Öttengelyes megmunkálások I. – alapfogalmak

A CNC gépkezelési, programozási feladatok közül a legnehezebb feladatot az 5-tengelyes gépek helyes és felelősségteljes programozása jelenti. Ma már egyre gyakrabban lehet találkozni az üzemekben ilyen több-tengelyes szerszámgépekkel, de hatékony használatuk nagy kihívást jelent. Ebben nyújt most kis segítséget Szűcs Ferenc okleveles gépészmérnök három részes cikksorozata.

Néhány nappal ezelőtt a dolgozószobámban felgyülemlett prospektusok rendezgetése közben kezembe akadt egy 2007-ben magánszorgalomból készített felmérés. Az A4-es lapon, vonalakat húzogatva azt számoltam össze, hogy az év folyamán a cégeknél végzett CNC betanítás során milyen arányt képviseltek a 3+2 vagy 5-tengelyes marógépek. A lap alján végzett összesítés szerint ez a szám 25% volt. A „lelet” kíváncsivá tett, ezért egy gyors statisztikát végeztem a 2012-es évre is. A nyilvántartásom szerint ez a szám most 58%-ra módosult. A százalékos változás 5 év alatt igen jelentős, főleg ha figyelembe vesszük azt is, hogy az abszolút számadatok több mint hétszeres gépszám-növekedést is takarnak.

Akik napi kapcsolatban vannak az gépiparral azok az imént elvégzett statisztikai számítások nélkül is egyetértenek velem abban, hogy a hazai gyártóüzemeinkben egyre komplexebb alkatrészek gyártása folyik, amelyek emellett még szigorú alak-, helyzet-, és mérettűrésekkel és felületi érdességi előírásokkal rendelkeznek. Mindezeket az alkatrészeket természetesen versenyképes áron kell előállítani, amely elsősorban a megmunkálási idő függvénye.

Ezeket a feltételeket csak korszerű öttengelyes gépek alkalmazásával lehet teljesíteni és így a piacon maradni.

Az öttengelyes gépek programozását mind a mai napig valamiféle „lila köd” veszi körül, ezért az alábbiakban a Siemens 840 DSL mellett az egyik legelterjedtebb Heidenhain iTNC530-as vezérlés öttengelyes megmunkálás programozási lehetőségeit szeretném bemutatni. Remélem a cikket figyelmesen végigolvasók tisztább képet kapnak majd erről a technológiáról. Akit pedig részéletesebben és gyakorlatban is érdekel a téma, annak szeretném figyelmébe ajánlani a Gravitás 2000 Kft. és a Német Magyar Tudásközpont Kft. által szervezett, 2013. október 11-én induló gyakorlatorientált 5-tengelyes CNC gépkezelés és programozás c. tanfolyamunkat (öttengelyes DMU50 marógép/iTNC530-as vezérléssel).

Megmunkálás típusai

Az öttengelyes megmunkálásokat három nagy csoportba szokás besorolni.

