Metodika pro práci s NC strojem
Metodika pro práci s NC strojem vznikla pro potřeby projektu Inovace výuky řemeslných oborů na SŠ stavební Jihlava CZ.1.07/1.1.36/01.0023
Obsah 1. Výstrahy a upozornění ………………………….
3
1.1 Všeobecné výstrahy pro žáky …………………
5
1.2 Výstrahy a upozornění týkající se programovaní – pro učitele odborného výcviku …………………..
6
1.3 Výstrahy a upozornění týkající se manipulace
7
2. Popis stroje ……………………………………….
8
2.1 Ovládací panel stroje ……………………………
10
2.2 Parametry ………………………………………..
11
2.3 Požadavky na provoz …………………………..
12
3.Souřadnice – jak na to ………………………….
13
3.1 Jak upínat materiál …………………………….
15
4. Struktura menu …………………………………..
19
5. Programování ……………………………………
21
2
1. Výstrahy a upozornění 1.1 Zásady bezpečnosti práce při obrábění dřeva na CNC stroji • CNC stroj a jeho příslušenství bude pravidelně kontrolováno v rozsahu stanoveném dokumentací výrobce nebo – není-li tato k dispozici – v rozsahu stanoveném provozovatelem v místním provozním bezpečnostním předpise • Pokud na stroji vznikne porucha, nebude se na něm pracovat až do doby jejího odstranění a prověření správné funkce stroje. • Na strojích se bude pracovat jen tehdy, pokud jsou vybaveny ochranným zařízením a tato jsou plně funkční. • Na strojích se bude pracovat jen tehdy, pokud jsou vybaveny ochranným zařízením a tato jsou plně funkční. • Stanoviště stroje, strojního zařízení a pracovníka musí být rovné, čisté a nesmí ohrožovat provoz a činnost pracovníka • Stanoviště stroje, strojního zařízení a pracovníka musí být rovné, čisté a nesmí ohrožovat provoz a činnost pracovníka. • Cesty, průchody, přechody a stanoviště pracovníka nesmí být kluzké, zatarasené materiálem a musí být zřetelně označené a udržované. • Prostorové uspořádání pracoviště musí odpovídat požadavkům předpisů. • Do vymezení volného vzdušného prostoru a podlahy se nezapočítávají prostory pro stroj a jiná zařízení a dále část podlahy, která slouží jako přechod nebo k dopravě, popř. uskladnění materiálu. • Na stanovišti obsluhy strojů bude umístěna vývěska s nejdůležitějšími pokyny pro bezpečnou práci na strojích. 3
• Obsluha stroje bude seznámena se zásadami bezpečné práce a s návodem výrobce k používání stroje. • Obsluha stroje nesmí zásadně provádět nebezpečné manipulace za chodu stroje, včetně odstraňování provozních poruch. • Obsluha stroje nesmí provádět ruční čištění, odstraňování odpadů, např. pilin, třísek apod., za chodu a doběhu stroje. • K obrábění dřeva lze používat pouze bezchybné nástroje vhodně zvolené pro žádanou operaci, se správně nabroušenými řeznými částmi. • Při výměně nástroje musí obsluha zkontrolovat správné uchycení a nastavení nástroje a po jeho výměně i správnou funkci při chodu naprázdno. • Obsluha musí nástroje řádně ukládat na místě upraveném pro tento účel. • Po upnutí nástroje a před započetím práce zkontrolovat správný běh stroje, zařízení a nástroje. • Po upnutí nástroje a před započetím práce zkontrolovat správný běh stroje, zařízení a nástroje. • Při práci používat ochranný pracovní oděv, obuv a ochranu sluchu. • Na strojích obrábět jen materiál, který neobsahuje nežádoucí kovové, popř. jiné části, které by mohly nástroj nebo zařízení poškodit.
4
1.1 Všeobecné výstrahy pro žáky A. Nikdy se nesnažte obrábět obrobek, aniž byste nejdříve zkontrolovali činnost stroje. Než zahájíte výrobu, přesvědčte se s učitelem odborného výcviku, že stroj pracuje správně. B. Než budete pracovat se strojem, důkladně zkontrolujte zapsaná data. Učitel odborného výcviku vám pomůže.
