plik

ABORATORIUM

ECHNOLOGII

Strona

4 - 1

Symulacja komputero-
wa i obróbka części
na tokarce sterowanej
numerycznie

Przemysław Siemiński,

Cel ćwiczenia:

zapoznanie z budową i działaniem tokarek CNC (2-
osiowych i 3-osiowych z narzędziami napędzanymi),

przegląd noży tokarskich stosowanych na tych ma-
szynach,

umieszczenie punktów charakterystycznych na fre-
zarkach CNC,

programowanie obróbki części typu wał maszynowy
lub tarcza pod obróbkę na 2-osiowej tokarce CNC w
systemach CAM,

edycja programów oraz prowadzenie symulacji ob-
róbki na sterowaniu obrabiarki CNC,

uruchamianie prostej obróbki tokarskiej na maszynie
TPS200 firmy CBKO ze sterowaniem Mitsubishi Mel-
das 500.

ABORATORIUM

ECHNOLOGII

WICZENIE

Strona

4 - 2

Wykaz oznaczeń:

–

ang. Two Dimensional – dwuwymiarowy (płaski)

–

ang. Three Dimensional – trójwymiarowy (prze-
strzenny),

CAD –

ang. Computer Aided Design – komputerowe
wspomaganie projektowania

CAM –

ang. Computer Aided Manufacturing – komputero-
we wspomaganie wytwarzania

–

ang. Numerical Control – sterowanie numeryczne
maszyn i urządzeń

CNC –

ang. Computer Numerical Control – komputerowe
sterowanie numeryczne maszyn i urządzeń

OSN –

Obrabiarki Sterowane Numerycznie

Układ osi sterowanych tokarki CNC (2-osiowej):

W przemyśle maszynowym wśród tokarek CNC najczęściej sto-
sowane  są  maszyny  sterowane  w  dwóch  osiach  (Z  i  X).  Stoso-
wane  są  dwa  rozwiązania  konstrukcyjne  takich  tokarek.
Pierwsze  wzorowane  na  maszynach  sterowanych  ręcznie  (to-
karkach  konwencjonalnych),  mają  narzędzie  zamocowane  w
imaku znajduje się przed osią wrzeciona (rysunek 4.1).

Rysunek 4.1 Tokarka CNC „TMK50” firmy WAFO ze sterowaniem FA-

NUC 0i-mate z osi

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

4 - 3

Taki układ osi jest wygodny dla tokarzy doszkalających się na
maszyny sterowane numerycznie. W drugim rozwiązaniu kon-
strukcji tokarek CNC narzędzie znajduje się za osią wrzeciona
przedmiotowego  (tzw.  za  osią  toczenia).  Takie  maszyny  ze
względów  sztywności  i  ergonomii  obsługi  mają  łoŜe  pod  okre-
ślonym skosem. Przykład takiej tokarki z suportem za osią to-
czenia pokazano na rysunek 4.2.

Rysunek 4.2 Układ osi sterowanych 2-osiowej tokarki CNC: „TPS 200”

firmy CBKO ze sterowaniem Mitsubishi Meldas 500

W tokarkach CNC przyjęto, Ŝe oś wrzeciona przedmio-

towego obrabiarki wyznacza oś Z, przy czym zwrot dodatni tej
osi jest w kierunku od wrzeciona do konika. Drugą osią stero-
waną jest oś X opisująca kierunek prostopadły dojazdu narzę-
dzi do obrabianego przedmiotu. Na typowych 2-osiowych to-
karkach CNC nie ma moŜliwości sterowania narzędziami w osi
Y (unoszenia ich ponad lub pod oś wrzeciona), wobec czego w
opisie ruchu narzędzi jest ona pomijana.

Wobec powyŜszego układ osi sterowanych tokarki CNC nazwa-
no układem ZX. W tych osiach jest sterowany ruch suportu z
zamontowanymi narzędziami (noŜami tokarskimi, wiertłami,
itp.), które stosowane są do obróbki przedmiotu obrabianego.
Domyślne początek układu osi jest na końcu wrzeciona, więc
pokazywany jest ona tak jak na rysunek 4.1b.

ABORATORIUM

ECHNOLOGII

WICZENIE

Strona

4 - 4

Punkty charakterystyczne pionowej frezarki CNC (3 osiowej):

PUNKT ZEROWY OBRABIARKI –początek układu
współrzędnych obrabiarki (ustalony przez producenta,

PUNKT WYJŚCIOWY OBRABIARKI (REFEREN-
CYJNY, BAZA) – słuŜy do kalibracji połoŜenia układu
pomiarowego,

PUNKT ODNIESIENIA NARZĘDZIA – do tego punk-
tu sterowanie odnosi wszystkie ruchy narzędzia,

PUNKT ZEROWY PRZEDMIOTU OBRABIANEGO –
definiuje połoŜenie przedmiotu obrabianego w prze-
strzeni obrabiarki,

Umiejscowieniem punktów charakterystycznych w przestrzeni
tokarki CNC:

oprawka narz

dziowa

narz

dzie (nó

tokarski)

przedmiot obrabiany
uchwyt tokarski
głowica narz

dziowa

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

4 - 5

Wymiarowanie w programowaniu tokarek CNC

wymiarowanie absolutne

wymiarowanie absolutne - polega na przyjęciu bazy od któ-
rej określamy wszystkie wymiary.

Wymiarowanie inkrementalne (przyrostowe)

Wymiarowanie inkrementalne (przyrostowe) –

–

– polega na

tym iŜ koniec wymiaru poprzedniego jest początkiem na-
stępnego.

Obydwie metody są dobre, jednak wymiarowanie absolutne po-
siada więcej zalet do których moŜna zaliczyć:

−

tolerancje wymiarów nie sumują się,

−

zmiany wymiarów nie mają wpływu na następne wymiary,

−

błędy jednych wymiarów nie prowadzą do błędów kolejnych
wymiarów.

ABORATORIUM

ECHNOLOGII

WICZENIE

Strona

4 - 6

Podstawowe (najważniejsze) funkcje programowania brabiarek
CNC:

G code

G code - (kod ISO) to język zapisu poleceń dla urządzeń CNC.

Definiuje operacje, które naleŜy wykonać, aby obrobić detal na
obrabiarce CNC.

Taki kod moŜna edytować samodzielnie lub otrzymać w wyniku
przetworzenia przez postprocesor, na podstawie ścieŜek ruchu
narzędzia wygenerowanych w programie CAM.

Przykładowe funkcje przygotowawcze:

G00 - ruch szybki narzędzia bez obróbki (szybki dojazd),

G01 - ruch narzędzia wg interpolacji liniowej,

G02 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej zgodnie z ruchami

wskazówek zegara,

G03 - ruch narzędzia wg interpolacji kołowej przeciwnie do

ruchu wskazówek zegara,

G54 - G59 - przesunięcie układu współrzędnych (punktu

zerowego) przedmiotu obrabianego,

G90 - pozycjonowanie absolutne,

G91 - pozycjonowanie przyrostowe (inkrementalne).

Przykładowe funkcje pomocnicze:

M00 - stop programu bezwarunkowy (zawsze),

M01 - stop programu warunkowy (zaleŜy od wybrabego trybu

pracy),

M03 - włączenie prawych obrotów wrzeciona,

M04 - włączenie lewych obrotów wrzeciona,

M05 - wyłączenie obrotów wrzeciona,

M06 - zmiana narzędzia (polecenie "zmień"),

M30 - koniec programu i przewinięcie do początku.

YMULACJA KOMPUTEROWA I OBRÓBKA CZĘŚCI NA TOKARCE STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Strona

4 - 7

Dodatkowe funkcje:

T – kompensacja wymiarów narzędzia (wybór narzędzia,

symbol T oraz numer narzędzia, np. T24),

D – rejestr narzędzowy zawierający opis geometryczny

narzędzia (długość, średnica),

S – wybór prędkości obrotowej wrzeciona (symbol "S" oraz

podana wartość, np. S1500),

F – wybór posuwu (symbol "F" oraz podana wartość, np. F800),

X – połoŜenie w osi "X" (po adresie występuje wartość

bezwzględna lub względna, np. X200),

N – numer danego boku programu. (np. N35).

Przykład programu w wymiarowaniu absolutnym:

ABORATORIUM

ECHNOLOGII

WICZENIE

Strona

4 - 8

Przykład programu w wymiarowaniu przyrostowym:

Literatura:

Praca zbiorowa pod red. Sobolewskiego J.:

Projektowanie

technologii maszyn

Oficyna Wydawnicza PW, 2007, War-

szawa.

Stach B.:

Podstawy programowania obrabiarek sterowa-

nych numerycznie.

Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa

1999.

Brejnak A.:

Programowanie obrabiarek CNC. Frezowanie. -

konsultacja merytoryczna.

Wyd. REA. Warszawa, 2002.