TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

Õppe-metoodiline materjal kursusele

ARVPROGRAMMJUHTIMISEGA PINGID JA NENDE PROGRAMMEERIMINE

Koostas: Veiko Põldmaa

Tallinn 2008

Õppematerjal kursusele

ARVPROGRAMMJUHTIMISEGA PINGID JA NENDE PROGRAMMEERIMINE

Koostas: Veiko Põldmaa

Arvjuhtimise olemus ja areng

Enamus tänapäeval toodetud tööpinkidest on arvjuhtimisega. Manuaaljuhtimisega pinke kasutatakse harva aga ka need ei ole päriselt kuhugi kadunud. Nendega teostatakse üksik- ja abitöötlemist. Arvjuhtimisega pinkide kasutuselevõtt võimaldab ka tootmist paremini automatiseerida. Toote, detaili valmistamiseks kulunud aeg lüheneb, täpsus suureneb. Paraneb toodangu kvaliteet ja ettevõtte konkurentsivõime. Samuti on võimalik kiiresti ja paindlikult tootmist ümber korraldada. Arvjuhtimisega seadmete kasutuselevõtt on arendanud kõvasti edasi tsehhide ja ka tehaste automatiseerituse taset. Masstootmises on juba pikemat aega kasutatud automatiseeritud spetsiaalpinke (eriotstarbelisi).

Kaasaegsed arvjuhtimisega tööpingid kujutavad endast mehhatroonikasüsteeme, kus mehaanilised, elektroonilised ja infotehnoloogilised alamsüsteemid tagavad koostoimimisel efektiivse terviku, mis väljendub nõuetekohase detaili valmimises. Tänapäeval ei piirdu metallitöötlemispingil töötaja oskused ja teadmised materjalide, lõikeriistade, seadmete ja tootmistehnoloogia tundmisega, vaid ta peab valdama arvprogrammjuhtimisega seadmele juhtprogrammi koostamist, sisestamist ja vajaduse korral ka muutmist. Need nõuded tulenevad Eesti Vabariigis kehivatest kutsestandarditest. Metallilõiketöötlemisalaste teadmiste edukaks omandamise eelduseks on töödeldavate materjalide omaduste, lõiketeooria, lõikeriistade, metallilõikepinkide tööpõhimõtete, ehituse, juhtimise, kasutamise ja hooldamise tundmine, joonestamisprogrammide tundmise ja kasutamise oskus. Töötaja töö edukus ja tulemuslikkus oleneb täiel määral sellest, millisel määral ta valdab kõiki pingi juhtimisalaseid võtteid. Peale teadmiste vajab pingi tööline (operaator) töötamisel praktilisi kogemusi. Neid saab omandada ainult konkreetsete praktiliste tööde käigus.

Üksik- ja väikeseeriatootmise automatiseerimine on olnud aeglasem kui masstootmise automatiseerimine. Numbrilise juhtimise kasutuselevõtuga 50-ndate aastate alguses on ka see arenenud. Tänapäeval on automatiseeritud pea kõik pingid. Eesti keeles kasutatakse nii väljendit numbriline juhtimine, kui ka arvjuhtimine. Laiemat kasutust on leidnud arvjuhtimine. Inglise keeles Numerical Control ja lühendiks NC.

Info ja andmeedastuse automatiseerimine tööstuses aina suureneb. Seda arvestades saab kiirendada toodete tootmist ühendades kõik etapid alates toote eskiisist kuni valmistamiseni kokku. Kogu selle protsessi võib liita ühtseks tervikuks.

Esimene arvjuhtimisega pink pandi välja 1952 a-l USA-s. Kujutas ta endast freespinki, millega valmistati detaile lennukitööstusele. Selliste pinkide loomise vajaduse tingisid ühelt poolt tööstustoodangu suurenenud mahud, teisalt aga oli vaja muuta pingitöölise tööiseloomu, vabastada teda rutiinsest ja pingelisest juhtimistegevusest detaili töötlemisel. Nendel pinkidel oli suur osatähtsus keeruliste kujupindadega detailide tootmisel, kuna universaalpinkidel puudus võimalus nihutada lõikeinstrumenti korraga kolmes või ka enamas telgede suunas. Detailide mõõtmete kõikumine vähenes oluliselt.

Arvjuhtimisega seadmete arenguetapid:

• 1950 – 1960-nendatel aastatel. Esimesed arendused, puur- ja freespingid, programmid vahetu juhtimisega, mälu puudumine, kohmakad, vajasid suuremahulist matemaatilist ettevalmistust. Juhtseadmetes pooljuhtelemendid. Kasutusalaks põhiliselt lennukitööstus.

• 1960 – 1970-nendatel aastatel. Perfolintide kasutamise ajastu. Reeglina käsitsi ettevalmistatud juhtprogramm kodeeriti kodeerimisseadme abil perfolindile ja pingi juhtseade töötles seda. Arendatakse välja eriotstarbelisi arvjuhtimisega pinke. Puuduseks on aeglane programmi ettevalmistamine ja perfolindi kulumine.

• 1970 – 1980-nendatel aastatel. Esimesed CNC pingid. CNC – Computerized Numerical Control. Mikroprotsessortehnika tegi revolutsiooni pinkide juhtsüsteemide kasutamisvõimalustes. Arvuti sai pingi lahutamatuks osaks. Tõusis pinkide automatiseeritustase: toorikute, detailide ja lõikeriistade automatiseeritud vahetus. Sai kasutada sisemist mälu programmide salvestamiseks. Eeliseks juba salvestatud programmide muutmise võimalus.

• 1980 – 1990-nendatel aastatel. CNC pinkide kõrgaeg. CNC pingid moodustavad raalintegreeritud tootmise aluse. Pidevalt täiustatakse pinke. Pinke võib ühendada juba ka kohalikku võrku.

• Alates 1990-nendatest aastatest muutub CAD/CAM arvjuhtimisega seadmetele juhtprogrammide ettevalmistamisel standardiks.