C. Učitel odborného výcviku se přesvědčí, že zadaná rychlost posuvu je vhodná pro zamýšlenou operaci. Obecně platí, že pro každý stroj existuje maximální přípustná rychlost posuvu. D. Parametry CNC systému byly nastavené ve výrobě. Obvykle není nutné je měnit. Pokud však nebude jiná možnost, než parametr změnit, před provedením změny se přesvědčte, že jste plně porozuměli jeho funkci. Parametry může změnit výhradně učitel odborného výcviku. E. Před startem stroje (klíček na ovládacím panelu stroje) musí být spuštěn ovládací PC stroje a aktivní aplikace CNC systém. Spuštění stroje např. během startu PC může mít za následek, že se stroj bude chovat neočekávaně. Učitel odborného výcviku se přesvědčí, že vše je správně spuštěno.
5
F. V oblasti práce se strojem dbejte pokynu učitele odborného výcviku a k zapnutému stroji se nepřibližujte.
G. Dbejte všech pokynů učitel odborného výcviku.
1.2 Výstrahy a upozornění týkající se programovaní – pro učitele odborného výcviku A. Nastavení souřadného systému Pokud souřadný systém bude nastaven nesprávně, po zadání jinak platného programu pro vykonání pohybu se stroj může chovat neočekávaně. Taková neočekávaná operace stroje může poškodit nástroj, stroj samotný, obrobek nebo způsobit zranění uživatele. Učitel odborného výcviku vždy zkontroluje správné nastavení.
6
1.3 Výstrahy a upozornění týkající se manipulace A. Kontrola zdvihu Učitel odborného výcviku po zapnutí napájení provede nájezd do referenční polohy. Kontrolu zdvihu (softwarové omezení) není možno provádět, dokud nebude provedený ruční nájezd do referenční polohy. B. Ruční číselný povel Když bude zadávat učitel odborného výcviku ruční číselný povel, určí aktuální polohu nástroje a obrobku a zajistí, aby byla správně zadána osa pohybu, směr a povel a aby zapsané hodnoty byly správné. Pokud se budete snažit provést operace s neplatnými zadanými daty, může dojít poškození nástroje, stroje samotného, obrobku nebo může dojít ke zranění uživatele.
7
2. Popis stroje
DELTA je portálová souvisle řízená CNC frézka vhodná k opracování dřeva, MDF, dřevotřísky, lamina, plastů, HPL a dalších materiálů užívaných především v truhlářské a modelářské výrobě. Stroj je ze svařované ocelové konstrukce s důrazem na vysokou tuhost a životnost pohybujících se částí. Řízené osy stroje jsou uloženy na valivých lineárních vedeních. K pohonu suportů jsou použity krokové motory dimenzované s ohledem na zatěžovaní jednotlivých řízených os. Přenos pohybu je ve svislé ose (Z) proveden kuličkovým šroubem přes pružnou spojku, v podélné (Y) a příčné (X) ose ozubeným hřebenem přes převody s ozubenými řemeny. Výchozí (nulová poloha) stroje je určena trojicí bezkontaktních spínačů při startu stroje. Rozsahy pojezdů jsou softwarově hlídány řídícím systémem.
8
9
2.1 Ovládací panel stroje
Zapnutí podtlaku Rychlé vypnutí stroje - pojistka
Zapnutí stroje
Vypnutí stroje
Polohovač frézky
10
2.2 Parametry Pracovní stůl Rozměry
1260 x 2500 mm
Výška nad podlahou
750 mm
systém upnutí obrobků
rastr závitů M8 , rozvod pro vakuové upínání
Osa X Délka pojezdu
1300 mm
Rychloposuv
25 m/min
Přenos pohybu
ozubený hřeben
Osa Y Délka pojezdu
2500 mm
Rychloposuv
25 m/min
Přenos pohybu
ozubený hřeben na obou stranách lože
Osa Z Délka pojezdu
200 mm
Rychloposuv
4 m/min
Přenos pohybu
kuličkový šroub
Vřeteno Rozsah otáček
2500 – 18 000 ot/min
Výkon
3 kW
Typ upnutí nástrojů
kleština ER32
Rozsah upnutí
2 – 20 mm po 1mm
Stroj Šířka
2000 mm
Max. výška při nul.poloze osy Z
1540 mm
Délka
3000 mm 11
Napájení
3 x 400V 50Hz
Celkový příkon
10 kW (včetně vakuové pumpy)
