Замена фрезы на фрезерном станке зависит от её конструкции, размеров, а так же от управляемой программы. Подробно рассказываем о тонкостях остановки программного обеспечения для замены фрезы.
Точность и быстрота обработки, а также высокое удобство управления фрезерными станками с ЧПУ во многом обусловлена особенностями их программного контроля. В процессе обработки фрезерные станки не требуют участия человека, а последовательно выполняют заложенную программу. При этом программа обработки реализует алгоритм движения режущего инструмента над заготовкой в соответствии с необходимыми этапами технологического процесса.
Хорошо известно, что технологический процесс изготовления того или иного изделия практически всегда требует нескольких переходов. Это прежде всего связано допустимыми силами резания, которые способен выдержать станок, инструмент или приспособление для крепления заготовки. К примеру, фрезерование алюминиевых заготовок требует нескольких переходов со снятием небольшой толщины материала на каждом из них. В то же время аналогичная деталь из пластика может быть вырезана за единственный проход.
Кроме того, количество переходов связано с необходимостью смены инструмента между этапами обработки. Так фрезерование сложной 3D резьбы требует последовательного уменьшения диаметра фрезы — в соответствии с количеством снимаемого материала и «тонкостью» обработки на финальном чистовом этапе.
Что такое программа обработки?
Для получения готовых изделий при помощи фрезерных станков с ЧПУ необходимо наличие математической трёхмерной модели готовой детали. Такие модели создаются в CAD-программах (наиболее известные представители — AutoCAD, Solidworks, отечественный пакет «Компас-График» и т. п.). Поскольку конструкторские бюро готовят проектную документацию в электронном виде, возможность использования этих документов для последующего изготовления изделий сильно упрощает и ускоряет подготовку производства.
Однако сам по себе CAD-документ (3D-модель изделия) не содержит достаточных сведений для его производства. Чтобы создать управляющую программу для фрезерного станка с ЧПУ требуется на основании 3D-модели построить траекторию движения режущего инструмента. Именно на этом этапе возникает необходимость разбить будущий процесс обработки на несколько технологических переходов, выбрать стратегию обработки поверхностей, определить режимы обработки и тип режущего инструмента, и т. п.
Построив вектора движения режущего инструмента под каждый этап обработки, можно экспортировать готовые управляющие программы и загружать их непосредственно в память фрезерного станка. После этого фрезерный станок может без участия человека выполнять программу в рамках каждого этапа обработки. Участие оператора сводится к подготовительным операциям — закреплению заготовки на рабочем столе, установке соответствующей фрезы в патрон шпинделя и т. п.
Коды управляющей программы
Несмотря на высокую автономность работы, фрезерный станок с ЧПУ абсолютно ничего «не знает» о процессе обработки. Для человека управляющая программа (УП) — это последовательность операций по приданию заготовке контуров будущего изделия (в строгом соответствии с его виртуальным чертежом-моделью).
А для фрезерного станка УП — это всего лишь набор кодов с динамическими координатами положения режущего инструмента. В процессе обработки система ЧПУ станка считывает коды из управляющего файла строка за строкой и на их базе формирует электрические импульсы нужной продолжительности для исполнительных элементов — двигателей инструментального портала. Таким образом, режущий инструмент получает возможность двигаться в соответствии с координатами в файле УП, а значит, в точности воплощать маршрут обработки и изготавливать нужную деталь.
Остановка – смена – продолжение управляющей программы
В соответствии со справочниками G-кодов, набор из взаимных комбинаций позволяет запрограммировать то или иное поведение оборудования. Поскольку между технологическими этапами может потребоваться остановка станка для ручной смены фрезы, в программу обработки необходимо (в строго определённом месте) включить соответствующую кодовую комбинацию.
«Хитрость» заключается в том, что при остановке программы, смене режущего инструмента, и последующего запуска необходимо чтобы контроллер ЧПУ, во-первых, продолжил выполнение с прерванной строчки (а не вернулся к началу программы). А во-вторых, шпиндель станка должен переместиться в нужную позицию, соответствующую точке начала очередного этапа обработки. Эта координата может и не совпадать с окончанием предыдущего этапа (как, например, в случае аварийного отключения питания — когда обработку требуется продолжить строго с прерванного участка). Кроме того, команда на остановку для смены фрезы возможно должна сочетаться с активацией тормоза шпинделя (для предотвращения его «падения» на рабочий стол).
Чтобы не усложнять УП, не вносить строки кодов (с риском «запрограммировать» ошибки) логичнее всего писать отдельные УП под каждый технологический этап. При этом границами этапа может служить: группа обрабатываемых поверхностей (без необходимости перезакреплять заготовку) с использованием одного типа режущего инструмента.
В этом случае, окончание выполнения программы и остановка станка автоматически даст возможность сменить инструмент и запустить другую программу (соответствующую следующему технологическому этапу обработки). Режущий инструмент начнёт обработку с той позиции, которая является начальной для данного перехода. Таким образом, риск «потерять координату» инструмента сводится к нулю.
Детально, подобный алгоритм выглядит следующим образом:
- загружается первая программа (к примеру, черновой этап фрезерования);
- инструментальный портал перемещается в позицию 0 («HOME»);
- закрепляется инструмент для первого этапа;
- выставляется отступ начала обработки и высота фрезы над деталью (координата Z), указывается тип первого инструмента;
- запускается выполнение программы;