CNC programozás

1. CNC programozás CNC alapok

2. Rövidítések • NC: -Numerical Control  Számjegyvezérlés • DNC: - Direkt Numerical Control • SNC: - Stored Numerical Control  Programtárolós Számjegyvezérlés • CNC: - Computer Numerical Control  Számítógépes Számjegyvezérlés

3. NC technika fejlődése • Programvezérlés kialakulása: • 1808: JACQUARD lyukkártya vezérlésű szövőgépet készített. Ez jelentette a cserélhető adathordozók feltalálását. • 1863: FOURNEAUX szabadalmaztatta az automatikus zongorát, amely lyukszalaggal és sűrített levegővel vezérelte a billentyűk működését • 1938: SHANNON amerikai matematikus arra az eredményre jutott, hogy gyors számítás és adatátvitel csak bináris formában történhet.  a mai számítógépek és számjegyvezérlések alapelve • 1940: J.T. Parson az Egyesült Államokban szerszámgépek számjegyes (NC) irányításával kapcsolatos szabadalmat nyújtott be.

4. NC technika fejlődése • NC vezérlések és gépek fejlődése: • 1946: elkészült az első digitális számítógépek  elektronikus adatfeldolgozás alapjai • 1948:az MIT (Massachusetts Institute of Technology) Szervomechanizmusok Laboratóriumában kidolgozták az első számjegyes irányítású szerszámgép kísérleti példányát • 1952:szintén az MIT laboratóriumában elkészült az első NC marógép prototípusa. A vezérlés elektroncsövekből épült fel, amely 3 tengely egyidejű mozgatását tette lehetővé. Az adatokat binárisan kódolt lyukszalagról kapta. • 1955:az elektromechanikus (relés) vezérléseket építenek

5. NC technika fejlődése • 1960: Megjelentek a tranzisztoros vezérlések • 1963: Elkészült az első magyar NC gép egy konzolos marógép , amit a Csepeli Szerszámgépgyárban gyártottak • 1968: Integrált áramkörök alkalmazása az NC vezérlésekben • 1972: Megjelentek az első programtárolós (SNC) és számítógépes (CNC) NC gépek • 1976: Mikroprocesszorok alkalmazása a CNC gépekben • 1980: Megkezdődött a multimikroprocesszoros struktúrákelterjedése

6. Vezérlő berendezések fajtái • NC vezérlő: Numerical Controll • Nem rendelkeznek a teljes program befogadására alkalmas tárolóval • A programot minden munkadarab megmunkálásánál be kell olvasni • A program beolvasása lyukszalagról vagy mágnesszalagról lehetséges • Fix huzalozású logikával rendelkeznek • A vezérlőprogram végrehajtása előre meghatározott módon történik

7. Vezérlő berendezések fajtái • SNC vezérlő: Programtárolós NC • Adatbeviteli része kiegészült egy félvezetős tárral, mely a teljes megmunkáló program befogadására alkalmas • A programot elegendő egyszer a tárolóba olvasni, a végrehajtás során a vezérlés a tárolóból kapja az utasításokat

8. Vezérlő berendezések fajtái • CNC vezérlő: Számítógépes NC • Lelke egy processzorokból felépített számítógép • Nem fix huzalozású hanem szabadon programozható logikájú • Adatfeldolgozási rendjét nem a fix huzalozás, hanem a processzor memóriájában elhelyezett rendszerprogram szolgáltatja • Egy időben több program is tárolható a memóriában • Mód van a programok láncolására (alprogram technika) • Lehetőség van a géphibák kompenzálására (pl.: holtjáték kiküszöbölése) • Programciklusok szervezhetők • Öndiagnosztika: CNC hibáinak feltárása • Adatmegjelenítés képernyőn történik grafikus tesztelés

9. Számjegyvezérlési módok 1. • PONTVEZÉRLÉS: A szerszám vezérelt pontját a sík vagy tér adott pontjára kell mozgatni. A vezérelt elmozdulás közben megmunkálás nem történik, a mozgatás sebessége gyorsmenettel történik. Az egyes koordinátatengely irányú elmozdulások között nincs funkcionális összefüggés. Az elmozdulás valamelyik koordináta tengellyel párhuzamosan történik. • Alkalmazási területe: Koordináta fúrógépek, ponthegesztő gépek, sajtológépek, kivágó gépek

