Programarea maşinilor unelte cu co

Programarea maşinilor unelte cu comandă numerică

Rezumat: În această lucrare se prezintă termenul de programare a maşinilor unelte cu comandă numerică, adresele utilizate în componenţa unui program, paşii ce trebuie urmăriţi înainte de realizarea unui program. Au mai fost prezentate, de asemenea, câteva exemple de softuri moderne utilizate pentru programarea masinilor unelte la pupitrul maşinii sau pe calculator şi avantajele şi dezavantajele utilizării softurilor CAD/CAM. Cuvinte cheie: programare, comandă numerică, maşini unelte.

I. Introducere 1.1. Scurt istoric Primele încercări pentru comandă numerică a maşinilor unelte s-au făcut începând cu anul 1942 la Massachusets Institut of Technology (MIT) SUA folosindu-se ca suport de informaţie banda perforată. Maşinile unelte erau folosite la prelucrarea camelor pompelor de injecţie de la avioane. Apariţia oficială a MUCN a avut loc în 1952, la MIT SUA s-a proiectat şi executat o maşină de copiat prin frezare cu comandă numerică. La noi în ţară primele maşini au fost produse în anii 1972-1975. Repere cronologice: · 1942 primele încercări la MIT SUA; · 1952 prima maşină de copiat prin frezare cu CN folosindu-se banda perforată; · 1969 în SUA prima conducere directă cu calculatorul (Direct Numerical Control) DNC, la noi în ţară în 1985;

mandă numerică

Rezumat: În această lucrare se prezintă termenul de programare a maşinilor unelte cu comandă numerică, adresele utilizate în componenţa unui program, paşii ce trebuie urmăriţi înainte de realizarea unui program. Au mai fost prezentate, de asemenea, câteva exemple de softuri moderne utilizate pentru programarea masinilor unelte la pupitrul maşinii sau pe calculator şi avantajele şi dezavantajele utilizării softurilor CAD/CAM.

Cuvinte cheie: programare, comandă numerică, maşini unelte.

I. Introducere1.1. Scurt istoricPrimele încercări pentru comandă numerică a maşinilor unelte s-au

făcut începând cu anul 1942 la Massachusets Institut of Technology (MIT) SUA folosindu-se ca suport de informaţie banda perforată. Maşinile unelte erau folosite la prelucrarea camelor pompelor de injecţie de la avioane.

Apariţia oficială a MUCN a avut loc în 1952, la MIT SUA s-a proiectat şi executat o maşină de copiat prin frezare cu comandă numerică.La noi în ţară primele maşini au fost produse în anii 1972-1975.Repere cronologice: · 1942 primele încercări la MIT SUA; · 1952 prima maşină de copiat prin frezare cu CN folosindu-se banda perforată; · 1969 în SUA prima conducere directă cu calculatorul (Direct Numerical Control) DNC, la noi în ţară în 1985;

· 1972 în SUA prima utilizare a microcalculatorului la conducerea maşinilor numerice (Computerized Numerical Control) CNC, la noi în ţară aplicată în 1985; · 1977 în Japonia prima automatizare flexibilă (Flexibil Manufactury Celluly) FMC - grad mediu de integrare, flexibilitate şi autonomie, la noi în ţară în anul 1986; · 1982-1988 în Japonia se trece la automatizarea integrală a MUCN în cadrul sistemelor flexibile de fabricaţie, în Romania au fost proiectate sisteme flexibile de fabricaţie începând cu anul 1987 la ICSITMU.

Comanda numerică e primul echipament electronic de conducere automată a unei maşini-unelte, CNC care a apărut în anul 1960. În anul 1970 se atinge un prim vârf cu echipamente care asigură controlul integral al procesului de prelucrare cu maşini-unelte CNC, dar de flexibilitate redusă, datorită utilizării, aproape în exclusivitate a structurilor hardware cu sisteme de comandă specializate pentru tipuri specifice de maşini-unelte CNC.

Se cunosc cinci generaţii de realizare a echipamentelor de comandă numerică (ECN); cu elemente discrete, semiconductoare cu germaniu, sau siliciu, cu circuite integrate şi echipamente cu comandă numerică directă DNC. Programarea manuală cedează tot mai mult programării asistate de calculatorul electronic.

