COMANDA NUMERICĂ ÎN PRELUCRAREA RULMENŢILOR

Se poate spune că un echipament este cu comandă numerică dacă instrucţiunile care permit punerea în funcţiune a maşinii sunt transmise şa aceasta în formă codificată.

Admiţând această definiţie atunci prima maşină-unealtă cu comandă numerică a fost maşina de ţesut a lui Jacquard (1800) care avea ca port-program o bandă perforată.

Comanda numerică a maşinilor-unelte este un procedeu de comandă apărut în anii 1950. ea a fost dezvoltată în USA începând cu 1942 pentru a satisface nevoile industriei aeronautice: realizarea suprafeţelor complexe cum ar fi paletele elicei elicopterelor sau buzunarele de diverse forme în panouri mari de aluminiu.

M

M

Masa

Comandaavansului

dupa axa ZM

Brosa

Piesa

Panoude comanda

Comandaavansului

dupa axa YComandaavansului

dupa axa X

Figura 1. Freză cu comandă numerică.

Iniţial aceste echipamente dispuneau de organe de comandă acţionate prin cablu iar introducerea datelor se făcea prin cartele perforate. Cu apariţia microprocesoarelor şi progresul electronicii, costul acestor echipamente a scăzut până prin anul 1970, toate ofereau capacităţi pentru tratamentul informaţiilor importante. Suporturile şi transmiterea de date au putut fi asigurate cu ajutorul disketelor, benzilor magnetice etc.

Această evoluţie care a autorizat tratamentul de date în timp real, a permis creşterea posibilităţilor oferite de acest tip de comandă şi a favorizat integrarea acestor acestora în construcţia de echipamente automatizate.

Introducereamanuala

sau automata a programelor

Vizualizarea datelor pentru controlul sistemului

Interfata reteasau calculator

pentru incarcare/descarcareprograme

Ecran

Director de comandaa procesorului

Automatprogramabil

Tastatura

MASINA - UNEALTA

Cititorde axe

Figura 2. Reprezentarea schematică a unui echipament clasic cu comandă numerică.

1

Utilizarea comenzii numerice (CN) nu se limitează numai la maşini-unelte cu care se îndepărtează material cu ajutorul unor scule cu tăiş, ea este prezentă la toate instalaţiile de decupat cu fascicol laser, la prelucrarea prin electroeroziune, la maşinile cu fir, la operaţiile de asamblare etc. ea se întâlneşte de asemenea astăzi la comanda meselor maşinilor de măsurat tridimensionale, roboţi şi alte echipamente.

Capitolul 2. Avantajele tehnice şi economice ale comenzii numerice

În anii ’70 – 80’, era frecvent tentaţia să se spună că comanda numerică nu era rentabilă decât la realizarea seriilor mari de piese sau la generarea suprafeţelor complexe cu profil evolventic. Această judecată era în parte justificată dacă se ţine cont de greutatea cu care se realiza pregătirea fabricaţiei şi programarea (numeroase calcule geometrice făcute de mână, timpi de schimbare a tehnologiilor mari, iar dispozitivele de înregistrare şi citire a informaţiilor dificile şi laborioase).

La vremea respectivă capacităţile slabe de calcul ale echipamentelor electronice de comandă nu permiteau să se efectueze în timp real corecţii legate de geometria sculelor şi restricţiona programatorul să definească traiectoriile axelor pentru fiecare sculă sau punct generator de pe fiecare sculă. Astfel spus, el trebuia să scrie programul pentru o sculă dată iar iar ascuţirea obligă la corecţia programului. În paralel cu aceasta, costul ridicat al echipamentelor nu poate fi autorizat decât la seriile mare şi consecutive de fabricaţie.

Astăzi, comanda numerică poate fi utilizată într-o manieră economică în cazul seriei mici sau pentru fabricaţii individuale de piese, fără ca acestea din urmă să aibă forme complicate.

În exemplul din figura 3, relativ la o placă pe care se efectuează găuriri simple şi filetare, se observă că la realizarea unei piese aveam un câştig de 1h 15’ faţă de prelucrarea pe maşini-unelte convenţionale, în timp ce la prelucrarea a 2 piese câştigul este de 4h şi 15’ iar la o serie de 10 piese deja se ajunge la un câştig aproximativ de 40h.

Acest câştig de timpi în execuţie provin din cheltuielile mai reduse de punere în fabricaţie şi tratament de date pentru un reper.

196

196 20

Material prelucrat: - oţel;Viteza de aşchiere: 8 – 15 m/min.;Seria de fabricaţie 3 – 12 piese;

Figura 3. Piesa de realizat.

2

Prelucrarea pe maşini convenţionale Prelucrarea pe MUCN

Prelucrarea unei piese

1h10

prelucrare5h 45

1h10

1h30Prelucrare

Castig1h15

3h

Programare

1h10

prelucrare5h 45

1h10

1h30Prelucrare

Castig1h15

3h

Programare

Prelucrarea a două piese prelucrare

5h 45

1h30PrelucrareCastig

4h 15prelucrare

5h 45

1h30PrelucrareCastig

4h 15

Prelucrarea a 10 piese

Castig39h 30

Prelucrare:- prima piesă: 6h 55- 2 – 10 piese: 9x5h45TOTAL: 58 h 40

Castig39h 30

Prelucrare- prima piesă: 5h 40- 2 – 10 piese: 9x1h30TOTAL: 19h 10

Figura 4. Timpi de realizare a piesei din figura 3 pentru prelucrareape maşini-unelte convenţionale şi cu comandă numerică

Informaţiile iniţiale, că prelucrările pe maşini-unelte cu comandă numerică sunt nerentabile trebuie actualizate.

Asistenţa informatică permite definirea mai rapidă a modelului geometric al piesei, a proiectării rapide a tehnologiei de prelucrare, calcule rapide şi în timp real pentru stabilirea condiţiilor de operare. În acest context, timpii necesari pentru asigurarea programării pot fi reduşi la jumătate şi timpii de execuţie a celor 10 piese de asemenea pot fi reduşi la jumătate.

Aceste avantaje sunt datorate în general aportului tehnic adus de comanda numerică, dar sunt mult mai vizibile în cazul programării asistate de calculator care elimină şi restricţiile legate de timpii şi costurile de programare.

Ea permite: scoaterea în exteriorul postului de lucru a sarcinilor legate de modelarea

geometrică, cinematică şi tehnologică a procesului de prelucrare; reducerea timpilor pentru mersul în gol prin realizarea în regim automat a

secvenţelor procesului de prelucrare: prin punerea în poziţie de lucru a sculelor cu viteze de avans rapide, prin schimbarea automată a sculelor, prin schimbarea automată a vitezelor cu ajutorul variatoarelor;

reducerea numărului de operaţii care erau necesare pentru efectuarea de lucrări precise: trasare, utilizare de lunete, eliminarea dispozitivelor de copiat;

realizarea de suprafeţe complexe – prin deplasarea după mai multe axe simultan şi posibilitatea realizării de piese cu suprafeţe mult mai apropiate de necesităţile funcţionale;

definirea condiţiilor optimale de lucru, pentru că aceste maşini oferă posibilitatea de a face să varieze continuu viteza de lucru şi astfel creşte dura de viaţă a sculelor;

diminuarea gradului de implicare a factorului uman, prin creşterea gradului de automatizare a echipamentelor şi diminuarea sarcinilor de control, care sunt efectuate în timpul derulării operaţiilor de prelucrare, de echipamente speciale;

posibilitatea de a asigura flexibilitatea în raport cu evoluţiile tehnice actuale în materie de moduri de schimbare a sculelor, de proiectare geometrică şi tehnologică sau utilizarea unor sisteme de tratament de date CFAC (Concepţia Fabricaţiei Asistată de Calculator).

3

integrarea echipamentelor periferice (dispozitive pentru măsurarea sculelor, manipulatoare, roboţi etc.) sau integrarea MUCN în ansamble automatizate (celule flexibile, linii de fabricaţie), figura 5.

Figura 5. Comanda directă a maşinilor-unelte.

O altă percepţie a interesului economic pentru comanda numerică este de a evalua timpii unde o maşină unealtă efectuează lucrări din domeniul de prelucrare optim pentru care a fost proiectată.

În paginile următoare, sunt prezentaţi timpii efectivi de productivitate pentru diverse maşini în funcţie de gradul lor de automatizare şi numărul de ore de disponibilitate dintru-un an calendaristic, figura 6.

An calendaristic (8766 ore)

1763

1615

1536

15% 18% 32% 35%

230h 35% 10% 25% 30%

538h67% 8% 13% 12%

1029htimp real de

aschieretimp de reglare

pozitionareschimbare

sculaschimbare

piesa

Masini-unelteclasice

Masini-unelte cucomanda numerica

Centr de prelucrare cuschimbare automata asculelor si paletizare

Figura 6. Productivitatea comparată pentru diverse categoriide maşini-unelte şi gradul de automatizare.

Se observă din figura 6 că o maşină unealtă prelucrează propriu-zis doar 10-15% din timpul efectiv de producţie, diferenţa până la 100% fiind timpi pentru reglat, poziţionat, schimbat sculă sau piesă. Automatizarea şi comanda numerică a permis dublarea de la 230h la 258h a timpului cât maşina produce aşchii. Schimbarea automată a sculelor, reglajul automat şi schimbare piesei la sfârşitul procesului de prelucrare a condus la un timp real de prelucrare propriu-zis de aproximativ

4

65%. Evident această analiză a ignorat durabilitatea sculei şi opririle din motive de pană sau organizare.

Relativ la aportul tehnic şi economic al comenzii numerice, se pot concluziona următoarele:- comanda numerică permite progresul spre excelenţă în fabricaţie pentru că ea asigură: precizie ridicată, repetitivitatea ei, fiabilitate - flexibilitate şi calitate, indispensabile într-o economie de piaţă.- comanda numerică asigură fabricaţie de piese cu eforturi materiale şi financiare minime.

În consecinţă, sistemul de fabricaţie actuale trebui să-şi regândească activitatea în termeni de productivitate, fiabilitate si flexibilitate, comanda numerică contribuie la realizarea acestor obiective.

Capitolul 3. Principiul maşinilor cu Comandă Numerică

Ca şi ăn cazul maşinilor tradiţionale este necesar de a avea un birou de proiectare constructivă care să furnizeze modelul geometric al piesei de executat pe suport magnetic sau electronic şi un birou de proiectare tehnologică.

3.1 Pregătirea programului

În funcţie de mijloacele puse la dispoziţie tehnologului realizează programul de execuţie pe MUCN, figura 7:- fie prin programarea manuală prin analiza şi calculul traiectoriei sculelor i redactarea unui program pe hârtie in limbaj CN. Acest program poate fi scris direct pe tastatură sau poate fi editat în funcţie de maşina utilizată pe benzi, diferiţi suporţi magnetici sau memorie RAM etc.- fie utilizând un calculator ajutat de un postprocesor (program de traducere sintaxă) şi un program pentru editarea programului ce va fi adoptat, transformat prin postprocesor la nevoile maşinii.

