Программирование обработки на станках с ЧПУ осуществляется на языке, который обычно называют языком ISO 7 бит или языком G и M кодов. Язык G и М кодов основывается на положениях Международной организации по стандартизации (ISO) и Ассоциации электронной промышленности (EIA).

Производители систем ЧПУ придерживаются этих стандартов для описания основных функций, но допускают вольности и отступления от правил, когда речь заходит о специальных возможностях своих систем.

Японские системы ЧПУ FANUC (FANUC CORPORATION) были одними из первых, адаптированных под работу с G и М кодами и использующими этот стандарт наиболее полно. В настоящее время стойки FANUC являются наиболее распространенными как за рубежом, так и в России.

Системы ЧПУ других известных производителей, например SINUMERIK (SIEMENS AG) и HEIDENHAIN, также имеют возможности по работе с G и М кодами, однако некоторые специфические коды могут отличаться. О разнице в программировании специфических функций можно узнать из документации к конкретной системе ЧПУ.

Существует три метода программирования обработки для станков с ЧПУ :

• Ручное программирование.

Все операторы станков с ЧПУ, технологи-программисты должны иметь хорошее представление о технике ручного программирования. Это как начальные классы в школе, обучение в которых дает базу для последующего образования.

• Программирование на пульте УЧПУ.

Когда программы создаются и вводятся прямо на стойке ЧПУ, используя клавиатуру и дисплей. Например, оператор станка может произвести верификацию УП или выбрать требуемый постоянный цикл при помощи специальных пиктограмм и вставить его в код управляющей программы.

• Программирование при помощи CAD/CAM системы.

Программирование при помощи CAD/САМ системы позволяет "поднять" процесс написания программ обработки на более высокий уровень. Работая с CAD/CAM системой, технолог-программист избавляет себя от трудоемких математических расчетов и получает инструменты, значительно повышающие скорость написания управляющих программ.

Cовокупность команд на языке программирования, соответствующая алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки называется управляющая программа (УП) .

Управляющая программа состоит из последовательности кадров и обычно начинается с символа начало программы (%) и заканчивается М02 или М30.

Каждый кадр программы представляет собой один шаг обработки и (в зависимости от УЧПУ) может начинаться с номера кадра (N1...N10 и т.д.), а заканчиваться символом конец кадра (;).

Кадр управляющей программы состоит из операторов в форме слов (G91, M30, X10. и т.д.). Слово состоит из символа (адреса) и цифры, представляющее арифметическое значение.

Адреса X, Y, Z, U, V, W, P, Q, R, A, B, C, D, E являются размерными перемещениям, используют для обозначения координатных осей, вдоль которых осуществляются перемещения.

Слова, описывающие перемещения, могут иметь знак (+) или (-). При отсутствии знака перемещение считается положительным.

Адреса I, J, K означают параметры интерполяции.

G - подготовительная функция.

M - вспомогательная функция.

S - функция главного движения.

F - функция подачи.

T, D, H - функции инструмента.

Символы могут принимать другие значения в зависимости от конкретного УЧПУ.

G коды для ЧПУ

G00 - быстрое позиционирование.

Функция G00 используется для выполнения ускоренного перемещения режущего инструмента к позиции обработки или к безопасной позиции. Ускоренное перемещение никогда не используется для выполнения обработки, так как скорость движения исполнительного органа станка очень высока. Код G00 отменяется кодами: G01, G02, G03.

G01 - линейная интерполяция.

Функция G01 используется для выполнения прямолинейных перемещений с заданной скоростью (F) . При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z). Код G01 отменяется кодами: G00, G02, G03.

G02 - круговая интерполяция по часовой стрелке.

Функция G02 предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z).

Код G02 отменяется кодами: G00, G01, G03.

G03 - круговая интерполяция против часовой стрелки.

Функция G03 предназначена для выполнения перемещения инструмента по дуге (окружности) в направлении против часовой стрелки с заданной скоростью (F). При программировании задаются координаты конечной точки в абсолютных значениях (G90) или приращениях (G91) с соответственными адресами перемещений (например X, Y, Z).

