Программирование станков с чпу — компания «Станки и сервис»

Основные функции cистем программного управления на станках чпу

Рекомендуемое оборудование

LF1325L – станок для резки металла от компании G.WEIKE LASER, который широко применяется в рекламной индустрии. Модель отличается компактными для своей рабочей площади размерами, что позволяет размещать ее в помещениях ограниченного объема. Используется для фигурной резки и раскроя листовых материалов, в том числе металла.

Новый дизайн гравировального станка компании GCC был разработан с учетом потребностей потребителей — он имеет свободную область в нижней части, предназначенную для расположения инструментов, вытяжки, вспомогательных материалов и многого другого. Применяется в рекламной и сувенирной отраслях, характеризуется высокой скоростью и точностью работы.

Мощнейший промышленный сверлильный станок Optimum DR5 подойдет для нарезания резьбы, сверления и развертывания. Рукав снабжен электроприводом подъемного штока, позволяющим поднимать и опускать его автоматически, и поворачивается вокруг колонны на 180 градусов.

МЛ6-1-25 – принтер отечественного производителя, разработанный для объемного построения функциональных металлических объектов с использованием технологии SLM. В своей работе устройство использует широкий спектр мелкодисперсных металлических порошков: порошок нержавеющей стали, титана, алюминия, сплавов никеля, кобальт-хрома.

Плавление производится лазерным лучом в герметично закрытой камере, заполненной инертным газом. Подогрев рабочей поверхности до 250°С обеспечивает снижение механических деформаций при послойном построении и повышение продуктивности производства.

Модель 1SL01 – это 3D-станок по дереву и другим материалам, выделяющийся большой скоростью фрезерования (0-2м/мин) и точным перемещением суппорта (0-3м/мин). Обрабатывающий инструмент двигается с крайней точностью, из-за присутствия в конструкции оборудования высокопрофессиональных ШВП, которые позволяют с высокой точностью перемещать суппорт и шпиндель по трем осям перемещения, что полностью убирает люфт.​

Роутер 7846 предназначен для обработки разных видов заготовок и материалов. Детали станка изготовлены из металла, благодаря чему достигается высокая жесткость и устойчивость к вибрациям. В комплект поставки входит зажим, который, вместе со столом, обеспечивает надежную фиксацию материалов и заготовок.

Функционал станка идеален для работы с изделиями небольшого размера для различных производственных отраслей. Это может быть изготовление опытных и штучных изделий, малосерийных деталей и многого другого.

MDX-50 – это промышленный фрезерный станок, который идеально подходит для CAD/CAM-образования, прототипирования и моделирования. На нем можно также печатать 3D-детали с точностью до 0.01 мм. Эта мощная и точная машина обладает большими возможностями, за счет совместимости с любым софтом CAM, встроенной панели управления и автоматической смене инструмента.

Токарный станок с копиром LTT MCF3015 разработан по современным технологиям и оснащен мощными комплектующими, поэтому прослужит долгие годы даже при минимальном уходе. Он используется при обработке дерева, композитов и полимеров, прост и удобен в управлении, за счет чего отлично подойдет для учебных целей. Данная модель способна работать как по шаблону, так и полностью в ручном режиме.

Какой софт необходимо приобрести в первую очередь

Основным требованием, которое предъявляется к софту при его выборе является простота использования и многофункциональность.

Весьма желательно приобретать продукт лицензированный.

Это минимизирует вероятность «зависания» станка, скажется на существенном повышении производительности и эффективности технологических процессов.

Работы рекомендуется начинать с выбора и последующей профессиональной настройки, под существующую модель станка, необходимого блока ПО, обозначаемого международной аббревиатурой САМ (в русском переводе, системы автоматизированного изготовления, производства).

Применение CAD позволяет выполнять проектирование и создание 3D объектов с учётом заданных исходных значений, с их последующим редактированием.

Использование САМ обеспечивает конвертацию цифровой информации в команды, понятные фрезерному станку с ЧПУ. Чаще всего, это G-code, представляющие набор команд, осуществляющих непосредственное управление рабочими органами станка.

