W33
J

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
М.А.Б0СИН30Н
РАЗРАБОТКА
УПРАВЛЯЮЩИХ
ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ
С ЧИСЛОВЫМ
ПРОГРАММНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ
УЧЕБНИК
Рекомендовано
Федеральным государственным автономным учреждением
«Федеральный институт развития образования»
в качестве учебника для использования в образовательном
процессе образовательных организаций, реализующих
программа среднего профессионального образования
по профессиям «Оператор станков с программным управлением»,
«Станочник»
Регистрационньп номер рецензии 220
от 20 ин	20 7 7 г. ФГА У «ФИРО»
3-е издание исправленное
АС ДИГМА
М(>( нм
И щи 11 и и л кии центр «Академия»
2019
УДК 621.9(075.32)
ББК 34.63-5я722
Б85
Рецензент —
преподаватель специальных дисциплин ГАПОУ
«Политехнический колледж № 9 им. И. Ф. Павлова», г. Москва В.Л. Анохин
Босинзон М.А.
Б85 Разработка управляющих программ для станков с число-
вым программным управлением : учебник для студ. учрежде-
ний сред. проф. образования / М.А.Босинзон. — 3-е изд.,
испр. — М. : Издательский центр «Академия», 2019. — 384 с.
ISBN 978-5-4468-8389-9
Учебник подготовлен в соответствии с требованиями федерального го-
сударственного образовательного стандарта среднего профессионального
образования по профессиям «Оператор станков с программным управлени-
ем» (из списка ТОП-50) и «Станочник». Учебное издание предназначено для
изучения профессионального модуля «Разработка управляющих программ
для станков с числовым программным управлением».
Рассмотрены основные способы управления металлорежущими станка-
ми с числовым программным управлением (ЧГТУ), принимаемые при этом
станочные приспособления и инструмент, методы программного управления
и обработки, а также техническое обслуживание станков и проверка качества
обрабатываемых на них деталей. Освещены направления коррекции управ-
ляющих программ для наладки и подналадки отдельных узлов и механизмов
в процессе работы станков с ЧПУ.
В 3-е издание внесены исправления, касающиеся структуры учебника.
Для студентов учреждений среднего профессионального образования.
УДК 621.9(075.32)
ББК 34.63-5я722
Оригинал-макет данного издания является собственностью
Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом
без согласия правообладателя запрещается
© Босинзон М.А., 2017
© Босинзон М.А., 2019, с исправлениями
© Образовательно-издательский центр «Академия», 2019
ISBN 978-5-4468-8389-9	© Оформление. Издательский центр «Академия», 2019
Уважаемый читатель!
Вы держите в руках учебник, который был подготовлен Из-
дательским центром «Академия» в соответствии с Федеральным
государственным образовательным стандартом (ФГОС) в рамках
реализации комплексного проекта подготовки кадров по 50 наи-
более востребованным на рынке труда, новым и перспективным
профессиям и специальностям среднего профессионального об-
разования.
Одной из задач проекта является обновление содержания
профессионального образования с учетом профессиональных
стандартов, современных методик и технологий. При разработке
ФГОС также учитывались требования международных конкурсов
профессионального мастерства, включая чемпионаты «Молодые
профессионалы» (WorldSkills и WorldSkills Russia).
Издательский центр «Академия» является лидером по выпуску
учебных материалов для СПО в Российской Федерации. Более двад-
цати лет наши издания помогают студентам овладевать знаниями,
умениями и навыками по рабочим профессиям и специальностям.
Стремясь идти в ногу со временем, издательство предлагает не
только печатные издания, но и электронные учебники, электрон-
ные учебно-методические комплексы и виртуальные практикумы.
Интерактивная форма подачи информации с учетом последних
методик и тенденций в преподавании — отличительная особен-
ность и визитная карточка Издательского центра «Академия» на
российском рынке.
Мы надеемся, что данный учебник будет полезен студентам,
облегчит задачу преподавателей, а также поможет специалистам,
которые стремятся расти и развиваться в выбранной ими области,
достичь новых профессиональных вершин.
Предисловие
Современное металлообрабатывающее оборудование характе-
ризуется высоким уровнем автоматизации. На металлорежущих
станках нового поколения возможна комплексная обработка про-
странственно сложных деталей с высокой точностью и произво-
дительностью. В связи с этим современное автоматизированное
производство основано, прежде всего, на применении числового
программного управления (ЧПУ) металлорежущим и вспомогатель-
ным оборудованием. При этом уровень автоматизации определяется
типом производства.
Использование конкретного вида оборудования с ЧПУ зависит
от сложности изготовления детали и серийности производства. Чем
меньше серийность производства, тем большую технологическую
гибкость должен иметь станок.
При изготовлении деталей со сложными пространственными
профилями в единичном и мелкосерийном производстве исполь-
зование станков с ЧПУ является почти единственным технически
оправданным решением. Это оборудование целесообразно при-
менять в случае, если невозможно быстро изготовить оснастку.
В серийном производстве также целесообразно использовать станки
с ЧПУ. В последнее время широко используют автономные станки
с ЧПУ или системы из таких станков в условиях переналаживаемого
крупносерийного производства.
До недавнего времени вопрос автоматизации мелкосерийного
машиностроения, составляющего более половины общего объема
машиностроительного производства, не был решен или решался
частично: например, применялись копировальные станки, име-
ющие ограниченные технологические возможности, быстропере-
налаживаемые станки-полуавтоматы с кулачковыми механизмами
и др. В настоящее время эта проблема технически решена на базе
современной электроники и вычислительной техники путем соз-
дания оборудования с ЧПУ. Оборудование с ЧПУ — это не просто
новый вид автоматизированного оборудования, повышающего про-
изводительность труда на отдельных операциях, но и качественно
4
перевооружающий машиностроение, поднимающий его на новый
уровень, благодаря принципиально новым методам управления
технологическими процессами и возможности комплексной авто-
матизации производства.
Следует указать, что в последние годы отмечается качествен-
ное совершенствование как аппаратной (элементной) части, так
и программной части систем программного управления металло-
режущими станками.
Существенно расширяются функции и технологические воз-
можности работы на металлорежущих станках с ЧПУ. Системы
программного управления, кроме обеспечения основной задачи,
в настоящее время могут выполнять целый ряд дополнительных
задач.
К основной задаче системы ЧПУ относится обеспечение обработ-
ки, в результате которой заготовка приобретает форму и размеры,
соответствующие рабочему чертежу детали.
К дополнительным задачам системы ЧПУ можно отнести кон-
троль:
	геометрии и шероховатости обработанной детали;
	износа и геометрии инструмента;
	люфтов (зазоров), возникающих в кинематике станка;
	температуры узлов станка, а также температуры в зоне резания;
	отклонения процесса обработки от штатного и т. д.
Системы ЧПУ, обладающие адаптивными функциями автомати-
ческого контроля работы станка и системой самонастройки в целях
оптимизации процесса обработки, называют «интеллектуальными»
системами программного управления.
На современном этапе развития машиностроения применение
станков с ЧПУ стало одним из главных направлений научно-тех-
нического прогресса в области механической обработки резанием.
Металлорежущие станки с ЧПУ способны выполнить практиче-
ски неограниченное число различных согласованных перемещений
рабочих органов с определенной точностью и за известное время
по заранее заданным командам. Все это создает новые технологи-
ческие возможности и расширяет их применение, совершенствует
производство на новой основе. Оборудование с ЧПУ — это техника,
которой принадлежит будущее.
Рабочий, освоивший профессию «Станочник», в настоящее вре-
мя в своей практической деятельности на конкретном производстве
может работать на самых сложных новейших металлорежущих
станках с ЧПУ.
5
Настоящий учебник ставит своей целью познакомить студентов
с основами программного управления металлорежущими станка-
ми, методами обработки, наладки и технического обслуживания
станков с ЧПУ.
Для успешного освоения данной дисциплины необходимы пред-
варительные знания следующих дисциплин: физика и математика
{в объеме средней школы); чтение чертежей; допуски и технические
измерения; материаловедение.
Автор выражает большую благодарность ведущему специали-
сту Айзеку Валериевичу Каперу за помощь в подготовке данного
учебника.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
О СИСТЕМАХ С ЧПУ
И ПРОГРАММИРОВАНИИ
В G-КОДАХ
Глава 1.	Общие представления о системах с ЧПУ	
Глава 2. Глава 3.	Способы управления станками Основы программирования в стандг	|рте
\		ISO 6983 (в коде ISO-7bit)	
Глава 1
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О СИСТЕМАХ С ЧПУ
1.1.
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
Важнейшим резервом роста производительности труда в ма-
шиностроении является снижение трудоемкости механической
обработки деталей на металлорежущих станках. Основной путь
использования этого резерва — автоматизация процессов механи-
ческой обработки деталей на основе применения металлорежущих
станков с ЧПУ, а также автоматических линий и автоматизирован-
ных участков на базе этих станков.
Автоматизация крупносерийного и массового производства обе-
спечивается применением станков-автоматов и автоматических
линий. Для мелкосерийного и серийного производства, охватыва-
ющего примерно 75...80 % продукции машиностроения, необхо-
димы средства автоматизации, сочетающие в себе производитель-
ность и точность сган ко в-автоматов с гибкостью универсального
оборудования.
Такими средствами автоматизации являются станки с ЧПУ.
Станок с ЧПУ представляет собой автомат с гибкой связью, ра-
ботой которого управляет специальное электронное устройство.
Программа обработки детали записывается в числовой форме
на программоноситель и реализуется с помощью системы ЧПУ
При этом точность задания размеров зависит не от свойств про-
граммоносителя, а только от разрешающей способности системы
ЧПУ Станок с ЧПУ не требует длительной переналадки при пере-
ходе на обработку новой детали. Для этого достаточно сменить
программу, режущий инструмент и приспособление. Это позволяет
обрабатывать на станке широкую номенклатуру деталей. Работая
в автоматическом цикле, станок с ЧПУ сохраняет свойства универ-
сального станка с ручным управлением.
8
Начало промышленного применения станков с ЧПУ относится
к 1960-м гг. Первоначально станки с ЧПУ пришли на смену копи-
ровально-фрезерным станкам при обработке фасонных поверхно-
стей. Шаблон или копир заменила магнитная или перфорированная
лепта, которая позволила задавать необходимую информацию (про-
грамму) числовым методом.
По мере улучшения систем ЧПУ их стали применять на токар-
ных, сверлильных, расточных станках. Расширение области при-
менения ЧПУ происходило одновременно с совершенствованием
самих устройств ЧПУ и станков. Системы ЧПУ на магнитной ленте
уступили место системам с перфолентой, а они, в свою очередь,
системам со встроенной памятью и системам ЧПУ со встроенной
мини-ЭВМ. Таким образом, можно говорить о нескольких поколе-
ниях в развитии станков с ЧПУ.
Использование систем ЧПУ коренным образом повлияло на кон-
струкцию самих станков. Длинные, разветвленные кинематические
цепи в станках уступили место элементарно простым, с автономны-
ми приводами перемещения рабочего органа по каждой координа-
те. Требования к стабильной точности при эксплуатации станков
в условиях знакопеременных подач привели к созданию принципи-
ально новых конструкций направляющих, столов, ходовых винтов,
зубчатых передач.
Требования к сокращению сроков подготовки производства при
использовании станков с ЧПУ привели к созданию систем автома-
тизированной подготовки управляющей программы (УП) на базе
широкого использования ЭВМ.
На основании опыта многолетней работы станков с ЧПУ сделаны
следующие выводы о их преимуществе по сравнению с обычными
станками:
	экономия на трудозатратах (сокращение количества рабочих)
достигает 25...80 %;
	один станок с ЧПУ заменяет от трех до восьми обычных стан-
ков, что обеспечивает сокращение оборудования, рабочей силы
и производственных площадей;
	использование любых новых конструкций обычного оборудова-
ния увеличивает производительность труда в среднем на 3... 5 %
в год, использование станков с ЧПУ сразу повышает производи-
тельность до 50 %;
	доля машинного времени в штучном времени возрастает
с 15...35 до 50...80 %, что повышает коэффициент использова-
ния фонда рабочего времени;
9
	сроки подготовки производства сокращаются на 50... 70 %;
	экономия на стоимости проектирования и изготовления оснаст-
ки составляет 30...80 %;
	точность изготовления деталей в некоторых случаях возрастает
в 2—3 раза;
	количество и стоимость доводочных операций уменьшаются
в 4—8 раз.
1.2.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТАНКОВ
С ЧПУ
Станки с ЧПУ имеют расширенные технологические возмож-
ности при сохранении высокой надежности работы. Конструкция
станков с ЧПУ должна обеспечивать эффективную высокоточную
обработку заготовки в соответствии с подготовленной программой,
удобство загрузки заготовки, выгрузки детали (что особенно важно
при использовании промышленных роботов), автоматическое или
дистанционное управление сменой инструмента и т.д.
Повышение точности обработки достигается высокой точно-
стью изготовления и жесткостью станка, превышающей жесткость
обычного станка того же назначения, для чего производят сокра-
щение длины его кинематических цепей: применяют автономные
приводы, по возможности сокращают число механических пере-
дач. Приводы станков с ЧПУ должны также обеспечивать высокое
быстродействие.
Повышению точности способствуют устранение зазоров в пере-
даточных механизмах приводов подач, снижение потерь на трение
в направляющих и других механизмах, повышение виброустой-
чивости, снижение тепловых деформаций, применение в станках
датчиков обратной связи. Для уменьшения тепловых деформаций
необходимо обеспечить равномерный температурный режим в ме-
ханизмах станка, чему, например, способствует предварительный
разогрев станка и его гидросистемы.
Базовые детали (станины, колонны, салазки). Столы, например,
конструируют коробчатой формы с продольными и поперечными
ребрами. Базовые детали изготавливают литыми или сварными.
Наметилась тенденция выполнять такие детали из полимерного
бетона или синтетического гранита, что в еще большей степени
повышает жесткость и виброустойчивость станка.
10
Направляющие станков с ЧПУ имеют высокую износостойкость
и малую силу трения, что позволяет снизить мощность следящего
привода, увеличить точность перемещений, уменьшить рассогласо-
вание в следящей системе.
Направляющие скольжения станины и суппорта для уменьшения
коэффициента трения создают в виде пары скольжения «сталь (или
высококачественный чугун) — пластиковое покрытие (фторопласт
и др.)».
Направляющие качения имеют высокую долговечность, характе-
ризуются небольшим трением, причем коэффициент трения прак-
тически не зависит от скорости движения. В качестве тел качения
используют ролики. Предварительный натяг повышает жесткость
направляющих в 2—3 раза, для создания натяга используют регу-
лирующие устройства.
Приводы и преобразователи для станков с ЧПУ. В настоящее
время основным видом электроприводов станков с ЧПУ является
привод переменного тока с асинхронным электродвигателем. В связи
с развитием микропроцессорной техники применяют цифровые
преобразователи частоты для управления электродвигателями при-
водов подачи и главного движения. Преобразователи частоты (сер-
воприводы) обеспечивают плавный пуск, реверс и регулирование
скорости в широком диапазоне. Конструктивно преобразователи
представляют собой отдельные электронные блоки управления.
Привод подачи для станков с ЧПУ. В качестве привода исполь-
зуют двигатели, представляющие собой управляемые от цифровых
преобразователей асинхронные или синхронные машины. Бескол-
лекторные синхронные (вентильные) двигатели для станков с ЧПУ
изготавливают с постоянными магнитами на основе редкоземельных
элементов и оснащают датчиками обратной связи и тормозами.
Привод движения подач характеризуется минимально возможными
зазорами, малым временем разгона и торможения, небольшими
силами трения, уменьшенным нагревом элементов привода, боль-
шим диапазоном регулирования (до 1:10 000). Обеспечение этих
характеристик возможно благодаря применению шариковых вин-
товых передач, направляющих качения, беззазорных редукторов
с короткими кинематическими цепями и т. д.
Приводами главного движения для станков с ЧПУ обычно явля-
ются двигатели переменного тока, реже используются двигатели
постоянного тока. В качестве приводов служат трехфазные асин-
хронные двигатели, воспринимающие большие перегрузки и ра-
ботающие при наличии в воздухе металлической пыли, стружки,
масла и т.д. Поэтому в их конструкции предусмотрен внешний
11
вентилятор. В двигатель встраивают различные датчики, например
датчик положения шпинделя, что необходимо для ориентации или
обеспечения независимой координаты. Приводы главного движения
имеют диапазон регулирования до 1:1 000.
Преобразователи частоты для управления асинхронными
двигателями. Преобразователи представляют собой электронные
устройства, построенные на базе микропроцессорной техники.
Программирование и параметрирование их работы осуществляют
от встроенных программаторов с цифровым или графическим
дисплеем. Оптимизация управления достигается автоматически
после введения параметров электродвигателя. В математическом
обеспечении заложена возможность настройки привода и пуск его
в эксплуатацию.
Шпиндели станков с ЧПУ выполняют точными, жесткими, с по-
вышенной износостойкостью шеек, посадочных и базирующих по-
верхностей. Конструкция шпинделя значительно усложняется из-за
встроенных в него устройств автоматического разжима и зажима
инструмента, датчиков при адаптивном управлении и автоматиче-
ской диагностике.
Опоры шпинделя должны обеспечивать точность шпинделя
в течение длительного времени в переменных условиях работы,
повышенную жесткость, небольшие температурные деформации.
Точность вращения шпинделя обеспечивается прежде всего высокой
точностью изготовления подшипников.
Наиболее часто в опорах шпинделей применяют подшипники
качения. Для уменьшения влияния зазоров и повышения жестко-
сти опор обычно устанавливают подшипники с предварительным
натягом или увеличивают число тел качения. Подшипники сколь-
жения в оправках шпинделей применяют реже и только при на-
личии устройств с периодическим (ручным) или автоматическим
регулированием зазора в осевом или радиальном направлении.
В прецизионных станках применяют аэростатические подшипники,
в которых между шейкой вала и поверхностью подшипника нахо-
дится сжатый воздух, благодаря чему снижаются износ и нагрев
подшипника, повышается точность вращения и т.д.
Привод позиционирования (т. е. перемещение рабочего органа
станка в требуемую позицию согласно программе) должен иметь
высокую жесткость и обеспечивать плавность перемещения при
малых скоростях, большую скорость вспомогательных перемещений
рабочих органов (до 10 м/мин и более).
Вспомогательные механизмы станков с ЧПУ. Они включают
в себя устройства смены инструмента, уборки стружки, систему
12
смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства
и т.д. Эта группа механизмов в станках с ЧПУ значительно от-
личается от аналогичных механизмов, используемых в обычных
универсальных станках. Например, в результате повышения про-
изводительности станков с ЧПУ произошло резкое увеличение
количества сходящей стружки в единицу времени, отсюда возникла
необходимость создания специальных устройств для отвода струж-
ки. Для сокращения потерь времени при загрузке применяют при-
способления, позволяющие одновременно устанавливать заготовку
и снимать деталь во время обработки другой заготовки.
Устройства автоматической смены инструмента (магазины,
автооператоры, револьверные головки) должны обеспечивать
минимальные затраты времени на смену инструмента, высокую
надежность в работе, стабильность положения инструмента, т. е.
постоянство размера вылета и положения оси при повторных сме-
нах инструмента, иметь необходимую вместимость магазина или
револьверные головки. В магазинах для автоматической смены
инструмента может находиться до 100 инструментов.
Револьверная головка — это наиболее простое устройство смены
инструмента: установку и зажим инструмента осуществляют вруч-
ную. В рабочей позиции один из шпинделей приводится во враще-
ние от главного привода станка. Револьверные головки устанавли-
вают на токарные, сверлильные, фрезерные, многоцелевые станки
с ЧПУ. В головке закрепляют от 4 до 12 инструментов.
1.3.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОГРАММНОМ
УПРАВЛЕНИИ ПРИ ОБРАБОТКЕ НА СТАНКАХ
С ЧПУ
Управление станком — совокупность воздействий на его ме-
ханизмы, обеспечивающих выполнение технологического цикла
обработки, а система управления — устройство или совокупность,
реализующих эти воздействия.
Числовое программное управление (computerized numerical
control) — это управление, при котором программу задают в виде
записанного на каком-либо носителе массива информации. Управля-
ющая информация для систем ЧПУ является дискретной, и ее обра-
ботка в процессе управления осуществляется цифровыми методами.
Управление технологическими циклами практически повсеместно
13
осуществляется с помощью программируемых логических контрол-
леров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных
вычислительных устройств. Системы ЧПУ практически вытесняют
другие типы систем управления.
Далее приводятся определения основных терминов, используе-
мых при описании устройств числового программного управления
для металлообрабатывающего оборудования. В скобках даются со-
ответствующие термины на английском языке, так как в таком виде
они нередко встречаются в технической документации.
Цифровое программное управление станком (numerical control
of machine) — управление обработкой заготовки на станке по управ-
ляющей программе, в которой данные приведены в цифровой форме.
Позиционное числовое программное управление станком
(positioning control) — числовое программное управление станком,
при котором перемещение его рабочих органов происходит в за-
данные точки, причем траектории перемещения не задаются.
Контурное числовое программное управление станком
(contouring control) — числовое программное управление станком,
при котором перемещение его рабочих органов происходит по за-
данной траектории и с заданной скоростью для получения необхо-
димого контура обработки.
Адаптивное числовое программное управление станком
(adaptive control) — числовое программное управление станком,
при котором обеспечивается автоматическое приспособление про-
цесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки
по определенным критериям.
Групповое числовое программное управление станками
(direct numerical control — DNC) — числовое программное управ-
ление группой станков от ЭВМ, имеющей общую память для
хранения управляющих программ, распределяемых по запросам
от станков.
Программное обеспечение системы числового программного
управления станком (software) — совокупность программ и доку-
ментации на них для реализации целей и задач системы числового
программного управления станком.
Устройство числового программного управления станком
(УЧПУ — numerical control) — устройство, выдающее управляющие
воздействия на исполнительные органы станка в соответствии
с управляющей программой и информацией о состоянии управля-
емого объекта.
Аппаратное устройство числового программного управле-
ния станком (numerical control — NC) — устройство числового
ЛЛ
й а
программного управления станком, алгоритмы работы которого
реализуются схемным путем и не могут быть изменены после из-
готовления устройства.
Программируемое устройство числового программного
управления станком (computerized numerical control — CNC) —
устройство числового программного управления станком, алго-
ритмы работы которого реализуются с помощью программ, вво-
димых в его память, и могут быть изменены после изготовления
устройства.
Система числового программного управления станком
(СЧПУ — control system) — совокупность функционально взаимосвя-
занных и взаимодействующих технических и программных средств,
обеспечивающих числовое программное управление станком.
Автоматическая работа (mode of operation, automatic) — функ-
ционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка управляющей
программы происходит с автоматической сменой кадров управля-
ющей программы.
Работа с пропуском кадров (block skip) — автоматическая ра-
бота СЧПУ (УЧПУ), при которой не отрабатываются кадры управ-
ляющей программы, обозначенные символом Пропуск кадра.
Покадровая работа (mode of operation, single block) — функцио-
нирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка каждого кадра
управляющей программы происходит только после воздействия
оператора.
Ручной ввод данных (РВД), преднабор (manual data input —
MDI) — функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором набор
данных, ограниченный форматом кадра, производится вручную
оператором на пульте.
Ручное управление (mode of operation, manual) — функциони-
рование СЧПУ (УЧПУ), при котором оператор управляет станком
с пульта без использования числовых данных.
Зеркальная отработка (machine program mirror execution) —
функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором рабочие органы
станка перемещаются по траектории, представляющей собой
зеркальное отображение траектории, записанной в управляющей
программе.
Управляющая программа — совокупность команд на языке
программирования, соответствующая заданному алгоритму функ-
ционирования станка по обработке конкретной заготовки.
Ручная подготовка управляющей программы — подготовка
и контроль управляющей программы в основном без применения
ЭВМ.
15
Автоматизированная подготовка управляющей програм-
мы — подготовка и контроль управляющей программы с приме-
нением ЭВМ.
Системная программа — программа системы числового про-
граммного управления, обеспечивающая распределение ее ресур-
сов, организацию процесса обработки, ввода-вывода и управления
данными.
Технологическая программа — программа системы числового
программного управления, обеспечивающая реализацию задач
управления применительно к различным технологическим группам
станков (токарные, фрезерные, сверлильные, КПО и др.).
Функциональная программа — программа системы числового
программного управления, обеспечивающая реализацию задач
управления применительно к различным моделям станков внутри
каждой группы.
Программоноситель — носитель данных, на котором записана
управляющая программа (в качестве носителя данных могут при-
меняться перфолента, магнитная лента, магнитный диск и запо-
минающие устройства различного типа).
Кадр — составляющая часть управляющей программы, вводимая
и отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной
команды.
Главный кадр — кадр управляющей программы, содержащий
все данные, необходимые для возобновления процесса обработки
заготовки после его перерыва (главный кадр управляющей про-
граммы обозначают специальным символом).