Параметры интерполяции I, J, K, которые определяют координаты центра дуги окружности в выбранной плоскости, программируются в приращениях от начальной точки к центру окружности, в направлениях, параллельных осям X, Y, Z соответственно.

Код G03 отменяется кодами: G00, G01, G02.

G04 - пауза.

Функция G04 - команда на выполнение выдержки с заданным временем. Этот код программируется вместе с X или Р адресом, который указывает длительность времени выдержки. Обычно, это время составляет от 0.001 до 99999.999 секунд. Например G04 X2.5 - пауза 2.5 секунды, G04 Р1000 - пауза 1 секунда.

G17 - выбор плоскости XY.

Код G17 предназначен для выбора плоскости XY в качестве рабочей. Плоскость XY становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G18 - выбор плоскости XZ.

Код G18 предназначен для выбора плоскости XZ в качестве рабочей. Плоскость XZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G19 - выбор плоскости YZ.

Код G19 предназначен для выбора плоскости YZ в качестве рабочей. Плоскость YZ становится определяющей при использовании круговой интерполяции, вращении системы координат и постоянных циклов сверления.

G40 - отмена коррекции на радиус инструмента.

Функция G40 отменяет действие автоматической коррекции на радиус инструмента G41 и G42.

G41 - левая коррекция на радиус инструмента.

Функция G41 применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента находящегося слева от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G42 - правая коррекция на радиус инструмента.

Функция G42 применяется для включения автоматической коррекции на радиус инструмента находящегося справа от обрабатываемой поверхности (если смотреть от инструмента в направлении его движения относительно заготовки). Программируется вместе с функцией инструмента (D).

G43 - коррекция на положение инструмента.

Функция G43 применяется для компенсации длинны инструмента. Программируется вместе с функцией инструмента (H).

G54 - G59 - заданное смещение.

Смещение рабочей системы координат детали относительно системы координат станка.

G70 - ввод дюймовых данных.

Функция G70 активизирует режим работы с дюймовыми данными.

G71 - ввод метрических данных.

Функция G71 активизирует режим работы с метрическими данными.

G80 - отмена постоянного цикла.

Функция, которая отменяет любой постоянный цикл.

G81 - стандартный цикл сверления.

Цикл G81 предназначен для зацентровки и сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G82 - сверление с выдержкой.

Цикл G82 предназначен для сверления и зенкования отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с паузой в конце. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G83 - цикл прерывистого сверления.

Цикл G83 предназначен для глубокого сверления отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче с периодическим выводом инструмента в плоскость отвода. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G84 - цикл нарезания резьбы.

Цикл G84 предназначен для нарезания резьбы метчиком. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче, шпиндель вращается в заданном направлении. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче с обратным вращением шпинделя.

G85 - стандартный цикл растачивания.

Цикл G85 предназначен для развертывания и растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. Движение в исходное положение после обработки идет на рабочей подаче.

G86 - цикл растачивания с остановкой вращения шпинделя.

Цикл G86 предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет на ускоренной подаче.

G87 - цикл растачивания с отводом вручную.

Цикл G87 предназначен для растачивания отверстий. Движение в процессе обработки происходит на рабочей подаче. В конце обработки происходит остановка шпинделя. Движение в исходное положение после обработки идет вручную.

G90 - режим абсолютного позиционирования.

В режиме абсолютного позиционирования G90 перемещения исполнительных органов производятся относительно нулевой точки рабочей системы координат G54-G59 (программируется, куда должен двигаться инструмент). Код G90 отменяется при помощи кода относительного позиционирования G91.

G91 - режим относительного позиционирования.

В режиме относительного (инкрементального) позиционирования G91 за нулевое положение каждый раз принимается положение исполнительного органа, которое он занимал перед началом перемещения к следующей опорной точке (программируется, на сколько должен переместиться инструмент). Код G91 отменяется при помощи кода абсолютного позиционирования G90.

G94 - скорость подачи в дюймах/миллиметрах в минуту.

При помощи функции G94 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах или в миллиметрах за 1 минуту. Программируется вместе с функцией подачи (F). Код G94 отменяется кодом G95.