2.3 Požadavky na provoz Pracovní prostředí : Rozsah provozní teploty : 10 – 35°C Vlhkost prostředí : méně než 90% relativní vlhkosti, ne kondenzační
Elektrické napájení : 3x400V 50Hz , oddělený PE a N vodič, jištění 32A charakteristika C
12
3. Souřadnice – jak na to VZTAŽNÉ BODY V PRACOVNÍM PROSTORU CNC STROJE Účel vztažných bodů Řídící systém CNC stroje po zapnutí hlavního vypínače stroje aktivuje souřadný systém ve vlastním stroji. Vztažné body stroje jsou body, které vymezují pracovní prostor obráběcího stroje nebo v tomto prostoru určují polohu daného bodu vzhledem k souřadnému systému. Vztažné body se dají rozdělit na vztažné body souřadného systému, které jsou pevně dány výrobcem a nemůžeme je měnit a na programovatelné body, jež volí sám programátor. Vztažné body definují vzájemnou polohu stroj – nástroj – obrobek. ZNAČENÍ A CHARAKTERISTIKA VZTAŽNÝCH BODŮ NULOVÝ BOD STROJE Je počátkem souřadného systému pracovního prostoru stroje. Je pevně určen konstrukcí a není možné ho měnit. Je to absolutní počátek souřadnic. REFERENČNÍ BOD Je stanoven výrobcem stroje a aktivován koncovými spínači. Vzdálenost nulového bodu stroje a referenčního bodu stroje jsou výrobcem přesně odměřeny v souřadné soustavě stroje a vloženy do paměti jako strojní konstanty. Aktivací dochází ke sjednocení odměřovacího systému stroje. NULOVÝ BOD NOSIČE NÁSTROJE Je bod na upínací (dosedací) ploše nosiče nástroje.Tento bod vlastně řídí podle programu řídicí systém. V tomto bodě má nástroj nulové rozměry, proto je nutné skutečnou dráhu nástroje korigovat. K tomuto bodu se vztahují korekce nástroje. NULOVÝ BOD OBROBKU Je počátkem souřadného systému obrobku. Polohu volí libovolně 13
programátor a je možné ji v průběhu programu měnit. DORAZOVÝ BOD je takový bod na upínači na který dosedá obrobek a který zajistí stejnou polohu všech obráběných polotovarů. VÝCHOZÍ BOD PROGRAMU Je počátečním bodem programu (výchozí pozicí nástroje). Stanovuje se tak, aby mohla být prováděna bez omezení výměna součásti nebo nástroje, případně mohla být provedena kontrola součásti.
14
3.1 Jak upínat materiál
15
Strojní souřadnice – vzdálenost aktuální pozice stroje z referenčního (nulového) bodu. Pracovní souřadnice – pozice stroje v aktuálním pracovním systému (pracovní souřadnice = strojní souřadnice - hodnota posunutí nulového bodu).
16
Nastavení počátku X,Y V manuálním režimu napolohujte v rovině X-Y na místo kde je počátek pracovních souřadnic obrobku – nula programu (např. roh polotovaru) Stisknutím tlačítka se poloha v stroje v osách X a Y převezme jako počátek navoleného pracovního souřadného systému (souřadnice X a Y na obrazovce systému se „vynulují“). Nastavení počátku Z Napolohujte s upnutým, v programu použitým nástrojem, na počátek v ose Z -nula programu (např. dotyk na horní rovině polotovaru).
17
Havarijní koncové spínače Jestliže dojde k nesouladu mezi skutečnou polohou stroje a polohou v systému (mechanická závada, přetížení pohybového ústrojí apod.) pak se omezení zdvihu ze systému (softwarové omezení) neuplatní. Aby nedošlo k poškození stroje, je stroj vybaven havarijními spínači v koncových polohách jednotlivých os. Při dosažení havarijní polohy se rozpojí okruh ovládácí napětí a tím dojde k zastavení všech pohybů stroje. Vždy kontaktujte učitele odborného výcviku. Při dosažení tohoto stavu je nutné okamžitě vypnout stroj. Při vypnutém stroji lze osy ručně přestavit mimo koncové polohy -v osách X, Y potlačením přiměřenou silou, v ose Z otáčením kuličkového šroubu. Po odstranění příčiny havarijního stavu lze stroj uvést do provozu. Na základní obrazovku systému se dostanete jeho opakovaným stisknutím – záleží na stupni zanoření v položkách menu.
