и их последующая обработка

, проектирование и расчеты режу-

щего, вспомогательного и измерительного инструмента, определение

центра тяжести узлов и деталей для статической балансировки или рас-

четов, расчеты площадей проходных сечений, площадей деталей слож-

ной конфигурации в сечениях, проектирование информационных ката-

логов режущего, вспомогательного и измерительного инструмента, ав-

томатизация прикладных расчетов для конструкторов и технологов (за

счет подключения расширенного расчетного модуля и др.), построение

и расчет эквидистантных контуров (для сложной формообразующей ос-

настки) с выдачей твердой копии, таблично заданных, новых координат

точек, разработка постпроцессоров для любых станков с ЧПУ.

В настоящее время в России применяют CAD/CAM системы:

КОМПАС c CAM-системой ГЕММА, T-FLEX, CIMATRON, PROIN-

GENEER, FeatureCAM, ArtCAM и др.

1.2. Числовое программное управление

оборудованием

В настоящее время станки с ЧПУ являются неотъемлемой частью

современного машиностроительного производства. Достоинства стан-

ков с ЧПУ состоят в том, что они позволяют не только обрабатывать

самые сложные детали, но и автоматизировать машиностроительное

производство. «Числовым программным управлением (ЧПУ) станком,

роботом, другим объектом будем называть способ управления на основе

априорно составленной управляющей

программы, основные показатели

которой заданы в цифровой форме. Здесь управляющая программа (рис.

1.1) представляет собой такую совокупность команд на проблемно-

ориентированном языке программирования, которая соответствует за-

данному алгоритму функционирования станка, робота, другого объекта

по выполнению технологических, транспортных, вспомогательных опе-

раций. Под устройством ЧПУ будем понимать устройство, выдающее

управляющие воздействия на исполнительные

органы объекта в соот-

ветствии с управляющей программой, алгоритмами ее обработки и ин-

формацией о состоянии управляемого объекта» [15].

Управляющие воздействия

Объект

Управляющая

программа

Устройство

ЧПУ

Система

ЧПУ

Информация о состоянии

Исполнительные

органы

станка

с ЧПУ

управляемого объекта

Рис 1.1. Модель управления оборудованием с ЧПУ [15]

Для эффективной эксплуатации станков с ЧПУ необходимо знать

специальные правила программирования их работы. Программирование

регламентировано ГОСТ 20999–83. В настоящее время на предприятиях

эксплуатируются станки, выпущенные в разные годы. Поэтому устрой-

ства числового программного управления (УЧПУ) различаются как по

конфигурации, так и по возможностям программирования. При возмож-

ности, морально устаревшие УЧПУ заменяют на

более современные

(upgrade). В результате станки одной и той же модели могут иметь раз-