Akademie CNC obrábění (85)

Dnešní informativní příklad volně navazuje na předchozí kapitoly a věnuje pozornost řídicímu systému obráběcích strojů – Sinumeriku 840D sl Operate. Pozornost je soustředěna na cyklus s názvem „CYCLE800“, který řeší problematiku „Naklápění“. CYCLE800 je sice určen především pro NC programování na pětiosých frézovacích strojích, je však nutno dodat, že se jedná o tzv. statickou transformaci pracovní roviny. V této transformované rovině pak sice může probíhat 2,5D nebo souvislé 3D obrábění pomocí lineárních os, ale kruhové osy stroje nejsou v tomto případě pro třískové obrábění využitelné (slouží jen pro nastavení polohy stolu). Tento cyklus při své činnosti automaticky volá jednotlivé funkce řídicího systému, přepočítává polohu aktivního nulového bodu, přepočítává korekce řezných nástrojů a provádí nastavení nové polohy stolu dle naprogramovaných hodnot. Programátor jen zadává hodnoty naklopení os A, B, C nebo otočení kolem os X, Y, Z, přičemž řídicí systém automaticky zajistí, aby aktivní pracovní rovina byla např. vždy kolmá k ose nástroje (nehledě na konstrukci/kinematiku stroje).

Přesto, že Sinumerik 840D sl Operate je schopen řídit i „zvláštní“ případy kinematiky prostřednictvím integrované kinematické transformace, bude dále věnována pozornost jen „běžným“ konfiguracím strojů. Zvláštnímu případu kinematiky, kterou je např. hexapod, bude věnována samostatná kapitola někdy příště.
Mezi běžné konfigurace obráběcích strojů je tedy možno zařadit stroje:

– se dvěma kruhovými osami na vřeteníku (typ: tzv. vidlice nebo tzv. kardanová osa)
– se dvěma kruhovými osami na pracovním stole (typ: otáčecí a sklopná osa nebo kardanová osa)
– s jednou kruhovou osou na vřeteníku a druhou kruhovou osou na stole (typ: otáčecí osa a vidlice).

V ČEM SPOČÍVAJÍ VÝHODY CYKLU CYCLE800?

Jedná se v podstatě o zjednodušení NC programování, především frézování a vrtání na libovolných naklopených rovinách, při kterém není zapotřebí externích výpočtů nastavení jednotlivých rotačních os a výpočtů hodnot pro lineární posunutí. NC programování se s CYCLE800 stává rovněž kinematicky nezávislé v případě naklápění po osách (program je beze změny možno použít na různých strojích), přičemž je zajištěna možnost operativní změny nástrojových délkových korekcí. Při užívání tohoto cyklu funguje i automatické vyjíždění řezného nástroje z otvoru před naklápěním a jsou zohledňovány softwarové koncové spínače.

Jak by tedy vypadal ten tzv. složitý NC program bez CYCLE800?
N5 T2 D1 ;volání řezného nástroje (D10_VRTAK) a jeho korekcí
N10 M6 ;výměna řezného nástroje
N15 G54 G17 S1114 M3 ;nastavení nulového bodu obrobku, pracovní roviny a řezných podmínek
N20 TRANS Y43 Z125 ;posunutí počátku (nový vztažný bod pro otáčení)
N25 AROT Y=33 ;aditivní otočení framu N30 TCOFR ;automatický výpočet poloh kruhových os (vztaženo na aktivní frame)
N35 TCARR=2 ;aktivování orientovatelného držáku nástroje
N40 G0 X0 Y0 Z80 B=$P_TCANG[1] ;nastavení 1. polohy kruhové osy
N45 PAROT ;aktivování otočení framu obrobku
N50 G0 X15 Y15 Z15 ;poloha 1. díry
N55 CYCLE82(80,0,2,-18,,1,0,1,12) ;cyklus pro vrtání
N60 PAROTOF ;deaktivování framu otočení nástroje
N65 TCARR=0 ;deaktivování orientovatelného držáku nástroje
N70 M30 ;konec NC programu

S využitím CYCLE800 by byl výše uvedený hlavní program výrazně kratší. Výhody této metodiky ovládání strojů jsou však implementovány i do tzv. ručního režimu (JOG). Mírně modifikované dialogové okno „Naklápění“ je totiž velmi užitečné např. při seřizování obrobků se šikmými frézovanými plochami nebo pro obrobky, které nejsou upnuty paralelně s lineárními strojními osami. Vyplněné dialogové okno totiž převezme vstupní hodnoty a po aktivaci stroje tlačítkem „NC Start“ je realizována změna polohy kruhových os a pro novou pracovní rovinu se automaticky vypočte frame naklápění. Prostřednictvím tohoto framu je např. garantována orientace řezného nástroje ve směru kolmém na tuto naklopenou rovinu.

