Öttengelyes megmunkálások II. – 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.

sodras

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:

pelda1

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.
    plane_spatialMegjegyzés: 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.
    plane_projectedMegjegyzés: 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.
    plane_eulerMegjegyzés: 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.
    vector_planeMegjegyzés: 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.
    points_planeMegjegyzés: 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.
    plane_relativMegjegyzés: 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.
    billentes

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.
forgatasi_irany

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.
transzformacio

írta: Szűcs Ferenc
okleveles gépészmérnök

+36-20/323-9346

A cikk első részét ITT olvashatja el!
A cikk  harmadik részét ITT olvashatja el!

További információ:

A Német-Magyar Ipari és Kereskedelmi Kamara képzésekkel kapcsolatos aloldalán