Методические рекомендации к практическим занятиям по дисциплине «Программирование для автоматизированного оборудования»

Токарный станок с ЧПУ SIEG


Описание конструкции и принципа действия токарного станка с ЧПУ

Токарный станок с ЧПУ SIEG предназначен для выполнения черновой, чистовой токарной обработки, выполнения операций тонкого и финишного точения, сверловки, расточки, чистовой обработки отверстий, нарезания резьбы, выполнения фрезерных операций, деталей различных конфигураций, с выполнением обработки различных элементов на внешних участках детали.
На станке при использовании соответствующего металлорежущего инструмента возможна обработка как конструкций из алюминия и других низколегированных сплавах, так и высокопрочных материалов высокой твёрдости, прошедших термическую обработку.

Технические характеристики токарного станка с ЧПУ SIEG

Максимальный диаметр обработки над станиной, мм	420	550
Максимальный диаметр устанавливаемый над суппортом, mm	330
Максимальный диаметр обработки (с рев. гол. VDI / с 8-ми поз. гол.) mm	200/250	250/350
Ход по X mm	180	220
Ход по Z (максимальная длина) mm	370	550
Угол наклона суппорта гр.	45
Высота центра (над полом) mm	920	950
Передний торец шпинделя	A2-5 A2-6	(A2-8)
Диаметр патрона	169 (6")	210 (8"), 254 (10")
Тип патрона	Гидравлический
Диаметр отверстия шпинделя mm	56	62
Максимальный диаметр прутка mm	45	52
Максимальные обороты (стандартно/опция) об/мин	6000	4500
Двигатель шпинделя	Fanuc ?12/7000i
Мощность главного двигателя (постоянная / до 30 мин.) кВт	11/15	15/18,5
Быстрый ход по осям X , Z mm	X 12, Z 20
Тип двигателей X , Z	Fanuc 8/3000is	Fanuc 12/3000is
Тип направляющих	Интегрированные линейные	Прямоугольные стальные
Диаметр шариковой винтовой пары mm	32
Диаметр инструментального диска mm	340, 380	410, 318
Тип инструментального диска	VDI 3425/30, 8 позиционный	VDI 3425/40, 8 позиционный
Количество инструментов	12 / 8
Сечение резца mm	20x20	25x25
Макс. диаметр инструмента с цилиндрическим хвостовиком mm	32	40
Ход инструмента под центром шпинделя mm	22	27
Конус Морзе пиноли	МК4	МК5
Диаметр пиноли mm	75	95
Ход пиноли mm	100	125
Максимальное усилие на пиноль kg	795 (30кг/см2)	1007 (30кг/см2)
Система смазки направляющих	Автоматическая
Объем резервуара охлаждающей жидкости л.	115	165
Занимаемая площадь mm	1362x3155x1634	1625x3910x1842
Вес Т200 kg	3750	4700

Основные сокращения:

АРМ — автоматизированное рабочее место;

АСИ — автоматическая смена инструмента;

АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки

производства;

АСУ — автоматизированная система управления;

АСУП — автоматизированная система управления производством;

БД — база данных;

ДОС — датчик обратной связи;

ИОС — информация обратной связи;

КД — конструкторская документация;

КИП — компьютерно-интегрированное производство;

ПК — персональный компьютер;

ПЦ — постоянный цикл;

РТК — расчетно-технологическая карта;

САП — система автоматизации программирования;

САПР — система автоматизированного проектирования;

СОЖ — смазочно-охлаждающая жидкость;

СПД — система подготовки данных;

СПО -*- системное программное обеспечение;

СПУ — система программного управления;

СУБД — система управления базами данных;

СЧПУ — система числового программного управления;

ТД — технологическая документация;

ТЗ — техническое задание;

ТП — технологический процесс;

ТПП — технологическая подготовка производства;

ТУ — технические условия;

УП — управляющая программа;

УЧПУ — устройство числового программного управления;

ФСУ — фотосчитывающее устройство;

ЧПУ — числовое программное управление;

ЭВМ (компьютер) — электронно-вычислительная машина;
Инструкция по программированию

1. 
   Термины и определения
   

Управляющая программа (УП) - совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка для обработки конкретной заготовки.