- nivelul zero, întâlnit la primele maşini pentru aşchiere, controlate exclusiv manual;

- nivelul unu, asociat maşinilor acţionate cu ajutorul roţii hidraulice / motor cu ardere internă / motor electric prevăzut cu comandă de tipul “pornit/oprit”;

- nivelul doi include majoritatea maşinilor-unelte convenţionale caracterizate prin posibilitatea sincronizării mişcării sculei cu a piesei. Din punctul de vedere al controlului mişcărilor, decisivă este performanţa operatorului uman;

- nivelul trei este specific maşinilor care operează în cadrul unor cicluri fixe de mişcări prestabilite, bazate pe sisteme de comandă prin came, copiere hidraulică şi electrică, comandă secvenţială de tipul matrice cu fişe, tamburi cu bile etc.. Un exemplu tipic îl constituie liniile de transfer;

- nivelul patru include sistemele de prelucrare care asigură măsurarea dimensiunilor piesei în timpul procesului;

- nivelul cinci cuprinde gama largă a comenzii numerice.

Formele noi de programare şi conducere cu calculatorul, a maşinii unelte cu comandă numerică cu calculatorul CNC (Computerized Numerical Control) foloseau minicalculatoare integrate în echipamentul maşinii pentru comandă unui singur agregat, iar cele cu comandă numerică directă DNC (Direct Numerical Control) folosesc microprocesoare pentru comandă unui grup de maşini-unelte CNC.

Dezvoltarea sistemelor de comandă DNC şi a centrelor de prelucrare a făcut posibilă crearea sistemelor integrate flexibile de prelucrare, deosebit de economice, în condiţiile variate ale producţiei industriale.

II. Generalităţi2.1. Limbaje de programare a comenzilor numericeCalculatorul reprezintă elementul de legătură fundamental, care

conferă unitate, flexibilitate, mobilitate şi autonomie operaţională întregului sistem flexibil. Acesta s-a impus ca un mijloc eficient de raţionalizare, integrare şi optimizare a producţiei, ca mijloc de colectare, prelucrare, transmitere şi depozitare a volumului impresionant de informaţii specifice desfăşurării unui proces de fabricaţie, constituind elementul cheie al realizării conceptului de flexibilitate, caracteristic proceselor de producţie moderne.

Asistarea de către calculator a proiectării şi fabricaţiei, precum şi a altor compartimente ale activităţii unei întreprinderi industriale: pregătirea, planificarea, supravegherea producţiei, aprovizionarea, desfacerea şi asigurarea calităţii etc. încearcă să surprindă caracterul dinamic al interacţiunii dintre funcţii, impunând crearea unui modul nou în jurul informaţiilor despre produs, corespunzător arhitecturii spaţiale, integratoare multinivel.

Calculatorul a reuşit sa facă, în domeniul tehnologiilor de fabricaţie, trecerea de la maşina-unealtă tradiţională la maşina informatizată, capabilă să acţioneze inteligent.

Necesitatea conducerii maşinilor-unelte a centrelor de prelucrare şi a celulelor flexibile cu ajutorul comenzilor numerice.

Tipuri de echipamente CNC: - Sinumerik, al firmei Siemens, Germania - Mikromat, Germania- Heidenhain, Germania- FANUC, Mazak, Japonia - Alcatel, Franţa

III. Programarea3.1. GeneralităţiProgramarea piesei reprezintă generarea informaţiilor de comandă

referitoare la piesa pentru comandă numerică. Datele traiectoriei şi declaraţiile de modificare trebuie introduse într-un dispozitiv de stocare de date într-o ordine prestabilită.

Programele pot fi generate on-line, cum ar fi prin intermediul operatorului direct la maşină sau off-line, ca parte a fazei de planificare operatională. Descrierile pieselor în forma desenelor de execuţie sau date CAD servesc ca date de ieşire pentru generarea programului, acolo unde se foloseste unul din limbajele de programare complexe ale ingineriei de proces, cum ar fi EXAPT.

Modelul creat de programe CAD sau MCAD serveşte direcţiile CAM/CAE, furnizând "entitatea matematico-geometrică" pe care se fac determinări ale comportamentelor la solicitări şi pe care se fundamentează comenzile numerice pentru maşinile digitale de prelucrare mecanică (frezare, strunjire, electroeroziune, laser, jet de apă). Cel mai frecvent abrevierea CAM se referă la activitatea de generare a comenzilor numerice pentru maşinile automate de prelucrare prin aşchiere/electroeroziune pe baza modelului digital 3D.