1. Öt oldalas megmunkálás. Általában azokat az öttengelyes gépeken végzett megmunkálásokat szokás idesorolni, amelyekhez indexelhető fej és körasztal szükséges. Ezekkel a megmunkáló gépekkel egy hasáb jellegű alkatrész hat lapjából ötöt tudunk egy felfogásban megmunkálni. A függőleges orsópozícióból egy, míg a vízszintesből öt síkot tudunk elérni, amihez természetesen szükség van még a körasztal forgatására is. Fontos hangsúlyozni, hogy a fejforgatáshoz nincs szükség koordinátarendszer-elforgatásra (síkdöntésre). A programban a megváltozott szerszámtengelyt (függőleges/vízszintes) a G17/G18 programozásával adhatjuk meg.
   Függőleges orsóhelyzetben, a G17-et programozva, „Z” lesz a szerszám-tengely, és az „X”/„Y” tengelyek által kifeszített sík pedig az interpolációs fősík.
   Vízszintes orsóhelyzetben viszont, a G18-at programozva, „Y” lesz a szerszámtengely, míg az interpolációs fősík az „Z”/„X” tengelyek által kifeszített sík.
   Programozás szempontjából az utóbbi jelent némi kényelmetlenséget, hisz kontúrleírást és a megmunkálási ciklusokat nem a megszokott G17-es „X”/„Y” síkban, hanem a G18-as „Z”/„X” síkban kell megírni.
   Az 5 oldalas megmunkálást ily módon egy függőleges-vízszintes fejváltás és a körasztal segítségével, visszavezethetjük hagyományos 3 tengelyes megmunkálásra. A munkadarab 5 oldalának komplett megmunkálása egy felfogásban, egy gépen történhet. Ily módon csökken a megmunkálási idő, és a felfogások számának csökkenésével nő a megmunkált munkadarab felületi minősége és pontossága.
   Az ilyen típusú megmunkálások becslések szerint az öttengelyes megmunkálások 30%-át teszik ki. Programozása megoldható CAM szoftver alkalmazása nélkül is.
2. 3+2 tengelyes megmunkálás. Ennél a megoldásnál a megmunkálást valamely 2 forgástengely („A” /X tengely körüli forgás/ „B” /Y tengely körüli forgás/ vagy „C” /Z tengely körüli forgás/) pozicionálásával visszavezethetjük hagyományos 3 tengelyes megmunkálásra. A munkadarab megmunkálásra váró síkjának a szerszámtengelyre merőleges pozícióba történő beforgatásához (bepozicionálásához) koordináta-transzformációra van szükség.
   A szerszám tengelye mindig a Z tengely lesz, a megmunkálás pedig az „X”/„Y” tengelyek által kifeszített síkban történik. A beforgatott síkban a programozás a G17-ben a 2 ½ tengelyes megmunkálásnál már jól ismert módon történhet.
   Ez a fajta megmunkálás az 5 oldalas és a ferde felülettel, valamint furattal rendelkező munkadarabok megmunkálásának kombinációja.
   Az ilyen típusú megmunkálások becslések szerint az öttengelyes megmunkálások 60%-át teszik ki. Programozásához csak összetettebb feladatok esetén van szükség CAM szoftverre.
3. Szimultán 5-tengelyes megmunkálás. A 3D-s felületek komplett megmunkálása tökéletes felületi minőség és pontosság mellett történik. A darab készre simítása egy felfogásban egy gépen történik, így nincs pontosságvesztés. Kihasználható az 5 oldalas megmunkálás minden előnye is.
   A megmunkáláshoz folyamatos transzformációra van szükség, amit a TCPM (Tool Center Point Managment / Szerszámcsúcs pozíció megtartás döntött tengely esetén) funkció alkalmazásával érhetünk el.
   Az ilyen típusú megmunkálások becslések szerint az öttengelyes megmunkálások közel 10%-át teszi ki. Programozását csak CAM szoftver segítségével végezhetjük el.

5-tengelyes marógép típusai

Az öttengelyes gépeket a kinematikai lánc kialakítási szempontjából szokás csoportosítani. A klasszikus 5-tengelyes marógépeknek alapvetően 12 verziója van, amely 3 alapesetre vezethető vissza.

• Asztal-asztal típus: mindkét forgómozgást az asztal végzi.
  Jellemzői:

   

  • a marófej iránya állandó
  • körasztal forgása: C tengely
  • asztal forgatása: A vagy B tengely

  A szerszám vezetett pontjának aktuális pozíciója és a szerszám munkadarabhoz viszonyított iránya függ a munkadarab asztalra történő felfogásától.

3+2 tengelyes megmunkálások programozása

A CNC gépkezelési, programozási feladatok közül a legnehezebb feladatot az 5-tengelyes gépek helyes és felelősségteljes programozása jelenti. Ma már egyre gyakrabban lehet találkozni az üzemekben ilyen többtengelyes szerszámgépekkel, de hatékony használatuk nagy kihívást jelent. Ebben nyújt most kis segítséget Szűcs Ferenc okleveles gépészmérnök három részes cikksorozata.

Koordináta-transzformáció lehetőségei

A Heidenhain iTNC530-as vezérlésnél a síkdöntés programozására több lehetőség kínálkozik. Ezek a következők:

• PLANE SPATIAL
• PROJECTED PLANE
• EULER PLANE
• VECTOR PLANE
• POINTS PLANE
• PLANE RELATIVE

Ezen ciklusok közös jellemzője, hogy statikus sík transzformációt tesznek lehetővé. Ez azt jelenti, hogy a vezérlés a gépen rendelkezésre álló forgástengelyek segítségével a megmunkálásra váró munkadarabot úgy pozicionálja, hogy a szerszám „Z” tengelye merőleges legyen a megmunkálásra váró felületre. Ezt követően a megmunkálás alatt a sík helyzete már nem változik (rögzítve lesz). A transzformációs ciklusok a döntési művelet során „magukkal viszik” a nullapontot és a szerszámkorrekciós adatokat. Ily módon akár egy nullaponttal is végig tudjuk munkálni egy hasáb alakú munkadarab mind az öt oldalát. A vezérlés a konvertálást a szerszámgép aktuális kinematikai láncának figyelembevételével végzi el. A megmunkálások során a szerszámtengely mindig a „Z” tengely lesz.

Az előbb felsorolt síkdöntési ciklusok gép független transzformációt tesznek lehetővé, azaz a vezérlés a konvertálás során a forgatási szögek meghatározását mindig a szerszámgép aktuális tengelyeire végzi el.