Слово — составляющая часть кадра управляющей программы,
содержащая данные о параметре процесса обработки заготовки и
(или) другие данные по выполнению управления.
Адрес — часть слова управляющей программы, определяющая
назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове.
Номер кадра — слово в начале кадра, определяющее последо-
вательность кадров в управляющей программе (УП).
Кроме приведенных терминов дополнительно даны определения
терминам, широко применяемым в технической литературе.
Геометрическая информация — информация, описывающая
форму, размеры элементов детали и инструмента, их взаимное
расположение на столе станка.
Технологическая информация — информация, описывающая
технологические характеристики детали и условия ее обработки.
Нулевая точка станка — точка на узле станка, принятая за на-
| чало отсчета системы координат станка.
• 1 О
Координата — величина, определяющая положение точки
в пространстве по отношению к заданной базе или началу отсчета.
Исходная точка станка — точка на узле станка, определенная
относительно нулевой точки станка и используемая для начала
работы по УП.
Фиксированная точка станка — точка, определенная отно-
сительно нулевой точки станка и используемая для определения
положения рабочего органа.
Точка начала обработки — точка, определяющая начало об-
работки конкретной заготовки.
Плавающий нуль — возможность перемещения посредством
устройства ЧПУ начала отсчета перемещения рабочего органа
в любое положение относительно нулевой точки.
Дискретность задания перемещения — минимальное пере-
мещение рабочего органа (линейное или па угол поворота), которое
может быть задано в УП.
Дискретность отработки перемещения — минимальное
перемещение или минимальный угол поворота рабочего органа,
контролируемые в процессе управления.
Максимальное программируемое перемещение — наибольшее
перемещение рабочего органа, которое может быть задано в одном
кадре УП.
Контурная скорость — результирующая скорость подачи
рабочего органа, направление которой совпадает с направлением
касательной в каждой точке заданного контура обработки.
Коррекция положения инструмента — изменение с пульта
управления запрограммированных координат рабочего органа
станка.
Коррекция скорости подачи — изменение с пульта оператора
запрограммированного значения скорости подачи.
Коррекция скорости главного движения — изменение с пульта
оператора запрограммированной частоты вращения главного при-
вода.
Отказ устройства ЧПУ — событие, заключающееся в нару-
шении работоспособности устройства ЧПУ.
Сбой устройства ЧПУ — событие, заключающееся в кратко-
временном самоустраняющемся нарушении работоспособности
устройства ЧПУ
Индикатируемый сбой устройства ЧПУ — сбой, фиксиру-
ющийся на пульте в момент его возникновения, приводящий к оста-
нову станка, т. е. к 11рекращению^а^работки детали, информация
о котором высвечивается на пут^те опер^трр^'
$ о г;/} 4},	, I я
L	I • '
Неиндикатируемый сбой устройства ЧПУ — сбой, не обна-
руживаемый на пульте в момент его возникновения.
При дальнейшем изложении материала при использовании но-
вых терминов будет приводиться их расшифровка.
1.3.1.	Классификация систем программного
управления
Классификация систем. Системы программного управления,
применяющиеся в настоящее время на металлорежущих станках
с ЧПУ, могут быть классифицированы по ряду наиболее важных
признаков, определяющих метод задания программы, особенно-
сти представления управляющей информации, структуру схемы
управления и т.д.
Системы программного управления подразделяются по следу-
ющим признакам:
	метод задания программы — числовые и цикловые;
	структура системы управления станком — разомкнутые и зам-
кнутые;
	формообразование при обработке — позиционные и контур-
ные;
	вид представления управляющей информации — дискретные
и непрерывные;
	число управляемых рабочих органов (координат, осей) станка —
двухкоординатные, трехкоординатные и многокоординатные.
Числовые системы программного управления предусматрива-
ют задание величины перемещения, его направления и скорости
в числовом виде на программоносителе (перфоленте, магнитной
ленте). Системы циклового управления позволяют запрограмми-
ровать последовательность перемещений рабочих органов станка,
обеспечивающую требуемый цикл обработки, путем определенного
набора коммутирующих элементов (штекеров, переключателей)
и задать необходимую скорость перемещений. При этом величина
перемещений определяется конечными выключателями.
Позиционные устройства ЧПУ — устройства, в которых рабо-
чие органы могут перемещаться в заданные точки, а траектория
перемещения от точки до точки задается только прямолинейным
движением. Позиционные устройства ЧПУ составляют группу
устройств, имеющих один общий признак — позиционирование,
т. е. обеспечение точности останова перемещаемых рабочих ор-
18
ганов в точке с заданными координатами. Скорость перемещения
в позиционных устройствах не программируется и обусловлена
только динамикой приводов станка. Позиционными устройствами
ЧПУ оснащают сверлильные, координатно-расточные, токарные,
фрезерные, шлифовальные и другие станки, работающие по пря-
моугольному циклу.
Контурные прямоугольные устройства ЧПУ — устройства,
которые обеспечивают движение по одной координате. Так как
в большинстве станков применяют прямоугольную систему коор-
динат, такие устройства получили название прямоугольных. В этих
устройствах, так же как и в позиционных, программируются ко-
нечные координаты перемещения, однако в УП задается скорость
движения рабочего органа в соответствии с заданным режимом
резания, и перемещение выполняется поочередно по каждой
из координатных осей. Прямоугольные устройства ЧПУ применяют
в станках фрезерной, токарной и шлифовальной групп.
Контурные (непрерывные) устройства ЧПУ — устройства, обе-
спечивающие перемещение рабочих органов из данной точки про-
странства по траектории, форма и конечные координаты которой
заданы в УП. Контурными устройствами ЧПУ оснащают станки
фрезерной и токарной групп, осуществляющих формообразование
деталей сложной формы.
Особенностью контурных систем является то, что формообра-
зование детали осуществляется в результате совместных движений
нескольких рабочих органов при наличии непрерывной функцио-
нальной связи между ними, что дает возможность обрабатывать
детали сложной конфигурации.
В универсальных (комбинированных) устройствах ЧПУ програм-
мирование осуществляется перемещением как при позициониро-
вании, так и при контурном движении исполнительных органов
по траектории, а также смены инструментов и загрузки-выгрузки
заготовок.
В ряде станков, предназначенных для обработки деталей с до-
статочно простой геометрией, может применяться оперативная
система управления (ОСУ) — устройство ЧПУ на базе микроЭВМ
с подготовкой УП у станка в режиме диалога оператора с устрой-
ством ЧПУ. Оператор с помощью клавиатуры пульта устройства
ЧПУ вводит данные с чертежа детали в программу управления.
Оперативными устройствами ЧПУ оснащают токарные и фрезер-
ные станки.
Система с разомкнутым контуром — устройство ЧПУ, в ко-
тором имеется только один поток информации. В таких системах
19
отсутствуют измерительные устройства (датчики обратной связи),
контролирующие перемещение рабочих органов. Точность воспро-
изведения движения рабочих органов с такой системой невысока
и определяется точностью отработки команд двигателем привода
подач и точностью кинематической цепи, передающей движение
рабочему органу.
Система с замкнутым контуром — устройство ЧПУ, в котором
существуют два потока информации: один вводится в устройство
управления через вводное устройство от программоносителя,
а другой — в устройство ЧПУ от датчиков обратной связи, опреде-
ляющих действительное положение рабочих органов. При наличии
рассогласования между этими потоками устройство управления
воздействует на приводы подач, последние перемещают рабочие
органы в нужном направлении, изменяя рассогласование до вели-
чины, близкой к нулю.
Наиболее сложными и многофункциональными являются
устройства адаптивного (самоприспосабливающегося) управле-
ния ЧПУ — устройства, в которых обеспечивается автоматическое
приспособление процесса обработки к изменяющимся условиям
обработки по определенным критериям (скорость резания, подача,
сила резания). Самоприспосабливающиеся устройства ЧПУ имеют
систему контроля и регулирования, позволяющую осуществлять
защиту от перегрузок двигателей главного движения и приводов
подач, что обеспечивает высокое качество обработки и защищает
станочную систему от поломок. Адаптивными устройствами ЧПУ
оснащают многокоординатные фрезерные, расточные и многоце-
левые станки.
Программируемые контроллеры — это устройства управления
электроавтоматикой станка. Большинство программируемых кон-
троллеров имеют модульную конструкцию, в состав которой входят
источник питания, процессорный блок и программируемая память,
а также различные модули входов-выходов. Для-создания и отладки
программ работы станка применяют программирующие аппараты.
Принцип работы контроллера: опрашиваются необходимые входы-
выходы и полученные данные анализируются в процессорном блоке.
При этом решаются логические задачи и результат вычисления
передается на соответствующий логический или физический выход
для подачи в соответствующий механизм станка.
Программируемый контроллер имеет систему диагностики вхо-
дов-выходов, ошибки в работе процессора, памяти, батареи, узлов
связи и других элементов. Для упрощения поиска неисправностей
современные интеллектуальные модули имеют самодиагностику.
20
Программоноситель может содержать как геометрическую, так
технологическую информацию. Технологическая информация обе-
спечивает определенный цикл работы станка, а геометрическая ха-
рактеризует форму, размеры элементов обрабатываемой заготовки
и инструмента и их взаимное положение в пространстве.
В отдельную группу выделяют станки с цифровой индикацией
и преднабором координат. В этих станках имеется электронное
устройство для: задания координат нужных точек (преднабором
координат), которое дает команды на перемещение до необходимой
позиции, а также крестовый стол, снабженный датчиками положе-
ния. При этом на экране высвечивается каждое текущее положение
стола (цифровая индикация). В таких станках можно применять
или преднабор координат, или цифровую индикацию; исходную
программу работы задает станочник.
В зависимости от уровня использования средств вычислительной
техники системы ЧПУ классифицируются следующим образом.
1.	Системы типа NC (Numerical Control) — числовое программное
управление, осуществляющее адресование команд, расче т некото-
рых элементов геометрии детали, интерполяцию промежуточных
точек по опорным, реализацию типовых циклов по жестко заданным
алгоритмам, реализованным аппаратным способом. Информация
в систему ЧПУ типа NC вводится с управляющей программы ка-
драми (порциями).
2.	Системы типа MNC (Memory NC) или SNC (Stored NC) — агре-
гатно-блочные системы ЧПУ типа NC, оснащенные дополнительным
блоком оперативной памяти, позволяющим хранить информацию
об управляющей программе. Программа в устройство ЧПУ вводится
сразу, проверяется, а затем выдается для обработки кадрами. Пре-
имуществом системы типа MNC по сравнению с системой типа NC
является высокая надежность в работе, так как необходимость в ис-
пользовании сложного фотосчитывающего устройства для каждого
кадра программы не требуется.
3.	Системы типа HNC (Hand NC) — системы с ручным заданием
управляющей программы на пульте управления. Преимущество
таких систем по сравнению с системами типа MNC — отсутствие
необходимости со стороны оператора в использовании услуг тех-
нолога-программиста.
4.	Системы типа CNC (Computer NC) — системы управления
со встроенными одной или несколькими микроЭВМ (микропро-
цессорами) и с программной реализацией алгоритмов, которые
записываются в постоянное запоминающее устройство при изго-
товлении устройства ЧПУ. Системы типа CNC имеют возможность
21
формировать типовые циклы обработки применительно к различ-
ным технологическим задачам. Программно-математическое обе-
спечение для реализации этой возможности хранится в постоянно
перепрограммируемом запоминающем устройстве. Системы CNC
позволяют программировать логику работы электроавтоматики
силового оборудования станка.
5.	Система DNC (Direct Numerical Control) — система, управля-
ющая группой станков от одной ЭВМ, имеющая общую память
для хранения программ, распределяемых по запросам от станков.
Такие УЧПУ являются устройствами высшего ранга и служат для
организации согласованной работы технологических объектов,
включенных в комплекс, например в ГПС.
6.	Система PCNC (Personal Computer NC) — система управления,
появившаяся в последнее время и построенная на основе персональ-
ного компьютера в индустриальном исполнении, основное отличие
которой заключается в ударо- и виброзащищенном исполнении,
а также в наличии специальной интерфейсной платы, обеспечи-
вающей сопряжение ПЭВМ с приводами, датчиками, электроав-
томатикой станка. Такое построение позволяет удешевить систему
ЧПУ, легко ее адаптировать к различным по функциональному
назначению станкам путем коррекции соответствующих тексто-
вых файлов программного обеспечения. Все это позволяет легко
модернизировать устаревшие системы ЧПУ NC, MNC, SNC, HNC,
CNC, DNC до PCNC, что в ряде случаев успешно выполняется (при
условии удовлетворительных точностных характеристик модерни-
зируемого оборудования).
7.	Система STEP NC CNC (пошаговая система управления) —
разрабатываемая в последнее время система ЧПУ. Построена
на основе систем PCNC, основная идея — исключить участие че-
ловека в подготовке к процессу обработки. В состав программного
обеспечения такой системы обязательно входят пакеты CAD, САРР,
САМ. Функционирование осуществляется по шагам:
	ш а г 1: выполняет система CAD — обеспечивает автоматизацию
разработки чертежа обрабатываемой детали и подготовку гео-
метрической и технологической информаций к передаче в САРР
и системы САМ;
	ш а г 2: выполняет система САРР — определяет технологию об-
работки заготовки детали на оборудовании (устанавливает спо-
собы обработки, назначает режимы, устанавливает режущий
и вспомогательный инструменты, устанавливает последователь-
ность и состав переходов обработки);
22
	ш а г 3: выполняет система САМ — осуществляет по результатам
предыдущих шагов расчет траектории перемещений инстру-
мента, определение моментов и последовательность событий
управления приводами и электроавтоматикой станка. Обычно
результатом работы системы САМ является управляющая про-
грамма, которая в дальнейшем отрабатывается оборудованием
(это позволяет легко модернизировать существующие систе-
мы DNC и PCNC до STEP NC CNC), однако в настоящее время
выполняется проектирование систем САМ, непосредственно
управляющих станком без формирования УП.
Многие системы с микропроцессорным и компьютерным управ-
лением выполняют самодиагностирование. В случае обнаружения
ошибки соответствующее сообщение высвечивается на экране
УЧПУ. Это облегчает задачу наладчика. Однако наряду с новыми
компьютерными УЧПУ в промышленности эксплуатируется значи-
тельное количество систем первой группы со схемной реализацией
алгоритмов.
Наряду с дискретным представлением информации в виде им-
пульсов (дискретные системы) применяются различные формы
непрерывного представления управляющего сигнала (например,
в виде синусоидального напряжения переменного тока). Такая
форма сигнала используется в фазовых системах управления.
1.3.2.	Обозначения металлорежущих
станков с программным управлением
В обозначениях моделей станков с программным управлением
добавляется буква Ф с цифрой:
	Ф1 — станки с цифровой индикацией и преднабором координат;
	Ф2 — станки с позиционными и прямоугольными системами
ЧПУ;
	ФЗ — станки с контурными системами ЧПУ;
	Ф4 — станки с универсальной системой ЧПУ для позиционной
и контурной обработки.
Особую группу составляют станки, имеющие ЧПУ для много-
контурной обработки (например, бесцентровые круглошлифоваль-
ные станки). Для станков с цикловыми системами программного
управления в обозначении модели введен индекс Ц, с оперативны-
ми системами программного управления — индекс Т (например,
16К20Т1).
23
Кроме того, введены индексы, отражающие конструктивные
особенности станков, связанные с автоматической сменой инстру-
мента: Р — смена инструмента поворотом револьверной головки;
М — смена инструмента из магазина. Индексы Р и М записывают
перед индексами Ф2, ФЗ, Ф4.
1.3.3.	Показатели работы станков с ЧПУ
Геометрические параметры станка с ЧПУ. Они характеризуются
прежде всего пространством рабочей зоны — зоны, внутри кото-
рой инструмент и деталь могут взаимодействовать в любой точке.
В станках для обработки тел вращения рабочее пространство имеет
цилиндрическую форму и определяется радиусом (высотой цен гров)
и длиной обработки. В станках для обработки призматических де-
талей рабочее пространство определяется максимальной величиной
перемещения рабочих органов по координатам.
К рабочим параметрам станков относятся:
	скорости движения рабочих органов;
	мощность, реализуемая в процессе резания;
	разнообразие обрабатываемых деталей на одном станке;
	разнообразие выполняемых технологических операций.
Все характеристики станка указывают в его паспорте. Приведем
основные:
	наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, высота цен-
тров (для токарных станков), рабочая поверхность стола (для
фрезерных станков), мм;
	мощность главного привода, кВт;
	наибольшая частота вращения шпинделя, об/мин;
	наибольшая рабочая подача, м/мин;
	скорость быстрых перемещений, м/мип;
	время автоматической смены инструмента, с.
Производительность станка с ЧПУ. Определяется числом дета-
лей, обработанных в единицу времени, и выбирается в зависимости
от требуемой ритмичности производства.
Для повышения производительности станков с ЧПУ стремятся
к сокращению подготовительно-заключительного времени на каж-
дую партию деталей и к уменьшению общего числа партий деталей,
обрабатываемых на станке. Первое условие обеспечивается путем
| совершенствования устройств смены инструмента, приспособле-
I 24
ний и оснастки, а также за счет сокращения времени подготовки
управляющих программ.
Основное время обработки деталей можно сократить за счет
повышения скоростей резания и увеличения мощности главного
привода. При этом необходимо использовать прогрессивные ре-
жущие инструменты, оптимальные режимы резания, применять
одновременно несколько режущих инструментов. Вспомогательное
время сокращается за счет увеличения быстродействия рабочих
органов станка (например, скорости быстрых перемещений).
Точность станка. Определяется точностью исполнительных
движений рабочих органов станка. Суммарная погрешность обра-
ботки в станках с ЧПУ формируется множеством взаимосвязанных
ошибок, возникающих в несущей системе станка, приводе его
рабочих органов, системах управления и контроля, в инструменте
и самой обрабатываемой детали. При этом доминируют следующие
источники ошибок: приводы подач, геометрические погрешности
и упругие перемещения несущей системы.
В связи с высокой стоимостью станков с ЧПУ применение их
в производстве экономически оправдано при интенсивном исполь-
зовании, в том числе в двух- и трехсменном режиме. В связи с этим
возрастают требования к сохранению станками определенной точ-
ности в течение всего периода эксплуатации.
Надежность станка с ЧПУ. Характеризуется безотказностью
работы, долговечностью и ремонтопригодностью. Безотказность —
свойство объекта сохранять работоспособность в течение некото-
рого времени (наработки). Долговечность — свойство объекта со-
хранять рабо тоспособность до наступления предельного состояния
при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Различие между безотказностью и долговечностью заключается
в том, что безотказность охватывает ограниченное время, а долго-
вечность распространяется на весь период эксплуатации с возмож-
ными остановками на ремонт.
Кроме того, важно, чтобы простой такого оборудования из-за
отказов был не только редким явлением, но и коротким. Иными
словами, ремонт не должен быть длительным. Свойство объекта,
заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнару-
жению причин возникновения его отказов, повреждений и устра-
нению их последствий пугем проведения ремонта и технического
обслуживания, называют ремонтопригодностью.
Конструкция станка, технология его изготовления и методы
эксплуатации определяют надежность станка в целом и все три ее
составные части: безотказность, долговечность и ремонтопригод-
25
ность. Для станков с ЧПУ особенно актуальны проблемы безотказ-
ности и ремонтопригодности. Это связано с большой сложностью
конструкции, значительным числом элементов, взаимодействием
разнородных устройств и механизмов.
При проектировании станка с ЧПУ и разработки его программ-
ного обеспечения предусматривают систему диагностики и защиты
оборудования, которое позволяет существенно улучшить показатели
надежности и ремонтопригодности.
1.4.
ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО
УПРАВЛЕНИЯ
Система ЧПУ представляет собой совокупность функционально
взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программ-
ных средств, обеспечивающих управление станком.
Функции системы управления можно разбить на две группы.
К первой относится управление приводами подач станков в соответ-
ствии с заданной программой, т. е. обеспечение перемещения узлов
станка по заданной программе. Ко второй относится управление
органами станка в соответствии с технологией обработки на станке
(смена инструмента, зажим-разжим инструмента, включение-от-
ключение охлаждающей жидкости и т.д.). На рис. 1.1 показана
обобщенная структурная схема системы ЧПУ. Схема работает сле-
дующим образом: устройство ввода программы / преобразовывает
ее в электрические сигналы и направляет в устройство обработки
программы 7, которое через устройство управления приводом 8 воз-
действует на объект регулирования — привод подач 4. Подвижную
Рис. 1.1. Обобщенная структурная
схема системы ЧПУ:
1 — устройство ввода программы; 2 —
устройство реализации технологических
функций; 3 — исполнительные элементы;
4 — привод подач; 5 — датчик; 6 — устрой-
ство обратной связи; 7 — устройство об-
работки программы; 8 — устройство управ-
ления приводом
26
часть станка, связанную с приводом подач 4, контролирует датчик 5,
включенный в цепь главной обратной связи.
С датчика 5 через устройство обратной связи 6 информация
поступает в устройство обработки программы 7. Здесь происходит
сравнение фактического перемещения с заданным по программе
для внесения соответствующих корректив в производимые пере-
мещения. С устройства 1 электрические сигналы также поступают
в устройство реализации функций 2 второй группы. Устройство
2 воздействует на исполнительные элементы 3 технологических
команд (двигатели, электромагниты, электромагнитные муфты, реле
и др.), при этом исполнительные элементы включаются или выклю-
чаются. Достоинство станков с ЧПУ — быстрое переналаживание
без смены или перестановки механических элементов. Нужно толь-
ко изменить вводимую в станок информацию, и он начнет работать
по другой программе, т.е. обрабатывать другую заготовку (деталь).
Высокая универсальность станков с ЧПУ удобна в тех случаях, когда
нужен быстрый переход на изготовление другой детали, обработка
которой на обычных станках требует использования специальной
оснастки.
Точность размеров и формы обрабатываемой детали, требуемый
параметр шероховатости поверхности обеспечиваются жесткостью
и точностью станка, дискретностью и стабильностью позициониро-
вания и ввода коррекции, а также качеством системы ЧПУ
Станок-автомат работает по программе, задаваемой кулачками,
или копирами. Принципиальное отличие станка с ЧПУ от обычно-
го автомата заключается в задании программы обработки детали
в математической (числовой) форме на специальном программоно-
сителе. Отсюда и название — числовое управление.
Рассмотрим для примера, как реализуется числовое управление
станком, оснащенным импульсной системой числового программ-
ного управления с шаговым двигателем по разомкнутой системе
(без датчика обратной связи). Шаговый двигатель перемещает
рабочий орган станка на один элементарный шаг при получении
электрического сигнала — импульса. В данном примере мы рас-
сматриваем в качестве программоносителя (устройства, на котором
записана управляющая программа) перфоленту или магнитную
ленту. В настоящее время чаще используются более современные
программоносители, которые будут рассмотрены в следующих
подразделах.
На рис. 1.2, а показана схема управления рабочим органом токар-
ного станка с помощью шагового двигателя продольной подачи —
ШДх и шагового двигателя поперечной подачи — ЩДу-
27
Рис. 1.2. Схема реализации числовой программы в разомкнутой системе
на токарном станке с ЧПУ:
а — схема управления перемещением резца; б — схема обработки ступенчатого
валика; в — запись программы для обработки по схеме б па перфоленте и магнит-
ной ленте (МЛ); г — схема обработки конусной поверхности; д — запись программы
для обработки по схеме г на перфоленте и магнитной ленте (МЛ): X — продольная
ось; Y — поперечная ось; 11I Ду — шаговый двигатель перемещения по продольной
оси; ШДу — шаговый двигатель перемещения по поперечной оси
2000 отв.
+ Х	/—
1000 отв.
МЛ
Допустим, что нам необходимо обработать ступенчатый валик
(рис. 1.2, 6). Для обработки валика резец из первоначального по-
ложения должен пройти по продольной оси 10 мм, по поперечной
2 мм и затем вновь по продольной 10 мм. Приняв цену импульса
равной 0,01 мм и разделив на нее длину требуемых перемеще-
ний, определим, что нужно сначала подать на шаговый двигатель
ШДХ 1000 импульсов, потом на ШДг200 импульсов и затем опять
на ШДх Ю00 импульсов. Следовательно, для подготовки и ввода
программы необходимо посчитать, сколько импульсов нужно
подать на шаговый двигатель; определить необходимую частоту
следования импульсов, так как от нее зависит подача; записать не-
обходимое число импульсов на программоноситель; осуществить
28
считывание числовой информации с программоносителя и ввод
ее в станок.
В качестве программоносителя ранее широко использовалась
перфолента. Одно отверстие перфоленты при протягивании ее
в считывающем устройстве обеспечивает считывание одного
импульса. На рис. 1.3 показан схематический принцип действия
механических контактных (рис. 1.3, а) и фотоэлектрических бескон-
тактных (рис. 1.3, б) устройств для считывания перфоленты. Более
высокую плотность записи обеспечивает магнитная лента (МЛ),
па которой с помощью магнитных головок наносятся магнитные
штрихи. Считывание осуществляется также с помощью магнитной
головки (рис. 1.3, в).
