Суть программирования для станков с ЧПУ

Программирование станков с ЧПУ на современном этапе развития машиностроения и электроники. Плюсы работы в САМ системах, ход написания программ, вопросы оптимизации.

• Способы программирования
• Порядок написания программ
• Рациональное программирование

Прогресс микроэлектроники параллельно с повышением требований к качеству обработки, гибкости перенастройки производства вытесняют станки с ручным управлением в сферу ремонта, малого бизнеса и хобби. Программирование станков с ЧПУ – важнейшая часть технологического обеспечения на современных предприятиях.

Программирование заключается в задании взаимосвязанной последовательности команд, представляющих закодированный алгоритм движения рабочих органов, режущего инструмента и заготовки. Наиболее распространенным международным стандартизированным буквенно-цифровым кодом остается ISO 7 bit. Передовые СЧПУ поддерживают как стандартный код, так и фирменные диалоговые языки.

Способы программирования

Процесс программирования можно выполнять:

• Вручную. Технолог составляет программу на удалённом ПК в текстовом редакторе. Затем переносит её в память СЧПУ посредством USB-накопителя, оптического диска, дискеты или через интерфейсные порты, соединенные с ПК кабелем.
• На пульте (стойке) УЧПУ. Команды вводятся с клавиатуры и отображаются на экране. Набор пиктограмм соответствует перечню постоянных циклов, которые можно назначить, сокращая объем записи. Ряд систем (Fanuc система, HEIDENHAIN) поддерживают диалоговый интуитивный интерфейс, где оператор путем последовательного выбора формирует программу обработки.
• Автоматизировано в интегрированных CAD/CAM/CAE системах. Передовой способ, требующий внедрения единой электронной системы на всех этапах производственного цикла.

Первый способ может применяться для программирования простых токарных работ, обработки групп отверстий, фрезерования по двум координатам без обработки профильных кривых. Затраты времени велики, ошибки выявляются на станке.

Программирование с пульта позволяет выполнять всё вышеперечисленное, а при диалоговом языке ввода и более сложные переходы 2,5 и 3-х координатной обработки. Оптимальный вариант для корректировки существующих или создания программ групповой обработки по «шаблону».

Работа в CAM системах, например: MasterCAM, SprutCam, ADEM предполагает получение эскиза, модели из CAD, диалоговый выбор станка, пределов перемещений, приспособлений, инструментов (РИ), режимов, переходов и стратегии обработки, задания корректоров. На основании указанного постпроцессор преобразует траекторию движения РИ в управляющую программу (УП). Виртуальную отработку можно просмотреть на мониторе, исключая явные ошибки (зарезы, неснятый припуск, соударения с оснасткой), оптимизируя траекторию.

Читайте также: Как выбрать фрезу для ЧПУ обработки

Порядок написания программ

Написание программ ЧПУ состоит из последовательности действия, одинаковых для любого способа, выполняемых технологом или автоматически. На подготовительном этапе выполняют:

• Задание параметров заготовки. В САМ системах: габариты, материал, твердость.
• Задание системы координат и нулевых точек.
• Выбор обрабатываемых поверхностей, расчет числа проходов для снимаемого припуска и глубины резания (в САМ предлагаются варианты разбивки).

• Выбор РИ.
• Задание режимов резания: подачи, скорости (числа оборотов) и скоростей ускоренных ходов. САМ системы реализуют автоматический подбор оптимальных, в дальнейшем записываемых в кадрах посредством функций F, S.
• В САМ программах выбирают станок, СЧПУ.

На основном этапе рассчитывается траектория движения центра инструмента, управляющая программа описывает рабочие и холостые перемещения этой точки. При ручном способе технолог рассчитывает координаты всех опорных точек обрабатываемого контура, в которых изменяется направление обхода. Перемещение РИ описывает последовательность кадров, содержащих подготовительную функцию G, устанавливающую вид движения и размерные слова (Х,Y, Z, A, B, C, прочие), задающие перемещения по координатам.

В САМ расчет траектории и формирование программы происходит автоматически.

Далее добавляют вспомогательные функции М, определяющие: остановы, пуски, окончание фрагментов или всей УП. Посредством функций D, H, DR вводят значение корректоров на диаметр, длину, радиус скругления РИ.