Síkdöntések programozásának alapszabályai

A síkdöntési ciklusokban mindig térbeli szögeket adunk meg, amiből a vezérlés, a gép kinematikai leírását figyelembe véve számolja ki az aktuális gép forgástengelyeinek megfelelő forgatási szögeket. A síkdöntési szögek meghatározásánál a 2 ½ tengelyes megmunkálásoknál alkalmazott „álló munkadarab mozgó szerszám” elvet kell alkalmazni. Azaz síkdöntésnél mindig a szerszámot forgatjuk, függetlenül a gép kinematikai kialakításától. A forgatási irányt pedig a jobb kéz szabály segítségével határozhatjuk meg. Ha a jobb kezünkkel úgy fogjuk meg az adott tengelyt, hogy a hüvelyk ujjunk a tengely pozitív irányába mutat, akkor az ujjaink iránya jelzi az adott tengely pozitív forgatási irányát. A forgatás során a koordináta-rendszert úgy kell forgatni, hogy a „Z” szerszámtengely mindig kifelé mutasson a megmunkálásra váró felületből.

A síkdöntés programozása mindig két lépésben történik:

1. Nullaponteltolás a forgatási tengelyre a CYCLE DEF7.0 segítségével
2. Síkdöntési ciklus megadása

Ezt követi a megmunkálás és szükség esetén a síkdöntés törlése.

Példa:

0 BEGIN PGM DONTES1 MM
1 BLK FORM 0.1 Z X0 Y0 Z-60
2 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z+0
3 L Z-1 R0 FMAX M91
4 PLANE RESET TURN F5000
5 TOOL CALL 1 Z S2000 F200
6 L Z+200 R0 FMAX M3
7 CYCL DEF 7.0 NULLAPONTELTOLAS
8 CYCL DEF 7.1 X+30
9 CYCL DEF 7.2 Y+0
10 CYCL DEF 7.3 Z+0
11 PLANE SPATIAL SPA+0 SPB+20 SPC+0 MOVE F5000
12 CYCL DEF 200 FURAS ~
Q200=+2 ;BIZTONSAGI TAVOLSAG ~
Q201=-20 ;MELYSEG ~
Q206=+150 ;ELOTOLAS SULLYSZTKOR ~
Q202=+5 ;SULLYESZTESI MELYSEG ~
Q210=+0 ;KIVARASI IDO FENT ~
Q203=+0 ;FELSZIN KOORD. ~
Q204=+50 ;2. BIZTONSAGI TAVOLS ~
Q211=+0 ;KIVARASI IDO LENT
13 L X+25 Y+20 R0 FMAX M99
14 L X+25 Y+50 R0 FMAX M99
15 L X+75 Y+50 R0 FMAX M99
16 L X+75 Y+20 R0 FMAX M99
17 L Z+200 R0 F5000
18 PLANE RESET MOVE
19 L Z-1 R0 FMAX M91
20 M30
21 END PGM DONTES1 MM

Síkdöntési ciklusok

A PLANE ciklusokban szereplő paraméterdefiníciók két részre oszthatók:

• A síkdöntések geometriai definiálása, amely minden egyes PLANE funkció esetén más és más.
• A pozicionálás végrehajtási módjának definiálása, amely független a síkdefiniálástól, és megegyezik az összes PLANE funkciónál.