Tänapäeval ätkub pidev täiustamine nii tarkvara kui ka riistvara vallas. Uued, kiiremad protsessorid võimaldavad infot kiiremini töödelda, pingi arvutimälus on võimalik salvestada rohkesti erinevaid juhtprogramme, detailide jooniseid ja ka materjalide ning lõikeinstrumentide andmebaase. Kaasaegsed pingiga ühildatud toorikute ja detailide transportsüsteemid ja lõikeriistalaod ning toorikute, detailide ja lõikeriistade programmijärgne vahetus võimaldavad sellisel paindtootmismoodulil töötada pikaajaliselt autonoomrežiimis inimese vahelesegamiseta.

Manuaalpingi ja arvjuhtimisega pingi erinevused

Manuaalselt juhitava pingi ja arvjuhtimisega pingi korral ei ole laastu eraldamise seisukohalt mingit erinevust – lõikeinstrument lõikab ikka laastu. Freespingis freesitakse, treipingis treitakse, puurpingis puuritakse. Ka lõikeinstrumendid on sarnased. Manuaaljuhtimisega pingis peab operaator, pingitööline, ise liigutama lõikeinstrumenti (reeglina käsiratta abil). Samuti peab ta määrama spindli pöörlemissageduse ja ettenihke ning

vastavalt vajadusele vahetama lõikeinstrumenti. Tööline jälgib instrumendi asendit ja peab peatama instrumendi kui vajalik mõõde on saavutatud. Arvjuhtimisega pingis on aga lõikeinstrumendi liikumine automatiseeritud. Instrument liigub mööda etteantud trajektoori. Kogu töötlemiseks vajalik info on salvestatud juhtprogrammi. Seal on käsud instrumendi liikumise kohta ühest punktist teise, spindli pöörlemissagedused erinevate lõikeinstrumentide korral, lõikeinstrumendi vahetus, vajalik ettenihe jne. Vastavalt sellele programmile antakse signaalid edasi pingi täituritele, antud juhul mootoritele. Signaalid muundatakse ja võimendatakse reeglina pingi juhtkilbis. Sellist erinevate pinkide tööd iseloomustab sele 1.

Sele 1. Manuaalpingi ja arvjuhtimisega pingi võrdlus

Universaalpingil tehtav toodang sõltub töölise kvalifikatsioonist ja oskustest. Väiksemate tolerantside ehk suuremate täpsuste saavutamiseks peab tööline olema suuremate kogemustega. NC-või ka CNC-pingi korral on see inimesest sõltuv faktor tunduvalt väiksem. Pink töötleb ikka oma etteantud koordinaatide järgi detaili valmis. Rolli hakkab siin mängima tera kulumine. Seda aga saab pingis ette anda. Samuti võib programmi kirjutamisel arvestada detaili läbipainet ja soojuspaisumist. Neid saab konkreetsemalt arvesse võtta reeglina alles pärast proovidetailide valmistamist ja mõõtmist. Sellest tulenevalt võiks nagu oletada, et nüüdisaja pingitööline on ainult „detailide – toorikute vahetaja“. Teatud juhtudel see nii ka on. Kui tehases on eraldi programmeerija-tehnoloog, siis pingi taga töötav inimene ise programmi ei kirjuta, vaid ta teenindab pinki, milles on vastav programm juba olemas. Eestis, kus on palju väikefirmasid, peab pingitööline ise aru saama joonistest, oskama valida õiged tehnoloogiavõtted ja kirjutama ka juhtprogrammi CNC pingile. Selline variant on rohkem soovitud. Tööline tunneb pinki, programme, oskab veateate korral reageerida ja vead kõrvaldada. Vigasid võib tekkida nii pingi töös kui ka esineda programmis. Kui tööline on neid suuteline kõrvaldama, suureneb tootlikkus ja väheneb omahind, milledest tulenevalt on firma konkurentsivõimelisem. Sellest lähtuvalt peab

pingitööline tundma pingi ehitust ja tootmistehnoloogiat. Kõike seda saab õppida ja õppuril peab olema ka soov ja julgus selliste seadmetega töötada.

Ülevaade arvjuhtimisega pinkidest

Arvjuhtimist kasutatakse tänapäeval pea kõikides töötlemispinkides. Näiteks treipinkides, freespinkides, puurpinkidel, lihvpinkidel, töötlemiskeskustes ja ka eriotstarbelistel pinkidel. Lisaks sellele kasutatakse arvjuhtimist muudes seadmetes nagu lehetöötluskeskused, erosioonpingid ja koordinaatmõõtemasinad. Järgnevatel seledel on toodud mõned näited nii NC-, kui ka CNC-pinkidest. NC-pink on arvjuhtimisega pink. Arvuti olemasolu ei ole vajalik. Seda väljendit kasutatakse vanemate pinkide korral CNC-pink on arvjuhtimisega pink, mille juhtimine toimub arvuti abil.

Sele 2. NC freespink Vepematic Sele 3. CNC puurpink Pratt & Whitney

Sele 4. CNC treipink Takisawa Sele 5. Vertikaalne freespink

Sele 6.: Horisontaalfreespink MoriSeiki

Sele 7. CNC freespink Hardinge Sele 8. CNC puurpink Fehlmann

Sele 9. CNC freespink firmalt Haas Sele 10. Painutuspink Finnpower

Sele 11. Plasmalõikuspink Sele 12. Torupainutuspink

Sele 13. Lihvpink Jakobsen Sele 14. Lehetöötluskeskus Durma

Laastu eraldavate pinkide ehitus

Siin käsitleme põhiliselt arvjuhtimisega trei- ja freespinke ning töötlemiskeskuseid. Automaatselt juhitavad (arvjuhitavad) on sellistel pinkidel järgmised parameetrid: Lõikeinstrumendi, mõõteinstrumendi liikumine. Ettenihe. Spindli käivitamine, seiskamine, pöörlemissageduse muutmine. Lõikeinstrumendi vahetus. Tagapuki pinooli liikumine. Abiajamite juhtimine (jahutusvedelik, tsentraalõlitus, laastukonveier, suruõhk, vaakumi tekitamine, paleti vahetus). Kõik seadmed monteeritakse pingi sängi külge samuti nagu ka universaalpinkidelgi.

