Фрезерный станок с чпу возможности. Параметры команд задаются буквами латинского алфавита

Изобретение механического привода позволило освободить человека от физического труда, но управление осуществлялось в ручную. Развитие производства привело к автоматизации. К середине нашего века сложилась система: САУ - система автоматического управления механического типа, т.е. программа управления осуществляется в виде реально существующих аналогов.

Кулачки (муз. Шкатулка):

Физическим носителям информации свойственны 2 недостатка:

Информация чертежа детали из цифровой превращается в аналоговую в виде сложной криволинейной поверхности, это преобразование связано с потерей информации, а такая материальная форма связана с износом программы-носителя.

Необходимо изготавливать программы-носители в металле с высокой точностью, и останавливать оборудование на длительный период для осуществления его наладки.

Цифровые системы электронного управления:

ЧПУ - такая система, в которой программа перемещения рабочих органов и технологии команды передаются в управляющую ЭВМ в виде цифровых алфавитных кодов.

Система ЧПУ на всем пути подготовки передачи информации имеет дело только с цифровой ее формой.

Эта форма информации позволяет применять все современные средства микропроцессорной техники, т.е. автоматизировать подготовку самой программы, и быстро менять программное управление. Переналаживание на новую программу станка ЧПУ занимает 1-2 мин.

Генеральное направление современного прогресса -замена всех мех. систем электронными и создание единого цифрового поля.

Конструктивно ЧПУ представляет автономный электронный агрегат, состоящий из: БТК - блок технологических команд; МП - микропроцессор управляет двумя координатами (сейчас до 20).

Различают:

NC(Numeral Control) - числовое управление; система с покадровым чтением перфоленты.

SNC(Stored Numeral Contral) - хранимая программа; управляющая команда считывается 1 раз и по ней осуществляются циклы обработки.

CNC(Computer NC) - устройство ЧПУ со встроенной ЭВМ, которое может хранить одновременно несколько десятков программ, корректировать, редактировать их.

DNC(Director NC) - прямое управление станком от ЭВМ. Управление порядком опер., целым участком.

HNC(Handed NC) - оперативное программное управление; ручной набор данных на пульте управления.

По принципу управления движением различают 3 группы оборудования:

С позиционной системой ЧПУ, управляется автоматически инструментом от точки к точке, на пути осущ. обработка:(сверлильные станки).

С контурной системой ЧПУ; перемещение по сложной траектории происходит непрерывно (фрезерные станки).

эквидистант

С комбинированной системой ЧПУ, сочетает в себе 1 и 2 системы управления, поэтому самая дорогая.

По кол-ву используемого инструмента различают станки:

С одним инструментом

Много инструментальные с РГ (револьверная головка управления инструментом) до 12 штук.

Многоцелевые; снабжены спец. магазином инструментов и манипулятором для смены инструментов (от 12 до 80-120 шт.)

Индексация станков с ЧПУ:

Ц- цикловое управление.

Ф1- цифровая индексация, станок. снабжается простыми устройствами, на экране читается информация (мало используется).

Ф2-позиционное ЧПУ.

Ф3-контурное.

Ф4-комбинированное, также в обозначении используют:

Р-ЧПУ с револьвером.

М-ЧПУ при наличии магазина инструментов (сохраняется индикация точности)

П.В.А.(П - повышенная точность, В - высокая точность, А - особая высокая точность)

6Б76ПМФ4(6-на фрезерном многоцелевом станке, П -повышенная точность, М-с магазином инструментов, 4-комбинированная сис-ма управления).

Главная технологическая особенность станков ЧПУ - на одном станке на одном рабочем месте происходит высокая концентрация обработки. Следовательно, число операций уменьшается в 10-15 раз, за 2-3 операции происходит выполнение всего технологического процесса, длительность операций уменьшается на несколько часов.

Эти особенности накладывают дополнительные условия организации для станков ЧПУ. Сейчас 15-20% от парка составляют станки с ЧПУ.