Pomocí dialogového okna „Naklápění v režimu JOG“ je možno používat následující funkce:

– aktivování datového bloku naklápění
– kompenzaci základního otočení obrobku u strojů s naklápěcím stolem
– absolutní nebo aditivní naklápění do libovolné roviny, kterou kinematika stroje umožňuje
– naklopená rovina může být nastavena jako nová nulová rovina nebo může být vymazána
– deaktivování datového bloku naklápění. V režimu JOG (manuální ovládání stroje) může dále např. operátor stroje využít funkce

„Naklápění“ pro polohování obrobku před tzv. Rovinným frézováním. Naklápění může rovněž použít před měřením klíčových rozměrů obrobku nebo obrobených technologických prvků sondou. Na libovolné naklopené rovině lze nastavit počátek souřadného systému, a to buď manuálně, nebo prostřednictvím měřicí sondy. Zjištěné hodnoty posunutí počátku jsou přitom vztaženy na nenaklopenou rovinu, případně na základní polohu kinematiky stroje. Operátor má však možnost určit, která rovina má být definována jako nulová rovina. V tomto případě jsou změřené hodnoty transformace počátku posunutím vztaženy na novou základní polohu.

Cyklus CYCLE800 (Naklápění) se vyskytuje nejen v režimu „JOG“, ale nachází se i v režimu „AUTO“. Zde se užívá v automatickém chodu pro obrábění nebo měření. Je vhodné zdůraznit, že programátor má tento cyklus k dispozici ve dvou režimech. 1. v textovém editoru pro psaní G-kódu a 2. v ShopMillu. Z pohledu technologie frézování je pak možno tento cyklus dále dělit na „Naklápění roviny“ a na „Nastavování polohy nástroje“. A aby toho nebylo málo, tak CYCLE800 nabízí pro technologie frézování na soustruhu nebo soustružení na soustružnicko-frézovacím centru doplňkové funkce pro nastavování orientace nástroje (k dispozici jen v textovém editoru pro zápis G-kódu) – 1. „Nastavování orientace frézovacího nástroje“, 2. „Nastavování orientace soustružnického nástroje“.

ZÁVĚREM JEŠTĚ NĚJAKÉ STRUČNÉ TIPY PRO NC PROGRAMOVÁNÍ A OVLÁDÁNÍ STROJE:

– NC program s naklopenými rovinami by měl vždy začínat v základní poloze stroje.
– Při simulaci obrobků je nezbytné, aby cyklus CYCLE800 nejprve jednou najel do základní polohy a aby následně byla programována definice polotovaru.
– Definice polotovaru se vždy vztahuje na momentálně aktivní nastavený počátek souřadného systému.
– Před 1. voláním cyklu pro naklápění v hlavním programu musí být naprogramován nástroj (D > 0) a posunutí počátku (např. G54), se kterým bylo obráběno nebo se kterým proběhlo měření.
– U programů v systému ShopMill je referenční bod pro základní polohu automaticky definicí polotovaru v hlavičce NC programu.
– Datový blok naklápění je možno deaktivovat a frame naklápění je možno vymazat programováním bloku CYCLE800().
– Pokud je poloha obrobku srovnána prostřednictvím otáčení souřadnic nebo korekcí nastavení kruhových os (např. A, C), jsou hodnoty korekcí, které byly zadány do posunutí počátku, při naklápění pomocí cyklu CYCLE800 zohledňovány.
– Osami je na aktivní naklopené rovině v režimu JOG možné pohybovat, pokud je na řídicím panelu stroje aktivní tlačítko WKS. V tomto případě se pohyby netýkají os stroje, ale geometrických os.

 

Ing. Aleš Polzer, Ph.D.
Článek vznikl za spolupráce ÚST, FSI VUT v Brně, s firmou Siemens, s. r. o., a redakcí Technického týdeníku.