Sele 15. Pingi säng koos mootori ja Sele 16. Pingi säng juhikutega ettenihkemehhanismiga

Spindli käitamiseks kasutatakse tavaliselt vahelduvvoolumootoreid, mida omakorda juhitakse sagedusmuunduritega. Osadel pinkides on kasutusel ka alalisvoolumootorid. Pöördemomendi suurendamiseks kasutatakse ülekandeid. Need on tavaliselt hammasratasülekanded. Mõningatel juhtudel ka hammasrihmülekanded.

Sele 17. CNC treipingi hammasülekanne

Ettenihke saamiseks kasutatakse samuti elektrimootoreid. Lineaarse liikumise saavutamiseks on nendega ühendatud kuulkruvi ülekandemehhanism. See ülekande liik on praktiliselt lõtkuvaba ja väga kõrge täpsusega. Määrimine toimub tsentraalselt st, et vastava torustiku kaudu juhitakse määrdeõli liugepindadele ja kuulkruvisse.

Sele 18. Kuulkruvi

Instrumentide kinnitamine APJ-pinki

Instrumendid kinnitatakse kas magasini või revolvertüüpi revolverpeasse. Revolverpea korral toimub instrumendi vahetus revolverpea keeramisega ja vastava instrumendi tööpositsioonis fikseerimisega. Magasini korral on instrumendi vahetuseks vaja eraldi vahetusseadet, mis võtaks instrumendi magasinist ja asetaks selle tööpositsiooni. Samuti on vaja eelnev instrument eemaldada tööpositsioonist. Sellisel juhul kujutab selline vahetusseade endast sisuliselt robotkätt, mis teostab need operatsioonid. Instrumendihoidja võib olla ka karusselli kujuline või lindi põhimõttega.

a) c)

b) d)

Sele 19. Näited erinevatest instrumentide hoidmise võimalustest.: a) lindi tüüpi magasin, b) revolverpea, c) ja d) ringi kujuline (trummel-) magasin

Treiterad võivad olla kinnitatud erinevatesse hoidjatesse vastavalt pingile.

Sele 20. Treiterade kinnitamisviisid erinevatesse hoidjatesse vastavalt pingile.

Telgede asetus APJ-pingil

Kaheteljelises treipingis toimub töötlemine korraga ühe instrumendiga. Neljateljelisel treipingil on aga kaks revolverpead ja töödelda saab korraga kahe instrumendiga. Kumbki pea võib sooritada oma tööd sõltumata teisest. See võimaldab kiiremini töödelda ja hoida kokku aega.

Sele 21. Kahe revolverpeaga pink Sele 22. Pöörlevate instrumentidega pink (C- telg)

Kolmeteljelistel treipinkidel on revolverpeasse võimalik asetada ka pöörlevaid instrumente. Tavaliselt nimetatakse seda kolmandat telge C-teljeks. Sellise instrumendiga saab teostada nii teljesuunalist kui ka teljega ristisuunalist puurimist/freesimist. Kahespindliliste treipinkide idee on detaili valmistamine ilma teda pingist eemaldamata. Ühe ja sama pingiga võime töödelda detaili mõlemalt poolt. See tähendab, et programmeerimisel on vaja suuremat ettekujutusvõimet, kuna programmeeritavaid telgesid on rohkem.

APJ pingi juhtpult

APJ-pingi operaatoripuldile on välja toodud kõik informatsiooni vastuvõtmiseks, vaatamiseks, sisestamiseks, töötlemiseks, muutmiseks ja säilitamiseks vajalikud juhtorganid. Operaatoripuldid on erinevalt ühendatud pingiga, enim levinud kinnitusviis on pingi konstruktsiooni sisseehitatud moodul. Esineb konsoolina asetsevaid operaatoripulte ja variante, kus operaatoripult on eraldi plokina pingi konstruktsiooni külge kinnitatud. Operaatoripuldilt toimub pingi töörežiimide valik, nende muutmine ja üldine juhtimine Juhtpuldi ehitus sõltub ka sellest, milline on pingi juhtsüsteem. Erinevate juhtsüsteemide korral on kasutusel erinev arv nuppusid ja lüliteid. Mõned näited:

Sele 23. Juhtpult Fanuc Sele 24. Juhtpult Siemens Sele 25. Juhtpult Fadal

Juhtpuldi tähised

Siin on ära toodud laiemalt kasutatavate nuppude ja lülitite tähendused (kuna juhendid on enamjagu inglisekeelsed, siis tähendused ka inglise keeles) ISO 2972 järgi:

Sümbol Tähendus eesti k. Inglise k. Sümbol Tähendus eesti k.

Inglise k.

Programm ilma pingifunktsioonideta

Program without machine functions

Läbimi käivitamine

Cyckle start

Programm pingi-funktsioonidega

Program with machine functions

Läbimi peatamine

Feed hold, slide hold

Lause Block Ettenihke valik Feed rate override

Nullpunkt Origin Kiirettenihke valik

Rapid travers override

Referentspunkt (pingi „ujuv null“)

Reference point

Juhtprogrammi seiskamine

Program stop

Instrumendi kompensatsioon

Offset Juhtprogrammi seiskamine teatega

Optional stop

Mälu Memory Lause vahelejätmine

Block skip

Sisse lülitatud On Juhtprogrammi sisselugemine käitamiseta

Machine lock

Välja lülitatud Off Lause otsimine Sequence search

Paigutus Position Juhtprogrammi algus

Program start

Programm Program Juhtprogrammi lõpp

Program end

Instrumendi asendi kompensatsiooni muutmine

Offset/setting Andmete sisestamine mällu

Input, write data

Lisatoimingud Custom Andmete lugemine mälust

Output, read data

Süsteem System Tühjendamine Reset

Teade Message Tühistamine Delete, cancel

Graafiline esitus Graph Juhtprogrammi viga

Error

Automaattöö Auto Andmete käsitsi sisestamine

MDI

Juhtprogrammi lausehaaval käsitsi käitamine

Single block Juhtprogrammi muutmine

Edit

Käsijuhtimine Manual Referentspunkt Reference position

Instrumendi raadiuse kompensatsioon

Tool radius offset

Lõikeriista tipu kompensatsioon

Tool offset

Instrumendi pikkuse kompensatsioon

Tool length offset

Manuaalne juhtimine ettenihkel JOG

Manual feed

Nullpunkti nihutus Zero offset Manuaalne juhtimine kiirliikumisel JOG

Rapid feed

Programmi testimine

Dry run Ettenihe käsiratta abil

Handle

Programmeerimine

Arvjuhtprogrammi ettevalmistamisel on vaja teada pingi tehnoloogilisi võimalusi. Metallilõikepinkide tootjad komplekteerivad ühetüübilisi pinke erinevate juhtsüsteemidega. See sõltub tellija soovidest, et oma ettevõttes mitte kasutada erinevaid juhtsüsteeme.