Для отдельных случаев, совместимость приобретаемой CAM программы с фрезерным станком может потребовать использования программ, именуемых конверторами: Post Processor, Post. В противном случае, формируемые G-code могут выдать непредсказуемую последовательность управляющих команд при установке на станок и запуске последнего.

Кроме него, на рынке представлены иные языки: Cutter Location, OpenSBP, Data, HPGL, APT.

Достаточно частым решением у многих разработчиков является разработка единого программного пакета CAM/CAD, либо выполняется их заблаговременная подготовка, обеспечивающая успешную интеграцию для совместной работы в любых существующих программно-аппаратных системах (комплексах).

Начинающим пользователям фрезерным станком с ЧПУ не рекомендуется начинать с покупки и установки «самого-полного» комплекта CAM. Попробуйте начать работу с простого пакета. Получите в процессе первичные навыки, который в дальнейшем существенно облегчат вам работу с более функциональным софтом.

Важно понимать, что кроме САМ-программ к управляющему софту относится программы, осуществляющие прямое управление станком с ЧПУ (общее обозначение, machine controller). Они могут (пример) передавать движение пера, мышки на контроллер непосредственно.

Модели 3d

В случаях необходимости разработки пространственной модели выбор более значительный. Назовём только программы, являющиеся самыми популярными на рынке:

• Solidworks – обладает широчайшими возможностями для моделирования твёрдотельного. Высокая производительность и функционал делают данный софт одним из самых востребованных инженерами и проектировщиками.

Обеспечивает проработку сборок и деталей практически любой сложности, анализ предстоящих процессов изготовления и технологичности создаваемой конструкции, проведение рендеринга, создание управляющих программ (УП).

• MasterCAM – весьма популярная программа для 3D (2D) моделирования с последующей разработкой УП для станков, оснащённых ЧПУ.

В ней несложно разобраться. Обеспечивает значительную скорость выполнения расчётов. Обесп6ечивает создание модели под черновую, чистовую обработку, заблаговременную проверку траекторий перемещения инструмента и заготовки, подбор оптимальных технологических режимов. Комплектуется значительным количеством библиотек, допускающих перенастройку.

• Type 3 – имеет приложение, применяемое при создании моделей скульптур (Type Art), библиотеку инструмента.

Рассчитана на эффективную работу с моделями в диапазоне 2D-5D. Реализован прямой доступ к непосредственному управлению конкретным станком.

• AutoCAD – многопрофильная программа с большим числом встроенных инструментов.

Обеспечивает анализ и проектирование объектов 2D, 3D. Интерфейс весьма удобен для пользователя. Имеет встроенную функцию генерации различной техдокументации, возможность создавать и загружать приложения самостоятельно, широкий ряд иных опций и функций.

• ArtCAM – включает пакет программ, предназначенных для плоского и объёмного моделирования.

Допускает работу с растровой, векторной графикой. Активно востребован для формирования рельефных поверхностных объёмов, обесп6ечивает построение маршрута перемещения фрезы, допускает трансформацию 2D эскиза в 3D объект.

После создания модели (эскиза) следует построить траекторию, по которой должна двигаться фреза, выбрать конкретные типы инструмента, сформулировать указания в части режима обработки (финишная, черновая).

После этого подготовленный файл следует сохранить в формате, понятном имеющейся у вас модели фрезерного станка с ЧПУ.

Работа по созданию управляющей программы завершена. Теперь следует загрузить её в контроллер. 

О технических особенностях некоторых устройств с чпу

Изготовление подобных станков для работ по шлифовке бывает связано с определенными сложностями, которые характеризуются такими техническими факторами:

• с одного боку, необходимо добиваться хорошего качества и довольно высокой точности шлифовальных работ, с наименьшим рассеиванием по размерам кругов;
• с другого, необходимо учитывать погрешность в точных размерах шлифовального рабочего круга, зависимые от его износа.

В таких случаях требуется, чтобы на подобном шлифовальном станке ЧПУ, имелись специальные механизмы для автоматического компенсирования изнашиваемости этого инструмента. Подобные механизмы призваны компенсировать (возместить):

• некоторую деформацию;
• небольшую погрешность в температурном режиме;
• изменения в припусках, допустимых на обрабатываемых заготовках;
• любые погрешности станочных приспособлений по заданным координатам.