O altă modalitate de realizare a programului sursă este direct pe echipamentul numeric, în regim conversaţional, primul sistem de programare CNC conversaţional fiind lansat de cei de la Mazatrol în 1981. În acest scop se utilizează diferite limbaje textuale. Asociat acestei metode este procedeul de digitizare utilizând dispozitivele din dotarea sistemelor moderne CNC.

IV. Limbajul comenzii numericeProgramele MUCN sunt formate dintr-o succesiune de coduri care

definesc fazele de prelucrare ale unei piese. Un program este alcătuit în principal din fraze care sunt scrise într-o succesiune logică. Fiecare frază se compune din mai multe cuvinte NC. Un cuvânt este compus dintr-o adresă urmată de un grup de cifre. Adresa defineşte memoria sau circuitul de execuţie din unitatea de comandă în care trebuie să ajungă comandă iar grupul de cifre defineşte comandă.

În cadrul frazelor fiecare comandă se transmite codificat printr-o succesiune de caractere. Totalitatea caracterelor utilizate în programarea MUCN alcătuiesc codul de programare.

Adresele utilizate uzual în componenţa unei fraze sunt: N – pentru număr de bloc; G – pentru funcţii pregătitoare; 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 1.M – pentru funcţii auxiliare.

Fig. 1. Codificarea sculelor.

Adresele prezentate mai sus, şi care sunt folosite în componenţa unei fraze, se pot clasifica în patru grupe:

Adresele geometrice codifică informaţiile referitoare la deplasările organelor de lucru ale maşinilor unelte.

Adresele tehnologice codifică informaţiile referitoare la parametrii regimului de aşchiere precum şi la sculele utilizate la fiecare fază de prelucrare.

Adresele pregătitoare au rolul de a pregăti echipamentul de comandă numerică pentru operaţiile ce urmează a fi realizate. Mai precis adresele

pregătitoare au rolul de a preciza tipul deplasărilor organelor mobile ale maşinii, tipul corecţiilor de sculă, ciclurile fixe ce urmează a fi realizate.

Adresele auxiliare codifică informaţii referitoare la modul de funcţionare a maşinii unelte sau a sistemului de comandă numerică, executarea unor acţiuni discontinue cum ar fi pornirea şi oprirea arborelui principal, a pompei instalaţiei de răcire ungere etc.

Adrese geometriceAdresele geometrice servesc la precizarea axelor de coordonate, a

mărimii şi semnului coordonatelor corespunzătoare deplasărilor liniare sau a mărimii unghiulare a rotaţiilor în jurul axelor. Adresele geometrice sunt indicate cu ajutorul literelor X,Y,Z, prin literele U,V,W pentru translaţii secundare în lungul axelor, prin literele P,Q,R pentru deplasări rapide după X,Y,Z. Pentru deplasările unghiulare sunt destinate adresele A,B,C, iar pentru precizarea coordonatelor centrelor arcelor de cerc, în corespondenţă cu axele X,Y,Z, sunt folosite adresele I,J,K. Adresele geometrice însoţite de un număr care cuantifică deplasarea respectivă formează cuvintele de dimensiune. În aceste cuvinte, toate dimensiunile liniare se exprimă în milimetri sau inci şi în fracţiuni zecimale de milimetri. Dimensiunile unghiulare se exprimă fie în grade sexazecimale şi fracţiuni zecimale de grad, fie în fracţiuni zecimale de rotaţie, fiînd preferată prima modalitate menţionată. Semnul algebric (+ sau -) poate precede caracterele numerice. Absenţa semnului algebric semnifică o valoare pozitivă. Numărul de cifre dintr-o adresă geometrică este limitat de formatul specific CNC-ului şi de valoarea cursei organului mobil la care se referă adresa geometrică. Există mai multe formate de întroducere a adreselor geometrice a patru cifre pentru partea întreagă şi a trei cifre pentru partea zecimală.

