Základní terminologie
Minulý díl tohoto seriálu s názvem Přenos NC programu do a z paměti CNC řídicího systému vyvolal nejvíce reakcí, které měly dva společné jmenovatele. Prvním byl požadavek na shrnutí základní terminologie oboru CNC obráběcích strojů a druhým byl požadavek na popis jednotlivých kroků od výkresu (modelu) k hotovému obrobku, především z pohledu jednotlivých oddělení a pracovních pozic ve výrobní firmě. Dnešní i příští díl se budou těmito tématy zabývat. Co jsou to CNC stroje? CNC je zkratkou anglického „Computer Numerical Control“, která je zavedena i u nás. Ve spojení s obráběcími stroji lze používat ekvivalent „počítačem řízené obráběcí stroje“, tedy obráběcí stroje využívající počítač, CNC řídicí systém, k tomu, aby dokázaly obrábět dle předem připravených technologických NC programů. Základní rozdělení obráběcích strojů je na soustružnické, frézovací a kombinované a dále na EDM, drátořezky.
Co jsou to G-kódy? Technologický NC program je obvykle tvořen řetězcem znaků, příkazů, které začínají písmenem a obvykle následuje číselná hodnota. Například vykonání řádku technologického programu G1 G90 X126.4 Y 13. F250. přesune obráběcí nástroj lineární interpolací, tedy nejbližší možnou cestou, z místa původního do místa na obráběcím stroji, určeného souřadnicemi X126.4 Y 13., a rychlostí posuvu F = 250 mm za minutu. Souřadnice cílového bodu pohybu jsou zadány v absolutních souřadnicích, což definuje řídicímu systému příkaz G90.
V NC programu jsou využívány i M-kódy, pomocné funkce, které se starají o ovládání mechanismů obráběcího stroje. M6 T12 je používán například pro cyklus výměny nástroje na frézovacích strojích, M7, M8, M9 ovládají čerpadla chladicí kapaliny, M73, M74 zpevňují osu C při vrtacích operacích na soustružnicko-frézovacích strojích atd.
Pro G-kódy a M-kódy byla ustanovena pravidla, která vnesla řád do používání základních příkazů tak, aby výše uvedené platilo pro CNC stroje řízené standardními řídicími systémy. Přesto každý výrobce CNC řídicích systémů má řadu doplňkových kódů a funkcí. Tyto informace lze najít v manuálu pro obsluhu a programátora daného CNC obráběcího stroje. Nutno je však poznamenat, že některé řídicí systémy využívají pro programování dialogové rozhraní, a technologické NC programy se tak podobají standardnímu ISO kódu jen vzdáleně.
NULOVÉ BODY OBROBKU
Posunutí počátku souřadnic obrobku vůči nulovému bodu stroje je základní úkon, který musí seřizovač udělat, než začne odlaďovat NC program. Jedná se o najetí počátku souřadnic obrobku po jeho ustavení na stůl a zapsání posunutí do tabulky nulových bodů. Toto se dělá ručně pomocí kalibračních měrek nebo ručních měřicích sond, nebo automaticky pomocí vřetenových měřicích sond a najížděcího NC programu. Nulový bod obrobku je počátek, od kterého vycházejí všechny souřadnice NC programu.
Nastavení délek a průměrů nástrojů do tabulky nástrojů je druhý základní úkon před vlastním obráběním a je ho možno opět udělat ručně na referenční měrku nebo pomocí dotykových nebo laserových nástrojových sond. Správné nastavení průměru nástroje je předpokladem pro správnou funkci kompenzace průměru/rádiusu nástroje G40, G41, G42. Tato funkce, zkráceně řečeno, umožňuje obrábět požadovaný tvar různým průměrem/rádiusem nástroje dle stejného programu, tedy hrubovat i dokončovat pomocí jedné dráhy rozdílným nástrojem.
Ve výčtu základní terminologie NC programování nelze zapomenout na pojem absolutní nebo přírůstkové (inkrementální) zadávání souřadnic pohybu. V případě příkazového řádku G1 G90 X126.4 Y13. F250. se jedná o pohyb do souřadnice X126.4 Y13.mm od nulového bodu obrobku. Naopak zápis G1 G91 X126.4 Y13. F250. definuje přímočarý pohyb z místa, ve kterém se nacházíme, o hodnotu 126,4 mm v ose X a o 13,0 mm v ose Y. Většina moderních CNC systémů podporuje obě metody zadávání souřadnic pohybu, starší systémy pracují jen s inkrementálním zadáváním souřadnic pohybu. Pro orientaci v programu a přehlednost je lepší pracovat s absolutními souřadnicemi, pakliže to umožňuje CNC řídicí systém, tedy souřadnicemi vztaženými k nulovému bodu obrobku.