Desenpiesa

Gama deprelucrare

Modelareageometrica

a piesei

Calcule

Programarea manuala

Redactareaprogram

Editareprogram

Conventional

Pre-procesor

Tratament

Alegerea MUCNsi a procesorului

Program

Programare asistataa CN

Programoperational

Program

Limbajul evoluatajutat de sistemul

de clcul si alegereaconditiilor optime

Programare asistatacentralizata cu

ajutorulcalculatorului

Etape automateexecutate in

exteriorulMUCN

Etape manuale

Figura 7. Modalităţi de programare a MUCN.

5

Trebuie subliniat că în situaţia programării asistate, utilizând limbaje evoluate conversaţionale aceste adoptări decurg automat.

3.2 Programul în C.N.

Programul în comandă numerică a maşinii este realizat în raport cu triedrul triortogonal drept de referinţă, ales de programator, denumit „originea programului OP” cu originea într-un punct singular în raport cu care se definesc cotele punctelor caracteristice ale traiectoriilor sculelor. Acest sistem de referinţă indică în mod egal şi orientarea semifabricatului pa masa maşinii. Programul descrie tipul operaţiei ce urmează a se efectua, traiectoriile de asigurat pentru scule sau localizarea operaţiilor de prelucrare, numărul sculei şi condiţiile de operare. Programul este deci o succesiune de instrucţiuni bine definite sau astfel supus nimic nu este lăsat la întâmplare.

OP

OP

Punct de reglaj

Cala de dimensiunicunoscute

Masa

Z

Z

a) frezare.

b) strunjire.

Lungimea sculei

Piesa

Piesa

Scula etalon

Scula etalon

Lungimea sculei dupa ZPunct de reglaj

Figura 8. Exemplu de reglaj a originii programului pentru frezare şi strunjire.

Pentru a realiza un program corect, operatorul pe maşina-unealtă cu comandă numerică (MUCN) trebuie:

- să poziţioneze corect semifabricatul în sistemul referenţial de axe al maşinii, respectând orientarea stabilită de programator şi urmărind ca traiectoriile programate să nu iasă în afara suprafeţelor de lucru ale maşinii;

- stabilirea în comandă maşinii a poziţiei originii OP în raport cu reperul legat de masa maşinii, care este de obicei originea dispozitivului de măsură.

Este bine de reţinut diferenţa care există între ele:- originea programului OP şi originea piesei Op - originea piesei este punctul unei piese

brute, modelul sau începutul prelucrării. El va trebui să ţină cont eventual de decalajul între OP şi Op;

- originea maşinii Om şi originea sistemului de măsurare OM: primul fiind materializat de originile traiectoriilor pe fiecare axă. Ea este câteodată decalaă de originea echipamentului de măsură şi acest decalaj este luat în seamă în cadrul procedurii automate de deplasare.

6

OM

Op

Y

Z

X

Piesabruta

Piesafinita

OM - originea masiniiOp - originea piesei

Cursa dupa Y

Cur

sa d

upa

Z

Cursa du

pa XMasa

Figura9. Sistemele de coordonate ale maşinii şi piesei.

3.3. Luarea în considerare a geometriei scule

În afara acestor reglaje, unitatea de comandă va trebui să fie informat, pentru fiecare sculă, despre poziţia spaţială a părţii active a sculei căci maşina pilotează numai un punct perfect definit (acela care a servit pentru reglajul originii OP), fie pe vârful sculei (freze, burghie) sau pe partea activă a sculei etalon. Pentru aceasta este necesar să se introducă dimensiunile caracteristici ale sculelor, definite în raport cu acest punct caracteristic.

Aceste dimensiuni depind de tipul sculei şi sunt măsurate:- manual pe maşină, echipată uneori cu palpatoare sferice;- pe un banc de prereglaj mecanic sau optic cu (fără) schimbare directă prin legătură cu

memoria maşinii. Scopul legăturii este reducerea timpilor morţi.

Ø

l

RLz

Lx

Figura 10. Dimensiunile de care trebuie ţinut seama la stabilirea

corecţiilor legate de geometria sculei.

7

Când ansamblul acestor operaţii este efectuat se procedează mai întâi la o simulare şi apoi la executarea unei piese de probă.

Dacă se poate simula programul pe calculator şi s-a vizualizat grafic simularea atunci este bine dacă nu trebuie validat programul:

- fie prin execuţia unei piese în gol;- fie utilizând reprezentarea grafică a comenzii;- fie prin realizarea unei piese dintr-un material uşor prelucrabile (răşină etc.) în scopul evitări

riscului de ciocnire;Prima piesă este executată în general în modul maşină „bloc cu bloc” utilizând

posibilităţile de reducere a vitezei de avans prin potenţiometre.La comanda numerică calitatea execuţiei şi precizia maşinii depinde de modul cum este

realizat programul şi efectuat reglajul. Pe sistemele automatizate calitatea fazei de pregătire (sau de definire a unui proces tehnologic) determină şi calitatea fabricaţiei obţinute.

Capitolul 4. Structura unei maşini-unelte cu comandă numerică

O maşină cu comandă numerică este înainte de toate o maşină unealtă de precizie asociată la o comandă automată de calitate tehnologia unei maşini MUSC nu este simplă: o atenţie particulară se acordă rigidităţii, reducerii frecărilor şi controlul adaptiv al forţelor de aşchiere şi inerţie înainte de a executa mişcări frecvente cu viteze şi acceleraţii ridicate.

Pentru realizarea deplasărilor marea majoritate a constructorilor de maşini-unelte au adoptat ghidajele pe glisiere cu galeţi şi antrenarea prin şuruburi cu bile pretensionate.

4.1 Directorul de comandă

Toate comenzile numerice sunt astăzi cu microprocesor încorporat fie integral în directorul de comandă, fie aparţinând unui calculator situat în tabloul de comandă al maşinii în comandă directă. Legătura între partea informatică proprie şi maşină este asigurată printr-un automat programabil care asigură gestiunea captorilor şi acţionărilor prin programe specializate care asigură controlul şi deservirea axelor.

Automatul joacă rol de interfaţă inteligentă între directorul de comandă (care are, aprioric, un caracter universal) şi particularităţile maşinii, fiind deci constructorul de MUCN cel care asigură programarea automatului pentru al adapta la gestiunea organelor de execuţie ale maşinii.

Directorul de comandă are misiunea principală de a interpreta şi a face executabil programul-piesă scris într-un format normalizat denumit program manual de programare sau cod ISO. Fiecare linie din program cuprinde mai multe instrucţiuni relative fie la deplasări, fie la condiţiile de operare.

Pentru maşinile de strunjit, de exemplu, care reprezintă majoritate aplicaţiilor, deplasare este definită indicând natura deplasării (rectilinie, circulară) şi coordonatele punctelor dorite.

Directorul de comandă cunoscând poziţia actuală a sculei în raport cu piesa calculează punctele intermediare pentru atingerea punctelor definite în blocul de instrucţiuni. Ordinul de deplasare se execută transmiţând la axe succesiunea de schimbări de viteză care generează, prin micro-deplasări consecutive, deplasarea globală programată (figura 113) aceste valori sunt calculate de interpolatoare de axe.

Arhitectura unei comenzi numerice simple este ilustrată în figura 11. Plecând de la microprocesor se găseşte o memorie ROM care stochează softul sistemului, o memorie RAM care stochează programul piesă, adesea un interpolator care efectuează calculele sub controlul microprocesorului plecând de la datele pe care acesta din urmă la furnizează. Paşii diferiţi de

8

interpolare sunt trimişi la sistemele de comandă ale axelor. O cale comună de comunicare (figura 12) asigură legăturile şi primirea informaţiilor date de traductorii de viteză.

ROM

RAM

MICROPROCESOR

Ecran

InterfataE/S

Pupitru

RS 232C

Lector

Perforator

Punerea in miscare a arboreluiprincipal si a miscarilro de avans

AUTOMAT PROGRAMABIL

InterpolatorAxa X

InterpolatorAxa Y

InterpolatorAxa Z

Axa X Axa Y Axa Z

Comanda si aservire

Figura 11. Schema de principiu a unui director de comandă cu microprocesor CN.

RS 232C

Periferice:- ecran;- tastatura;- lector;- perforator.

Roata de manaTraductoare de pozitieVariatoare

Memorie de masa: - program piesa; - scule; - variabile;

PROCESORCN

Programare AXE

Automatinterfata

DispozitivNumeric de

ControlDNC

MAGISTRALA DE COMUNICARE

Ecran

Retea

E/S

Figura 12. Schema magistralei de comunicare.

Automatul programabil asigură gestiunea funcţiilor auxiliare, adesea de tip totul sau nimic, astfel ca: punerea în rotaţie a AP, comanda adaptivă în funcţie de vibraţii, schimbare sau indexarea turelei, schimbarea paletei. Poate de asemenea să asigure şi funcţii mult mai complexe ca: controlul unei jumătăţi de axe, un motor de broşă etc.

4.2 Interpolarea

Pentru a prelucra un profil de piesă care nu este paralel cu nici una dintre axe este necesar să se realizeze deplasări simultane şi sincronizate pe mai multe axe. În scopul de a nu fi obligat să codificăm în program, toate punctele unei curbe în vederea realizări punct cu punct, directorii de comandă au fost dotaţi cu interpolatoare, adică cu instrumente de calcul, care plecând de la

9

coordonatele a două puncte (de plecare şi de sosire) calculează un număr mare de puncte intermediare într-o manieră în care traiectoria sculei să fie efectuată cu o precizie fixă depinzând de performanţele calculatorului utilizat şi de calitatea părţii operative (variatoare, traductoare etc.).

Toate maşinile oferă astăzi posibilităţi de interpolare liniară şi circulară (figura 13) care sunt materializate prin funcţiile G1, G2 sau G3 fără maşinile „punct cu punct” utilizate la găurire, sudare punct cu punct etc.

Liniară Circulară

a) principiul de punere în poziţie prin interpolare.

b) strunjire.

c) frezare.

Figura 13. Interpolarea liniară sau circulară.

10

4.3 Natura instrucţiunilor

Vom avea 2 tipuri de instrucţiuni:- cele care privesc natura acţiunilor de efectuat şi care vor preveni directorul de comandă să

utilizeze un algoritm particular (adică un modul de program) de exemplu pentru a pilota o sculă la dreapta sau la stânga după conturul programat: ele fiind toate apelate printr-o adresă G. funcţiile G sunt denumite şi funcţii preparatorii.

- cele care tratează condiţiile operatorii şi care privesc automatizarea: numărul şi caracteristicile sculelor, gama de viteze şi sensul de rotaţie al AP etc. şi care sunt cunoscute sub denumirea de funcţii auxiliare (funcţii M). Adresa de apelare este M

În sfârşit microprocesorul generează intrările şi ieşirile cu perifericele de comunicare: pupitru, tastatură, ecran afişare, interfaţă de introducere programe etc.