Схематическое расположение отверстий на перфоленте и маг-
нитных штрихов-импульсов на магнитной ленте, необходимое
для обработки ступенчатого валика (см. рис. 1.2, б), показано
на рис. 1.2, в. Дорожки +Х и -X служат для управления шаговым
двигателем ШД*, а дорожки +У и -Y — шаговым двигателем ШДУ.
Знаки « + » и «-» определяют направление перемещения по соот-
ветствующим осям.
Если необходимо обработать конусную поверхность, движение
рабочего органа (резца) должно осуществляться по наклонной
Рис. 1.3. Считывание управляющей программы:
а — механическое считывание с перфоленты; б — фотоэлектрическое считывание
с перфоленты; в — считывание с помощью магнитной головки с магнитной ленты
29
к осям станка прямой линии (см. рис. 1.2Г г), перемещение осущест-
вляется одновременно по обоим направлениям и запись информа-
ции на перфоленте и магнитной ленте имеет вид, изображенный
на рис. 1.2, д. В этом случае шаговые двигатели ШДх и ШДгработают
одновременно.
Рассматривая даже такую простейшую схему работы станка
с ЧПУ, можно заметить ряд особенностей числового метода задания:
 в системе задания нет элементов (кулачков, толкателей и т.д.),
износ или точность изготовления которых могли бы влиять
на точность задания размера;
	точность задания размеров зависит не от свойств программоно-
сителя, его размеров (например, от ширины ленты, диаметра от-
верстия и др.), а только от принятой цены импульса и количества
импульсов, поступивших в систему управления;
	отсутствует необходимость в длительной переналадке (пере-
стройке станка) при переходе на новую деталь. Требуется только
смена программы, инструмента и оснастки, в связи с чем воз-
можна обработка на одном станке чрезвычайно широкой но-
менклатуры деталей. Станок работает в автоматическом цикле
и вместе с тем является универсальным. Это как раз то, что тре-
буется для мелкосерийного производства;
	возможна автоматизация обработки сколь угодно сложной де-
тали со всеми вспомогательными операциями (что не обеспечи-
вают, например, копировальные станки или станки с цикловым
управлением);
	возможно многостаночное обслуживание;
	в связи с тем что задание программы производится в числовом
виде, подготовка производства для станков с ЧПУ осуществля-
ется в сфере инженерного труда (при этом процесс разработки
программ может быть автоматизирован с помощью ЭВМ, вклю-
чая этап проектирования технологического процесса);
	обеспечивается сокращение сроков подготовки производства
и перехода на новое изделие за счет возможности заблаговре-
менной и централизованной записи программ, что особенно
важно для таких отраслей, как автомобильная промышленность,
авиастроение, судостроение и др.
При позиционировании обеспечивается управление быстрыми
перемещениями рабочих органов станка в целях точной установки
инструмента или заготовки в рабочую позицию. При этом, как пра-
вило, не требуется согласованного перемещения рабочих органов
30
по различным направлениям. Для достижения высокой точности
позиционирования скорость подачи по мере приближения рабочих
органов к заданным программой координатам снижается ступенчато
или плавно и становится равной нулю в заданной точке. Направ-
ление подхода к заданной точке, как правило, всегда выбирается
только одно (например, совпадающее с положительным направ-
лением координатных осей). Такое мероприятие снижает влияние
на точность позиционирования зазоров в кинематических цепях
и изменяющихся по направлению сил трения.
В станках с позиционными системами ЧПУ перемещения рабо-
чих органов по двум координатам может осуществляться последо-
вательно либо одновременно. В первом случае (рис. 1.4, а) рабочий
орган из исходной точки перемещается только параллельно осям
системы координат и при достижении заданных точек позициони-
рования выполняется обработка отверстий, например, сверлением
и растачиванием по заданному циклу. При этом для позициониро-
вания центра первого отверстия последовательно программируется
движение 0 — / по оси Y, затем движение 1 — 2 по оси X. Для второго
отверстия — движение 2—3 по оси Y, затем движение 3—4 по оси
X и т.д. Во втором случае (рис. 1.4, б) рабочий орган перемещается
в заданные точки позиционирования по кратчайшему пути, по-
скольку система ЧПУ работает одновременно по двум координатным
направлениям. Естественно, что при использовании второй схемы
время на позиционирование сокращается.
Контурные (или непрерывные) системы ЧПУ обеспечивают
управление движениями двух или нескольких рабочих органов
Рис. 1.4. Программирование движения при позиционировании:
а — последовательное перемещение по осям X и Y; б — одновременное перемеще-
ние по осям X и У
31
станка при наличии непрерывной функциональной связи между
ними. Необходимость в таком управлении возникает при обра-
ботке деталей со сложными контурами (плоскими и простран-
ственными).
Контурные системы в общем случае можно разделить на прямо-
линейные, прямоугольные и криволинейные.
Прямолинейные системы ЧПУ осуществляют перемещение
инструмента по прямой, расположенной под любым углом к осям
координат, а также позиционирование. Прямоугольные системы
ЧПУ осуществляют последовательные перемещения инструмента
по координатным осям с рабочими подачами, а также позициони-
рование. Такие системы применяются на токарных, фрезерных
и других станках.
Криволинейные системы ЧПУ управляют перемещениями при
обработке сложных фасонных профилей. Движение инструмента
по заданному закону обеспечивается интерполятором, который
представляет собой вычислительное устройство системы ЧПУ.
Контурные (непрерывные) системы ЧПУ характеризуются:
	числом управляемых координат;
	числом одновременно управляемых координат;
	видом следящего привода.
Технологические возможности станков, оснащенных контурны-
ми системами ЧПУ, в значительной степени определяются числом
одновременно управляемых координат. Так, двух координатные
фрезерные станки могуг быть использованы только для обработ-
ки плоских контуров. Возможность установочного перемещения
по вертикальной оси позволяет обрабатывать детали с внутренними
контурами.
Трехкоординатные системы ЧПУ позволяют производить обра-
ботку деталей сложной пространственной формы. Многокоординат-
ные системы ЧПУ, кроме программных перемещений инструмента
по осям X, Y и Z, позволяют осуществлять поворот стола с заго-
товкой и наклон инструмента в двух взаимно-перпендикулярных
плоскостях.
Интерполяторы. При обработке детали на станке с ЧПУ инстру-
мент должен описать вполне определенную траекторию, которая
в управляющей программе задается координатами точек. Число этих
точек сравнительно невелико, и поэтому возникает необходимость
в получении информации о перемещениях инструмента от одной
точки к другой. Эта информация поступает к исполнительным ме-
ханизмам систем ЧПУ от интерполяторов.
32
Таким образом, интерполятор представляет собой вычисли-
тельное устройство, преобразующее кодовую запись программы
в командные импульсы для двигателей подач.
Характер движения инструмента между соседними точками
траектории определяется видом интерполяции, которую выполняет
интерполятор.
Существуют интерполяторы трех основных типов:
	линейные, осуществляющие перемещение инструмента между
точками по прямым линиям;
	линейно-параболические, осуществляющие перемещение по пря-
мым и параболам;
	линейно-круговые, осуществляющие перемещение между точка-
ми не только по прямым, но и по дугам окружностей.
Возможна реализация интерполяции по любой математической
функции.
В современных системах ЧПУ применяются в основном линей-
ные и линейно-круговые интерполяторы. В линейных интерполя-
торах реальный дискретный (элементарный) участок профиля за-
меняется (аппроксимируется) прямой линией. На рис. 1.5 показана
линейная интерполяция криволинейного контура. Реальный контур,
подлежащий обработке, разбивается на участки точками 1, 2, 3, 4,
5, 6. На каждом участке реальный контур заменяется прямыми,
соединяющими соответствующие точки. Так, на участке между
точками 2 и 3 мы должны переместить инструмент по оси X на
величину 1Х, а по оси Y на величину 1У.
а
Рис. 1.5. Линейная интерполяция криволинейного контура:
а — движение инструмента / по реальному контуру; б — замена реального контура
линейными участками 1—2, 2—3 5—6
2 Босинзон М. А.
33
Рис. 1.6. Круговая интерполяция криво-
линейного контура:
€>! и — соответственно центр радиуса и ра-
диус интерполяции на участке АВ; О2 и R2 —
соответственно центр и радиус интерполяции
на участке ВС
В линейно-круговых интерполяторах реальный дискретный
(элементарный) криволинейный участок профиля заменяется (ап-
проксимируется) частью окружности (рис. 1.6). При этом на каждом
участке программируется центр и радиус окружности.
Информация о перемещении рабочих органов обычно поступает
из системы ЧПУ дискретно в виде импульсов, которые отрабаты-
ваются механизмами подачи также дискретно, т.е. скачками то по
одной, то по другой координате. В результате фактическое движение
инструмента оказывается ступенчатым.
Величины скачков ступенчатой траектории незначительны. Они
равны или кратны цене одного импульса. Цена одного импульса или
дискретность системы отражает ее разрешающую способность. Под
ней понимается минимальное перемещение, которое может быть
отработано рабочим органом и задано в программе.
В современных станках с ЧПУ используются значения дискрет,
составляющие 0,005 мм и 0,01 мм на каждый импульс. В результате
значения скачков настолько малы, что перемещение между сосед-
ними точками траектории можно рассматривать как плавное.
Интерполяторы работают либо по методу оценочной функции,
либо с использованием цифрового анализатора. Интерполяторы
кроме блоков интерполирования имеют устройства, задающие
необходимые технологические команды разгонов и торможений,
контурных подач, коррекции по скорости, на смещение нуля и т. д.
Интерполятор может быть встроен непосредственно в систему
ЧПУ станка. Он может находиться в устройствах для подготовки
программ.
Несмотря на большую сложность и увеличение стоимости станки
со встроенными интерполяторами доминируют среди станков с кон-
турными системами ЧПУ. Это объясняется тем, что такие станки
34
имеют автоматическое регулирование скорости подачи, а также
допускают возможность вручную с пульта управления корректи-
ровать режимы резания. Регулирование ведется за счет изменения
частоты поступления импульсов.
1.4.1.	Этапы работы станка с ЧПУ
Структурная схема работы станка с ЧПУ показана на рис. 1.7, а.
Чертеж детали (ЧД), подлежащий обработке на станке с ЧПУ,
одновременно поступает в систему подготовки программы (СПП)
и систему технологической подготовки (СТП). Последняя обеспечи-
вает СПП данными о разрабатываемом технологическом процессе,
режиме резания и т. д. На основании этих данных разрабатывается
управляющая программа (УП). Наладчики устанавливают на станок
приспособления, режущие инструменты согласно документации,
разработанной в СТП. Установку заготовки и снятие готовой детали
УП
I дв п Н~йо~|
б
Рис. 1.7. Структурная схема работы станка с ЧПУ:
а — основные управляющие и исполнительные элементы станка; б — целевой ме-
ханизм; ЧД — чертеж детали; СПП — система подготовки программ; СТП — систе-
ма технологической подготовки; УП — управляющая программа; СУ — считыва-
ющее устройство; УЧПУ — устройство числового программного управления;
ЦМ, ...ЦМ3 — целевые механизмы; AOCj... ДОС3 — датчики обратных связей;
Д — дисплей; ДВ — двигатель; П — механический преобразователь; ИО — испол-
нительный орган
35
осуществляет оператор или автоматический загрузчик. Считыва-
ющее устройство (СУ) считывает информацию с программоноси-
теля. Информация поступает в устройство числового программиро-
вания управления (УЧПУ), которое выдает управляющие команды
на целевые механизмы (ЦМ) станка, осуществляющие основные
и вспомогательные движения цикла обработки. Датчики обратных
связей (ДОС) на основе информации (фактическое положение,
скорость перемещения исполнительных узлов, фактический раз-
мер обрабатываемой поверхности, тепловые и силовые параметры
технологической системы и др.) контролируют величину пере-
мещения ЦМ. Информация о ходе процесса обработки на станке
отображается на дисплее (Д).
Характеристика систем ЧПУ включает в себя следующие пара-
метры:
	число программируемых координат;
	тип системы;
	дискретность задания координат, мм;
	вид интерполяции (линейная, круговая, объемная линейная,
винтовая);
	смещение нуля отсчета (программированное, с пульта);
	зеркальная отработка программы;
	отработка программы в масштабах;
	коррекция размеров инструмента и элементов станка;
	наличие индикации (индикация положения, функций и кадров
дисплея);
	возможность управления от ЭВМ;
	способ задания размеров (в приращениях, в координатах);
	наличие смещения нуля с пульта системы;
	наличие постоянных циклов;
	наличие системы редактирования УП;
	наличие выхода на внешний носитель;
	способ задания перемещений функциями (параметры);
	ввод программы (ручной ввод, с перфоленты, магнитной ленты,
диска);
	максимальная скорость привода (быстрота перемещений),
мм/мин;
	предельная скорость рабочей подачи, мм/мин;
	данные технологической памяти микроЭВМ;
36
	системы диагностики и самодиагностики;
	расширение функции языка программирования;
	наличие диалогового режима;
	возможность адаптивного управления;
	вариантность и блочность построения системы;
	тип управляемого привода;
	защитные функции;
	вводы-выводы (интерфейс и др.);
	габаритные размеры (масса);
	конструктивные особенности;
	эргономические решения.
1.4.2.	Режимы работы систем ЧПУ
Для системы ЧПУ характерны следующие режимы работы.
Режим ввода информации — ввод управляющей программы
или исходных данных для нее с внешнего носителя вручную либо
по каналу связи; анализ информации; вывод ошибок на устройства
индикации; размещение УП в памяти системы.
Автоматический режим — обработка детали по УП; авто-
матическое регулирование подачи; ускоренная отработка УП;
накопление эксплуатационной информации (счет числа деталей,
регистрация времени обработки и др.).
Режим вмешательства оператора в процесс автоматического
управления — выполнение операции технологического останова,
пропуск кадров УП и их отработка без выдачи управляющих команд,
а также коррекция технологических режимов, кодов инструментов
и кодов спутников.
Ручной режим — настройка станка и ручное управление пере-
мещениями; отладка УП; отработка перемещений инструмента при
задании скорости перемещения вручную; набор и отработка кадра
УП, его запоминание и хранение; формирование УП из отдельных
кадров, визуализация кадров, ввод коррекции различных видов, диа-
гностирование механизмов станка, инструмента, системы ЧПУ и др.
Режим редактирования — поиск нужного кадра УП и вывод
его на устройство индикации; коррекция кадров, их замена, вставка
и удаление.
Режим вывода информации — информация, в том числе УП,
выводится на внешние устройства — перфоратор, печатающее
37
устройство, компакт-кассету, во внешнюю память, а также на ЭВМ
высшего ранга или в локальную вычислительную сеть.	,
Режим вычислений — вычисление требуемых величин по фор-
мулам (например, параметров режима резания и геометрических
преобразований), формирование УП на основе входной информа-
ции и др.
Дисплейный режим — выделение и визуализация информации,
ведение диалога и др.
Режим диагностирования — автоматический контроль за стан-
ком и процессом обработки, выявление и предупреждение аварий-
ных режимов.
1.5.
СТРУКТУРЫ СИСТЕМ ЧПУ
Структурная схема позиционной системы ЧПУ. Позиционные
системы ЧПУ позволяют производить относительное перемеще-
ние инструмента и заготовки от одной точки (позиции) к другой.
Такое управление используется в сверлильных, расточных и других
станках, на которых обработка выполняется после установки ин-
струмента в заданной позиции. Поскольку основной задачей для
таких систем является перемещение инструмента (детали) в за-
данные координаты, их называют также системами координатного
управления и управления положением.
На рис. 1.8 показана позиционная система ЧПУ Она включает
в себя следующие узлы:
	считывающее (фотосчитывающее) устройство (ФСУ);
	пульт ввода (ПВ);
	узел ввода (УВ);
	пульт коррекции (ПК);
	узел коррекции (УК);
	пульт индикации (ПИ);
	узел скорости (УС);
	узел оперативной памяти (УОП);
	узел обслуживания (УО);
	узел датчиков (УД);
	блок внешних разъемов (БРВ).
Считывающее устройство предназначено для ввода управляю-
щей программы с программоносителя. Если программа записана
38
к станку
Ответы
от станка
Рис. 1.8. Структурная схема типовой позиционной системы ЧПУ:
ФСУ — считывающее (фотосчитывающее) устройство; ПВ — пульт ввода; УВ — узел
ввода; УК — узел коррекции; ПК — пульт коррекции; УОП — узел оперативной
памяти; УО — узел обслуживания; ПИ — пульт индикации; БРВ — блок внешних
разъемов; УС — узел скорости; УД — узел датчиков
на перфоленте, в качестве считывающего устройства, как правило,
применяется фотосчитывающее устройство {ФСУ). Пульт ввода
(ПВ) предназначен для ввода управляющей программы с помощью
клавиатуры, а также для назначения режимов работы, подачи
разовых команд и индикации контроля состояния устройства. Узел
ввода (УВ) обеспечивает выбор режима ввода, режима управления
станком и устройством и осуществляет также вызов автоматиче-
ских циклов по специальной команде G80 с встраиванием в циклы
фактических параметров, управление лентопротяжным механиз-
мом в старт-стопном режиме во время отработки управляющей
программы и управление перемоткой ленты в начало программы,
расшифровку адресов команд, временное хранение их содержи-
мого и ввод в соответствующие регистры памяти содержимого
команд по расшифрованному адресу. Кроме того, данное устройство
управляет лентопротяжным механизмом во время поиска кадра N,
заданного на переключателе. Пульт коррекции (ПК) предназначен
ддя набора и хранения коррекции по предусмотренным адресам.
Узел коррекции (УК) обеспечивает последовательное считывание
цифровой информации, установленной на переключателях, ввод
считываемой информации с нормализацией по запросам в управля-
ющей программе в соответствующие адреса (адреса инструментов
или координат).
Пульт индикации (ПИ) обеспечивает индикацию информации
па экране по задействованным адресам (построчно или по стра-
ницам) и представляет собой лучевую трубку, в левой части ко-
торой растровые строки индицируют действительное положение
39
рабочих органов, а в правой части — заданные значения в УП.
Пульт индикации может работать в рабочем и проверочном (без*
отработки) режимах, что дает возможность получить необходимую
информацию. Пульт индикации вместе с пультом ввода является
видеомонитором.
Узел скорости (УС) обеспечивает управление скоростями по дей-
ствующим координатам, управление торможением и выбором на-
правления движения. Узел оперативной памяти (УОП) имеет память
для хранения вводимой информации и информации результатов
вычислений во время обработки. Кроме того, УОП имеет ПЗУ для
хранения состава автоматических циклов с адресами G81 ...G89.
Узел обслуживания (УО) — это специализированный микропро-
цессор, который осуществляет обработку геометрической инфор-
мации, т. е. вычисление угла рассогласования по всем управляемым
координатам, выполняет функции таймера, управляет пультом
индикации. Узел датчиков (УД) предназначен для преобразования
сигналов датчиков положения в код УЧПУ, питания датчиков и уси-
ления сигналов.
Блок внешних разъемов (БРВ) представляет собой стандартный
интерфейс в виде адаптера или микроконтроллера. Обеспечива-
ет связь УЧПУ с электроавтоматическими устройствами станка
и управление ими. Блок внешних разъемов предназначен для рас-
шифровки, формирования и распределения сигналов управления
к исполнительным механизмам, а также для сбора и хранения ин-
формации состояния объекта, сигналов состояния рабочих органов
и узлов станка.
Структурная схема универсальной системы ЧПУ. Контурные
системы ЧПУ позволяют производить обработку криволинейных
поверхностей при фрезеровании, точении, шлифовании и других
видах металлообработки. В этих системах программируется траек-
тория перемещения режущего инструмента, поэтому их зачастую
называют системами управления движением.
Комбинированные системы ЧПУ представляют собой сочетание
позиционных и контурных, их называют также универсальными.
Они находят применение в многооперационных станках, где тре-
буется позиционно-контурное управление.
При разработке современных универсальных систем ЧПУ стре-
мятся придать этим устройствам свойства унификации, т. е. создают
их на базе унифицированных узлов, которые обладают большой
функциональной гибкостью. При разработке ЧПУ предусматрива-
ют более полную автоматизацию программирования, возможность
встраивания ЧПУ в объект управления — станок, который, в свою
40
очередь, может встраиваться в автоматизированный и компьюте-
ризированный участок или более крупный технологический ком-
плекс (автоматизированный цех, завод). Универсальные системы
ЧПУ должны предусматривать стыковку и обмен информацией
с другими устройствами программного управления и ЭВМ более
высокого ранга, а также связь с удаленными объектами через ин-
формационные сети.
Применяемые в системах ЧПУ микроЭВМ своей функциональ-
ной структурой и математическим обеспечением проблемно сори-
ентированы на управление всевозможными технологическими
объектами. В микроЭВМ организация вычислительного процесса
и операции логики предусматривает осуществление обработки ин-
формации управления, передачи данных и принятия информации
с объекта управления в реальном масштабе времени.
Для упрощения проблемной ориентации микроЭВМ и другие
устройства архитектурно, функционально и конструктивно оформ-
ляют в виде отдельных модулей. Универсальные системы ЧПУ,
созданные на базе микроЭВМ, могут включать в себя различные
функциональные модули.
Микропроцессорный модуль может включать в себя основной
и вспомогательный микропроцессоры (МП), причем основной
обрабатывает информацию управления и планирования, а вспо-
могательный работает над подготовкой информации. Например,
вспомогательный микропроцессор работает в системе автомати-
ческого программирования, рассчитывает траекторию движения
методом линейно-круговой интерполяции, а основной обрабатывает
информацию управления всеми устройствами. В МП метод обмена
информацией магистральный, а управление имеет микропрограм-
мную организацию, поэтому МП включает в себя, как правило,
самостоятельный модуль микропрограммного управления. В МП
могут входить буферные регистры для удобства оперирования фор-
матами данных. Кроме того, МП могут быть многосекционными,
что дает возможность наращивать секции и оперировать любыми
необходимыми форматами. Модуль устройства управления (УУ)
обеспечивает организацию управления устройствами ЧПУ.
Модуль оперативной памяти (ОП) предназначен для хранения
оперативной информации. В него может входить модуль стековой
памяти для организации всевозможных прерываний УП (стек). Этот
модуль предназначен для запоминания данных перед прерыванием
УП. Стековые регистры запоминают содержимое счетчиков, адре-
са данных перед прерыванием для восстановления их в основной
программе после возвращения из прерывания (данные регистры
41
обмениваются информацией в следующем порядке: первый адрес
записывается, последний считывается).	,
Модули постоянной памяти неперепрограммируемые в виде
постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и перепрограмми-
руемые в виде перепрограммируемого запоминающего устройства
(ППЗУ) предназначены для хранения постоянной информации.
В модулях буферной памяти хранится промежуточная инфор-
мация, что дает возможность обмениваться пакетированными
данными, а также обмениваться информацией с устройствами,
работающими с разными скоростями.
Интерфейсные модули типа адаптера служат для связи с раз-
личными терминалами (пульт индикации, печатающее устройство,
дисплей и т.д.).
Модули микроконтроллеров (МК) управляют всевозможными
внешними устройствами при общем управлении центральным
процессором.
Модули интервального таймера предназначены для задания
временных интервалов, необходимых для согласования работаю-
щих устройств.
Модули связи с объектом управления включают в себя устрой-
ства цифроаналогового (ЦАП) и аналого-цифрового преобразо-
вателей (АЦП) и микроконтроллеры, управляющие ими, которые
служат для преобразования сигналов ЧПУ и электроавтоматических
устройств станка в необходимый вид; логические микроконтролле-
ры, которые обрабатывают команды, подаваемые на операционное
устройство (ОУ); в микроконтроллере заданные логические урав-
нения управления рабочими органами преобразуются в сигналы,
формирующие логико-временные циклы управления электроавто-
матическими устройствами.
Модули операционных устройств (программные адаптеры)
преобразуют информацию одного вида в информацию другого
вида. Модули адаптивного управления предназначены для сбора,
обработки технологической информации и организации коррек-
тирующей УП.
