Что понимается под программным обеспечением системы чпу станка
ПО для управления станком с ЧПУ. Что выбрать?
ПО для управления станком с ЧПУ — это мост, который соединяет вашу модель с реальностью. Это то, что вам нужно, чтобы объединить ваши моторы, рельсы и 3D-модель. Все фрезерные станки с ЧПУ и практически все другие типы станков с ЧПУ используют программное обеспечение для управления процессом преобразования чертежа или модели в движение двигателя.
В общих чертах, мы можем разделить процесс обработки с ЧПУ на четыре этапа: сначала пользователь проектирует или получает модель, затем генерируется G-код. Импульсы шага и направления определяются из G-кода, и, наконец, шаговые двигатели машины управляют последовательностями.
Этап проектирования часто завершается с использованием программного обеспечения САПР и является самостоятельным предметом. Он генерирует и интерпретирует G-код, с которым обычно работает специальное программное обеспечение для ЧПУ.
Некоторые программы позволяют вам редактировать и вводить ваш G-код и создавать всю математику, все импульсы шага (направления) и отправлять их точно по времени на драйверы шагового двигателя. Другие делят работу и просто отправляют G-код, а остальные вычисления оставляют на усмотрение прошивки машины (на отдельной плате).
Исключением из этих двух методов является программное обеспечение Mach, которое является промежуточным вариантом. Mach интерпретирует G-код на вашем компьютере, но отправляет специальные низкоуровневые команды на внешнюю плату, вместо того, чтобы пытаться рассчитать время импульсов шага (направления).
ЛУЧШЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ
Здесь мы составили список лучших вариантов программного обеспечения для ЧПУ. Из-за разнообразия машин и способов использования, способ создания и интерпретации G-кода станками с ЧПУ может быть разным. По этой причине мы разделим наш выбор на основе различных подходов.
Мы выбрали множество программ, но позаботились о том, чтобы все они соответствовали следующему:
Хотя разные варианты могут соответствовать этим критериям лучше, чем другие, мы уверены, что вы найдете то, что вам нужно. Итак, теперь давайте посмотрим, что там есть!
Для начала, разберем тот тип ПО, который пытается все сделать сам. Другими словами, программное обеспечение, которое принимает G-код и генерирует импульсы шага и направления для драйверов шагового двигателя (обычно через параллельный порт).
Aspire
Aspire от Vectric — это многофункциональная программа для ЧПУ. Его легко освоить, и он может управлять сложными задачами по созданию деталей с помощью станка с ЧПУ. Его инновационные инструменты 3D-моделирования, полный набор 2D-дизайнов и возможности редактирования делают его идеальным выбором для новичков.
Особым бонусом для новичков является неограниченная бесплатная пробная версия Aspire, которая включает в себя различные бесплатные проекты, чтобы вы узнали, как их использовать, прежде чем совершить покупку.
На нашем сайте есть статья с подробным обзором инструментов Aspire от Vectric
LinuxCNC
LinuxCNC — популярный выбор среди любителей ЧПУ. Это один из старейших и наиболее надежных вариантов.
Чтобы осуществить мечту об универсальном устройстве, он работает под управлением ядра Linux с расширением реального времени (RTAI). Устанавливая его таким образом, LinuxCNC может генерировать необходимые импульсы через параллельный порт с точной синхронизацией.
LinuxCNC существует уже некоторое время, поэтому стали популярны и другие установки. Например, также возможно использование карт Ethernet и Mesa (внешних плат), и некоторые пользователи даже экспериментировали с запуском LinuxCNC на Raspberry Pi. В конце концов, вы можете выбрать простую или углубленную настройку при использовании LinuxCNC.
В частности, LinuxCNC имеет открытый исходный код и имеет очень большое активное сообщество. Учитывая эти два условия, неудивительно, что программное обеспечение в значительной степени настраивается, особенно графический интерфейс, и имеет множество дополнительных функций.
HeeksCNC
HeeksCNC от Heeks — это программное обеспечение CAD / CAM для Windows. Заплатив около 14 долларов, вы получите легкую установку Windows и обещание помощи от разработчика, если она вам понадобится. Кроме того, исходный код доступен на GitHub, что означает, что вы можете изменить программное обеспечение в соответствии с требованиями вашей установки.
Обратите внимание, что для установки бесплатной версии HeeksCNC (путем ее сборки из исходного кода) вам сначала необходимо установить HeeksCAD, OpenCASCADE / OCE и wxWidgets 2.8.
Machinekit
ECam — еще одна универсальная программа для станков с ЧПУ. Он упрощает создание G-кода для детали и предназначен для ускорения процесса для простых моделей.
ECam объединяет функции, обычно встречающиеся в системах CAD / CAM, с диалоговым программированием. Он поставляется с 14-дневной полностью рабочей пробной версией, поэтому вы можете поэкспериментировать с программным обеспечением, прежде чем совершить покупку. Более того, что необычно, это программное обеспечение можно бесплатно использовать по выходным для всех в некоммерческих целях.
