PARAMETRICKÉ PROGRAMOVÁNÍ SOUČÁSTI V ŘÍDICÍM SYSTÉMU HEIDENHAIN SVOČ FST 2015 Bc. Petr Petrek, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň Česká republika ABSTRAKT Tato práce se zabývá parametrickým programováním zadané součásti v řídicím systému Heidenhain, který patří mezi nejrozšířenější řídicí systémy v ČR. Zadaná součást, držák pro trubku, se vyrábí v mnoha variantách, které jsou tvarově podobné, ale liší se některými rozměry. Cílem práce je pomocí parametrického programování vytvořit technologický NC program. Hlavním přínosem parametrického programování je, že jedním programem obrábění lze definovat celé skupiny součástí. V případě výroby tvarově podobného dílu ze skupiny součástí, uživatel pouze změní rozměry (Q-parametry), které se liší. Q-parametr je proměnná, která zastupuje číselnou hodnotu. Danému parametru je číselná hodnota přiřazena na jiném místě. KLÍČOVÁ SLOVA Parametrické programování, Q-parametry, Heidenhain, DMU 65, NC program ÚVOD Situace ve firmě je v současné době taková, že každý díl se musí programovat samostatně, přestože se jedná o skupinu součástí, které jsou tvarově podobné, pouze se liší některými rozměry. Obsluha stroje je schopna napsat program pouze pro první polohu obrábění. Druhou polohu musí napsat programátor pomocí CAM softwaru. Cílem práce je vytvořit parametrické programy, kterými lze obrábět celé skupiny součástí. ZADANÁ SOUČÁST Níže, viz Obrázek 1, jsou zobrazeny dva modely dílů ze skupiny součástí, která je tvarově podobná, ale liší se některými rozměry, např. délkou dílu a rádiusem. Dále, viz Obrázek 2, je znázorněn výrobní výkres držáku pro trubku D48 x 250. Součást se bude vyrábět na stroji DMU 65 (DECKEL MAHO), který umožňuje 5-ti osé plynulé obrábění. Stroj má otočný stůl (osa C) a naklápěcí kolébku (osa A). Obrázek 1: Držák pro trubku D48 x 250 a D25 x 320 1
Obrázek 2: Výrobní výkres držáku pro trubku D48 x 250 FRÉZOVÁNÍ SOUČÁSTI - 1. POLOHA Upnutí polotovaru v pracovním prostoru stroje V první poloze je polotovar upnut do centrického svěráku. Nulový bod v ose x se nachází na levé straně dílu, v ose y je umístěn do osy dílu a v ose z je na horní ploše dílu, viz Obrázek 3. Obrázek 3: Upnutí polotovaru v pracovním prostoru stroje 2
Definice součásti a polotovaru Na začátku program uživatel definuje rozměry součásti, polotovaru a technologické parametry. V případě obrábění tvarově podobného dílu ze skupiny součásti, uživatel pouze změní rozměry, které se liší. 18 ;*********************** 19 ; AKTUALNI ROZMERY DILU: 20 ;*********************** 21 FN 0: Q1 =+68 ;SIRKA DILU 22 FN 0: Q2 =+250 ;DELKA DILU 23 FN 0: Q3 =+95.79 ;VYSKA DILU 24 ; 25 ;************ 26 ; POLOTOVAR : 27 ;************ 28 FN 0: Q4 =+80 ;SIRKA POLOTOVARU 29 FN 0: Q5 =+260 ;DELKA POLOTOVARU 30 FN 0: Q6 =+110 ;VYSKA POLOTOVARU 31 ; 32 ;************** 33 ; SPECIFIKACE : 34 ;************** 35 FN 0: Q7 =-98 ;MAX. HLOUBKA FREZOVANI V OSE Z OD NB 36 FN 0: Q8 =+1 ;PRIDAVEK NA HORNI PLOSE BLK FORM