Объяснение программирования ЧПУ:как станки достигают точности при обработке сложных деталей

Спорить нельзя:станки с ЧПУ невероятно точны. Их способность точно срезать ¼ ширины человеческого волоса (0,001 дюйма) делает их незаменимыми в любой современной механической мастерской.

Тем не менее, просто иметь возможность совершать такие подвиги — это только половина дела. Сами по себе станки бесполезны без правильного автоматизированного «числового программного управления» (или ЧПУ):закодированной запрограммированной инструкции, которая действительно делает эти станки такими впечатляющими.

Хотя станки с ЧПУ могут использовать один из трех типов методов программирования станков с ЧПУ — ручной, диалоговый и CAM-систему, — сегодня мы фокусируемся на наиболее универсальном и точном:системном программировании CAM. Почему? Потому что этот тип программирования используется, когда точность детали, обработанной на станке с ЧПУ, имеет большое значение.

G-код и M-код:творим волшебство

Программа — это последовательность кода, которая сообщает станку с ЧПУ, что делать. Язык программирования, состоящий как из G-кода, так и из M-кода, управляет станками с ЧПУ, обеспечивая точное и воспроизводимое изготовление деталей. Подробности о G-коде и M-коде мы рассмотрели в предыдущей статье, но здесь будет полезно ознакомиться с основами.

Думайте о G-коде как о мастере действий, сообщающем станку, куда идти (определенное геометрическое место) и какова команда (например, «быстрое движение»). М-код является организатором функций, задающих станку задачу («запустить вращение шпинделя» или «отключить подачу СОЖ»).

Таким образом, хотя программные коды «G00G58X-120.Y-5» и «M82» могут показаться чепухой неподготовленному глазу, они задают конкретное направление, жизненно важное для конечного качества детали машины.

Одно важное напоминание:само по себе программирование не может гарантировать качество; для работы станка с ЧПУ на пике мощности требуются подходящие инструменты и квалифицированные машинисты.

Как работает программное обеспечение?

Чтобы создать надежный машинный код с ЧПУ, инженер использует инструмент программирования автоматизированного производства (CAM). Один из распространенных примеров и отраслевых стандартов — Mastercam® — это программное обеспечение, которое принимает входные данные от инженера и выводит нужные G-код и M-код для проекта в постпроцессор (у которого есть отдельное программное обеспечение, связанное с Mastercam).

В зависимости от машины существуют разные постпроцессоры, поскольку некоторые M-коды специфичны для машины. Тем не менее, чтобы облегчить жизнь инженерам, как только программа Mastercam будет размещена на всех станках, коды автоматически обновляются для каждого станка с ЧПУ.

Помните, мы говорили, что «ручное программирование» не так современно, как системное программирование CAM? Иногда машинисту необходимо вручную редактировать программу на своем обрабатывающем центре с ЧПУ, физически вводя G-код или M-код, когда необходимы корректировки. Конечно, это требует общих знаний в области программирования, печати деталей, каждой конкретной машины и конкретного кодирования. Дело в том, что программирование ЧПУ — это не просто нажатие кнопки «пуск» станка без руководства и экспертного взгляда.

Безопасные светильники =более быстрое время цикла

Закрепление обработки оказывает большее влияние на обработку проекта, чем думают многие. Инженерам необходимо оценить приспособление (которое может быть ручным или полностью гидравлическим), а также объем производства, прежде чем решить, насколько агрессивной будет программа (насколько быстро будут работать инструменты). Чем надежнее и жестче крепление заготовки, тем агрессивнее может работать режущий инструмент. Поскольку высококачественные крепления прочные, режущие инструменты могут работать до верхних пределов их поверхностного фута в минуту (SFM) и нагрузки на стружку прямо за воротами.

Программирование:заключительная часть процесса

Хотя многие люди могут рассматривать программирование как начальный шаг в процессе обработки с ЧПУ, на самом деле это последний шаг.