Структурная схема типовой универсальной системы ЧПУ показа-
на на рис. 1.9. Устройство состоит из нескольких типовых модулей:
	процессор (Пр), включающий в себя арифметико-логическое
устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ);
	оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
	неперепрограммируемое (постоянное) запоминающее устрой-
ство (ПЗУ);
ОЗУ	ПЗУ	ППЗУ
Рис. 1.9. Структурная схема универсальной системы ЧПУ:
Г — таймер; ОЗУ — оперативное запоминающее устройство; ПЗУ — постоянное
(неперепрограммируемое) запоминающее устройство; ППЗУ — перепрограммиру-
емое запоминающее устройство; Пр — процессор; УУ — устройство управления;
АЛУ — арифметико-логическое устройство; ВУ — внешнее устройство; ПО — пульт
оператора; Q-bus — стандартный интерфейс; КОР КО? — контроллеры обмена;
ЦАП — цифроаналоговые преобразователи; ВК — узлы вывода кодов; ШИ — шины
местного интерфейса; ТО — технологический объект (станок); ЭУ — электроавто-
матические устройст ва; ДОС — датчики обратной связи; АЦП — аналого-цифровые
преобразователи; ПК — узлы приема кодов
Q-bus
	перепрограммируемое запоминающее устройство (ППЗУ);
	пульт оператора (ПО);
	внешние устройства (ВУ);
	контроллеры обмена (КО1г КО2);
	таймер (Т);
	стандартный интерфейс (O-bus);
	шины местного интерфейса (ШИ);
	аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
	датчики обратной связи (ДОС);
	цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);
	узлы приема (ПК) и вывода (ВК) кодов;
	электроавтоматические устройства (ЭУ);
	технологический объект (ТО).
Процессор (Пр) является программированным преобразователем
информации и включает в себя: арифметико-логическое устройство
(АЛУ), которое служит для математической обработки информации
и выполнения операций анализа; устройство управления (УУ),
43
V. iiiihii । \ iip.iHwiinr работой процессора по микро*
1	i\ (одноуровневая или многоуровневая
। । । |
............	устройство (ОЗУ) предназначено
tan мно|ц lx и организующих программ, управляю-
> 11 ра н \< * । нI : )лск'гроавтоматическими устройства-
। ♦	 ни । программируемого командоконтроллера, для
В* I* *р । и гр» । технологического объекта и УЧПУ, массивов,
• hi । ни и корректирующих программ, стандартных под-
Нр ч о< । и \р гих массивов данных. Постоянное запоминающее
Ц. >р п< ин kp iiiin программы стандартных циклов (процедур), УП
1М1р.Ю и и и in к|и >рм«|цни, стандартные микропрограммы управления
и n t hi у< тройствами с помощью адаптеров (адаптеры управле-
IIH । iipiiiioA iMH, пультом индикации и т.д.), стандартные программы
уир in мчи другими аппаратными средствами.
I h pi программируемое запоминающее устройство служит для
iniiiini программы логических микроконтроллеров, управляющих
•лрктроавтоматическими устройствами технологического объекта,
UHII1CM УП контроллеров обращения к внешним устройствам, запи-
си те( товых программ и т.д.
11ульт оператора (ПО) предназначен для оперативного вмеша-
тельства в работу СЧПУ, т.е. подачи команд ручного управления,
назначения режимов работы, для просмотра УП, ее редактирования,
контроля работы системы, диалога с УЧПУ и т.д.
К внешним устройствам (ВУ) могут относиться: системы тесто-
вого контроля, видеомониторы (устройства, включающие в себя
дисплей и клавиатуру для загрузки УЧПУ командами или управ-
ляющими программами, для их вызова и просмотра), видеотерми-
налы, всевозможные печатающие устройства (принтеры), пульты
программирования в коде ISO или в машинно ориентированном
языке, пульты программирования УП электроавтоматическими
устройствами технологического оборудования, вычислительные
системы автоматического программирования и ЭВМ более высо-
кого ранга.
Таймер (Т) организует метки реального масштаба времени, не-
обходимые для управления всеми устройствами, в том числе и объ-
ектом управления.
Интерфейс типа контроллера обмена (KOJ служит для обеспече-
ния связи УЧПУ с внешними устройствами управления, управления
обменом информацией со всеми внешними устройствами.
Связь с объектом управления и основными устройствами объекта
осуществляется через стандартный интерфейс типа O-bus, пред-
< гавляющий собой контроллер управления обменом информации,
и магистраль обмена на 16 разрядов. Контроллер обмена с объектом
управления (КО2) обеспечивает управление обменом информацией
между технологическим объектом и УЧПУ с помощью шин местного
интерфейса (ШИ).
Многоканальные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) слу-
жат для преобразования аналоговых сигналов, полученных от дат-
чиков обратной связи (ДОС), расположенных в технологическом
объекте, в цифровой код системы ЧПУ (число каналов обусловлено
числом управляемых координат).
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) преобразуют цифро-
вые коды в аналоговые сигналы и выдают их на исполнительные
устройства (элекгроавтоматические устройства и приводы).
Узлы приема (ПК) и вывода (ВК) кодов являются как бы буферны-
ми портовыми устройствами для временного хранения информации
обмена, расшифровки адресов команд и т.д.
Станок как технологический объект (ТО) с исполнительными
механизмами, электроавтоматическими устройствами (ЭУ) и из-
мерительной системой реализует команды управления и контроль
исполнения с помощью ДОС.
Структурная схема микропроцессорных устройств. МикроЭВМ
оперируют значительно меньшим числом команд, чем большие
ЭВМ, но все равно их число достигает нескольких десятков и для
записи команд в двоичном коде требуется не менее шести раз-
рядов. МикроЭВМ обычно оперирует одноадресной системой
команд, при которой адресная часть команды имеет только один
адрес — адрес операнда, который необходимо передать в АЛУ.
Другой операнд всегда находится в аккумуляторе. Результат дей-
ствия АЛУ над двумя операндами всегда остается в аккумуляторе.
Команды бывают нескольких типов: команды пересылок (напри-
мер, «передать данные из ОЗУ в ЦП»); команды арифметических
операций (например, «сложить» или «вычесть»); команды логи-
ческих операций (например, «сравнить два числа»); команды
перехода («перейти», «вызвать», «возвратить»); специальные
команды (например, «останов»). Полный список команд, которы-
ми оперирует микроЭВМ, приведен в сопроводительной докумен-
тации на ЭВМ.
В общей сложности в программе может быть несколько тысяч
команд, которые необходимо составить и отработать, а затем за-
писать в ПЗУ.
Структурная схема типового секционного МП показана на
рис. 1.10.
45
Рис. 1.10. Структурная схема типового секционного микропроцессора:
МПУУ — микропрограммное устройство управления; КОП — код операции;
АСМК — адрес следующей микрокоманды; КПМК — контроллер последователь-
ности микрокоманд; РАМК — регистр адреса микрокоманды; АМК — адрес первой
микрокоманды; ПМК — память микрокоманд; РМК — регистры микрокоманд;
КМО — код микрооперации; КПР — код признаков результата; А — аккумулятор
(накапливающий регистр); К — команды; ОУ — операционное устройство; БА —
буфер адреса; БД — буфер данных; РА — регистр адреса; АЛУ — арифметико-ло-
гическое устройство; РОН — регистры общего назначения; ДШМО — дешифратор
микрооперации
Микропроцессор состоит из двух функциональных модулей:
	микропрограммное устройство управления (МПУУ);
	операционное устройство (ОУ).
Операционное устройство построено из отдельных секций. МПУУ
включает в себя: память микрокоманд (ПМК), которая предназначена
для хранения принимаемых команд; контроллер последовательности
микрокоманд (КПМК), основным назначением которого является
реализация управляющих структур (фрагментов), встречающихся
в микрокомандах. Таким образом, контроллер обеспечивает дешиф-
рацию кода операции команды для обращения к первой микроко-
манде микропрограммы, формирует адреса следующих микрокоманд
46
каклинейной последовательности, так и условных или безусловных
переходов к микропрограмме. Кроме того, некоторые контроллеры
могут хранить признак переходов, управлять прерываниями на ми-
кропрограммном уровне. Как правило, в комплект микропроцессора
входят модули контроллеров последовательности микрокоманд для
организации управления в различных режимах.
Микропрограммное устройство управления работает следующим
образом. Код операции (КОП) с регистра команд поступает на вход
контроллера последовательности микрокоманд (КПМК), и на выходе
регистра адреса микрокоманды (РАМК) контроллера формируется
адрес первой микрокоманды (АМК) выполняемой микропрограммы.
Микрокоманда, подлежащая реализации в текущем микрокоманд-
ном цикле, считывается из памяти в регистры микрокоманд (РМК).
Микрокоманда содержит три основных поля, содержание кото-
рых хранится в соответствующих узлах:
	поле кода микрооперации (КМО), определяющее вид операции,
выполняемой одним из устройств микроЭВМ;
	поле, в котором закодированы признаки результата (КПР), по-
ступающие из ОУ в контроллер и анализируемые контроллером
при выполнении команд условного перехода по данным призна-
кам условия;
	поле, в котором содержится код адреса для формирования адре-
са следующей, команды (АСМК).
После выполнения считанной микрокоманды цикл повторяется.
Управляющие сигналы микрокоманд подаются в соответствующие
устройства микроЭВМ.
Операционное устройство предназначено для выполнения всех
арифметических и логических операций. ОУ собирают из секций
процессорных элементов, каждый из которых содержит арифме-
тико-логическое устройство (АЛУ), регистры общего назначения
(РОН), аккумулятор (А) — накапливающий регистр, дешифратор
микрооперации (ДШМО), буфер данных (БД) и буфер адреса (БА),
позволяющие временно хранить адрес и данные.
Одной из особенностей ОУ является вертикальное разбиение,
что требует меньшего числа передач кодов между отдельными
большими интегральными схемами (БИС). Шины данных, шины
адреса и кода микроопераций объединяются в общую магистраль.
Основными достоинствами секционных МП являются воз-
можность разработки микроЭВМ с максимальным соответствием
структуре характеризуемых задач, исключение избыточности струк-
туры и разрядов, выбор произвольной нестандартной разрядности.
Наличие независимых адресных шин и шин входных и выходных
данных (шины адресов и данных могут быть различных форматов)'
позволяет организовать сопряжение с памятью и периферийными
устройствами без использования мультиплексирования.
Структурная схема программируемых логических микро-
контроллеров. Программируемые логические микроконтроллеры
(ПЛМК) в основном ориентированы на реализацию логических
функций и используются вместо релейных схем управления, т. е. для
управления полупроводниковыми схемами элекгроавтоматических
устройств станков и других технологических объектов.
Программируемые логические микроконтроллеры реализуют
функции командоаппаратов и микроконтроллеров и создаются
на базе микроЭВМ. Данные микроЭВМ можно рассматривать как
универсальную программно-настраиваемую модель цифрового
управляющего автомата. Возможность применения ПЛМК в каче-
стве универсального локального устройства управления разными
технологическими процессами достигается путем внесения в ПЛМК
программы, определяющей алгоритм работы конкретного объекта
управления без изменения его электрической структуры.
В состав ПЛМК обязательно входят логический микропроцессор
с блоком управления, оперативная память, пульт настройки и за-
грузки управляющей программы и устройство связи с объектом
управления.
На рис. 1.11 показана обобщенная структурная схема ПЛМК,
в который входят различные устройства. Центральный логический
процессор (ЦЛП) обеспечивает логическую обработку поступающей
информации в соответствии с записанной программой в памяти
программы и моделирует конкретную релейную схему. Устройство
управления логического процессора опрашивает все входы и выхо-
ды блока регистров, производит логическое сравнение состояния
входов и выходов и по результатам сравнения включает или выклю-
чает те или иные исполнительные органы через схему устройства
связи с объектом управления.
Микроконтроллер с помощью программного таймера и счетчика
последовательно, строка за строкой, опрашивает (сканирует) память
программ, с помощью ЦЛП производит вычисления логических
функций согласно уравнениям, поступающим из памяти программ,
и заносит вычисленные значения в память данных. После того как
опрос памяти окончился, устройство управления микроконтроллера
выполняет обмен данными между входными и выходными реги-
страми блока регистров и памятью данных. Затем опрос памяти
программ повторяется от начала до конца.
Ввод управляющей	Обмен информацией
программы	с объектом управления
Рис. 1.11. Схема программируемого логического микроконтроллера
Таким образом, опрос памяти программ и обмен данными пери-
одически повторяется в процессе управления. Однократный про-
ход логического процессора по всей программе называют циклом
полного опроса (сканирование) памяти, а время, в течение которого
ггот цикл исполняется, временем цикла. Оно характеризует быстро-
действие микроконтроллера.
Программируемые логические микроконтроллеры реализуют
относительно простые функции управления и обладают рядом
важных особенностей.
Первая из них заключается в том, что циклы непрерывно повто-
ряются в режиме управления объектом. Циклы состоят из отдель-
ных фраз следующего содержания: «фотографирование» сосгояния
узлов объекта (опрос выходов); переработка данных совместно
с данными новой фразы; выдача управляющих сигналов на ис-
полнительные органы. «Фотографирование» состояния объекта
управления в данный момент времени реализуется вводом в соот-
ветствующие ячейки памяти сигналов опроса состояния объекта
(получение ответов от соответствующих аппаратов).
Вторая особенность ПЛМК заключается в том, что для про-
граммирования используют простейшие специализированные,
но эффективные языки программирования или языки символи-
49
ческого задания алгоритмов управления: простые, описывающие
релейно-контактные схемы; схемы логических функций; схемы,
описывающие УП с помощью операторов управления; схемы сим-
волического кодирования и т.д.
Третьей особенностью ПЛМК является то, что они могут функ-
ционировать без постоянного обслуживающего персонала в про-
цессе эксплуатации.
Структурная схема адаптивной системы ЧПУ. Напомним ра-
нее приведенное определение, что адаптивное управление — это
такое управление, при котором обеспечивается автоматическое
приспособление процесса обработки к изменяющимся условиям
в зависимости от определенных критериев.
Принцип построения адаптивной системы ЧПУ основан на том,
что управление действует согласно заданному алгоритму, опреде-
ленному управляющей программой в соответствии с первичными
сведениями об управляемом объекте, технологическом процессе
и его параметрах, а также коррекции и перестройке алгорит-
ма управления на основании полученных вторичных сведений
об управляемом объекте (сведения об изменении исходных данных,
отклонение фактических параметров от тех значений, которые
предусматривались в УП, и т.д.).
Для адаптивной системы УП формирует цель управления (алго-
ритмы управления, определяющие траекторию движения рабочих
органов, их скорости, а также другие технологические параметры
и команды на основании известных сведений об объекте управ-
ления, заготовке, приемах обработки, инструменте и т.д.), к кото-
рой должна стремиться система управления. Таким образом, для
адаптивных систем ЧПУ записанная УП, определяющая заданный
алгоритм управления объектом и заданные параметры, является
информацией о целях управления, и при изменении обстановки
в управляемом объекте такая система будет адаптироваться, ме-
нять дисциплину управления с учетом изменившихся конкретных
условий, т. е. устройство управления будет вырабатывать дополни-
тельные инструкции управления к существующей УП.
В универсальных устройствах ЧПУ, создаваемых на базе микро-
ЭВМ для обеспечения адаптивного управления, создаются спе-
циальные интерфейсные модули для связи объекта управления
с устройством ЧПУ с адаптивным управлением. Причем создаются
также дополнительные модули в виде программируемых микро-
контроллеров для реализации адаптивного управления в объекте.
Интерфейсный модуль включает в себя дополнительные аналого-
цифровые преобразователи для преобразования сигналов датчиков,
измеряющих всевозможные технологические параметры во время
управления, которые преобразуются в цифровой код. Кроме того,
применяются программируемые микроконтроллеры для обработки
вторичной информации и введения ее в основную УП. Все пере-
численные ранее модули, как правило, управляются от центрального
процессора микроЭВМ.
В устройствах ЧПУ, построенных на базе микроЭВМ, в запо-
минающих устройствах (ЗУ) хранится специально разработанное
математическое и программное обеспечение для организации
адаптивного управления совместно с ЧПУ.
Все адаптивные системы ЧПУ следует применять там, где они
дают экономический эффект и оправдывают начальные затраты
за счет малой избыточности аппаратных средств и стандартных
модулей.
На основании комплексного критерия оптимальности в адаптив-
ной системе ЧПУ реализуется несколько алгоритмов оптимального
автоматического регулирования с полной или частичной реализа-
цией функции оптимальности. Такой метод осуществляется пооче-
редным регулированием установки приоритета по тому или иному
алгоритму управления или совместным регулированием по всем
необходимым параметрам этого критерия. Адаптивная система
ЧПУ может реализовывать несколько алгоритмов автоматического
регулирования параметров технологического процесса.
Адаптивные системы ЧПУ, применяемые в промышленных ро-
ботах, оснащают специальным математическим и программным
обеспечением, которое записывается в ОЗУ и ПЗУ устройства ЧПУ
через специальный унифицированный интерфейс, может оснащать-
ся средствами технического зрения при адаптации на обстановку,
геометрическую форму, измерение силы захвата для фиксации
в момент захвата, маркировку заготовок, взаимное расположение,
измерение осевой деформации при сборке и т.д. В качестве рецеп-
торов технического зрения могут применяться электронно-лучевые
трубки, интегральные фотоприемные устройства (ИФУ) матричного
типа, матричные приборы с зарядовой связью, диссекторы (диссек-
торы являются телевизионной трубкой с произвольной разверткой
луча), матричные тензометрические датчики и т.д.
Широкое применение адаптивные системы ЧПУ находят также
в тех технологических объектах, где предъявляются высокие тре-
бования к параметрам технологических процессов или параметрам
получаемых изделий. Кроме того, они применяются в тех случаях,
когда возмущающие воздействия в технологическом процессе зна-
чительны и носят случайный характер, что дает возможность учесть
51
данные отклонения в УП или скорректировать с пульта в процессе
управления.
Адаптивные системы ЧПУ различаются способами адаптации,
видами организации измерительных систем, способами органи-
зации адаптивного управления и разновидностью аппаратных
средств, с помощью которых организуется адаптивное управление.
По принципу адаптации различают адаптивные системы ЧПУ:
 с функциональным регулированием, в которых процесс адап-
тации осуществляется регулированием параметров, функцио-
нально зависящих от отклонившихся величин;
	экстремальным регулированием, целью адаптации которых яв-
ляется получение максимального или минимального результата;
	оптимальным регулированием, где ведется регулирование мно-
гих параметров на оптимальный результат по комплексному
критерию оптимальности.
Адаптивные системы ЧПУ могут различаться способами контроля
параметров, вызывающих возмущающее воздействие, и способами
воздействия на параметры регулирования, посредством которых,
как правило, ведется адаптация с учетом новых условий управле-
ния. Чаще всего параметрами, которые являются возмущающими
или регулирующими, бывают мощность и сила резания, диаметр
обработки, припуск на обработку, температура в зоне резания,
деформация в системе станок — приспособление — инструмент —
заготовка (СПИЗ), износ режущего инструмента и т.д.
Адаптивные СЧПУ могут различаться числом каналов регулиро-
вания, видом и законом регулирующих воздействий.
На рис. 1.12 показана адаптивная система ЧПУ с применением
оптимального регулирования, построенная на базе универсального
устройства ЧПУ с соответствующим дополнительным математиче-
ским и программным обеспечением.
Функциональная схема устройства адаптации включает в себя
следующие узлы: узел, в котором проходит процесс резания (ПР)
и измеряются необходимые параметры процесса обработки; упругая
система станка (УСС), которая представляет собой фактическую
систему СПИЗ; привод подачи (ПП); главный привод (ГП); датчик
синхронизации (ДС) схемы с частотой вращения шпинделя; датчик,
измеряющий амплитуду колебаний (ДК); датчик тока или мощности
(ДТ); усилитель датчика колебаний (УДК); блок масштабирования
сигнала обратной связи по мощности и компенсации сигнала, соз-
даваемого током холостого хода (БМК); блоки ограничения сигналов
управления скоростью подачи (vs) и частотой вращения шпинделя
52
Рис. 1.12. Функциональная схема адаптивной системы ЧПУ
(БО1Г БО2); командный генератор (КГ); полосовой фильтр (ПФ);
блок согласования (БС); блоки умножения (БУ1г БУ2); экстремаль-
ный регулятор колебаний (ЭРК) с изменением частоты вращения
шпинделя; регулятор колебаний (РК) с изменением скорости по-
дачи; блок логики (БЛ) для сравнения частоты вращения шпинделя
с заданными параметрами; регулятор мощности (РМ); физические
величины, характеризующие в процессе обработки скорость подачи,
частоту вращения шпинделя, амплитуду колебания, силу резания
(мощность) и ток нагрузки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Каковы основные достоинства станков с ЧПУ?
2.	В чем заключается принцип работы систем программного
управления?
3.	Дайте характеристику позиционным и контурным системам
программного управления.
4.	Охарактеризуйте структурную схему универсальной системы
ЧПУ.
5.	Каково назначение и каковы принципы построения адап-
тивных систем ЧПУ?
Глава 2
СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Для изготовления различных деталей на станках с ЧПУ необхо-
димо, чтобы была правильно составлена управляющая программа,
которая обеспечивает весь процесс обработки детали. И от того,
как составлена программа, зависят качество детали и экономич-
ность ее изготовления.
В зависимости от количества станков с ЧПУ на предприятии,
возможности станков и наличия соответствующего программного
обеспечения программирование станков с ЧПУ осуществляется
тремя методами:
	ручное программирование;
	программирование на пульте устройства ЧПУ;
	программирование при помощи САПР.
Как ранее указывалось, обработка на станках с ЧПУ имеет
определенные преимущества по сравнению с обработкой на уни-
версальных станках (например, более высокие производительность,
гибкость и оперативность). Однако, для того чтобы преимущества
станков с ЧПУ реализовались практически, необходимо грамотно
организовать и выполнить технологическую подготовку произ-
водства.
Технологическая подготовка производства на станках с ЧПУ
существенно отличается от работ, выполняемых для производства
на универсальных станках. Следует отметить следующие особен-
ности технологической подготовки производства на станках с ЧПУ:
	более высокие требования к качеству подготовки технологи-
ческого процесса, так как при работе на станке с ЧПУ возмож-
ность эффективного вмешательства оператора в выполняемый
54
процесс обработки без остановки станка минимальна, а эконо-
мические потери от простоя дорогого и высокопроизводитель-
ного оборудования достаточно велики. Поэтому требуется более
скрупулезная проработка рабочих чертежей на технологич-
ность, тщательный выбор инструмента и оснастки, подробные
и жесткие требования к заготовке и т.д.;
	значительно возрастают сложность и трудоемкость проектиро-
вания технологического процесса обработки. В частности, при
его разработке помимо традиционных знаний по теории реза-
ния необходимо применить специальные математические зна-
ния (иначе нельзя будет составить эффективную управляющую
программу и суметь проанализировать ее) и знания кодов, пони-
маемых системами ЧПУ имеющихся на производстве станков.
Поэтому в расчете и составлении управляющих программ кроме
традиционных технологов участвуют и другие специалисты, та-
кие как программисты, математики, электронщики и т.д.;
	технологическая документация, которую необходимо подгото-
вить для обработки на станках с ЧПУ, имеет более сложный со-
став и гораздо больший объем, чем документация аналогичного
назначения для универсальных станков. После завершения под-
готовки технологической документации ее комплект позволяет
при наличии соответствующего материального обеспечения не-
медленно перейти к настройке станков и выпуску изделий и, при
необходимости, многократно повторить эти действия.
Рассмотрим подробнее технологическую документацию для стан-
ков с ЧПУ. Технологическую документацию, используемую при раз-
работке технологических процессов (ТП) и подготовке УП, можно
разделить на сопроводительную и справочную. Сопроводительную
документацию составляют при выполнении того или иного этапа
работ, она может быть исходной для следующих этапов.
В состав справочной документации входят классификаторы
деталей, описание типовых технологических процессов; каталоги
и картотеки универсальных станков и станков с ЧПУ; каталоги
режущего, вспомогательного и измерительного инструмента, при-
способлений и обрабатываемых материалов; нормативы режимов
резания; таблицы допусков и посадок; инструкции по расчету,
кодированию, записи, контролю и редактированию УП; методиче-
ские материалы по определению экономической эффективности
обработки на станках с ЧПУ.
Ряд справочных данных, используемых при разработке ТП
на станках с ЧПУ в условиях реального предприятия, удобно пред-
55
ставлять на специально разработанных картах, составляющих в со-
вокупности специализированную тематическую картотеку.
Карта станка с ЧПУ. Предназначена для записи его краткой
технической характеристики. Формы этих карт разработаны для
отдельных технологических групп станков. В карту для конкретного
станка с ЧПУ записывают модель и инвентарный номер станка,
тип устройства ЧПУ, группу и назначение станка, наибольшие га-
баритные размеры обрабатываемых заготовок; число программно
управляемых координат, в том числе управляемых одновременно;
исходные положения и предельные перемещения рабочих органов
станка; число позиций инструмента и размеры, определяющие
положение его державок; мощность и КПД двигателя привода
главного движения; частоты вращения шпинделя по диапазонам
и соответствующие им допустимые крутящие моменты; допустимые
силы на привод подач; дискретность задания перемещений; ско-
рости рабочих подач и быстрых ходов; продолжительность смены
инструмента; экономическую точность станка и стоимость работы
одной станкоминуты. В карте станка с ЧПУ приводят схематический
чертеж, на котором указывают обозначения осей координат и по-
ложительные направления перемещений рабочих органов.