10. Számjegyvezérlési módok 2. • SZAKASZVEZÉRLÉS: Nincs funkcionális összefüggés a különféle koordinátatengely irányú mozgások között. A vezérelt elmozdulás közben megmunkálás lehetséges. A szerszám a kiinduló ponttól a befejező pontig egyenes mentén mozog valamely tengellyel párhuzamosan, vagy két előtoló mozgás egyidejű bekapcsolásával a koordinátatengellyel meghatározott szögben (általában 45 fok). • Alkalmazási területe: Egyszerű eszterga és marógépek

11. Számjegyvezérlési módok 3. • PÁLYAVEZÉRLÉS: A különféle koordinátatengely irányú mozgások között funkcionális összefüggés van. A szerszám vezérelt pontja az előírt pályán mozog. A pálya sík és térgörbe is lehet. A koordináta tengelyek menti sebességek között valamilyen függvénykapcsolat van. A kontúrvonalat megadó görbét a gép elemi útszakaszok sorozatával közelíti. Ennek meghatározása a CNC belső számítógépével az úgynevezett interpolátorral történik. • Az egyidejűleg vezérelhető tengelyek száma szerint megkülönböztetünk 2D, 3D, 4D, 5D pályavezérlést.

12. Számjegyvezérlési módok 3. 2D-s pályavezérlés • Gyakran a vezérlés valamely tengelyt nem tud a többivel szinkronban vezérelni. Az ilyen tengely 1/2D-s • Előfordulhat, hogy egy 3 tengelyes gép egyszerre csak két tengely tud szinkronban mozgatni, de bármely két tengelyt. Az ilyen gép 2,5 D-s 2,5D-s pályavezérlés 3D-s pályavezérlés

13. A CNC gépek építőelemei 1. FŐHAJTÁS: • Feladata eszterga gépeken a munkadarab, fúró- és marógépeken a szerszám forgatása. • Három részből áll: főorsóból , sebességváltóból, meghajtó motorból • NC gépek főorsóinak kialakítása nagyobb merevséget pontosságot igényel mint a hagyományos gépeknél • A hajtómű lehet fokozatos vagy fokozat nélküli kivitelű. A mai szerszámgépeknél elsősorban fokozatnélküli hajtóműveket alkalmaznak, így megvalósítható az állandó forgácsoló sebességgel történő forgácsolás. • A főhajtóművek meghajtására aszinkron váltóáramú motorokat alkalmaznak.

14. A CNC gépek építőelemei 2. • GÉPÁGY: • Az ágy, vagy az állványszerkezet a szerszámgép alapja. Ez hordozza a gép összes aktív vagy passzív elemét, az orsókat, szánokat, asztalokat, sokszor a vezérlést is erre erősítik fel. • Az állványszerkezet hegesztett acélból, öntöttvasból vagy úgynevezett kompozit betonból készül. • Legfontosabb szempontok a merevség, rezgéscsillapító-képesség, hőstabilitás.

15. A CNC gépek építőelemei 3. • VEZETÉKEK • Napjainkban gördülő vezetékeket alkalmaznak a forgácsoló szerszámgépek döntő többségénél. • Ezek lehetnek a terhelés függően golyós illetve görgős kivitelűek • Jellemzői: • Lágy, nagy sebességű megvezetés, • optimális futási tulajdonság, • hosszú élettartam • karbantartás-mentesség • A golyók, ill. görgők kenőanyag kamrákban vannak, amelyek lehetővé teszik az egyenletes futást csekély hőfejlődés mellett, jelentősen csökkentve a mozgatási ellenállást.