Ограничение применения ЧПУ: дорогое оборудование со сложной механикой и электроникой. В современном производстве – 15-20% от парка станков с ЧПУ.

На производстве, где работают различные станки с числовым программным управлением, используется множество различного программного обеспечения, но в большинстве случаев весь управляющий софт использует один и тот же управляющий код. Программное обеспечение для любительских станков, так же базируется на аналогичном коде. В обиходе его называют «G -код ». В данном материале представлена общая информация по G-коду (G-code).

G-code это условное именование языка для программирования устройств с ЧПУ (CNC) (Числовое программное управление). Был создан компанией Electronic Industries Alliance в начале 1960-х. Финальная доработка была одобрена в феврале 1980-о года как RS274D стандарт. Комитет ИСО утвердил G-code, как стандарт ISO 6983-1:1982, Госкомитет по стандартам СССР - как ГОСТ 20999-83. В советской технической литературе G-code обозначается, как код ИСО-7 бит.

Производители систем управления используют G-code в качестве базового подмножества языка программирования, расширяя его по своему усмотрению.

Программа, написанная с использованием G-code, имеет жесткую структуру. Все команды управления объединяются в кадры - группы, состоящие из одной или более команд. Кадр завершается символом перевода строки (ПС/LF) и имеет номер, за исключеним первого кадра программы. Первый кадр содержит только один символ» %». Завершается программа командой M02 или M30.

Основные (в стандарте называются подготовительными) команды языка начинаются с буквы G:

• перемещение рабочих органов оборудования с заданой скоростью (линейное и круговое;
• выполнение типовых последовательностей (таких, как обработка отверстий и резьб);
• управление параметрами инструмента, системами координат, и рабочих плоскостей.

Сводная таблица кодов:

Таблица основных команд:

Таблица технологических кодов:

Технологические команды языка начинаются с буквы М. Включают такие действия, как:

• Сменить инструмент
• Включить/выключить шпиндель
• Включить/выключить охлаждение
• Вызвать/закончить подпрограмму

Вспомогательные (технологические) команды:

Параметры команд задаются буквами латинского алфавита:

Системы ПУ – цикловые и числовые

Цикловые – позволяют запрограммировать последовательность и скорость перемещений подвижных органов станка. В настоящее время не применяется.

При ЧПУ вся программа работы станка записывается на программоносителе в виде комбинаций сигналов, выражающих цифры, а также буквы и другие символы.

В состав такой программы входят и числовые значения перемещений подвижных органов станка, что составляет принципиальное отличие станка с ЧПУ от станка с цикловым ПУ.

Управляющая программа для обработки на станке с ЧПУ записывается на программоносителе в виде отдельных блоков информации или кадров, разделенных определенными знаками. Каждый кадр программы содержит информацию, необходимую для выполнения станком некоторой группы команд.

В состав одного кадра могут входить: требуемые значения перемещений инструмента по осям координат, подача, скорость вращения шпинделя, а также другие данные необходимые для выполнения станком заданного цикла работы, например команды на включение и выключение охлаждения, указания о направлении движения рабочих органов станка и др.

Практически в производственных условиях управляющей программой называют программоноситель с нанесенной на нем в том или ином коде информацией о полном цикле обработки заготовки на данном станке. Исходной документацией для разработки управляющей программы является чертеж, обрабатываемой заготовки, технологическая карта , а также расчетно-технологическая карта (РТК) или схема движения инструментов при обработке. Эта документация при ручном способе подготовки программ позволяет технологу программисту заполнить карту программирования по которой изготавливается управляющая программа.

Системы ЧПУ по характеру управления движения рабочих органов станка делятся на две группы: позиционные (координатные) и контурные (непрерывные)

Позиционное управление (Гост 20523-80) представляет собой числовое программное управление станком, при котором перемещения его рабочих органов происходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются.

Контурное управление (ГОСТ 20523-80) – это ЧПУ станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. Контурные системы могут работать и позиционном режиме, однако очень дороги.