4.4 Introducerea programelor

Benzile perforate au constituit primele moduri de schimbare a programelor de lucru pe MUCN. Lăţimea lor era de ţol şi datele erau înregistrate caracter cu caracter pe 8 piste paralele (coloane) în cod ISO (figura 14), o a noua pistă (serie continuă de găuri) serveşte la asigurarea antrenării în mişcare a benzii. Informaţiile sunt codificate binar şi prezenţa unei găuri semnalează un bit pe pista corespondentă.

StergeRetur sanieSfarsit de bloc

NulTabulatie

Retur in spate

Piste

2 3 4 5 6 7 8 9 % ±Spatiu

Inceput de programSfarsit comentariuInceput cometariu

12

345

67

8

Figura 14. Codificarea ISO pe bandă.

Spaţiul între găuri este de 0,1 ţoli: cea ce asigura o distanţă de înregistrare destul de slabă (aproximativ 10 octeţi pentru o bandă de 25 m). Viteza de lectură a benzilor este asigurată printr-un lector cu celule fotoelectrice cu o viteză de 200 până la 1000 caractere pe secundă. Benzile aveau o durată de viaţă destul de redusă: 15 lecturi pentru benzile de hârtie şi 50 pentru benzile din plastic. Din acest motiv benzile au fost abandonate progresiv pentru a fi înlocuite prin portprograme cu citire directă cu lectori magnetici pentru diskete.Avantajele suporţilor magnetici nu constă numai în viteza de lectură ci şi în mare densitate de înregistrări şi o punere în practică mai uşoară.

Transmiterea informaţiilor între diverse echipamente este realizată prin magistrale de comunicare constând din fibre optice care permit circulaţia informaţiilor în ambele sensuri simultan cu debite care pot ajunge la 20Mb/s. „0” logic şi „1” logic este transmis printr-un semnal de tensiune respectiv pozitiv sau negativ cu un nivel maxim de 3v. un protocol de comunicare trebuie să coordoneze accesul pe magistrala de comunicare şi secvenţele de emisie şi recepţie şi să permită corecţia erorilor de transmitere.

Integrarea MUCN în ansamble importante, carere grupează mai multe maşini şi sisteme automatizate, necesită punerea în operă a unor resurse locale industriale pentru generarea ansamblurilor de activităţi şi interconexiuni de echipamente eterogene, pentru asigurarea calităţii transmisiilor în medii ostile (parazite) şi respectarea vitezelor de transmisie adaptate la natura acţiunilor pilotate.

11

4.5. Traductoare de poziţie şi viteză

Precizia susceptibilă a fi atinsă pe MUCN este dependentă de precizia de măsurare a poziţiei sau altfel spus de controlul deplasărilor. Pe maşinile de calitate directorul de comandă cunoaşte poziţia de atins şi poziţia reală a elementului mobil. Aceste valori sunt comparate pentru a deduce deplasarea de efectuat.

Natura acestui program (abaterea între poziţia proiectată şi cea reală) depind de natura traductorilor de poziţie utilizaţi: care pot fi de natură analogică cu traductori inductivi (rigle INDUCTOSIN) sau de tip numeric (variaţia prin increment) cu traductori optice (discuri sau rigle gradate) figura 15, 16.

a) Măsurarea directă a poziţiei.1 – cititor; 2 – riglă gradată.

b) Măsurarea indirectă a poziţiei.1 – masă; 2 – disc gradat;

3 – şurub ; 4 – generator de semnal

c) măsurarea directă a poziţiei1 – motor; 2 – masă; 3 – sistem de măsurare; 4 şurub cu bile; 5 – piuliţă specială.

Figura 15. Captor incremental de deplasare liniară.

a) Măsurarea poziţiei absolute.

M – originea maşinii;1 – scară de măsurare binară;2 – poziţia actuală a mesei;

b) Măsurarea poziţiei relative. 1 – rigla gradată;

12

2 – poziţia anterioara a mesei;3 – poziţia curentă a mesei;4 – masa în poziţia de referinţă;

Condesator

Retea de tratat

Rigla de sticla

Reticula

Celulafotosensibila

Lampa

Figura 16. Modalităţi de citire incrementală şi relativă.

Precizia de măsurare depinde de rezoluţia captorului (sub un micron) şi de localizarea lui în lanţul cinematic al deplasărilor, cea mai bună măsurare obţinându-se când unul din elementele captorului este fixat pe elementele mobile de controlat, se evită astfel erorile datorate deformaţiilor elastice ale diferitelor organe de maşini supuse eforturilor de comandă. Precizia este atunci de ordinul a 1 micron.

Pentru a îmbunătăţi poziţionarea şi traiectoria este convenabil de asemenea se a controla viteza de deplasare: captorul de viteze putând fi de 2 tipuri: analogic dacă se utilizează un dinamometru, sau incremental prin descompunerea impulsurilor luminoase plecând de la un disc perforat sau cu dinţi periferici.

Se va găsi deci pe MUCN diverse nivel de deservire:- comenzile poziţiilor simple fără bucle şi retur: se întâlnesc pe maşinile de slabă capacitate.

Ele utilizează în general motoare pas cu pas comandate de un număr de impulsuri proporţional cu deplasarea de asigurat. Sub acţiunea cuplului rezistent se poate întâmpla ca rotaţia să nu corespundă exact în ordine şi de aceea această tehnică este rezervată echipamentelor uşoare.

- deservirea cu bucle – retur în poziţie sunt capabile să compare instantaneu poziţiile elementelor mobile cu valorile stabilite, figura 17.

Pozitiastabilita

+ +

- -

Vitezastabilita

Bucla de feedbackpentru viteza

Generatortahometric

Colisou

Traductorde pozitie

Bucla de feedback pentru pozitie

Surub micrometric

13

Figura 17. schema de principi a deservirii axelor.

Se utilizează motoare de curent continuu cu colector la care cuplul motor proporţional cu curentul indus. Acest tip de comandă nu asigură o proporţionalitate foarte precisă când vitezele sunt ridicate. Din când în când se utilizează motoare sincrone autopilotate care oferă o montare şi întreţinere uşoară.

- deservirea cu bucle auxiliare de viteză (figura 16) în scopul regularizării vitezei motorului la viteze uşoare, pentru a putea realiza comanda de decelerare în vederea asigurării unei opriri la valoarea stabilită pentru viteza redusă şi fiind posibilă astfel poziţionarea cu precizie, figura 17.

Deservirea analogică tinde tot mai mult să fie înlocuită cu deservirea numerică care

permite utilizarea microprocesoarelor pentru un control mai bun, viteza motorului broşei asigură în acest caz o bună precizie a vitezei de rotaţie cu o abatere de 1% la un interval de variaţie de 1 la 100 şi timpi de răspuns inferior la 1 secundă.

4.6 Eroarea de urmărire sau de avans

Pentru deplasarea în lungul unei axe, întârzierea dinamică antrenează un uşor decalaj în timpul dintre ordinul de execuţie şi execuţia propriu-zisă, ceea ce nu are nici un efect asupra poziţiei aşteptată de respectiva acţiune. Pentru toate deplasările care nu au loc parale cu axele, aceste întârzieri dinamice antrenează o deformare a traiectoriei reale, în raport cu traiectoria programată, funcţie de viteza de deplasare, figura 18.

X

YY

X

Traiectoria reala

Figura 18. Abaterea traiectorie reale executată de sculă faţă de traiectoria programată.

Pentru a remedia acest decalaj (abaterea) se utilizează o buclă de feed-back pentru a face să varieze câştigul de acceleraţie dintr-un lanţ de deservire a unei axe.

4.7 Pupitrul de comandă

Tastatura de comandă constituie interfaţa care autorizează intervenţiile operatorului:- introducerea manuală de date, programe bloc cu bloc (nefiind permisă nici o schimbare în

procedurile automate);- introducerea corecţiilor de sculă dacă nu există legătură între bacul de măsurare şi directorul

de comandă;

14

- modificarea corecţiilor pe parcursul derulării procesului de prelucrare în funcţie de uzura sculelor;

- generarea unui diagnostic de erori în programul-piesă sau corecţii;- localizare semifabricatului în sistemul de coordonate ale maşinii, definind originea piesei;- localizarea punctului de origine a programului;- alegerea unei condiţii de funcţionare a maşinii: automat, manual, semiautomat; - în funcţie de CNC existente pe maşină introducerea programelor de învăţare.

Operatorul dispune de un ecran de vizualizare care afişează:- programul curent, blocul curent, funcţiile curent, starea variabilelor şi parametri tehnologici;- greşeli de sintaxă;- momentele de pană ale maşini;- valorile introduse pentru corecţia traiectoriilor;- coordonatele punctului curent;- erorile care apar;- meniuri;- piesa de prelucrat, scula, semifabricatul pentru controalele dotate cu ecran grafic.

În ultimul timp ecranele sunt de tip grafic şi permit vizualizarea traiectoriilor programului. Tastatura permite introducerea de date alfanumerice, de a efectua manual deplasări, de a dispune de funcţii de comandă pentru definirea modului de lucru, reprezentate prin simboluri normalizate, figura 20.

Pe tastatură se disting mai multe zone:a) zona de gestiune pentru modelare geometrică;b) zona alfanumerică pentru editarea de programe, a unor blocuri de comandă sau orice alte

informaţii numerice sau alfanumerice;c) zona de alegere a modului de lucru: automat, bloc cu bloc, manual, semiautomat;d) zona de pilotaj manual şi intervenţie (potenţiometru oprire avansuri, corecţie uzuri scule

etc.);e) zona de alegere a modurilor care dă acces la diferite moduri de lucru:

modul editare program; mod editare suprafaţă de lucru a mesei; mod executare a programului automat; mod executare a programului „bloc cu bloc”; mod introducere manuală de date; mod manual care deblochează comanda:

1. comenzile axelor;2. potenţiometre de reglare a vitezei;3. oprire deplasări;

15

a)

b)

c)

16

d)

e)

f)

Figura 19. Exemple de pupitre de comandă.a) elemente componente;

b) – e) diferite configuraţii;f) modul de pilotaj manual.

? %

Suport de informaţii

Derulare rapidă înainte

Derulare rapidă înapoi

Incidente pe bandă

Început program

% % ?

Sfârşit programRetur la începutul

programului

Rebobinare la sfârşitul

programului

Eroare de programare

Simbol de program

17

N N

Citire continuăAvans cu cercetare

Retur la cercetareAvans cu cercetare

a nr. de blocRetur cu cercetare

nr. de bloc

Program cu funcţionarea

maşinii

Lectură continuă cu funcţionarea

maşinii

Avans bloc cu bloc

Sfârşit de program

Oprire opţională a programului

Simbol originePoziţie iniţială de

referinţăOriginea maşinii

Decalaj de origine

Decalaj de corecţie

?