Síkdöntések geometriai definiálásának lehetőségei

• PLANE SPATIAL: Megmunkálási sík meghatározása térbeli szögekkel. A leggyakrabban alkalmazott megmunkálási ciklus. A PLANE RELATÍV ciklussal együtt az esetek 90%-ban ezt a megoldást alkalmazzuk. A megmunkálási síkot vagy egy rögzített gépikoordináta-rendszerben (Forgatási sorrend: A>B>C) vagy egy döntött munkadarabkoordináta-rendszerben (Forgatási sorrend: C>B> A), legfeljebb három térbeli szög (főtengelyek körüli elforgatással) megadásával határozhatjuk meg. Gyakorlati szempontból a C>B>A forgatási sorrendet célszerű alkalmazni, ahol a megadott sorrendben mindig a döntött munkadarab koordináta-rendszert fogatjuk tovább. Cél, hogy a forgatás után a „Z” szerszámtengely a síkból kifelé mutasson. A másik két tengely iránya csak abban az esetben érdekes, ha a különböző síkforgatások során ugyanazt a mozgássorozatot kell elvégezni. Másrészt, ha az „X/Y” tengelyek az egyes síkdöntés után ugyanúgy állnak, akkor könnyebben el tudunk igazodni a programban, illetve alprogramok használatával lerövidíthetjük a programozás idejét is.
  Megjegyzés: A három térbeli szöget az SPA, SPB valamint az SPC-t akkor is meg kell adni, ha az értéke 0.Tengelyenkénti forgatáshoz használjuk a PLANE RELATIVE ciklust.Az elforgatási sorrend előbb említett sorrendje független az aktív szerszámtengelytől.
• PLANE PROJECTED: Megmunkálási sík meghatározása vetítési szögekkel. A megmunkálási síkot a rögzített gépi koordináta-rendszerben két vetítési szöggel definiálhatjuk, amelyek közül az elsőt a döntött XZ síkba (PROPR), a másodikat az YZ síkba (PROMIN) (Z szerszámtengely esetén) történő tükrözésével, majd pedig a döntött Z szerszámtengely körüli forgatás (ROT) X tengellyel bezárt szögével határozhatjuk meg. Cél itt is az, hogy a forgatás után a „Z” szerszámtengely a síkból kifelé mutasson.
  Megjegyzés: Olyan ferde furatok megmunkálásánál célszerű alkalmazni, ahol a rajzon a furat ferde helyzete az egyes nézetekben csak vetületi síkban megadott szögekkel van ábrázolva (azaz nem metszetei síkban). Síkmegmunkálások esetén a vetítési szögeket csak akkor alkalmazhatjuk, ha egy derékszögű hasábot kell megmunkálni. Más esetben a munkadarab torzulása lép fel.
• PLANE EULER: Megmunkálási sík meghatározása Euler szögekkel. Az EULER szögekkel a megmunkálási síkot mindig egyenként, az előzőleg elforgatott koordináta rendszer tengelye körüli, legfeljebb három elfordítással határoz-hatjuk meg. A forgatás elsőként a Z tengely körül történik (EULPR), ezt követi az elforgatott X (EULNR) majd végül a Z tengely körüli forgatás (EULROT). A forgatás végeztével a „Z” szerszámtengelynek a síkból kifelé kell mutatnia.
  Megjegyzés: Az egyes EULER szögek definiálási tartománya erősen behatárolt, ezért ez sem tartozik a legnépszerűbb transzformációs parancsok közé.
• VECTOR PLANE: Megmunkálási sík meghatározása két vektorral. A megmunkálási sík meghatározása két vektorral akkor használható, ha a CAM rendszerünk képes kiszámítani az elforgatott megmunkálási sík alapvektorát és normálvektorát. A vektorok egységvektorokká történő átszámítására nem szükséges, mivel azt a vezérlés elvégzi, ezért a vektorok beviteli értéktartománya a –99.9999999…+ 99.9999999 tartományba eshet.A megmunkálási sík meghatározásához szükséges alapvektort a BX, BY és BZ komponensekkel, míg a normálvektort az NX, NY és NZ összetevőivel határoz-hatjuk meg. A B alapvektor az X tengely irányát határozza meg az elforgatott megmunkálási síkban, míg az N normálvektor a megmunkálási sík irányát definiálja és arra merőleges. Példa az egységvektor meghatározására: A fenti ábrán a piros színnel jelölt koordináta-rendszer az alap, míg a fehérrel a döntött koordináta-rendszer látható.
  Megjegyzés: Az X tengely iránya alapesetben mindig BX=1 BY=0 BZ=0.
  Mivel a döntött sík normálvektorának összetevőit a legtöbb esetben közvetlenül nem lehet leolvasni a műhelyrajzokról, meghatározásuk némi térlátást és matematikai ismeretet igényel, ezért csak speciális esetekben alkalmazzuk.
• POINTS PLANE: Megmunkálási sík meghatározása három ponttal. Mivel egy sík három pontjával egyértelműen meghatározható, ezért ebben a sík-döntési ciklusban P1…P3 pontokat definiálunk az X-Y-Z koordinátákkal.
  Megjegyzés: A P1 és P2 pontok összekötése határozza meg az elforgatott főtengely (Z szer-számtengely esetén a X) irányát.A P3 pont helyzete a szerszámtengely körüli elforgatás mértékét definiálja a P1-P2 pontokat összekötő egyeneshez képest, a jobbkéz-szabályt alkalmazva.
• PLANE RELATIV: Megmunkálási sík meghatározása növekményes térbeli szögekkel. A PLANE SPATIAL mellett a második leggyakrabban használt síkdöntési forma. Akkor alkalmazzuk amikor egy már elforgatott megmunkálási síkot szeretnénk tovább forgatni. Például mikor egy ferde sík éleit szeretnénk letörni vagy egy síkra merőleges helyzettel szöget bezáró furatot kell kifúrni.
  Megjegyzés: Egymás után tetszőleges számú PLANE RELATÍV funkciót lehet programozni.
• PLANE RESET: Síkdöntési funkció törlése. Segítségével alaphelyzetbe tudjuk állítani a forgástengelyeket, és egyben töröljük a síktranszformációt is. Az alaphelyzetbe állás módját további paraméterek megadásával határozhatjuk meg.

