Технология Обработки Отверстий На Станке С Чпу

Технология обработки отверстий на станке с чпу - это программирование ряда операций для удаления материала из заготовки с использованием различных режущих инструментов. Обработка на станках с ЧПУ позволяет производить высокоточные детали с превосходными физико механическими свойствами. Благодаря высокому уровню автоматизации, обработка отверстий на станках с ЧПУ является конкурентоспособной по цене как для штучных деталей, так и для больших тиражей в серийном и массовом производстве.

В технологии обработки отверстий на станке, с целью облегчения процедуры программирования, разработан ряд постоянных циклов (G80-G89), функциональное назначение которых закреплено в ГОСТ 20999-83. Функции постоянных циклов G81 – G89, позволяют программировать ряд операций (сверление, нарезание резьбы метчиком, растачивание и т.д.) без повторения для каждой из них размеров отверстия (рис. 1).

Рис. 1. Характеристики постоянных циклов станка с чпу

Формат кадра постоянного цикла следующий.

G8X [R1[R2]] КООРДИНАТА ЦИКЛА [ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАНДЫ] [СКОРОСТЬ ПОДАЧИ] [ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ].

[R1[R2]] - это координаты, определенные в явном или неявном виде (параметр Е), относящиеся к оси шпинделя; они определяют координаты быстрого позиционирования в плоскости обработки в точке начала обработки и координаты возврата в конце обработки отверстия; если R2 отсутствует, то R1 считается конечной координатой.

КООРДИНАТА ЦИКЛА определяет координату глубины отверстия, значение которой выражено в явном или неявном виде (параметр Е), и ось, вдоль которой выполняется цикл.

[СКОРОСТЬ ПОДАЧИ] определяется символом «F»; выражает скорость подачи, с которой выполняется обработка отверстия; если отсутствует, то скоростью подачи будет последняя запрограммированная «F».

[ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАНДЫ] являются операндами, определяющими параметры частных операций (например, I, J, K для глубокого сверления);

[ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ] определяют функции S, M, T, H.

Последовательность движений при технологии обработки отверстий на станке в режиме постоянного цикла можно представить следующим образом (рис. 2):

• быстрое позиционирование к оси отверстия;
• быстрый подход к плоскости обработки;
• перемещение со скоростью рабочей подачи до запрограммированного размера (Z);
• функции цикла на дне отверстия;
• возвращение на быстром ходу или со скоростью рабочей подачи к координате R1 (R2), если координата возврата отличается от координаты подхода R1.

При использовании постоянных циклов следует учитывать следующие ограничения:

• в кадре, содержащем функцию G постоянного цикла, не программируется никакое дополнительное движение осей, кроме самого цикла;
• цикл не приводится в действие, а кадр заносится в память системы.

Цикл стартует координатами, запрограммированными сразу после кадра, содержащего постоянный цикл (после выполнения первого цикла для того, чтобы выполнить последующие циклы, идентичные первому, достаточно запрограммировать координаты точек отверстия).

Рис. 2. Схема перемещений инструмента станка с чпу по циклам G81 – 89

Продолжительность паузы на дне отверстия программируется трехбуквенным кодом TMR.

Не представляется возможным программировать G8X, если профиль запрограммирован на языке GTL и/или внутри G41/G42 – G40. Невозможно запрограммировать новый постоянный цикл без закрытия предыдущего постоянного цикла c помощью G80.

Формат постоянных циклов G81, G82, G85, G86, G89:

G8X [R1[R2]] Z.

X – 1, 2, 5, или 6.

В качестве примера рассматривается сверление отверстий в детали (рис. 3).

Соответственно программа будет иметь вид:

N1 T1.1 M6
N2 S1100 F95 M13
N3 Z45
N4 G81 R33 R43 Z-5
N5 ;задание параметров постоянного цикла сверления
N6 X-40 Y-40
N7 ;движение к точке 1 и выполнение цикла
N8 Y40
N9 ;движение к точке 2 и выполнение цикла
N10 X40
N11 ;движение к точке 3 и выполнение цикла
N12 Y-40
N13 ;движение к точке 4 и выполнение цикла
N14 G80 X-90 Y-90 Z80
N15 ;отмена действия цикла, возврат в исходную точку
N16 M30

Рис. 3. Пример программирования постоянного цикла сверления

Постоянный цикл G81 может быть использован для таких операций обработки отверстий, как растачивание, развертывание и центровочное сверление. Программирование постоянных циклов G82, G85, G86, G89 идентично программированию G81. В кадры, предшествующие постоянным циклам G82 и G89, вводится при необходимости выдержка времени через команду TMR.