Programare absolută

Programare relativă

Poziţia reală Eroare de poziţie

Poziţionare de precizie

Simbol memorieIntroducere de

date în memorieCitire date din

memorieRevenire la zero

? ?

Deplasare date în memorie

Eroare de memorie

Corecţia lungimii sculei

Corecţia lungimii sculei

Corecţie de rază

Corecţie de diametru

Corecţie de rază de sculă

Figura 20. Principalele simboluri întâlnite pe panourile de comandă a maşinilor-unele cu comandă numerică.

18

Capitolul 5. Reperarea poziţiei unei scule în spaţiul de lucru

5.1. Desemnarea sistemului de axe legat de sculă

Indiferent de tipul maşinii, este necesar să putem defini în fiecare moment poziţia sculei în spaţiu în raport cu piesa. Pentru aceasta, scula se raportează la un sistem de axe legat de maşina-unealtă, figura 21.

Direcţia axei OY este orientată la 900 faţă de axa X în sens trigonometric. Prin definiţie (norme, STAS-uri) axa Z este totdeauna axa arborelui principal, adică:

axa sculei la frezare; axa piesei la strunjire; axa broşei în care se fixează electrodul-sculă la eletroeroziune; axa fascicolului laser, la maşinile de prelucrat cu laser.

Rezultă că planul XY, la frezare, este planul mesei maşinii. Sensul pozitiv al axei Z este astfel stabilit ca atunci când cota Z creşte scula se îndepărtează de piesă. Axa X este axa mişcării principale perpendiculară pe Z, iar axa Y completează triedrul triortogonal drept (figura 21).

La redactarea unui program, se consideră totdeauna mişcările sculei în raport cu piesa.

a) triedrul drept. a) denumire axe.

Figura 21. Definiţia axelor de coordonate.

Câteva exemple sunt date în figura 22, relativ la un strunguri şi freze cu comandă numerică.

19

a) freze;

b) strung;

Figura 22. Axele de coordonate la diferite maşini cu comandă numerică.

Pe fiecare axă constructorii de maşini-unelte aleg un punct „origine de măsură” plecând de la care deplasarea este controlată.

5.2 Sisteme de cotare

Directorul de comandă tratează totdeauna cotele reperat în raport cu punctul „origine de măsură” indiferent de modul de măsurare.

5.2.1 Originile sistemelor de axe de coordonate de pe o maşină-unealtă

Originea maşinii este, pentru fiecare axă un punct definit de constructor, acela unde el a plasat reperul care serveşte la cunoaşterea poziţiei elementelor mobile. La punerea sub tensiune este necesar să fie aduse toate organele mobile în această origine (poartă denumirea de iniţializare a

20

sistemului de măsură) în afară de cazurile când avem rigle sau discuri codificate. Pentru uşurinţa materializării acestei originii – maşina, ea poate fi diferită de aceea care este pusă la dispoziţia utilizatorului pe de o parte pentru localizarea piesei în raport cu maşina, iar pe de altă parte pentru situarea punctelor de referinţă a programului în raport cu piesa.

Punctul „origine-maşină” este introdus cu funcţie de restricţie tehnologică, în timp ce punctul „origine-măsură” este definit în raport de restricţiile funcţionale (de exemplu suprafaţa frontală a broşei).

„Originea-măsură” este definită de constructorul maşinii pe fiecare axă în raport cu care se efectuează deplasările programate. Acest punct defineşte poziţia triedrului de referinţă al maşinii. Originea-măsură este punctul de coordonate absolută (0, 0, 0) şi corespunde adesea cu poziţia extremă a elementului mobil pe diferite axe.

Originea piesei Op – este un punct al piesei care permite poziţionarea ei în sistemul referenţial al maşinii:

fie direct, utilizând un montaj (dispozitiv) bine cunoscut. Diferite piese, poziţionate succesiv pe maşina-unealtă vor avea aceeaşi poziţie spaţială;

sau manual cu ajutorul calelor şi comparatoarelor.

Originea piesei este stabilită de operator. Punctul origine-piesă Op („p” este utilizat pentru piesă iar „P” pentru program) este definit de operator.

Origine program OP – este punctul piesei pe care programul l-a memorat pentru a defini cotele introduse în program. Este o origine independentă de sistemul de măsură al maşinii, ea este adesea aleasă în funcţie de uşurinţa pe care o oferă pentru definirea cotelor. De remarcat că atunci când semifabricatul este fixat pe maşină axele reperului-program trebuie să fie paralele cu acela ale maşinii. Originea programului este comunicată de programator operatorului.

OP

Y

X

OM

X

Z

Op

Y

yp

zp

xp

OM - Origine masuraOP - Origine ProgramOp - Origine Piesa

Punct palpare pecele trei suprafete

a) principiu de obţinere a coordonatelor;

21

b) exemplu.

Figura 23. Coordonatele originii piesei în sistemul de referinţă al maşinii.

Capitolul 6. Organizarea unui program în comandă numerică

6.1 Structura generală a limbajului

Programul este constituit dintr-o suită de acţiuni total definite, linie cu linie, fiecare linei constituind un bloc de informaţii denumit „frază”. Fiecare bloc cuprinde cuvinte care constituie o informaţie, fiecare cuvânt începe printr-o adresă care dă un sens fizic datelor numerice care urmează. De exemplu X 25,30 – semnifică o deplasare după axa X la cota 25,3 mm, iar S 100 înseamnă că turaţia pentru arborele principal este de 1000 [rot./min]. adresa asigură fără ambiguitate identificarea informaţiei şi separarea cuvintelor.

Începutul de program este menţionat prin utilizarea simbolului „%”. Comentariile ca definiţiile explicite de nume de piese, pot, în cazul anumitor directoare de comandă, să fie menţionate utilizând un simbol distinctiv, de exemplu punându-le între paranteze. Fiecare frază poate începe printr-un cuvânt-număr (litera „N” urmat de un număr, ex. N55). Noi vom utiliza în continuare număr de frază pentru a efectua bucle în program şi astfel să evităm să rescriem anumite părţi. De asemenea, el serveşte pentru a indica utilizarea modului „căutarea numărului de secvenţă” care permite demararea unui program pe secvenţe, altul decât cel de început.

De notat este că la fel ca şi în programele informatice şi în programele cu comandă numerică este de dorit ca numerotarea frazelor să se facă în ordine crescătoare.

6.2. Organizarea unui fraze.

Majoritatea maşinilor acceptă fraze de format variabil, adică nu se pune în frază decât informaţiile necesare frazei respective nefiind necesar să se repete informaţiile deja furnizate. De exemplu dacă se vrea deplasarea dintr-un punct de coordonate (X1,Y1, Z1) în punctul de coordonate (X1,Y2) nu se va da în fraza privitoare la această acţiune decât valoarea coordonatei care se modifică, în cazul nostru Y2.

O deplasare nu se va efectua decât după axa care a fost cerută explicit.Există două tipuri de fraze utilizate la programarea în comandă numerică:

fraza de format fix – care impune respectarea ordinului, poziţia, nr. de cuvinte şi dimensiunea lor după un format fix;

22

fraza de format variabil – este mai utilizată deoarece permite să nu se menţioneze decât informaţiile realmente necesare. De exemplu în cazul procesorului Numeron 760:

N001 G1 X150 Y200 S10 F150 M3N002 G2 Z300 R50N003 G1 X100

6.3 Formatul frazei

Adresele utilizate uzual în componenţa unei fraze sunt: N – pentru număr de bloc; G – pentru funcţii preparatorii; X, Y, Z – pentru coordonatele principale ale punctului de atins; A, B, C – pentru coordonate unghiulare; u, v, w - pentru deplasări secundare paralele cu axele X, Y, Z; i, j, k – pentru coordonatele centrului cercului sau a unui arc la interpolare circulară; S – pentru turaţia arborelui principal; F – pentru viteza de avans; T – pentru a desemna scula: numărul sculei este definit prin două cifre, număr de registru

unde sunt numerotate, mărcile de scule, figura 24. M – pentru funcţii auxiliare.

Figura 24. Codificare sculelor.

Sub forma cea mai generală o frază are formatul următor:

Adrese geometrice

Functii preparatorii

Nr bloc Coord. centrului cerculuila interpolarea circulara

Turatia AP

Viteza de avans

Nr. de scula si registrul asociat

Functiiauxiliare

N 100 G90 G02 X100 Y 150 I75 J125 S 1000 F150 T1 D1 M3 M8

Figura 25. Formatul frazei.

23

Datele numerice alocate fiecărei funcţii din frază depind de tipul echipamentului numeric specificat în manualul de programare.

Coordonatele liniare pot fi programate cu o precizie de 1 μm iar cele unghiulare cu o miime de grad.

6.5. Funcţiile preparatorii

Definesc apelul programului curent încărcat în directorul de comandă în vederea executării unei acţiuni bine definite. Ele sunt toate apelate prin adrese de tip „G„ urmate de un număr din intervalul [0 – 100]; de exemplu G01 sau G1 apelează programul de interpolare liniară, atunci când se doreşte interpolarea circulară - G2 sau G3 (după cum se doreşte în sens trigonometric sau invers trigonometric).

Anumite funcţii pot defini informaţii care figurează în aval de apelare: de exemplu G90 care indică coordonatele care urmează citite sunt în valoare absolută, sau g91 care înseamnă că valorile coordonatelor sunt relative.

Anumite funcţii preparatorii nu au efect decât în fraza în care sunt menţionate, fiind denumite funcţii non-modale.

Este cazul funcţiei „G4” utilizată pentru definirea timpului de temporizare a unei acţiuni. Funcţia „G4” poate apărea în program şi ca funcţie de anulare a unei alte funcţii preparatorii.

Exemplu:

N10 G1 F200 Z-5 S300 M3N20 G4 F3; temporizare pentru 3 secundeN30 X40 Y10N40 G4 S30; temporizare pentru 30 rotaţiiN50 X ……..

Observaţie:- cuvintele cu F … şi S … sunt utilizate

pentru temporizare doar în bloc cu G4;- orice avans F… şi turaţie S…

programată rămân active.

Figura 26. Exemplu de temporizare cu funcţia G4.

6.5.1 Funcţii G definind natura deplasării

G00 – deplasare rapidă (paralelă cu axele sau la 450). Deplasarea se efectuează cu viteză maximă numai la distanţe mari. La distanţe mici nu se poate ajunge la regim de deplasare rapidă datorită timpilor de accelerare şi decelerare. Viteza de deplasare rapidă este cuprinsă în general între 10 -70 [m/min] şi nu se poate realiza în cazul interpolărilor liniare la 450 şi circulare când trebuie efectuat continuu controlul vitezei după două axe.

G01 - interpolare liniară cu avans de lucru – definită cu ajutorul controlului deplasării printr-o procedură de interpolare.