Важно. Для таких кругло-шлифовальных типов устройств, к примеру, эти механизмы могут обеспечить постоянную возможность измерения размера заготовки по диаметру во время ее обработки. Причем погрешность в измерении не превысит больше 2·10^-5 мм. Продольное же перемещение такого стола контролируется, имея погрешность всего 0.1 мм.

Обычно для шлифовочного типа устройств употребляют специальные системы CNC (от англ. ЧПУ), управление которыми реализовывается по ординатам от 3 до 4. А если в станках задействовано несколько шлифовочных кругов, то такое управление будет производиться по 5-6-8 разным ординатам.

1.1. Блоки G-кода

Стандарт G-кода был опубликован еще во времена, когда машины имели небольшие объемы памяти. Из-за этого ограничения памяти G-код является чрезвычайно компактным и лаконичным языком, который на первый взгляд может показаться архаичным. Возьмем, к примеру, эту строку кода:

G01 X1 Y1 F20 T01 M03 S500

В этой единственной строке мы даем машине ряд инструкций:

• G01 — Выполнить линейное перемещение
• X1 / Y1 — перейти к этим координатам X и Y
• F20 — движение со скоростью подачи 20
• T01 — Используйте инструмент 1, чтобы выполнить работу
• M03 — включить шпиндель
• S500 — установить скорость вращения шпинделя 500

То есть, в результате выполнения этой короткой строки, станок: переместит шпиндель в заданные координаты, двигая его с указанной скоростью, установит выбранный инструмент, запустит шпиндель и будет вращать фрезу с заданной скоростью вращения.

Несколько строк G-кода, подобные этим, объединяются, чтобы сформировать полную программу для станка с ЧПУ. Ваш станок будет читать его по одной строке, слева направо и сверху вниз, как при чтении книги. Каждый набор инструкций находится на отдельной строке.

Программы, осуществляющие автоматическое управление манипуляциями, выполняемыми различными блоками и узлами станка

Эти задачи решает отдельный блок софта. Лидерами по востребованности в данном сегменте являются:

• Mach3 – эта программа создана на основе Windows. Используется любителями и профессионалами.

Обеспечивает создание пользовательских кодов, позволяет одновременно управлять фрезерованием по шести осям, контролировать скорость вращения шпинделя. Выполняет прямой импорт файлов формата DXF, JPG, BMP, способна генерировать G-code (благодаря встроенному ПО). Совместима с экранами сенсорного типа.

• NC Studio – этот пакет программ совместим с любым фрезерным станком.

Удобный, интуитивно понятный интерфейс, способность обработки самых сложных УП, работа с G-code, сформированными почти во всех программах моделирования.

• EMC2 – существенным преимуществом программы является её разработка на Linux, возможность управлять станком через порт LPTспособна контролировать работу по шести осям.

В качестве недостатка можно назвать повышенную сложность управления и установки (необходимо хорошо разбираться в системах UNIX).

Черчение

После выбора принципиальной схемы компоновки элементов, началась их детальная проработка в чертежах. Т.е. мне предстояло нарисовать корпус, двигатель, шлифовальный барабан, подающий стол (для заготовок), вспомогательные ручки, зажимы, крепеж, повышающую ременную передачу, защиту пользователя от вращающихся частей, пылеудаление.

Сложность данного этапа заключается в том, что ты соединяешь в уме разнородные этапы. Например, чтобы задать габариты корпуса, надо знать размеры двигателя и шлифовального барабана. Но размер барабана зависит (в свою очередь) от максимально возможной ширины заготовки, а максимальная ширина заготовки зависит от мощности двигателя.

Все чертежи я делал на бумаге, шел по принципу «от общего к частному». Задавал ограничения по конкретной части станка (например, подающему столу), и потом детализировал этот элемент, раскладывал его на составляющие. После сведения всех взаимных размеров воедино — делал подетальные чертежи для раскроя.

Введение

В данной статье описывается процесс конструирования и создания горизонтально-шлифовального станка по дереву. Акцент в изложении материала ставится на особенностях изготовлении и воплощении в материале подобных изделий в рамках хоббийной мастерской.