TurboCNC
TurboCNC от Dak Engineering работает под DOS (да, MS-DOS). А за небольшую плату в размере около 60 долларов вы получаете доступ к исходному коду и дополнительную поддержку. Хотя сначала вы можете подумать, что это любопытный выбор, TurboCNC работает под DOS, чтобы иметь точное время, подобно LinuxCNC. Это старая программа, но вокруг нее все еще есть активное сообщество.
Пара недостатков заключается в том, что он не такой настраиваемый, как другие параметры, и его графический интерфейс архаичен. Тем не менее, автор выразил это лучше всего: «[это] качественное, серьезное программное обеспечение».
Easel
Easel — это генератор G-кода и инструмент управления ЧПУ, который работает во всех основных операционных системах. Это программа на основе браузера, с помощью которой вы можете легко создавать свои проекты и выполнять разрезы на своей машине.
Easel популярен среди любителей и новичков благодаря удобному интерфейсу, набору встроенных инструментов и совместимости с различными вариантами прошивки ЧПУ.
Программное обеспечение Mach, пожалуй самое популярное в промышленности и существует уже долгое время. Он фокусируется на вычислении движения изнутри программного обеспечения и отправке низкоуровневых команд на совместимые платы.
Mach 3
Mach 3 — это многофункциональная программа, которая обычно используется любителями, которым нужен пакет управления ЧПУ. Он популярен и разрабатывался долгое время. Помимо множества функций, графический интерфейс Mach 3 полностью настраивается.
На смену этому зрелому программному обеспечению приходит его младший брат, Mach 4, о котором мы поговорим позже. Благодаря заметно более низкой цене, отличным функциям и активному сообществу Mach 3, он по-прежнему является хорошим выбором для любого любителя.
Mach 4
Mach 4 — это полная перезагрузка Mach 3. Он решает многие проблемы, связанные с устаревшим программным обеспечением. В частности, он модульный и гибкий. Он не построен с идеей использования параллельного порта, хотя есть еще способы пойти по этому пути. Он может похвастаться полной настраиваемостью благодаря своей модульности и использует свое оригинальное ядро для вычислений.
Излишне говорить, что у Mach 4 достаточно функций и возможностей настройки для любителя. Хотя он относительно новый, он прошел долгий путь и имеет многообещающие перспективы на будущее. Все это говорит о том, что это достойный выбор для любой настройки.
200 долларов (хобби),
ОТПРАВИТЕЛИ G-КОДА
Отправители G-кода — это более простые программы, чем другие в этом списке. Их основная функция — передать ваш G-код на внешние платы для остальной части процесса обработки с ЧПУ.
UCCNC
UCCNC — это программное обеспечение контроллера ЧПУ, которое работает с контроллерами движения CNCdrive. Поддерживаемые контроллеры движения: UC400ETH, UC300ETH, UC300, UC100 и AXBB-E.
UCCNC без проблем работает с машинами с числом осей до 6, а использование C # в качестве языка делает его эффективным, а также полностью изменяемым.
Программа также поставляется с программой просмотра трехмерных траекторий в реальном времени, оптимизацией экрана OpenGL и некоторыми базовыми модулями CAM, включая импорт файлов DXF. Не говоря уже о встроенном визуальном редакторе экрана, позволяющем полностью настраивать экран.
Важно отметить, что это программное обеспечение разрешено для каждого контроллера движения, что означает, что один лицензионный ключ будет работать только с указанным контроллером движения.
PlanetCNC
PlanetCNC поставляется с гибкими параметрами конфигурации и функциями моделирования. Это, наряду с его интуитивно понятным дизайном, делает его исключительным программным обеспечением.
ChiliPeppr
ChiliPeppr — это хост G-кода на основе браузера, который работает так же хорошо, как и программные контроллеры ЧПУ. Это платформа, которая позволяет без труда создать рабочее пространство для управления оборудованием с помощью программного обеспечения.
Он работает как с TinyG, так и с GRBL, и доступно несколько других предварительно настроенных рабочих пространств. Заставить его работать с вашим станком с ЧПУ очень просто: вам просто нужно установить простой драйвер, который подключается к станку через ваш браузер.
Universal Gcode Sender
Универсальный отправитель Gcode (UGS) имеет открытый исходный код и прост в использовании. Он написан на Java для поддержки нескольких платформ и хорошо работает с пользовательскими настройками.
UGS имеет все необходимые функции для большинства любителей, а также некоторые приличные манипуляции с G-кодом. Добавьте к этому простоту исполнения, и вы получите идеальную установку для новичка. Обратите внимание, что вам необходимо связать это с прошивкой для вашей платы, которая принимает G-код. Взгляните на варианты ниже, чтобы получить некоторые идеи.
OpenCNCPilot
Подобно ChiliPeppr, эта программа только управляет машиной, но отлично справляется с этой задачей. Изюминкой OpenCNCPilot является его способность проникать в определенные пользователем области для деформации, а также обертывать траекторию инструмента по изогнутой поверхности. Это очень удобно при фрезеровании изоляционных печатных плат, где деформация приводит к повреждению или короткому замыканию дорожек.