24

G02 -G03 – interpolare circulară cu avans de lucru în planele XY, YZ sau ZX. Deplasarea se face după un arc de cerc parcurs în sens orar dacă este apelată funcţia G02 şi în sens anti-orar dacă este apelată funcţia G03. în plus coordonatele punctelor de realizat pot fi calculate după o procedură trebuind doar să fie indicate raza cercului (cu adresa R) şi punctele centrului de interpolare (i, j, k).

Apelarea uneia dintre aceste funcţii revocă (anulează) celelalte funcţii „G” care sunt în acţiune.

6.5.2 Funcţii „G” pentru definirea planului de interpolare

G17, G18, G19 – permit alegerea planului de interpolare circulară în care se face şi corecţia sculei (de rază şi lungime), figura 26. Aceste plane sunt respectiv XY, YZ, ZX iar axa arborelui principal a maşinii-unelte se orientează după normala la planul indicat.

a) frezare;

b) frezare c) strunjire

25

d) prelucrarea în plane înclinate

Figura 25. Alegerea planului de interpolare.

Figura 26. Specificaţii pentru o interpolare circulară.

Remarci asupra interpolării circulare, figura 27:a) dacă se programează centrul de interpolare este indicat să se facă la egală distanţă de

punctele de plecare şi sosire a sculei pentru a obţine o precizie de poziţie constantă pentru cele două puncte (care sunt influenţate de precizia de realizarea poziţiei centrului);

b) dacă se programează raza cercului, se întâlnesc două situaţii: - o deplasare rapidă după traiectoria 2 sau o deplasare mai lentă după traiectoria 1;

c) pentru anumite tipuri de comenzi, Fanuc, Siemens etc. centrul de interpolare (i, j k) se exprimă relativ la punctul de plecare a traiectoriei curbilinii.

6.5.3 Funcţia „G” pentru poziţionarea optimă a sculei în raport cu piesa

Între profilul geometric teoretic şi cel real descris de axa sculei la prelucrare există o abatere. Ea apare a frezare, de exemplu, când se programează originea reperului legat de sculă (situată pe axa sculei) iar prelucrarea se face cu partea cilindrică exterioară.

26

Centruteoretic

<0,005 la 0,02

Punct Programat

Figura 27. Probleme legate de precizia interpolării circulare.

Comenzile numerice actuale permit efectuarea unor calcule şi corecţia poziţiei punctului de referinţă a sculei în raport cu conturul piesei.

G41, G42 – apelează astfel de funcţii de calcul şi corecţie a traiectoriei sculei în raport cu profilul piesei de prelucrare.

Punct fictiv

Traiectoria punctului fictiv

Defect

Punct fictiv

Figura 28. Necesitatea corectării traiectoriei sculei în raport cu profilul piesei.

Funcţia G40 - corecţie de rază – defineşte poziţia axei sculei la frezare în raport cu profilul piesei sau poziţia punctului fictiv la strunjire. Funcţia G40 este programată asociat cu funcţiile G41 şi G42, figura 29:

G41 poziţionează scula la stânga profilului piesei; G42 poziţionează scula la dreapta profilului piesei;

G40 – este funcţia de anulare corecţie poziţie comandată prin funcţiile G41 şi G42.

Observaţie:- funcţiile G41 şi G42 utilizate pentru a efectua corecţii de rază şi lungime a sculelor

în raport cu profilul piesei, figura 30, trebuie anulate cu G40 deoarece neanularea lor implică să fie operaţionale şi la acţiunile comandate prin frazele următoare.

27

Figura 29. Poziţionarea sculei în raport cu piesa.

Utilizarea funcţiilor G41 şi G42 implică: pentru unghiuri ascuţite exterioare trebuie realizată o reajustare a traiectoriei plecând de la

un unghi determinat de fiecare constructor. Această traiectorie suplimentară va asigura pivotarea în jurul vârfului inducând un arc de cerc de racordare delimitat de cele două normale, figura 31, dacă nu utilizând traiectoriile decalate paralel cu cele două laturi ale unghiului, până în punctul lor de intersecţie, caz în care drumul parcurs de sculă este mai mare şi deci timpii de lucru au valori majorate şi un risc de coliziune cu alte suprafeţe ale piesei ridicat.

Figura 30. Corecţie de rază şi lungime a sculelor în raport cu profilul piesei.

28

Traiectoriidecalate

?

Figura 31. Corecţia traiectoriei la intersecţia a două segmente.

pentru unghiuri obtuze interioare – trebuie limitată traiectoria decalată înainte de a fi atins punctul situat pe normala trasată la extremitatea segmentului. Această limită, în cazul unui unghi format din două drepte, se găseşte pe bisectoarea unghiului. Pentru un unghi definit printr-o dreaptă şi un arc de cerc, traiectoria liniară decalată trebui să fie limitată la intersecţia dintre dreaptă şi raza suprafeţei concave, figura 32.

Bisectoare

Contur executat

R

R

Centru

Punct calculat

Normala

Figura 32. Decalajul traiectorie în cazul unghiurilor obtuze interioare.

La majoritatea directoarelor de comandă aceste proceduri de calcul a traiectoriilor decalate sunt satisfăcute dacă dimensiunea elementelor succesive ale conturului nu este prea mică în raport cu raza introdusă pentru corecţie. Această situaţie nu poate fi rezolvată în cazurile practice, cum ar fi situaţiile din figura 33.

Corecţia traiectoriei cu funcţiile G41, G42 trebuie să fie operaţională când deplasările de lucru devin efective. Trebuie deci să se apeleze la funcţiile G41, G42 într-o frază anterioară liniei în care începe realizarea conturului de prelucrat. În cazul unor microprocesoare este posibil ca tratamentul secvenţial al corecţiei traiectoriei să se programeze în aceiaşi frază, figura 34.

Influenţa asupra vitezei de avans:- Viteza de avans este aplicată asupra centrului razei sculei şi asupra punctului de aşchiere: rezultă când rezultatul operaţiei 1 ± r / R este foarte diferit de 1 (r – este raza sculei, R – este raza de curbură a traiectoriei), condiţiile de aşchiere foarte îndepărtate de cele dorite şi unori cu probleme de calitate la interpolarea circulară.

29

Traiectoria dorita

Traiectoriaefectiv urmata

Figura 33. Tipuri de contururi care ridică probleme comenzilor numerice actuale.

nG41a

bc G41

a

nc

b

N10 T01 D01 M6N20 Xa Ya F…N30 G1 G41 Xb YbN40 G01 Xc Yc

N10 T01 D01 M6N20 Xa Ya F…N30 G1 G41 Xb Yb D02N40 G02 Xc Yc R

a) angajarea după o dreaptă b) angajarea după un cerc

Figura 34. Angajarea sculei în lucru simultan cu corecţia sculei.

Este convenabil deci de a corija valorile programate cum este indicat în figura 35. această corecţie este luată în calcul automat pe MUCN.

r

R

R

r

Fprog. = Fteor. x R - rR

Fprog. = Fteor. x R + rR

Figura 35. Influenţa corecţiei sculei asupra vitezei de avans.

30

Corecţia în spaţiu

Când aşchierea suprafeţelor se face prin interpolare liniară succesivă, programul trebui să conţină în plus coordonatele punctelor în X, Y, Z ale direcţiei vectorului normal la suprafaţă, după acest vector se efectuează corecţia razei. Această posibilitate nu exista la versiunile iniţiale de comandă numerică, apoi au început să fie oferite opţional iar acum întră în programare ca o normalitate.

În acest caz pe lângă coordonatele X, Y, Z şi cele ale vectorului normal P, Q, R trebui accesată funcţia G29. în cazul în care maşina-unealtă cu comandă numerică este cu mai mult de 3 axe, vom accesa funcţia G1 cu 5 adrese:

G1 X … Y ... Z … A … B … X … Y ... Z … A … B …

unde punctul astfel pilotat se găseşte invariabil pe axa de rotaţie în continuarea arborelui broşei maşinii.

Dificultatea programării în acest caz rezidă din aceea că trebui ţinut cont în calcul corecţiei atât de elementele anterioare atât de lungimea sculei, vectorul normal la suprafaţă dar şi de vectorul de orientare a axei sculei în jurul vectorului normal, figura 36.

na

nb

Z

R

Q

P

Y

X

a

bR

L

r r

L R

Figura 36. Noţiunea de suprafaţă şi vector normal.

B

A

Vector P, Q, R

VectorU, V, W

Punct Programat X, Y, Z

Punct controlat de CN

Lungimea sculei

G43 G1 X--- Y--- Z--- A--- B--- P--- Q--- R--- U--- V--- W---

Inclinarea sculei

Compnentelevectorului

normal

Compnentelevectoruluiaxei sculei

Figura 37. Prelucrarea pe o maşina-unealtă cu comandă numerică cu 5 axe.

31

6.5.4 Funcţiile pentru fixarea modului de cotare

G90 – informaţiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate în calcul ca şi coordonate absolute în raport cu originea programului;

G91 – informaţiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate în calcul ca şi coordonate relative în raport cu originea programului;

XB

XA

OP

XB

XA

OP

XB

XA

OP

XB

XA

OP OPOPOP

XA

OP

X'= XB-XA

a) Definiţie

b) frezare c) strunjire

Figura 38. Programarea deplasărilor absolute şi relative.

Un exemplu de cotare absolută şi relativă este prezentată în figura 39, pentru un arc de cerc de rază R.

Punctul A este considerat originea programului iar blocurile reprezintă:N10 – poziţionarea sculei în punctul A;N15 – pilotarea sculei din A în C;N20 – interpolare circulară, G3 revocă G1;N25 – interpolare liniară din C în A, G1 revocă G3.

G52 – este un mod de programare absolută pentru cotele măsurate. Această funcţie permite afişarea cotelor în raport cu originea de măsură OM. Ea este practică pentru definirea unui punct fix în spaţiu de lucru al maşinii. În general funcţia G52 este utilizată pentru definirea, fără riscul coliziunilor sculei cu piesa, unui punct de schimbare a sculei definit în raport cu OM şi aceasta independent de traiectoriile definite prin program. Pentru motive de securitate, este recomandat ca în program să figureze funcţia G52.

32

De exemplu: pentru un centru de prelucrare cu 4 axe (X, Y, Z, B):N05 G0 G52 X …Y … Z …N10 G52

Y

XOP

(50, 25)

C(50, 136.8)

B(100, -75)-50

Y

X

A(0,0)

OP

(50, 25)

C(50, 180)

B(100, -75)

-50

100

211.

8

N10 G90 G17 G0 X0 Y0N15 G1 X100 Y-75N20 G3 X50 Y136,8 I50 J25N25 G1 X0 Y0

N10 G90 G17 G0 X0 Y0N15 G1 X100 Y-75N20 G91 G3 X-50 Y-211,8 I-50 J100N25 G90 G1 X0 Y0

a) cerc definit absolut b) cerc definit relativ

Figura 39. Programarea unui arc de cerc în coordonate absolute şi relative.