Pingi tehnoloogilised võimalused ja pingi juhtsüsteem kokku määravad juhtprogrammide ettevalmistamise.

Arvjuhtimisprogramm võib sisaldada ainult neid parameetreid ja funktsioone , mis on reaalselt olemas ja realiseeritavad. Üks paljudest juhtprogrammi koostamise reeglitest: ei saa kasutada seda, mida pink ei ole võimeline tegema.

Pingi juhtsüsteem on arvjuhtimisega tööpingi põhiosa, mille kaudu realiseeritakse juhtprogramm. Juhtsüsteemi sisendiks on juhtprogramm, mis omakorda sisaldab infot detaili, töötlemistehnoloogia, lõikeriistade ja pingi võimaluste kohta ning mille alusel valmistatakse detail.

APJ-pingi juhtsüsteemi põhielementideks oleksid: Sisend – juhtprogramm; Väljund - käsud täituritele.

Andurid jälgivad lõikeriista programmeeritava punkti asukohta, võrdlusplokk võrdleb anduritelt saadud infot programmis ettenähtuga ja annab korraldusi täituritele. Paljud APJ-pingid töötavad operaatori poolt sisestatud juhtprogrammi alusel, mõned pingivalmistaja poolt sisestatud programmi alusel ja operaatori ülesandeks jääb olemasolevatest töörežiimidest sobiva valik. Mõnede APJ-pinkide programmeerimine toimub operaatori puldilt sobiva, paljude muutuvate parameetrite alusel töörežiimi ülesseadmine (mahterosioonpingid). Eriti suur kasutusala on tööstusrobotitel. Ka nende töö allub arvjuhtimisele, sest tegemist on kindlas koordinaatsüsteemis operatsioonide sooritamisega

(detailide teisaldamine, või tehnoloogilised operatsioonid nt koostamine, keevitamine, värvimine).

Juhtsüsteemide tunnuste rohkus viitab sellele, et neid on palju ja nad on erinevate võimalustega. See nõuab juhtprogrammide ettevalmistajalt konkreetseid teadmisi konkreetse APJ-pingi juhtsüsteemi kohta ja oskust vastavalt arvestada programmeerimise iseärasusi, mis sellest tulenevad. Õnneks kaasaegsed APJ-pingid muutuvad üha enam kasutaja sõbralikumaks. Kuid juhtprogrammide koostamise ja korrigeerimise oskused on vajalikud selleks, et efektiivselt kasutada APJ-pinke. Juhtorganid moodustavad pingi riistavara, mida juhtsüsteem oma tarkvara ja sisestatud programmi kaudu juhib.

Juhtsüsteemide tüübid APJ-pinkidel

Juhtsüsteemi tüüp

Lõikeriista trajektoor

Lõikeriista kontakt detailiga

Rakendusala

Positsioon-juhtimine

Interpolaatorit ei kasutata, positsioon on määratud koordinaatidega

Lõikeriist on kontaktis detailiga ainult positsioonis

Puurimine, punktkeevitus, lehtmaterjali töötlemiskeskused augustamine

Täisnurkne juhtimine

Interpolaatorit ei kasutata, liikumine paralleelselt telgedega

Lõikeriist on pidevas kontaktis detailiga

Silindriliste pindade treimine, freesimine paralleelselt telgedega

Lineaarne juhtimine

Ülekande vahetamisega või lineaarse interpolatsiooniga

Lõikeriist on pidevas kontaktis detailiga

Kooniliste pindade treimine, sirgete freesimine

Kontuurjuhtimine Ring- või kõrgema astme interpolaatoriga

Lõikeriist on pidevas kontaktis detailiga

Kujupindade treimine, freesimine, kontuuride töötlemine, gaas- ja laserlõikamisel, traaterosioontööt-lemisel

Juhtsüsteemi oluline osa on interpolaator. Kui juhtsüsteem on interpolaatorita, siis lõikeriista liikumine on võimalik ainult kas koordinaatidega kindlaks määratud positsiooni või sirgjooneliselt. Interpolaator jagab lõigu lähtepunktist kuni lõpp-punktini paralleelselt koordinaattelgedega sammudeks või ringjoone puhul lõikudeks, luues täiendavaid tugipunkte. Lõikeinstrument, liikudes ühest punktist teise, läbib kõik need täiendavad tugipunktid. Interpoleerimissamm on määratud pingi juhtsüsteemi diskreetsusega ja detaili töötlemistäpsusega.

Arvjuhtimise programmeerimise alused

Detailide töötlemise automatiseerimiseks varustatakse metallilõikepingid seadmetega, mis juhivad lõikeriista liikumist. Seda kogumit, mis kindlustab tehnoloogilise protsessi kulgemise nimetatakse juhtsüsteemiks. Infoallikaks, mille alusel juhtplokk väljastab juhtsignaale on töötsükli juhtprogramm, süsteem pink-rakis-lõikeriist-detail, ümbritsev keskkond, adaptiivplokk, diagnostikasüsteem. Kusjuures osa infot – alginfot, antakse juhtplokki enne töötsükli algust ja teine osa vajaminevast infost saadakse töötlemise käigus mitmesugustelt anduritelt. See kindlustab töötlemisprotsessi pidevust, sujuvust ja kiirust. Alginfo koosneb geomeetrilisest, tehnoloogilisest ja abiinformatsioonist. APJ-pingi juhtsüsteemi ülesandeks on töötsükli juhtimine (töö- ja abiliikumiste juhtimine ning mitmesuguste mehhanismide sisse- ja väljalülitamine), töödeldavate detailide ja lõikeriistade vahetamine, töödeldava detaili parameetrite kontrollimine, abioperatsioonide teostamine (blokeerimine, süsteemi töö kontroll).

