ЧПУ-программирование объяснено: как станки достигают точности на сложных деталях

Нельзя спорить: ЧПУ-станки невероятно точны. Их способность точно резать 1/4 ширины человеческого волоса (0.001"), делает их незаменимыми в любой современной мастерской.

Тем не менее, просто иметь способность выполнять такие подвиги — только половина истории. Станки сами по себе бесполезны без правильного автоматизированного «компьютерного числового управления» (или ЧПУ): запрограммированной инструкции кода, которая действительно делает эти станки такими впечатляющими.

Хотя ЧПУ-станки могут использовать один из трех типов методов ЧПУ-программирования — ручное, конверсационное, CAM-система — наш фокус сегодня на самом универсальном и точном: программировании CAM-системы. Почему? Потому что этот тип программирования используется, когда точность ЧПУ-обработанной детали на премиуме.

G-код и M-код: заставляя магию происходить

Программа — это последовательность кода, говорящая ЧПУ-станку, что делать. Язык программирования — состоящий из G-кода и M-кода — управляет ЧПУ-оборудованием, позволяя точным и повторяемым производству деталей. Мы охватывали детали G-кода и M-кода в предыдущей статье, но полезно повторить основы здесь.

Подумайте о G-коде как мастере действий, говорящем станочному инструменту, куда идти (конкретное геометрическое местоположение) и какая команда (такая как «быстрое перемещение»). M-код — организатор функций, дающий станку задачу («запуск вращения шпинделя» или «выключение охлаждающей жидкости»).

Так что, пока программные коды «G00G58X-120.Y-5» и «M82» могут выглядеть как бессмыслица для необученного глаза, они дают специфическое направление, жизненно важное для конечного качества машинной детали.

Одно важное напоминание: программирование само по себе не может гарантировать качество; оно требует правильного инструмента и квалифицированных мастеров для запуска ЧПУ-центра обработки на пике.

Как работает ПО?

Для создания надежного ЧПУ-кода станка, инженер использует инструмент компьютерно-помощного производства (CAM) программирования. Один общий пример и индустриальный стандарт, Mastercam®, — ПО, принимающее ввод от инженера и выводящее правильный G-код и M-код для проекта в пост-процессор (который имеет отдельное ПО, связанное с Mastercam).

Есть разные пост-процессоры, в зависимости от станка, потому что некоторые M-коды специфичны для станка. Однако, чтобы облегчить жизнь инженерам, как только Mastercam-программа постится на все станки, коды автоматически обновляются для каждого ЧПУ-станка.

Помните, когда мы сказали, что «ручное программирование» не так современно, как программирование CAM-системы? В случаях, мастеру придется вручную редактировать программу на своем ЧПУ-центре обработки, физически вводя G-код или M-код, когда нужны корректировки. Конечно, это требует общего знания программирования, чертежей деталей, каждого конкретного станка и конкретного кодирования. Смысл в том: ЧПУ-программирование не просто вопрос нажатия кнопки «пуск» станка без руководства и экспертного глаза.

Надежные приспособления = Более быстрое циклическое время

Удержание детали имеет больше влияния на обработку проекта, чем многие думают. Инженерам нужно оценить приспособление (которое может быть ручным или полным гидравлическим) так же как производственный объем перед решением, насколько агрессивной будет программа (как быстро инструменты будут бегать). Чем более безопасное и жесткое удержание, тем более агрессивно режущий инструмент может бегать. Потому что высококлассные приспособления крепкие, режущие инструменты могут быть толкнуты к верхним пределам их Поверхностных футов в минуту (SFM) и Нагрузки на зуб сразу из ворот.

Программирование: Финальная часть процесса

Хотя многие люди могут видеть программирование как начальный шаг в процессе ЧПУ-обработки, это действительно финальный шаг.