Adrese tehnologiceAdresele tehnologice permit precizarea prin program a parametrilor

tehnologici legaţi de regimul de aşchiere şi de scula utilizată. Adresele tehnologice tipice utilizate sunt:

- valoarea vitezei de avans F (Feed)- valoarea turaţiei arborelui principal adresa S (Speed)- scula utilizată T (Tool)În funcţie de unitatea specifică adreselor geometrice (mm sau inci) şi

de starea de activitate a unor funcţii pregătitoare, unităţile corespunzătoare vitezei de avans pot fi exprimate în mm/rot, mm/min sau inci/min.

Unitatea pentru adresa S, care controlează viteza arborelui principal este exprimată de obicei în mm/min, dar activarea unor funcţii pregătitoare poate determîna un alt comportament al modului în care se roteşte arborele principal.

Adresa T specifică scula care trebuie selectată. Având în vedere faptul că dimensiunile sculelor variază, acestea trebuie cunoscute şi întroduse în memoria CNC sub forma unor regiştri de corecţie. Pentru fiecare sculă pot fi definiţi mai mulţi regiştri în funcţie de modul în care scula aşchiază semifabricatul. O dată cu selectarea unei scule trebuie precizată şi corecţia de sculă aferentă. Această corecţie este întrodusă de adresa D.

Adrese pregătitoareAdresele pregătitoare servesc la codificarea unor funcţii pregătitoare

care modifică modul în care CNC-ul procesează celelalte adrese.Funcţiile pregătitoare ca şi cele auxiliare pot fi clasificate în două mari

categorii:- funcţii modale - reprezintă funcţii care odată activitate rămân

activitate până când se programează o funcţie care face parte din aceeaşi familie de funcţii.

- funcţii nemodale – reprezintă funcţii care odată activate rămân activate doar în cadrul blocului curent.

Standardul românesc STAS 12608/1-87 recomandă, pentru echipamente de comandă numerică de poziţionare, ca la punerea sub tensiune sau după citirea funcţiilor auxiliare M02 sau M30, ECN să fie programat pentru următorele etape de lucru:

- G00 – comandă de poziţionare rapidă- G40 – anularea corecţiei de traiectorie sau a corecţiei de sculă- G71 – date de măsură în milimetri- G80 – anularea ciclului fix- G90 – cotare absolută- G94 – avans pe minut

Codificarea funcţiilor pregătitoare este reglementată la noi în ţară prin prevederile STAS 12608/2-87, semnificaţiile corespunzătore ale acestor funcţii fiind prezentate în tabelul 1. Adresele pregătitoare G, majoritatea sunt aceleaşi, dar unele pot să difere în funcţie de firmele producătoare.

Important este faptul că într-o frază a programului nu pot fi prezente mai multe adrese G dintr-o aceeaşi grupă, acestea considerându-se ca funcţii antagoniste.

După cum arată observaţiile Obs.2 din coloana a treia a tabelului 1, unele dintre adresele G sunt active numai în blocul în care sunt prezentate, ele fiind numite funcţii singulare. Alte adrese G, după cum arată observaţiile Obs. din coloana a doua a tabelului 1, îşi menţin valabilitatea până la anularea sau înlocuirea lor cu o altă funcţie G, din aceeaşi grupă, acestea fiind aşa numitele funcţii modale. Anumite funcţii modale sunt active de la punerea sub tensiune a ECN sau după ce a fost întâlnit simbolul început de program, nemaifiind necesară înscrierea lor în program.

Tabelul 1. Funcţii pregătitoare.Cod Obs.1 Obs.2 FuncţiaG00 a Poziţionare rapidăG01 a Interpolare liniarăG02 a Interpolare circulară în sens orarG03 a Interpolare circulară în sens trigonometricG04 x TemporizareG05 * * DisponibilG06 a Interpolare parabolicăG07 * * Disponibil #G08 x Accelerare #G09 x Decelerare #G10-G16 * * DisponibilG17 c Selectare plan XYG18 c Selectare plan ZXG19 c Selectare plan YZG20-G24 * * DisponibilG25-G29 * * Disponibil permanentG30-G32 * * DisponibilG33 a Filetare cu pas constantG34 a Filetare cu pas crescătorG35 a Filetare cu pas descrescătorG36-G39 * * Disponibil permanentG40 d Anularea corecţiei de traiectorie sau de sculăG41 d Corecţia traiectoriei sculei la stângaG42 d Corecţia traiectoriei sculei la dreaptaG43 d Corecţie pozitivă de sculă #G44 d * Corecţie negativă de sculă #

