3818 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ У Кафедра «Металлорежущие станки и инструменТты» Н С.И. Романюк Б А.М. Якимович й и ПРОГРАММИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГОр УПРАВЛЕНИЯ «SINUMERоIK 840D/810D» т Учебно-методическое пособие и з о п е Р Минск БИТУ 2010 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты» У С.И. Романюк А.М. Якимович Т Н ПРОГРАММИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЧИСБЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ «SINUMERIK 840D/810D» й и Учебно-методическое пособие р по дисциплинам о «Автоматизация инструментального производства», «Автоматическое упртавление процессами и системами», «Автоматизация производственных процессов», и «Системы управления технологическим оборудованием», «Сзистемы управления станков», «Техонология обработки на станках с ЧПУ» для студентов машиностроительных специальностей п е РРекомендовано учебно-методическим объединением высших учебных заведений Республики Беларусь Минск БНТУ 2010 УДК 621.9.06-529 (075.8) ББК~34.63-5я7 Р 69 Рецензенты: д-р техн. наук, профессор О.Г. Девойно, У канд. техн. наук, доцент А. М. Статкевич Т Н Романюк, С.И. Р 69 Программирование систем числового программБного управления «SINUMERIK 840D/810D»: учебно-методическое пособие по дис­ циплинам «Автоматизация инструментальног о производства», «Ав­ томатическое управление процессами и сйистемами», «Автомати­ зация производственных процессов», «Системы управления техно­ и логическим оборудованием», «Системы управления станков», «Технология обработки на станках с ЧПУ» для студентов машино­ р строительных специальностей / С.И. Романюк, А.М. Якимович. - Минск: БНТУ, 2010. - 74 с. о ISBN 978-985-525-39т7-7. и В издании рассматриваются основы программирования систем числового прозграммного управления «SINUMERIK 840D» и «SINUMERIK 810D» для токарных и фрезерных станков с ЧПУ. о Представлено описание стандартного объема функций. Поспобие предназначено для студентов машиностроительных специ­ альностей вузов. Оно может быть полезно специалистам в области под­ готеовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Р УДК 621.9.06-529 (075.8) ББК 34.63-5*7 ISBN 978-985-525-397-7 © Романюк С.И., Якимович А.М., 2010 ©БНТУ, 2010 ВВЕДЕНИЕ Система числового программного управления (СЧПУ) SINUMERIK фирмы SIEMENS предназначена для автоматизации оборудования для различных отраслей и технологий. SINUMERIK 810D представляет собой компактную цифровую СЧПУ среднего диапазона систем SINUMERIK Motion-Control. Она выполняет все задачи ЧПУ (числового программного управления), PLC (программируемых логических контроллеров), управУления приводами, коммуникации. SINUMERIK 810D может использоваться Т для различных технологий, но наиболее эффективно - для токарных станков, вертикальных и универсальных фрезерных станНков. СЧПУ SINUMERIK 840D представляет собой цифровую комплексную систему, предназначенную, прежде Бвсего, для сложных задач обработки и характеризующуюся высокой динамикой и точностью. С ее помощью могут быть решены любые задачи й управления станками, манипуляторами и специальными инструментами. SINUMERIK 840D ииспользуется в следующих технологиях: токарная обработка, сверление, фрезерование, р шлифование, лазерная обработка, вырубка, штамповка, изготовление инструмента и пресс-форм, ов приложениях High-Speed-Cutting (высоко-скоростная обработка), обработка дерева и стекла, а также на т автоматических линиях и агрегатных станках, в манипуляторах, в и крупносерийном и единичном производстве. В настоящемз пособии рассматривается стандартный набор функций СЧПУ SINUMERIK 840D/810D и даются основные приемы о программирования токарной и фрезерной обработки. Методология изучения пропграммирования опирается на соответствующие знания в области токарной и фрезерной обработки, сверления и е резьбонарезания. РИзучение рассчитано на 10-14 часов. Примерное распределение часов: работа 1 - 2-4 часа: структура и содержание программы; геоме­ трические основы программирования; управление подачей, шпинделем и инструментом; работа 2 - 2-4 часа: программирование координат; программи­ рование движений; подвод к референтной точке; работа 3-2 часа: круговая интерполяция; работа 4-2 часа: параметры движения по траектории; работа 5-2 часа: фреймы; резьбонарезание. 3 РАБОТА № 1 1.1. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 1.1.1. Состав программы Программирование СЧПУ SINUMERIK осуществляется в соответствии с руководством DIN 66025. Управляющая программа состоит из последовательности У кадров. Каждый кадр представляет собой один шаг обработки и включает в себя все данные для выполнения единичного действия. В Т кадре записываются операторы в форме слов. Кадр может содержать комментарии. Последний кадр содержит специальное сНлово для конца программы: М2 или МЗО. В табл. 1.1 поясняется структура программы. Б Таблица 1.1 Структура управляющей программы й Слово Слово Слово комментарий и Кадр N10 G0 Х20 ;1-й кадр Кадр N20 G2 Z37р ;2-й кадр Кадр N30 G91 о Кадр т Кадр МиЗО ;конец программы (последний кадр) з Различаюот главные и вспомогательные кадры. В главном кадре должны быть указаны все слова, п необходимые для запуска технологического цикла для выполнения той части преограммы, которая начинается с главного кадра. СЧПУ не проверяет, содержит ли главный кадр всю необходимую информацию. Р Главные кадры обозначают номером главного кадра, который состоит из символа (двоеточие) и положительного целого числа (номера кадра). Например: :10 F200S900D2M3 Вспомогательный кадр содержит всю необходимую информацию для осуществления соответствующей рабочей операции. Вспомогательные кадры обозначают номером вспомогательного кадра, который состоит из символа "N" и положительного целого числа (номера кадра). Например: 4 N20 G1 X14 Y35 N30 X20 Y40 Номера главных и вспомогательных кадров внутри программы должны быть неповторяющимися. Можно программировать без проставления номеров кадров. В ходе выполнения программы отдельные кадры, по выбору программиста, могут быть пропущены. Пропускать кадры удобно при отладке программы. Чтобы кадр не был выполнен, в начале Укадра (перед номером) надо поставить символ "/" (косая черта). Может быть Т пропущено несколько кадров подряд, но не более 8-ми. Пример: Н N10... выполняется /N20... опускается Б N30 ... выполняется. Операторы в пропущенных кадрах не в ыполняются, программа й продолжается на следующем кадре, не помеченном косой чертой. Если при выполнении программыи оператор должен выполнить какое-либо указание от СЧПУ, то необходимо запрограммировать так р называемое сообщение. Сообщение создается с помощью команды MSG которая вставляетсоя в нужном месте программы (вместо многоточия записывается нужный текст). т 1.1.2. Задание имен программ и Каждая программа имеет собственное имя, которое выбирается з при соблюдении следующих правил: 1) первые два символа должны о быть буквами или символом подчеркивания и буквой, 2) в имя могут входить буквпы, цифры и символ подчеркивания, 3) буквы должны быть латинскими (не кирилличными). На экране ЧПУ показываются е только первые 24 знака имени программы. РПримеры: _MPF 100 SHAFT_2 1.1.3. Состав кадра Каждый кадр состоит из слов. Слово состоит из адреса и цифрового значения (рис. 1.1). Адрес состоит из одной или нескольких букв. Цифровое значение состоит из одной или нескольких цифр и может включать знак ("минус") и десятичную точку. При этом знак всегда ставится между буквой адреса и цифровым значением. Положительный знак "+" ("плюс") не записывается. 5 Кадр должен заканчиваться символом G 01 X -50.5 S 2000 перевода строки, который может обозначаться по- Слово Слово Слово разному, например, f. Этот X Si символ создается X Я s S4) а> автоматически при S £ s пнражи атпиеир ехколдаев ишнаи дВруВгОуюД оX <4еоа>с осXпао> <&оID УОяXса>о CD о о строку. ОСи Си Т си •е- -е- Чтобы сделать программу понятной, как Н для самого программиста, Б так и для коллег (!), Кадр рекомендуется вставлять в программу комментарии, Рис. 1.1. Стрйуктура кадра и слов в кадре связанные по смыслу с и содержанием программы или конкретного кадра. Комментарии стоят в конце кадра и отделяются от выпролняемой части кадра точкой с запятой Комментарии сохраняются и выводятся на индикацию о при выполнении программы. Кадр может включатть максимально 512 символов (включая комментарии и символ конца кадра), а в более ранних версиях и программного обеспечения - 242 символа. Слова в каздре должны располагаться в определенной последовательносоти. Ниже приведен перечень некоторых используемых слов и рекомендуемый порядок их расположения в п кадре: еN... G... X... Y... Z... F... S... Т... D... М... Н... Здесь N... - адрес номера кадра и цифровое значение номер кадра Р (здесь и далее многоточие заменяет опущенное цифровое значение); G... - подготовительная функция, или условие перемещения; X, Y, Z, (U, V, W, Р, Q, R, А, В, С)... - информация о пути (координаты); F... - подача; S... - число оборотов; Т... -инструмент; D... - номер коррекции инструмента; М... - вспомогательная функция; H... - дополнительная функция. 6 1.1.4. Адреса, используемые в словах В СЧПУ SINUMERIK подготовительные функции обозначаются не только адресом G, но и другими адресами, фиксированными производителем СЧПУ. Подготовительные функции разделены на 56 групп, например: а) команды, определяющие характер перемещения; б) задание единиц скорости резания и подачи; в) выбор плоскостей; г) коррекция радиуса инструмента; д) настраиваемое смещение нулевой точки; е) команды, определяющие способ задУания размеров детали и способ отсчета перемещений; ж) режим управления Т траекторией; з) ограничение рабочего поля и т.д. В приложении 1 приведены примеры некоторых G-функций, исполНьзуемых для программирования СЧПУ SINUMERIK. Функция подачи F определяет результиБрующую скорость подачи. Единица измерения скорости подачи задается подготовительными функциями G93, G94, G9 5. й Главное движение S определяет значение либо скорости резания (если используется подготовитиельная функция G96), либо частоты вращения шпинделя (если используется G97). р Функция инструмента Т предназначена для выбора инструмента. о С помощью коррекций инструмента D задаются различные т положения режущих кромок и длины инструмента. Если адрес D не указан, то работа осущестивляется без коррекции инструмента. Вспомогательные функции М определяют команды цикловой з электроавтоматики станка. Изготовитель СЧПУ устанавливает о фиксированное значение М-функций. В приложении 2 приведены примеры некопторых М-функций, используемых для программирования СЧПУ SINUMERIK. е Дополнительная функция Н предназначена для передачи инфорРмации на программируемый логический контроллер (PLC), чтобы запускать определенные действия переключения. Она не действует в УЧПУ, реализуется только в PLC. Значение Н-функций устанавливаются изготовителем станка. Адреса G, М, И могут использоваться в одном кадре не более 10 раз. Адрес может быть фиксированным или настраиваемым. Фиксированный адрес использует символ, который нельзя изменить. К ним относятся, например, следующие адреса: G, Н, М, S, Т и др. 7 Настраиваемым адресам изготовитель станка (не ЧПУ!) может присвоить другой символ. К настраиваемым относятся адреса осей, параметров интерполяции, адреса размеров и другие. Различают модальные и покадровые адреса. Адреса, сохраняющие свою значимость на протяжении программы до тех пор, пока по тому же адресу не будет запрограммировано новое значение, называются модальными. Адреса, которые сохраняют свою значимость только в том кадре, в котором они Убыли запрограммированы, называются покадровыми. При программировании СЧПУ с большим количествТом осей и шпинделей используют расширенные адреса. Расширенный адрес Н состоит из буквенного значения (S, М и т.д.), расширения (например, номера шпинделя) и цифрового значения, присвоенного с помощью Б символа Например: S1 =470 ;число оборотов для первого шп инделя 470 об/мин М3=5 .остановка третьего шпиндейля (т.е. команда М5 для третьего шпинделя). и Для адресов М, Н, S, Т, а также для SPOS и SPOSA, р расширение может быть в виде переменной. При этом идентификатор переменных должен записыватьося в квадратных скобках. Например: T[SPIND]=7 предварительтный выбор инструмента для шпинделя, номер которого зафиксирован в переменной SPIND. и В качестве расширения адреса можно использовать имя оси, з заключенное в квадратных скобках. Такие адреса называются адресами с осевыом расширением. Например: F[U]=400 пспецифическая подача для оси U. е 1.1.5. Использование подпрограмм РПрограмма обработки детали может иметь сложную структуру, включающую главную программу и одну или несколько подпрограмм, которые в свою очередь также могут иметь подпрограммы. Подпрограммы используются в случаях, если в процессе обработки детали необходимо выполнять какие-то действия, которые постоянно повторяются (например, нарезание одинаковых канавок). Кроме того, в СЧПУ SINUMERIK с помощью подпрограмм создаются перемещения инструмента по контуру в процессе чистовой обработки. 8 Подпрограмму можно вызывать не только из главной программы, но и из подпрограммы. Для такой вложенной структуры доступно максимум 12 программных уровней, включая главную программу. Это означает, что из главной программы может быть вызвано 11 вложенных друг в друга подпрограмм. Это относится именно к глубине вложенности. Построение подпрограммы идентично построению главной программы. Подпрограмма должна оканчиваться командой УМ17, означающей возврат в точку вызова в программе. В отдельных случаях вместо М17 может использоваться конечный оператор RET.Т Оператор RET используется тогда, когда режим управления траекторией G64 не Н должен прерываться возвратом. При М17 G64 прерывается и создается точный останов (см. п.4.1.4). Б Имена подпрограмм назначаются по тем же правилам, что и имена главных программ. Дополнительно в по дпрограмме может быть запрограммирован заголовок с определениемй параметров. 1.1.6. Вызов подприограммы Подпрограмма вызывается рв главной программе либо с помощью адреса L и номера подпрограммы, либо указанием имени о подпрограммы. Например: N10L47 или т N10 KONTUR 2 и Если подпрограмма должна быть выполнена последовательно з несколько раз, то в кадре с вызовом подпрограммы может быть запрограммированоо желаемое количество повторений подпрограммы (не более 9999). Для этого используется адрес Р. Например: п N40 MYFRAME РЗ подпрограмма MYFRAME должна е быть выполнена последовательно 3 . раза Р Вызов подпрограммы должен быть всегда запрограммирован в отдельном кадре. При вызове подпрограммы можно передавать значения параметров из главной программы в вызываемую. Такой вызов называется вызов с передачей R-параметров. Например: N20 R10=23 R11 =40 ;значения R-параметров R10 и Rl 1 N30 RECTANGLE ;вызов подпрограммы "RECTANGLE.SPF" с передачей R- параметров N40 GO Х50 Y50 G90 продолжение главной программы 9