Programiranje obradnih procesa na CNC mašinama obuhvata nizzahvata na sistematizaciji obradnih informacija, njihovom ispisivanju određenim redoslijedom i kodom po pravilima programskog jezika u formi upravljačkog programa.

PROGRAMIRANJE CNC MAŠINAPodjela postupaka programiranja

Osnovni princip programiranja obradnih procesa na CNC mašinama

Nakon detaljne analize radioničkog crteža, odnosno geometrijskog modela proizvoda, metodologija izrade CNC programa odvija se kroz: izradu plana obrade,

izradu plana stezanja,

izradu plana alata,

izradu plana pripreme mašine i

ispisivanje programskih instrukcija.

Postoje tri načina programiranja ovih mašina i to:1. Ručno programiranje,2. Programiranje u problemski orijentisanim (CNC) jezicima i 3. Programiranje pomoću CAD/CAM sistema.

Bez obzira o kom obliku programiranja je riječ, CNC mašine morajudobiti putem podataka i na određeni način kodirane, sve neophodneinformacije za automatsku obradu nekog elementa.

Upravljački sistemi CNC mašina su razvijeni na način da programskeinstrukcije prihvataju samo ako su zadate u odgovarajućem kodu.

To znači da treba primjenjivati pravila pisanja i prezentacije podatakaprema međunarodnim standardima i katalozima proizvođača CNCmašina.

Ručno (manuelno) programiranje CNC mašina ručno programiranje obuhvata obradu geometrijskih i tehnoloških informacija koje programer, primjenom kodiranih pravila, ručno upisuje u tekst programa u obliku blok rečenica.

Ručno programiranje

Postupak ručnog programiranja obuhvata sljedeće aktivnosti: Definisanje plana obrade, plana stezanja i plana alata; Prevođenje geometrijskih informacija sa radioničkog crteža na programski list, te njihovo uređivanje u blokove prema toku obrade; Kodiranje informacija i Prenos informacija sa programskog lista na nosač informacija.

Tok aktivnosti kod ručnog programiranja

Ručno programiranje CNC mašina

IPRADIONICKI

CRTEŽ

PISANJEPROGRAMA (KODIRANJE)

NOSIOCINFORMACIJA

UJ

CNC mašina

Geometrijske podloge ručnog programiranja

Upravljačka jedinica NUMA ima zadatak da preko pogonskih sistema mašinepozicionira alat u definisanu tačku i da ga vodi duž putanje kojom je određenorelativno kretanje alata i predmeta obrade u radnom prostoru mašine. Radniprostor mašine je definisan maksimalnim veličinama linearnih ili uglovnihpomjeranja u pravcu odgovarajućih osa koordinatnog sistema mašine.

Relativno kretanje alata definiše se polaznom (startnom) i završnom (ciljnom) tačkom, čije koordinate se daju u koordinatnom sistemu predmeta obrade.

Uslovi puta između startne i ciljne tačke, zavise od identifikovanih segmenatakonture radnog predmeta, koji mogu imati različite oblike, ali se prinumeričkom upravljanju interpoliraju sa: pravim linijama (linearna interpolacija), kružnim linijama (kružna interpolacija) i paraboličnim linijama (parabolična interpolacija) krivim linijama (NURBS interpolacija).

Određivanjem karakterističnih koordinata, uporišnih ili referentnih tačakakonture predmeta obrade, definišu se granice segmenata na kojima se vršiobrada. Ova aktivnost predstavlja osnovu obrade geometrijskih informacijapri izradi NC programa.

Kod ručnog programiranja posao programera uglavnom se svodi na segmentisanje konture na sastavne geometrijske elemente i izračunavanje koordinata referentnih tačaka pojedinih elemenata, kao što su: početna i krajnja tačka pravca, te početna tačka, krajnja tačka i centar kružnog luka.

Primjer jednostavnije i složenije konture

Izrada NC programa bazira se na projektu izvođenja odgovarajućih zahvatana NUMA. Određivanje uslova za izvođenje svakog zahvata vrši se na osnovuradnih mogućnosti NUMA, obradljivosti materijala predmeta obrade ikarakteristika alata.

Tehnološke podloge ručnog programiranja

Tehnološke podloge ručnog programiranja sadrže: tehničke karakteristike NUMA, podatke o reznim alatima, podatke o pomoćnim priborima, podatke o materijalima i preporuke o režimima obrade.

Podaci o radnim karakteristikama obuhvataju sljedeće radne mogućnostiNUMA: pomoćna kretanja u pravcu pojedinih koordinatnih osa, pogonsku snagu mašine, broj obrtaja radnog vretena, radni i brzi hod pri pomoćnom kretanju i opis alata i njihovih nosača.

Podaci o reznim alatima preuzimaju se od proizvođača alata a sadržeinformacije o geometrijskim karakteristikama i mogućim režimima obrade.

Podaci o reznim alatima preuzimaju se od proizvođača alata a sadržeinformacije o geometrijskim karakteristikama i mogućim režimima obrade.Podaci o materijalima preuzimaju se od proizvođača. Profili poprečnogpresjeka kao i materijali za njihovu izradu, najčešće su standardizovani ponacionalnom standardima, ili standardu proizvođača.

Pomoćni pribori su sistematizovani za svaku grupu NUMA, sainformacijama o geometrijskim veličinama, kojima se ukazuje na područjeprimjene i uticaj na definisanje položaja predmeta obrade u koordinatnomsistemu mašine.

Za trodimenzionalne i vrlo komplikovane obrade, ručno programiranje se potpunosti isključuje (ne zadovoljava).

Svaki programer treba da nauči i ovlada najprije sa ručnim programiranjem, pošto je razumijevanje, čitanje i izmjena programa za izradu dijelova u jeziku upravljačke jedinice bezuslovno neophodno za korekture programa na CNC mašini, takođe i kod mašinski izrađenih programa.

Pregled troškova ručnog i mašinskog programiranja

Karakteristike ručnog programiranja: Nemoguće je programiranje vrlo složenih dijelova, 1 tehnolog-programer ne može programirati više od 4-5 mašina, Otežana provjera programa, Danas ima smisla u prototipnoj proizvodnji (tamo gdje je malo CNC

mašina) i kad su u pitanju bolja upravljanja.

Razvojem softvera za interaktivni dijalog, koji je instaliran na upravljačkoj jedinici, omogućena je interaktivna komunikacija između programera i upravljačke jedinice, preko meke tastature i podprograma sa snimljenim ciklusima. Ove upravljačke jedinice omogućuju praćenja grešaka na ulazu i lokalni proračun putanje alata, pa je broj ulaznih podataka znatno manji nego što je slučaj kod klasičnog ručnog programiranja.

Pomoću interaktivnih sistema programiranja omogućeno je testiranje, izmjene i prikaz programa na licu mjesta, te je na taj način omogućeno je vršenje konačnih korekcija programa za izradu predmeta obrade. Prednosti ovog sistema programiranja još više dobijaju na značaju ako se doda i mogućnost grafičke simulacije obrade na upravljačkim jedinicama, te grafički prikaz u toku obrade.

Neposredno programiranje na CNC mašini (radioničko programiranje)

Kada se razmatraju problemi ručnog programiranja obradnih procesa potrebno je nešto reći i o neposrednom ili direktnom programiranju.Neposredno programiranje obradnih procesa je takvo programiranje koje se izvodi neposredno na CNC mašini. Programiranje može vršiti radnik koji poslužuje mašinu ili tehnolog.

Direktno programiranje omogućeno je razvojem odgovarajućeg tipa upravljačkih sistema čija je strukturna izgradnja izvedena tako da omogućava ovaj princip programiranja.

Naime, u drugoj polovini osamdesetih godina neke zapadne firme koje proizvode alatne mašine kao npr. Gildemeister, u želji da podstaknu veću primjenu CNC mašina, proizvele su alatne mašine čiji su upravljački sistemi prilagođeni neposrednom programiranju. Oni su izgrađeni na modularnom mikroprocesorskom principu i u zavisnosti od vrste i namjene sadrže određeni broj programskih koraka.

U memoriju upravljačke jedinice koja prihvata programske naredbe obradnog procesa pohranjeni su podprogrami za cikluse obrade, koji se jednostavno pozivaju na izvršenje.

To su podprogrami za cikluse obrade struganjem, ciklusi za rezanje navoja itd. Oni pojednostavljuju programiranje i skraćuju broj instrukcija u programu obrade.

Jasno je da radni ciklusi sadrže raspodjelu prolaza alata sa optimalnim vrijednostima režima rezanja za pojedine postupke obrade. Standardno se daju ciklusi za uzdužno spoljnje i unutrašnje struganje, poprečno struganje, ciklusi za proizvoljne konture, ciklusi za usijecanje kanala i ciklusi za rezanje spoljašnjeg i unutrašnjeg navoja.

Princip radioničkog programiranja

Ovakve karakteristike upravljačkih sistema za neposredno programiranje mogu se svesti na sljedeće: sistem je sa konturnim upravljanjem,

posjeduje linearnu i kružnu interpoalciju,

ugrađeni podprogrami radnih ciklusa,

programiranje u metričkom i colovnom sistemu,

programiranje posmaka u mm/o i mm/min itd.

Kao veoma bitan faktor brzog prihvatanja ovog načina programiranja pokazali su se grafički monitori integrisani u upravljačku jedinicu, pri čemu se razlikuje: Grafika za unos geometrije i tehnologije, koja programeru čini preglednim unos dimenzija sirovog dijela, gotovog dijela i odgovarajućih alata; Pomoćna grafika za prikaz ciklusa bušenja, glodanja i struganja, steznih pribora, geometrije alata i specifičnih funkcija obrade; Grafika za simulaciju, koja prikazuje tok obrade i eventualno greške unosa i izvršavanja.

Programiranje bez poznavanja pravila programiranja, znanja potrebna za proračun putanje alata, znanja o tehnologiji mašinske obrade rezanjem itd. Programiranje konačne konture predmeta obrade, a ne putanje alata. Za razliku od ručnog programiranja, kod kojeg se programira putanja alata, programiraju se konture sirovog i gotovog dijela. Odvojeno unošenje geometrije predmeta obrade i tehnologije (plana obrade). Nema razlike između jednostavnih i složenih dijelova, jer proračun putanje alata izvodi upravljački sistem mašine. Dobra grafička podrška za vrijeme programiranja preko koje je omogućena jednostavna provjera kolizija između alata, predmeta obrade i steznog pribora, te lako uočavanje geometrijskih grešaka. Ne zahtjeva se velika stručnost, pa postupak programiranja mogu izvoditi i operateri na mašini. Relativno je jeftino, jer nije potrebna uobičajena priprema, te se ne zahtjeva posebno programsko mjesto.

Kao dobre osobine radioničkog programiranja navode se:

Otežano programiranje složenih obradaka.

Izostavljen je optimizacioni postupak režima obrade i operacijskih zahvata.

Programski sistemi vezani su samo za određenu mašinu.

Nedostaci ovog načina programiranja su:

Programiranje u problemski orijentisanim jezicima

Programiranje CNC mašina u problemski orijentisanim jezicima predstavlja automatizovani oblik programiranja obradnih procesa, a obavlja se uz pomoć računara, koji preuzima mnoštvo računskih operacija u slučaju predmeta obrade složene geometrije i poslova sa velikim brojem koraka, oslobađajući na taj način programera mnoštva matematičkih operacija i rutinskih poslova.

Znatno se pojednostavljuje procedura programiranja, Ubrzava se izrada programa, Računar izračunava koordinate putanje alata čime se znatno povećava tačnost programiranja, Program se prevodi tačno i efikasno u kod koji odgovara kombinaciji mašina-sistem upravljanja, Smanjenje troškova i vremena programiranja itd.

U odnosu na ručno, ovaj način programiranja ima slijedeće prednosti:

Programiranje u problemski orijentisanim jezicima obavlja se uz pomoć računara, a po logici programskog jezika odgovarajućeg programskog sistema. Primjenom programskih jezika i računara automatizovan je postupak definisanja geometrije radnog predmeta i programiranje relativnog kretanja između alata i radnog predmeta.

Razvijeni su mnogi problemski orijentisani jezici u cilju ostvarivanja jednostavnijeg postupka izrade programa za CNC mašine. Do danas je razvijen veliki broj programskih sistema, a najčešće spominjani su: APT, AUTOPRINT, COMPACT II, EASYPROG, ELAN, EXAPT, INDEX H-200 itd.