Карта режущего инструмента. Предназначена для записи всех
необходимых для программирования данных об инструменте. Фор-
мы карт разработаны для отдельных групп инструментов: резцов,
фрез, сверл и других инструментов для обработки отверстий. В кар-
ту записывают тип и назначение инструмента; характер обработки;
шифр инструмента, содержащий коды режущей части и державки;
координаты вершины инструмента относительно базовой точки
его державки; настроечные размеры, определяющие положение
инструмента в приспособлении при его настройке вне станка;
материал режущей части; предельные глубины резания; признак
формы передней грани; радиус закругления при вершине; длину
режущей части; главный и вспомогательный углы в плане; утлы на-
клона режущей кромки; рекомендуемые глубину резания, скорость
резания и подачу; допустимый износ; число переточек или граней
неперетачиваемых пластин; стоимость нового инструмента. В карте
режущего инструмента приводят эскиз, поясняющий расположение
вершины инструмента и ориентацию его режущей части. На эскизе
показывают также возможные направления движения инструмента
на рабочей подаче.
Карта технологической оснастки. Эту карту при обработке
на станках токарной группы используют в основном для записи
размеров патрона и зажимных кулачков, необходимых для опре-
56
деления положения заготовки относительно шпиндельного узла
станка. В карту крепежной оснастки записывают шифр патрона,
определяющий его принадлежность к конкретному станку; рас-
стояния между опорными поверхностями кулачков и базовой пло-
скостью шпинделя; предельные диаметральные размеры рабочих
поверхностей кулачков; твердость кулачков и наибольшее усилие
зажима. В карте приводят эскиз патрона с кулачками, установлен-
ными для зажима наружных и внутренних поверхностей заготов-
ки, с обозначением записываемых в карте размеров. Аналогично
составляют карты для тисков, координатных плит, универсальных
сборных приспособлений и специальной зажимной оснастки, ис-
пользуемой при обработке на сверлильных, фрезерных и других
с ганках с ЧПУ.
Карта обрабатываемого материала. Предназначена для записи
технологических параметров, используемых при выборе режимов
резания. Основной характеристикой обрабатываемого материала
служит зависимость между скоростью резания и стойкостью ин-
струмента. Коэффициенты и показатели степени этой зависимости
вносят в соответствующие графы формы. Обрабатываемые матери-
алы систематизируют по группам (углеродистые и легированные,
конструкционные и инструментальные стали, коррозионно-стойкие
и жаропрочные стали, чугуны, алюминиевые и бронзовые сплавы
и т.д.), в пределах которых они различаются коэффициентами об-
рабатываемости и поправочными коэффициентами, учитывающими
материал режущего инструмента. В наибольшем объеме содержа-
ние карт обрабатываемых материалов используют при машинном
программировании.
Сопроводительная технологическая документация при разра-
ботке ТП и УП для станков с ЧПУ достаточно разнообразна. Часть
документации, в частности при разработке маршрутной технологии,
в ряде случаев не отличается от общепринятой при проектировании
ТП для универсальных станков. Сопроводительная документация
при выполнении этапов работ, связанных с подготовкой УП, имеет
существенную специфику. Она включает в себя информацию о про-
граммировании обработки детали на станке с ЧПУ, наладке станка
и инструмента, информацию, отражающую контроль УП, и др.
В соответствии с комплектностью УП сопроводительная доку-
ментация содержит операционную карту и операционный чертеж
детали, карты наладки станка и инструмента, операционную рас-
четно-технологическую карту с эскизом траектории инструментов
и ее распечатку, график траектории инструментов, полученный
на этапе контроля УП, и акт внедрения УП.
57
Операционная карта. Предназначена для описания операций
технологического процесса изготовления детали с разделением
на переходы и указания оборудования, оснастки и режимов ре-
зания. Особенность операционной карты обработки на станке
с ЧПУ: она содержит указания о взаимном расположении базовых
поверхностей детали, крепежного приспособления и инструмента
при описании установов и переходов.
Карта наладки станка. Содержит все сведения, используемые при
наладке станка для работы по УП. Формы карт наладки разработаны
для технологических групп или отдельных станков с ЧПУ. В процессе
ручной подготовки УП карту заполняет технолог-программист, при
автоматизированной подготовке УП на ЭВМ ее выдает оператор.
Для каждого установа в карту наладки станка записывают номер
чертежа и наименование детали, модель станка с ЧПУ, номер УП,
тип и материал заготовки; шифр крепежной оснастки и силу зажима
заготовки. В карту наладки заносят координаты исходных положе-
ний рабочих органов станка; диапазон частот вращения шпинделя;
сведения об изменении рабочей подачи с пульта УЧПУ; указание
о включении охлаждения; шифры инструментов с указанием номе-
ров их позиций и блоков коррекции; данные об отдельных размерах
с допусками и указанием номеров кадров УП, а также коррекции
для компенсации отклонений формы и расположения обработки
в наладочном режиме. В карте наладки станка приводят эскиз, по-
ясняющий схему базирования и закрепления заготовки.
Карта наладки инструмента. Используется при настройке ин-
струмента вне станка и установке его на станке в соответствии
с выбранной наладкой. В карту записывают координаты вершин
всех инструментов наладки и показания прибора для их настройки
вне станка.
На обрабатываемых поверхностях указывают шероховатость,
размеры с отклонениями, режимы резания и приводят данные
хронометража. Если деталь ранее изготовлялась на станке с ручным
управлением, то в акте обосновывают экономическую эффектив-
ность ее перевода на станок с ЧПУ, после чего акт служит основа-
нием для изменения технологического процесса на предприятии.
Комплектность и формы технологической документации, ис-
пользуемой при подготовке УП, могут меняться в зависимости
от принятого на данном предприятии документооборота и метода
программирования (ручного или с помощью ЭВМ).
Комплектность и формы технологической документации зави-
сят от характера и вида производства. Применение документации
на бумажном носителе сокращается, и многие предприятия бу-
58
мажные носители не используют. Вся необходимая информация
па таких предприятиях находится в электронном виде и хранится
в соответствующих базах данных в памяти ЭВМ. Разработанные
на соответствующих компьютерных рабочих местах управляющие
программы, включая тексты, рисунки, эскизы, карты наладки ин-
струмента, по кабельной связи передаются непосредственно в УЧПУ
необходимого станка, где по мере необходимости вызываются и ис-
пользуются рабочим-оператором.
Станки с числовым программным управлением представляют
собой быстро программируемые технологические системы, которые
особенно эффективны для автоматизации мелко- и среднесерийного
производства.
Основной особенностью станков с ЧПУ является их технологиче-
ская гибкость, благодаря которой осуществляется быстрый переход
па изготовление новых деталей. Технологическая гибкость станков
с ЧПУ определяется следующими факторами:
	непосредственное задание размеров изготовляемых деталей как
исходной геометрической информации в виде массива цифро-
вых данных или геометрической модели;
	цифровое задание необходимой технологической информа-
ции, определяющей на каждом из переходов частоту вращения
шпинделя, скорость рабочей и ускоренной подачи, глубину ре-
зания и др.;
	автоматическое управление всеми вспомогательными перехода-
ми и командами по автоматической замене инструмента, вклю-
чение и выключение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ),
замена и закрепление заготовок и др.;
	выполнение предусматриваемой коррекции размерной на-
стройки режущих инструментов и режимов резания.
2.2.
ПОДГОТОВКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ
На рис. 2.1 показана функциональная схема создания УП. Данная
схема представляет собой изображение функций производственной
системы или среды, информации и объектов, связывающих эти
функции. Для этого на вход системы должен поступить ряд дан-
ных. Данные из чертежа изделия включают в себя весь комплекс
информации о геометрических свойствах изделия, его размерах,
наборе поверхностей, подлежащих обработке, их точности и ше-
59
СНиП по работе
на шлифовальных
Технический станках
паспорт станка
Инструкция
по програм-
мированию ЧПУ
СТП
на изготовление
осевого режущего
инструмента
Чертеж изделия
Технологический
процесс
Управляющая программа
Инструмент
Создание
управляющей
программы ЧПУ
Карта наладки
Технолог
Заготовка
Код ошибки
Оператор
Программист
Наладчик
станков с ЧПУ
Рис. 2.1. Функциональная схема создания УП
роховатости. Технологический процесс содержит рекомендации
по режимам резания, технологической оснастке, применяемой при
данной обработке. В технологическом процессе могут содержаться
технологические нюансы обработки, которые обязательно нужно
учесть при создании управляющей программы системы ЧПУ.
На вход должна поступить информация об инструменте и заго-
товке, которые будут использоваться в процессе обработки данного
изделия.
Работать с данной системой будут технологи, отвечающие
за технологический процесс, и программисты, отвечающие за кор-
ректную работу всех программных модулей системы и процесс
постпроцессирования в код управляющей программы системы
ЧПУ. Совместно с наладчиком станков с ЧПУ будет осуществляться
ввод данных об инструменте и заготовке, в частности об их вза-
имном расположении друг относительно друга. Оператор будет
вводить данные коррекции после правки кругов. Иногда функции
оператора и наладчика станков с ЧПУ может выполнять один
специалист.
Работа системы должна осуществляться на основании следу-
ющих документов:
	технический паспорт станка, в котором содержится информа-
ция об особенностях его эксплуатации, ограничениях переме-
щений по осям, режимах работы и габаритных ограничениях
заготовки и инструмента;
60
	инструкция по программированию ЧПУ, в которой содержится
справочная информация о языке программирования, вспомога-
тельных и служебных функциях, ограничениях системы ЧПУ;
	санитарные нормы и правила (СНиП) по работе на конкретных
станках (для примера на рис. 2.1 указаны шлифовальные станки)
содержат методологию по способам безопасного ведения обра-
ботки;
	стандарт предприятия (СТП) на изготовление требуемой де-
тали (для примера в качестве детали на рис. 2.1 указан осевой
режущий инструмент) содержит всю технологическую базу
по обработке данной детали, накопленную за все время его ра-
боты, а также возможные варианты решения спорных вопросов
по конструкции изделия и технологии его обработки.
Подготовку УП можно разбить на два модуля. Первый модуль
занимается расчетом перемещений инструмента, учитывая тех-
нологические и технические ограничения. Все входные данные
поступают именно на этот модуль и все их преобразования также
происходят в этом модуле. В связи с этим модуль должен функцио-
нировать со всеми ранее перечисленными документами. Работать
с этим модулем должны также все ранее перечисленные специ-
алисты.
Модуль будет выдавать группы файлов. Одна группа файлов
будет являться управляющей программой системы ЧПУ, две другие
группы файлов системные, обеспечивающие связь первого модуля
со вторым.
Первая группа системных файлов должна передавать исходные
данные, содержащие информацию об оснащении станка (тип ос-
настки, инструмент, заготовка, их взаимное расположение). Вторая
группа файлов должна содержать рассчитанные данные (траектории
всех перемещений инструмента).
Второй модуль обеспечивает моделирование (визуализацию) об-
работки, возможность наглядно проследить весь процесс обработки
и, введя необходимые поправки, избежать получения бракованной
продукции. Этот модуль позволит провести процесс отладки и оп-
тимизации программы на этапе ее создания. Работать с модулем
должны технолог и наладчик станков с ЧПУ.
Работа модуля основывается на техническом паспорте станка
и СТП на изготовление осевого режущего инструмента. Резуль-
татами работы данного модуля являются создание карты наладки
и проверка результата обработки на ошибки (отклонение размеров
от заданных, наличие зарезов как на изделии, так и на оснастке).
61
Следующим шагом является расчет перемещений инструмен-
та, который можно разделить на четыре этапа.
1.	Моделирование заготовки. На этом этапе задаются параметры
заготовки (размеры, геометрические особенности, вылет из па-
трона). Все это производится на основании технического паспорта
станка и СТП на изготовление осевого режущего инструмента.
Заданием параметров занимается технолог, но в процессе работы
наладчик станков с ЧПУ и оператор могут менять параметры в опре-
деленных пределах. После окончания ввода данных параметры
заготовки в оцифрованном виде передаются на следующий этап.
2.	Моделирование наладки инструмента. На этом этапе задают-
ся типы используемого инструмента, их размеры и координатные
привязки к системе координат станка. Параметры каждого ин-
струмента должны быть поставлены в соответствие поверхности
(или группе поверхностей), которую они обрабатывают, поэтому
при подборе инструмента и создании их наладки необходимо ис-
пользовать данные чертежа изделия. При этом следует руковод-
ствоваться техническим паспортом станка, СТП на изготовление
детали и СНиП по работе на конкретных станках. Вводом данных
должны заниматься те же специалисты, что и на первом этапе.
По результату этого этапа создается первая группа системных
файлов, содержащих информацию об оснащении. Полученные
данные передаются на следующий этап.
3.	Моделирование обработки. Это самый важный этап, на кото-
ром создается траектория обработки. Траектория должна учитывать
особенности технологического процесса и применяемого инстру-
мента. Ввод данных на этапе осуществляет только технолог; влияние
оказывают те же документы, что и на втором этапе. На третьем
этапе формируется группа системных файлов, содержащих инфор-
мацию обо всех перемещениях инструмента и заготовки, которая
передается на следующий этап.
Технолог производит настройку приложения для максимально
объективного преобразования данных в графическую информацию.
После подачи информации об оснащении и инструменте технолог
вводит все уточнения по конструкции изделия, которых не было
в чертеже.
На трех ранее перечисленных этапах при определенных условиях
необходимо вводить поправки по результатам визуализации. Это
сделано для того, чтобы система могла работать в условиях реаль-
ного производства, где невозможно учесть все случайности, такие
как отсутствие заказанного инструмента, отклонение заготовок,
наличие оснастки и т.д.
62
4.	Постпроцессирование. На этом этапе вся набранная системой
информация преобразуется в управляющую программу системы
ЧПУ. Контроль по созданию УП осуществляется программистом
на основании инструкции по программированию ЧПУ станка.
Результатом работы будет выдача управляющей программы для
< истемы ЧПУ, карты наладки для данного оборудования.
2.2.1.	Ручное программирование
для станков с ЧПУ
Ручное программирование состоит в том, что технолог по за-
данному операционному технологическому процессу рассчитывает
траекторию перемещения инструмента, назначает необходимые
технологические команды (подачу, охлаждение, смену инструмента
и т.д.). При этом требуется детальная проработка технологического
процесса, когда определяются не только отдельные рабочие ходы,
но и производится расчленение каждого из них на шаги, представ-
ляющие собой перемещения инструмента вдоль определенного
геометрического элемента поверхности детали (цилиндр, конус,
дуга и др.). Шагами могут быть и отдельные участки поверхности,
обрабатываемые с разными режимами резания.
Результатом программирования является УП, которая пред-
ставляет собой совокупность команд на языке программирования
и определяет алгоритм функционирования станка по обработке
конкретной заготовки.
Ручное программирование станков с ЧПУ осуществляется от-
дельно от станка в простых текстовых редакторах.
Результатом ручного программирования является текстовая или
табличная запись управляющей программы, которая затем либо
набирается непосредственно на пульте станка, либо наносится с по-
мощью специальной техники на программоноситель (перфоленту
магнитную ленту, диск, флешкарту и т.д.), либо через подсоединен-
ный кабель вводится на станок.
Ручная подготовка управляющей программы организационно
представляет собой достаточно сложный процесс, в котором соб-
ственно составление текста управляющей программы является лишь
одним из нескольких взаимосвязанных этапов.
Составление управляющих программ в цехе производится, как
правило, вручную для конкретной модели станка, оснащенного
конкретной системой ЧПУ. При ручном способе подготовки все
необходимые для составления программы вычисления выполни-
63
ются в основном вручную или с помощью калькуляторов. Затем
на основе произведенных вычислений вручную или на каком-либо
печатающем устройстве составляется управляющая программа
в специальных кодах на языке системы ЧПУ станка. После чего текст
управляющей программы с помощью специальной техники пере-
носится на программоноситель, а с него — в систему ЧПУ станка.
Программирование непосредственно в цехе имеет определенные
положительные и отрицательные стороны. Оно не требует больших
затрат на организацию работы и позволяет оперативно вносить из-
менения в уже существующие программы. Однако, чтобы оно было
эффективным, необходимо выполнить ряд условий:
	управляющая программа должна иметь небольшой объем и не
требовать при ее составлении громоздких и сложных вычисле-
ний;
	ассортимент обрабатываемых на станках с ЧПУ изделий не дол-
жен быть большим и часто меняться;
	оператор станков с ЧПУ не должен одновременно обслужива ть
много станков;
	оператор станков с ЧПУ должен иметь высокую квалификацию,
позволяющую выполнять не только простые операции по обслу-
живанию станка, но и функции технолога-программиста.
Ручной способ подготовки управляющих программ применяется,
как правило, в двух случаях:
	при изготовлении технологичных и не сложных по конструкции
изделий, когда трудоемкость подготовки управляющей програм-
мы вручную соизмерима с трудоемкостью подготовки исходных
данных для автоматизированного программирования;
	когда на предприятии отсутствуют технические средства по ав-
томатизированной подготовке управляющих программ.
Для выполнения ручного программирования необходимо иметь:
	чертеж детали с техническими требованиями на ее изготовле-
ние;
	руководство по эксплуатации станка с ЧПУ, на котором будет
выполняться обработка;
	инструкцию по программированию для системы ЧПУ данного
станка;
	сведения об имеющемся режущем инструменте с указанием на-
строечных размеров;
	нормативы режимов резания.
64
В последнее время (благодаря быстрому развитию техники
< ЧПУ) при ручном способе программирования в цехе широко ис-
пользуют ввод программы в систему ЧПУ непосредственно с пульта
станка, используя для этого имеющиеся на нем клавиатуру и ди-
сплей. Возможности современных пультов с ЧПУ позволяют выпол-
нять на них не только ручной ввод текста управляющей программы,
но и предварительную графическую имитацию обработки по со-
ставленной программе, а также коррекцию введенной программы.
Программирование непосредственно от пульта УЧПУ возможно
только на современных станках, имеющих оперативную систему
ЧПУ. Только такие станки позволяют создавать и вводить программы
непосредственно на стойке ЧПУ, при использовании клавиатуры
и дисплея. В отличие от ручного программирования здесь легко
прямо на пульте УЧПУ выбрать и вставить в код УП требуемый
постоянный цикл с помощью специальных пиктограмм. Также не-
которые системы ЧПУ осуществляют диалоговый язык программи-
рования, который упрощает создание УП, делает «общение» с ЧПУ
удобным для программиста.
Ввод программы с пульта станка имеет один принципиальный
недостаток — при вводе текста новой программы неизбежно проис-
ходит значительный простой дорогостоящего станка. Как правило,
программирование в цехе используется в относительно небольших
фирмах, имеющих несколько станков с ЧПУ, в которых специалист
по технологии и программированию не может иметь постоянной,
полноценной загрузки. В этом случае целесообразно привлекать опе-
ратора станка для выполнения всего многообразия задач, связанных
с обслуживанием станков с ЧПУ: не только снимать и устанавливать
заготовки и следить за обработкой, но и вводить управляющую
программу в ЧПУ, проверять и оптимизировать ее.
2.2.2.	Составление управляющих программ
в специализированном подразделении
по программированию
, Подготовка программ силами специализированных подразде-
лений характерна для относительно крупных производственных
фирм, оснащенных разнообразным оборудованием с ЧПУ и име-
ющих стабильные заказы. В этом случае для фирмы экономически
нещ »Л( ‘сообразно производить составление программы в цехе непо-
средсгвенно у станков, так как это приводит к значительным потерям
машинного времени. Гораздо более выгодным является организация
3 1»<ч 1 тон М. Л.
65
отдельного подразделения, выполняющего исключительно расчеты
и составление управляющих программ, благодаря чему постоянно
создаются условия для максимальной загрузки станков с ЧПУ и бес-
перебойного изготовления на них изделий. Если подразделение рас-
полагает программистами высокой квалификации, изготавливаемые
изделия не отличаются высокой сложностью и смена номенклатуры
изделий происходит редко, то для составления эффективных управ-
ляющих программ, как правило, вполне достаточно ручного способа
программирования. Если одно из перечисленных условий не соблю-
дается, то для успешной работы в современных условиях необходимо
использовать автоматизированные способы подготовки программ.
2.3.
САПР В УПРАВЛЕНИИ СТАНКАМИ С ЧПУ
Для того чтобы эффективно использовать дорогостоящий станок
с ЧПУ, необходимо применять компьютеры со специальными про-
граммами, получившие название САПР — системы автоматического
проектирования. Они позволяют на компьютере подготовить про-
грамму для станка.
Термин «САПР для машиностроения» обычно используют в тех
случаях, когда речь идет о пакетах программ, которые называются
CAD/CAM/CAE.
Для современного производства характерно использование ком-
пьютерной техники на всех уровнях. Это осуществляется на базе
так называемых систем CAD/CAM/CAE.
CAD (Computer Aided Design) — компьютерная помощь проекти-
рованию. Самая основная функция CAD — определение геометрии
конструкции, поскольку геометрия определяет все последующие
этапы жизненного цикла продукта и является основой для даль-
нейшего использования в системах САМ и САЕ.
САМ (Computer Aided Manufacturing) — компьютерная помощь
изготовлению. Система САМ используется для планирования,
управления и контроля операций производства. Наиболее важным
качеством этой системы является способность автоматизировать
расчеты траекторий перемещения инструмента для обработки
на станках с ЧПУ.
САЕ (Computer Aided Engineering) — компьютерная помощь ин-
женерии. Система САЕ — это технология для анализа геометрии
CAD, моделирования и изучения поведения продукта, решения
различных инженерных задач (расчет конструктивной прочности,
66
нагрузки, напряжения, деформации, анализ тепловых процессов,
рис чет гидравлических систем и механизмов и др.).
Системы CAD/CAM/CAE условно подразделяются на три кате-
гории.
1.	Системы нижнего уровня (легкие системы) — предназначе-
II ы в основном для выполнения чертежей, автоматизации выпуска
конструкторской и технологической документации, двухмерного
моделирования и трехмерных построений. Системы просты в ис-
пользовании, содержат множество библиотек стандартных элемен-
те >в, поддерживают различные стандарты оформления графической
документации.
Использование этих систем позволяет сократить время раз-
работки проекта, но не гарантирует проектировщиков от ошибок
даже при полном соответствии документации ЕСКД и ЕСТД. Одной
из наиболее распространенной систем данного типа является си-
< тома AutoCAD от компании Autodesk.
2.	Системы среднего уровня — предназначены для создания
объемной модели изделия, проектирования сборочных единиц
среднего уровня сложности, подготовки управляющих программ
для оборудования с ЧПУ, выпуска конструкторско-технологической
документации, определения инерционно-массовых, прочностных
и прочих характеристик.
Системы позволяют сократить время на разработку проектов,
на доводку опытных образцов изделий в результате исключения
ошибок при проектировании. С их помощью можно решать боль-
шинство типичных машиностроительных задач, не привлекая
мощные и дорогие системы тяжелого класса. Наиболее известной
системой среднего уровня является система SolidWorks, которая
принадлежит компании Dassault Systemes.
3.	Системы высшего уровня (тяжелый класс) — кроме пере-
численных ранее систем низшего и среднего уровней, дают воз-
можность: моделировать работу механизмов и все виды обработки
на станках с ЧПУ, конструировать детали с учетом особенностей
материала, проводить динамический анализ сборки, проектировать
оснастку с моделированием процессов изготовления (штамповки,
литья, гибки).
Системы высшего уровня позволяют значительно сократить
время разработки и изготовления изделия. Примерами систем
( AD/CAM/CAE высшего уровня являются системы: Creo Elements/
Pro (ранее Pro/Engineer) от компании PTC (Parametric Technology
Corporation), Siemens NX (ранее Unigraphics) и САПА от компании
Dassault Systemes. Отдельно можно выделить системы PDM.
67
PDM (Product Data Management) — системы управления проект-
ными данными и информацией об изделии. Системы класса PDM
совместно с системами CAD/CAM/CAE позволяют организовать па-
раллельное проектирование изделия, когда одновременно большое
число специалистов работает над различными частями и стадиями
проекта.
2.3.1. Моделирование обработки
Развитие компьютерной технологии привело к возможности
моделирования обработки, т.е. полной визуализации обработки
еще на стадии технологической подготовки производства. Нередко
программисты процесс моделирования обработки называют симу-
ляцией обработки. Применение систем моделирования (симуляции)
обработки позволяет программисту-технологу наблюдать трехмер-
ную модель перемещающихся частей технологической системы,
что снижает вероятность ошибок в программе, сокращает время
на ее отладку на станке и исключает возможность столкновения
и поломки инструмента.
С помощью систем симуляции можно редактировать и оптимизи-
ровать управляющие программы, определить количество материала,
удаленного в каждом сегменте пути инструмента, а также назначить
оптимальную скорость подачи.