Tabelul 1. (continuare).Cod Obs.1 Obs.2 FuncţiaG45-G52 * * DisponibilG53 f Anularea funcţiilor de deplasare a originii

axelorG54 f Deplasarea originii pe axa X#G55 f Deplasarea originii pe axa Y#G56 f Deplasarea originii pe axa Z#G57 f Deplasarea originii pe axele X şi Y#G58 f Deplasarea originii pe axele X şi Z#G59 f Deplasarea originii pe axele Y şi Z#G60-G62 * * DisponibilG63 x Poziţionare pentru filetareG64-G69 * * DisponibilG70 m Date de măsură în inci#G71 m Date de măsură în milimetri#G72-G73 * * DisponibilG74 x Deplasare către punctul de referinţă#G75-G79 * * DisonibilG80 e Anulare ciclu fixG81-G89 e Cicluri fixeG90 j Cotare absolutăG91 j Cotare incrementală (relativă)G92 x Registre preîncărcareG93 k Avans exprimat în inversul duratei deplasăriiG94 k Avans pe minutG95 k Avans corespunzător unei rotaţii a arborelui

principalG96 l Viteză de aşchiere constantăG97 l Rotaţii pe minut (arbore principal)G98-G99 * * Disponibil

Obs.1. – Funcţie menţinută până la anularea sau înlocuirea printr-o altă funcţie indicată în tabel prin aceeaşi literă.

Obs. 2. – Funcţie care nu afectează decât blocul în care figurează (cele marcate cu litera x)

# - Respectivele adrese sunt disponibile (neatribuite dacă funcţiile marcate nu există în echipamentul de comandă numerică).

Tabelul 2. Funcţii auxiliare.

CodÎncepere execuţie funcţie

Obs.1 Obs.2 Funcţia

A BM00 x x Oprire programatăM01 x x Oprire facultativăM02 x x Sfârşit de programM03 x x Rotire arbore principal în sens

orarM04 x x Rotire arbore principal în sens

trigonometricM05 x x Oprire arbore principalM06 * * x Schimbare de sculăM07 x x Pornire sistem de răcire nr.2M08 x x Pornire sistem de răcire nr.1M09 x x Oprire sistem de răcireM10 * * x Blocare M11 * * x DeblocareM12-M18 * * * * DisponibilM19 x x Oprire orientată a arborelui

principalM20-M29 * * * * Disponibil permanentM30 x x Sfârşit de bandăM31 * * x Anulare interblocareM32-M39 * * * * DisponibilM40-M45 * * * * Schimbare de viteze sau

disponibilM46-M47 * * * * DisponibilM48 x x Anulează M49M49 x x Interzice modificarea

manuală a vitezeiM50-M57 * * * * DisponibilM58 x x Anulează M59M59 x x Turaţia constantă a arboreluiM60 x x Schimbare de piesăM61-M89 * * * * DisponibilM90-M99 * * * * Disponibil permanent

Funcţiile auxiliare din tabelul 2 se împart în două grupe:- funcţii a căror execuţie începe simultan cu deplasările programate

în bloc (grupa A – marcate cu litera x în coloana a doua a tabelului);

- funcţii a căror execuţie începe după efectuarea deplasărilor programate în bloc (grupa B – marcate cu litera x în coloana a treia a tabelului)

De asemenea, în coloana a patra a tabelului 2 (Obs.1) sunt marcate cu litera x funcţiile care se menţin până la apariţia altei funcţii care le înlocuieşte sau le anulează, iar în coloana a cincea a tabelului 2 (Obs.2) sunt marcate cu litera x funcţiile care afectează numai fraza în care figurează.

V. Planificarea şi programareaÎn realizarea unui program corect este necesar să fie urmariţi o serie

de paşi:1. analiza desenului piesei pentru a se contura o idee generală asupra modului de a proceda.2. stabilirea modului de prindere a semifabricatului pentru a putea realiza cât mai multe prelucrări dintr-o singură prindere.3. stabilirea sculei ce urmează a fi utilizată.4. stabilirea secvenţelor de prelucrare , separat pentru fiecare sculă.5. convertirea secvenţelor operaţiilor în coduri program şi simularea programului.