Числовое программное управление (ЧПУ) станком - управление обработкой заготовки на станке по УП, в которой данные заданы в цифровой форме.

Позиционное ЧПУ (позиционное управление) - ЧПУ, при котором рабочие органы станка перемещаются в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются.

Контурное ЧПУ станком (контурное управление) - ЧПУ, при котором рабочие органы станка перемещаются по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки.

Адаптивное ЧПУ станком (адаптивное управление) - ЧПУ, при котором обеспечивается автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям.

Групповое ЧПУ станками (групповое управление) - ЧПУ группой станков от ЭВМ, имеющей общую память для хранения управляющих программ, распределяемых по запросам от станков.

Ручная подготовка УП - подготовка и контроль УП в основном без применения ЭВМ.

Автоматизированная подготовка УП - подготовка и контроль УП с применением ЭВМ.

Программоноситель - носитель данных, на котором записана УП. В качестве носителя данных могут применяться дискета, компакт-диск (CD) и другие запоминающие устройства различного типа.

Программное обеспечение системы ЧПУ (программное обеспечение) - совокупность программ и документации для реализации целей

и задач системы ЧПУ.

Устройство числового программного управления (УЧПУ) - устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные органы станка в соответствии с УП и информацией о состоянии управляемого объекта.

Аппаратное устройство ЧПУ - устройство ЧПУ, алгоритмы работы которого реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изготовления устройства.

Программное устройство ЧПУ - устройство ЧПУ, алгоритмы работы которого реализуются с помощью программ, вводимых в его память, и могут быть изменены после изготовления устройства.

Система числового программного управления (СЧПУ) - совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком.

Кадр управляющей программы (кадр) - составная часть УП, вводимая и отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды.

Слово УП (слово) - составная часть кадра УП, содержащая данные о параметре процесса обработки заготовки и (или) другие данные по выполнению управления.

Адрес ЧПУ (адрес) - часть слова УП, определяющая назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове.

Номер кадра УП (номер кадра) - слово в начале кадра, определяющее последовательность кадров в УП.

Формат кадра УП (формат кадра) - условная запись структуры и расположения слов в кадре УП с максимальным числом слов.

Главный кадр - кадр УП, содержащий все данные, необходимые для возобновления процесса обработки заготовки после перерыва. Главный кадр УП обозначают специальным символом.

Абсолютный размер - линейный или угловой размер, задаваемый в УП и указывающий положение точки относительно принятого нуля отсчета.

Размер в приращении - линейный или угловой размер, задаваемый в УП и указывающий положение точки относительно координат точки предыдущего положения рабочего органа станка.

Автоматическая работа системы устройства ЧПУ (автоматическая

работа) - функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка УП происходит с автоматической сменой кадров УП.

Работа системы ЧПУ с пропуском кадров (пропуск кадра) - автоматическая

работа СЧПУ (УЧПУ), при которой не отрабатываются кадры УП, обозначенные символом ПРОПУСК КАДРА.

Ускоренная отработка УП (ускоренная отработка) - автоматическая работа СЧПУ (УЧПУ), при которой предусмотренные в УП скорости подач автоматически заменяются на ускоренную подачу.

Покадровая работа - функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка каждого кадра УП происходит только после воздействия оператора.

Работа системы (устройства) ЧПУ с ручным вводом данных (ручной ввод данных) — функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором набор данных, ограниченный форматом кадра, производится вручную

оператором на пульте.

Работа системы ЧПУ с ручным управлением (ручное управление) - функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором оператор управляет станком с пульта без использования числовых данных.

Зеркальная отработка - функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором рабочие органы станка перемещаются по траектории, представляющей собой зеркальное отображение траектории, записанной в УП.

Ввод УП (ввод) - функционирование УЧПУ, при котором ввод данных в память УЧПУ с программоносителя происходит от ЭВМ верхнего ранга или с пульта оператора.

Вывод УП (вывод) - функционирование УЧПУ, при котором происходит вывод хранимой в памяти УЧПУ управляющей программы на носитель данных. При выводе УП могут выводиться дополнительные данные, используемые при отработке УП и хранящиеся в памяти УЧПУ, например константы и т. п.