În prima frază care se referă la sculă, se poate lua originea-măsură pe axa B fără riscul coliziunii între sculă şi piesă (absenţa valorii după aceste adrese în continuare în program se ia valoarea nulă pentru originea-măsură.

Remarcă:Trebuie remarcat că anumite CNC-uri oferă posibilitatea de a programa cu alte sistem de

cotare decât sistemul cartezian: de exemplu în coordonate polare. Pe un CNC Siemens 3m, de exemplu, prelucrarea unui hexagon va fi program astfel:

40

35

R20

N10 G90 G11 G41 X35 Y40 P20 A0 F100N15 A60N20 A120N25 A180N30 A240N35 A300N50 A0

G11 - interpolare liniară;

Figura 40. Interpolarea liniară cu definirea coordonatelor polare (CNC Siemens 3M).

33

6.5.4 Funcţiile de deplasare a originii sistemelor de axe

G92 – această funcţie permite să se modifice în cursul execuţiei programului, poziţia originii OP, adică poziţia sistemului de axe în spaţiul de lucru. Acest lucru răspunde la două necesităţi:a) mai multe piese pot fi montate pe maşină, fiecare dintre ele având sistemul lor de axe asociat. În momentul redactării programului, programatorul nu cunoaşte încă poziţia piesei în spaţiul de lucru. Anumite comenzi îi vor da posibilitatea de a face apel la funcţiile G (G54 şi G59 la Siemens, Fanuc etc.) care vor activa în momentul execuţiei registrele din memorie. Aceste registre vor fi completate de operator în timpul reglajelor .b) pentru simplificarea programării, sunt adesea utilizate astfel de sisteme de axe, de exemplu în funcţie de tipul de cotare (absolută sau relativă). Această situaţie este indicată în două tipuri de programe:

1) la indicarea poziţiei originii alese în raport cu poziţia instantanee a punctului caracteristic de reglare a sculei. Aceste decalaje pot fi invalidate prin funcţia G53 apoi revalidate prin G54.

ZOM

XOMOrigine Masura

YOM

Origine Piesa

PREFYPREFX

PREFZ

DEC1 YDEC1 X

DEC1 Z

YOp

XOp

ZOp

ZOP

YOP

XOP

triedrul de definire a programului

Figura 41. Luarea în considerare a diverselor decalaje.

2) indicarea în formă simplificată a cotelor de decalare între noua origine şi vechea origine (G59 la unele comenzi numerice).

G59 – introduce o decalare a programului care va servi la referenţial în continuarea programului. G59 este o funcţie modală şi este utilizată pentru:

fie la utilizarea a mai multor origini pe aceeaşi piesă la care trebuie executate forme repetitive sau diverse programe definite în raport cu diferite origini;

fie la utilizarea mai multor origini programate pentru a realiza la diferite piese, montate simultan în cadrul aceluiaşi program.

La programarea absolută comandată prin funcţia G90 valorile deplasărilor de originea programului vor fi aplicate la toate cotele care vizează execuţia cu G59 (are loc o translaţie a valorilor de la funcţia G59).

Cotele relative programate după G90 sunt luate după originea ultimului punct programat de G90 (figura 42).

La programarea relativă (G91) deplasările de origine, definite prin funcţia G59, nu se aplică decât la cota relativă care urmează funcţia G59. funcţia G59 care va urma nu va influenţa decât cotele următoare care vor urma (figura 42).

34

Originemasura OP1

bloc1 => G90 Xa

bloc2 => Xb

bloc3 => Xc

bloc4 => G59 X =OP2

bloc5 => G90 Xebloc6 => G91 Xf

PREFsau PREF+DEC1

In G90, decalajul de origine G59 seefectueaza in raport cu origineadefinita in raport cu PREF+ DEC1

Referintial OP1

Referintial OP2

a)Originemasura

bloc1 => G90 Xa

bloc2 => Xb

bloc3 => Xc

bloc4 => G59 X =OP2

bloc5 => G90 Xebloc6 => G91 Xf

PREFsau PREF+DEC1

A doua functie G59 se efectueza faradeplasare, sisemul de axe de coordonatesi apoi G91 (relativ) este defnit in raportcu noul punct translatata

bloc7 => G59 X =OP3

bloc8 => G90 Xf

b)

Originemasura

bloc1 => G90 XaPREFsau PREF+DEC1

OP1

G91 Xb G59 X

XcG59

Xfbloc1 => G91 XaOP1

G95 X Xb

Xc

G91

XdOP2bloc1 => G59 XOP1

OP2 G95 X

OP3

G90 Xa Xb

Xc

c)

Figura 42. Realizarea deplasărilor de origine cu funcţia G59.

În toate cazurile G59 nu provoacă deplasări de sculă ci doar deplasări de origine astfel introduse care vor interveni în deplasările programate înainte.

35

În ambele cazuri anularea se va face în programarea absolută scriind G90 G59 X0 Y0 Z0, dar trebuie verificat dacă nouă origine este conservată după funcţia M2 (sfârşit de program) sau RAZ.

6.5.6 Funcţii diverse

G4 – funcţia temporizare – permite suspendarea deplasării în timpul programului (timpii sunt în general în secunde sau sutimi de secunde), figura 26.

G4 F … G4 P …G4 S … G4 U …

Se utilizează pentru a aştepta un motor fie să i se stabilizeze viteza sau să fie pentru a termina procesul de aşchiere.

Pentru securitate, nu trebui utilizată această funcţie pentru o intervenţie a operatorului (a se vedea funcţia M0)

G9 – funcţia decelerare – accelerare – este utilizată la tranziţiile de contur în scopul reducerii erorilor ce pot rezulta în astfel de situaţii.

Accelerare

Decelerare

------G9 XA YA XB YB ------

A

------G1 XA YA XB YB ------

A

Figura 43. Reducerea erorii de urmărire a conturilor pieselor de prelucrat prin utilizarea funcţiei G9.

6.5.7 Cicluri sau macro-instrucţiuni programate

Pentru motive de eficienţă, se găsesc în directorul de comandă ansamble de macro-instrucţiuni (cicluri) care permit să definim rapid operaţii repetitive sau având proceduri de execuţie fixe (găurire, filetare, …). Dintre aceste cicluri, cu excepţia filetării, trebuie ajutate cu parametri de lucru: viteză, avans, adâncime, cote etc.

Dintre aceste funcţii avem la dispoziţie:

G33 – funcţia cod normalizat – permite ciclul de filetare la strunjire. Are o sintaxă specifică stabilită de fiecare constructor de maşini-unelte cu comandă numerică şi se referă sau nu la adâncimea filetului, numărul de treceri, unghiul de penetrare, numărul de începuturi, figura 44.

G81 – ciclu fix găurire sau centrare;G82 – ciclu fix găurire cu finisarea suprafeţei - este identic cu precedentul doar mai

cuprinde o temporizare la sfârşitul operaţiei;

36

G83 – ciclu fix găurire cu eboş.G84 – ciclu fix filetareG85 – alezarea cu alezorul - aceste ciclu fiind similar cu G81 doar cu o viteză de lucru

diferită;G86 - alezare cu bară de alezat – avansul se efectuează la viteza de lucru, muchia sculei

este identică cu forma geometrică a fundului găurii iar la sfârşit bara se retrage pe rază (xy) cu 1 mm pentru a nu deteriora calitatea suprafeţei prelucrate la cursa de revenire în poziţia iniţială.

G87, G88, G89 - aceste cicluri nu sunt definite prin norme şi sunt utilizate în diferite moduri de către constructor.

G81 G82 G83

bG84 G85 G86

Remarcă:Anularea unui ciclu anterior se realizează apelând funcţia G80.

6.5.8 Funcţii definind natura şi datele operatorii (modul de cotare)

G90 – programarea de cote în valoare absolută;G91 – programarea de cote în valoare realativă;G92 – deplasare de origine;G93, G94 şi G95 – funcţii pentru evocarea avansului F;

G93 - este un cod care indică că viteza de avans este exprimată ca inversul raportului timpului V/L, în care V este viteza de deplasare reală (tangentă la traiectorie) a vârfului sculei, în [mm/min], iar L este lungimea traiectoriei parcursă de sculă. Acest cod este impus atunci când deplasarea liniară şi rotaţii simultană pe axe, comandă CNC ţinând rareori cont de problema distanţei variabile între sculă şi axa de rotaţie A, B sau/şi C.G94 – este utilizată la strunjire, frezare pentru a exprima vitezele de avans în [m/min];G95 – serveşte la strunjire pentru a exprima avansul în [m/min];

G96 şi G97 – definesc modul de indicare a vitezei de lucru stabilit prin funcţia „S”;G96 - impune o viteză de aşchiere constantă la strunjire, ele asigurând variaţia vitezei de rotaţie a broşei în funcţie de diametrul piesei. Ea este asociată şi unei alte funcţii care limitează viteza maximă de rotaţie şi care urmăreşte ca această valoare să nu fie depăşită.G97 – serveşte pentru a exprima turaţia broşei în [rot/min];

37

Remarcă:Codurile următoare nu pot fi atribuite prin norme ISO, ele sunt utilizate de anumiţi

constructori pentru a propune funcţiuni care diferenţiază potenţialitatea controlerului faţă de concurenţă: G05, G07, G10 – 16;, G20 – G32, G36 – G40, G64 – G67, G70 – G79.

6.6 Funcţii auxiliare normalizate

6.6.1 Funcţii de oprire M00, M01, M02, M30

Funcţiile auxiliare servesc la definirea întreruperilor de program şi acţiunilor generate automat. Principalele grupe sunt:

M00 – opreşte programul arborelui principal, la sfârşit de program. Ea permite intervenţia operatorului, de exemplu pentru a modifica prinderea sau pentru a controla un anumit lucru.

M01 – oprire facultativi (trebuie validată de operator de la pupitrul de comandă),M02 – sfârşit de program (de lucru) – reiniţializează sistemul şi şterge registrele.M30 – este identic cu M2 dar antrenează întoarcerea la primul bloc al programului.

M00 M01 M02

6.6.2 Funcţii de punere în mişcare a arborelui principal: M03. M04, M13, M14

M03, M04 – asigură punerea în mişcare a broşei: M03 în sens invers trigonometric (orar); M04 în sens trigonometric. La frezare sensul de lucru la majoritatea sculelor este M03.

M05 – asigură oprirea arborelui principal;M19 – antrenează broşa într-o poziţie determinată (broşa fiind echipată cu senzori).

M03 M04 M19

6.6.3 Funcţii asigurând simultan mai multe acţiuni

Funcţiile M13 şi M14 asigură simultan punerea în mişcare a arborelui principal cu respectarea funcţiilor M3 şi M4 care stabilesc sensul de rotaţie al sculei.