Подавляющее большинство времени инженера тратится на создание какого-либо кода с помощью программного обеспечения Mastercam. Вот что инженер вводит в программу, чтобы получить правильный код:

• Обрабатываемый материал
• Тип машины
• Допуск детали
• Инструменты, необходимые для достижения допуска.
• Время цикла
• Отделка поверхности
• Дизайн светильника

Все это необходимо определить в первую очередь, поэтому программирование становится последним этапом процесса, прежде чем любое программирование станков с ЧПУ попадет в цех.

Как проверить качество программы

В начале проекта клиент отправляет в механический цех с ЧПУ модели CAD (компьютерного проектирования) как отлитой детали, так и готовой обработанной детали. Чтобы протестировать программирование, программное обеспечение Mastercam проверяет, что каждый инструмент пойдет туда, куда ему нужно, и сделает то, что должен. Он виртуально преобразует необработанную отлитую модель в готовую модель детали CAM, а затем сверяет ее с фактической моделью детали клиента. Любые различия выделяются и сравниваются, чтобы помочь программисту дважды проверить свою работу.

В качестве еще одной проверки опытный механик в цехе выполняет «пробную прогонку инструментов» на самой первой детали, чтобы убедиться, что конструкция соответствует практике. Станочник выполняет программу, но инструмент «режет» воздух перед деталью, а операторы ее просматривают. Они делают это, добавляя к каждому инструменту ровно столько отрицательного износа, чтобы он не зацепился за деталь. Таким образом, инструмент приближается к детали и видит движение, не зацепляясь.

Это позволяет машинисту выявлять любые проблемы, включая непредвиденные превышения допусков. Например, доступ к зажимам при механической обработке может быть затруднен, поэтому это область особого внимания. Если возникают вопросы, оператор встречается с программистом для ознакомления с программой, и изменения в траектории могут быть внесены мгновенно. Благодаря использованию передовых CAM-инструментов опытного программиста 99% программ не нуждаются в каких-либо изменениях сразу.

На этом снимке экрана из программного обеспечения Mastercam показан круглый серый держатель инструмента и инструмент, обрабатывающий синюю деталь, оставляющую желтый след от последнего разреза.

Эта самая первая деталь также проходит проверку качества «первой проверки изделия» оператором на столе обрабатывающего центра, где деталь калибруется. Затем он поступает в лабораторию качества цеха, где инженеры по качеству проверяют деталь на КИМ (координатно-измерительной машине) для проверки и измерения физических геометрических характеристик детали.

Обучение программисту:изучение процесса

Программированию станков с ЧПУ учат во многих технических учебных заведениях, но ничто не сравнится с обучением на рабочем месте. Во многих магазинах есть программы обучения, во время которых особое внимание уделяется практическому обучению. Кроме того, Mastercam предлагает программы обучения и онлайн-вебинары.

«Код не просто пишется сам». Ну, вроде как! Если инженер предоставляет Mastercam правильную информацию, программа записывает код. Самое главное — это применить процесс и знать, как производить детали. Просмотр отпечатка детали и быстрое определение режущего инструмента, типа станка, времени цикла, крепления и т. д. приходят со временем. Ни один учебник не дает таких повседневных знаний; этому нужно учиться на собственном опыте.

Операторы также проходят обучение у инженера, который показывает детали Mastercam и рассказывает, что именно должен делать инструмент, что делает время, проведенное перед шпинделем, намного более продуктивным.

Это что-то говорит о стандартах качества станков с ЧПУ, когда они специализируются на сложных проектах с жесткими допусками. Компания Stecker Machine использует программное обеспечение станков с ЧПУ, чтобы помочь операторам добиться наилучших результатов и поставлять нашим клиентам высококачественные и высокоточные детали.

Об авторе

Дэн следит за тем, чтобы машины Stecker Machine работали быстро. Он оптимизирует режущие инструменты и программы для достижения максимальной эффективности, исправляет любые производственные проблемы, а также разрабатывает и выбирает передовые инструменты для новых работ и усовершенствований продукции. Том — эксперт по Mastercam компании Stecker Machine. Он занимается всем программированием станков с ЧПУ. Он также проектирует светильники и поддерживает производство.