Pozicionálás végrehajtási módjának definiálása

A pozicionálás végrehajtási módjának definiálására a következő lehetőségeink vannak:

• Billentés módja
• Forgatási irány
• Transzformáció módja

Billentés módja

Miután a vezérlés meghatározta a gépen rendelkezésre álló tengelyek forgatási érté-két, az egyes tengelyeket be kell forgatni ebbe a pozícióba. A billentés módjára három lehetőséget kínál fel a vezérlés:

• MOVE (forgatás pozíció tartással): Ezt a módszert csak abban az esetben tudjuk használni, ha a gépünk rendelkezik folyamatos 5 tengelyes mozgatási opcióval. A vezérlés a TCPM funkciót alkalmazva végzi el a forgatást, azaz az egyes lineáris tengelyeken kiegyenlítő mozgást végez. Látványos megoldás, de nem igazán praktikus. A kompenzáló mozgások következtében könnyen szoftver végállásra futhatnak a tengelyeink, ráadásul több tengely szimultán forgatása során beleforoghatunk a fejjel a munkadarabba vagy a készülékbe. Ha MOVE parancsot válasszuk a FORG.PONT TAV. A SZERSZ:CSUCSTÓL paraméterrel azt adhatjuk meg, hogy a szerszámcsúcstól mérve milyen távol legyen a forgatási pont. Ha nem adunk meg értéket, akkor a forgatás az aktuális nullapont körül fog megtörténni, a megadott F előtolási sebességgel.
• TURN (forgatás pozíció tartás nélkül): Ez a legpraktikusabb, ezért a leggyakrabban alkalmazott forgatási módszer. Ha a tengelyeinket biztonsági pozícióba visszük, akkor nyugodtan elvégezhetjük vele a forgatást. Itt ugyanis nincs kompenzációs mozgás.
• STAY (forgatás nélkül): Ha ezt a módszert alkalmazzuk, akkor a forgatást egy külön mondatban kell programozni. A vezérlés a gép kinematikai kialakításától függően kiszámolja a szükséges forgatási szögértékeket és azokat a következő Q paraméterekbe tölti be: Q120 (A) Q121(B) Q122(C). Ezt követően egy L-es pozicionáló mondattal elvégezhetjük a forgatást. Például: LAQ120 CQ122 R0 FMAX.
  

Forgatási irány

A forgatási irányt a SEQ+/- paraméterrel adhatjuk meg. Mivel a forgatásra rendszerint két lehetőség kínálkozik, lehetőségünk van a számunkra kedvezőbb kiválasztására. A forgatási irány megadása mindig a mester tengelyre vonatkozik, és csak azokban esetekben célszerű megadni, ahol a forgatási tartomány a +/- irányban közel azonos. Célja a legtöbb esetben a biztonság (a kezelő lássa a megmunkálást) és a pontosság (például az Y tengely ne toljuk ki túl hosszan). Ha nem adunk meg előjelet, akkor a vezérlés a két lehetséges megoldás közül azt választja, amelyet a legrövidebb úton tud elérni.

Transzformáció módja

A CORD ROT és TABLE ROT parancsnak csak C tengelyes forgatásnál van jelentősége. Ezekkel azt dönthetjük el, hogy a kívánt szögpozícióba a koordináta-rendszert vagy az asztalt forgassuk be.

szimultán 5 tengelyes megmunkálás

A CNC gépkezelési, programozási feladatok közül a legnehezebb feladatot az 5-tengelyes gépek helyes és felelősségteljes programozása jelenti. Ma már egyre gyakrabban lehet találkozni az üzemekben ilyen többtengelyes szerszámgépekkel, de hatékony használatuk nagy kihívást jelent. Ebben nyújt most kis segítséget Szűcs Ferenc okleveles gépészmérnök három részes cikksorozata.

Az első öttengelyes CNC gépeken az interpolációs parancsok az egyes forgástengelyek forgásközéppontjára vonatkoztak. Ezért ha egy CNC mondat lineáris elmozdulás mellett még forgástengely menti elmozdulást is tartalmazott, akkor a forgástengely pályája nem ugyanazt a pályát írta le mint a szerszámközéppont. A szerszámtengelyek elmozdulásának meghatározását a CAM rendszer posztprocesszora végezte. Ennek a megoldásnak a hátrányai a következők voltak:

• az NC program függött a gép kinematikájától
• a programozott előtolás nem a szerszám csúcsára vonatkozott, ezért a forgás-tengelyek miatt az előtolást is csak bonyolultan lehetett megadni
• minden egyes szerszám más-más programot igényelt (nem volt lehetőség a hosszkorrekció programozására)
• orientáció változás programozására nem volt mód
• a linearizálási hiba miatt a szerszám belevágott az anyagba

TCPM funkció

A megoldást a TCPM funkció megjelenése hozta, ahol már az interpolációs parancs mellett az előtolás is közvetlenül a szerszámcsúcspontra vonatkozik, így a megmunkálás során a szerszámcsúcs helyzete az elmozdulás alatt a munkadarab felületéhez képest nem változik. Elsőként a fej-fej típusú szerszámgépekre alkalmazták. Ezeknél a gépeknél a munkadarab-koordinátarendszer a gépen állandó és az orientációja sem változik, így viszonylag egyszerűbb matematikai számításokkal is meghatározható a szerszámpálya. Öttengelyes megmunkálás e funkció nélkül ma már elképzelhetetlen, de alkalmazhatjuk növekményes dőlésszög programozásnál is, kedvezőbb forgácsolási viszonyok elérése érdekében.