Observaţii.:- Nu toate maşinile admit mai multe coduri G şi M într-un bloc- Atenţie la caracterul de început program 0 toate celelalte sunt zero (0)- Caracterele alfabetice sunt majuscule- A nu se uita punctul zecimal (la CNC).Valoarea a X 30 este interpretata X 0.030(BLU=.001)

Programul cuprinde numai patru categorii de blocuri:1.Start program ,2.Schimbare scula ,3.Sfarşit program ,4.Funcţii pentru prelucrare .

Primele trei categorii sunt , în general , aceleaşi pentru orice programîntocmit pentru o anumita maşină.

Programarea în coordonate absolute G90 sau incrementale G91 (figura 2)

Exprimarea coordonatelor în cuvintele de dimensiune se poate face după modul de cotare adoptat, respectiv: G90- cotare absolută, când sunt date coordonatele absolute ale punctelor în raport cu punctul zero maşină sau zero piesă, dacă acesta a fost stabilit (sistem cu zero fix), caz în care nu are loc însumarea erorilor de poziţionare; G91 – cotare relativă sau incrementală, când sunt date coordonate relative, precizate faţă de o origine amplasată în punctul de început al segmentului de traiectorie (sistem cu zero flotant), caz în care apare o însumare a erorilor de prelucrare, precizia unui punct fiind dependentă de precizia punctelor anterior definite. Se poate spune că în cazul cotării încrementale sistemul de referinţă în raport cu care se realizează deplasarea corespunde sistemului de referinţă al sculei.

a) b)Fig. 2. Programarea în coordonate: a) absolute G90; b)

incrementale G91.

Definirea planului de lucru (figura 3)Pentru definirea planului de lucru se utilizează trei comenzi:G17 – stabileşte ca plan de lucru planul XY (planul de lucru implicit

al frezelor);G18 – stabileşte ca plan de lucru planul XZ (cazul strunjirii);G19 – stabileşte ca plan de lucru planul YZ.

a)

b)

Fig. 3. Definirea planului de lucru: a) la frezare; b) la strunjire.

Unităţi de măsură G70 şi G71Precizarea unităţilor de măsură se poate realiza folosind funcţiile:- G70: programare în inci;- G71: programare în mm.Schimbarea unităţii de măsură va afecta următoarele elemente:- coordonatele şi datele de compensare,- avansul,- viteza periferică constantă,- afişarea poziţiei, compensării şi avansului.

Programarea avansului G94 sau G95Avansul este programat la adresa F. Viteza de avans se referă la viteza

tangenţială a sculei de-a lungul traiectoriei programate. După cum a fost precizat anterior avansul poate fi programat astfel:

- G94 – avans în unităţi pe minut;- G95 – avans în unităţi pe rotaţie.Unde unităţile au fost definite cu funcţiile G70 sau G71.

Programarea turaţiei arborelui principal G96 – G97Funcţia de control a vitezei periferice constante G96 S poate fi

folosită doar în cazul unei acţionări principale cu variaţie continuă. În acest caz comandă numerică poate să modifice viteza de rotaţie a arborelui astfel ca viteza sculei să fie constantă relativ la suprafaţa piesei şi egală cu valoarea programată. Viteza periferică constantă trebuie să fie specificată în funcţie de unitatea de măsură selectată cu G70 sau G71 în m/min sau inch/min.

Viteza de aşchiere este definită de relaţia:V d Sπ= × × [mm/min] (1)

Se ştie că turaţia arborelui principal creşte odată cu micşorarea razei (diametrului). De aceea este recomandată limitarea turaţiei arborelui principal în cazul în care diametrul de prelucrat variază în limite largi. Limitarea se programează cu ajutorul funcţiei LIMS.EX: N10 G96 S100 LIMS=2500

Interpolare liniară G0 sau G1 (figura 4 şi 5)Funcţiile se referă la deplasarea pe o traiectorie rectilinie care este

determinată de poziţia actuală a sculei şi poziţia specificată folosind adresele geometrice programate în cadrul aceluiaşi bloc sau în cadrul blocurilor următoare. Atunci când este programată funcţia G0 deplasarea se va realiza folosind viteza de poziţionare rapidă a cărei valoare a fost setată de fabricantul maşinii unelte. În cadrul programării funcţiei G1 viteza de avans este dată de valoarea programată a funcţiei F.