Поиск кадра в УП (поиск кадра) - функционирование УЧПУ, при котором на программоносителе или в запоминающем устройстве УЧПУ обнаруживается заданный кадр УП по его номеру или специальному признаку.

Редактирование УП (редактирование) - функционирование УЧПУ, при котором управляющую программу изменяет оператор непосредственно у станка.

Контурная скорость - результирующая скорость подачи рабочего органа станка, вектор которой равен геометрической сумме векторов скоростей перемещения этого органа вдоль осей координат станка.

Нулевая точка станка (нуль станка) - точка, принятая за начало координат станка.

Исходная точка станка (исходная точка) - точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для начала работы по УП.

Фиксированная точка станка (фиксированная точка) - точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для определения положения рабочего органа станка.

Точка начала обработки - точка, определяющая начало обработки конкретной заготовки.

Нулевая точка детали (нуль детали) - точка на детали, относительно которой заданы ее размеры.

Плавающий нуль - свойство СЧПУ (УЧПУ) помещать начало отсчета перемещения рабочего органа в любое положение относительно нулевой точки станка.

Дискретность задания перемещения - минимальное перемещение или угол поворота рабочего органа станка, которые могут быть заданы в УП.

Дискретность отработки перемещения - минимальное перемещение или угол поворота рабочего органа станка, контролируемые в процессе управления.

Коррекция инструмента - изменение с пульта управления запрограммированных координат (координаты) рабочего органа станка.

Коррекция скорости подачи - изменение с пульта оператора запрограммированного значения скорости подачи.

Коррекция скорости главного движения - изменение с пульта оператора запрограммированного значения скорости главного движения станка.

Значение коррекции положения инструмента (коррекция на положение инструмента) - расстояние по оси координат станка, на которое следует дополнительно сместить инструмент.

Значение коррекции длины инструмента (коррекция на длину инструмента)

- расстояние вдоль оси вращающегося инструмента, на которое следует дополнительно сместить инструмент.

Значение коррекции диаметра фрезы (коррекция на фрезу) – расстояние по нормали к заданному контуру перемещения фрезы, на которое следует дополнительно переместить центр фрезы.

Задающая информация (программа управления) - информация, известная до начала технологического процесса и зафиксированная тем или иным способом на материальном носителе, называемом программоносителем. В программе даются сведения о характере движения рабочих органов, их синхронизации, режимах обработки, различные технологические и другие команды.

Информация обратной связи (ИОС) - информация, источником которой является сам технологический процесс. К этой информации относятся данные о фактическом положении и скорости движения рабочего органа, размере обрабатываемой поверхности, температурных и силовых деформациях в системах СПИД, температуре в зоне резания, уровне вибрации и т. п.

Датчики обратной связи (ДОС) - устройства, с помощью которых собирается информация обратной связи.

Информация возмущения - информация, источником которой служит окружающая среда (температура, влажность, колебания припуска заготовки, твердость материала, уровень вибрации и др.).

Системы управления разомкнутые (без обратной связи, с разомкнутой цепью, циклические, жесткие, программные) - системы управления, использующие только задающую информацию. В системах отсутствуют контроль за выполнением заданной программы и обратная связь. В разомкнутых системах используется только один поток информации. Задающая информация перерабатывается в форму, удобную для управления приводом, выполняющим тот или иной элементарный цикл технологического процесса. Информация возмущения, имеющая место при выполнении технологического процесса, как и информация обратной связи, в разомкнутых системах управления не используется.

Системы управления замкнутые (с замкнутой цепью, с обратной связью, рефлекторные, ациклические) - системы управления, работающие на основе совместного использования задающей информации и информации обратной связи, содержащей данные о фактической скорости перемещения рабочего органа, его положении, об окончании цикла или отдельных его элементов и другие сведения о протекании технологического процесса.

Геометрическая информация - информация, описывающая форму, размеры элементов детали и инструмента и их взаимное положение в пространстве.

Технологическая информация - информация, описывающая технологические

характеристики детали и условия ее изготовления.

Интерполяция - получение (расчет) координат промежуточных точек траектории движения центра инструмента в плоскости или пространстве.

Аппроксимация - процесс замены одной функциональной зависимости другой с определенной степенью точности.