Sele 26: APJ-pingi juhtprogrammide koostamiseks vajalik info

APJ-pingid kasutavad numbrilist programmi. Juhtprogramm kujutab endast programmeerimiskeeles antud käskude jada, mis vastab konkreetse detaili töötlemisele konkreetsel pingil. Juhtprogramm koosneb standardsetest sümbolite kogumist – koodist. Koodi sümboliteks on numbrid, tähed, märgid. Selel 26. on näidatud, millist infot kasutab programmi koostaja.

On põhimõtteliselt mitu erinevat juhtprogrammi koostamise meetodit, mis kõik teenivad sama eesmärki – koostada APJ-pingi juhtprogramm konkreetse detaili valmistamiseks: • Käsitsi juhtprogrammi koostamine. Kõige vanem, kõige töömahukam ja programmeerija

kõrget kvalifikatsiooni nõudev meetod. Juhtprogramm kirjutatakse käsitsi paberile ja

perforaatori abil viiakse perfolindile. APJ-pink kasutab programmikandjana perfolinti. Programmi muudatused nõuavad uue perfolindi ettevalmistamist ja sisestamist.

• Programmeerimine Editor-režiimis arvutil. APJ-pingi juhtsüsteemi püsimällu viiakse juhtprogramm Online- režiimis. Lihtsustub korrigeerimine. Enamalt on võimalik simuleerida töötlemisprotsessi.

• Õpetav programmeerimismeetod. Programmeerija liigutab tööriista, seadme teekonnamõõtesüsteem mõõdab trajektoori ja koordinaadid salvestatakse juhtsüsteemi mällu. Detailide valmistamiseks ebatäpne. Leiab rakendust värvimisrobotite töö programmeerimisel.

• Kõrgema programmeerimiskeele kasutamine. APJ-pingi juhtsüsteemist mittesõltuv programmeerimismeetod. Vajab post-protsessorit, mis genereerib programmi konkreetsele APJ-pingi juhtsüsteemile.

• Graafiline interaktiivne programmeerimine. APJ-pingi operaatoripuldilt sisestatakse detaili geomeetriainfo, määratakse kindlaks tehnoloogiarežiim ja pingi juhtsüsteem ise genereerib juhtprogrammi. Keskmise keerukusega detailide töötlemise programmeerimiseks.

• CAD/CAM orienteeritud programmeerimine. Detaili geomeetriainfo on CAD-keskkonnast. CAM-keskkonnas lisatakse tehnoloogiainfo ja genereeritakse juhtprogramm. Võimaldab genereerida juhtprogramme keeruliste kujupindade töötlemiseks. Selel 10.34on selgitatud enamlevinud meetodite iseärasusi.

Sele 27. APJ-pingi juhtprogrammi ettevalmistamise võimalusi

Koordinaadistik

Koordinaadistik sõltub telgede arvust ja instrumendi liikumisvõimalustest. Kaks koordinaati määravad punkti asukoha tasapinnal, kolm aga ruumis. Koordinaattelgede alguspunkti

nimetatakse tavaliselt nullpunktiks. Kõikide programmeeritavate punktide koordinaadid antakse nullpunkti suhtes.

Sele 28: Koordinaatide määramine parema käe järgi

Koordinaadid pinkidel:

Sele 29. Universaaltreipink Sele 30. Kahe revolverpeaga CNC treipink

Pöial näitab x-telje positiivset suunda, nimetissõrm y-telje positiivset suunda ja keskmine sõrm z-telje suunda. Seda nimetatakse ka parema käe reegliks.

Sele 31. Koordinaadid tasapinnal A(5;3) Sele 32. Koordinaadid ruumis B(3;2;4)

Programmeerimise seisukohalt eristatakse veel absoluutset (G90) ja suhtelist (G91) koordinaadistikku. Absoluutse koordinaadistiku korral arvestatakse koordinaate koordinaadistiku nullpunktist, mis on alati ka lähtepunktiks. Suhtelise koordinaatsüsteemi kasutamise korral on lähtepunktiks see punkt milles instrument asetseb. Suhtelist

koordinaadistikku kasutatakse tavaliselt alamprogrammides, et neid saaks kasutada mitmete erinevate põhiprogrammide osana või kordustena.

Sele 33. Absoluutne koordinaadistik Sele 34. Suhteline koordinaadistik Liikumine punkti b – x4;y2 Liikumine punkti b – x2;y1 Liikumine punkti c – x5;y4 Liikumine punkti c – x1;y2

Tehnoloogilised nullpunktid

Programmeerimise hõlbustamiseks peab teadma pingi tehnoloogilisi nullpunkte ja nende asukohta pingil. Erinevatel pinkidel võivad need punktid asetseda erinevates kohtades. Alati tuleb jälgida pingi valmistajapoolseid juhiseid nende paiknemise kohta!

Sümbol Tähis ja nimetus Selgitus

M - Pingi null-punkt On jäigalt tootja poolt fikseeritud punkt, mis määrab ära pingi koordinaadistiku alguse

W - Detaili null-punkt Punkt, mille suhtes antakse kõik töödeldavad mõõdud ja fikseeritakse üleminekud teistesse nullpunktidesse

MR - Pingi “ujuv” null-punkt

R – Pingi referentspunkt

Võimaldab ümbermäärata pingi nullpunkti koordi-naadid, mis omakorda võimaldab efektiivsemalt kasutada mõõtmissüsteemi

A - Spindlisõlme baaspunkt On seotud pingi null-punktiga ja võimaldab lihtsustada tooriku (detaili) ülesseadmist

WR - Lõikeriista koordi-naadistiku lähtepunkt

Treipingi puhul ühtib suporti baaspunktiga

N -Lõikeriista vahetuspunkt Sageli kasutatakse ka lähtepunktina

E - Lõikeriista program-meeritav punkt

Määrab lõikeriista liikumise trajektoori

C - Juhtprogrammi null-punkt

Selle suhtes antakse lõikeriista nihutused. On kasutatav juhtprogrammi genereerimisel

T - Lõikeriistahoidja baaspunkt

Selle suhtes määratakse korrektsioonid

Teatud punktid võivad jällegi mõnedel pinkidel ka kattuda.

