Öttengelyes megmunkálások III. – 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.

TCPM funkció

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
TCPM példa

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.

Háromdimenziós szerszámkorrekció

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.

palástmarás

  • 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
Palástmarás példa

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
síkmarás gömbvégű maróval

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
Íves horony palást

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

A cikk első részét ITT, második részét ITT olvashatja el!

További információ:

Német-Magyar Ipari és Kereskedelmi Kamara képzésekkel kapcsolatos aloldalán

  1 comment for “Öttengelyes megmunkálások III. – szimultán 5 tengelyes megmunkálás

  1. alma
    2013/10/03 at 21:31

    Az “Íves horony (belső/külső) kúpos felületének megmunkálása palástmarással” példához!
    Itt ugye nem “íves horony” készül, mert az teljesen mást jelent a Heidenhain szóhasználatában…
    A példa amúgy szellemes, csak egy kicsit körülményes. Minek ilyen egyszerű feladathoz őrült paraméteres számításokba kezdeni (mindenféle rejtélyes alprogramokba rakva a lényeget)? Inkább használjuk ki az iTNC lehetőségeit:

    0 BEGIN PGM 3D_RL 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 8 Z S5555 F2222
    4 L Z+50 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= AUTO ;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 FMAX M99
    7 TOOL CALL DR+Q108
    8 M107
    9 FUNCTION TCPM F TCP AXIS POS PATHCTRL AXIS
    10 L A+0 B-20 C-180 FMAX
    11 L X+0 Y+0 R0 FMAX
    12 L Z+0 FMAX
    13 L X+15 Y+0 Z-10 RL F AUTO
    14 L Y+30
    15 TRANS DATUM AXIS Y+30
    16 LBL 1
    17 CYCL DEF 10.0 ELFORGATAS
    18 CYCL DEF 10.1 IROT+5
    19 L X+15 Y+0 IC+5
    20 CALL LBL 1 REP35
    21 LBL 0
    22 L IY+60
    23 TRANS DATUM AXIS Y+30
    24 CALL LBL 1
    25 TRANS DATUM RESET
    26 L Y+0
    27 L Z+50 R0 FMAX
    28 FUNCTION RESET TCPM
    29 L X+0 Y+0 Z+100 B+0 C+0 FMAX
    30 END PGM 3D_RL MM

Comments are closed.