Алгоритм - формальное предписание, однозначно определяющее содержание и последовательность операций, переводящих совокупность исходных данных в искомый результат - решение задачи.

Код - ряд правил, посредством которых выполняется преобразование данных из одного вида в другой. Применение кода (кодирование) сводится к записи информации в виде комбинации символов.

Геометрический элемент - непрерывный участок расчетной траектории или контура детали, задаваемый одним и тем же законом в одной и той же системе координат.

Опорная точка - точка расчетной траектории, в которой происходит изменение либо закона, описывающего траекторию, либо условий протекания технологического процесса.

Опорная геометрическая точка - точка расчетной траектории, в которой происходит изменение закона, описывающего траекторию.

Опорная технологическая точка - точка расчетной траектории, в которой происходит изменение условий протекания технологического процесса.

Расчетная траектория - теоретическая аппроксимированная относительная траектория центра инструмента.

Рукопись программы - информация, записанная в виде, удобном для составления языковой или управляющей программы

Точность позиционирования - величина поля рассеивания отклонений положений центра инструмента от заданных при отработке геометрического перехода без резания, рассчитанная для всего диапазона задаваемых размеров.

Управляемая координата - ось системы координат, относительное перемещение которой вдоль центра инструмента осуществляется с помощью одного исполнительного органа системы управления.

Центр инструмента - неподвижная относительно державки точка инструмента, по которой ведется расчет траектории.

Чувствительность - минимальное рассогласование, на которое может реагировать система.

Шаг программирования - разность между двумя ближайшими программируемыми числовыми величинами.

Эквидистанта - линия, равноотстоящая от линии контура детали (заготовки).

Интерполятор системы ЧПУ станком - вычислительный блок системы ЧПУ, задающий последовательность управляющих воздействий для перемещения рабочих органов станка по осям координат в соответствии с функциональной связью между координатами опорных точек, заданных программой управления станком.

Ось координат станка с ЧПУ - направление, совпадающее с перемещением рабочего органа станка по направляющей опоре в соответствии с программой управления станком, связанное с одной единицей привода.

Интерфейс - совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих совместимость (взаимодействие) различных функциональных блоков (устройств), образующих измерительную, вычислительную или управляющую систему в соответствии с требуемыми

условиями, например видом кода, моментом выдачи (приема) информационных и управляющих сигналов, формой представления информации (аналоговая или цифровая).

Таблица 1







Таблица 2.

Значение подготовительных функций по ГОСТ 20999-83.




Таблица 3

Значение вспомогательных функций по ГОСТ 20999-83



Пример программы:

Рисунок 14. Эскиз детали
По эскизу детали делаем схему движения инструмента с учетом количества проходов и переходов (смотри рисунок 14)


Рисунок 14. Опорные точки движения инструмента.
Таблица 4.

Расчет перемещений.

№ точки	переход	Δ Х		Х	Z		ΔZ
O	ноль			14,5	135
1	подход Х	-410	-2,05	12,45
2	точение				94,6	-40,40	-808
3	отход Х	110	0,55	13
4	подход Х	-60	-0,30	12,7
5	точение				20	-74,60	-1492
6	отход Х	160	0,80	13,5			0
60	отход Z				135	115,00	2300
7	подход Х	-500	-2,50	11
8	точение				107,6	-27,40	-548
9	отход Х	200	1,00	12
10	отход Z				135	27,40	548
11	подход Х	-540	-2,70	9,3
12	точение				107,6	-27,40	-548
80	отход Х	140	0,70	10
70	отход Z				135	27,40	548
13	подход Х	-460	-2,30	7,7
14	точение				107,6	-27,40	-548
15	отход Х	60	0,30	8
16	отход Z				109,2	1,60	32
17	подход Х	-60	-0,30	7,7
18	конавка	-120	-0,60	7,1	107,6	-1,60	-32
120	отвод Х	1180	5,90	13
110	отход Z				135	27,40	548
19	подход Х	-1210	-6,55	6,45
19	подход Х	-100
20	подход Z				133,55	-1,45	-29
21	фаска	200	1,00	7,45	132,55	-1,00	-20
22	отход XZ	110	0,55	8	134	1,45	29
23	подход Х	-160	-0,80	7,2
24	точение				118,6	-15,40	-308
25	фаска	200	1,00	8,2	117,6	-1,00	-20
	ноль	1260	6,30	14,5	135	17,40	348
Контрольная сумма		0	0,00			0,00	0