Предыстория. Одно время я занимался изготовлением традиционных луков. Для получения требуемой силы натяжения и обеспечения качества склейки требовалось точно калибровать узкие и длинные полоски шпона твердых пород дерева. Узкоспециализированного станка для подобных задач у меня не было, обходился приспособлениями и услугами сторонних лиц.

Приступая к работе я ставил перед собой следующие цели и задачи: создать функциональное, удобное, надежное, ремонтнопригодное, компактное, эстетичное изделие, способное выполнять предназначенные для него задачи.

Круг задач был очерчен следующим образом: иметь возможность получить прошлифованную поверхность с допуском по толщине в 0,1 мм на всей длине и ширине заготовки.Вообще предназначение подобных станков следующее (если говорить очень просто): на входе имеешь кривую заготовку с необработанными поверхностями — на выходе прошлифованную, с параллельными плоскостями.

О торце-кругло-шлифовочных устройствах с чпу

Обычно, в устройствах, управляемых программами, предусматривают большое число координат. К примеру, в шлифовальном приспособлении этого типа может быть до 10 управляемых ординат, из них три основных и минимум шесть вспомогательных для лучшего позиционирования:

• осевой ориентации заготовок относительно круга;
• смещения бабки заднего типа для корректировки и обработки заготовок;
• правки кругов для обеспечения возможности обработки любых профилей;
• осей устройства для активного контроля;
• лучшего поворота столов для обрабатывания конусов.

Для обработки разного вида геометрических форм изделий шлифовальными станками ЧПУ, установлены специальные программы:

• диспетчер выбора режимов;
• специальный модуль, управляющий приводом;
• определяющий координаты точек интерполятор.

При серийном производстве такие шлифовальные станки с ЧПУ используются с применением  программных систем, что дает возможность для гибкой настройки цикла правки, шлифовки, существенно влияет на скорость переналадки станков и обрабатывания самых разных деталей.

Конструирование

Итак, идея положена, начинаем процесс. На мой взгляд, этап проектирования и конструирования подобного изделия — это самая сложная и творческая часть всего цикла изготовления. Составляется генеральный план работ; суммируются и объединяются воедино противоречивые требования; закладываются все основные этапы изготовления, сборки и эксплуатации; предугадываются возможные проблемы и пути их решения.

Я начал с компоновки и «анализа конкурентов»: смотрел, кто, что и как делал подобное. А после накопления информации — чертил схемы и наброски в обычной тетради. Основной акцент у меня на данном этапе стоял на взаимном расположении трех частей станка: двигателя, барабана и подающего стола.

Хотелось сделать конструкцию компактной и легкой, и, в то же время, не потерять в удобстве сборки, эксплуатации и обслуживании. Скажу сразу, не все удалось воплотить в жизни, но главное, что я более детально осознал эти требования и получил опыт их воплощения в конкретном изделии.

О типах бесцентрово-шлифовальных устройств

Станки этого вида обычно используются для:

• обрабатывания различных деталей, любой длины, с большими или маленькими диаметрами;
• шлифовки деталей с достаточно сложными внешними профилями.

У этих станков обычно бывает высокая производительность и очень точная обработка. Но, к сожалению, для мелкосерийных и небольших индивидуальных производств их использование затруднительно, так как довольно сложно делать переналадку этих устройств, так как для этого потребуются значительные временные затраты, обслуживающий персонал, имеющий высокую квалификацию.

Такие сложности связаны с технологическими особенностями этих шлифовочных станков, к примеру:

• существование в них ведущих, шлифовочных заточных кругов;
• наличие специальных правящих устройств, которые обеспечивают придание необходимых конфигураций поверхностям любых кругов (шлифовочного и ведущего вида);
• фиксация закрепления опорного вида специальных ножей;
• присутствие механизмов для компенсирования подач нужного типа кругов, обрабатывания изделий;
• установка требуемого положения для загрузочно-разгрузочных видов устройств.