Кроме того, для работы не требуются дополнительные датчики. Это, в сочетании с автоматическим выравниванием и автоматическими картами высоты, делает OpenCNCPilot очень функциональным вариантом.
GRBL Candle
GRBL Candle — это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления вашим станком с ЧПУ на базе GRBL. Его можно бесплатно скачать со страницы Github и установить на компьютеры с Windows или Linux. Пользовательский интерфейс минималистичен и прост в использовании. Кроме того, вы можете назначить клавиши на клавиатуре для управления осями. Вы можете импортировать, просматривать и редактировать G-код. Кроме того, вы можете просмотреть траекторию, пройденную инструментом до и во время резки.
Связь с контроллером осуществляется через USB. Однако он может поддерживать не более 3 осей. Он подходит для любителей и энтузиастов DIY. Кроме того, у GRBL Candle есть большое онлайн-сообщество пользователей и форумы, которые могут помочь вам с GRBL Candle.
ПРОШИВКА
Мы больше не говорим о программном обеспечении в самом строгом смысле этого слова, но без прошивки отправители G-кода не будут очень продуктивными. Обычно они являются проприетарными в приобретенном программном обеспечении, но если вы любитель, эти два варианта — хорошее место для начала.
Marlin
Поскольку Marlin широко используется, существует широкая поддержка целого ряда плат. Добавьте к этому его гибкость и большое сообщество, и это делает Marlin одним из лучших вариантов для любой настройки ЧПУ.
GRBL — это очень простая прошивка с открытым исходным кодом для трехкоординатных ЧПУ. Да, он ограничен тремя, поэтому он не предназначен для 3D-принтеров; это было сделано для того, чтобы удовлетворить потребность в системе, не зависящей от параллельного порта.
Классификация современных систем ЧПУ
Системы управления и станки с числовым программным обеспечением настолько сложны, что их невозможно классифицировать по какому-то одному признаку. Основные характеристики систем ЧПУ позволяют систематизировать их следующим образом:
Различные станки, оборудованные ЧПУ, могут поддерживать режимы работы с различным количеством координатных осей – от двух до пяти. Например, если при движении заготовки на фрезерном станке (3 координаты – X,Y,Z), она одновременно может поворачиваться вокруг своей оси, такой станок называют 4-координатным. Простейшие сверлильные и односуппортные токарные станки имеют две координатные оси.
Компьютер нуждается в программе
В отличие от стандартного персонального компьютера, который является универсальным устройством для обработки информации и способен работать с любыми данными, представленными в цифровом виде, микропроцессор, используемый в конструкции многих станков с ЧПУ, – устройство специализированное. Он не содержит ничего лишнего, и весь набор его функций предназначен для выполнения главной задачи – контроля состояния всех исполнительных органов станка и управления их работой по специальной программе. Чтобы управлять особо сложными современными станками, применяют более производительные и многозадачные устройства – промышленные компьютеры.
Одной из самых важных характеристик, которая позволяет судить о производительности и технических возможностях станка и управляющей его работой системы, является количество «осей». Иначе говоря, – каналов взаимодействия с объектом, управляемых параметров. Однако в любом случает, независимо от того, микропроцессор какого уровня сложности и архитектуры установлен в данном управляющем контроллере, для его работы нужна предварительно подготовленная программа. В которой должны быть точно и последовательно описаны все действия механизмов станка, необходимые для изготовления или обработки требуемой детали.
Заменив человека, который до наступления эры станков с ЧПУ сам успешно справлялся с изготовлением нужных деталей, программируемый блок управления, он же – контроллер, должен обеспечить требуемый результат, пошагово включая и выключая механизмы передвижения стола, заготовки и инструментального магазина, меняя режимы вращения или скорость поступательного движения заготовки. В результате выполнения программы должна быть получена деталь, полностью соответствующая заданию по размерам и чистоте обработки поверхностей.
Компании, которые стояли у истоков разработки и производства систем CNC, на первом этапе программировали свои станки при помощи собственных, специально разработанных команд. Если бы при таком подходе на производство попали станки с ЧПУ от разных производителей, подготовка программ для их работы была бы трудно выполнимой задачей. Чтобы попытаться обеспечить программную и техническую совместимость оборудования различных брендов, язык создания программ для станков с ЧПУ был унифицирован.
Базовым управляющим кодом для подготовки программ стал набор команд, разработанный специалистами компании Electronic Industries Alliance в 60-е годы прошлого столетия. Это так называемый язык «G» и «M» кодов, который чаще называют просто G-кодом (G-code). Принятые в этом языке обозначения подготовительных и основных функций начинаются с латинской буквы «G», а обозначение дополнительных – технологических команд – с буквы «M».