Формат кадра: G83 [R1..[R2..]] Z..I..[K..] [J..].

I – приращение размера Z после каждого цикла удаления стружки.
[J] – минимальное приращение цикла удаления стружки; после достижения программированного значения следуют постоянные приращения.
[K] – коэффициент уменьшения параметра I (до достижения величины J).

Присутствие или отсутствие этих параметров определяет два разных цикла:

Первый цикл. Если заданы параметры I, K, J, цикл имеет следующие шаги:

• быстрый подход к оси отверстия для его обработки;
• быстрый подход к точке R1;
• подход с рабочей подачей к точке R1+I;
• быстрый возврат к точке R1 (удаление стружки);
• вычисление нового значения R1: R1=R1+I-1;
• вычисление нового значения I: I=I·K, если I·K >= J, и I=J если, I·K < J.

Шаги, начиная со второго, выполняются один за другим до получения запрограммированного размера глубины сверления. Для сохранения параметра I неизменным (постоянное приращение) нужно запрограммировать К = 1 при отсутствии параметра J.

Второй цикл. Если параметры K и J не заданы (дробление стружки без удаления) - подача с постоянным приращением и выдержка времени при любом приращении обеспечивается следующими шагами:

• быстрый подход к центру отверстия для обработки;
• быстрый подход к размеру R1;
• рабочая подача к точке R1+I;
• выдержка времени, запрограммированная с TMR;
• подход по другой величине I; (Три последних шага следуют один за другим до достижения запрограммированного размера глубины);
• быстрый выход из отверстия к точкам R1 или R2, если R2 запрограммирована.

Постоянный цикл нарезания резьбы метчиком (G84) может быть выполнен двумя способами.

Способ первый - Шпиндель без датчика.

Формат кадра цикла G84:

G84 [R1][R2] Z.. .

Z - конечная координата нарезания резьбы.

При программировании необходимо учитывать следующее:

• размер перемещения быстрого хода инструмента к заготовке детали в операциях нарезания резьбы метчиком должен всегда заканчиваться на расстоянии от заготовки детали, равном пяти шагам резьбы, если глубина до трёх диаметров, или семи шагам, если глубина больше трёх диаметров;
• скорость подачи F, которую следует запрограммировать, вычисляется следующим образом:

F = S · p ·0,9 ,

где S - скорость вращения шпинделя; P - шаг резьбы; 0,9 - коэффициент уменьшения скорости для сохранения упругости пружинного компенсатора резцедержателя.

Окончательный размер Z должен быть уменьшен на величину, равную 10% от фактического рабочего хода метчика;

Способ второй - Шпиндель с датчиком.

В данном случае существует два способа программирования функции G84:

• использование программирования скорости подачи F как в случае для шпинделя без датчика;
• использование программирования шага резьбы К; в этом случае система автоматически вычисляет подачу, умножая шаг К на число оборотов шпинделя.

Формат кадра цикла G84:

G84 [R1][R2] Z K.

К - шаг резьбы.

Внутри постоянных циклов можно программировать не только координаты оси отверстия, но и менять параметры цикла R1, R2, Z.

Если внутри постоянного цикла программируется кадр типа X,Y, R или же X,Y,R и/или Z, размеры R и/или Z постоянного цикла будут изменены, и движения осей будут выполнены в следующем порядке:

• X и Y;
• R1, R2 обновленная;
• Z обновленная.

В этом случае технология позволяет в процессе обработки отверстий на станке менять глубину отверстия и переходить от обработки на одной плоскости к обработке на другой плоскости ниже или выше без отмены постоянного цикла функцией G80.

Пример представлен на рис. 4.

N1 S1000 F100 T1.1 M6
N2 G81 R22 Z-6 M13
N3 X25 Y25
N4 ; выполняем сверление первого отверстия
N5 X60 R22 R32
N6 ; выполняем обработку второго отверстия, и т. к. третье отверстие расположено выше второго на 10 мм принимаем R2=32, в итоге после обработки второго отверстия инструмент поднимется до Z=32
N7 Y75 R32 R42 Z15
N8 ;аналогично меняем параметры цикла при обработке третьего отверстия, Z=15 – отверстие глухое, R42 – поднимаем после обработки инструмент до 42 мм во избежание столкновения с деталью при перемещении к четвертому
N9 Y175 R37 Z-6
N10 ; R37 начинаем обработку четвертого отверстия, припуск на врезание – 2 мм;
N11 X95
N12 G80 Z50
N13 X-20 Y0 M30

Рис. 4. Смена глубины сверления на станке с чпу