A megoldás előnyei a következők:

• a szerszámcsúcs programozása a munkadarab-koordinátarendszerben történik
• a programozott előtolás a szerszám csúcsára vonatkozik
• a szerszám orientáció programozása független a gép kinematikájától
• lehetőség van a szerszám orientáció-változás programozására
• lehetőség van hosszkorrekció programozására

TCPM funkció programozási lehetőségei

A programozására két lehetőség kínálkozik:

• M128: A TCPM funkció leggyakrabban alkalmazott formája. Alapvetően azt kell tudni róla, hogy nem generál 3D-s forgatást. Célszerű gömbvégű maróval programozni, mivel sarkos szerszám esetén a forgatás során alámetszést okozhat. Hogy az előtolás mire vonatkozzon gépi paraméterrel tudjuk meghatározni.
• TCPM ciklus: A TCPM FUNKCIÓ az M128 funkció továbbfejlesztése, aminél magunk adhatjuk meg, hogy a TNC milyen módon mozgassa a forgástengelyeket.

Ezek a lehetőségek a következők:

1. Mire vonatkozzon a megadott előtolás? A szerszám középére (FTCP) vagy a kontúrra (FCONT) vonatkozzon.
2. A tengelyeket tengelyszögeknek (AXIS POS) vagy térbeli szögeknek (AXIS SPAT) értelmezze. Ezzel lehetővé válik a TCPM funkció 45 fokos fej vagy asztal esetén történő alkalmazása is.
3. Hol dolgozzon a szerszám? Ha a PATHCTRL AXIS megoldást választjuk, ak-kor a vezérlés a kezdő és végpontokat egyenesekkel köti össze. Ebben az esetben azonban a szerszám palástfelülete csak egy bizonyos hibával tudja a felületet megmunkálni, ami alakhibát (nem lesz sík a felület) okoz a munkadarabon. Ha viszont a PATHCTRL VECTOR lehetőséget válasszuk, akkor a vezérlés nem csak a szerszám közepére, hanem a palástjára is figyel. Ezt vektorok alkalmazásával éri el.

Mintapélda a TCPM ciklusra:
0 BEGIN PGM M128_1 MM
1 BLK FORM 0.1 Z X-50 Y-50 Z-50
2 BLK FORM 0.2 X+50 Y+50 Z+0
3 TOOL CALL 11 Z S2000 F1500
4 L X+60 Y-60 R0 FMAX M3
5 L Z+100 R0 FMAX
6 L Z-10 R0 FMAX
7 L X+44 R0 F AUTO
8 FUNCTION TCPM F CONT AXIS POS PATHCTRL AXIS
9 L B-5 FMAX 10 L Y+44
11 L IC-90 B+5 FMAX
12 L X-4413 L IC-90 B-5 FMAX
14 L Y-44
15 L IC-90 B+5 FMAX
16 L X+44
17 FUNCTION RESET TCPM
18 L Z+100 R0 FMAX
19 L C+0 B+0 R0 FMAX
20 M30
21 END PGM M128_1 MM

Háromdimenziós szerszámkorrekció, szerszám orientációval (CAM rendszerrel)

A CAM rendszerek leggyakrabban olyan 3D-s programot generálnak, amelyek a programozó által előre megadott szerszámsugarat figyelembe véve a szerszám csúcsát vezérlik. Ennek az a hátránya, hogy a műhelyben nem minden esetben áll rendelkezésre pontosan olyan átmérőjű szerszám, mint amit a programozó megálmodott.

Az iTNC530-as vezérlés az NX, NY, NZ felületi normálvektorok segítségével a gömbvégű szerszám középpontját a TOOL.T fájlban megadott szerszámsugár értékkel eltolt egyenközű felületen vezérli. Ily módon nem okoz gondot, ha a gépen nem áll rendelkezésre csak egy újraköszörült, a programban használtnál kisebb átmérőjű szerszám. Nem kell egy új programot generálni vagy a névleges méretnek megfelelő szerszámot gyorsan beszerezni.

Ha azonban olyan programot szeretnénk generálni, amely a 3D-s sugárkompenzáció mellett a szerszám orientációt is tartalmazza, akkor ugyanebben a mondatban a szerszám orientáció irányvektorának TX, TY és TZ komponenseit is meg kell adnunk. Nézzük meg, hogy a megmunkálás módjától függően (homlok vagy palást marás) milyen programozási lehetőségeket nyújt erre az iTNC530-as vezérlés.

Homlokmarás

Olyan megmunkálás, ahol a marógép geometriái korrekciója a felületi normálvektor irányában történik, 3D-s szerszámsugár-korrekcióval és szerszám orientációval. A forgácsolást rendszerint a szerszám homlokfelülete végzi.

• Felületi normálvektorral és szerszám orientációval megadott NC mondat
  M128..LN X_ Y_ Z_ NX_ NY_ NZ_ TX_ TY_ TZ_ F_ M_LN: Egyenes 3D-s kompenzációvalX,Y,Z: Az egyenes végpontjának kompenzált koordinátáiNX, NY, NZ: A felületi normál egységvektor összetevőiTX, TY, TZ: Orientációs egységvektor összetevők a szerszám orientációjáhozF: ElőtolásM: Vegyes funkció

Ha az M128 aktív és az LN-es mondatban szerszám orientáció van programozva, akkor a TNC vezérlés a forgástengelyeket úgy fogja pozicionálni, hogy a szerszám az orientációs vektor által megadott pozícióba kerüljön. Az egyenes végpontjait és a felületi normálvektor összetevőit csak CAM rendszerrel tudjuk meghatározni.

Palástmarás

Olyan megmunkálás, ahol a maró szerszámsugár-korrekciója merőleges a mozgás irányára és a szerszám tengelye pedig párhuzamos a megmunkálásra váró felülettel. A forgácsolást rendszerint a szerszám oldalélei végzik.

• Irányvektorral megadott szerszámtengely helyzet
  M128..LN X_ Y_ Z_ TX_ TY_ TZ_ F_ M_LN: Egyenes 3D-s kompenzációvalX,Y,Z: Az egyenes végpontjának kompenzált koordinátáiTX, TY, TZ: Normál egységvektor összetevők a szerszám orientációjáhozF: ElőtolásM: Vegyes funkció
• Forgástengellyel megadott szerszámtengely helyzet
  M128..L X_ Y_ Z_ B_ C_ RL_F_M_L: EgyenesX,Y,Z: Az egyenes végpontjának kompenzált koordinátáiA,B,C: Forgatható tengelyek koordinátái a szerszám orientációhozRL/RR: SugárkorrekcióF: ElőtolásM: Vegyes funkció

Programpélda részlet palástmarásra (Irányvektorral megadott szerszámtengely-helyzet)
BEGIN PGM SWARF_1 MM
1 M129
2 L Z-1 R0 FMAX M91
6 TOOL CALL 3 Z S1000
7 CYCL DEF 7.0 NULLAPONT ELTOLAS
8 CYCL DEF 7.1 X+0.0
9 CYCL DEF 7.2 Y+0.0
10 CYCL DEF 7.3 Z+0.0
11 M128
12 M3 M8
13 L X-625 Y+320 Z+385.25 F MAX
14 L Z+385.25 F MAX
15 LN X-316.688 Y+245.46 Z+382.217 TX+0.118182 TY-0.02975 TZ+0.992546 F MAX
16 LN X-94.712 Y+52.559 Z+385.25 TX+0.213089 TY-0.11454 TZ+0.970296 F MAX
17 LN X-94.712 Y+52.559 Z+5 TX+0.213089 TY-0.11454 TZ+0.970296 F MAX
..
..
1364 LN X-27.309 Y+42.58 Z+5 TX+0.127361 TY-0.205683 TZ+0.970296 F MAX
1365 M129
1366 M9
1367 M30
1368 END PGM SWARF_1 MM

TCPM funkció „kézi” programozásának alkalmazási lehetőségei

Alapvetően a TCPM funkciót szimultán öttengelyes megmunkálásoknál CAM rendszerrel szokás programozni, de bizonyos esetekben kézi programozás során is alkalmazhatjuk. A teljesség igénye nélkül erre szeretnék néhány példát bemutatni.

Síkmarás „C” tengelyes forgatással

Kiállításokon gyakran találkozunk látványos síkmarási megoldásokkal, amikor a maró „C” tengelyes elforgatással megy át az ellenkező oldalra. A látványon túl ennek a megoldásnak az előnye az hogy a síkmarófej mindig rámarással fog dolgozni.

0 BEGIN PGM 01_PMK_D63 MM
1 M129
2 PLANE RESET STAY
3 CYCL DEF 247 BAZISPONT KIJELOLESE ~
Q339=+1 ;BAZISPONT SORSZAMA
4 M140 MB MAX
5 L X+1 R0 FMAX M91
6 TOOL CALL 1 Z S1260 F2500
7 M3 M25
8 L A+0 C+0 R0 FMAX
9 L X+80 Y+240 R0 FMAX
10 L Z+Q1600 R0 FMAX
11 L Y-240 13 L X-80 IC-90 R0 FMAX M128
14 L Y+240
15 ;
16 L X+30 IC-90 R0 FMAX M128
17 L Y-240
18 ;
19 L X-30 IC-90 R0 FMAX M128
20 L Y+240
21 ;
22 M129
23 M140 MB MAX
24 M9 M5
25 M30
26 END PGM 01_PMK_D63 MM

Síkmarás gömbvégű maróval

Amennyiben valamely síkfelületet kell gömbvégű maróval megmunkálni, a kedvezőbb forgácsolási viszonyok érdekében a marót célszerű egy adott szöggel elforgatni, hogy ily módon a forgácsoló éleken legyen vágósebesség, azaz a megmunkálás során a szerszám ne túrja az anyagot.