«G»« и «M» коды в программах для станков с ЧПУ
По стандарту все команды, код которых начинается с буквы «G», предназначены для линейного или кругового передвижения рабочих органов станка, выполнения определенных последовательностей действий, функций управления инструментами, сменой параметров координат и базовой плоскости. Синтаксис команды обычно состоит из наименования G-кода, координат или адресов перемещений (X, Y, Z) и заданной скорости движения рабочего органа, обозначаемой буквой «F».
В команду может быть включен параметр, описывающий продолжительность паузы, так называемую выдержку – «P», указание о параметрах вращения шпинделя – «S», значение радиуса – «R», функцию коррекции инструмента – «D», а также параметры дуги «I», «J» и «K».
В первом примере код G01 обозначает «линейную интерполяцию» – прямолинейное перемещение с указанной скоростью (F) к заданной точке с координатами (X,Y,Z). Во втором примере указан код G02, который описывает дугообразное перемещение (круговая интерполяция). При этом код G02 соответствует перемещению в направлении вращения часовой стрелки, а его антипод G03 – против. В третьем примере содержится код команды, описывающий время задержки в миллисекундах.
Технологические команды, обозначаемые буквой «M», отвечают за включение или отключение определенных систем станка, смену инструмента, начало или окончание какой-либо специальной подпрограммы, другие вспомогательные действия.
Здесь в первом примере указана команда о начале вращения шпинделя со скоростью «S». Во втором – распоряжение о вызове указанной подпрограммы «P». Третий пример описывает команду о включении основного охлаждения (M8) при вращении шпинделя со скоростью (S) в направлении против часовой стрелки (M4).
Методы создания и структура управляющих программ
Современное оборудование позволяет создавать программы для работы станков с ЧПУ несколькими способами:
Структурно программа в G-кодах состоит из кадров. Так называют группы команд, которые предназначены для совершения какого-либо завершенного действия. Кадры могут состоять и из одной команды. Об окончании каждого «кадра» сообщает знак перевода строки (ПС/LF). Каждая программа начинается с пустого «кадра», который состоит их знака «%», а заканчивается кодами М02 или М30, обозначающими соответственно финиш программы или окончание имевшегося в памяти информационного блока.
Указанная структура и язык подготовки программ для оборудования с ЧПУ закреплены в международных стандартах RS2740, ISO-6983-1.82, а также ГОСТ СССР 20999-83. Отечественные профильные специалисты часто используют обозначение «ИСО-7 бит», которое закрепилось за программами в G-кодах еще со времен СССР. Программисты компаний, которые разрабатывают и производят станки с ЧПУ, при подготовке программного обеспечения обязаны придерживаться требований мировых стандартов.
В некоторых случаях, когда разработчики наделяют свои системы дополнительными возможностями и некоторыми специальными функциями, могут иметь место определенные отклонения программного обеспечения от стандарта создания программ в G и M кодах. В таких случаях следует внимательно изучить документацию, которая должна быть предоставлена производителем оборудования.
Системы ЧПУ всемирно признанных лидеров отрасли
Универсальные программные станции от компании Heidenhaih позволяют не только создавать необходимые программы обработки на персональных компьютерах, но и тестировать ПО, подготовленное при помощи CAD-CAM систем.
Распространенные стойки FANUK серии 0i рассчитаны на работу с 6-8 управляемыми осями (одновременное управление – 4 оси). Стойки серий 30i-35i позволяют производить высокоточную обработку на наивысших скоростях, и являются пока недостижимым ориентиром для многих конкурентов.
Возможно управление по 28 (!) интерполируемым осям (4 канала одновременно), может поддерживать по 4 шпинделя и инструментальных магазина. Создатели системы гарантируют скоростную обработку, нанометрическую точность и высочайшую чистоту обработки поверхности.
На российских предприятиях успешно работают и отлично себя зарекомендовали устройства ЧПУ NC-210, NC-220, NC-230. Самые сложные обрабатывающие центры и высокоскоростные многосуппортные станки могут работать под управлением стойки NC-110, которая на сегодня является лучшей в соотношении цена-качество.
Станки с ЧПУ прочно вошли в нашу жизнь и стали незаменимыми помощниками человека в производственной деятельности. Без этих систем было бы невозможно изготавливать многие, успевшие стать привычными и обыденными вещи. Причем все необходимые детали станки под управлением ЧПУ обрабатывают быстро и качественно, с недостижимой ранее точностью, а при массовом производстве – невероятно низкой себестоимостью. Дальнейшее развитие систем ЧПУ идет по пути объединения отдельных станков в производственные комплексы, удешевления процесса подготовки производства и снижения стоимости управляющих систем. Пожелаем разработчикам успеха!
Основные функции cистем программного управления на станках ЧПУ
При программировании обработки деталей на станках с ЧПУ в соответствии со стандартом DIN 66025 (ISO 6983), известном ранее как ISO 7bit, используются следующие операторы:
Для большей наглядности структуры кадра операторы в кадре должны быть расположены в следующей последовательности: N, G, X, Y, Z, А, В, С, F, S, T, D, M, H.
Управляющая программа состоит из n-го числа кадров, воспроизводимых непрерывно или с заданными паузами (при высокоскоростной обработке деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов даже кратковременная остановка инструмента между смежными кадрами недопустима из-за опасности перегрева или проплавления обработанной поверхности за счет трения). Кроме того, возможен пропуск отдельных кадров и коррекция размеров путем подключения подготовительных функций. Это обеспечивает разработку управляющих программ для типовых технологических процессов.
Кадры управляющей программы состоят из следующих компонентов:
Так как набора команд по DIN 66025 недостаточно для программирования сложных процессов обработки на современных многоцелевых станках, он был дополнен элементами высокоуровневого языка программирования ЧПУ.
В отличие от команд по DIN 66025 команды высокоуровневого языка программирования ЧПУ состоят из нескольких букв адреса, к примеру:
Структура программы имеет следующий вид: «%» (только для программ, разработанных на ПЭВМ), заголовок программы «О» или «:» с последующим номером программ, содержащим не более четырех цифр. Каждая строка в программе является кадром.
Каждый кадр программы имеет структуру:
Модально действующие команды сохраняют свою значимость во всех последующих кадрах с запрограммированным значением до тех пор, пока по тому же адресу не будет запрограммировано новое значение, отменяющее действующую прежде команду.
Действующие покадрово команды сохраняют свою значимость только в том кадре, в котором они программируются.
Каждый кадр заканчивается символом LF, запись символа LF не требуется, он автоматически создается при переключении строки. Программа заканчивается командами М2, М30 или М99. Кадр может состоять максимально из 512 символов (включая комментарий и символ конца кадра LF).
Подготовительные функции G обеспечивают все действия станка.
Х, Y, Z — линейные координатные оси станка, координата Z всегда параллельна оси шпинделя станка или перпендикулярна плоскости закрепления детали для станков с двухповоротной фрезерной головкой; А, С, В — угловые координаты вращения относительно линейных координатных осей. Если станок имеет больше двух шпинделей, а также инструментальных головок, то появляются дополнительные координатные оси Х’, Y’, Z’, А’, С’, В’ и т. д.
Следует отметить, что подготовительные функции позволяют переходить к системе координат детали, что в ряде случаев позволяет отказаться от применения специальных приспособлений.
Дополнительные функции М отвечают за включение, выключение шпинделя, насосных станций для подачи СОЖ, направление вращения шпинделя, конец программы.
Функция шпинделя S задает частоту вращения шпинделя.
Функция инструмента Т задает номер инструмента или инструментальной наладки.
Функция подачи F задает значение подачи.
Рис. 1. Система координат рабочего пространства станка и направления положительных перемещений
Система координат станка и направления положительных перемещений приведены на рисунке 1.
Управляющие программы могут быть составлены в системе координат станка, в этом случае применяемая станочная оснастка должна быть согласована с координатной сеткой стола станка. Согласование выполняется тем, что опорная плита приспособления имеет центрирующий палец и шпонку. Палец совмещается с втулкой, запрессованной в центре стола станка, а шпонка — с классным пазом. Таким образом, рабочее пространство станка в плоскости Х–Y совмещается с системой координат приспособления. В системе координат приспособления выполнены базовые поверхности, например плоскость и два пальца (цилиндрический и срезанный). Следовательно, погрешности базирования имеют место как при установке приспособления, так и при установке детали.
При интенсивной эксплуатации в условиях многономенклатурного производства, т. е. при частой смене приспособлений необходимо выполнять перепроверку не только оснастки, но и направляющих базовых поверхностей стола станка, а именно центрирующую втулку и классный паз.
С учетом этого целесообразно обработку выполнять в системе координат детали. Приспособление ориентируется только по одной оси, а привязка к системе координат детали выполняется измерительными датчиками. В этом случае кроме исключения погрешности базирования снижаются требования к срокам перепроверки оснастки, более того, появляется возможность шире применять нормализованные приспособления или наладки из них без привязки к системе координат станка.
Подготовительные функции G, дополнительные функции М приведены в таблицах 1, 2.
Так, на фрезерных станках смена инструмента выполняется в следующей последовательности: с помощью команды Т выбирается инструмент, а его смена происходит только по команде M6.
Для револьверных головок токарных станков для смены инструмента достаточно команды Т.
Функция шпинделя S задает частоту вращения шпинделя, функция инструмента Т задает номер инструментальной наладки или инструмента, функция подачи F задает значение подачи.