V OSE Z MAX Frézování horní plochy součásti Na začátku programu uživatel kromě rozměrů součásti a polotovaru definuje také technologické parametry každé operace. Při výrobě dílu ze skupiny součásti tyto parametry již nemusí být změněny. Horní plocha je frézována čelem frézy. Uživatel si může zvolit libovolný průměr frézy. Frézování začíná v levém horním rohu. Šířka záběru je 70 % průměru frézy. Po přefrézování části plochy se nástroj vrátí na levou stranu a posune se v ose y o 70 % průměru frézy (překrytí drah 30% průměru frézy). Celý proces se opakuje do doby, než je opracovaná horní plocha. Uživatel může zvolit přídavek na dokončování horní plochy. V takovém případě lze zvýšit otáčky vřetene a snížit pracovní posuv za účelem dosažení lepšího opracování povrchu. 40 ;*************** 41 ; HORNI PLOCHA : 42 ;*************** 43 LBL 2 44 FN 0: Q9 =+2 ;PRISUV DO HLOUBKY (Ap) 45 FN 0: Q10 =+0.5 ;PRIDAVEK PRO FINISH 46 FN 0: Q11 =+2 ;BEZPECNOSTNI VZDALENOST NAJEZD V OSE Z 47 FN 0: Q13 =+50 ;2.BEZPECNOSTNI VZDALENOST ODJEZD V OSE Z 48 LBL 0 Obrázek 4: Frézování horní plochy 3
Frézování přední a zadní plochy součásti Při frézování přední plochy je nulový bod posunut v ose y o zápornou hodnotu poloviny šířky dílu. Kolébka je naklopena o -90 (osa A), stůl je otočen o -180 (osa C), viz Obrázek 5. Frézování zadní plochy je totožné s frézováním přední plochy s tím rozdílem, že nulový bod je posunut v ose y o kladnou hodnotu poloviny šířky dílu a v ose x o délku dílu. Kolébka je naklopena o -90 (osa A). Obrázek 5: Nulový bod, poloha stolu a kolébky při frézování přední plochy Frézování přední a zadní plochy je založeno na podobném principu jako frézování horní plochy. Na začátku programu uživatel definoval maximální možnou hloubku frézování, v této poloze je to maximální souřadnice v ose y (červená čára, viz Obrázek 6), která hlídá, aby nedošlo ke kolizi nástroje se svěrákem. 50 ;************************ 51 ; PREDNI A ZADNI PLOCHA : 52 ;************************ 53 LBL 3 54 FN 0: Q9 =+2 ;PRISUV DO HLOUBKY (Ap) 55 FN 0: Q10 =+0.5 ;PRIDAVEK PRO FINISH 56 FN 0: Q11 =+3 ;BEZPECNOSTNI VZDALENOST NAJEZD V OSE Z 57 FN 0: Q13 =+50 ;2.BEZPECNOSTNI VZDALENOST ODJEZD V OSE Z 58 LBL 0 Obrázek 6: Frézování přední a zadní plochy 4
Frézování pravé a levé plochy součásti Při frézování pravé plochy je nulový bod posunut v ose x o délku dílu a v ose y o zápornou hodnotu poloviny šířky dílu. Kolébka je naklopena o -90 (osa A), stůl je otočen o -90 (osa C), viz Obrázek 7. Frézování levé plochy je totožné s frézováním přední plochy s tím rozdílem, že nulový bod je posunut v ose y o kladnou hodnotu poloviny šířky dílu. Kolébka je naklopena o -90 (osa A) a stůl je otočen o +90 (osa C). Obrázek 7: Nulový bod, poloha stolu a kolébky při frézování pravé plochy Frézování pravé a levé plochy je stejné jako frézování přední a zadní plochy. Opět je zde hlídání kolize nástroje se svěrákem. 60 ;********************** 61 ; LEVA A PRAVA PLOCHA : 62 ;********************** 63 LBL 4 64 FN 0: Q9 =+2 ;PRISUV DO HLOUBKY (Ap) 65 FN 0: Q10 =+0.5 ;PRIDAVEK PRO FINISH 66 FN 0: Q11 =+3 ;BEZPECNOSTNI VZDALENOST NAJEZD V OSE Z 67 FN 0: Q13 =+50 ;2.BEZPECNOSTNI VZDALENOST ODJEZD V OSE Z 68 LBL 0 Obrázek 8: Frézování pravé a levé plochy 5