Рациональное программирование

Уменьшает число кадров применение подпрограмм, описывающих постоянную последовательность операций или повторяющуюся многократно часть УП. Подпрограммы вызывают из основной командой P. Частным случаем подпрограмм являются стандартные циклы обработки: резьбы, винтовых канавок, пазов, групп отверстий и другие.

Разработка управляющей программы для станков с ЧПУ

Управляющая программа для станков с ЧПУ – компонент, благодаря которому выполняется точная обработка детали по заданным параметрам.

Управляющая программа для станка с ЧПУ – составляющая станочного оборудования с числовым программным управлением. С ее помощью обеспечивается автономная или полуавтономная обработка заготовок. Этот компонент позволяет получить качественное и точное изготовление деталей, имеющих сложные формы. Разработка управляющей программы требует специальных навыков.

Предназначение

Управляющая программа обеспечивает контроль над станками на числовом программном управлении. без необходимости постоянного слежения. Она представляет собой комплекс команд, которые подаются рабочему оборудованию.

При помощи команд:

• перемещаются инструменты;
• перемещаются заготовки;
• контролируется скорость обработки.

Написание программы осуществляется под конкретные заготовки. Для ее создания необходимо установить на компьютер специальную программу. Наличие подобного софта позволит создать методики контроля самостоятельно при наличии базовых навыков.

Программное управление бывает дискретным и контурным. Первый вариант используется для обработки заготовок с простыми формами. Он позволяет выполнить базовые функции. УП второго типа предназначен для сложной обработки. Он чаще всего используется на токарных и фрезерных станках. Обработка осуществляется в зависимости от характеристик конкретного прибора. На их основе выполняются заданные функции.

Чтобы создать технологическую операцию, необходимо получить информацию о:

• поверхности детали;
• рабочих инструментах;
• величине припуска;
• числе проходов для каждой поверхности;
• режиме резания.

Также необходимо запомнить, в каком положении инструменты находились изначально, и по какой траектории они будут двигаться. Определение траектории вычисляется на основе координат опорных точек.

При помощи управляющей программы можно выполнить:

• токарные работы;
• фрезеровку;
• шлифовальные работы.

Софт может использоваться для нескольких задач сразу.

Его можно скачать в интернете бесплатно, или же воспользоваться платными приложениями. Платные приложения могут отличаться наличием дополнительных возможностей.

Создание

Методика создания УП включает несколько этапов. На первом этапе создания управляющей программы строится цифровая модель изделия. После этого проводится программный анализ. С его помощью модель можно разделить на точки, чтобы разработать систему координат. По ней будут двигаться инструменты и заготовка в ходе работы.

Читайте также: Схема и сборка контроллера для ЧПУ станка

Создать программу без трехмерной модели изделия не получится. Данная задача выполняется специалистом. Также уже готовые модели можно скачать в интернете, но нет гарантии, что они подойдут для нужной работы.

При изготовлении программ для станков с ЧПУ можно использовать системы автоматизированного программирования, самыми популярными из которых являются:

• AutoCAD;
• NanoCAD;
• T-FlexCAD;
• ArtCam;
• SolidWorks.

При помощи программного обеспечения можно изменить характеристики будущего изделия. Чем больше будет собранного информации, тем более точной будет обработка. На завершающем этапе разрабатываются управляющие команды, которые будут объединены в файл.

Обработкой файла будет заниматься процессор. Информация с файла считывается последовательно. Поэтому команды выполняются друг за другом. Программу легко записать на обычном компьютере и подключить ее при помощи флешки. Затем она будет записана в память компьютера, управляющего станком, и использовать ее не понадобится. С самой программой можно будет осуществлять серийную разработку деталей.

Основной составляющей управляющих программ является G-код. Он состоит из числовых символов. Символы числовой системы могут быть различными командами:

• технологическими;
• геометрическими;
• подготовительными;
• вспомогательными.

Первый тип отвечает за определение рабочего инструмента, скорость обработки, включение и выключение прибора. Второй тип определяет и контролирует заданные координаты. Третий тип позволяет программе управлять станком, а также задает режимы производства. Последний тип включает и выключает отдельные механизмы. Разобраться в коде может технолог-программист.

При покупке оборудования следует инструкция, в которой указано, как правильно создавать числовое программное управление, и использовать различные типы команд.

Виды программ

При создании программы для станков необходимо учесть целый комплекс вопросов:

• на каких оборотах способен работать шпиндель;
• на каких скоростях он может работать;
• с какой производительностью способен работать станок;
• насколько может перемещаться рабочий инструмент;
• сколько инструментов может использовать станок.