Огромное большинство времени инженера тратится до того, как любой код производится Mastercam-программой. Вот что инженер вводит в ПО для получения правильного кода:

• Материал, обрабатываемый
• Тип станка
• Допуск детали
• Инструмент, нужный для достижения допуска
• Циклическое время
• Шероховатость поверхности
• Дизайн приспособления

Все это нужно определить первым, что делает программирование финальным шагом процесса перед тем, как любое ЧПУ-программирование попадет на цех.

Как проверить программирование на качество

В начале проекта клиент посылает ЧПУ-мастерской CAD (компьютерно-помощный дизайн) модели как сырой литой детали, так и готовой обработанной детали. Чтобы протестировать программирование, Mastercam ПО верифицирует, что каждый инструмент пойдет туда, где нужно, и сделает то, что должно. Он виртуально обрабатывает сырую модель литья в CAM модель готовой детали, а затем проверяет против фактической модели детали клиента. Любые различия подсвечиваются и сравниваются, чтобы помочь программисту дважды проверить свою работу.

Как другая проверка, опытный мастер на цехе выполняет «сухой прогон инструментов» на самой первой детали, чтобы обеспечить, что дизайн встречает практику. Мастер прогоняет программу, но с инструментом «режущим» воздух перед деталью пока операторы смотрят. Они делают это, добавляя достаточно отрицательного износа к каждому инструменту, чтобы держать их от зацепления детали. Таким образом инструмент приближается к детали, чтобы увидеть движение без зацепления.

Это позволяет мастеру поймать любые проблемы, включая непредвиденные накопления допусков. Например, доступ обработки вокруг зажимов может быть тугой, так что это зона фокуса. Если есть вопросы, оператор встречается с программистом для ревью программы, и изменения траектории инструмента могут быть сделаны мгновенно. С опытным программистом передовыми CAM инструментами, 99% программ не нуждаются в каких-либо изменениях из ворот.

Этот скриншот из ПО программирования Mastercam показывает круглый серый держатель инструмента и инструмент, обрабатывающий синюю деталь, оставляя след желтого от его недавнего реза.

Та самая первая деталь также проходит «инспекцию первой статьи» проверку качества оператором на столе центра обработки, где деталь измеряется. Затем она идет в лабораторию качества мастерской, где инженеры качества запускают деталь на КИМ (координатно-измерительной машине) для верификации и измерения физических геометрических характеристик детали.

Обучение программисту: изучение процесса

Как программировать ЧПУ-станки преподается во многих технических школах, однако ничего не бьет обучение на рабочем месте. Многие мастерские имеют стажировки, во время которых на-руку обучение подчеркивается. В дополнение, Mastercam предлагает программы обучения и онлайн-вебинары тоже.

«Код не просто пишет себя». Ну, он как бы делает! Если инженер предоставляет Mastercam правильную информацию, ПО пишет код. Что важнее всего — применение процесса и знание того, как производить детали. Обзор чертежа детали и быстрое определение режущих инструментов, типа станка, циклического времени, приспособления и т.д. приходит со временем. Никакая учебная книга не дает то знание день-за-днем; оно должно быть выучено через опыт.

Операторы также получают процесс обучения от инженера, который показывает детали Mastercam и делится точно тем, что инструмент должен делать, делая время, потраченное перед шпинделем, тем более продуктивным.

Это говорит о чем-то о стандартах качества ЧПУ-мастерской, когда их специальность — принятие сложных проектов с требовательными, жесткими допусками. Stecker Machine опирается на свое ЧПУ-программирование, чтобы помочь поставить операторов в лучшую позицию для успеха и доставки высококачественных, высокоточных деталей нашим клиентам.

Об авторе

Дэн заставляет станки Stecker Machine бегать быстро. Он оптимизирует режущие инструменты и программы для пиковой эффективности, исправляет любые производственные проблемы и проектирует и выбирает передовые инструменты для новых работ и улучшений продуктов. Том — эксперт Stecker Machine по Mastercam. Он обрабатывает все ЧПУ-фрезерное программирование. Он также проектирует приспособления и поддерживает производство.