38

Principalele funcţii preparatorii după normele ISO sunt date în următorul:

Funcţii definind tipul de deplasare Anulare prinG00 Poziţionare în avans rapid G01, G02, G03G01 Interpolare liniară la viteza programată G00, G02, G03

G02Interpolare circulară în sens invers trigonometric, cu avans de lucru

G00, G01, G03

G03 Interpolară circulară în sens trigonometric, cu avans de lucru G00, G01, G02Funcţii pentru opriri temporizate

G17Alegerea planului XY pentru interpolarea circulară şi corecţia razei - se stabileşte la început

G18, G19

G18 Alegerea planului XZ pentru interpolarea circulară G17, G19G19 Alegerea planului YZ pentru interpolarea circulară G17, G18

Funcţii relative la raza sculeiG40 Anularea corecţiei de rază a sculei G41, G42

G41Corecţia razei sculei la stânga conturului (pe direcţia avansului)

G40, G42

G42Corecţia razei sculei la dreapta conturului (pe direcţia avansului)

G40, G41

G29 Corecţia sculei în spaţiu, contradictoriu cu G41 şi G42 G40Ajutor de program

G77Apelarea intercodiţionată a unui program sau a unei suite de secvenţe cu revenire

Final de bloc

G79Ieşire condiţionată sau necondiţionată dintr-o secvenţă fără revenire

Final de bloc

Funcţii definind ciclul de lucruG33 La strunjire – ciclu de filetare Final de blocG34 Filetare Final de blocG35 Filetare Final de blocG80 Anulare ciclu fix Final de blocG81 Găurire G80, G81 – G89G82 Ciclu fix găurire - centruire G80, G81 – G89G83 Ciclu fix găurire G80, G81 – G89G84 Ciclu fix filetare G80, G81 – G89G85 Ciclu fix de alezare G80, G81 – G89

G86Ciclu fix de alezare cu oprirea arborelui principal la sfârşitul operaţiei de prelucrare a găurii

G80, G81 – G89

G87 Alezare cu revenire manuală în poziţia iniţială G80, G81 – G89G88 Alezare cu temporizare la sfârşitul operaţiei G80, G81 – G89

Funcţii definind deplasările de origineG43 – G52 Diverse tipuri de deplasări de origine Final de blocG54 – G59 Deplasări de origine preschimbabile Final de bloc

G92 Deplasare de origine Final de blocFuncţii definind modul de cotare

G90 Programare cu cotare absolută (în raport cu originea) G91

G91Programare cu cotare relativă în raport cu suprafaţa auxiliară sau punctul de plecare bloc

G90

Funcţii pentru definirea unităţilor de date operatoriiG93 Viteza de avans,exprimată în intervalul de timp (V/L) G94G94 Viteaza de avans exprimată în [mm/min] G93, G95G95 Avansul, în [m/rot.], la strunjire G94

39

G96 Viteza de aşchiere constantă, la strunjire G97G97 Viteza în [rot./min], la srunjire G96

G16Orientarea sculei definită de sistemul P; Q, R cu semnul „+” sau „-„

Final de bloc

6.6.5 Funcţia de căutare a broşei

M10 şi M11 asigură strângerea sau desfacerea frânei axelor de strângere a pieselor.Funcţia M10 permite blocarea unei axe auxiliare - ea se utilizează totdeauna pe strungurile

dotate cu axa C şi în plus la maşinile care au 4 axe pentru a bloca axele A, B, C şi U, V, W pentru a mări precizia de execuţie. M10 este revocat de M11.

M55 şi M56 provoacă o deplasare de origine relativă la utilizarea broşei 1 şi2.M60 – este utilizată pentru comanda schimbării automate a piesei.

6.6.6 Funcţiile „gama de viteze”

Este dificil de a asigura o variaţie continuă a vitezei pe o plajă stabilă cu un cuplu disponibil ridicat pe toată plaja. De asemenea anumite maşini dispun de o cutie automată, trebuind atunci să se indice plaja stabilită la pornire prin funcţia M cu un cod care poate varia între M36 şi M45.

M48 – autorizează reglajul manual al vitezei prin acţionarea unui potenţiometru. Acţiunea funcţiei M48 poate fi anulată prin M49.

6.6.7 Schimbul sculei

Pentru schimbarea sculei nu este suficient să se facă desemnarea ei prin numărul T .., ci trebuie provocată schimbarea deplasând-o printr-o acţiune fizică dată de funcţia M06. Acţiunea acestei funcţii se traduce prin acţiunea circuitului sculei pentru o schimbare manuală sau prin declanşarea automată a procedurii de schimbare automată.

Normele prevăd patru cifre după scrisoarea de adresă T: primele două desemnează numărul sculei iar ultimele două indicarea numărului registrului conţinând marca sculei.

În acest caz la sistemele mai automatizate, pentru ca acţiunile să fie executate, trebuie să se facă apel la un subprogram (CN sau automat) care va asigura o execuţie sincronizată a rotaţiei magaziei de scule cu braţul manipulator, deblocarea sculei următoare şi blocarea noii scule. Adesea se utilizează în acest scop funcţia G77.

6.6.8 Corecţia de sculă la strunjire

Tipul sculei defineşte distanţele între punctul de referinţă (de exemplu axa turelei) şi punctul de pe sculă măsurat în paralel cu axa maşinii, figura 44. Cunoaşterea razei vârfului sculei este necesară pentru a efectua corecţiile normale la profilul executat, figura 45.

În funcţie de tipul sculei, strungurile CN pot fi:- fie cu o singură turelă în spate;- fie cu o singură turelă în faţă;- fie cu două turele;

40

R

Lx

X

ZOP

Lz

R

X

ZOP

Figura 44. Definirea tipului de sculă la strunjire.

Pentru o buna gestionare a corecţiilor de rază este necesar să se indice poziţia centrului razei plăcuţei în raport cu punctul considerat pe tăiş. În cazul unui strung cu mai multe turele una dintre ele este declarată turelă principală.

P

R

C

X

Z

Lx

LzPunct de

referinta turela

Pozitia centruluirazei placutei

X

Z

C1C2C3

C5 C6 C7

C4

C8

C1

Z

X

C7Z

X

Z

XDirectia de

actiuneC1C2

C3

C4

C5C6 C7

C8

Figura 45. Mod de definiţie a direcţiei de acţiune a sculei.

Sistemul de axe efectuează la început deplasarea de traiectorie corespunzând valorilor Lx şi Lz, apoi el ia în considerare direcţia liniei de acţiune a scule printr-o translaţie egală a vectorului PC(de la puncutl de aşchiere teoretic la centrul razei vârfului sculei). Această valoare este stabilită cu ajutorul tastaturii printr-un cod de la C0-C8 pentru fiecare sculă ca un complement la Lx şi Lz.

Este necesar să se indice sensurile corecţiilor ţinând cont de dispunera turelei port-sculă şi de forma sculei, figura 45. codurile de la C0 – C8 sunt numerotate în sensul trigonometric pentru turela din spate.

41

6.7 Simboluri grafice

% - indică începutul programului – el poate fi urmat de numărul programului: %420;( ) – parantezele permit să se facă în program comentarii care vor fi afişate dar ignorate atunci când se execută programul;/ – acest semn plasat la început de bloc, arată că este vorba de un bloc opţional. Dacă operatorul intervine la pupitru de comandă blocul va fi executat dacă nu este ignorat.LF - sfârşit de bloc;+, -, *, /, <, >, = operatorii - se utilizează când se programează utilizând parametri.

6.8 Cicluri specifice la strunjire

6.8.1 Ciclul de filetare

G33 - ciclul de filetare – este descris în figura 46.

A

B

EB=0 EB=30°

BA

R

P

Q

G33 XB ZB K EA EB R P Q F Sunde:

K - trecere pentru EA>45°;EA - panta generatorului conului (de ex. pentru A=0)EB - unghiul de pătrundere;R - lungimea conului;P - adâncimea totala (Y se înţelege Q);Q - adancimea ultimei treceri (nu în gol)F - numar de treceri;S - numar de treceri (nu cuprinde finisarea);

Pentru un unghi de -450 < A < +450, axa Z este principală, axa X este axa după care se realizează adâncimea (A=00 - reprezintă filetarea cilindrică, A=900 - reprezintă filetarea frontală)

Figura 46. Sintaxa ciclului de filetare.

42

G64 – ciclu de degroşare paraxial . plecând de la definiţia unui profil finit, permite definirea unui profil brut, de a efectua degroşarea unei piese în paraxial urmărind axa X sau Z. structura programului este:

apelarea ciclului G64; definirea semifabricatului; anulare şi poziţionare.

Sintaxa programării:G64 Nn Nm I … K … P … (sau R …)

Nn şi Nm – sunt bornele profilului finit. Ordinea în care sunt programate Nm şi Nm în blocul de apel definesc sensul de execuţie a degroşării.

I şi k reprezintă cotele superioare după X şi Z ale profilului finit cu menţionarea şi a semnului coordonatelor.

P – defineşte trecerea de la X,R la Z. căutarea lui p şi R trebuie făcută în concordanţă cu sensul de prelucrare definit prin Nn şi Nm.

Definirea semifabricatului: punctele a, b, c, d. Forma semifabricatului nu poate fi definită decât prin segmente de dreaptă, iar dacă este necesar, prin poziţia punctelor a, b, …, definind un poligon înfăşurător al formei reale.

În plus sensul de definiţie a acestor puncte trebuie să fie în acord cu ordinul blocurilor Nn, Nm şi respectiv P şi R:

Xa ZaXb ZbXc ZcXd Zd

G80 Xe Ze reprezintă sfârşitul ciclului definit şi poziţionat în „e”.

Figura 47 reprezintă modul de definire utilizat pentru o degroşare prin strunjire longitudinală sau frontală.

pi

k

i

XaZa Zb

XcZc

Xd

Prima faza

XeZeDegajare

N100

N150N150

XeZeDegajare

Ri

N100

Prima faza

XcZc

XaZaI=0, K=0

Xb

N200 G64 N150 N100 I1 K1 PiN210 Xa ZaN220 ZbN230 Xc ZcN240 XdN250 G80 Xe Ze

N200 G64 N100 N150 RiN210 Xa ZaN220 XbN230 Xc ZcN240 ZdN250 G80 Xe Ze

Figura 47. Ciclu de degroşare la strunjire.

43

G65 – ciclu de prelucrare a canalelor profilate circulareG65 Nn Nm EA P… Z … (sau R … X …) I … K …

în acest caz Nm şi Nm sunt bornele profilului finit. Ele trebuie să fie situate de o parte şi de alta a zonei degroşate. Ordinea în care sunt programte Nm şi Nm dau sensul execuţiei. Blocurile Nm şi Nm trebuie să conţină cotele X şi Z, profilul finit trebuind să conţină mai puţin de 50 de blocuri.

EA – este unghiul de penetrare în canal;P sau R – valoarea adâncimii la fiecare fază de lucru;Y sau X – este limita zonei degroşate;I şi K sunt facultative şi indică superiorul

Retragere rapida

EA

urcare urmandprofilul cu vitezade lucru

Revenire rapida lapunctul de plecare

Patrundere dupaunghiul EA

Figura 48. Ciclu de prelucrare a canalelor.