1.2. Программы G-кода

Цель каждого написанного G-кода — производить детали максимально безопасным и эффективным способом. Чтобы достичь этого, блоки G-кода располагают в логичном и простом порядке, например:

1. Запуск программы
2. Загрузка необходимого инструмента
3. Включение шпинделя
4. Включение охлаждения жидкостью
5. Перемещение инструмента в положение над деталью
6. Начало процесса обработки
7. Выключение охлаждающей жидкости
8. Отключение шпинделя
9. Отвод шпинделя от детали
10. Завершение программы

Этот поток — чрезвычайно простая программа, использующая только один инструмент для одной операции. На практике, как правило, повторяют шаги 2–9. Например, приведенная ниже программа G-кода охватывает все приведенные выше блоки кода с повторяющимися разделами, где это необходимо:

Разработка чпу

После сбора всей необходимой информации, подбора рабочего инструмента и расчета необходимого количества действий создается программа для ЧПУ станка. Информация об управляющих командах и процессе создания программного продукта для каждой конкретной модели находится в инструкции к оборудованию.  Управляющие алгоритмы представляют собой набор команд, в числе которых:

• Технологические (включение/выключение, выбор инструмента);
• Геометрические (движение рабочих инструментов);
• Подготовительные (забор и подача деталей, задание режимов работы);
• Вспомогательные (включение и отключение дополнительных механизмов, очистка станка).

Программирование управляющей стойки осуществляется одним из двух способов:

• Через ПК с подключением флешки к контроллеру и записью готового кода;
• С помощью человеко-машинного интерфейса стойки ЧПУ.

Большинство современных производителей поставляют в комплекте со станком софт для написания управляющего кода. Благодаря этому можно составить управляющие воздействия на более удобном интерфейсе или переработать уже существующий программный код.

О системах чпу

С целью корректного управления механизмами для правки в станках употребляются такие программные системы, которые:

• являются замкнутыми для компенсирования температурных деформаций и геометрических неточностей;
• имеют возможность измерения с хорошей разрешающей способностью, для обеспечения небольших допусков на точное позиционирование;
• имеют возможность автоматической компенсации изнашиваемости круга;
• смогут управлять частотой кругового вращения, скоростью подач.

При управлении подобными системами ЧПУ возможно координировать функционирование многокоординатных бесцентрово-кругло-шлифовочных устройств. Для этого встроенной системой употребляются специальные модули, рассчитывающие:

• любые траектории шлифовочных приспособлений;
• необходимые корректировочные действия;
• взаимосогласованный диалог оператора с обслуживающим устройством.

Важно. Существование многокоординатных систем ЧПУ придает больше универсальности этим производственным устройствам, позволяет эффективно воздействовать на любые процессы шлифовки.

Отладка программы, распространенные ошибки

После создания управляющей программы для станка с ЧПУ следует ее отладка. Этот процесс выполняется на компьютере или непосредственно на производстве с использованием опытной заготовки. Если программное обеспечение составлено не правильно, а результат будет далек от ожиданий, следует тщательно разобрать ошибки. Они делятся на 2 типа:

• геометрические;
• технологические.

Первые возникают, когда в программах существуют ошибки в расчетах размеров и плотности материала. Чтобы их исправить, необходимо заново произвести все измерения, но создавать программу заново скорее всего не придется. Технологические ошибки – это неправильно заданные параметры самого станка. Обычно они возникают из-за недостаточного опыта разработчика.

В этом случае необходимо тщательно осуществить проверку, лучше всего подойдет пошаговая эмуляция специальными программами на ПК.

После проверки и получения изделия необходимого качества станку можно приступать к автономной работе по выпуску больших партий сложных изделий.

1.3. Модальные и адресные коды

Как и другие языки программирования, G-код имеет возможность повторять действие до бесконечности. Этот процесс использует зацикливание модального кода и выполняет действие, пока вы не отключите его или запустите выполнение другого кода. Например, M03 — это модальный код, который будет запускать шпиндель до бесконечности, пока вы не скажете ему остановиться на M05.

Теперь подождите секунду. Это слово (помните: слово — это маленький кусочек кода) не начиналось с буквы G, но все равно это G-код. Слова, начинающиеся с буквы M, являются машинными кодами и включают или выключают такие функции машины, как охлаждающая жидкость, шпиндель и зажимы. 

G-код также включает в себя полный список кодов адресов. Коды адресов начинаются с буквенного обозначения, например G, затем идет набор цифр. Например, X2 определяет код адреса X-координаты, где 2 — это значение на оси X, на которое перемещается инструмент.

Список кодов адресов: