Programarea mașinilor-unelte CNC

Introducere

Programarea mașinilor-unelte cu comandă numerică înseamnă introducerea unor secvențe de instrucțiuni în mașina-unealtă CNC care comandă axele, sculele, masa și alte componente necesare prelucrării prin așchiere a reperului. Această programare este în prezent foarte automatizată datorită proiectării asistată de calculator (CAD)​​. Dar de multe ori se face manual sau asistat de o interfață conversațională grafică.

Codul G (de asemenea denumit RS-274), care are mai multe variante, este numele comun pentru cele mai utilizat limbaj de programare de control numeric (CNC). Acesta este utilizat în principal la prelucrarea asistată de calculator pentru a controla mașinile-unelte automate. Codul G este uneori denumit limbajul de programare G, care nu trebuie confundat cu limbajul de programare G LabVIEW.

Codul G este un limbaj în care oamenii comunică mașinilor – unelte CNC cum să facă ceva. “Cum” este definit prin diferite instrucțiuni cu privire la unde să se miște, cât de repede să se miște și pe ce direcție să se miște.

Implementări

Prima implementare a unui limbaj de programare de control numeric a fost dezvoltată la laboratorul de Servomecanisme al MIT la sfârșitul anilor 1950.

Implementări majore, în special de la: Siemens Sinumerik, FANUC, Haas, Heidenhain, Mazak, Okuma OSP. Există și o implementare standard descrisă în ISO 6983.

Coduri specifice

Codurile G sunt denumite și coduri/funcții pregătitoare. Acestea sunt orice cuvânt dintr-un program de CNC care începe cu litera G urmat de un număr. În general, este un cod care spune mașinii unelte ce tip de acțiune trebuie să efectueze, cum ar fi mișcarea rapidă (duce unealta cât mai repede posibil prin spațiu la locul unde va avea loc așchierea).

Termenul “Cod-G” este imprecis, acesta provine de la sensul literal al termenului, referindu-se la o singură adresă literă și codurile specifice care pot fi formate cu ea (de exemplu, G00, G01, G28). Dar, fiecare literă a alfabetului este folosită undeva în limbaj. Cu toate acestea, “Codul-G” este numele comun al limbajului pentru programarea mașinilor-unelte cu comandă numerică. 

Mașinile unelte cu comandă numerică utilizează limbajul cod G (G-code), cunoscut și ca limbaj NC (NC code). Acesta este un limbaj destul de criptic, fiind conceput așa datorită faptului că inițial mașinile unelte cu comandă numerică nu aveau foarte multă memorie la dispoziție.

O linie de program tipică, este formată din cuvinte – litere urmate de numere:

N110 G90 G00 X5.66 Y120.42 M03 S1500

• N110 – numărul de ordine al liniei de program
• G90 – coordonatele exprimate sunt in sistem de coordonate absolut (față de originea mașinii)
• G00 – mișcare de poziționare rapidă
• X5.66 Y120.42 – coordonatele carteziene ale poziției următoare
• M03 – start spindle
• S1500 – la turația de 1500 rot/min

Cuvintele sunt grupate împreună astfel încât numai un cuvânt dintr-un anumit grup poate fi activ la un moment dat. Spre exemplu, în grupul cuvintelor referitoare la mișcare, vom regăsi:

• G00 – mișcare rapidă (de poziționare)
• G01 – mișcare de avans liniară
• G02 – mișcare de avans circulară în sensul acelor de ceasornic
• G03 – mișcare de avans circulară în sensul contrar acelor de ceasornic

Cu timpul, standardul și-a atins limitele, iar producătorii de mașini unelte au decis să extindă, apoi să dezvolte propriile limbaje de programare pentru CNC-uri. În piață nu a existat o voce unică, astfel încât astăzi fiecare producător de echipament electronic de control pentru CNC oferă și susține versiunea proprie a limbajului de programarea mașinilor-unelte cu comandă numerică:

Soluții CAD / CAM

Software-ul CAD CAM este orice pachet software care combină software CAD (proiectare asistată de computer) cu funcții de simulare a proceselor de prelucrare CAM (computer aided machinery). Aceasta înseamnă că software-ul vă va permite să proiectați modele 2D și 3D și, de asemenea, să trimiteți instrucțiunile către o mașină-unealtă CNC, o freză sau un strung care pe baza programului NC va prelucra semifabricatul până se obține reperul final.

Software-ul CAD și CAM sunt aplicații diferite utilizate în mod obișnuit prelucrări mecanice prin așchiere, unde poate fi utilizat atât pentru proiectarea, cât și pentru fabricarea produselor într-un flux tehnologic optimizat. Este, de asemenea, utilizat pentru prelucrarea lemnului, proiectare industrială, electrotehnică, precum și în stomatologie și medicină.

Ceea ce se vede pe monitorul calculatorului atunci când utilizăm o soluție CAM – fie ea NX CAM, Delcam, CAM Works, DELMIA sau Powermill – nu este unul și același lucru cu programul NC. În termeni CAM, codul binar din sistemul CAM este translatat într-un text care poate fi înțeles de CNC – programul NC. Un postprocesor CAM-CNC este acel software care translatează datele CAM în programul G-code specific pentru o mașină unealtă. Pentru comunicarea cu mașinile unelte, toate soluțiile CAM au nevoie de postprocesoare.

Există 2 metode de bază pentru translatarea datelor CAM în limbaj cod G:

• Cu ajutorul unui postprocesor CAM-CNC, datele sunt transformate direct
• Prin intermediul fișierelor de tip Cutter Location Source File (CLSF sau *.cls), generate de sistemul CAM și apoi translatate de un postprocesor specific unui anumit CNC/controller

Software Inteligent

Programarea mașinilor-unelte cu comandă numerică în ziua de azi este asigurată de performanța îmbunătățită de simulare și utilizarea unui panou multi-tactil asigură o operație grafică intuitivă. Deplasarea, zoom in/out, scalarea și rotirea modelelor 3D, precum și afișarea listelor de parametrii ale sculelor, programe și alte informații pot fi realizate cu ușurință cu aceeași senzație ca și utilizarea unui mobil smart.

Această infrastructură de prelucrare inteligentă asigură o precizie ridicată și o productivitate ridicată, obținând cele mai bune rezultate ale fiecărei mașini fără deformare termică, fără coliziuni, fără perturbații mecanice și optimizare automată a traiectoriei sculei de așchiere la cele mai bune condiții de prelucrare.

Okuma a transformat aceste caracteristici într-o realitate, bazându-se pe expertiza sa în prelucrare, pe baza cererilor primite de la clienții din atelierele de prelucrare, și sunt implementate (opțional sau incluse) în noile modele de strunguri CNC moderne Okuma.

Aceste funcții încorporate pe numeroase strunguri CNC Okuma, centre de strunjire, mașini multitasking și centre de prelucrare se numesc Okuma Intelligent Technology pentru a face prelucrarea mai rapidă, mai ușoară și mai profitabilă.

Operarea mașini CNC

Pe lângă programarea mașinilor-unelte cu comandă numerică, execuția reperului prin program G/ISO descris mai sus implică și cunoașterea funcțiilor de operare de pe panoul de comandă al mașinii CNC și o serie de pregătiri înainte de a porni procesele automate de prelucrare.

1. OPERAREA MANUALA, AUTOMATA SI MDI
2. SISTEMUL DE PRINDERE SEMIFABRICAT
3. ZERO SET – SETAREA PUNCTULUI DE ZERO
4. SETAREA SCULELOR
5. SISTEM EVITARE COLIZIUNI

Unele mașini CNC permit simularea procesului de prelucrare la viteză mare, astfel sunt evitate posibile probleme ce pot intrerupe așchierea și se pot face ulterior modificări în liniile de program.

Bibliografie

• CNC G-Code and M-Code Programming
• Tutorial for G-code
• Kramer, T. R.; Proctor, F. M.; Messina, E. R. (1 d.Hr.), The NIST RS274NGC Interpreter – Version 3, NIST, NISTIR 6556