Кроме упомянутых существуют: системы цифровой индикации положения и системы цифровой индикации с ручным вводом данных. При этом на экране такой системы непрерывно указываются численные значения координат подвижных органов станка. Применяются на универсальных станках.

В соответствии с рассмотренной классификацией систем по характеру управления введена спец. индексация в обозначениях моделей станков с ЧПУ

Ц - станки с цикловым управление; Ф-1 – станки с цифровой индексацией положения, а также ручным вводом данных; Ф-2 – станки с ПСПУ; Ф-3 – станки с контурными системами управления.

Кроме того, выведены индексы отражающие конструктивные особенности станка, связанные с автоматической сменой инструмента: Р – смена инструмента поворотом револьверной головки; М – смена инструмента из магазина; МФ3 – станок с контурной системой управления с магазином инструментов.

В обозначениях некоторых моделей станков используются такие индексы Ф4 и Ф5. Присваиваются станкам группы ОЦ. Ф4 – ОЦ с позиционной системой управления; Ф-5 с контурной.

Расположение и обозначение осей координат, отвечающих направлениям независимых управляемых движений принимаются в соответствии со стандартом JSO-R841.

В основу положена первая система координат с осями X,Y,Z, которые указывают положительные направления движения инструментов относительно неподвижной заготовки.

Если инструмент не подвижен, а движется заготовка относительно инструмента, то соответствующие ее положительные перемещения, направленные в противоположные стороны обозначаются буквами X`,E`,Z`

За положительные направления перемещений подвижных органов принимают такие их перемещения при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга.

На горизонтально-расточном станка за положительные принимаются: движение шпиндельной бабки вверх по стойке и движение саней стола в направлении от шпиндельной бабки; для пиноли положительным считается ее движение в обратном направлении.

Кроме перечисленных принципов расположения осей пользуются следующими правилами: ось Х всегда располагают горизонтально, а ось Z совмещают с осью вращения инструмента. Лишь в токарных станках ось Z совмещают с осью вращения заготовки.

Если в станке кроме движений по трем основным координатам имеются программируемые перемещения других органов в параллельных направлениях, то соответствующие вторичные и третичные оси обозначаются буквами: U, V, W – вторичные оси; P,Q,R - третичные оси.

Круговые перемещения инструмента относительно заготовки считаются положительными при направлении против часовой стрелки, если смотреть на острие соответствующей оси координат.

Способы отсчета координат – абсолютный и относительный.

При абсолютном – положение начала координат остается фиксированным для всей обработки. На программоносителе записываются абсолютные значения координат последовательно расположенных опорных точек. Достоинство – станок отрабатывает каждый раз от одной и той же точки, отсутствует накопление ошибки. Начало может быть выбрано в любом месте в пределах рабочих ходов и подвижных органов. «плавающий нуль». Такой способ отсчета применяется главным образом в позиционных системах на расточных и сверлильных станках и ОЦ с позиционным управлением. При абсолютном способе отсчета размеров целесообразно применять координатный метод простановки размеров в обрабатываемых заготовках.

В системах с относительным способом отсчета координат за нулевое каждый раз принимается положение исполнительного органа, которое он занимал перед началом перемещения к следующей опорной точке. В программу в этом случае записывают приращения координат при переходе от предыдущей к последующей точке. Первая опорная точка программы называется исходной или старт точкой. Она выверяется при настройке станка и играет роль начала координат, от которого рассчитывается программа обработки данной конкретной заготовки. Наиболее рациональной является простановка размеров цепочкой, при этом происходит накопление ошибок перемещений. В последнее время наметилась тенденция абсолютного отсчета координат и в контурных системах ЧПУ.