PŘÍKAZY A PEVNÉ CYKLY
Každý NC program začíná hlavičkou. Jedná se o příkazový řádek (řádky), který jasně charakterizuje typ CNC řídicího systému a způsob, jakým je program vykonáván. Dále jsou v hlavičce NC programu předvoleny modální G- -kódy, které jsou výchozí pro celý NC program. Modální znamená, že neplatí jen na jedné příkazové řádce, ale že jsou aktivní až do řádku, kdy je změní jiný kód. Příkladem je G0, tedy povel pro přesun po přímce rychloposuvem, který není nutno opakovat až do řádky, kdy je potřeba změnit typ pohybu na pohyb po kružnici (šroubovici) G2, G3 nebo pohyb po přímce G1 posuvem pracovním F.
Konec programu M2 nebo M30 zastaví vykonávání příkazových řádků, a řádky za těmito příkazy tak budou ignorovány.
Výrobci řídicích systémů nabízejí uživatelům pro usnadnění programování CNC strojů Vrtací cykly, Soustružnické cykly a Frézovací cykly. V případě, že je CNC obráběcí stroj dovybaven měřicími sondami, je možné využívat i Měřicích cyklů. Co to jsou pevné cykly? Jedná se o předdefinované dráhy obráběcích nástrojů nebo měřicích sond, které umožňují vykonat určitý způsob obrábění (měření) na základě vyplněných parametrů cyklu. Příkladem je hluboké vrtání s plným výplachem, kde programátor-technolog volí vrtací cyklus, např. G83, a zadává pouze souřadnice místa vrtání X a Y, celkovou hloubku Z, hodnotu čela materiálu R a hloubku, po které musí vrták vyjet (vypláchnout) z díry. Takto zadaný příkazový řádek definuje, že díra bude vrtána s výplachem po technologem zvolené hloubce a po vykonání všech pohybů bude pokračovat obrábění dalším řádkem programu. Využití předdefinovaných cyklů, především vrtacích a měřicích, šetří čas technologa a výrazně snižuje jeho možnou chybu hrozící z upsání se při vytváření NC programu. Detaily jednotlivých předdefinovaných cyklů najdete v dokumentaci konkrétního CNC řídicího systému.
Vytvořené dráhy nástroje, například konturování nebo kapsování, je možné u většiny současných CNC systémů rotovat podle středu rotace, měřítkovat nebo zrcadlit. Využití těchto funkcí umožňuje programátorovi-technologovi využít jednou napsanou dráhu nástroje pro více obrábění. Detaily hledejte v dokumentaci vašeho CNC řídicího systému nebo kontaktujte autory tohoto seriálu.
Pro vlastní psaní NC programu stačí jakýkoli textový editor, který máte ve vašem počítači. NC program následně přenesete do CNC řídicího systému, a nemusíte tak stát u stroje a ťukat NC kódy přímo do něj. K přenosu lze využít různé způsoby, stále nejrozšířenější je přenos RS232 využívající sériový port vašeho PC, ale v současnosti lze zapojit CNC stroje do počítačových sítí a adresář CNC řídicího systému sdílet v rámci počítačové sítě ve firmě. Vždy závisí na možnostech CNC řídicího systému. Při psaní NC programu nezapomínejte na základní pravidlo, že CNC řídicí systémy neznají háčky a čárky a jejich použití v textu může být příčinou, proč vám nepůjde program spustit. Při volbě textového editoru lze využívat i volně šířené editory určené přímo pro vytváření NC kódů nebo si koupit NC editory, které nejenom že vám usnadní vlastní vytváření NC kódu, ale dokážou i simulovat vlastní dráhu nástroje před tím, než ho spustíte v CNC obráběcím stroji.
Tento seriál si neklade za cíl poučovat, ale otevírat oči. Jedná se o subjektivní vyjádření autora aktivně působícího v oboru CNC obráběcích strojů od roku 1997, v oblastech CAD/CAM software, obsluhy CNC řídicích systémů, NC programování a seřízení výroby. Vaše otázky, připomínky i nápady lze průběžně konzultovat na http://www.techtydenik.cz/diskuzni-forum. Na tomto fóru je i téma týkající se zdrojů informací a odkazů na zajímavé příspěvky k seriálu na internetu.
Vlastimil Staněk