G95 - скорость подачи в дюймах/миллиметрах на оборот.

При помощи функции G95 указанная скорость подачи устанавливается в дюймах или в миллиметрах на 1 оборот шпинделя. Т.е. скорость подачи F синхронизируется со скоростью вращения шпинделя S. Код G95 отменяется кодом G94.

M коды для ЧПУ

М00 - программируемый останов.

Когда СЧПУ исполняет команду М00, то происходит останов. Все осевые перемещения останавливаются, при этом шпиндель (у большинства станков) продолжает вращаться. Работа по программе возобновляется со следующего кадра после нажатия кнопки "Старт".

М01 - останов с подтверждением.

Код М01 действует аналогично М00, но выполняется только после подтверждения с пульта управления станка. Если клавиша подтверждения нажата, то при чтении кадра с М01 происходит останов. Если же клавиша не нажата, то кадр М01 пропускается и выполнение УП не прерывается.

М02 - завершение программы.

Код М02 указывает на завершение программы и приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения.

М0З - вращение шпинделя по часовой стрелке.

При помощи кода М0З включается прямое вращение шпинделя с запрограммированным числом оборотов (S) . Код М0З действует до тех пор, пока он не будет отменен с помощью М04 или М05.

М04 - вращение шпинделя против часовой стрелки.

При помощи кода М04 включается обратное вращение шпинделя с запрограммированным числом оборотов (S). Код М04 действует до тех пор, пока он не будет отменен с помощью М03 или М05.

М05 - останов шпинделя.

Код М05 останавливает вращение шпинделя, но не останавливает осевые перемещения.

М06 - смена инструмента.

При помощи кода М06 инструмент, закрепленный в шпинделе, меняется на инструмент, находящийся в положении готовности в магазине инструментов.

М07 - включение охлаждения №2.

Код М07 включает подачу СОЖ в зону обработки в распыленном виде, если станок обладает такой возможностью.

М08 - включение охлаждения №1.

Код М08 включает подачу СОЖ в зону обработки в виде струи.

М09 - отключение охлаждения.

Код М09 выключает подачу СОЖ и отменяет команды М07 и М08.

М10 - зажим.

Код М10 относиться к работе с зажимным приспособлением подвижных органов станка.

М11 - разжим.

Код М11 относиться к работе с зажимным приспособлением подвижных органов станка.

МЗ0 - конец информации.

Код МЗ0 информирует СЧПУ о завершении программы, приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения.

Дополнительные функции и символы при программировании станков с ЧПУ

X, Y, Z - команды осевого перемещения.

А, В, С - команды кругового перемещения вокруг осей X, Y, Z соответственно.

I, J, К - параметры круговой интерполяции параллельные осям X, Y, Z соответственно.

При круговой интерполяции G02 или G03, R определяет радиус, который соединяет начальную и конечную точки дуги. В постоянных циклах R определяет положение плоскости отвода. При работе с командой вращения R определяет угол поворота координатной системы.

D - значение коррекции на радиус инструмента.

Н - значение компенсации длины инструмента.

F - функция подачи.

S - функция главного движения.

Т - значение определяющее номер инструмента, который необходимо переместить в позицию смены, путем поворота инструментального магазина.

N - нумерация кадров УП.

/ - пропуск кадра.

(...) - комментарии в УП.

Поэтому, в этой статье я опишу те правила, которые сам для себя разработал, обучаясь программированию на этом, как я уже сказал, плоском, но от этого только еще более сложном языке.

Паузы

Особенность этой команды в том, что, если Вы выключите в интерфейсе остановку по этой команде, то программа будет выполняться без остановок. Иными словами это очень удобная функция языка и интерфейса для отладки программ.

Нумерация строк

Однако, при таком раскладе Вы не сможете воспользоваться GOTO

N100 GOTO 120 N110 M02 (Остановка программы) N120 (GOTO переходит непосредственно сюда)

Пример глупый, но демонстрирующий то, что если Вы не пронумеровали Ваши строки, то и попасть при помощи GOTO в нужное место кода Вы не сможете.

Еще одна особенность в том, что LinuxCNC сам расставляет свои номера строк. И, при ошибке или переходе, выводит окна с указанием именно им созданных номеров и кодов.