Таблица 1. Подготовительные функции G
| Инструкция | Описание |
| G00 | Линейная интерполяция при ускоренном перемещении |
| G01 | Линейная интерполяция при скорости подачи |
| G02 | Круговая интерполяция по часовой стрелке |
| G03 | Круговая интерполяция против часовой стрелки |
| G04 | Выдержка времени |
| G05 | Круговая интерполяция с выходом на круговую траекторию по касательной |
| G06 | Снижение допустимого уровня ускорения |
| G07 | Отмена снижения допустимого уровня ускорения |
| G0S | Управление скоростью подачи в точках перегиба |
| G09 | Отмена управления скоростью подачи в точках перегиба |
| G10 | Ускоренное перемещение в полярных координатах |
| G11 | Линейная интерполяция в полярных координатах |
| G12 | Круговая интерполяция по часовой стрелке в полярных координатах |
| G13 | Круговая интерполяция против часовой стрелки в полярных координатах |
| G14 | Программирование величины коэффициента усиления по скорости следящего привода |
| G15 | Отмена G14 |
| G16 | Программирование без указания плоскости |
| G17 | Выбор плоскости У—Х |
| G1S | Выбор плоскости Z—X |
| G19 | Выбор плоскости У—Z |
| G20 | Задание полюса и плоскости координат при программировании в полярных координатах |
| G21 | Программирование классификации осей |
| G22 | Активизация таблиц |
| G23 | Программирование условного перехода |
| G24 | Программирование безусловного перехода |
| G32 | Нарезание резьбы в режиме линейной интерполяции без компенсирующего патрона |
| G34 | Скругление угла для двух соседних прямолинейных участков (с допустимым отклонением под адресом Е) |
| G35 | Выключение сглаживания угла |
| G36 | Выключение запрограммированного при скруглении угла отклонения, которое становится равным машинному параметру |
| G37 | Программирование точки для зеркального отображения или поворота координат |
| G38 | Активизация зеркального отображения, поворота координат, масштабирования |
| G39 | Отмена зеркального отображения, поворота координат, масштабирования |
| G40 | Отмена эквидистантной коррекции |
| G41 | Эквидистантная коррекция слева по направлению подачи |
| G42 | Эквидистантная коррекция справа по направлению подачи |
| G53 | Отмена смещения нуля |
| G54-G59 | Инициация смещения нуля |
| G60 | Смещение координатной системы программы |
| G61 | Точное позиционирование при движении со скоростью подачи |
| G62 | Отмена точного позиционирования |
| G63 | Включение 100% от запрограммированного значения скорости |
| G64 | Привязывание скорости подачи к точке контакта фрезы и детали |
| G65 | Привязывание скорости подачи к центру фрезы |
| G66 | Активизация значения скорости заданной потенциометром |
| G67 | Отмена смещения координатной системы программы |
| G68 | Вариант сопряжения отрезков эквидистант по дуге |
| G69 | Вариант сопряжения отрезков эквидистант по траектории пересечения эквидистант |
| G70 | Программирование в дюймах |
| G71 | Отмена программирования в дюймах |
| G73 | Линейная интерполяция с точным позиционированием |
| G74 | Выход в начало координат |
| G75 | Работа с датчиком касания |
| G76 | Перемещение в точку с абсолютными координатами в системе координат станка |
| G78 | Активизация сверлильной оси |
| G79 | Деактивация одной сверлильной оси или всех сразу |
| G80 | Отмена вызова стандартных циклов |
| G81, G82 | Стандартный цикл сверления |
| G83 | Стандартный цикл глубокого сверления |
| G84 | Цикл нарезания резьбы с компенсирующим патроном |
| G85, G86 | Стандартный цикл рассверливания |
| G90 | Программирование в абсолютных координатах |
| G91 | Программирование в относительных координатах |
| G92 | Установка значений координат |
| G93 | Программирование времени отработки кадра |
| G94 | Программирование подачи в мм/мин |
| G95 | Программирование подачи в мм/об |
| G97 | Программирование скорости резания |
| G105 | Установка нуля для линейных бесконечных осей |
| G108 | Управление подачей в точках перегиба с учетом Look Ahead |
| G112 | Деактивация опережающего управления скоростью |
| G113 | Активация опережающего управления торможением |
| G114 | Активация опережающего управления скоростью |
| G115 | Деактивация опережающего управления скоростью |
| G138 | Включение компенсации положения заготовки |
| G139 | Выключение компенсации положения заготовки |
| G145-845 | Активизация внешней коррекции со стороны программируемого контролера |
| G146 | Выключение внешней коррекции инструмента |
| G147, G847 | Вторичная компенсационная группа коррекций инструмента; коррекции соотнесены с осями |
| G148 | Отмена дополнительной компенсации инструмента |
| G153 | Отмена первого аддитивного смещения нуля |
| G154-159 | Индикация первого аддитивного смещения нуля |
| G160-360 | Внешнее смещение нуля |
| G161 | Точное позиционирование при ускоренном перемещении |
| G162 | Отмена точного позиционирования при ускоренном перемещении |
| G163 | Точное позиционирование при ускоренном перемещении и перемещение со скоростью подачи |
| G164 | Первая опция точного позиционирования |
| G165 | Вторая опция точного позиционирования |
| G166 | Третья опция точного позиционирования |
| G167 | Отмена внешнего смещения нуля |
| G168 | Смещение координатной системы управляющей программы |