Некоторые программы поддерживают математические функции,
позволяющие использовать операции вращения, переноса и зер-
кального преобразования траектории инструмента, компенсации
инструмента и др.
Простейший вид симуляции называется верификация траекто-
рии инструмента — визуальное изображение траектории движения
инструмента. Такая верификация может выполняться и без создания
модели самого станка. Модель режущего инструмента перемещается
относительно ЗЭ-модели заготовки в целях проверки траектории об-
работки. Ддя стандартных токарных и фрезерных операций данный
уровень контроля чаще всего более чем достаточен.
Современные системы симуляции обладают богатым набором
функциональных возможностей, призванных не только ускорить
процесс изготовления детали па станках с ЧПУ, но также делают
более эффективным весь производственный процесс.
Наиболее популярными системами симуляции является про-
граммный комплекс VERICUT компании CGTech и редактор управ-
ляющих программ CIMCO Edit компании CIMCO integration.
68
Создание программ с помощью систем CAD/CAM/CAE явля-
ется методом автоматизации работы программиста. С помощью
этих систем возможно создание программ для обработки деталей
на станках с ЧПУ согласно чертежам или ЗИ-моделям деталей.
После создания ЗИ-модели детали программист обозначает по-
верхности, необходимые для обработки, и выбирает стратегию
обработки. Затем программа производит расчеты траекторий
перемещения инструмента. После этого на этапе верификации
рассчитанных траекторий с помощью визуальной проверки при об-
наружении ошибок производится дальнейшая отладка программы.
В результате система САМ с помощью постпроцессора формирует
код управляющей программы, которая и вводится на станок для
обработки детали.
2.3.2. Алгоритм работы модуля
по подготовке УП
Обобщенный алгоритм работы модуля по подготовке УП для
станка с ЧПУ показан на рис. 2.2.
Первым этапом работы по подготовке УП является ввод исходных
данных. Исходные данные должны включать в себя геометрические
свойства изделия, заготовки, инструмента, особенности технологии
обработки, конструктивные особенности оснастки и т.д. Все эти
параметры должны вводиться в удобной для пользователя форме.
Каждый из этих параметров должен вводиться отдельно от другого,
ио иметь определенные связи между собой, которые обеспечивают
создание ограничений на вводимые данные.
Сразу после ввода данных программа запускается на расчет
траекторий движения инструмента. Этот процесс должен быть мак-
симально автоматизирован и иметь определенные настраиваемые
параметры, чтобы быть достаточно универсальным.
Траектории движений инструмента сохраняются в виде, по-
нятном только программному модулю. Чтобы заставить пакет
ЗЭ-моделирования читать эти данные, их необходимо преобразовать
в вид, понятный этому пакету. Затем данные запускаются на вы-
полнение пакетом ЗИ-моделирования.
В этом пакете сначала отрисовываются все основные элементы
станка, находящиеся в зоне обработки, вся оснастка, рекомендован-
ная к применению, а также инструмент и заготовка. Далее пакет,
имитируя все перемещения инструмента относительно заготовки,
осуществляет вычитание одного тела из другого. Таким образом,
69
1
Рис. 2.2. Алгоритм подготовки УП
формируется наиболее приближенная к действительности ЗЭ-модель
детали. С этой моделью можно производить целый ряд действий:
промерить все основные размеры, оценить топологию построения
поверхностей, произвести контроль зарезов оснастки, элементов
станка и заготовки во время всех технологических переходов.
По результатам этой проверки принимается решение по правке
исходных данных (величины подходов, отходов, врезаний, вылета
заготовки, замена оснастки и инструмента). Этот процесс повто-
ряется до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный результат,
который удовлетворит всем требованиям к данному изделию.
70
Когда пользователь данного программного продукта принимает
решение о завершении правки исходных данных, он приступает
к процессу постпроцессирования, который заключается в преоб-
разовании всей накопленной информации в программный код
системы ЧПУ.
Этот программный код записывается в файл, который без до-
полнительных доработок может быть передан на станок.
Такой подход позволяет достаточно хорошо прорабатывать каж-
дую программу для системы с ЧПУ и наглядно отслеживать весь
процесс обработки, не прибегая к пробным деталям.
В результате использования стороннего пакета ЗИ-моделирования
можно значительно упростить создание программного модуля
за счет исключения из программного кода акселераторов 3D-rpa-
фики, заменив их неявным использованием уже готовых функций
пакета ЗИ-моделирования.
Пакет ЗИ-моделирования обладает рядом полезных функций
анализа моделей, которые позволяют проводить дополнительную
проверку геометрических свойств изделия, а также функций, упро-
щающих создание сопутствующей документации.
Постпроцессор — это модуль, преобразующий файл траектории
движения инструмента и технологических команд, рассчитанный
процессором САМ или системой CAD/CAM, в файл управляющей
программы в строгом соответствии с требованиями методики руч-
ного программирования конкретного комплекса станок—система
с ЧПУ. Постпроцессор выполняет немало различных функций,
например:
	кодирует линейные перемещения сообразно цене импульса;
	выполняет линейную или круговую интерполяцию перемеще-
ний по дуге окружности, а также кодирует их в импульсах;
	рассчитывает динамику перемещений, отслеживая и, если нуж-
но, уменьшая слишком большую подачу на малом перемещении
(станок не успеет разогнаться);
	автоматически выдает в кадр вектора или функции коррекции
на радиус инструмента;
	строит текущий кадр по шаблону, автоматически нумеруя кадры
под адресом N;
	превращает подачи, назначенные технологом, в конкретный на-
бор символов с адресом F и выдает в нужное место кадра;
	оформляет как начало, так и конец управляющей программы,
а также структуру кадра.
71
Однако число функций, выполняемых среднестатистическим
постпроцессором, значительно больше. Например, постпроцессор
должен выдавать в кадр перемещения только по тем координатам,
движение по которым имело место, а также правильно определять
выпуклость или вогнутость контура детали для правильного расчета
вектора коррекции и многое другое.
2.3.3. Передача управляющей программы
на станок с ЧПУ
После того как программа обработки подготовлена, ее необхо-
димо переслать на станок для последующей обработки. Система
CAD/CAM открывает файл УП в специальном редакторе или
в стандартном Блокноте операционной системы Windows. Многие
системы поставляются со специальными редакторами УП, которые
являются простым и удобным инструментом для правки и передачи
программ на станок.
В большинстве случаев связь осуществляется в соответствии
со стандартом RS-232. При этом COM-порт (разъем) персональ-
ного компьютера соединяется кабелем со специальным разъемом
на корпусе станка или панели УЧПУ. Для передачи данных необхо-
димо, чтобы УЧПУ станка и коммуникационная программа были
синхронизированы.
Это достигается соответствующей настройкой параметров СЧПУ
и коммуникационной программы. Например, если значение для
стоповых битов {stop bits) системы ЧПУ станка равно двум, то такое
же значение должно находиться и в соответствующем параметре
коммуникационной программы.
После настройки основных параметров УП можно передать
на станок. Для этого придется переключить систему ЧПУ станка
в режим приема-передачи данных, нажать на панели УЧПУ клавишу
Прием данных, а в коммуникационной программе выбрать пункт
меню Передать. Для передачи данных со станка на персональный
компьютер (ПК) нужно действовать наоборот. Сначала переключить
СЧПУ станка в режим приема-передачи данных, затем в комму-
никационной программе выбрать пункт меню Принять и нажать
клавишу на панели УЧПУ станка Передать данные.
Важно внимательно читать документацию к станку — в ней
находится информация о настраиваемых параметрах для приема
и передачи данных, а также последовательность действий при ра-
боте с внешними устройствами хранения информации.
72
Для передачи УП, размер которых превышает размер свободной
памяти СЧПУ, используется режим прямого управления (DNC).
В этом режиме программа обработки не записывается в память
системы ЧПУ, а выполняется прямо с компьютера. Система ЧПУ
имеет (или создает в памяти) специальный программный буфер,
в который приходит часть программы. Как только этот буфер за-
полняется, система посылает сигнал па компьютер, чтобы тот пре-
кратил передавать данные.
В это время СЧПУ станка выполняет кадры УП, находящиеся
в буфере. Когда буфер освобождается, система ЧПУ посылает
новый сигнал на ПК, который разрешает дальнейшую передачу
данных. Этот процесс продолжается до полного выполнения УП.
Для работы в режиме DNC необходимо, чтобы СЧПУ станка было
соответствующим образом подготовлено производи гелем, а на пер-
сональном компьютере находилась коммуникационная программа
с поддержкой этого режима.
Наиболее продвинутые системы позволяют передавать данные
по локальной сети, а не по RS-232. В этом случае пользователь прямо
с ПК может «видеть» содержимое памяти станка. Прием и передача
данных осуществляется привычным для Windows способом — пере-
таскиванием файлов из одной папки в другую, что очень удобно.
Рассмотренный способ передачи данных не является единствен-
ным. Многие отечественные предприятия до сих пор используют
перфоленты для загрузки программ обработки. Некоторые станки
с ЧПУ снабжены встроенным дисководом для считывания программ
с CD-дисков или считывают информацию с флэш-карт.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Каковы основные особенности ручного программирования
станков с ЧПУ?
2.	В чем заключается технологическая подготовка производ-
ства на станках с ЧПУ?
3.	Дайте характеристику основным этапам подготовки УП.
4.	Охарактеризуйте визуализацию обработки при подготовке
УП для станка с ЧПУ.
5.	Каково назначение и каковы принципы использования САПР
при подготовке УП?
Глава 3
ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
В СТАНДАРТЕ ISO 6983 (В КОДЕ
ISO-7bit)
3.1.
ПРИМЕНЕНИЕ КОДОВ ISO-7bit
Понятия двоичного и двоично-десятичного кодов. Для кодиро-
вания цифровой информации наиболее удобной является двоичная
система счисления. В этой системе используются только две цифры:
О и 1. В системах программного управления, использующих в каче-
стве программоносителя перфоленту, цифре 1 соответствует про-
битое отверстие в перфоленте, а 0 — отсутствие соответствующего
отверстия в перфоленте. При кодировании логической информации
также удобно использовать двоичный код. В этом случае 1 соответ-
ствует логическому ДА, а 0 — логическому НЕТ.
Запись чисел, соответствующих числам от 0 до 9 десятичной
системы, осуществляется в четырех разрядах:
	первый разряд соответствует 2 в нулевой степени, т. е. 1;
	второй разряд соответствует 2 в первой степени, т. е. 2;
	третий разряд соответствует 2 во второй степени, т. е. 4;
	четвертый разряд соответствует 2 в третей степени, т. е. 8.
Поэтому запись числа десятичной системы счисления в двоичном
коде выглядит следующим образом:
0	— 0000, 1 —0001, 2 —0010, 3 — 0011, 4 —0100, 5 — 0101,6 —
ОНО, 7 — 0111, 8 — 1000, 9 — 1001.
Однако запись, считывание и контроль чисел в двоичной систе-
ме требует специальных навыков. Кроме того, запись информации
оказывается очень длинной. Так, перемещение рабочего органа на
1000 мм в двоичной системе запишется 10-разрядным числом —
1111101000.
Поскольку каждая единица двоичного числа изображается
на перфоленте отверстием, а каждый нуль — непробитой позицией,
74
то для записи числа потребуется 10 позиций (т.е. 10 дорожек пер-
фоленты). При дальнейшем увеличении кодируемого числа будет
возрастать и потребное количество дорожек перфоленты. Этого
недостатка удается избежать, используя так называемую двоич-
но-десятичную систему кодирования. Она характерна тем, что
кодируемому числу придается порядок десятичного счета, а цифры
каждого разряда записываются в двоичной системе.
При использовании двоично-десятичной системы кодирования
для записи любого числа потребуется только четыре дорожки
перфоленты, на которых поперечными строчками записываются
цифры каждого разряда десятичного числа. Разряды записывают-
ся от старшего к младшему. Использование двоично-десятичного
кода предусматривает представление десятичного числа разбитым
на регистры, а цифры в каждом регистре представляются в дво-
ичном коде. Основой этой системы является десятичная запись
числа, в котором каждую ее цифру (от 0 до 9) представляет четы-
рехразрядный двоичный код. Например, десятичное число 369,02
в двоично-десятичном коде имеет следующий вид (каждый разряд
имеет соответствующий регистр):
третий разряд (3) — 0011, второй разряд (6) — 0110, первый раз-
ряд (9) — 1001, «минус» первый разряд (0) — 0000, «минус» второй
разряд (2) — 0010.
Алфавитно-цифровой код ISO-7bit. В станках с ЧПУ с помощью
кодирования технологическая, логическая и числовая информация
передается от управляющей программы к исполнительным органам
станка. Работа по унификации языков программирования коорди-
нируется специальным Комитетом международной организации
по стандартизации ISO (ИСО). К языку программирования предъ-
является ряд требований:
	минимальное число символов;
	возможность простой проверки правильности сделанной записи;
	однозначность чисел и слов, простота изучения;
	достаточный объем информации и др.
Указанным требованиям наиболее полно отвечает код ISO-7bit
(ИСО-7 бит). Алфавитно-цифровой семиразрядный код ISO-7bit
принят международной ассоциацией национальных органов стан-
дартизации и является основным для всех отечественных совре-
менных станков с ЧПУ.
Код ISO-7bit позволяет записать управляющую программу
на восьмидорожечной ленте шириной 25,4 мм с шагом перфорации
2,5 мм. Этот код является семиразрядным и позволяет кодировать
75
128 символов: цифровых, буквенных (прописные буквы латинского
алфавита) и графических. Каждый символ имеет неповторимое вы-
ражение, получаемое путем перфорации отверстий на бумажной
восьмидорожечной ленте. В нем обеспечивается всегда четное число
перфораций (отверстий в строке), что позволяет контролировать
правильность считывания программы.
Система цифровых и буквенных символов, комбинациями ко-
торых может быть выражена необходимая исходная информация,
составляющая программу обработки на станках с ЧПУ, называется
кодом.
Программа содержит три вида информации: о перемещениях,
технологическую и логическую. Перемещения всегда определяются
величинами, а последние — числами. Отсюда символы перемещений
имеют цифровую форму Технологическая и логическая инфор-
мация в программах состоит из команд следующего содержания:
скорость подач, частота вращения шпинделя, номер инструмента,
направление перемещения и т. д. Каждая такая команда может быть
выражена неповторяемым символом, имеющим ту же форму, что
и числовая информация.
При автоматическом управлении с помощью сигналов необхо-
димо, чтобы они поступали в определенном порядке. С этой целью
информация формируется в так называемые кадры. Кадр содержит
информацию об обработке одного участка детали и представляет
собой законченную по смыслу фразу на языке кодирования, в ко-
торой не могут повторяться одни и те же слова. Под словом следует
понимать кодовое выражение какой-либо команды управления.
Существуют три структуры кадров: фиксированная, переменная
и адресная. Первые две структуры (особенно первая) применяются
крайне редко. Адресный кадр получил наибольшее распростра-
нение. Кадр строится таким образом, что перед каждой числовой
информацией идет адресный символ, который указывает место
информации в запоминающем устройстве системы управления. Это
позволяет, как в переменном кадре, не повторять неизменяющую-
ся информацию и еще больше сокращает длину кадров (а значит,
и управляющую программу), так как не требуется особого символа
(слова) для повторения этой информации. В адресном кадре может
не сохраняться строгая последовательность слов, но начало и конец
кадра должны быть строго обозначены.
Восьмая (первая слева) дорожка предназначена для контрольного
признака по четности. Обеспечение всегда четного числа перфора-
ций (отверстий в строке) позволяет контролировать правильность
считывания программы.
76
В коде ISO-7bit цифры кодируются в двоично-десятичном коде
на 1, 2, 3, 4-й дорожках перфоленты с пробивкой отверстий на 5-й
и 6-й дорожках. Буквенные символы А, В, С, D, Е, F, G, Н, I, J, К, L(
М, N, О кодируются соответственно цифрами 1, 2Г 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
11, 12, 13, 14, 15 с пробивкой отверстий на 7-й дорожке. Буквенные
символы Р, О, R, S, Т, U, V, W, X, Y, Z кодируются цифрами 0, 1,2,
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 с пробивкой отверстий на 7-й и 5-й дорожках.
На рис. 3.1 показано кодирование информации на восьмидоро-
жечной перфоленте (нумерация дорожек — справа-налево). Дорож-
кам 1, 2, 3, 4 и 5 приданы веса в соответствии с двоичным кодом 1, 2,
4, 8 и 16. Каждому символу кода соответствует десятичное значение
перфорации (например, символ «+» соответствует числу 43, символ
«Del» — числу 127 и т.д.).
Рассмотрим, как буквенные символы кодов связаны с управлени-
ем осей (координат) конкретных металлорежущих станков. Метал-
лорежущие станки с ЧПУ могут иметь несколько рабочих органов,
перемещающихся по каждой оси. Если программируются переме-
щения первых рабочих органов, то применяют буквенные символы
X, Y, Z. Программирование перемещений вторых и третьих рабочих
органов по осям X, Y, Z осуществляют соответственно символами U,
V, W и Р, Q, R. Символы А, В, С, D и Е служат для адресования ин-
формации о вращательных перемещениях вокруг тех или иных осей.
Эти команды нужны для станков, имеющих круговые координаты,
т. е. устройства для программированного поворота детали во время
ее обработки. Это могут быть поворотные столы фрезерных, гори-
зонтально-расточных и специализированных станков.
При программировании обработки па станках с контурными
системами ЧПУ необходимо задавать параметры интерполяции
символами I, J, К, которые представляют собой координаты началь-
ной точки дуги окружности относительно ее центра соответственно
по осям X, У, Z.
Вспомогательная функция М адресует информацию об измене-
ниях в условиях отработки программы обработки. Такими измене-
ниями могут быть различные технологические команды.
В целом программа, написанная с использованием G-кода, со-
стоит из кадров, каждый кадр содержит набор команд управления.
Команды управления могут следовать в кадре в любом порядке,
но обычно в целях удобства прочтения управляющей программы
системы числового программного управления сначала идут подго-
товительные команды, затем команды управлением перемещением,
следом команды выбора режимов обработки материала и завершают
кадр технологические команды.
77
8	7	6	5	4	0	3	2	1	Номер дорожки	
чеп			16	8		4	2	1	Вес	Назначение символа
				Буква						
	I i	г		Знак Цифра					Символ	
		I	f							
										
		ф		ф	•		□□1		|	4-	Знак перемещения «плюс»
		ф		ф	•	ф		ф	-	Знак перемещения «минус»
					•				NUL	Пробел
		ф	ф		•				0	Цифра 0
•		ф	ф		•			ф	1	Цифра 1
•		ф	ф		•		ф		2	Цифра 2
		ф	ф		•		ф	ф	3	Цифра 3
•		ф	ф		•	ф			4	Цифра 4
		ф	ф		•	ф		ф	5	Цифра 5
		ф	ф		•	ф	ф		6	Цифра 6
•		ф	ф		•	ф	ф	ф	7	Цифра 7
•		ф	ф	ф	•				8	Цифра 8
		ф	ф	ф	•			ф	9	Цифра 9
•	ф			ф	•			ф	i	Начальная координата дуги Хо
ф	ф			ф	•		ф		j	Начальная координата дуги Уо
	ф			ф	•		□□1		к	Начальная координата дуги
ф	ф				•	ф	ф		F	Величина подачи
	ф				•	ф	ф	ф	G	Подготовительная функция
ф	ф			ф	•	ф			L	Коррекция
	ф			ф	•	ф		ф	М	Технологическая команда
	ф			ф	•	ф	ф		N	Номер кадра
	ф		ф		•		ф	ф	S	Технологическая команда
•	ф		ф		•	ф			т	Технологическая команда
ф	ф		ф	ф	•				X	Перемещение по координате X
	ф		ф	ф	•			ф	Y	Перемещение по координате Y
	ф		ф	ф	•		ф		Z	Перемещение по координате Z
				ф	•		ф		LF	Конец кадра
					•					
ф	ф	ф	ф	ф	•	ф	ф	ф	Del	Забой (на структуру кадра не влияет)
Рис. 3.1. Кодирование информации на восьмидорожечной перфоленте
Начинается и заканчивается текст управляющей программы
символом «%». Далее может следовать название программы после
символа «О». Комментарии в тексте управляющей программы раз-
мещаются либо в круглых скобках, либо предваряются символом
«;» (точка с запятой).
78
Каждая управляющая команда может иметь один или несколько
параметров, которые обозначаются буквами латинского алфавита.
G-код позволяет использовать следующие основные параметры для
управляющих команд:
А — поворот вокруг оси X;
В — поворот вокруг оси Y;
С — поворот вокруг оси Z;
D — параметр коррекции выбранного инструмента (например,
М06Т1 D1);
Е — вторая функция подачи;
F — скорость рабочей подачи (например, G01 XI 0.5 F75);
G — подготовительная функция;
Н — параметр коррекции выбранного инструмента;
I — координата X центра дуги или круговой интерполяции;
J — координата У центра дуги или круговой интерполяции;
К — координата Z центра дуги или круговой интерполяции;
L — вызов подпрограммы с данной меткой (например, L12 РЗ);
М — вспомогательная функция;
N — номер кадра;
О — не определено;
Р — третичная длина перемещения параллельно X;
Q — третичная длина перемещения параллельно У;
R — третичная длина перемещения параллельно Z;
S — скорость вращения шпинделя (например, S1500 М3);
Т — первая функция инструмента (номер инструмента, номер
его коррекции);
U — вторичная длина перемещения параллельно X;
V — вторичная длина перемещения параллельно У;
W — вторичная длина перемещения параллельно Z;
X — координата точки траектории по оси X (например, G01
Х25.4 Y2.3 Z0.2);
Y — координата точки траектории по оси У (например, G01 Х25.4
Y2.3 Z0.2);
Z — координата точки траектории по оси Z (например, G01 Х25.4
Y2.3 Z0.2).
Буквы, используемые в качестве символов в управляющих про-
граммах, выбраны не случайным образом. Большинство из них
представляют собой начальные буквы соответствующих терминов
на английском языке. Например, в качестве символа величины
контурной скорости подачи выбрана буква F — первая буква
английского слова feed («подача»), в качестве символа скорости
вращения шпинделя буква S — первая буква английского слова
79
speed («скорость»), в качестве символа номера инструмента буква
Т — первая буква английского слова tool («инструмент»).
Основные команды (G-коды). Основные команды (в стандарте
они называются подготовительными) начинаются с буквы G. Их
можно разделить на три группы:
	перемещение рабочих органов оборудования с заданной скоро-
стью (линейное и круговое);
	выполнение типовых последовательностей (таких как обработка
отверстий и резьб);
	управление параметрами инструмента, системами координат
и рабочих плоскостей.
В табл. 3.1 приведена сводная таблица основных кодов команд G.
Рассмотрим более подробно основные команды.
Команда G00 — ускоренное перемещение (холостой ход).
Команда G01 — линейная интерполяция с заданной скоростью
подачи.
Команда G02 — круговая интерполяция по часовой стрелке.
Команды G03, G30, G31 — круговая интерполяция против ча-
совой стрелки (соответственно нормальный, удлиненный и укоро-
ченный размер).
Команда G04 — задержка на Р миллисекунд выполнения про-
граммы, пауза.
Команда G06 — параболическая интерполяция.
Команда G08 — разгон.
Команда G09 — точная остановка.
Таблица 3.1. Сводная таблица основных кодов G	
Коды	Описание
G00...G04	Позиционирование инструмента
G17...G19	Переключение рабочих плоскостей (XY, XZ, YZ)
G20...G21	Не стандартизовано
G40...G44	Компенсация размера различных частей инстру- мента (длина, диаметр)
G53...G59	Переключение систем координат
G80...G84	Циклы сверления, нарезания резьбы
G90...G92	Переключение систем координат (абсолютная, относительная)
80
Команда GIO — задание новых координат для начала координат.
Команда G11 — отмена команды G10.
Команда G12 — объемная интерполяция.
Команда G13 — выбор осей координат.
Команда G15 — отмена полярной системы координат.
Команда G16 — назначение полярной системы координат (X —
радиус, Y — угол).
Команда G17 — выбор в качестве рабочей плоскости обработки
X—Y.
Команда G18 — выбор в качестве рабочей плоскости обработки
Z—X.
Команда G19 — выбор в качестве рабочей плоскости обработки
Y—Z.
Команда G20 — единицы измерения — дюймы.
Команда G21 — единицы измерения — миллиметры.
Команда G22 — активирование установленного предела пере-
мещений (станок не выйдет за их предел).
Команда G23 — отмена команды G22.
Команда G25 — начало отсчета координат.
Команда G28 — возврат на референтную точку.
Команды G33, G34, G35 — резьбонарезание резцом (соответ-
ственно постоянный, возрастающий и убывающий шаги).
Команда G53 — отключение смещения начала системы коор-
динат.
Команды G54...G59 — переключение на заданную оператором
систему координат.
Команда G68 — поворот координат на нужный угол.
Команда G69 — отмена команды G68.
Команда G70 — программирование в дюймах.
Команда G71 — программирование в миллиметрах.
Команда G80 — отмена циклов сверления, растачивания, наре-
зания резьбы метчиком и т.д.
Команда G81 — цикл сверления.
Команда G82 — цикл сверления с задержкой.
Команда G83 — цикл прерывистого сверления (с полным вы-
водом сверла).
Команда G84 — цикл нарезания резьбы.
Команда G90 — задание абсолютных координат опорных точек
траектории.
Команда G91 — задание относительной системы координат.
Команда G94 F (подача) — в формате мм/мин.
Команда G95 F (подача) — в формате мм/об.
81
Команда G98 — отмена.
Команда G99 — после каждого цикла не отходить на «подходную
точку».
Отдельную группу кодов G составляют команды, связанные
с коррекцией инструмента.
Команда G40 — отмена компенсации радиуса инструмента.
Команда G41 — назначение компенсации радиуса инструмента
слева от траектории.
Команда G42 — назначение компенсации радиуса инструмента
справа от траектории.
Команда G43 — положительная компенсация длины инструмента.
Команда G44 — отрицательная компенсация длины инструмента.
Команда G49 — отмена компенсации длины инструмента.
Вспомогательные (технологические) команды (М-коды). Техно-
логические команды языка начинаются с буквы М. Эти команды
включают следующие действия:
	сменить инструмент;
	включить-выключить шпиндель;
	включить-выключить охлаждение;
	вызвать-закончить подпрограмму.
Команда МОО — приостановка работы станка до нажатия кнопки
Старт на пульте управления станком.
Команда М01 — приостановка работы станка до нажатия кнопки
Старт при включенном режиме подтверждения останова.
Команда М02 — конец программы без сброса модальных функций.
Команда МОЗ — начало вращения шпинделя по часовой стрелке.
Команда М04 — начало вращения шпинделя против часовой
стрелки.
Команда М05 — остановка вращения шпинделя.
Команда М06 — смена инструмента.
Команда М07 — включение дополнительного охлаждения.
Команда М08 — включение основного охлаждения.
Команда М09 — выключение охлаждения.
Команда М10 — зажим инструмента.
Команда МИ — разжим инструмента.
Команда М13 — выключение охлаждения и вращения шпинделя
по часовой стрелке.
Команда Ml4 — выключение охлаждения и вращения шпинделя
против часовой стрелки.
Команда М15 — быстрое перемещение в положительном на-
правлении.
Команда М16 — быстрое перемещение в отрицательном на-
правлении.
Команда М17 — конец подпрограммы.
Команда М25 — ручная замена инструмента.
Команда МЗО — конец управляющей программы со сбросом
модальных функций.
Команда М60 — смена заготовки.
Команда М68 — зажим заготовки.
Команда М69 — разжим заготовки.
Команда М78 — зажим стола.
Команда М79 — разжим стола.
Команда М98 — вызов подпрограммы.
Команда М99 — конец подпрограммы, возврат к основной про-
грамме.
Прокомментируем приведенные команды. Команда G00 ис-
пользуется для ускоренного перемещения в определенную точку.
Команда обычно располагается перед кадром, в котором происходит
процесс резания. Перемещение осуществляется с максимально
возможной скоростью. Команда является модальной, действуя для
последующих кадров управляющей программы, пока интерпрета-
тором команд не будет найдена команда из этой же группы команд
(например, G01, G02, G03, G05 и др.).
Например: GOO XI.5 Y23.5 — производится ускоренное переме-
щение в точку с координатами X = 1,5 и Y = 23,5.
Команда G01 используется для перемещения с использованием
линейной интерполяции. Таким образом, перемещение к конеч-
ной точке, указанной в кадре, осуществляется по прямой линии.
Используется данная команда непосредственно для резания об-
рабатываемого материала. Скорость перемещения инструмента
задается значением скорости подачи F. В процессе выполнения
управляющей программы система числового программного управ-
ления всегда использует последнее значение скорости подачи F до
того момента, пока не будет обнаружена команда F, имеющая другое
числовое значение. Команда является модальной, действуя для по-
следующих кадров управляющей программы, пока интерпретатором
управляющих команд не будет найдена команда из этой же группы
команд (например, GOO, G02, G03 и др.). При выполнении команды
G01 движение по осям, подпадающим под действие команды, про-
изводится одновременно и достижение конечной точки, указанной
в кадре, также происходит одновременно.
Например: G01 XI.5 Y23.5 — производится линейное перемеще-
ние в точку с координатами X = 1,5 и Y = 23,5.
83
Команда G04 используется для выполнения задержки исполне-
ния управляющей программы или паузы. Команда действует только
на кадр, в котором опа указана.
Некоторые системы числового управления для задания времени
задержки (паузы) используют управляющее слово F, после которого
следует числовое значение паузы в секундах.
Например, G04 F10 — пауза продолжительностью 10 с.
Часть систем числового программного управления для задания
продолжительности паузы используют управляющее слово Р.
Например, G04 РЮ — пауза продолжительностью 10 мс; G04
РЮ — пауза продолжительностью 10 с (после числового значения
стоит точка).
Команда G09 используется для точной остановки в заданной точ-
ке. Команда немодальна и действует только в том кадре, в котором
указана, не влияя на последующие кадры.
Команда G17 используется для выбора в качестве плоскости об-
работки детали плоскость XY.
Например: G17 — в качестве плоскости обработки детали вы-
брана плоскость XY.
Команда Gt8 используется для выбора в качестве плоскости об-
работки детали плоскость ZX.
Например: G18 — в качестве плоскости обработки детали вы-
брана плоскость ZX.
Команда G19 используется для выбора в качестве плоскости об-
работки детали плоскость YZ.
Например: G19 — в качестве плоскости обработки детали вы-
брана плоскость YZ.
Команда G20 используется для выбора единиц измерения «дюй-
мы» в управляющей программе для станков с числовым програм-
мным управлением. Все данные, которые имеются в управляющей
программе, считаются измеренными в дюймах.
Команда G21 используется для выбора единиц измерения «мил-
лиметры» в управляющей программе для станков с числовым про-
граммным управлением. Все данные, которые имеются в управля-
ющей программе, считаются измеренными в миллиметрах.
Команда G40 отменяет коррекцию на режущий инструмент
G41 или G42. Отмена коррекции, задаваемая командой G40, может
осуществляться совместно с прямолинейным движением инстру-
мента в выбранной плоскости обработки материала. Тогда выход
из эквидистанты происходит при движении к конечной точке кадра,
в котором происходит отмена коррекции на режущий инструмент
и прямолинейное движение инструмента. Если происходит движе-
84
ние по командам G02 или G03, т.е. круговая интерполяция, отмена
коррекции на режущий инструмент не может быть назначена.
Команда G41 — коррекция на режущий инструмент влево.
Команда G41 назначает коррекцию на инструмент влево, т. е. сдвига-
ет режущий инструмент влево от траектории движения инструмента
для коррекции на размер используемого режущего инструмента. Для
реализации правильной коррекции радиус или диаметр режущего
инструмента должен быть запрограммирован в слове D. При отри-
цательном значении величины смещения, заданной радиусом или
диаметром инструмента в слове D, коррекция на инструмент будет
выполняться, как при задании команды G42 (коррекция на режущий
инструмент вправо). Правая или левая сторона траектории движе-
ния режущего инструмента определяются при взгляде на режущий
инструмент, при его удалении от оператора.
Команда G42 — коррекция на режущий инструмент вправо.
Команда G42 назначает коррекцию на инструмент вправо, т. е.
сдвигает режущий инструмент вправо от траектории движения
инструмента для коррекции на размер используемого режущего
инструмента. Для реализации описанной коррекции радиус или
диаметр режущего инструмента программируется в слове D. При
отрицательном значении величины смещения, заданной радиусом
или диаметром инструмента в слове D, коррекция на инструмент
будет выполняться, как при задании команды G41 (коррекция на ре-
жущий инструмент влево). Правая или левая сторона при движении
используемого режущего инструмента определяются при взгляде
на инструмент, при его движении от оператора.
Команда G43 — коррекция на длину режущего инструмента, по-
ложительная компенсация длины режущего инструмента. Команда
G43 назначает положительную коррекцию на длину инструмента.
Длина режущего инструмента прибавляется к величине заданного
положения оси.
Команда G44 — коррекция на длину режущего инструмента, от-
рицательная компенсация длины режущего инструмента. Команда
G44 назначает отрицательную коррекцию па длину инструмента.
Длина режущего инструмента отнимается от величины заданного
положения оси.
Команда G49 — отмена коррекции на длину режущего инстру-
мента, отмена компенсации длины режущего инструмента. Команда
G49 отменяет положительную коррекцию и отрицательную коррек-
цию на длину инструмента, т. е. команды G43 и G44.
Аналогично команде G49 команды МЗО и Reset (Сброс) также
отменяют компенсацию на длину режущего инструмента.
85
3.2.
СОСТАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЯЮЩЕЙ
ПРОГРАММЫ
Слово. Является базовым элементом текста управляющей про-
граммы. Слово представляет собой комбинацию прописной буквы
латинского алфавита и некоторого числового значения, в качестве
которого может использоваться либо целое двузначное или трех-
значное число, либо десятичная дробь, целая и дробная части
которой могут отделяться как запятой, так и точкой. В некоторых
случаях в слове кроме буквы и числа могут использоваться и другие
текстовые символы: например, между буквой и числом при не-
обходимости может находиться математический знак «+» или «-».
Буквенная составляющая слова в теории ЧПУ называется адресом,
потому что она определяет назначение следующих за ним данных,
содержащихся в этом слове.
Примеры записи слов:
G01
Х136.728
Z-4.87
Кадр. Представляет собой следующий в иерархии после слова
элемент текста управляющей программы, т. е. кадр является эле-
ментом текста более высокого уровня, чем слово. Каждый кадр
состоит из одного или нескольких слов, расположенных в опреде-
ленном порядке, которые воспринимаются системой ЧПУ как еди-
ное целое и содержат как минимум одну команду. Отличительным
признаком кадров как совокупности слов является то, что в них
содержится вся геометрическая, технологическая и вспомогатель-
ная информация, необходимая для выполнения рабочих или под-
готовительных действий исполнительных органов станка. Рабочее
действие в данном случае означает обработку заготовки за счет
однократного перемещения инструмента по одной элементарной
траектории (прямолинейное перемещение, перемещение по дуге
и т.д.), а подготовительное действие — действие исполнительных
органов станка для выполнения или завершения рабочего действия.
Пример записи кадра: N12 5 G01 Z-2.7 F30.
Данный кадр состоит из четырех слов: порядкового номера кадра
N125 и трех слов G01, Z - 2.7 и F30, которые задают прямолиней-
ное перемещение инструмента по оси Z до точки с координатой
Z = -2,7 мм со скоростью подачи 30 мм/мин.
Текст. Текст управляющей программы для станка с ЧПУ есть
не что иное, как сформированная по определенным правилам со-
86
вокупность кадров. В общем случае система ЧПУ с танка выполняет
команды управляющей программы строго в порядке следования ка-
дров, при этом переход к каждому очередному кадру осуществляется
только по окончании выполнения предыдущего кадра.
Чтобы отдельные кадры можно было связать в единую систему,
кроме буквенных символов, приведенных ранее, при составлении
управляющих программ для систем ЧПУ применяют и многие дру-
гие текстовые символы.
В табл. 3.2 приведены некоторые дополнительные символы, ко-
торые рекомендованы к применению.
Таблица 3.2. Дополнительные текстовые символы		
Сим ИОЛ	Назначение	Применение
%	Начало программы	Символ обозначения начала управля- ющей программы. В случае использова- ния программоносителя в виде перфо- ленты используется также для остановки носителя данных при обратной пере- мотке перфоленты
LF или ПС	Конец кадра	Символ обозначения конца кадра и пе- рехода па следующую строку текста управляющей программы. В современ- ных системах ЧПУ используется редко
	Главный кадр	Символ обозначения кадра, в котором должна быть записана вся информация, необходимая для начала или возобнов- ления обработки. В главном кадре дан- ный символ записывается вместо сим- вола N в слове «номер кадра»
/	Пропуск кадра	Символ, обозначающий, что информа- ция, содержащаяся после него до конца кадра, в котором он расположен, будет или отрабатываться, или пропускаться в зависимости от настроек на пульте управления. Если с этого символа на- чинается кадр, то его действие распро- страняется на весь этот кадр
(	Круглая скобка левая	Символ, обозначающий, что информа- ция, помещенная за ним, не должна при- ниматься системой ЧПУ к исполнению. Используется совместно с символом )
87
Окончание табл. 3.2
Символ	Назначение	Применение
)	Круглая скобка правая	Символ, обозначающий, что информа- ция, помещенная за ним, должна при- ниматься системой ЧПУ к исполнению. Используется совместно с символом (
NUL или ПУС	Пусто	Символ пропуска строки перфоленты. Используется только при написании программы на перфоленте. Не воспри- нимается системой ЧПУ
Формат кадра. Это определенный вид и последовательность
слов, записанных в кадре управляющей программы. Слова, про-
извольно расположенные в тексте управляющей программы,
воспринимаются системой ЧПУ всего лишь как некоторый набор
слов и не будут приняты к исполнению. Чтобы данные слова пред-
ставляли собой команду, понятную для системы ЧПУ, они должны
быть записаны в кадре управляющей программы в определенном
виде и порядке в соответствии с принятым для конкретной си-
стемы ЧПУ.
Международный стандарт содержит следующие общие реко-
мендации, относящиеся к формату кадра при ручном программи-
ровании:
	слова кадра, так же как и в обычном тексте, должны отделяться
друт от друга интервалами (пробелами). Необходимо отметить,
что данное требование не соблюдается во многих современных
системах ЧПУ;
	каждый кадр начинается словом, обозначающим номер кадра.
Данное словосочетание — «номер кадра» — содержит буквенный
символ N и число, соответствующее порядковому номеру кадра;
	каждый кадр заканчивается словом, обозначающим конец ка-
дра. Рекомендуемый вариант написания данного слова для боль-
шинства импортных систем ЧПУ — LF, для некоторых отече-
ственных систем ЧПУ — ПС;
	командные и размерные слова, а также слова, задающие вели-
чины технологических параметров обработки деталей, распо-
лагаются в тексте кадра между словами «номер кадра» и «конец
кадра» в порядке, определенном производителем системы ЧПУ.
В одних системах ЧПУ он может быть только строго определен-
ным, в других — произвольным.
88
Для удобства работы международный стандарт рекомендует
следующий порядок расположения слов в кадре: N..., G..., X..., Y...,
Z...r U...r V..., W..., Р..., Q.... R..., А..., В..., C...r I...r J, К...г .... LF.
Если задается скорость подачи по одной определенной оси коор-
динат, то слово, обозначающее скорость подачи, должно следовать
непосредственно за словом, задающим перемещение по данной
оси. Если задается скорость подачи одновременно по двум осям ко-
ординат и более, то слово, обозначающее скорость подачи, должно
следовать непосредственно за последним словом, задающим пере-
мещение по данным осям.
При составлении управляющей программы следует учитывать
следующее:
	не допускается наличие в одном кадре слов с одинаковыми бук-
венными символами. В то же время любое слово может быть
пропущено, если оно не является обязательным в данном кадре;
	в целях уменьшения объема текста управляющей программы
в каждом кадре записывается только новая информация по от-
ношению к предыдущему кадру, при этом неизменяемая часть
информации из предыдущего кадра воспринимается системой
ЧПУ по умолчанию как действующая.
В качестве примера проведем анализ структуры следующего
кадра:
N75 G01 Z-10.75 F0.3 S1800 ТОЗ М08 LF
Результат анализа данного кадра представлен в табл. 3.3.
Таблица 3.3. Анализ структуры кадра			
Слово	Адрес	Число	Значение
N75	N	75	Слово, состоящее из адреса N и порядко- вого числа 75, обозначает порядковый номер кадра
G01	G	01	Слово, состоящее из адреса G и кодового числа 01, обозначает подготовительную функцию, предписывающую выполнить перемещение инструмента по прямой линии с заданной скоростью подачи
Z 10.75	Z	-10.75	Слово, состоящее из адреса Z и размерно- го числа -10.75, обозначает координату расположения по оси Z точки, в которую инструмент должен выполнить перемеще- ние в связи с полученной командой G01
89
Окончание табл. 3.3
Слово	Адрес	Число	Значение
F0.3	F	0.3	Слово, состоящее из адреса F и размерно- го числа 0.3, обозначает величину скорости подачи по оси Z при выполнении команды G01
S1800	S	1800	Слово, состоящее из адреса S и размерно- го числа 1800, обозначает величину скоро- сти вращения шпинделя
тоз	Т	03	Слово, состоящее из адреса Т и порядко- вого числа 03, обозначает порядковый номер инструмента, установленного в ра- бочую позицию из устройства автомати- ческой смены инструмента
М08	М	08	Слово, состоящее из адреса М и кодового числа 08, обозначает вспомогательную функцию, предписывающую при выпол- нении команды G01 включить подачу СОЖ
LF	LF	—	Слово, обозначающее окончание кадра, применяется только в случае рукописного составления текста управляющей програм- мы. При распечатке программы на устрой- стве печати не печатается
Структура управляющей программы. В соответствии с междуна-
родными и отечественными стандартами структура управляющей
программы в общем случае подчиняется следующим правилам:
 в тексте управляющей программы должна содержаться гео-
метрическая, технологическая и вспомогательная информа-
ция, которая необходима для проведения заданной обработки.
В каждом кадре программы записывается только та информа-
ция, которая изменяется по отношению к предыдущему кадру.
При этом выполнение системой ЧПУ оставшейся неизменной
информации прекращается только после поступления команды
на ее отмену (вид этой команды и способ отмены определяются
особенностями конкретной системы ЧПУ);
	каждая управляющая программа начинается символом «Нача-
ло программы», подающим системе управления сигнал о начале
выполнения программы. Вид символа «Начало программы» за-
висит от особенностей применяемой системы ЧПУ Наиболее ча-
90
сто в отечественных и зарубежных системах ЧПУ используется
символ %. При этом кадр с символом «Начало программы» не ну-
меруется. Нумерация кадров начинается с последующего кадра;
	если управляющей программе необходимо присвоить обозначе-
ние, то его располагают в кадре с символом «Начало програм-
мы» непосредственно за символом;
	если текст управляющей программы необходимо сопроводить
комментарием, например сведениями об особенностях наладки
станка, то его размещают перед символом «Начало программы»;
	управляющая программа должна заканчиваться символом «Ко-
нец программы», подающим системе управления сигнал на пре-
кращение выполнения управляющей программы, останов шпин-
деля, приводов подач и выключение охлаждения. Информация,
помещенная в тексте управляющей программы после этого сим-
вола, не должна восприниматься системой ЧПУ;
	информация, расположенная в тексте управляющей програм-
мы между символами «Начало программы» и «Конец програм-
мы» и заключенная в круглые скобки, не должна приниматься
системой ЧПУ к исполнению. При этом в тексте внутри скобок
не должны применяться символы «Начало программы» и «Глав-
ный кадр».
3.3.
ПРИМЕРЫ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЦИКЛОВ
ОБРАБОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ G-КОДА
Циклы обработки служат для облегченного (ускоренного) про-
граммирования. Для создания управляющей программы потребуется
ввести только чертежные размеры в диалоговом режиме, не заду-
мываясь о написании самого G-кода (это очень удобно).
Рассмотрим применение специальных циклов обработки, раз-
работанных и применяемых фирмой «Фанук» (Fanuc). В табл. 3.4
приведен перечень циклов обработки на токарном станке.
Таблица 3.4. Перечень циклов обработки		
Код	Группа	Функция
G20	01	Черновой цикл за один проход
G24	01	Цикл подрезания торца за один проход
91
Окончание табл, 3.4
Код	Группа	Функция
G72	00	Цикл чистовой обработки
G73	00	Цикл черновой обработки с несколькими проходами
G74	00	Цикл подрезки торца с несколькими проходами
G75	00	Цикл повторения профиля с несколькими проходами
G76	00	Цикл сверления с удалением стружки в конце
G77	00	Цикл сверления наружного/внутреннего диаметра
G83	10	Цикл радиального сверления
G80	10	Отмена цикла сверления
G86	10	Цикл радиального сверления
G181	00	Осевой цикл сверления
G182	00	Осевой цикл растачивания
G183	00	Осевой цикл растачивания с удалением стружки
G186	00	Цикл для торцевой канавки
G187	00	Цикл для внугренней или наружной канавки
Пример 3.1. Цикл обработки за один проход G20.
Последовательность операций цикла:
	позиционирование инструмента па ускоренном ходу в попереч-
ном направлении в точку D;
	позиционирование на ускоренном ходу на глубину U/2 (при об-
работке конусов U/2 + R);
	обработка диаметра на рабочей подаче;
	чистовая обработка торцевой стороны на рабочей подаче;
	возврат в исходную точку D (позицию инструмента перед акти-
визацией цикла).
Программа управления циклом обработки цилиндра показана
на рис. 3.2, а.
92
Рис. 3.2. Цикл обработки за один проход:
а — цилиндра; б — конусообразной формы
U/2 Х/2
Формат команд:
G20 X(U) Z (W) F_
X (U) исходная точка подвода по оси X
Z (W) исходная точка подвода по оси Z
F_ рабочая подача
Текст программы:
N100 GO Х42 Z2
N110 G20 Х36 Z-20 F0.2
N120 Х32
N130 Х28
N140 Х100 Z50
Программа управления циклом обработки конусообразных форм
показана па рис. 3.2, б.
Формат команд:
G20 X(U) Z(W) R_ F
X (U) исходная точка подвода по оси X
Z (W) исходная точка подвода по оси Z
R _ разность между наибольшим и наименьшим ра-
диусами (с учетом знака)
F	рабочая	подача
Текст	программы:	
N100	GO Х52	7,2.
N110	G20 Х46	Z-20 R-5 F0.2
N120	Х42	
N130	Х38	
N140	GO Х100	Z50
93
Пример 3.2. Цикл радиального точения (подрезания торца) G24.
Последовательность операций цикла:
	позиционирование инструмента на ускоренном ходу в попереч-
ном направлении в точку D;
	позиционирование на ускоренном ходу;
	обработка торца на рабочей подаче;
	возврат инструмента на рабочей подаче;
	возврат в исходную точку D (позицию инструмента перед акти-
визацией цикла).
Программа управления циклом подрезания торца показана
на рис. 3.3, а.
Формат команд:
G24X (U)_Z (W)_F
X (U)_ исходная точка подвода по оси X
Z (W) исходная точка подвода по оси Z
F_ рабочая подача
Текст программы:
N100 GO Х42 Z2
N110 G24 Х20 Z-2 F0.2
N120 Z-4
N130 Z-6
N140 GO Х100 Z50
Рис. 3.3. Циклы обработки:
а — подрезка торца; б — точение конуса
94
Пример 3.3. Цикл радиального точения конуса.
Программа управления циклом радиального точения конуса
показана на рис. 3.3, б.
Формат команд:
G24 X (U) Z (W) R_ F_
X	(U)	исходная	точка	подвода конуса по	оси X
Z	(W)	исходная	точка	подвода конуса по	оси Z
R_ длина конуса
F_ рабочая подача
Текст программы:
N100 GO Х42 Z2
N110 G24 Х20 ZO R-5 F0.2
N120 Z-6
N130 Z-8
N140 GO Х100 Z50
Сброс или аннулирование параметров циклов G20—G21 и G24
производится вводом G00.
Пример 3.4. Цикл чистовой обработки G72.
После черновой обработки заготовки данная функция позволяет
производить чистовую обработку профиля.
Формат команд:
G72 P_Q_
Р_ номер первого кадра программы чистовой об-
работки
Q_ номер последнего кадра программы чистовой
обработки
Функции F, S и Т, которые используются для G72, — это те функ-
ции, которые располагаются между первым и последним кадром
программы чистовой обработки. Данная функция позволяет про-
изводить черновую токарную обработку профиля, указав чистовые
размеры заготовки.
Пример 3.5. Цикл чистовой обработки несколькими проходами.
Имеется два варианта чистового цикла точения конуса:
	рабочие проходы выполняются параллельно оси Z;
	рабочие проходы выполняются параллельно оси X.
Программа управления чистового цикла точения конуса несколь-
кими проходами, когда рабочие проходы выполняются параллельно
оси Z, показана на рис. 3.4, а.
Формат команд:
G73 Р Q U W F S Т
95
Рис. 3.4. Чистовой цикл точения конуса несколькими проходами:
а — рабочие проходы выполняются параллельно продольной оси; б — рабочие про-
ходы выполняются параллельно поперечной оси
Р номер первого кадра программы чистовой об-
работки
Q_ номер последнего кадра программы чистовой
обработки
U припуск для чистовой обработки по оси X
W_ припуск для чистовой обработки по оси Z
F величина подачи F
S скорость вращения шпинделя S
Т_ функция выбора инструмента Т
U1 Глубина прохода, модальная величина, без
программирования знака
Функции F, S и Т, которые используются для выполнения цик-
ла, — это тс, которые имеются во втором кадре с G73. Все функции
F, S и Т между первым и последним кадром программы чистовой
обработки игнорируются. Данная функция сходна с предыдущей
токарной обработкой. Формат программирования идентичный.