18
4. Struktura menu MACHINE SETUP (nastavení stroje) V položce menu MACHINE SETUP jsou nastaveny parametry stroje. Hodnoty jsou nastaveny výrobcem stroje a jejich změna může významně ovlivnit chování stroje. Uživatel tyto hodnoty bez konzultacem s výrobcem nesmí měnit. Obsahuje následující položky : Pulse Equiv – nastavení pulsů na jednotku délky Table Size – velikost zdvihů stroje pro softwarové omezení Home Setup – nastavení rychlosti a směru pro nájezd do referenčního bodu stroje Spindle Setup – nastavení adresy pro ovládání vřetena Spindle Delay – prodleva pro roztočení vřetena před spuštěním programu Voltage Setup – logické vstupy a výstupy systému Spd Limit – nastavení maximálních rychlostí posuvu AUTO PRO SETUP (auto pro nastavení) Položka AUTO PRO SETUP obsahuje položky pro upřesňující nastavení stroje a položky vztahující se k souborům programů. Obsahuje následující položky: Linear Accl – lineární akcelerace – nastavení rampy zrychlení pro posuv po přímce Curve Accl – kruhová akcelerace – nastavení rampy zrychlení pro posuv po kružnici G Code Read Setup – nastavení interpretace programových souborů Process time – výpočet strojního času běhu programu Code Read Setup (nastavení zpracování prog. souborů) Položka G Code Read Setup zpřístupní obrazovku pro nastavení chování systému při zpracování programových souborů: Obsahuje následující položky :
19
Read F – určuje zda se pracovní posuvy budou číst ze souboru programu nebo se použije nastavení posuvů z obrazovky před startem programu. Enable – použijí se hodnoty posuvů ze souboru programu Disabl – použijí se hodnoty posuvů z obrazovky před startem programu Disp err – určuje zda se zobrazují hlášení o chybách v G-kódu souboru programu. Enable – chybová hlášení se zobrazují Disabl – chybová hlášení se nezobrazují Změna hodnot Enable/Disabl
20
5. Programování Číslicově řízené stroje (NC i CNC) jsou charakteristické tím, že ovládání všech funkcí stroje je prováděno výhradně řídícím systémem stroje pomocí programu. Všechny údaje potřebné k obrobení součásti na požadovaný tvar a s požadovanou přesností jsou připraveny ve formě řady čísel a písmen. Tato řada je uspořádaná v určitém kódu, srozumitelném pro daný řídící systém, který aktivuje a řídí silové a ovládací prvky stroje s následnou výrobou. CNC (Computerized Numerical CONTROL) – počítačem řízené stroje (stroj je řízen a ovládán programem, který je uložen v počítači stroje). Systém načítá do paměti celý program z přenosných medií. Ke generování dráhy je možné použít přímého matematického popisu tvaru dráhy. Je tedy možné: Generovat paraboly i křivky (spline) Snadno editovat (upravit) program Větvit program Pracovat s parametry Pracovat s podprogramy Využívat grafickou simulaci obrábění Užívat diagnostických programů Kompenzovat nepřesnosti systémů a strojních částí
CNC PROGRAM, STAVBA PROGRAMU Definice programu Je to soubor geometrických a technologických informací, které vyžaduje řídící systém obráběcího stroje, program je zapsán pomocí jednotlivých bloků, každý blok má své číslo. Programové informace podrobně popisují požadavky na činnost stroje a zapisují se v tzv. strojovém kódu. Při programování číslicově řízených strojů se v principu vychází z toho, že se nástroj relativně pohybuje vůči nehybnému obrobku.
21
Stavba programu Každý řídící program obsahuje geometrické informace (přípravné funkce) - vyjadřují způsob pohybu nástroje (kruhový, lineární, posuvem, rychloposuvem technologické informace - vyjadřují technologické podmínky obrábění (řeznou rychlost, otáčky, posuv..) pomocné technologické informace (pomocné funkce) - mají většinou charakter logických funkcí (zapínání a vypínání otáček, chlazení, výměny nástrojů..). Program se skládá z jednotlivých bloků, tzv. vět (řádků) N10 G00 X30 Y-40 Z50, N20 G01 X40 Y-50 Z50 F80 Blok se skládá z jednotlivých příkazů, tzv. slov: G00, X30, Y-40, Z50 Slova mohou mít ▪ rozměrový význam - vyjadřují fyzikální veličinu (rychlost, dráha... X30, S2000) ▪ bezrozměrový význam - vyjadřují programové funkce (M30, G0..) Každý příkaz se skládá z adresy a významové části: ▪ G, X, Y, Z – adresa určuje druh instrukce ▪ 00, 30, -40, 50 – významová část určuje konkrétní hodnotu adresy ROZDĚLENÍ PROGRAMOVÁNÍ Podle způsobu programování Ruční programovaní - programu je vypisován na klávesnici PC na externím pracovišti nebo přímo na stroji Strojní programování - při strojním programování nejprve definujeme obrys obrobku, dále jednotlivým dílům obrysu přiřazujeme způsob obrábění, nástroje a řezné podmínky. Vzniklý zdrojový program (editujeme v simulaci) postprocesor přeloží do programu konkrétního řídícího systému.
