Программирование станков с ЧПУ — это процесс создания подробных инструкций, которые направляют станок на выполнение точных операций обработки с ЧПУ. Эти инструкции написаны на языке, известном как G-код. G-код указывает станку, как двигаться, с какой скоростью и по какой траектории. В этой статье мы обсудим, что такое программирование обработки на станках с ЧПУ, как оно работает, методы и примеры кода.
Переведено с помощью DeepL.com (бесплатная версия)
Что такое программирование обработки на станках с ЧПУ？
Программирование обработки на станках с ЧПУ — это процесс, в котором компьютерное программное обеспечение преобразует геометрическую информацию в коды и инструкции для управления движением режущих станков. Эти коды и инструкции точно управляют траекторией движения режущего инструмента и параметрами резания для упорядоченного удаления лишних материалов и придания заготовке нужной формы.
При программировании обработки на станках с ЧПУ квалифицированные операторы выбирают соответствующие режущие инструменты, параметры и последовательность резки в соответствии с чертежами и требованиями, а также используют специализированное программное обеспечение для преобразования их в коды и инструкции, которые могут быть прочитаны станками. Эти коды вводятся на панель управления станка с ЧПУ, и станок выполняет обработку в соответствии с предварительно загруженными инструкциями.
Как работает программирование обработки на станках с ЧПУ
Преобразование проекта в код программы станка с ЧПУ включает в себя несколько этапов. Программист получает доступ к CAD-модели требуемой детали, использует программное обеспечение CAM для ее преобразования, строит траектории движения инструмента на основе элементов конструкции и создает программу ЧПУ, или G-код. После ввода этого G-кода в станок с ЧПУ программист нажимает кнопку запуска цикла, чтобы начать производство детали.
Различные виды программирования
В процессе обработки на станках с ЧПУ существует 3 типа программирования — ручное, CAM и разговорное. Каждый из них имеет свои отличительные особенности.
Ручное программирование ЧПУ
Ручное программирование означает, что программист непосредственно вводит коды и инструкции в консоль управления, полагаясь на свои богатые знания.
Разговорное программирование ЧПУ
Разговорное программирование позволяет вам общаться с системой на естественном языке, как будто вы разговариваете с человеком. Система программирования поймет ваши инструкции и сгенерирует соответствующий код. Как и ручное программирование, оно подходит для деталей с простой геометрией.
Программирование с ЧПУ CAM
CAM означает «автоматизированное производство», CAM-программирование использует программное обеспечение CAM для преобразования CAD-проекта в языки программирования ЧПУ. Оно идеально подходит как для простых, так и для сложных деталей.
Сравнение 3 методов программирования
| Метод | Ручное программирование ЧПУ | Разговорное программирование ЧПУ | Программирование с ЧПУ CAM |
| Простота использования | Сложно. Требует значительных знаний и опыта. | Относительно легко. Позволяет взаимодействовать на естественном языке | Легко. Требует некоторого обучения, но предлагает широкий спектр возможностей |
| Скорость программирования | Медленно. Каждый шаг необходимо вводить и корректировать вручную | Быстрее, чем вручную, так как инструкции могут быть даны в более интуитивной форме | Быстрее для сложных деталей |
| Быстрее для сложных деталей. | Низкая гибкость | Умеренная гибкость | Высокая гибкость |
| Точность | Подвержены человеческим ошибкам | Более точный, поскольку следует конкретным инструкциям | Самый точный |
| Применимость | Простые задания | Простые задания | как простые, так и сложные детали. |
Примеры кода программирования обработки на станках с ЧПУ
Программные коды для обработки на станках с ЧПУ можно разделить на несколько типов. Они играют уникальную роль в обработке на станках с ЧПУ, и операторы обычно используют комбинацию различных кодов для обработки детали.
G-код: Эти коды управляют движением режущего инструмента по линейным, круговым, винтовым и другим геометрическим траекториям.
F-коды: Эти коды определяют скорость подачи, с которой движется инструмент во время обработки
S-коды: Эти коды управляют скоростью вращения шпинделя, например, скоростью обработки поверхности, скоростью вращения шпинделя, инкрементной скоростью и т.д.
Т-коды: Эти коды используются для выбора конкретного инструмента из магазина инструментов.
М-коды: Эти коды выполняют различные вспомогательные функции, такие как включение/выключение охлаждающей жидкости, запуск/остановка шпинделя и смена инструмента.
N-коды: Эти коды представляют собой порядковые номера или номера строк, используемые для организации и идентификации каждого блока кода в программе ЧПУ. Каждая строка или блок обычно содержит команду, которая управляет определенным движением.