0 BEGIN PGM TCPMSIK MM
1 BLK FORM 0.1 Z X+0 Y+0 Z-10
2 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z+2
3 TOOL CALL 6 Z S8000 F800
4 L Z+150 R0 FMAX M3
5 L X+0 Y+0 R0 FMAX
6 L Z+20 R0 FMAX
7 L Z+0 R0 F200
8 FUNCTION TCPM F TCP AXIS POS PATHCTRL AXIS
9 L IB-25 R0 F500
10 LBL 10
11 L Y+100 F1000
12 L IX+2
13 L Y+0
14 L IX+2
15 CALL LBL 10 REP24
16 L IB+25 F500
17 FUNCTION RESET TCPM
18 L Z+150 R0 FMAX M30
19 END PGM TCPMSIK MM

Íves horony (belső/külső) kúpos felületének megmunkálása palástmarással

A feladat megoldásának a kulcsát az alábbi ábra mutatja. A TCPM funkció lényege az, hogy a forgatás során a szerszám és munkadarab egymáshoz képesti helyzete nem változik. Ha tehát a munkadarab nullapontját kitoljuk a kúp csúcsára és szerszám hosszát DL segítségével „hozzákötjük” ehhez a pozícióhoz, akkor, ha az asztalt (C-tengely) ellentétes irányban egy adott szöggel elforgatjuk, az M128 következtében a szerszám a munkadarab kúpos felületen fog legördülni.

0 BEGIN PGM TCPM_BELSO_UJ MM
1 BLK FORM 0.1 Z X-40 Y-65 Z-15
2 BLK FORM 0.2 X+40 Y+65 Z+0
3 TOOL CALL 28 Z S5555 F2222
4 L Z+100 R0 FMAX M3
5 CYCL DEF 253 HORONYMARAS ~
Q215=+1 ;MEGMUNKALAS JELLEGE ~
Q218=+90 ;HORONY HOSSZA ~
Q219=+30 ;HORONYSZELESSEG ~
Q368=+0 ;RAHAGYAS OLDALT ~
Q374=+90 ;ELFORDITASI SZOG ~
Q367=+0 ;A HORONY HELYZETE ~
Q207=+500 ;ELOTOLAS MARASKOR ~
Q351=+1 ;MARASFAJTA ~
Q201=-10 ;MELYSEG ~
Q202=+5 ;SULLYESZTESI MELYSEG ~
Q369=+0 ;RAHAGYAS MELYSEGBEN ~
Q206=+500 ;ELOTOLAS SULLYSZTKOR ~
Q338=+0 ;FOGASVETEL SIMITAS ~
Q200=+2 ;BIZTONSAGI TAVOLSAG ~
Q203=+0 ;FELSZIN KOORD. ~
Q204=+50 ;2. BIZTONSAGI TAVOLS ~
Q366=+1 ;BEMERULES ~
Q385=+500 ;SIMITASI ELOTOLAS
6 L X+0 Y+0 R0 FMAX M99
7 L Z+100 R0 FMAX
8 CALL LBL 10
9 TOOL CALL 28 Z DL+Q13
10 CYCL DEF 7.0 NULLAPONTELTOLAS
11 CYCL DEF 7.1 Z-Q16
12 PLANE RELATIV SPB+Q2 TURN F5000 SEQ-
13 L Z+100 R0 FMAX
14 L X+0 Y+0 R0 FMAX
15 L Z+10 R0 FMAX
16 L Z+0 R0 F AUTO
17 PLANE RESET STAY
18 FUNCTION TCPM F CONT AXIS POS PATHCTRL AXIS
19 L Y+30 F AUTO
20 L IC+180 R0
21 L Y-30
22 L IC+180
23 L Y+0
24 FUNCTION RESET TCPM
25 M140 MB+200
26 CYCL DEF 7.0 NULLAPONTELTOLAS
27 CYCL DEF 7.1 X+0
28 CYCL DEF 7.2 Y+0
29 CYCL DEF 7.3 Z+0
30 TOOL CALL 28 Z
31 L C+0 R0 FMAX M94 C
32 L B+0 R0 FMAX
33 M30

Hogy az LBL10-es alprogram pontosan milyen adatokat határoz meg, azt azok tudhatják meg,
akik jelentkeznek és szorgalmasan végighallgatják az október 11-én induló tanfolyamunkat.

írta: Szűcs Ferenc
okleveles gépészmérnök
+36-20/323-9346

További információ:

A Német-Magyar Ipari és Kereskedelmi Kamara képzésekkel kapcsolatos aloldalán

–