По числу управляемых движений (координат) системы ЧПУ могут быть 2,3,4,5 и многокоординатными. Для контурных систем важной характеристикой является число одновременно согласованно управляемых координат. Однако некоторые контурные системы с ЧПУ осуществляют согласованные перемещения не по всем координатам одновременно, а только при отсутствии движения по одной из осей координат. Такие системы с одной неполной координатой иногда обозначают дробным числом, добавляя к целому числу одновременно и согласованно работающих координат еще половину координаты. Например 3,5 (четыре координаты с одной неполной). Число управляемых координат является важной технологической характеристикой станка.

Для обработки заготовки на токарном станке достаточно 2 х координат, для станков с двумя суппортами – 4 (1734Ф3). Сверлильные станки с ЧПУ обычно двух координатные. Для расточных станков – 3 х координатные. Фрезерные не менее 3 х одновременно управляемых координат.

Наиболее рациональными являются пятикоординатные фрезерные станки, у которых дополнительно программируются повороты заготовки и наклоны инструмента.

На современных станках с ЧПУ меняет режимы обработки, доступны для ручного редактирования.

Вы неоднократно хотели узнать возможности фрезерного станка с ЧПУ? Перед тем, как начать поиск такого станка для своих целей, необходимо определить, для чего именно вы будете его использовать. Размер и функции фрезерного станка с ЧПУ для обработки различных материалов могут значительно отличаться, но в целом они схожи для всех видов станков.

На что следует обратить внимание при выборе станка

В первую очередь необходимо определиться с размерами машины и убедиться, что для нее хватит места в помещении (цеху или мастерской). Потом нужно изучить последние новости в мире ЧПУ и убедиться, что покупаемый вами станок соответствует всем новациям (только если это важно и не критично в финансовом плане).

Одним из значительных факторов, влияющим на выбор фрезерного станка с ЧПУ, является стоимость покупки и установки. ЧПУ, что расшифровывается как «Числовое Программное Управление», представляет собой процесс управления автоматом с помощью компьютерной программы. В недалеком прошлом, качественные машины были очень дорогими, но сейчас их цена значительно снизилась.

Перед приобретением обязательно нужно узнать о точности покупаемого станка и его скорости, а также, как их изменение будет отражаться на стоимости.

Более быстрые машины, которые могут делать резку и фрезерование с определенным допуском, будут стоить дороже, в то время как более медленные, меньшие по габаритам и менее точные будут стоить дешевле. Для любительских целей или домашней мастерской вполне достаточно станка с невысокой скоростью работы, а для профессионального использования, чтобы справиться со всей рабочей нагрузкой, лучше сделать выбор в сторону автомата с большой скоростью обработки и высокой точностью.

Классификация фрезерных станков с ЧПУ

Классификация фрезерных станков ЧПУ довольно различна. Некоторые модели станков будут отличаться по конструкции, а именно, возможностью фрезерного станка с ЧПУ самостоятельно менять инструмент. Эта функция позволяет станку, выбирая по программе, заменять рабочий инструмент (фрезу) без вмешательства человека. Машина знает, какую фрезу следует выбрать и использовать для определенных задач, что позволяет непрерывно обрабатывать заготовку без остановки.

Более дешевые станки нуждаются в ручной замене режущего инструмента, что добавляет работы оператору и замедляет весь процесс в целом. Станок производит резку кромок и даже фигур внутри заготовки, где затрудняется смена инструмента, с помощью быстро вращающихся фрез, установленных на двигателе. Ручная же замена рабочего инструмента потребует постоянного внимания к процессу.

Другие функции, которые необходимо рассмотреть при выборе фрезерного станка с ЧПУ, это:

• система охлаждения шпинделя (воздушное или жидкостное);
• широкая платформа, на которой без труда можно закрепить деталь для фрезеровки;
• высококачественные материалы рамы, такие как сталь и алюминий;
• простота в использовании ЧПУ Программ.

Какой фрезерный станок с ЧПУ выбрать, исходя из таких функций?

Одной из очень полезных опций для фрезерного станка, является система сбора и отвода пыли (вытяжка), которая отводит пыль прямо от места реза, что позволяет держать в чистоте рабочее помещение. Система сбора пыли предотвратит накопление мелких частиц в воздухе, таким образом, избегая проблем с дыханием, плохой видимости и т. д.