16. A CNC gépek építőelemei 4. • SZÁNMOZGATÁS: • Léptetőmotoros  nyílt hatásláncú vezérlőknél • Szervohajtás  zárt hatásláncú vezérlőknél (egyenáramú szervomotorok) • MOZGATÓ ORSÓK: • Az NC gépek szánszerkezeteinek mozgatására hagyományos gépeknél alkalmazott trapézmenetes orsók helyett golyósorsó-golyósanya párt alkalmaznak • A szánok mozgatása holtjátékmentesen és kis súrlódással megvalósítható míg a trapézmenetes orsó esetén nagy a csúszási súrlódás és a holtjáték. • A golyósorsók hatásfoka magas akár 95% • Hosszú élettartamú • Nagy pontosságú

17. A CNC gépek építőelemei 5. • A holtjáték kiküszöböléséhez a golyósorsót elő kell feszíteni. Ehhez két anyát kell egymással szemben felhelyezni.

18. A CNC gépek építőelemei 6. • ÚTMÉRŐ RENDSZER: • A zárt hatásláncú NC gépeknél szükség van a vezérelt mozgás ellenőrzésére, ehhez elektronikus útmérő berendezéseket alkalmaznak. • Az útmérés a mérés helye szerint lehet: • Közvetlen: a szán helyzetét ill helyzetének változását mechanikai áttétel nélkül állapítják meg. Az orsójáték és az orsóemelkedési hiba nem befolyásolja a mérést ezért nagyon pontos • Közvetett: A mérendő hosszirányú mozgást forgó mozgás útján határozzák meg. Fontos, hogy a mechanikus hibák elhanyagolhatóan kicsik legyenek, illetve ezeket a hibákat a CNC vezérlés szoftveres kompenzálni tudja. Előnye: olcsóbb mint a közvetlen útmérő berendezés

19. A CNC gépek építőelemei 7. • Az útmérő a jelképzés módja szerint: • Analóg: A mérendő szakaszt valamilyen más arányos fizikai mennyiséggé (pl.: villamos feszültség) alakítják át. Az analóg jel két határérték között minden tetszőleges értéket felvehet. • Digitális: A mérendő szakaszt sok kis szakaszra osztják, az egyes szakaszokat mozgás közben megszámlálják. A digitális útmérés fotoelektromosan történik. Az ilyen mérőrendszerek két fő részből állnak: egy bináris jellel vagy jelekkel ellátott üveglécből, vagy üvegtárcsából, illetve a jelek letapogatására szolgáló mérőfejből vagy mérőfejekből.

20. A CNC gépek építőelemei 8. • A mérés vonatkoztatási pontja szerint • Abszolút: az a mérési eljárás, amikor a szánelmozdulásra vonatkoztatott minden méret egy kiindulási ponthoz, a mérőrendszer nullpontjához mérve abszolút értelemben jelenik meg. • Növekményes: az a mérési eljárás, amikor a szánelmozdulás mértékét egy-egy útméretegység folyamatos megszámlálásával érzékeljük, illetve ezen diszkrét egységek egész számú többszörösével adjuk meg minden útszakaszra külön-külön, nem a nullponthoz, hanem a korábbi szánhelyzethez képest az útegységek összeszámlálásával

21. Digitális növekményes közvetlen útmérő

22. Digitális növekményes közvetett útmérő

23. Digitális abszolút útmérő KÖZVETETT KÖZVETLEN

24. Analóg abszolút útmérő Potenció méteres útmérő

25. CNC gépek koordináta rendszere • Jobbsodrású derékszögű koordináta rendszer (Descartes –féle) • Az első főtengelyt X, a második főtengelyt Y, a harmadik főtengelyt pedig Z-vel jelöljük

26. Koordináta rendszerek Esztergagép • a Z tengelyirány mindig a szerszámgép főorsójának szimmetriatengelye • a szerszám pozitív Z irányú mozgásakor a munkadarab és a szerszám közötti távolság növekedjen. 3 tengelyes marógép

27. Ha a szerszámgép kialakítása miatt vannak olyan részek, melyek párhuzamosan mozdulnak el a főtengelyekkel, ezek jelölése U, V, W . • Egyes gépeken a munkadarab a koordinátatengelyek körül elfordulhat. Az ilyen forgó tengelyeknek A, B, C, a szabványos elnevezése

28. Vonatkoztatási pontok

29. Gépi nullpont • Jele: M • A gépi nullpont a gép nem változó - nem eltolható koordináta rendszerének kezdőpontja (nullpontja). • Ezt a pontot a gép gyártója rögzíti, és a gépen lévő összes további koordináta rendszer és vonatkoztatási pont kiindulási pontja .