Пример составления программы по системе кодирования ISO-7bit
N000G26M020

N001M008

N002G01M004

N003X-00410L13F10150

N004Z-00808L23F10050

N005G40X+00110L13

N006X-00060L14

N007Z-01492F10050

N008G40X+00160L14

N009G40Z+02300L23F10200

N010X-00500

N011Z-00548F10050

N012X+00200

N013Z+00548F10200

N014X-00540

N015Z-00548F10050

N016X+00140

N017Z+00548F10200

N018X-00460L12

N019Z-00548L22F10050

N020G40X+00060L12

N021G40Z+00032L22

N022X-00060

N023X-00120Z-00032

N024X+01180

N025Z+00548F10200

N026X-01210

N027X-00100F10050

N028Z-00029

N029X+00200Z-00020

N030X+00110Z+00029

N031X-00160L11

N032Z-00308L21

N033X+00200Z-00020

N034G40X+01260Z-00348L31

N035M002


Перечень литературы и средств обучения

Основная литература

1. 
   Герасимов А.А. «Автоматизация работы в КОМПАС-График (+DVD-ROM)». - СПб: БХВ - Петербург – 2010г.: 608 с.: ил.
   
2. 
   Герасимов А.А. «КОМПАС -3D V10. (+СD-ROM)» – СПб.: БХВ - Петербург, 2008г.: 976с.: ил.
   
3. 
   Богуславский А.А., Третьяк Т.М., Фарафонов А.А. «КОМПАС-3D Практикум»-М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006г.
   
4. 
   Климачева Т.Н. «AutoCAD 2010. Полный курс для профессионалов». : Диалектика – 2009г.: 1088 стр., с ил.
   
5. 
   Эллен Финкельштейн «AutoCAD 2009 и AutoCAD LT 2009. Библия пользователя (+DVD-ROM)».: Пер. с англ. – М.: Диалектика – 2009г.: 1376 с.: ил.
   
6. 
   Евгенев Г.Б. Системология инженерных знаний: учебное пособие для вузов. – М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001г. – 376с.
   
7. 
   Кондаков А.И. САПР технологических процессов: учебник для студ высш. уч. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2007г. – 272с.
   
8. 
   Норенков И. П.Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для втузов.— М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006г. – 448с.
   
9. 
   Красильников Г., Самсонов В., Тарелкин С. Автоматизация инженерно-графических работ. – СПб., Изд. Питер. 2000г. – 256с.: ил.
   
10. 
    Ли Кунву. Основы САПР (CAD/CAM/CAE)., изд. Питер, Изд-е: 1-е, 2004г.- 560с.
    

Дополнительная литература

1. 
   Куликов В.П. «Стандарты инженерной графики, учебное пособие». - М.: ФОРУМ, 2008 (Профессиональное образование)
   
2. 
   Россоловский А.В. «AutoCAD 2000. Настольная книга пользователя». – М.: Нолидж, 2001. 928 с., ил.
   
3. 
   Хейфец А.Л. Инженерная и компьютерная графика. Auto CAD: Опыт преподавания и широта взгляда. М.: Диалог-МИФИ 2004г. – 432с.
   
4. 
   Шалумов А.С., Багаев Д.В. «Система автоматизированного проектирования КОМПАС-ГРАФИК: Учебное пособие. Ч.2.». – Ковров: КГТА, 2003. –42 с.
   
5. 
   Интерактивные учебники по СПРУТ ТП.
   
6. 
   Интерактивные пособия по КОМПАС-3D.
   
7. 
   Интерактивный учебник «Азбука КОМПАС-3D».
   
8. 
   Журнал САПР и графика. Изд. КомпьютерПресс.
   

Перечень рекомендуемых средств обучения

1. 
   Мультимедийный проектор;
   
2. 
   Интерактивная доска;
   
3. 
   Интернет – ресурс;
   
4. 
   Программные средства обучения;
   
5. 
   Виртуальный кабинет для самостоятельной работы студентов.