Большинство вопросов связаны с характеристиками станка. Для определения необходимых данных достаточно воспользоваться инструкцией, которая следует вместе с оборудованием при его покупке. Некоторые управляемые станки могут иметь дополнительные функции. Их также нужно учитывать при программировании, иначе обработка может осуществляться неточно. Список дополнительных функций также имеется в инструкции.

Читайте также: Профстандарт оператора станка с числовым программным управлением

Не существует универсальных программ для передачи команд станку. Список самых востребованных состоит из программ для:

• разработки трехмерных моделей;
• быстрого просмотра и редактирования трехмерных моделей;
• конвертации файлов из одного формата в другой;
• создания и предварительного просмотра УП;
• выполнения задач на станке.

Управляющие программы позволяют станкам изготовлять сложные изделия. Детали со сложной формы могут быть изготовлены из древесины, металла, камня. На специальных станках можно обработать менее используемые материалы.

Преимущества

Управляющая программа помогает упросить производственный процесс в несколько раз. На станках с ЧПУ не требуется больше одного оператора агрегата, и работает по простой методике. УП экономят время и повышают точность обработки.

Они используются при:

• изготовлении рекламных баннеров;
• производстве мебели;
• дизайнерском оформлении помещения;
• порезке и раскрое листового материала;
• изготовлении сувенирных изделий.

При помощи современных приложений составить управляющую программу может человек, не имеющий образования в области программирования. Благодаря поддержке различных операционных систем, запустить УП можно практически на любом компьютерном устройстве, связанным со станком с системой числового программного управления. Недостаток программных приложений заключается в периодическом возникновении ошибок.

Виды ошибок

Ошибки возникают чаще всего при разработке УП для обработки деталей, имеющих сложные формы. Наиболее частой причиной является недостаточная подготовка оператора-программиста. Поэтому УП должны разрабатываться подготовленными сотрудниками.

Ошибки бывают трех типов:

• герметического;
• технологического;
• перфорационного.

Первый вид ошибок возникает на этапе расчетов. В большинстве случаев они связаны с нарушением параметров заготовки, вычислении координат опорных точек, определения положения рабочих инструментов станочного прибора.

Технологические ошибки возникают, когда станок настраивается. Их причина заключается в неправильно заданной скорости, параметров обработки, и других команд, задаваемых для оборудования с ЧПУ. Третий тип ошибок возникает в перфорированной ленте или перфораторе.

Особенности, виды, различие управляющих программ для ЧПУ устройств

Программы для ЧПУ устройств. Виды CAM, CAD. Системы ЧПУ. Различие управляющих программ для ЧПУ. Совместимость управляющих программ и систем ЧПУ.

• Особенности
• Виды программного обеспечения для ЧПУ устройств
• Технологический цикл
• Хоббийные станки и ПО для них
• ArtCAM
• Mach3, VriCNC
• LinuxCNC
• Заключение

Отличительной особенностью современных программ для управления оборудованием с ЧПУ является его упрощение и внедрение ориентированных на удобство работы интерфейсов. Процесс работы станка отодвигается на второй план. На первое место выходит CAD моделирование и HMI (human interface – человеческое лицо станка).

Особенности

Первые программно-управляемые системы начали внедряться в СССР во время второй мировой войны. Этими устройствами были шифровальные аппараты. Их незатейливое устройство позволяло пользоваться ими операторам с невысокой квалификацией. Большое количество механических деталей этих аппаратов снижало их надежность, поэтому следующим этапом развития систем число-программного управления стали полностью электронные устройства.

Самым большим тормозом внедрения первых электронных систем ЧПУ была сложность восприятия программирования техническим персоналом. Не имея возможности вмешиваться в процесс управления из-за несовершенства оборудования, операторы тяжело воспринимали навыки работы с ним. В СНГ такая ситуация сохранялась до конца прошлого века. Обусловлена она была отсутствием компьютерной грамотности у населения из-за слабого распространения персональных компьютеров.

В настоящее время СНГ активно догоняет западные страны в развитии и внедрении ПО для управления станками с ЧПУ. Отечественные производители разработали собственные аппаратные платформы и CAD системы. Очень активно развивается малое ЧПУ станкостроение в Украине и Белоруссии.