30. Referencia pont • Jele: R • A referenciapontot a szerszámgép gyártója választja meg. • A gép mozgástartományán belül mikrokapcsolókkal(egyéb jeladókkal) kijelölt pont. • Növekményes mérőrendszer esetén a gép bekapcsolása után a referenciapont felvétellel a szerszámot pontosan meghatározott helyzetbe lehet beállítani. • A referenciapont általában a munkatér határán található, és automatikusan elérhető. A referenciapont beállítása a vezérlőberendezés bekapcsolása után lehetővé teszi az útmérő rendszer hitelesítését. • A referenciapont koordinátái a gépi nullapontra vonatkoztatva mindig ugyanazok, pontosan ismert számértékek.

31. Munkadarab nullpont • Jele: W • A munkadarab nullapontja a munkadarab koordinátarendszerének kezdőpontja (nullapontja). Ez a pont szabadon választható, és gép beállításakor a gépi nullapontra vonatkoztatva rögzítjük. • A munkadarab nullapontjának kijelölésekor az a fontos, hogy megkönnyítsük a programozási munkát. • A koordinátákat lehetőség szerint közvetlenül tudjuk a műhelyrajzról átvenni. Ehhez a rajz mérethálózatát kell figyelembe venni. • Az alkatrészprogramban a koordináta értékeket mindig a munkadarab koordináta rendszerében kell megadni úgy, mintha a szerszám végezné a mozgást.

32. Szerszám vonatkoztatási pont • Jele: F • (A szerszám koordináta rendszerének kezdőpontja) • A szerszám geometriai méretet ehhez a ponthoz viszonyítva kell megadni. Ezeket az méreteket szerszámkorrekciós adatoknak nevezzük.

33. Szerszámcsere pont • Szabadon választható, kijelölhető pont • A munkatérben kell elhelyezni olyan helyen, ahol a szerszámváltások zavartalanul, a munkadarabbal vagy más elemmel való ütközés nélkül végbe mehet.

34. Gépi nullpont helyzete • A szerszámgépeken a referencia ponthoz viszonyított helyzete alapján a gépi nullpont lehet: • Lebegő: a gépi nullpont a mozgástartományon belül vagy kívül helyezkedik el és helyzete a referencia ponthoz képest ismert • Fix: a gépi nullpont és a referencia pont egybeesik, távolságuk nulla

35. Lebegő gépi nullpont

36. Fix gépi nullpont

37. CNC program felépítése • A CNC vezérlések programozási nyelve - hasonlóan a számítógépi programnyelvekhez- speciális szintaktikai és szemantikai szabályokkal rendelkezik. • A CNC program mondatokból áll. Egy mondat általában a megmunkálási folyamat egy szakasz, lépése • A mondatokat utasítások, szavak alkotják • A szó egy betűből és számjegyekből áll. A betűt címnek nevezzük. Pl.: X50 • A mondatokon belül a szavak sorrendje nem kötött • A változatlan utasításokat nem kell minden mondatban megadni (öröklődő utasítások)

38. CNC program felépítése 2 • NC program készítésekor leggyakrabban használt címek: • Mondatszám: N • Előkészítő funkciók: G • Koordináta adatok: X,Y,Z, U,V,W, A,B,C • Interpolációs adatok: I,J,K • Technológiai adatok (F, S, T, D, H) • Kiegészítő funkciók: M • A mondatszám az újabb vezérléseknél csak címke (label) megadása nem kötelező.