G66 - ciclu de prelucrare a canalelor

Această funcţie permite degroşarea unui canal longitudinale sau frontale prin pătrunderi axiale sau radiale succesive ale sculei în canal.

Sintaxa programării:N … G0 D01 X1 Z1N … G66 D02 X2 Z2 R2 Ea2 G4 F …

unde: D01 şi d02 sunt corecţiile sculei; D01 – corecţia pe X1 Z1, D02 – corecţia pe X1Z2

Z

X1

Z1

Z2

X

X1Z1

X2Z2

R2

Figura 49. Ciclul de prelucrare a canalelor.

44

Programatorul defineşte la început punctul cel mai înalt al flancului de plecare, este un bloc de poziţionare. Blocul următor apelează funcţia de prelucrare a canalelor şi menţionează punctul cel mai de jos, de sosire, panta de fund a canalului EA2, valoarea pasului de degroşare R2 şi valoarea temporizării G4 datorită pentru F în fundul canalului la fiecare trecere.

6.8.2. Cicluri specifice de frezare

G46 – ciclu de realizare a buzunarelor – permite baleerea unui buzunar evitând insulele de material care rămân pe piesă, figura 49a. De asemenea funcţia G46 permite baleerea unui zone deschise, care poate avea insule, figura 49b.

a) b)

Figura 49. Reprezentarea elementelor considerate în ciclurile de realizare a buzunarelor.

Programare se realizează în trei timpi:a) decalarea parametrilor operaţionale (G46 NU …)

G46 NU … NP ED … Q … J … NR (±) LX .. LY.. FX .. FY ..

Numărul buzunarului

Diametrul frezei

Locul de trecere

laterala la degroşare

Grosimea maximă

la finisare

Lucru în opoziţie

Punct de intrare

Punctul de ieşire

b) deplasarea geometriei XY, limitelor buzunarului şi zonelor de prelucrat.G46 NU1 – deschiderea de definire a unui contur de buzunar;G46 NU2 – deschiderea de definire a unei insule;G46 NU3 – deschiderea de definire a unei suprafeţe;G46 NU4 – deschiderea de definire a unei limite de suprafeţe;G46 NU5 – deschiderea de definire a unui parois;

Definiţia geometriei se face printr-un bloc conţinând G46 NU9.

c) definiţia succesiunii prelucrărilor; - găurirea diverselor intrări (calculate de sistem) necesare la baleerea unui buzunar sau unei

suprafeţe complexe (G46 N10):Exemplu:

G46 N10 NP … G8 … (căutarea ciclului) G81 Z ... P… Q …ER … F … G83 G87

45

NP – desemnează numărul buzunarului

- degroşarea într-un plan paralel cu Z (G46 N15)

Exemplu:G46 N15 NP … Z … P … ER … EH … EP … EQ …

unde:NP – număr buzunar;Z – cota fundului buzunarului;P – începutul fazei axiale;ER - planul de retragere rapidă;EH – planul de început al materialului;EP – viteza de pilotare;EQ – viteza de avans lateral.

- finisarea sau semi-finisarea prin conturare (G46 N20) a insulelor şi limitelor buzunarelor;

Exemplu:G46 N20 NP … Z … P … ER … EH … EI … EJ …J …

unde:NP – număr buzunar;P – loc de trecere axial;EI – viteza de pilotare;EJ – viteza de avans lateral.J – reper grosime

Exemplu: prelucrarea buzunar cu insule.Y

XInsula

1515

3535 R5

25

25

15 15

35 35

Figura 50. Desenul piesei.

Definirea conturului buzunarului Definiţia conturului insuleiN100 G46 NU1N110 G1 X35 YN120 Y-20N130 X30 Y-35 I20 J-20N140 X25

N240 G46 NU2N250 G1 X15 Y15N260 X-15N270 X-15N280 Y15

46

N150 Y-30N160 X20 Y-35 I20 J-30N170 X-30N180 X-35 Y-35 I-30 J-30N190 Y30N200 X-30 Y35 I-30 J30N210 X30N220 Y30 I30 J30N230 X25

N290 X15

Sfârşitul definirii geometrice

N300 G46 NU9

Exerciţii: suprafeţe plane orizontale, verticale şi perpendiculare.%450EM X-77 Y-77 Z-10 EM+ XYZ (Dimensiunile paralelipipedului pentru vizualizarea 3D).

OP

Insula 1

Insula 2

5

13

35 15

65

151545

30 25

77

5

2530

77

R15

Figura 51. Desenul piesei.

E52001 = 5000S2500N10 G G52 X Y Z40 M3 D1- începutul definiriiN20 G46 NU0 NP1 ED I0 Q6 J2- descrierea profilului exterior - limita suprafeţeiN30 G46 NU5N40 G1 X Y-15N50 Y-77N60 X-65- paroiN62 G46 NU6

- profil insulă 2N200 G1 X-15 Y-30N210 Y-55N220 X-50N230 Y-50N240 X-20 Y-30N250 X-15

- sfârşitul definirii geometrice

N260 NU9

47

N64 X-65 Y-77N70 Y-45N80 X-77- limită de suprafaţăN82 G46 NU5N84 X-77 Y-45N90 YN100 X-15- paroiN102 G46 NU6N104 G1 X-15 YN110 G3 X Y-15 I J- profil insulă 1N120 G46 NU2N130 G1 X-55 Y-15N140 X-25N150 Y-19N160 X-42 Y-30N170 X-55N180 Y-15

- degroşare în plan paralel N275 G G52 X Y Z40N280 G46 NU15 NP1 Z-5 P3 ER2 EH0 EP250 EQ400N285 G G52 X Y Z40

- finisare N290 G46 NU20 NP1 Z-5 P5 ER2 EH0 EI230 EJ 350 J1N295 G G52 X Y Z40N300 G46 NU20 NP1 Z-5 P5 ER2 EH0 EI200 EJ320M2

G81. Ciclu de găurire pe maşini cu 3 axe

După o mişcare de apropiere rapidă şi poziţionare pe axa găurii, ciclul 81 asigură: mişcare de coborâre rapidă, până la cota definind planul de retragere (codificat ER); coborâre cu viteză de lucru până la cota indicată în Z; degajare rapidă până în planul de retragere ER.

Exemplu: realizarea unei serii de găuri

N10 Xa Ya ZaN20 T1 D1 M6N30 S800 M40 M3N40 ZbN50 G81 Zc F200 ERbN60 ERdN70 Xd Yd ZeN80 Xf Yf ERf ZgN90 Xh Yh ZiN100 G80 ZaN110 Xa Ya

- poziţionare rapidă;- alegere sculă;- fixare viteză arbore principal;- apropiere rapidă;- găurire cu avansul F;- retragere sculă;- poziţionare în punctul „d”, găurire până în punctul „e”- poziţionare în punctul „f” cu indicarea retragerii corespunzătoare;

- degajare la cota „a”

Remarci: deplasarea de la o gaură la alta se face cu viteză rapidă indiferent de funcţia mod activa

(G0 G1, G2, G3); este posibil să se ceară o deplasare circulară pentru a trece de la o gaură la alta.

48

Z

X

b

a

c

d

e

f

g

h

i

Figura 52. Ciclu de găurire.

N05 – iniţializareN10 X50 Y-30 Z55 M3N20 G812 X90 Z12.68 Z2 ER12 F110N30 G3 I100 J30 X120 Y30N40 I100 J30 X90 Y47.37N50 G1 X40N60 X10 Y30N70 X40 Y12.68N80 G80 G X50 Y-30 Z300N90 M02

30

30

100

10

R20R20

Z

Y

X

X

Figura 53. Exemplu de utilizare a unui ciclu de găurire G81 sau alte cicluri G82, G84, G85, G86, G88, G89.

49

6.8.3 Cicluri comune (strunjire, frezare)

Orientarea sculei pentru execuţia ciclurilor este posibilă pe maşini-unelte cu comandă numerică care dispun de capete interschimbabile sau care pot modifica unghiul. Pentru definirea axei scule se utilizează funcţia G16. în acest caz este necesar să se indice orientarea sculei. Pentru aceasta se consideră un vector plecând de la punctul activ al sculei spre referinţă de fixare. Sensul este asociat adresei P, Q, R după indicaţiile din figura 54 .

Apelul funcţiei G16 P … (sau Q … sau R …) trebui să se facă când avem G40 sau G80 în maniera în care nu avem corecţie de sculă în joc. Directorul de comandă al maşinii-unelte cu comandă numerică va iniţia sistemul cu axa sculei după R+.

punctul sculei

brosa ca portscula

P+

R-

Q-

P-

R+

Q+

Z

X

Y

Figura 54. Orientarea axelor sculei.

G83 – Ciclu de găurire cu curăţirea găurii

Această funcţie permite găurirea profundă prin treceri succesive cu retragerea sculei după axa Z, în cazul montării sculei pe turelă sau urmând X sau Y în cazul când se utilizează un cap auxiliar montat pe turelă (figura 55). Fiecare oprire la sfârşitul unei trepte este urmată de o revenire rapidă în planul de siguranţă şi revenire rapidă pentru execuţia următoarei trepte.

G83 X … Z … P … Q … F … G4F…unde:

X şi Z – reprezintă cotele la sfârşitul găuririi; P … - este valoarea primei trepte; F … - viteza de avans; Q …- valoarea următoarei trepte (facultativă); G4F… - temporizare (facultativă).

50

Z

X

ZM

PQ

Xc

Zc

Xb

ZbXa Za

Xd Zb

P2

P1

X

Z

M

G83 Z … P … Q …

G0 Xa ZaG83 Xb Zb P1Xc Zc P2G80 Xd Zd

Figura 55. Ciclu de găurire cu curăţirea suprafeţei.

G87 – ciclu de găurire cu aşchii de rupere

Ciclul G87 permite să se facă găurirea cu pătrunderi succesive fără retragerea după axa Z, cu o sculă montată direct pe turelă. Revenirea se face rapid.

Q

P

Avans de patrundere

Prima patrundere

Opr

ire

Opr

ire

Opr

ire

Sfa

rsit

pat

rund

ere

Revenire rapida

Figura 56. Descrierea ciclului G87 pentru găurire cu pătrundere succesive.

Sintaxa programării:G87 X … Z … P … Q … F … G4F

unde: X … Z … reprezintă cota la fundul găurii; P … - este valoarea primei trepte, adâncimea unei treceri va descreşte până la valoarea „Q”.

„P” trebuie obligatoriu să figureze în bloc, în caz contrar vom avea un semnal de eroare. F … - viteza de avans în [mm/min]; Q …- valoarea ultimei trepte, dacă această valoare nu figurează ca valoare constantă în

sistemul de comandă a MUCN; G4F… - asigură temporizare.

51