FRÉZOVÁNÍ SOUČÁSTI - 2. POLOHA Upnutí polotovaru v pracovním prostoru stroje V druhé poloze je obrobek upnut opět do centrického svěráku. Nulový bod v ose x se nachází na levé straně dílu, v ose y je umístěn do osy dílu a v ose z je na horní ploše dílu, viz Obrázek 9. Obrázek 9: Upnutí obrobku a nulový bod Hrubování delší strany rádiusu Uživatel definuje, zda po hrubování následuje rovnou dokončování, nebo zda je mezitím ještě operace dohrubování. Odvíjí se to od toho, jaký průměr frézy uživatel zvolí na operaci hrubování. Program je psaný na libovolný průměr frézy (s podmínkou, že poloměr frézy musí být menší než rádius na součásti). 44 ;********************************* 45 ; DELSI STRANA RADIUSU HRUBOVANI : 46 ;******************************** 47 LBL 41 48 FN 0: Q14 =+35.3 ;RADIUS 49 FN 0: Q9 =+2 ;PRISUV DO HLOUBKY (Ap) 50 FN 0: Q21 =+1 ;PRIDAVEK NA DELKU RADIUSU 51 FN 0: Q251 =+106 ;VYSKA NA STRED RADIUSU 52 FN 0: Q64 =+58 ;DELKA MENSIHO RADIUSU 53 FN 0: Q65 =+10 ;VYSTUPEK10gb 54 FN 0: Q13 =+50 ;2.BEZP. VZDAL. 55 LBL 0 70 ;************************************************ 71 ; DOHRUBOVANI RADIUSU : 1=HRUBOVAT / 0=NEHRUBOVAT 72 ;************************************************ 73 FN 0: Q6 =+1 ;DOHRUBOVANI DELSI STRANY RADIUSU 74 FN 0: Q7 =+1 ;DOHRUBOVANI KRATSI STRANY RADIUSU 6
Při hrubování rádiusu např. frézou s Ø 40 mm se dráhy nástroje překrývají, ale rádius není zcela dohrubovaný, viz Obrázek 10, proto uživatel na začátku programu může zvolit operaci dohrubování rádiusu, např. frézou Ø 10, viz Obrázek 11. V případě, že uživatel pro operaci hrubování zvolí např. frézu Ø 20, dráhy nástroje se nepřekrývají, uprostřed vznikne neofrézovaný ostrůvek. Program s touto situací počítá a ostrůvek ofrézuje. Hrubování i dohrubování kratšího strany rádiusu je založeno na stejném principu, jako delší strany rádiusu. Dokončování rádiusů probíhá po otočení stolu a naklopení kolébky pohybem frézy po kružnici. Obrázek 10: Hrubování rádiusu frézou D40 Obrázek 11: Dohrubování rádiusu frézou D10 ZÁVĚR Pro zadanou součást byl vytvořen technologický NC program, díky kterému lze obrábět celé skupiny součástí. Není nutné programovat pro každou součást nový program obrábění. Uživatel na začátku programu pouze změní příslušné parametry, které se liší. Parametrické programování je velmi efektivní nástroj, v případě že obrábíme tvarově podobné součásti. Úspora času programátora roste s počtem variant dílu, navíc odpadá tzv. odlaďování programu. Parametrické programování lze využít například v podprogramech pro vrtací cykly, drážky, sražení hra nebo řádkování úkosů. PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych rád poděkoval Ing. Janu Hnátíkovi za konzultaci. 7