Fig. 4. Principiul de punere în poziţie prin interpolare liniară

a) b)

Fig. 5. Interpolare liniară: a) strunjire; b) frezare.

De multe ori din raţiuni tehnice, este necesară prelucarea unor raze de racordare sau a unor teşituri la întersecţia dintre două suprafeţe învecinate. Pentru a realiza aceste racordări se poate folosi sintaxa:

G0/G1 X... Z... CHR=...G0/G1 X... Z... CHF=...G0/G1 X... Z... RND=...

Interpolare circulară G2 sau G3 (figura 6 şi 7)Funcţiile G2 sau G3 determină efectuarea unei traiectorii

corespunzătoare unui arc de cerc. Sensul parcurgerii arcului de cerc este dat de tipul funcţiei, astfel funcţia G2 determină parcurgerea arcului de cerc în sens orar, pe când G3 determină parcurgerea arcului de cerc în sens trigonometric. Punctul iniţial şi cel final al arcului de cerc trebuie să fie plasate în acelaşi plan de lucru al maşinii.

Fig. 6. Principiul de punere în poziţie prin interpolare circulară

a) b)

Fig. 7. Interpolare circulară: a) strunjire; b) frezare.

Corecţii de sculăLa parcurgerea traiectoriei necesare pentru generarea suprafeţei piesei,

trebuie să se ţină seama de dimensiunile sculei aşchietoare, deoarece trebuie luate în considerare deplasările sculei în raport cu piesa şi nu deplasările maşinii. Unele piese necesită folosirea mai multor scule, care au în general dimensiuni diferite. În cazul cuţitelor de strung trebuie cunoscute coordonatele vârfului sculei în raport cu sistemul de coordonate al sculelor şi raza la vârf a cuţitului (figura 8). În cazul burghielor sau frezelor trebuie cunoscută lungimea sculei şi diametrul acesteia (figura 9).

Fig. 8. Raza la vârf şi dimensiunile cuţitului de strung faţă de sistemul de coordonate ale acestuia.

Fig. 9. Lungimea sculei faţă de sistemul de coordonate.

În situaţia prelucrării cu freza pe contur a pieselor, profilul programat este urmărit de punctul P, care reprezintă axul sculei, punct în care raza sculei este 0 (figura 10).

Fig. 10. P – punct aflat pe axa sculei; diferenţa N-P – reprezintă lungimea sculei.

Pentru realizarea profilului, ar fi necesar în acest caz, programarea unui alt profil aflat la o distanţă faţă de conturul piesei egală cu raza sculei. Acest mod de lucru poate genera erori ale profilului şi necesită o nouă programare a acestuia pentru fiecare sculă utilizată.

Ca urmare, se recomandă utilizarea comenzilor de compensare de rază (figura 11) în cadrul cărora centrul sculei se deplasează în mod automat pe un profil paralel cu profilul programat aflat la o distanţă egală cu raza sculei, întotdeauna programându-se profilul dîn desen indiferent de raza sculei. În plus se pot aplica corecţii de rază ale sculei.

Raza sculei se înscrie în tabela de scule a maşinii, respectiv abaterea acesteia pe coloana WEAR.

Comenzile pentru compensarea de rază sunt:

G40 – fără compensare de rază;G41– compensare de rază când profilul de prelucrat se află în dreapta tăişului, în sensul de avans al sculei;G42 – compensare de rază când profilul de prelucrat se află în stânga tăişului, în sensul de avans al sculei.

G41 G42a)

b)Fig. 11. Compensare de rază: a) în cazul strungurilor;

b) în cazul frezelor.

Condiţii de aşchiere recomandate pentru frezare pe echipamente CNC (tabelul 3):

Tabelul 3.Materialul piesei

Duritatea(HRC)

Viteza de aşchiere S (V)(m/min)

Avansul pe dintefz(mm/dinte)

Diametrul frezei (mm)

Ø8 Ø10 Ø12 Ø16 Ø20 Ø25 Ø30 Ø32

S (n) S (n) S (n) S (n) S (n) S (n) S (n) S (n)