1. Prikupljanje i oblikovanje ulaznih informacija,2. Obrada informacija na računaru uz pomoć odgovarajućeg programa –

procesora, koji formira standardnu CL (Cutter Location) datoteku,3. Prilagođavanje CL datoteke određenom tipu upravljačkog sistema

pomoću računarskog programa – postprocesora i4. Prezentacija izlaznih informacija.

Za sve ove programske sisteme karakteristične su četiri faze:

RADIONICKICRTEŽ

PROCESOR(npr. APT)

PROGRAM DIJELA(PART PROGRAM)

CL DATOTEKA(datoteka puta alata)

POSTPROCESOR

IZVRŠNI PROGRAM

IP Organizaciona struktura programa

OPŠTE NAREDBE• Obradak • Alatna mašina• Stezna pribor• Materijal obratka

GEOMETRIJSKE NAREDBE• Elementi konture • Pomoćni geometrijski elementi• Kontura pripremka• Završna kontura

NAREDBE KRETANJA I OBRADE

KRAJ PROGRAMA

UJ

CNC mašina

Princip programiranja u problemski orijentisanim jezicima

Kodiranje se provodi u jednom od viših programskih jezika, problemski orijentisanih (APT, COMPACT, EXAPT, TC APT, ...), tako kreiran program vrijedi za sve kombinacije CNC mašina-UJ za posmatranu obradu (univerzalnost),

Moguće je programiranje najsloženijh dijelova, 1 tehnolog-programer može programirati niz istovrsnih mašina, Lagana provjera programa (simulacije putanje alata), Mogućnost integracije u složenije oblike CA aplikacija.

Pojavom CAD/CAM sistema naglo pada značenje procesora i njihova primjena. Može se reći da ovaj način automatizovanog programiranaja više nije u upotrebi kao samostalno rješenje.

Karakteristike programiranja u CNC jezicima:

Programiranje pomoću CAD/CAM sistema

Prethodno obrađeni postupci programiranja obradnih procesa na CNC mašinama su autonomni, što znači da ne postoji programska veza sa projektovanjem predmeta obrade, ne koriste se baze geometrijskih i tehnoloških informacija, koje se razvijaju u procesu projektovanja (CAD), nego se generišu prema ranije opisanim procedurama u obliku izvornog programa.

Obradom tako sistematizovanih geometrijskih i tehnoloških informacija u procesoru, te njihovom prilagođavanju određenom tipu upravljačkog sistema, dolazi se do NC programa.

Težnja integracije procesa projektovanja proizvoda primjenom računara CAD (Computer Aided Design) i projektovanja tehnologije primjenom računara CAM (Computer Aided Manufacturing) dovela je do razvoja CAD/CAM sistema za programiranje obradnih procesa.

Suština programiranja pomoću CAD/CAM sistema sastoji se u tome, što se pri procesu programiranja interaktivno koriste informacije razvijene u CAD sistemu. CAD/CAM sistemi ne podržavaju druge funkcije projektovanja tehnoloških procesa osim definisanja geometrije u NC programu, pa se ostale tehnološke informacije poput zahvata, baziranja i stezanja, reznih alata, režimi rezanja i sl. dodaju u interaktivnom dijalogu.

Dakle, CAD/CAM je interaktivno, grafički bazirano numeričko programiranje,kojim se povećava kvalitet i pojednostavljuje sam tok programiranja. Korisniku je omogućeno jednostavno definisanje geometrije dijela, obezbjeđena mu je trenutna povratna sprega, kao i vizuelizacija rezultata, tako da se eventualne promjene mogu uraditi brzo i efikasno.

Funkcionalni princip automatskog generisanja NC programa

CAD MODEL DIJELA

Program dijela u nekom od viših prog. jezika za CNC

(npr. APT)

NC MODUL

CL datoteka

PROCESOR

POSTPROCESOR

IZVRŠNI PROGRAM U JEZIKU UJ

UJCNC

MAŠINA

Program dijela u nekom od viših prog. jezika za CNC

(npr. APT)

CL datoteka

PROCESOR

CL datoteka

POSTPROCESOR

Најчешћи CAD/CAM системи