| G169 | Отмена всех смещений координатной системы |
| G184 | Цикл нарезания резьбы без компенсирующего патрона |
| G189 | Программирование в абсолютных координатах для бесконечных осей |
| G190 | Программирование в абсолютных координатах «слово за словом» |
| G191 | Программирование в относительных координатах «слово за словом» |
| G192 | Установка нижнего предела частоты вращения в управляющей программе |
| G194 | Программирование скорости (подачи, частоты вращения) с адаптацией ускорения |
| G200 | Линейная интерполяция на ускоренном перемещении без торможения до V = 0 |
| G202 | Винтовая интерполяция по часовой стрелке |
| G203 | Винтовая интерполяция против часовой стрелки |
| G206 | Активизация и сохранение в памяти максимальных значений ускорений |
| G228 | Переходы от кадра к кадру без торможения |
| G253 | Отмена второго аддитивного смещения нуля |
| G254-259 | Инициация второго аддитивного смещения нуля |
| G268 | Аддитивное смещение координатной системы управляющей программы |
| G269 | Отмена аддитивного смещения координатной системы управляющей программы |
| G292 | Установка верхнего предела частоты вращения в управляющей программе |
| G301 | Включение осциллирующего движения |
| G350 | Установка параметров осциллирующего движения |
| G408 | Формирование гладкого ускорения при движении от точки к точке |
| G500 | Обнаружение возможных коллизий при опережающем просмотре кадров |
| G543 | Включение управления коллизиями при опережающем просмотре кадров |
| G544 | Выключение управления коллизиями при опережающем просмотре кадров |
| G575 | Переключение кадров высокоскоростным внешним сигналом |
| G580 | Расформирование координатных осей |
| G581 | Формирование координатных осей |
| G608 | Формирование гладкого ускорения при движении от точки к точке для каждой оси в отдельности |
Примечание. Для каждой системы управления некоторые значения подготовительных функций могут иметь разные значения в зависимости от изготовителя станка. Следует отметить, что для расширения технологических возможностей оборудования у изготовителей систем ЧПУ имеет место тенденция увеличения подготовительных функций.
Таблица 2. Дополнительные функции М
| Инструкция | Описание |
| МО | Остановка программы |
| М1 | Остановка по требованию |
| М2 | Конец программы |
| М3 | Включение вращения шпинделя по часовой стрелке |
| М4 | Включение вращения шпинделя против часовой стрелки |
| М5 | Остановка шпинделя |
| М2=3 | Инструмент с механическим приводом включен по часовой стрелке |
| М2=4 | Инструмент с механическим приводом включен против часовой стрелки |
| М2=5 | Инструмент с механическим приводом выключен |
| М6 | Автоматическая смена инструмента |
| М7 | Включение обдува воздухом |
| МS | Включение подачи СОЖ |
| М9 | Выключение охлаждения |
| М1О | Отключение обдува воздухом |
| М11 | Зажим инструмента |
| М12 | Разжим инструмента |
| М13 | Включение вращения шпинделя по часовой стрелке совместно с включением СОЖ |
| М14 | Включение вращения шпинделя против часовой стрелке совместно с включением СОЖ |
| М15 | Включение СОЖ для смыва стружки |
| М17 | Конец подпрограммы |
| М19 | Ориентация шпинделя |
| М21 | Включение зеркального отображения программы вдоль оси Х |
| М22 | Включение зеркального отображения программы вдоль оси У |
| М23 | Отключение зеркального отображения программы |
| М29 | Включение режима жесткого резьбонарезания |
| М3О | Конец программы с возможностью одновременного выключения питания станка |
| М52 | Перемещение магазина на позицию вправо |
| М53 | Перемещение магазина на позицию влево |
| М7О | Инициализация магазина |
| М71 | Опускание активного кармана магазина |
| М72 | Поворот манипулятора на 60° |
| М73 | Разжим инструмента |
| М74 | Поворот манипулятора на 120° |
| М75 | Зажим инструмента |
| М76 | Поворот манипулятора на 180° |
| М77 | Поднятие активного кармана магазина |
| М98 | Вызов подпрограммы |
| М99 | Возврат в основную программу |
Примечакие. Для разных систем управления и типов станков дополнительные функции могут иметь другие значения, например активировать перемещение задней бабки, функции загрузочного устройства, люнета и т. д.
При создании программы ЧПУ само программирование, т. е. преобразование отдельных рабочих переходов в язык ЧПУ, часто является лишь небольшой частью работы по программированию.
Перед программированием необходимо осуществить планирование и подготовку рабочих переходов. Чем точнее будет спланировано начало и структура программы ЧПУ, тем быстрее и проще будет осуществляться само программирование и тем более наглядной и менее подверженной ошибкам будет готовая программа ЧПУ.
Преимущество наглядных программ особо проявляется тогда, когда позднее необходимо вносить изменения.
Так как не каждая программа имеет такую же структуру, то не имеет смысла работать по типовому шаблону. Однако для большинства случаев целесообразно придерживаться следующей последовательности.
1. Подготовка чертежа детали заключается:
2. Определение процесса обработки:
3. Создание технологической карты. Определить поочередно все процессы обработки станка, к примеру:
4. Перевод переходов на язык программирования: запись каждого перехода как кадра ЧПУ (или кадров ЧПУ).