Oţel carbon aliat

Sub 30 100-200 0.2-0.25 6370 5090 4240 3200 2550 2050 1700 1700

Oţel carbon aliat

30-40 80-150 0.2-0.25 4770 3820 3180 2400 1910 1530 1280 1280

Oţel aliat pentru matriţe

30-40 70-100 0.1-0.15 3180 2550 2120 1600 1280 1020 850 850

Fontă 20-30 100-200 0.3-0.35 6370 5090 4240 3200 2550 2050 1700 1700Oţel tratat 55-65 200-250 0.2-0.3 9150 7320 6100 4575 3660 2930 2440 2440

Viteza de aşchiere la frezare

1000

D nv

π × ×= (m/min) (2)

Turaţia1000v

nDπ

×=×

(rot/min) (3)

Avansul pe dinte

Zn

Ff

n Z=

× (mm/dinte) (4)

Avansul

Z nF f n Z= × × (mm/min) (5)

Exemple de softuri folosite pentru simularea proceselor de aşchiere şi generarea codurilor G.

- CncSimulator- AutoEditNC- WinMax Mill Desktop- Catia- Cimco- Mach3- Power Mill- Peps- Solid Cam- NX CAM- HyperMill- SurfCAM- PowerMill- Edge-CAM

VI. ConcluziiAsistenţa 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 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 ca aceste maşini oferă posibilitatea de a face să varieze continuu viteza de lucru şi astfel creşte durata 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).

O altă perceptie 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.

Avantajele folosirii softurilor CAD/CAM- codul G este generat mai rapid prin folosirea desenului 3D venit de

la proiectare (realizat în AutoCad, Inventor, Solid Works, Mechanical Desktop etc.), fiind necesare astfel doar alegerea operaţiilor, regimurilor de aşchiere şi a sculelor (SolidCam, Catia, Peps). Înainte de a încărca programul în maşină se fac simulări pentru a aprecia timpul de aşchiere, dacă apar coliziuni şi calitatea suprafeţei rezultate;

- precizie mare;- pot recunoaşte fişiere cu diferite extensii: .dwg, .dxf, .FNC, .stp,

.igs etc.- sunt rapide şi eficiente;- se pot face simulări;-Dezavantaje- cele mai bune dintre ele sunt scumpe în general;- necesită personal specializat;

Programarea conversaţională în ITNC 530

Transformarea din ISO în conversaţional pentru Heindenhain se face în Cimco.

Programarea în SolidCam

Bibliografie

Vasile V. Merticaru, Viorel Chirilă, Transito Perez Gallego, Manuel San Juan Blanco, Programarea manuală a maşinilor – unelte cu comandă numerică, Editura Fundaţiei Universitare “Dunărea De Jos” Galaţi 2000.

http://catia.3x.ro/îndex_files/text/Programarea.htm

http://www.solfînder.ro/generalitati-despre-diverse-lucruri/calculatoare-întroduse-în-procesul-masînilor-unelte-cnc

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:YbFZdpUezP0J:tcm.east.utcluj.ro/decid/morar/cap4.pdf+codurile+g+cnc+dupa+noul+stas&cd=2&hl=ro&ct=clnk&gl=ro&client=firefox-a&source=www.google.ro

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:58jjrqx9h5UJ:www.decsap.utcluj.ro/şituri_programe/cnc/curs_an4_iei_progr_mucn.pdf+tipuri+iso+şi+conversational&cd=2&hl=ro&ct=clnk&gl=ro&client=firefox-a&source=www.google.ro

http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:MEXcOYaq7-YJ:www.sescoi.com/fileadmin/pdf/worknc/WhitePaper_CAMCAD_EN.pdf+cad+cam+advantages&hl=ro&gl=ro&pid=bl&srcid=ADGEESgoNRL3ccibzC_KW0rAEpCrG2GoLu2cZ8UeUNbRqy98cYgxYLinb7CcyRjV3s0W3WVueMx-X9FRMJrQaG8WD__XV1oQg_7ehPcKOCYL9d-ugDrGXYTdsYhuXc0Jxc2av4T5yTj2&sig=AHIEtbTGcbLrFKU9PsYWNx__DTuadAqPVA

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:58jjrqx9h5UJ:www.decsap.utcluj.ro/situri_programe/cnc/curs_an4_iei_progr_mucn.pdf+prima+generatie+cnc&cd=2&hl=ro&ct=clnk&gl=ro&client=firefox-a&source=www.google.ro