Struktura programu sterowania maszyn sterowanych numerycznie

Program sterowania obrabiarki sterowanej numerycznie nosi oficjalną nazwę: źródłowy program operacji technologicznej. Jest to uporządkowany zbiór instrukcji programowych (zapisanych w wymaganym formacie języka) do wywołania działań, które będą wykonywane w sposób automatyczny. Program ten może być przygotowany w formie programu operacji technologicznej (POT), albo w formie danych wejściowych, jako zakodowanych informacji wprowadzanych do układu sterowania za pomocą nośników informacji (np. dyskietka, przenośna pamięć itd.).

Podczas wykonywania operacji obróbki narzędzie wykonuje ruchy względem przedmiotu obrabianego oraz ruchy dotyczące czynności pomocniczych. Program sterujący jest ciągiem instrukcji wykonywania tych ruchów. Program składa się z bloków zawierających informacje do wykonania jednej czynności. Informacje te określają współrzędne narzędzia oraz dane dodatkowe (np. wymiana narzędzia, parametry obróbki.

Rys. 8.18. Struktura bloku adresowego
[Źródło: opracowanie własne]

W skład bloków adresowych wchodzą słowa składające się z adresu i wartości lub kodu. Bloki adresowe mogą mieć różną długość. Oznacza to, że w każdym bloku można pisać inną liczbę słów, a kolejne słowa mogą zawierać różną liczbę znaków.

Niektóre słowa w bloku ze względu na ich znaczenie i funkcjonowanie w programie sterującym nazywane są funkcjami. Wśród funkcji nazywanych funkcjami maszynowymi wyróżnia się:

• funkcje przygotowawcze G, jako polecenia, które ustalają sposób pracy maszyny, jak np.: wymiarowanie przyrostowe, interpolacja kołowa, wykonywanie gwintu, cykl stały itd.,
• funkcje pomocnicze M, które sterują funkcjami dwustanowymi maszyny, np.: włącz obroty wrzeciona w prawo, włącz chłodziwo, wyłącz obroty wrzeciona, wyłącz chłodziwo itd.,
• funkcje narzędzia T, które wywołują narzędzie, czyli ustawiają narzędzie w pozycji pracy,
• funkcje posuwu F, określające wartość posuwu roboczego,
• funkcje prędkości wrzeciona S, określające prędkość ruchu obrotowego wrzeciona.

Funkcje wywołujące narzędzie T związane są zawsze z korekcją narzędzia.

Do programowania przemieszczeń narzędzia po liniach prostych oraz łukach i okręgach stosowane są słowa o adresach X, Y, Z oraz I, J, K nazywane słowami wymiarowymi. Liczby stojące po tych adresach oznaczają współrzędne określonych punktów, czyli odległości od punktu odniesienia mierzone wzdłuż odpowiednich osi. Liczby w słowach wymiarowych zapisywane są z dokładnością 0.001 mm. Jeżeli w zapisie liczby występuje kropka dziesiętna liczba jest odczytywana w jednostkach [mm], jeżeli kropki dziesiętnej nie ma liczba jest odczytywana w mikrometrach [?m]. W słowach X25.0 i X25 zapisane są więc różne współrzędne, w pierwszym przypadku współrzędna wynosi 25 mm, w drugim 25 mikrometrów.

Aby budowa bloku była przejrzysta, słowa w bloku powinny być umieszczone w następującej kolejności: N… G… X… Y… Z… F… S... T... D… M… 0H…

N	G	X Y Z I J K	F	S	T	D	M	H
adres numeru bloku	funkcja przygo towawcza	wartość przemieszczenia narzędzia	posuw	prędkość skrawania	narzędzie	numer korekcji narzędzia	funkcja dodatko wa	funkcja pomocni cza

Adres N (numer bloku) jest pierwszym adresem w bloku. Numer bloku nie wywołuje żadnej czynności obrabiarki, jest tylko etykietą (opisem) bloku, w którym się znajduje.

Numerowanie bloków może odbywać się na dowolnych, określonych przez programistę zasadach. Jednak najczęściej numeruje się bloki rosnąco, co określoną wartość, np. co 5 czy 10. Istnieje możliwość przenumerowania bloków programu dodania lub usunięcia bloku.

Adres G (funkcja przygotowawcza) to jeden z najważniejszych adresów. Funkcje przygotowawcze nie wywołują żadnych czynności obrabiarki, ich zadaniem jest interpretowanie znaczenia innych adresów. Ogólnie adresy używane w układzie sterowania (w tym funkcje przygotowawcze) dzielą się na dwie grupy:

1. modalne (globalne), obowiązujące w programie aż do ich odwołania – są aktywne w bloku, nawet jeżeli w tym bloku nie są wywoływane (ale były wywołane wcześniej).

2. niemodalne (lokalne), obowiązujące tylko w bloku, w którym zostały wywołane – nie ma konieczności ich odwoływania po zakończeniu działania bloku.

Tabela 8.1. Przykłady funkcji przygotowawczych G [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc]

Funkcje G	Znaczenie funkcji
G00	Ruch szybki (pozycjonowanie)
G01	Ruch roboczy po linii prostej (z interpolacją liniową)
G02	Ruch roboczy po łuku w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (interpolacja kołowa)
G03	Ruch roboczy po łuku w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek ze gara (interpolacja kołowa)
G17	Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej XY
G18	Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej XZ
G19	Wybór płaszczyzny interpolacji kołowej YZ
G40	Odwołanie korekcji promienia narzędzia
G41	Korekcja promienia narzędzia w lewo od zaprogramowanego zarysu przedmiotu
G42	Korekcja promienia narzędzia w prawo od zaprogramowanego zarysu przedmiotu
G53	Deklaracja układu współrzędnych obrabiarki
G54	Deklaracja układu współrzędnych przedmiotu
G90	Programowanie w układzie bezwzględnym *)
G91	Programowanie w układzie przyrostowym *)
G94	Deklaracja jednostek prędkości posuwu [mm/min]
G95	Deklaracja jednostek prędkości posuwu [mm/obr]

 

Adres F (posuw) – odnosi się do programowania prędkości posuwu. Posuw związany jest z kształtowaniem przedmiotu obrabianego i jest wymagany przy programowaniu toru narzędzia.

Adres S (prędkość skrawania) odnosi się do programowania prędkości głównego ruchu skrawania, którego zadaniem jest umożliwienie skrawania. Nie ma on natomiast żadnego wpływu na tor ruchu narzędzia.

Adres T (narzędzie) wywołuje zmianę położenia magazynu narzędziowego. Zadanie konkretnej wartości powoduje ustawienie się magazynu narzędziowego w ten sposób, że na jego aktywnej pozycji znajdzie się narzędzie, które ma być wykorzystane w procesie obróbki określonej w bloku.

Adres D (numer korekcji narzędzia) – określa wartości parametrów używanego narzędzia (długości, średnicy, promienia). Przywołanie tego adresu jest warunkiem koniecznym poprawnego kształtowania powierzchni przedmiotu obrabianego.

Adres M (funkcje pomocnicze) czasami nazywane funkcjami maszynowymi, przeznaczone do bezpośredniej obsługi urządzeń właściwych dla obrabiarki. Dokładny opis tych funkcji znajduje się w dokumentacji techniczno-ruchowej danej obrabiarki.

Tabela 8.2. Przykłady funkcji pomocniczych M [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc]

Funkcje M	Znaczenie funkcji
M00	Stop bezwarunkowy
M01	Stop warunkowy
M02	Koniec programu (bez przewinięcia taśmy)
M03	Deklaracja prawych obrotów wrzeciona narzędziowego
M04	Deklaracja lewych obrotów wrzeciona narzędziowego
M05	Zatrzymanie obrotów wrzeciona narzędziowego
M08	Włączenie chłodziwa
M09	Wyłączenie chłodziwa
M30	Koniec programu (z przewinięciem taśmy do początku)

Sposób odczytywania informacji zapisanych w bloku:

N080 G01 X25 F01 S1000 T0808 M04

Blok o numerze 080 (N80). Zadana interpolacja liniowa (G01). Zadane przesunięcie noża o 25 mm lub do punktu o współrzędnych X25. Zadane obroty wrzeciona 1000 obr/min (S1000). Zadane narzędzie 08 (pozycja 8 w głowicy rewolwerowej) z wielkościami korekcyjnymi 08 (T0808). Zadanie włączenia wrzeciona o obrotach w lewo (M04).

Program CNC dla obróbki posiada określoną strukturę. Na początku nadaje się mu odpowiedni numer ze znakiem „%” (np. %10). Następnie podaje się szereg bloków specyficznych dla obrabiarki. Będzie to np. włączenie sterowania, przypisanie narzędzi i ich wielkości korekcyjnych do odpowiednich gniazd głowicy rewolwerowej, ustalony punkt wymiany narzędzia, czyli skonfigurowanie obrabiarki. Bardzo często tą część programu kopiuje się z programów poprzednich. Jest to bardzo ważne, gdyż wcześniej została uzbrojona obrabiarka, pomierzone wielkości korekcyjne narzędzi, zamocowane uchwyty itp.

Rys. 8.19. Przykład zapisu programu sterującego [Źródło: www.zasada.ps.pl/im2-l11/osn_emco.doc]

Utworzenie programu
[Źródło: https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/28705635/PG_0310_pl_plPL.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=46251498&forcedownload=true.]

Tworzenie programu obróbki obrabiarki sterowanej numerycznie powinno być poprzedzone wykonaniem planu obróbki, analizą procesu technologicznego obróbki przedmiotu. Tok prac przygotowawczych powinien zawierać następujące elementy:

1. Analiza rysunku obrabianego przedmiotu;

• ustalenie punktu zerowego przedmiotu,
• ustalenie układu współrzędnych,
• obliczenie brakujących wartości współrzędnych.

2. Ustalenie przebiegu obróbki;

• jakie narzędzia i w jakiej kolejności będą używane do obróbki,
• kolejność wykonywania poszczególnych elementów obrabianego przedmiotu,
• które elementy powtarzają się i powinny być zapisane w podprogramie,

3. Zestawienie planu pracy;

• ustalenie procesów obróbkowych w maszynie:
• posuwy szybkie,
• wymiana narzędzia,
• ustalenie płaszczyzny obróbki,
• odsunięcie w celu wykonania pomiaru kontrolnego,
• załączenie/wyłączenie wrzeciona, chłodziwa.
• wywołanie narzędzia i korekcji narzędzia,

4. Zapisanie każdego kroku jako bloku;

5. Połączenie poszczególnych kroków w program.
 

Opracowano na podstawie materiałów KOWEZIU.