39. Szerszámok programozott pontja • A szerszámgép vezérlése a programozott pályán a szerszám programozott (vezérelt) pontját (P) mozgatja. • Fúró esetén a fúró csúcspontja • Esztergakés esetén a lekerekítési sugár koordinátatengelyekkel párhuzamos érintőinek metszéspontja • Marószerszám esetén a szerszámtengely és a homlokfelület metszéspontja

40. CNC programozás Esztergagép és marógép

41. Abszolút Minden pont koordinátáját a munkadarab nullponthoz viszonyítva kell megadni G90 X,Y,Z abszolút koordináták XI, YI, ZI növekményes koordináták Növekményes Az egyes pontok koordinátáját az előző ponthoz viszonyítva kell megadni G91 X,Y,Z növekményes koordináták Méretmegadás NCT100T vezérlésű CNC esztergagépnél X címen átmérőben kell megadni az értékeket mindkét méretmegadási mód esetén.

42. Gyorsmenettel történő elmozdulás (csak pozicionálásra használható) G00 X… Y… Z… Programozott előtolási sebességgel történő elmozdulás (lineáris interpoláció) G01 X… Y… Z… F… Egyenes mentén történő elmozdulás programozása

43. Abszolút méretmegadás esetén G90 G00 X30 Y10 Növekményes méretmegadás esetén G91 G00 X-20 Y-10 VAGY G90 G00 XI-20 YI-10 Példa egyenes programozására

44. Körív programozása/sík kiválasztása/ • A körív programozása a legtöbb CNC gép esetén csak síkban lehetséges. Ezért a körív programozása előtt ki kell választanunk a megmunkálás síkját: G17 - XY sík kiválasztása G18 - XZ sík kiválasztása G19 - YZ sík kiválasztása

45. Körív programozása/körüljárási irányok/ • Ha egy pontból a következő pontba körív mentén akarok eljutni ezt megtehetem az óramutató járásával ellentétes és megegyező irányba. G02- OJM irány G03- OJE irány • A szabvány szerint az irány megállapításához az adott síkot a síkra merőleges tengely pozitív iránya felöl a negatív irány felé kell szemlélni.

46. Körív programozása/sugár megadásával/ • A körív programozása esetén az előkészítő funkció megadása után meg kell adni a végpont koordinátáit valamint a kör sugarát G17 G02/G03 X… Y…. R… G18 G02/G03 X… Z…. R… G19 G02/G03 Y… Z…. R…

47. Sugár megadás problémái • A sugárral történő körív programozásakor a kezdő és végpont közé ugyanakkora sugárra és ugyanazzal a körüljárási iránnyal két kör is képezhető. • Ilyenkor a kör középponti szögével tudunk a két körív között különbséget tenni. • Ha a 180º-nál kisebb középponti szögű(1 ill. 3) köríven szeretnénk haladni a sugár értékét pozitív előjellel adjuk meg • Ha a 180º-nál nagyobb középponti szögű (2 ill. 4) köríven szeretnénk haladni a sugár értékét negatív előjellel adjuk meg.

48. Példa körív programozására • 1. körív: G18 G2 X80 Z50 R40 • 2. körív: G18 G2 X80 Z50 R-40 • 3. körív: G18 G3 X80 Z50 R40 • 4. körív: G18 G3 X80 Z50 R-40

49. Körív programozása/középpont megadásával/ • A körív programozásának másik lehetősége, hogy a végponton kívül a sugár megadása helyett a középpont helyét adjuk meg. • A középpont megadása az interpolációs adatokkal (I,J,K) történik. G17 G02/G03 X… Y…. I… J… G18 G02/G03 X… Z…. I… K… G19 G02/G03 Y… Z…. J… K…

50. Körív programozása/középpont megadásával/ • SZABÁLY: A középpont helyét a kör kezdőpontjából a kör középpontjába mutató vektor tengelyekkel párhuzamos komponenseivel adhatjuk meg. (Növekményes értékek) • Az I, J, K interpolációs vektorokat mindig növekményesen kell megadni, függetlenül attól, hogy a többi koordináta adat megadásakor melyik méretmegadási módot választottuk. • Az I, J, K vektorokat előjelhelyesen kell megadni