Учитывая все вышесказанное, я принял для себя решение нумеровать строки только если того требует алгоритм (помните, что использование GOTO это "не наш метод", т.е. его надо избегать).

Нумеровать строки нужно только после отладки основной части программы и, по-возможности, автоматически.

Сброс установок

Разбивайте код на блоки и/или подпрограммы

Лично я программирую много и уже очень давно. Но всегда, когда встречаю длинный и не читаемый текст - путаюсь. Я лично предпочитаю, чтобы код был разбит на блоки (функции/методы/что угодно) и каждый блок кода был понятен при визуальном его рассмотрении. И уж точно этот код должен быть виден на одном экране.

• Написание одного, но понятного и разбитого на блоки файла;
• Разбиение всего алгоритма на функции, описываемые командой ;

И в том и в другом случае, можно рассматривать "блок" или "подпрограмму" как угодно, но, желательно понимать какие данные ей передаются на вход, и какие результаты получаются. А для этого она должна быть понятна, обозрима, и в ней должны быть четкие входные параметры и четкий результат.

В объектно-ориентированном программировании интерфейс иногда называют контрактом. Посему любая подпрограмма должна иметь четкую документацию интерфейса ее вызова. Я уж не говорю о том, что она должна быть отлажена и, по-возможности, проверять входные данные и режимы.

Алгоритмический подход

Возможно я еще начинающий Gкодер, но наука о программировании не менялась с момента ее появления. И она требовала составлять алгоритмы и избегать больших линейных блоков кода.

Так например, я достиг цели и обработал свой Жертвенный стол получив код программы на сайте, где был предоставлен доступ к on-line генератору кода. И это был файл размером в мегабайт. Читать не возможно. Одни и теже коды повторяли "зиг-заги". Включить в него что-либо, например замедление когда фреза доходит до вкрученной в стол футорки - невозможно.

Куда проще и понятнее выглядит функция, приведенная в статье про Жертвенный стол . В ней все наглядно и понятно. Для чего же еще нужен компьютер, если не для генерации кода по мере необходимости?

Иными словами, я испробовал и "прямой" подход с генерацией миллиона линейных команд и алгоритмический, требующий приложения мозга. Второй вариант мне подходит, а первый - постараюсь избегать.

Пусть Ваша программа "разговаривает"

В LinuxCNC есть полезная функция - MSG , она выводит сообщения в окно программы. Будет здорово, если Ваша программа будет сообщать о своих действиях. Не уверен, что это именно "Хороший тон", но мне такой подход люб. Конечно, если у Вас программа отлажена годами и Вы перешли к изготовлению второго миллиона одинаковых деталей - смысла "разговаривать" у программы нет, но мне, как новичку, кажется, что сообщения будут полезны. Особенно, если они содержат, кроме простых "Hello World" еще и какие-либо данные программы. Параметры или состояние чего-либо.

Облёт заготовки

По-этой причине я разработал алгоритм "облёта" заготовки. Суть алгоритма такова:

1. Задаем безопасную высоту, общую переменную, которуб будет использовать весь код и никогда не менять. На этой высоте "летать" можно сколь угодно. Для моего станка и жертвенного стола , а также, учитывая текущие задачи и заготовки, эта высота составляет 35мм над уровнем. Ибо смый высокий крепеж у меня имеет именно такую высоту;
2. Перед выполнением любой обработки определяем границы заготовки "переезжаем" по периметру, останавливаясь на каждом шагу чтобы определить что границы в первом приближении ничего не ломают и станок ни обо что не ударится;
3. На последнем этапе опускаемся на высоту 1мм над уровнем заготовки и повторяем процедуру. Повторение - мать учения и так мы куда более точно определеяем что никто ничего не поломает и в самом конце, когда программа отработает и будет переведено в стружку тьма хорошего материала, не окажется, что существовавшее ранее отверстие или брак в заготовке попадает на самое видное место.

Начало обработки

Любой датчик высоты/длины инструмента имеет погрешность. По этой причине, если Вы подадите станку команду

(в случае, если заготовка на высоте 0 находится) или