В качестве примера можно взять следующий набор кодов.
| N10 G90 G17 G21 | Настройка абсолютного программирования, выбор плоскости XY, миллиметровые единицы измерения |
| N20 G00 X0 Y0 | Быстрое перемещение в начало координат (X0, Y0) |
| N30 G43 H1 Z5 | Смещение длины инструмента применяется к инструменту 1, перемещает Z на 5 мм выше детали |
| N40 M03 S1200 | Быстрое перемещение в начало координат |
| N50 G01 Z-10 F200 | Перемещение подачи вниз до Z = -10 мм при скорости подачи 200 мм/мин |
| N60 G01 X50 Y50 | Линейное перемещение на X50, Y50 при текущей скорости подачи |
| N70 G02 X100 Y0 I25 J-25 | Дуга движется по часовой стрелке в направлении X100, Y0 с центром в точке (I25, J-25) |
| N80 G01 X150 Y0 | Линейное перемещение на X150, Y0 |
| N90 G00 Z5 | Быстрое перемещение до Z = 5 мм |
| N100 M05 | Стопор шпинделя |
| N110 G00 X0 Y0 | Быстрое возвращение к истокам |
| N120 M30 | Завершение и сброс программы |
Рекомендуемые платные программы CAM
Программное обеспечение для автоматизированного производства (CAM) преобразует модели CAD в программы, которые могут быть прочитаны машинами. На рынке представлено множество CAM-программ, мы настоятельно рекомендуем следующие платные программы благодаря их мощным функциям и базе пользователей.
MaserCAM
Mastercam — это CAD/CAM-приложение для ПК, созданное компанией CNC Software Inc. Оно сочетает в себе множество функций, включая 2D-эскизирование, 3D твердотельное моделирование, проектирование поверхностей, сшивание вокселей, программирование ЧПУ, моделирование траектории движения инструмента и реалистичное моделирование.
Mastercam обладает мощными функциями черновой и чистовой обработки поверхностей. Имеется множество вариантов обработки поверхности, что позволяет удовлетворить требования к обработке поверхности сложных деталей и имеет функции многоосевой обработки. Благодаря невысокой стоимости и отличной производительности Mastercam стал предпочтительным программным обеспечением для программирования ЧПУ в различных отраслях.
SolideCAM
SolidCAM тесно интегрирован с SOLIDWORKS и обеспечивает многоосевое фрезерование, токарную обработку и EDM. Особого внимания заслуживает технология iMachining, которая позволяет автоматически разрабатывать оптимальный маршрут обработки на основе материала и инструмента, что значительно сокращает время обработки и увеличивает срок службы инструмента.
Fusion 360
Fusion 360 — это облачная программа, которая объединяет CAD и CAM и позволяет выполнять промышленные операции, начиная от простой 2D-фрезеровки и заканчивая сложной 5-осевой обработкой. Fusion 360 легко соединяется с модулем проектирования и облегчает совместную работу. Среди ее особенностей — низкая цена и широкий набор функциональных возможностей, подходящих как для новичков, так и для профессионалов.
Бесплатное программное обеспечение для CAM
Если вы новичок в обработке на станках с ЧПУ или просто ищете бесплатное программное обеспечение CAM для индивидуального использования, вам могут подойти следующие варианты.
Fusion 360 для личного использования
Fusion 360 предлагает бесплатную персональную версию, которая подходит для небольших некоммерческих приложений. Она сочетает в себе возможности CAD и CAM, позволяя выполнять как простые, так и сложные производственные задачи, такие как 2,5D, 3D и многоосевая обработка. Fusion 360 Personal Edition подходит для новичков, энтузиастов и небольших студий.
Загрузите его: https://www.autodesk.com/products/fusion-360/personal
FreeCAD
FreeCAD — это программное обеспечение для 3D-моделирования с открытым исходным кодом, поддерживающее функции CAM-обработки. Его Path Workbench позволяет пользователям создавать траектории движения инструмента, подходящие для задач обработки на ЧПУ. Функции FreeCAD относительно просты и подходят для производственных нужд частных лиц и небольших проектов.
Загрузите его: https://www.freecad.org/downloads.php
Carbide Create
Carbide Create — это бесплатное программное обеспечение для 2D и 3D CAM с относительно базовыми функциями, интуитивно понятным интерфейсом и простым рабочим процессом. Это хороший выбор для небольших проектов и пользователей начального уровня.
Загрузите его: https://carbide3d.com/carbidecreate/download/
Советы по совершенствованию навыков программирования станков с ЧПУ
Чтобы стать квалифицированным программистом станков с ЧПУ, очень важно постоянно совершенствовать свои навыки и знания в области программирования.
Пройдите полный курс обучения программированию на станках с ЧПУ
Полезно использовать множество доступных бесплатных курсов. Такие популярные курсы, как «Программирование ЧПУ с помощью G-кода для начинающих» Марка Кронина и «Fusion 360 для начинающих» Ларса Кристенсена, доступны на таких платформах, как Udemy и YouTube. Эти курсы предлагают бесплатные уроки от фундаментального написания G-кода до сложной разработки траектории инструмента.
Ученичество
Один из основательных подходов к изучению программирования на станках с ЧПУ — это, скорее всего, стажировка. Такие курсы обычно сочетают обучение в классе с практической работой и часто финансируются предприятиями, профсоюзами или совместными организациями рабочих и менеджеров. Идеальным местом для поиска учеников являются поисковые системы Indeed или LinkedIn, так как они считаются должностями с полной занятостью. Кроме того, список программ стажировки предоставлен Министерством труда.
Практика Подробнее
Найдите несколько реальных проектов или кейсов, чтобы попрактиковаться в программировании. Вы можете начать с простых деталей и постепенно увеличивать сложность. Хорошим выбором будет использование симулятора станка с ЧПУ для практики. Симулятор может имитировать работу и обработку станка, позволяя выполнять отладку программирования без реального использования станка, что снижает затраты и риски. Во время практики записывайте возникающие проблемы и их решения. Этот опыт поможет вам избежать подобных ошибок при программировании в будущем.