Sele 35. Freespingi tehnoloogilised punktid

Sele 36. Treipingi tehnoloogilised punktid

Arvjuhtimisprogramm

Arvjuhtimisprogramm koosneb lausetest, programmi algust ja lõppu tähistavatest sümbolitest. Laused koosnevad sõnadest. Sõna omakorda koosneb adressaadist ja arvsõnast. Kui arvsõna ees puudub miinus märk – loetakse tema väärtus positiivseks. Lauses on kindel sõnade järjekord. Mõned sõnad võib lausest ära jätta, kui neid on programmis eelnevalt kasutatud.

Juhtprogrammi lause koostis on reglementeeritud DIN-normidega. Tänapäeval on juhtprogrammi koostamisel kasutusele võetud spetsiaalne keel – CLDATA (Cutter Location Data). Lause struktuur ja sõnade järjekord on ära toodud tabelis 1. APJ-pingil töötaja ja juhtprogrammi koostaja peavad hästi valdama pingil kasutatavaid programmeerimismeetodeid ja oskama lugeda ja korrigeerida juhtprogrammi. Mitte vähem oluline on koordinaadistike, nende omavaheliste seoste tundmine ja ümbermääramised.

Tabel 1: Lause struktuur

Lause number

Etteval-mistavad funkt-sioonid

Koordi-naadid

Interpo-leerimispara-meeter

Ettenihe Spindli pöörle-mis-sagedus

Lõike-riista

Number ja korrek-tsioon

Abi-funk-tsioon

N G X,Y,Z U,V,W P,Q,R A,B,C

I,J,K F S T M

Juhtprogrammi kirjutamisel kasutuatavad aadressi sümbolid. Tabel 2: Aadressi sümbolid

Sümbol Tähendus

A

B C D

Pöördenurk ümber X-telje Pöördenurk ümber Y-telje Pöördenurk ümber Z-telje Lõikeriista funktsioon (teine)

E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

Ettenihke funktsioon (teine) Ettenihke funktsioon (esimene) Ettevalmistav funktsioon Määramata Interpoleerimise parameeter või X-telje suunaline samm Interpoleerimise parameeter või Y-telje suunaline samm Interpoleerimise parameeter või Z-telje suunaline samm Määramata Abifunktsioon Lause number Määramata X-telje suunaline paigutus (kolmas) Y-telje suunaline paigutus (kolmas) Kiirpaigutus või Z-telje suunaline paigutus (kolmas) Spindli pöörlemissagedus (pealiikumise funktsioon) Lõikeriista funktsioon (esimene) X-telje suunaline paigutus (teine) Y-telje suunaline paigutus (teine) Z-telje suunaline paigutus (teine) X-telje suunaline paigutus (esimene) Y-telje suunaline paigutus (esimene) Z-telje suunaline paigutus (esimene)

Juhtsümbolid tähistavad programmi alguse, lausete lõpu, võimaldavad programmi töötlemisel märgitud osade vahelejätmist ja programmi kommentaaride lisamist.

Tabel 3: Juhtsümbolid

Sümbol Nimetus Tähendus

HT LF

%

(

)

+ - . /

Tabulatsioon

Lause lõpp

Programmi algus

Avanev sulg

Sulgev sulg

Pluss Miinus Punkt Vahele jätmine

Liikumine juhtprogrammi vaatamisel sammu võrra

Määrab juhtprogrammi lause lõpu

Märgib juhtprogrammi algust (kasutatakse ka andmekandja peatamiseks tagurpidi lugemisel)

Tähistab, et järgnevat informatsiooni arvjuhtimisseade ei töötle Tähistab, et järgnevat informatsiooni arvjuhtimisseade peab töötlema Matemaatiline märk Matemaatiline märk Eraldab arvu täis- ja murdosa Tähistab, et järgnevat informatsiooni kuni lause lõpuni töödelakse või ei töödelda sõltuvalt juhtpuldil oleva lüliti asendist. Kui märk seisab sõne “Lause number” ees, kehtib ta kogu lause kohta.

; Juhtlause Tähistab programmi juhtlauset

Ettevalmistavad funktsioonid Ettevalmistavad funktsioonid määravad arvjuhtimissüsteemi töörežiimi.

Tabel 4: Ettevalmistavad funktsioonid

Funktsiooni tähis

Rühm Nimetus ja kirjeldus

G00 G01 G02 G03 G04 G06 G08 G09 G17 G18 G19 G33 G34 G35 G40 G41

G42

G43

G44

G53 G54 G55 G56

G57 ... G59G70

G71

G74 G79

a a a a

a

c c c a a a b b

b

b

b

f f f f

f d

d

Kiirpaigutus Lineaarne interpolatsioon Ringinterpolatsioon, liikumine päripäeva Ringinterpolatsioon, liikumine vastupäeva Paus Paraboolinterpolatsioon Kiirendus Pidurdus Käik XY-tasapinnal Käik ZX-tasapinnal Käik YZ-tasapinnal Keermelõikamine Suureneva sammuga keermelõikamine Väheneva sammuga keermelõikamine Korrektsiooni tühistamine Lõikeriista asendi korrektsioon. Vaadates ettenihke suunas ekvidistant vasakul toorikust. Kasutamine ühes lauses kaare töötlemisel ringinterpolatsiooniga ei ole võimalik. Lõikeriista asendi korrektsioon. Vaadates ettenihke suunas ekvidistant paremal toorikust. Kasutamine ühes lauses kaare töötlemisel ringinterpolatsiooniga ei ole võimalik Lõikeriista asendi korrektsioon, positiivne. Programmeeritud koordinaatide väärtusele lisandub telgedesuunaline positiivse väärtusega korrektsioon. Lõikeriista asendi korrektsioon, negatiivne. Programmeeritud koordinaatide väärtusele lisandub telgedesuunaline negatiivse väärtusega korrektsioon. Nihutuse tühistamine, pingi koordinaatsüsteemi kasutuselevõtt Nihutus. Nihutus 2 Nihutus, on võimalik programmeerida uus lähtepunkt kõigi telgede suhtes. Mõningate juhtsüsteemides ainult Z-telje suunas Nihutus Toll-mõõtesüsteem; kui juhtsüsteemis ei ole üheselt määratletud, on vabalt kasutatav Mõõtesüsteem mm; juhtsüsteemi sisselülitamisel võetakse vaikimisi. Kui juhtsüsteemis ei ole üheselt määratletud, on vabalt kasutatav. Pöördumine lähtepunkti; kehtib aktiivses lauses Tsükli G81 ... G89 aktiveerimine, kehtib koos aktiveeritud tsükliga