Как правильно выбрать машину с ЧПУ

Существует множество типов и производителей станков с ЧПУ. При покупке нового или бывшего в употреблении (б/у) станка с ЧПУ существует ряд ключевых характеристик, на которые следует обратить внимание.

На рисунке изображена простая конструкция фрезерного станка с ЧПУ, он состоит из таких частей:

1. Ось Х;
2. Ось Y;
3. Ось Z;
4. Привод оси X;
5. Привод оси Y;
6. Рабочий стол;
7. Шпиндель;
8. Патрон для установки режущего инструмента;
9. Корпус станка (в данном случае алюминиевый).

Рассмотрим самые важные характеристики станка:

1. Количество осей

Это самое фундаментальное качество любой машины с ЧПУ. В большинстве базовых конструкций режущая головка перемещается в трех направлениях – X, Y и Z – и сам инструмент всегда направлен вниз и совмещен с осью Z. Эта конструкция немного ограничена по сравнению с много направленными машинами, содержащими четвертую и даже пятую ось.

1. Материал, из которого сделан станок

Чугунная или стальная конструкция обеспечивает более высокий уровень жесткости и возможность изготавливать даже самое большое рабочее пространство, но является очень тяжелой. Если перемещение станка по мастерской не планируется, то такой вариант является оптимальным, если же планируются частые перестановки, то лучше обратить внимания на станки из алюминия, они гораздо легче, а по прочности практически не уступают стальным.

В случае, если вы будете обрабатывать мягкие материалы и станок не будет испытывать больших нагрузок при работе, то можно сделать выбор в сторону конструкции из полимерных материалов (акрил, ПВХ).

1. Использование специализированного шпинделя

Шпиндель, соединяющий двигатель и вращающийся инструмент, оказывает большое влияние на точность станка с ЧПУ. Его основная задача – обеспечить, чтобы вращение инструмента было сконцентрировано в одной точке, имело минимальную вибрацию, и чтобы эти условия соблюдались даже при максимальной нагрузке.

Шпиндель более высокого качества увеличивает точность, уменьшив общее количество колебаний по сторонам, а также уменьшает разницу между предполагаемым и фактическим диаметром инструмента.

Для цветных металлов, древесины, пластмассы и других похожих материалов рекомендуется высокая скорость вращения шпинделя. Обрабатывая мягкие материалы на низких скоростях шпинделя, канавки на торцевых фрезах будут забиваться стружкой и портить деталь. Единственный способ избежать гуммирования фрез в мягких материалах при низких оборотах шпинделя – это снизить скорость подачи.

1. Диапазоны механического перемещения

Большие диапазоны перемещения инструмента позволяют обрабатывать большую площадь заготовки за один проход. Чтобы определить габариты станка, который вам нужен, продумайте, изделия с каким максимальным размером вы собираетесь производить на нем.

1. Скорости перемещения

Есть много факторов, которые влияют на количество времени, затрачиваемое для выполнения обработки определенной заготовки, но главным из них всегда является производительность самого станка с ЧПУ. «А почему бы не провести обработку на максимальной скорости?» – спросите вы. Как уже было написано выше, высокая скорость передвижения не всегда положительно сказывается на качестве готовой продукции. Например, акрил, при большой скорости подачи начинает плавиться и деформироваться, древесина обугливается, это плохо сказывается и на рабочем инструменте, фрезы тоже «горят».

Если вы задаетесь вопросом: «Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ?», то очень важно обратить внимание на максимальную скорость передвижения, если он будет использован не для любительских целей.

1. Шаговый двигатель или сервопривод: достоинства и недостатки

Типы приводных двигателей для каждой из осей делятся на шаговые двигатели и сервоприводы.

Сервоприводы имеют более высокую точность по сравнению с шаговыми, и стоят намного дороже. Основным преимуществом сервосистемы является то, что она проверяет свое положение при каждом движении относительно независимого измерительного устройства – стеклянной шкалы. Это целый комплекс.

Хотел бы поведать вам о своем проекте, чтобы бы узнать мнение о нем. Обоснованная критика и пожелания приветствуются с распростертыми объятиями. Если появится интерес, напишу серию статей о том, как проект создавался, поделюсь крупицей своего опыта. Итак, начнем.

Недавно пришла идея по созданию полностью открытого проекта универсальной 3-координатной платформы, которая может выполнять функционал и 3d-принтера, и фрезерного станка для обработки пластика и многого другого. Платформа построена по модульному типу. Это означает, что в ней полностью взаимозаменяемые привода перемещения кареток и инструмент. Назвали мы эту штуку «Платформа RRaptor». В дальнейшем приведу ряд изображений и фотографий проектных моделей и того, что уже получилось реализовать.

А вот что получилось в реальности. И да. Винт на координате Y не закреплен

Посмотрим, что означает модульность в контексте проекта. Например, мы хотим получить 3d-принтер: ставим соответствующие привода + печатающий блок (одновременно можно поставить 3 блока) - и готово. Можем печатать свои детальки. По разным причинам для печати на платформе используются передачи «шестерня-рейка» с шаговым двигателем.

На моделе показан установленный привод «шестерня-рейка» на координату Y

Или же нам понадобилось фрезеровать что-нибудь. Тогда установим привода типа «винт-гайка» с шаровым мотором NEMA23 и фрезу. Готово! Мы экспериментировали с различными винтами. Начиная от «колхоза», типа обычной шпильки и заканчивая высококачественными ШВП. Есть возможность установки на платформу различных типов винтов. Зависит от бюджета станка. Варианты фрезерного шпинделя тоже варьируется от стандартных бормашин до нашего варианта небольшого и компактного шпинделя для фрезеровки пластика (который еще только на стадии чертежей). На данный момент в наших тестах мы используем бормашину на алюминиевой стойке мощностью 650Вт.

Вот вам и фрезерный станок для пластика

Он еще и складывается

Как уже сказал выше, хотим сделать проект открытым для сторонних разработчиков. Выложить все чертежи и патенты в открытый доступ, включая и программное обеспечение. Но об этом потом.

Следующая важная составляющая проекта - блок управления. Там расположена вся электронная начинка. Не вдаваясь в подробности, что там есть (как уже сказал, будет интерес - все распишу в отдельных статьях), отмечу основную его особенность. Этот блок управления может «рулить» сразу несколькими платформами одновременно. Это позволит создать небольшую инфраструктуру из устройств (точнее платформ), выполняющих различные функции, централизованно их контролируя (наверно громко сказано, но все же…). Блок тоже модульный. Его начинка варьируется. Можно добавлять различные интерфейсы коммуникации: wi-fi, Bluetooth, ethernet, и т. д. Что душе угодно.

Фото корпуса блока управления

Софт - это отдельная эпопея. Писали мы его (и пишем) с чистого листа. Абсолютно все, начиная от алгоритмов вращения шаговиком, заканчивая приложением на андройда-смартфоне - наша работа. Я не говорю, что мы придумали что-то инновационное и новое. Хотя ключевые отличия от аналогов (например, прошивки Marlin) есть. Я лишь хочу акцентировать внимание на то, что отнеслись мы к проекту и идее в целом очень серьезно. И, надеюсь, что сможем до конца реализовать. А именно - серийно выпускать такие платформы.

Это наш первый прототип. Сделали на его базе плоттер для самых первых тестов

Хотя до серийного производства пока еще надо дорасти и доработать как недостатки в механике, так и в программном обеспечении. Тем не менее небольшой опыт у нас уже есть.

Первая серия на 5 штук

Надеюсь (точнее уверен), ваши отзывы, мнения и замечания нам помогут. К сожалению, описать и показать многие детали проекта в одной статье просто нереально. Но надо с чего-то начинать.

Спасибо за внимание.