5. Соединение всех отдельных переходов в операцию, как правило, в одной программе. Иногда, особенно при обработке крупногабаритных деталей в программу, могут быть выделены переходы черновой, получистовой и чистовой обработки. Это имело место при ограниченном объеме памяти, характерном для устаревших систем ЧПУ. Для современных систем программного управления объем памяти практически не ограничивает технологические возможности станков.
В современных системах программного управления широко применяются стандартные циклы обработки. Их использование значительно сокращает затраты времени на программирование.
Некоторые постоянные цикла для систем управления, используемые в программном обеспечении WIN NC SINUMERIK, приведены ниже:
Следует отметить, что системы программного управления высокого уровня являются открытыми, что позволяет расширить библиотеку стандартных циклов обработки типовых поверхностей характерных для производства данного типа продукции и тем самым сократить сроки подготовки производства.
Рис. 2. Текущее положение между системами автоматизированного проектирования технологических процессов, управляющих программ и ЧПУ разных изготовителей
Применение CAM систем привело к необходимости для каждой системы программного управления разрабатывать постпроцессоры, без которых оборудование не понимает программы без их перевода в машинные коды (рис. 2).
Программирование современных систем ЧПУ выполняется в соответствии со стандартом ISO 6983 (DIN 66025), которому уже более 50 лет и который, как считают программисты, якобы тормозит развитие ЧПУ-технологий. Термин «ЧПУ-технологии», по мнению автора, не правомерен, обработка деталей на станках с ЧПУ подчиняется всем закономерностям технологии машиностроения и обработки металлов резанием или других методов формообразования.
Нарушение закономерностей технологических наук приводит:
Основным отличием для многоцелевых станков является предельно выраженная концентрация операций, не только характерная для данного вида оборудования, но и реализуемая приводным инструментом и специальной шпиндельной оснасткой, а также методы обеспечения точности с использованием станочных измерительных систем. Стандарт поддерживает простые команды для элементарных перемещений и логических операций. В настоящее время для решения сложных геометрических и логических задач в системах программного управления кроме машинных кодов в соответствии с DIN 66025 (ISO 7bit) применяют языки программирования высокого уровня. Управляющие программы в стандарте ISO 6983 содержат незначительное количество информации, полученной на уровне CAD-CAM систем. Однако более серьезным недостатком, как считают разработчики систем программного управления, является невозможность двустороннего обмена информацией с этими системами, что означает, что любые изменения в управляющей программе не могут быть отображены в восходящем информационном потоке к системам CAD-CAM. Необходимо отметить, что это целесообразно не для всех отраслей промышленности. Так, например, сглаживание плавного сопряжений теоретических контуров сплайнами допустимо, а сопряжение двух поверхностей требует анализа возможных методов их формообразования, для ряда конструкционных материалов могут иметь место технологические ограничения, например, минимально допустимые радиусы сопряжения конструктивных элементов деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов и т. д.
В отличие от DIN 66025 (ISO 6983) разрабатываемый стандарт STEP-NC ISO 14649 (на данный период разработаны не все его модули) определяет специальную структуру управляющей программы ЧПУ — program structure, которую используют для построения логических блоков в рамках структурного программирования обработки. Структура управляющей программы не является списком типовых обрабатываемых форм (features); она определяет план операции (workplan), который представляет собой последовательность исполняемых объектов (executables). STEP-NC предполагает широкий обмен информацией между инженерными службами, в том числе подготовки и планирования производства, а также цеховым уровнем.
Структура предполагаемого обмена информацией приведена на рисунке 3.
Структура планируемого информационного обмена вызывает массу вопросов:
Рис. 3. Планируемый обмен информацией между инженерными службами и цеховым уровнем
Дополнительно необходимо отметить, что не существует типовых методов оптимизации программирования станков по параметрам, позволяющих выбрать наилучший станок или группу станков для выполнения того или иного технологической операции или процесса.
На эти проблемы много раз указывали пользователи различных станков, вовлеченные в процесс стандартизации STEP-NC. Производители оборудования и разработчики программного обеспечения стараются учесть требования пользователей и реализуют некоторые из указанных функций в своей продукции. Однако часто их работа не подчиняется единому стандарту, что, по существующему мнению, может тормозить обновление промышленных систем. Также нельзя не упомянуть о том, что выпускаемое оборудование редко пользуется всеми современными технологиями и в результате производственная база оказывается не такой эффективной и совершенной. С учетом этого изготовители систем программного управления выбрали компромиссный вариант, позволяющий работать как по DIN 66025 (ISO 6983), так и по ISO 14649 (рис. 4).
Рис. 4. Смешанная архитектура системы ЧПУ, поддерживающая стандарты DIN 66025 (ISO 6983) и ISO 14649 (STEP-NC)
Все это свидетельствует о том, что кроме совершенствования систем программного управления и методов программирования необходимо заниматься на системной основе и подготовкой технологической информации: