1. Definicja programowania obrabiarek CNC, wymienić i opisać fazy programowania.

Programowanie obrabiarki CNC polega na zapisaniu w postaci symbolicznej wszystkich ruchów i czynności, jakie muszą być wykonane na obrabiarce NC, aby otrzymać przedmiot o żądanym kształcie, wymiarach i chropowatości powierzchni.

Fazy programowania obrabiarki NC:

a) Przygotowanie technologii. Etapy:

- wybór materiału wyjściowego,

- podział procesu technologicznego na operacje,

- dobór obrabiarki do danej operacji,

- ustalenie baz obróbkowych i sposobu mocowania przedmiotów podczas obróbki,

- wybór narzędzi skrawających,

- dobór parametrów skrawania,

- obliczenie norm czasu pracy.

b) Symboliczny zapis opracowanej technologii ( program obróbki ), umieszczenie go na nośniku informacji i jego weryfikacja na obrabiarce sterowanej numerycznie.

1. Ogólne zasady programowania ręcznego.

Praca technologa przy opracowaniu programu obróbki na OSN przebiega w 3 fazach:

a) Opracowaniu dokumentacji. W pierwszym etapie tej fazy należy przestudiować rysunek przedmiotu obrabianego w celu zapoznania się z:

- wymiarami p.o.

- wymaganą dokładnością obróbki

- wymaganiami w zakresie jakości powierzchni

- rodzajami obróbki (toczenie, frezowanie itp.)

- potrzebnymi narzędziami

- potrzebnymi uchwytami

Następny etap to opracowanie planu obróbki tj.:

- określenie potrzebnych obrabiarek

- określenie sposobów zamocowania p.o.

- dobór narzędzi

- ustalanie kolejności zabiegów

- ustalenie narzędzi do każdego zabiegu

- ustalenie miejsc poszczególnych narzędzi w magazynie narzędziowym

- określenie parametrów obróbki

Wynik prac tego etapu przenoszony są na karty instrukcyjne.

b) Tworzenie programu obróbki.

Dane z kart instrukcyjnych należy dostosować do układu sterowania numerycznego do danej obrabiarki sterowanej numerycznie i wpisać je do kart programowej. W dalszej kolejności należy utworzony program obróbki przenieść na nośnik informacji.

c) Testowanie programu obróbki.

Testowanie to może być realizowane w następujący sposób:

- uruchomienie obrabiarki bez założonego p.o.

- symulacja graficzne na monitorze układu sterowania NC

- test programu bez grafiki ( kontroluje się w ten sposób poprawność zapisu programu).

1. Wady programowania ręcznego.

- duża ilość błędów popełnionych podczas programowania

- duża pracochłonność programowania wynikająca z konieczności przeprowadzania obliczeń związanych z definiowaniem konturu przedmiotu

- konieczność bardzo dobrego rozpoznania działania poszczególnych instrukcji, kierunków osi na obrabiarce, długości maksymalnych przesuwów

- duże trudności w wykrywaniu kolizji narzędzia z przedmiotem wskutek błędów programowania

- mała uniwersalność, ponieważ programowanie jest zorientowane na konkretny układ: obrabiarka - sterowanie

- ograniczona możliwość opanowania przez jednego technologa systemów programowania ręcznego

- praktyczna niemożność programowania z interpolacją 3D, np. frezarek z pięcioma osiami sterowanymi

1. Opis formatu zapisu programu sterującego, rodzaje bloków informacji.

Program sterujący musi zawierać całość informacji koniecznych do sterowania pracą obrabiarki.

Program rozpoczyna się umieszczając znak %. Po znaku % zapisuje się numer programu sterującego, który musi mieścić się w granicach 0-9999. Numer podprogramu może być liczbą jedno-, dwu-, trzy-, lub czterocyfrową. W niektórych układach sterowania należy podać również rozszerzenie pomocnicze określające czy program jest programem głównym czy podprogramem. Współczesne układy sterowania umożliwiają dowolne ich nazewnictwo jak również grupowania programów w katalogach.

Program składa się z kolejnych bloków danych numerowanych w sposób rosnący. Format bloku danych odpowiada składni języka i określa używane słowa, ich długość i kolejność, w jakiej powinny być zapisane. Różne układu sterowania numerycznego używają różnych formatów bloku.

Blok składa się z tzw. słów. Słowo składa się z dwóch symboli: litery (adresu) i liczby. Słowo może określać funkcję układu sterowania ( np. G1, G0) lub parametry technologiczne (np. S1500, F350).

W programach sterujących wyróżnia się trzy rodzaje bloków informacji:

- bloki zwykłe

- bloki główne

- bloki warunkowe

Bloki zwykłe rozpoczynają się adresem N. Czasem adres może być pomijany, jednakże bloku bez adresu N nie można wyszukiwać, ani nie można do takiego bloku wykonać skoku. W blokach tych powinny być zapisane wszystkie niezbędne informacje do pracy tego fragmentu programu, tzn. niezbędne do wykonania danego ruchu lub czynności. W blokach zwykłych zapisuje się te informacje, które ulegają zmianie od stanu poprzedzającego ten blok.

N	10	T	2	G	96	S	200	M	4
Nr bloku	adres	wartość	Adres	wartość	adres	wartość	Adres	wartość
	słowo	słowo	słowo	słowo

N	20	G	1	X	20,5	F	.08	M	8
Nr bloku	adres	wartość	adres	wartość	adres	wartość	adres	wartość
	słowo	słowo	słowo	słowo

Bloki główne są stosowane tylko w tych układach NC, w których istnieje możliwość podziału programu na mniejsze fragmenty, które można wykonywać niezależnie (przy programach o długim czasie realizacji)

Bloki główne rozpoczynają pewnie wyróżniony, zamknięty logicznie fragmenty programu. Bloki te są kodowane znakiem ":" na pozycji adresu w pierwszym słowie bloku. Bloki główne umożliwiają rozpoczęcie pracy programu "ze środku".

:	30	G	1	X	100	Z	300	F	.3
Nr bloku	adres	wartość	adres	wartość	adres	wartość	adres	wartość
	słowo	słowo	słowo	słowo

W blokach warunkowych zapisuje się fragmenty programu sterującego, których wykonanie lub pominięcie zależy od ustawienia przełącznika ( klawisza programowego) na pulpicie sterującym. Blok warunkowy zapisuje się, poprzedzając adres N znakiem "/". Tor narzędzia programowany w blokach warunkowych powinien rozpoczynać się i kończyć w tym samym punkcie.

W programie sterującym można umieszczać komentarze wyjaśniające wykonywany fragment programu skierowane do obsługującego obrabiarkę. Komentarze umieszcza się między nawiasami " (k) " lub poprzedza znakiem " ; ". Komentarz powinien być umieszczony na końcu bloku lub w odrębnym miejscu, nie wolno umieszczać komentarza wewnątrz bloku danych.

1. Znajomość adresów stosowanych w programowaniu obrabiarek sterowanych numerycznie oraz podstawowych funkcji sterowniczych z grupy G i M.

Symbole adresów stosowanych w programowaniu OSN :

A - współrzędna kątowa wokół osi X,

B - współrzędna kątowa wokół osi Y,

C - współrzędna kątowa wokół osi Z,

D - funkcja korekcji narzędzia

E - druga funkcja posuwu

F - funkcja posuwu, prędkość posuwu

G - funkcja pomocnicza związana z instrukcjami geometrycznymi, f. przygotowawcza

H - bez przeznaczenia

I - skok gwintu równoległego do osi X lub parametr interpolacji

J - skok gwintu równoległego do osi Y lub parametr interpolacji

K - skok gwintu równoległego do osi Z lub parametr interpolacji

M - funkcja pomocnicza

N - numer wiersza, bloku danych

P - numer podprogramu

R - szybki przesuw

S - funkcja napędu głównego

T - numer narzędzia

U - oś drugiego ruchu prostoliniowego równoległa do osi X

V - oś drugiego ruchu prostoliniowego równoległa do osi Y

W - oś drugiego ruchu prostoliniowego równoległa do osi Z

X - przesunięcie równoległe do osi X

Y - przesunięcie równoległe do osi Y

Z - przesunięcie równoległe do osi Z

Podstawowe funkcje sterownicze z grupy G:

G00 - ruch szybki, interpolacja punktowa, wsp.kartezjańskie

G01- ruch roboczy, po linii prostej, kartezjańskie

G02-ruch roboczy po łuku zgodnie z zegarem, kartezjańskie

G03-ruch roboczy po łuku przeciwnie do zegara, kartezjańskie

G10-ruch szybki, wsp.biegunowe

G11-ruch roboczy po linii prostej, biegunowe

G12-ruch roboczy po łuku, zgodnie do zegara, biegunowe

G13-ruch roboczy po łuku, przeciwnie do zegara, biegunowe

G17-wybór płaszczyzny XY

G18-wybór płaszczyzny XZ

G19-wybór płaszczyzny YZ

G29-definicja bieguna w ostatnim położeniu narzędzia

G40-odwołanie korekcji promienia narzędzia

G41-korekcja po lewo od zarysu

G42-korekcja po prawo od zarysu

G53-deklaracja ukł. współ. obrabiarki

G54-deklaracja ukł. współ. przedmiotu

G90-wymiarowanie absolutne

G91-wymiarowanie przyrostowe

G94-deklaracja posuwu [mm/min]

G95-deklaracja posuwu [mm/obr]

Podstawowe funkcje sterownicze z grupy M:

M00-stop bezwarunkowy

M01-stop warunkowy

M02-koniec programu ( bez przejścia do początku programu)

M03-deklaracja prawych obrotów wrzeciona

M04-deklaracja lewych obrotów wrzeciona

M05-zatrzymanie wrzeciona

M06-zmiana narzędzia

M08-włączenie chłodziwa

M09-wyłączenie chłodziwa

M13-włączenie prawych obrotów wrzeciona i chłodziwa

M30-koniec programu (z przejściem do początku programu)

1. Sens i cel stosowania wartości korekcyjnych wymiarów narzędzi, podstawowe wielkości korekcyjne narzędzi frezarskich i tokarskich.

Przy pomocy wartości korekcyjnych narzędzi można w prosty sposób zaprogramować p.o. bez uwzględniania rzeczywiście występujących później długości i promieni narzędzi. Występujące na rysunku wymiary przedmiotu obrabianego mogą zostać bezpośrednio zastosowane do programowania. Wymiary narzędzi takie jak: długość czy promienie frezów i płytek wieloostrzowych są automatycznie uwzględniane przez układ sterowania CNC.

1. Korekcja promienia narzędzia – funkcje stosowane w programowaniu korekcji, metoda wyznaczania strony narzędzia względem przedmiotu obrabianego, kolejność programowania informacji przy korzystaniu z korekcji promienia.

Ponieważ istnieją dwie możliwości położenia narzędzia przy obróbce, układ sterowania NC musi otrzymać informację, czy obróbka ma nastąpić na lewo, czy na prawo od zaprogramowanego konturu.

Metoda wyznaczania strony narzędzia względem przedmiotu obrabianego

Obserwator stoi w środku przedmiotu obrabianego skierowany w stronę w którą porusza się narzędzie. Narzędzie po lewej - G41, po prawej - G42.

Właściwe wyorzystanie funkcji korekcji promienia narzędzia wymaga podania informacji sterujących w następującej kolejności:

- ustawienie narzędzia w punkcie startowym w pobliżu konturu obrabianego ( ruch szybki)

- dojazd narzędzia do pierwszego punktu konturu obrabianego - ruch roboczy z włączeniem korekcji promienia narzędzia

- ruch narzędzia wzdłuż zaprogramowanego konturu

- osiągnięcie ostatniego punktu konturu obrabianego

- odjazd narzędzia do punktu końcowego połączony z wyłączeniem funkcji korekcji promienia narzędzia

1. Cykle obróbkowe – definicja cyklu, zasady posługiwania się cyklami obróbkowymi.

Cykle - powtarzające się często zabiegi obróbkowe ( np. wiercenie, frezowanie kieszeni, kanałków, gwintowanie) zaprogramowanie w pamięci układu sterowania NC. Cykle opisują wykonywane zadanie w sposób parametryczny. Oznacza to, że programując zadanie obróbkowe ( np. obróbka kieszeni prostokątnej), programista definiuje tylko wymiary charakterystyczne obiektu oraz parametry obróbki ( posuw, prędkość obrotową wrzeciona).

Wykorzystanie cyklu obróbkowego realizowane jest w następującej kolejności:

- definiowanie cyklu roboczego przy wykorzystaniu odpowiedniej funkcji G...

- pozycjonowanie narzędzia do pozycji startowej uruchomienia cyklu

- uruchomienie cyklu roboczego

Uruchomienie cyklu roboczego w układach CNC firmy Heidenhain może odbywać się przy pomocy następujących funkcji:

- G79/M99 - funkcja działająca jednorazowo, deklarowana każdorazowo po uprzednim ustawieniu narzędzia w pozycji startowej do uruchomienia cyklu

- M89 -funkcja modalna oznacza to, że ostatnio zdefiniowany cykl obróbkowy jest uruchamiany automatycznie po każdym wierszu zmieniającym pozycję narzędzia (działanie funkcji M89 przerywanie jest przez zgłoszenie funkcji G79/M99

Wymienione funkcje uruchamiają tylko ostatnio zdefiniowany cykl obróbkowy. Należy postępować wg. schematu: definicja cyklu obróbkowego przeznaczonego do wykorzystania w danej chwili - realizacja cyklu ( wywołanie ).

1. Klasyfikacja metod programowania obrabiarek sterowanych numerycznie.

Do tworzenia programu obróbki wykorzystuje się dwa sposoby:

- programowanie ręczne

- programowanie automatyczne ( wspomagane komputerowo)

Ze względu na miejsce tworzenia programu technologicznego wyróżnia się :

- w biurze technologicznym

- w warsztacie ( tzw. programowanie zorientowane warsztatowo WOP)

Z uwagi na techniczne środki obliczeniowe wspomagające przygotowanie programu technologicznego wyróżniamy:

- bez dodatkowych środków technicznych ( programowanie ręczne)

- z wykorzystaniem procesora integralnie związanego ze sterowaniem CNC (programowanie WOP )

- z wykorzystaniem komputerów

Ze względu na techniczne środki programowe wspomagające przygotowanie programu technologicznego wyróżniamy:

- metodą nauczania ( teach--in)

- z wykorzystaniem komputerowej symulacji graficznej

- z wykorzystaniem systemu CAD/CAM

1. Ogólne zasady tworzenia programów obróbkowych z wykorzystaniem systemów CAD/CAM

Przez programowanie wspomagane komputerowo rozumie się przygotowanie programu technologicznego na obrabiarkę NC, ale zorientowanego problemowo, tzn. na przedmiot. Oznacza to, że programowanie tego typu jest możliwe bez znajomości obrabiarki i NC, przy użyciu którego przedmiot będzie wykonany.

W programowaniu maszynowym można wyróżnić 2 umowne etapy:

a) Opracowanie uogólnionego programu technologicznego, tzn. CL-Data,

który zawiera wszystkie informacje geometryczne niezbędne do zdefiniowania ruchów względnych narzędzia i przedmiotu. Ten etap programowania nie wymaga wiedzy o obrabiarce i NC. Dla opracowania tego etapu technologicznego istotne jest oprogramowanie zwane procesorem. Jest to program komputerowy, za pomocą którego:

- możliwe jest wprowadzenie danych niezbędnych do automatycznego programowania obrabiarek NC,

- przeprowadzane są wszystkie operacje obliczeniowe w komputerze jak np. obliczenia trygonometryczne, które służą do wyznaczania informacji geometrycznych, będących podstawą do późniejszego wygenerowania instrukcji geometrycznych.

Wynikiem działania procesora jest uogólniony program technologiczny CL-Data, który może zostać zarówno zapamiętany na odpowiednim nośniku jak i poddany dalszemu przetwarzaniu. Program technologiczny w tej postaci nie nadaje się do bezpośredniego wykorzystania w obrabiarce NC.

b) Opracowanie programu dla danego typu sterowania, na podstawie uogólnionego programu technologicznego ( CL-Data), który ma tę właściwość, że może być wykorzystany do sterowania pracą obrabiarki NC. Oprogramowanie, które przetwarza CL-Data na program technologiczny NC, nazywane jest postprocesorem. Postprocesor przetwarza uogólniony program technologiczny "zrozumiały" tylko dla określonej obrabiarki ze sterowanie CNC. Oznacza tom że postprocesor jest zorientowany na obrabiarkę i sterowanie CNC. Każda obrabiarka wraz ze swoim sterowaniem CNC musi mieć własny postprocesor.

Oprogramowanie CAD/CAM może składać się z jednego procesora i wielu postprocesorów. Postprocesor uwzględnia takie właściwości obrabiarki i sterowania CNC, jak: łańcuchy kinematyczne, długości osi sterowanych, liczbę interpolowanych osi, możliwość automatycznej wymiany narzędzia lub przedmiotu, itp. Postprocesor generuje zarówno instrukcje geometryczne, pomocnicze instrukcje geometryczne, jak i instrukcje technologiczne, które są możliwe do realizacji na danej obrabiarce NC. Postprocesory są tworzone dla konkretnego sprzętu oraz procesorów.

Wybór postprocesora odbywa się z uwagi na:

- system operacyjny komputera

- sterowanie numeryczne, za pomocą którego ma być wykonywany przemiot

- dane techniczne obrabiarki

1. Ogólne zasady programowania WOP (programowanie zorientowane warsztatowo).

WOP - jest to programowanie wykonywane bezpośrednio w układzie sterującym obrabiarki, a więc na warsztacie, poprzez wykorzystanie specjalistycznego oprogramowania zainstalowanego w układzie sterującym. Oprogramowanie to jest tak przygotowane, aby w możliwie jak największym stopniu ułatwić przygotowanie programu sterującego. Można powiedzieć, że jest to swoiste połączenie programowania ręcznego (orientowanego na przedmiot i obrabiarkę) z programowaniem CAM ( orientowanego na przedmiot)

W wielu przypadkach, w tym sposobie programowania, do układów NC można bezpośrednio przesłać rysunki graficzne CAD, najczęściej w formacie DXF, poprzez połączenie RS232 lub sieć komputerową, Taki proces jest najszybszy i niezawodny. Prostsze zarysy mogą być również wprowadzane ręcznie za pomocą klawiatury bezpośrednio do układu sterującego. Wadą tego programowania jest silne zorientowanie na układ sterujący, dane oprogramowanie można wykorzystać tylko w układzie sterującym danej firmy.

WOP jest czymś pośrednim między programowaniem ręcznym i komputerowym. Program jest przygotowany bezpośrednio na obrabiarce i wykorzystuje się możliwości i oprogramowanie komputerowego układu CNC. Pozostałe zalety:

- swobodny wybór kolejności zabiegów obróbkowych

- ciągła kontrola poprawności

- graficzna symulacja przebiegu obróbki

- programowanie w systemie interaktywnym

- wykorzystanie makroprogramów i cykli obróbczych

Przykładowe systemy wspomagające programowanie zorientowane warsztatowo:

- ShopTurn, ShopMill - układy sterowania Sinumeric

- SmartTNC - układy sterowania Heidenhain

- ManualPlus - układy sterowania FANUC