Виды программного обеспечения для ЧПУ устройств

Для современного оборудования характерна глубокая автоматизация всех процессов с минимизацией человеческого труда. Это стало возможно благодаря созданию программных комплексов компьютерного моделирования. Автоматизация проектирования состоит из трех основных этапов:

• разработка проекта в CAD системе;
• формирование программы в POST – процессоре для управления станком ЧПУ;
• передача программы в блок управления и ее исполнение.

Процесс разработки нового поколения автомобиля и запуск его производства в середине прошлого столетия занимал целое десятилетие. Благодаря появлению специализированного ПО для программирования станков с ЧПУ, этот процесс сократился в десятки раз.

Читайте также: Когда появился первый ЧПУ станок

Интересно! До появления современных CAD платформ, таких как AUTOCAD, CATIA, SolidWorks, Inventor, инженеры прописывали технологические программы вручную. Десятки тысяч строк кода занимали огромный объем на бумажных носителях информации. Одна программа в 100 килобайт загружалась с них по 30 минут.

Технологический цикл

Расчет траектории движения инструмента, или другого исполнительного органа станка, занимает большое количество времени. Формирование управляющего кода из G-команд без специализированного ПО и шаблонов для ЧПУ станка – очень трудоемкий процесс.

Технологический цикл удлиняется из-за необходимости содержать большой штат технологов, которые являются промежуточным звеном между конструктором и станочником. Программы CAD позволили автоматизировать рутинный процесс оцифровки технологических процессов и формировать пакет управляющих программ прямо из чертежа. Специальный модуль CAM, который индивидуален у каждого производителя, формирует файл для выдачи его на станок.

Следующим этапом является исполнение программы управления станком ЧПУ. Каждый производитель процессорной стойки, будь это Siemens, Fanuk, Mazak или Ижмаш, старается адаптировать ее под конкретное применение. Это явление породило несовместимость кодировки команд управления разнотипным оборудованием.

Чтобы сделать ПО для конкретного станка с ЧПУ универсальным, в него включаются библиотеки POST-процессоров, которые содержат конвертеры технологии. Они позволяют трансформировать управляющую программу на стойку ЧПУ любого производителя.

Хоббийные станки и ПО для них

Наиболее интересны для применения программы управления хоббийными станками. Все, рассмотренное выше ПО, является промышленным. Оно стоит очень дорого, сложно в освоении, доступно лишь в демонстрационном виде или с усеченными возможностями.

Другая ситуация с особым классом ПО для хоббийного ЧПУ станка. На рынке представлены системы небольшой стоимости и несколько FreeWare программ, которые позволяют построить полнофункциональный фрезерный, токарный, лазерный или 3D станок. Самые распространенные из них:

Читайте также: Особенности профессии оператора станков с ЧПУ

ArtCAM

это недорогой аналог AutoCAD с возможностью адаптировать программы под разнообразные виды станков: фрезерный и токарный обрабатывающий центр, лазерный гравер, плотер, матричный гравер по камню, 3D-принтер пластмасс. Под этот CAD написано множество POST – процессоров, что позволяет использовать для большинства современных станков. Вот краткий список производителей, которых он поддерживает:

• Purelogic;
• Roland;
• Siemens;
• Hidenhine;
• Fanuk.

Mach3, VriCNC

CAM модули с возможностью непосредственного управления станком без стойки ЧПУ. Это дает возможность создавать очень дешевые станки на базе шаговых двигателей без обратной связи.

LinuxCNC

Свободно распространяемая система CAD/CAM моделирования. Так как она основана на платформе Linux, то имеет проблемы совместимости с оборудованием, сложна в освоении.

Заключение

В настоящее время наиболее популярным является сочетание программ ArtCAM в качестве CAD и Mach3 в качестве CAM. Позволяет обеспечить канал управления с большинством серийных хоббийных станков.

Самый известный производитель такого оборудования компания Purelogic является официальным дилером этого программного обеспечения на территории России.

Существует тенденция полного перехода небольших производств на оборудование под управлением ArtCAM/Mach3. Это позволяет резко снизить затраты на обучение персонала и обслуживание оборудования.

При подготовке материала использовались источники:
https://vseochpu.ru/programmirovanie-stankov-s-chpu/
https://vseochpu.ru/upravlyayushhaya-programma-dlya-stankov-s-chpu/
https://vseochpu.ru/programmy-dlya-chpu/