G80

G81 ... G89

G90 G91 G92 G94

G95 G96

G97

e

e

k

k l

l

Standardtsükli G81 ... G89 tühistamine

Standardtsüklid, on juhtsüsteemis üheselt määratletud Absoluutne koordinaadistik Suhteline koordinaadistik Mälu kasutamine või muutmine. Liikumist ei toimu. Eesmärgiks on spindli pöörlemissageduse piiramine või lähtepunkti suhteline nihutus. Funktsioon kehtib ainult aktiivses lauses. Minutiline ettenihe Ettenihe pöördele, s[[[[mm/p]]]]

Püsiv lõikekiirus, v=const[[[[m/min]]]]. Programmeeritakse koos spindli pöörlemissagedusega, arvestades abifunktsiooni M58 Spindli pöörlemissagedus, n [[[[p/min]]]]. Tühistab funktsiooni G96

Abifunktsioonid juhtprogrammi lauses annavad käske pingi ajamitele, võimaldades automatiseerida operaatori käsitsitööd. Olenevalt pingi kasutusalast abifunktsioonid on rühmitatud klassidesse vastavalt DIN 66 025-2 : 1988-09.

Klass 0: Universaalsed abifunktsioonid Tabel 5: Sümbol Tähendus M00 M01 M02 M06 M10 M11 M30 M48

M49 M60

Programmeeritav peatus. Kehtib ühes lauses Programmeeritav peatus kinnitusega. Kehtib ühes lauses Programmi lõpp. Kehtib ühes lausesLõikeriista vahetus. Kehtib ühes lauses Kinnitus Vabastamine. Tühistab funktsiooni M10 Informatsiooni lõpp Operaatoripuldilt sisestatav korrektsioon (spindli pöörlemissagedus, ettenihe). Programmi töötlemisel võtab juhtsüsteem operaatoripuldilt käsitsi sisestatud parameetri väärtuse Funktsiooni M48 tühistamine Tooriku (detaili) vahetus

Funktsioonid on modaalse toimega peale M00, M01, M02, M06, M30, M60. Funktsioonid M00, M01, M02, M48 ja M60 kehtivad ühes lauses.

Klass 1: Frees-, puurpingid, töötlemiskeskused

Tabel 6: Sümbol Tähendus M03 M04 M05 M07 M08 M09 M19 M40 M71…M78

Spindli pöörlemine päripäeva Spindli pöörlemine vastupäeva Spindli seiskamine Jahutus nr 2 sisse Jahutus nr 1 sisse Jahutus välja Spindli seiskamine fikseeritud asendis Ajami automaatne sisselülitamine Pöördtöölaua indekseeritud positsiooni 1…8 valik

Funktsioonid on modaalse toimega ja kehtivad ühes lauses peale M05, M09, M19, M71 …M78.

Klass 2: Treipingid, treitöötlemiskeskused

Tabel 7: Sümbol Tähendus Kuini M51 M54 M55 M58 M59 M68 M69 M80 M81 M84 M85

Vastavuses klassis 1 äratoodule Tagapukipinool algasendisse Tagapukipinool detailini Püsiva pöörlemissageduse väljalülitamine, annulleerib käsu M59, täidab G96 Püsiva pöörlemissageduse sisselülitamine Detail kinnitada Detail vabastada Lünett nr 1 avada (M82 kehtib lüneti nr 2 kohta) Lünett nr 1 sulgeda (M83 kehtib lüneti nr 2 kohta) Lüneti kaasavedu välja lülitada Lüneti kaasavedu sisse lülitada

Funktsioonid on modaalse toimega ja kehtivad ühes lausesKlass 3: Lihvpingid ja mõõtmismasinad (funktsioonid määramata)

Klass 4: Gaas-, plasma-, vesijoaga lõikeseadmed, traaterosioonpingid

Klass 5: Adaptiivjuhtimisega seadmed (funktsioonid määramata)

Klass 6: Seadmed mitmes koordinaadistikus töötlemisega ja detailide teisaldamise võimalustega

Klass 7: Stantsimis- ja augustamisseadmed

Töötlemistehnoloogia treimisel APJ-seadmetel

Detaili töötlemise programm kujutab endast lõikeriista (lõikeriistade) kindla fikseeritud punkti liikumist. Seda lõikeriista punkti, mille liikumist kirjeldatakse, nimetatakse lõikeriista tsentriks. Treimisel treitera tsentriks on treitera tipp. Lõikeriista ja detaili omavahelise suhtelise liikumise tulemusena lõikeriista tsenter läbib teekonna, mida nimetatakse lõikeriista liikumise trajektooriks.

Lõikeriista liikumise trajektoor koosneb: • tööliikumistest • tühiliikumistest • abiliikumistest.

Tööliikumised on seotud detaili pinna töötlemisega. Tühiliikumised on seotud lõikeriista positsioneerimisega. Abiliikumised on seotud lõikeriista manipuleerimisega, et detaili töötlemine saaks aset leida.

Detaili töötlemise programmi koostamiseks tuleb kindlaks määrata: • tööpingi koordinaatsüsteem – tööpingi nullpunkt; • detaili koordinaatsüsteem – detaili nullpunkt;

• lõikeriista koordinaatsüsteem – lõikeriista nullpunkt.

Tuleb määrata tooriku materjal ja mõõdud, jagada töötlemisvaru kooriv- ja puhastöötluse vahel. Määrata lõikeriistad ja tehnoloogilised režiimid.