22
Podle způsobu vyjádření souřadnic Absolutni programování - programování dráhy se vztahuje k NBO. Zadávají se souřadnice, na které se nástroj pohybuje. Přírustkové programování - programuje se o jakou hodnotu a v jakém směru se má nástroj přesunout. Každá poloha se stává novým počátkem. Zadávání programu NC program lze vytvářet přímo na obráběcím stroji nebo jej lze vygenerovat a importovat do řídícího počítače z CAD/CAM pracoviště za pomoci notebooku či přenosného media (CD, flash disk) a pokud je ve škole vytvořena počítačová síť, tak pomocí sítě) KOREKCE NÁSTROJŮ Délková nástrojová korekce Poloha špičky nástroje v závislosti na poloze NBN je nazývána délkovou nástrojovou korekcí. Při obrábění je nutné, aby systém nenastavoval na programované souřadnice NBN, ale korigoval jeho dráhu o hodnoty korekcí tak, aby se po programované dráze pohybovala špička nástroje. Nástroje používané pro obrábění nemají stejné rozměry (břity se nachází v různých polohách), tudíž při programování by to znamenalo definovat dráhy každého jednotlivého nástroje. Funkce korekcí nástrojů umožňuje programovat bez ohledu na tento fakt, neboť hodnoty koncových bodů pojezdových drah si systém CNC dopočítá sám na základě zadaných hodnot uložených v paměti korekcí. Výměna nástroje je doprovázena načtením příslušných korekcí daného nástroje. Způsoby zjišťování nástrojových korekci pomocí elektrokontaktní sondy (Po spuštění běhu programu zcela automatické proměření korekcí sekvencí dotyků nástroje o měřící plochy sondy, po automatickém proměření se vypíše tabulka s naměřenými hodnotami korekcí.) pomocí mechanické sondy (zásadní rozdíl oproti měření pomocí elektrokontaktní sondy spočívá v ručním najíždění nástrojem na měřící plochu sondy) pomocí zkušebního kusu
23
Korekce na poloměr špičky nástroje Poloha nástroje je dána polohou jeho teoretické špičky – bodem P. Protože je špička nástroje zaoblena určitým poloměrem, není skutečný tzv. utvářející bod ostří totožný s bodem P. Jeho poloha na špičce se mění podle směru pohybu nástroje. K odchylce skutečného tvaru od tvaru programovaného dochází na kuželových a rádiusových plochách. Velikost vzniklé chyby závisí na poloměru špičky a na sklonu obráběné plochy. Eliminace zaoblení špičky nože Aby při obrábění nedocházelo tedy ke zkreslení skutečného tvaru, musí se nástroj pohybovat po tzv. ekvidistantách (křivka v konstantní vzdálenosti od požadované kontury). Pro zjištění pohybu musíme posuzovat polohu pohledem ve směru posuvu. Aby systém mohl využít těchto funkcí, musí být ještě informován o velikosti poloměru špičky a o poloze teoretické špičky, vyjádřené čísly 1 - 9. Informace o nástrojových korekcí všech nástrojů jsou uloženy v paměti řídícího systému (režim Korekce nástrojů). CNC řídící systém obráběcího stroje s těmito informacemi pracuje. U číslicově řízených strojů se k přenosu informace o obráběném polotovaru či součásti používá kódovaného zápisu zvaného partprogram (program součásti). Jsou uloženy jako textový soubor bez formátování. Budeme používat program allphacam, můžete si prostudovat oficiální stránky autora programu www.alphacam.com Alphacam je přední CAD/CAM systém v oblastech obrábění dřeva, kovu, plastů a minerálů. Alphacam lze využít pro obrábění na široké paletě CNC strojů od 2osého frézování a soustružení jednoduchých součástí až po 5osé obrábění složitých komponent. Při vývoji je kladen důraz na vytvoření systému, který zajišťuje vysokou úroveň flexibility, produktivity a spolehlivosti. Vzhledem k jednotlivým modulům zaměřeným na specifickou výrobu je Alphacam vhodný pro široké spektrum zákazníků. Součástí projektu jsou instruktážní metodické listy, kde žáci najdou náměty a principy programování. Pod vedením odborných učitelů a učitelů odborného výcviku budou žáci tvořit jednoduché programy a potom je implementovat v praxi během odborného výcviku.
24