Järgmise sammuna tuleb kindlaks määrata puhastöötlemise tugipunktide koordinaadid detaili koordinaadistikus ja töötlemisrežiim. Tugipunktide koordinaadid on määratud detaili joonise alusel ja asuvad pinna sõlmpunktides. Kuna tugipunktide kaudu määratud detaili välispind moodustab ühe terviku, siis võime rääkida, et lõikeriist liikudes tugipunktist tugipunkti jäljendab detaili kontuuri ja moodustab lõikeriista liikumise trajektoori. Tugipunktides toimub töötlemisrežiimi muutus.

Juhtprogrammi koostamise sammud: • määrata lähtepunkt ja lähtepunkti asukoht; • määrata lõikeriista trajektoor lähtepunktist kuni detaili kontuuri esimese elemendini; • määrata lõikeriista trajektoor kontuuri viimasest elemendist lähtepunkti – trajektoor peab

olema minimaalse pikkusega, soovitav on ühitada detaili nullpunkt lõikeriista lähtepunktiga;

• pärast ühe läbimi sooritamist on soovitav lõikeriist viia lähtepunkti. Lõikeriist, olles lähtepunktis, ei tohi segada detaili vahetamist;

• määrata tugipunktide asukohad töödeldava detaili kontuuril; geomeetrilised tugipunktid iseloomustavad ühe geomeetrilise elemendi lõppu ja teise algust, tehnoloogilised tugipunktid iseloomustavad lõikerežiimide vahetust. Ka avade keskpunktid on tugipunktid.

Instrumendi, antud juhul tera, puhul ei tohiks unustada ka selle mõõtmeid, sealhulgas ka tipuraadiust. Muidu ei saavuta me soovitud detaili mõõtmeid. Seda siis, kui on meil tegemist pindadega, mis ei ole saavutatavad tera ainult ühte telge pidi liigutades. Sellistel juhtudel tera tegelik punkt ja teoreetiline punkt ei lange kokku.

Sele 37. Tera tipp Sele 38. Tera liikumine horisontaalselt ja

vertikaalselt

Tera mõõtmisel me tegelikult fikseerime ära punkti P koordinaadid. Liikudes teraga kas horisontaalselt, spindli telje suunas, või vertikaalselt, spindliteljega risti suunas, saame me soovitud mõõtmetega detaili. Kui aga liikumine on mõlemas suunas korraga, siis detaili mõõtmed hakkavad erinema sellest, mis on joonisega ette antud, kuna tera liikumine toimub punkti P järgi (sele 37). Sellise olukorra vältimiseks tuleb kasutada tera tipuraadiuse

kompensatsiooni. Programmiliselt võetakse arvesse, kui suur peab olema tera liikumise trajektoori erinevus, et detail tuleks õigete mõõtmetega. Selleks tuleb meil tera tipuraadius ka sisestada ja programmis vastava käsuga ka arvesse võtta. Selel 39 on näha kuidas meie poolt arvesse võetud tera tipuraadiuse kompensatsiooni tulemusel reaalse detaili mõõtmed muutuvad.

Sele 39. Tera tipuraadiuse kompensatsiooni kasutamine

Lisaks tera tipuraadiuse kompensatsioonile peame ära määrama ka tera asetuse pingis. Nüüd alles saame täpselt määrata kuhu poole me selle tera tipuraadiuse kompensatsiooni arvestame. Sest ainult raadiuse suurus ei määra ära selle raadiuse suunda.

Sele 40: Tera asendi määramine pingis

Töötlemistehnoloogia freesimisel APJ-seadmetel

Freesimine on komplitseeritud töötlemisviis ja ei piirdu ainult freesimise endaga, vaid siia kuuluvad lihtsamad töötlemisviisid nagu avade töötlemine (puurimine, avardamine, keermetamine, hõõritsemine jne) kuni korpusdetailide ja kujupindade töötlemiseni. Freesimisel lõikeriista null-punkti trajektoor üldjuhul ei ühti töödeldava kontuuriga ja selle tõttu töötlemise programmeerimisel tuleb arvestada ekvidistanti või kasutada lõikeriista asukoha korrektsiooni (arvestada instrumendi raadiusega). Samas avade töötlemisel lõikeriista programmeeritav punkt reeglina langeb kokku ava keskpuntiga.

Töötlemise programmeerimisel tuleb määrata millisel tasapinnal töötlemine toimub. Põhitasapinnaks arvatakse X – Y-tasapind (pingi koordinaadistikus) ja juhtprogrammis sellele vastab ettevalmistav funktsioon G 17.

Sele 41. Töötlemistasapinnad freesimisel ja neile vastavad ettevalmistavad funktsioonid

Arvestada tuleb juhtsüsteemi võimalustega ja programmeerimisele esitatud nõuetega. Reeglina esimesena määratakse kindlaks koordinaadistik: kas suhteline või absoluutne. Selle kohta kindel reegel puudub. On aga soovitus – mida vähem arvutuslikult määratletud koordinaate, seda vähem vigu programmi koostamisel. Kontuuri töötlemisel lõikeriista raadius ei muutu ja tema programmeeritava punkti kaugus (telje ja otspinna lõikepunkt) ehk trajektoori kaugus kontuurist jääb konstantseks. Teiste sõnadega – lõikeriista liikumise trajektoor on töödeldavast kontuurist võrdkauge ehk töödeldava kontuuri ekvidistant. Freesimise juhtprogrammi ettevalmistamisel tuleb kõigepealt määrata töötlemise tüüp. Eristatakse kontuuri-, tasku-, ava-, soone- ja kujupinna töötlemist. Igale tüübile on omased kindlad tunnused ja programmeerimisvõtted. Töötlemise parameetrite määramisel püütakse jälgida korduvaid tegevusi (tsüklilist tegevust). Samas tuleb arvestada rea spetsiifiliste ettevalmistavate funktsioonide ja korrektsioonidega, mis tulenevad pingi omadustest ja juhtsüsteemi võimalustest. Neid funktsioone tuleb vaadata koos pingi juhtsüsteemiga.

Kasutatud kirjandus

V. Veski, Arvjuhtimisega seadmete programmeerimine, Tallinn, 2006 O. Havimo, Työstökoneen numeerinen ohjaus, Porvoo, 1984 H. Vesamäki, Lastuavan työstön NC-ohjelmointi, Tampere, 2000