Программа управления чистового цикла точения конуса несколь-
кими проходами, когда рабочие проходы выполняются параллельно
оси X, показана на рис. 3.4, б.
Формат команд:
G7 4 P_Q_U_ W_ F S_ T_
P номер первого кадра программы чистовой об-
работки
Q_ номер последнего кадра программы чистовой
обработки
U припуск для чистовой обработки по оси X
W_ припуск для чистовой обработки по оси Z
96
F_ величина подачи F
S_ скорость вращения шпинделя S
Т_ функция выбора инструмента Т
U Глубина прохода, модальная величина, без про-
граммирования знака
Функции F, S и Т, которые используются для выполнения цик-
ла, — это те, которые имеются во втором кадре с G74.
Все функции F, S и Т между первым и последним кадром програм-
мы чистовой обработки игнорируются. Данная функция позволяет
за несколько проходов обрабатывать фигуру определенной формы.
Пример 3.6. Цикл черновой обработки G75.
Программа управления чернового цикла точения конуса несколь-
кими проходами, когда рабочие проходы выполняются параллельно
оси Z, показана на рис. 3.5, а.
Формат команд:
G75 P_Q_U_W_F_S_T_
U — размер и направление отхода по оси X
Di — модальная величина W, размер и направление
отхода по оси Z Dk - модальная величина
Rl_ количество проходов
Р_ номер первого кадра программы чистовой об-
работки
Q_ номер последнего кадра программы чистовой
обработки
U_ припуск для чистовой обработки по оси X
Рис. 3.5. Комплексная обработка:
а — траектория движения инструмента; б — чертеж детали
4 Ьосинзон М. А.
97
W_ припуск для чистовой обработки по оси Z
F_ величина подачи F
S_ скорость вращения шпинделя S
Т_ функция выбора инструмента Т
Функции F, S и Т, которые используются для выполнения цик-
ла, — это те, которые имеются во втором кадре с G75.
Все функции F, S и Т между первым и последним кадром про-
граммы чистовой обработки были перенесены. Чистовая обработка
выполняется функцией G72.
Пример 3.7. Комплексная обработка, включающая в себя черно-
вые циклы G73 или G74 и чистовой G72.
Программа комплексной обработки для получения детали в со-
ответствии с чертежом, показанным на рис. 3.5, б.
Текст программы:
N10 G92S4000
N20 G28 UO W0
N30 Т0101
N40 QO G54 G96 Х42 ZO S220M3 F0.1
N50 Gl Х-0.8 М8
N60 GO Z0.5
N70 Х40
N80 G73U2 R1.5
N90 G73P100 Q170 U0.3 WO. 1 FO . 2 S200
N100 GO G420X70F0.1S220
N110 Gl X10 Z-2
N120 Z-13
N130 X20 Z-24
N140 Z-30
N150 X30 Z-34
N160 Z-40
N170 X40 Z-45
N180 G72 P100 Q170
N190 GO G40 X50 Z50 M5
N200 ИЗО
Пример 3.8. Цикл для обработки торцевой канавки G186 (рис.
3.6, а).
Адреса:
1_ расстояние подвода по диаметру в направле-
нии оси X
А_ глубина 1
98
Рис. 3.6. Циклы обработки канавок:
а — торцевой; б — наружной и внутренней
В глубина 2
С ширина канавки
F_ глубина канавки
Z_ количество проходов
К_ ширина инструмента
R0_ величина скругления на торце
Rl_ радиус на торце
50 величина скругления основания канавки
51_ радиус основания канавки
Т_ величина скругления (или радиуса) торца
U величина скругления (или радиуса) канавки
4*
99
Текст программы
0086
N10 Т0313
N15 G96 Х20 Z5 F0.05 S200 ИЗ
N20 G186 112 А-1 F-4 Z15 J3 КЗ R1 S0 ТО. 5 U0.4
N25 G28 UO W0
N30 М2
Пример 3.9. Цикл для обработки наружной и внутренней канавки
G187 (рис. 3.6Г б).
Ареса:
I—	расстояние подвода по диаметру в направле-
нии оси X
А_ диаметр вала 1
В_ диаметр вала 2
С_ ширина канавки (отрицательная величина)
F_ глубина канавки
+ — положительный знак: наружная канавка
-	— отрицательный знак: внутренняя канавка
Z_ размер в направлении оси
Z_ (отрицательный знак)
J_ количество проходов (минимум 3) это число
обязательно задается
К_ ширина инструмента
R0_ округление на торце
Rl_ радиус на торце
50_ округление основания канавки
51_ радиус основания канавки
Т_ величина скругления (или радиуса) торца
U_ величина скругления (или радиуса) канавки
Х_ выбор внутренней канавки или наружной
-	Х0: внутренняя канавка
-	XI: наружная канавка
Текст программы:
0087
N5 Т0313
N15 G96 Х50 Z2 F0.05 S200 М3
N20 G187 115 А16 В17С-10 F3 Z-3 J3 К-5 RO S1
ТО. 5 U0.5 Х0
N25 G28 UO W0
N30 М2
100
3.4.
КОРРЕКЦИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
Оператор станка с ЧПУ очень часто сталкивается с необходи-
мостью вносить какие-либо исправления (дополнения) в ранее
подготовленную программу, т.е. вводить коррекцию.
В качестве примера рассмотрим корректировку УП на фрезер-
ном станке.
После подготовки УП необходимо проверить правильность рас-
чета координат обработки по осям X, YnZ; наличие и правильность
записи подготовительных и вспомогательных команд; наличие от-
вода стола перед сменой инструмента и его поворотом; путь про-
хождения инструмента в местах установки прихватов, упоров и т. д.
Первый запуск УП перед изготовлением новой партии деталей
на станке с ЧПУ состоит из трех этапов:
	проверка и корректировка программы;
	проверка взаимного расположения инструментов и величин их
смещения в процессе обработки первой заготовки;
	собственно обработка первой заготовки.
Второй этап выполняется при повторных запусках этой партии
или (частично) при замене одного или нескольких инструментов,
причем благодаря использованию корректоров управляющие про-
граммы в большинстве случаев не меняются.
Перед началом обработки первой заготовки по вновь разрабо-
танной программе наладчик (или внедряющий УП технолог) должен
пропустить ее на станке с ЧПУ по кадрам в режиме наладки, т.е.
вхолостую (без заготовки). Отработку команд сопоставляют с кар-
той наладки.
При покадровом вводе программы она должна прерываться
(останавливаться) в следующих случаях:
	несоответствие числа разрядов заданному адресу;
	отсутствие четности в строках ленты;
	наличие адресов, не соответствующих коду ISO или не реализо-
ванных в данной системе ЧПУ
После этого необходимо произвести покадровое сравнение рас-
печатки с текстом УП. Программу обработки вводят в память систе-
мы ЧПУ или путем считывания перфоленты во время отработки.
Ошибки в УП возникают как при задании исходных данных, так
и в процессе ее расчета и записи. Различают ошибки перфорации,
технологические и геометрические.
101
Ошибки перфорации являются следствием неточных действий при
перфорировании ленты или сбоев в работе устройства подготовки
перфоленты. Большинство таких ошибок обнаруживается при прого-
не перфоленты (в режиме ее ускоренного контроля) в УЧПУ станка.
Также возможны ошибки, связанные с неправильным програм-
мированием координат заготовки, координат настроечных точек
инструментов и начальных положений рабочих органов станка,
а также при расчете траектории инструмента.
Технологические ошибки связаны с неправильным выбором ре-
жущего инструмента, зажимных приспособлений, последователь-
ности обработки и параметров режимов резания. Наиболее полно
эти ошибки выявляются при пробной обработке заготовки.
Опыт эксплуатации станков с ЧПУ показал, что чаще всего на ста-
дии разработки УП встречаются геометрические ошибки, для вы-
явления которых используют электромеханические (графопострои-
тели) и дисплеи. С помощью графопостроителей можно вычертить
УП очень подробно (с указанием видов инструментов и их номеров,
определением направления движения и т.д.). Несравненно большим
быстродействием обладают дисплеи, отображающие результаты УП
за доли секунды. Дисплеи позволяют также значительно упростить
ввод исправлений в УП.
С помощью графопостроителей или дисплеев можно также вы-
явить и некоторые технологические ошибки, например несоответ-
ствие инструмента запрограммированному технологическому пере-
ходу и др. Комплексной проверкой точности обработки на станке
с ЧПУ является обработка с помощью УП заготовок каждой из за-
крепленных за ним деталей. Кроме линейных и диаметральных раз-
меров необходимо проверить межосевые расстояния, отклонения
от соосности отверстий и другие параметры изготовленной детали
согласно программе испытаний.
Рассмотрим, как с использованием G-кодов можно оперативно
проводить коррекцию па длину и коррекцию на радиус.
Коррекция на длину. Управляющая программа, которую опе-
ратор запускает на станке с ЧПУ, задает движение кромки центра
фрезы. Однако по умолчанию система ЧПУ управляет точкой пере-
сечения торца шпинделя с его осью вращения (базовая точка).
Чтобы управлять кромкой фрезы, а не торцом шпинделя, необ-
ходимо перенести базовую точку на кромку фрезы. Такое смещение
именуют «коррекция длины инструмента». Если данную операцию
не применять, то, какой бы инструмент не был установлен, станок
будет совмещать торец шпинделя с заданными в программе коор-
динатами по оси Z со всеми вытекающими последствиями.
102
Величина смещения равна расстоянию от кромки фрезы до по-
садочной плоскости оправки, в которой закреплен патрон с инстру-
ментом. Оператор станка с ЧПУ производит измерение инструмента
(на станке или на внестаночной измерительной установке) и заносит
найденное значение в список инструмента на УЧПУ. Инженер-
программист может устанавливать вылет фрезы из патрона при
программировании в системе САМ для обеспечения жесткости
и проверки на столкновения с изделием, но с общей длиной от-
носительно торца он дела не имеет.
Сборка инструмента, патрона и оправки образует расстояние
смещения относительно базовой точки.
Некоторые системы ЧПУ могут автоматически брать длину
текущего (установленного в шпинделе) инструмента и вычислять
управляемую точку. Код ISO-7bit имеет специальный G-код, который
включает коррекцию на длину.
Общий формат программирования имеет следующий вид: G43
Нп, где п — номер позиции (ячейки) инструмента в списке.
Как правило, УЧПУ включает коррекцию на длину при движении
вдоль оси Z, поэтому формат программирования будет следующим:
N10 G43 Z100.0 Н1.
При движении в позицию 100 мм по оси Z устройство ЧПУ сме-
стит базовую точку на величину, записанную в ячейке Н1.
Перед сменой инструмента или в конце программы обработки
коррекцию на длину выключают. Для этого используют код G49
или слово НО.
Кроме задания точки управления корректор на длину может
использоваться для компенсации износа инструмента. Тогда опе-
ратор вносит значение износа как составляющую общей длины
с отрицательным знаком.
Коррекция на радиус. Коррекция (компенсация) на радиус ин-
струмента может осуществляться как в кодах ISO-7bit, так и с ис-
пользованием САПР САМ. На рис. 3.7 представлен чертеж детали,
имеющей криволинейный плоский контур. В качестве примера
рассмотрим фрезерование данного контура.
Контур имеет следующие координаты опорных точек (рис.
3.7, а):
0. (0, 0);
1.	(70, 0);
2.	(70, 60);
3.	(30, 100);
4.	(0, 100).
103
Рис. 3.7. Фрезерование с коррекцией радиуса:
а — чертеж детали; б — траектория движения фрезы; в — траектория смещения
Управляющая программа на основе кода ISO-7bit программиру-
ет перемещение фрезы через опорные точки. Далее представлен
фрагмент программы обхода контура:
N10 GO ХО Y0 — выход в нулевую точку контура;
N20 Gl Х70 Y0 — линейное перемещение в точку 1;
N30 Y60 — линейное перемещение в точку 2;
N40 G2 ХЗО Y100 170 ЛОО — движение по дуге
в точку 3;
N50 Gl ХО Y100 — линейное перемещение в точку 4;
N60 Y0 — движение в начало контура.
Радиус применяемой фрезы при ручном программировании
не учитывался, так как в данном случае увеличивалась трудоемкость
вычисления. Для фрезы диаметром 10 мм траектория обработки
контура принимает вид, показанный на рис. 3.7, б.
Учитывая целочисленное значение радиуса фрезы, пересчет
не займет много времени, однако в случае износа фрезы ее диаметр
может иметь дробную часть, например 9,98 мм, что значительно
повышает трудоемкость пересчета.
104
Данная проблема была решена путем внедрения в устройство
ЧПУ функции эквидистантного смещения контура на заданное
расстояние, которая получила название коррекции на радиус
инструмента: программисту достаточно запрограммировать
траекторию движения центра фрезы, а при отработке ее на стан-
ке указать системе ЧПУ, на какую величину нужно произвести
смещение.
Для включения функции коррекции радиуса используются под-
готовительные команды G41 и G42 для смещения влево и вправо
по ходу движения от исходного контура соответственно.
Это позволяет обрабатывать один и тот же контур фрезами
разного диаметра. Для этого величина смещения вводится в специ-
альную ячейку таблицы инструментов УЧПУ, а в программе обо-
значается адресом D и номером ячейки.
Формат кадра УП имеет вид
Nn G1 G41/G42 Xn.n Yn.n Dn Fn.n,
где G41/G42 — включение коррекции на радиус слева/справа;
Dn — номер ячейки системы ЧПУ с заданным значением смещения.
После прохождения фрезы относительно заданного контура
со смещением коррекцию необходимо выключить. Для этого ис-
пользуется функция G40.
Для того чтобы активировать коррекцию на радиус, необходимо
некоторое расстояние, на котором траектория будет эквидистантно
смещена. Такое расстояние называется подвод к контуру. Величи-
на подвода, как правило, не должна быть меньше радиуса фрезы.
На рис. 3.7, в показана траектория смещения от номинального
контура, которая вычислена при подводе фрезы диаметром 10 мм
от точки 1 к точке 2.
Величина подвода равна 5 мм, однако может быть и больше.
В прошлом допускался только прямой подвод с углом к контуру
не менее 90°. В настоящее время ряд систем ЧПУ таких ограниче-
ний не имеют.
Аналогично происходит и деактивация коррекции (смещения),
в конце контура необходимо добавить отвод с функцией G40.
Программа обработки контура, показанного на рис. 3.7, а, будет
выглядеть так:
с,
о
N5 GO G17 G40 G49 G90--------подготовительные уста-
новки
N10 Т1 Мб--------------------установка фрезы диаме-
тром 10 мм
105
N15 S1000 М3 ------------- включение оборотов
шпинделя
N20 G54 ------------------ указание ячейки «нуля»
детали
N25 G43 Z100 Н1-----------включение коррекции
на длину
N30 ХО Y-10---------------движение в точку под-
вода к контуру
N35 G1 Z-5 F100-----------выход по оси Z на глу-
бину резания
N40 G42 YO D1-------------включение корректора
на радиус
N45 Х70-------------------движение	в	точку	1
N50 Y60-------------------движение	в	точку	2
N55 G2 ХЗО	Y100 10 J40 -- движение	по дуге
R4 0 N60	G1	ХО-----------движение	в	точку	4
N65 Y0--------------------движение в нулевую
точку
N70 G40 Y-10--------------отвод с выключением
коррекции
N7 5 GO Z100--------------выход в конечную точку
N80 МЗО-------------------конец программы.
Использование систем САМ позволяет без труда произвести
расчет траектории с любым диаметром фрезы, поэтому програм-
мирование нулевого контура с последующей его коррекцией в на-
стоящее время не оправданно.
Однако коррекция на радиус по-прежнему решает важную за-
дачу автоматического пересчета траектории при износе фрезы,
когда в зависимости от полученного размера детали можно непо-
средственно на стойке ЧПУ скорректировать траекторию и произ-
вести доработку.
3.5.
ОБОЗНАЧЕНИЕ ОСЕЙ КООРДИНАТ
И НАПРАВЛЕНИЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ СТАНКОВ
С ЧПУ
Систему координат станка, выбранную в соответствии с реко-
мендациями ISO, принято называть стандартной. Стандартная
система координат представляет собой правую прямоугольную
106
Рис. 3.8. Расположение осей координат в станках с ЧПУ:
а — координатные оси; б — правосторонняя система координат
декартову систему координат, в которой положительные направле-
ния осей координат определяются правилом правой руки (рис. 3.8):
большой палец указывает положительное направление оси абсцисс
X, указательный — оси ординат У и средний — оси аппликат Z.
Знак «плюс» или «минус» соответствует направлению перемещения
по соответствующей оси.
Особенность системы заключается в том, что ось координат Z
принимают всегда параллельной оси главного шпинделя станка
независимо от того, как он расположен (вертикально или гори-
зонтально). Эта особенность позволяет при ЧПУ для наиболее
распространенной плоской обработки использовать в программах
обозначения координат независимо от расположения шпинделя.
В качестве положительного направления оси Z принимают на-
правление от заготовки к инструменту. Ось X всегда горизонтальна.
Дополнительные движения, параллельные осям X, Y, Z, обозначают
соответственно (7, V, W (вторичные) и Р, Q, R (третичные).
Вращательные движения вокруг оси X обозначают буквой А,
вокруг оси У — буквой В, вокруг оси Z — буквой С. За положитель-
ное вращательное движение принято вращение по часовой стрелке,
если смотреть от начала координат в сторону положительного на-
правления соответствующей линейной оси. Для вторичных угловых
перемещений вокруг специальных осей используются буквы D и Е.
Начало стандартной системы координат станка обычно совмеща-
ется с базовой точкой узла, несущего заготовку и зафиксированного
в таком положении, при котором все перемещения рабочих орга-
нов станка описываются в стандартной системе положительными
координатами.
107
Системой координат токарного станка служит двухкоординатная
система X, Z. Начало этой системы принимается в базовой точке
шпиндельного узла. Положительные направления осей системы
координат токарного станка определяются расположением основ-
ного рабочего диапазона перемещений инструмента (рис. 3.9, а, б).
Для станков сверлильной, сверлильно-расточной и фрезерной
групп применяется трехкоординатная система X, Y, Z. Начало этой
системы координат принимается преимущественно в базовой
точке стола, расположенного в одном из крайних положений. На-
правления координатных осей этой стандартной системы связаны
с конструкцией станка (рис. 3.9, в, г).
Движения рабочих органов станка задаются в программе коор-
динатами или приращениями координат базовых точек в системе
координатных осей, определенных в стандартной системе коор-
динат. Система координатных осей рабочих органов станка пред-
ставляет собой совокупность отдельных управляемых по программе
да
в
Рис. 3.9. Направления стандартной системы координат станка:
а — токарного при перемещении инструментов над осью вращения шпинделя; б —
под осью шпинделя; в, г — сверлильно-расточных и фрезерных с вертикальным
и горизонтальным расположением шпинделя соответственно
108
Рис. 3.10. Система координат токарного станка с ЧПУ
координат, каждая из которых закреплена за конкретным рабочим
органом станка и имеет индивидуальное обозначение, направление
и начало отсчета.
Для обеспечения общности методов подготовки программ реко-
мендации комитета ISO регламентируют обозначения и направле-
ния осей координат рабочих органов станка.
На рис. 3.10 изображена схема системы координат токарного
станка с ЧПУ. При наличии режима ориентации шпинделя его
угловое положение рассматривается как вращательная (поворотная)
ось (координата) С.
На рис. 3.11 показаны системы координат различных типов фре-
зерных и расточно-фрезерных станков с ЧПУ, на которых указаны
обозначения и положительные направления движений рабочих
органов относительно стандартной системы координат, связанной
с обрабатываемой заготовкой.
Начало отсчета системы координат. При работе на универсаль-
ных станках с ручным управлением требуемые размеры изготав-
ливаемых деталей достигаются, как правило, путем обработки за-
готовки относительно ее базовых поверхностей. На станках с ЧПУ
требуемые размеры деталей достигаются путем обработки заготовки
относительно начала отсчета выбранной по определенным сооб-
ражениям системы координат.
Фактически, при работе на станке с ЧПУ приходится иметь дело
не с одной, а одновременно с несколькими системами координат,
важнейшими из которых являются следующие три.

109
Рис. 3.11. Система координат фрезерных станков:
а — вертикально-фрезерный станок с крестовым столом; б — консольно-фрезерный
станок; я — продольно-фрезерный станок; г — продольно-фрезерный станок с не-
подвижной поперечиной; д — широкоуниверсальный инструментальный фрезер-
ный станок
1.	Координатная система станка. Система координат станка яв-
ляется главной расчетной системой, в рамках которой определяются
предельные перемещения исполнительных органов станка, а также
их исходные и текущие положения. Все геометрические параметры
задаются в УП в соответствии с принятой системой координат кон-
кретного станка. У различных станков с ЧПУ в зависимости от их
типа и модели координатные системы располагаются по-разному.
Начало отсчета этой системы координат находится в определенной
производителем станка точке и не подлежит изменению пользовате-
лем. Точка, представляющая собой начало отсчета координатной си-
стемы станка, называется нулем станка, или нулевой точкой станка.
110
2.	Координатная система детали. Система координат детали
является главной системой для программирования обработки и на-
значается чертежом или эскизом технологической документации.
Она имеет свои оси координат и свое начало отсчета, относительно
которого определены все размеры детали и задаются координаты
всех опорных точек контуров детали. Опорными точками в этом
случае считаются точки начала, конца и пересечения или касания
геометрических элементов детали, которые образуют ее контур
и влияют на траекторию инструмента на технологических перехо-
дах. Точка начала отсчета координатной системы детали называется
нулем детали, или нулевой точкой детали.
3.	Координатная система инструмента. Система координат
инструмента предназначена для задания положения его режущей
части относительно державки в момент обработки. Началом отсчета
координатной системы инструмента является точка, от которой на-
чинается запрограммированное перемещение рабочего инструмен-
та. Эта точка называется нулем инструмента, или нулем обработки.
Как правило, координаты нуля обработки задаются в координатной
системе детали, но при этом координаты нуля обработки могут
не совпадать с нулем детали.
При разработке технологического процесса обработки детали
на станке с ЧПУ необходимо определить исходную точку переме-
щений, с которой начинается выполнение команд управляющей
программы. Наиболее желательно такое расположение исходной
точки перемещений, при котором она совпадает с нулем инстру-
мента, а координатные оси детали и станка параллельны друт другу.
В этом случае процесс программирования траекторий перемещения
исполнительных органов станка значительно упрощается и, следова-
тельно, снижается вероятность появления ошибок в управляющей
программе.
Нулевые и исходные точки основных систем координат, ис-
пользуемых при работе на станках с ЧПУ, как правило, имеют
специальные обозначения, с помощью которых указывается их
расположение на пульте станка или на эскизах технологической
документации. Эти обозначения обычно состоят из пиктограммы
и прописной буквы латинского алфавита.
В отечественной технической литературе по ЧПУ у разных
авторов нулевые точки основных систем координат обозначены
по-разному — в зависимости от того, какую систему ЧПУ они при-
нимали за основу. Поэтому оператору надо быть готовым к тому, что
он встретит на пульте станка или в документации непривычную для
себя систему условных обозначений. В данном учебнике принята
111
Таблица 3.5. Начало отсчета системы координат
Буквенное обозначение	Значение
М	Нулевая точка станка (нуль станка, машинная нулевая точка)
R	Исходная точка станка (относительная нулевая точка)
W	Нулевая точка заготовки (пулевая точка детали)
Е	Нулевая точка инструмента (исходная точка инструмента)
В	Точка установки инструмента
N	Точка смены инструмента
система, принятая в ФРГ, которая является европейским лидером
по станкам с ЧПУ (табл. 3.5).
В связи с тем что нет общепринятой системы условных обозна-
чений и их расшифровки, в табл. 3.5 для некоторых обозначений
дается не одно значение, а два наиболее распространенных.
Нулевая точка станка М. Является исходной точкой системы
координат, относящейся к данному станку. Положение этой точки
на станке устанавливается производителем и не подлежит измене-
нию. Обычно точку М совмещают с базовой точкой исполнитель-
ного органа, несущего заготовку, находящегося в положении, при
котором все перемещения исполнительных органов будут находить-
ся в области положительных значений координат.
Как правило, у токарных станков точка М располагается на оси
вращения шпинделя на его базовом торце; у вертикально-фрезер-
ных станков — на левом углу рабочего стола с лицевой стороны
станка.
Исходная точка станка R. Используется для контроля над пере-
мещениями исполнительных органов станка при отсчете пере-
мещений в приращениях (в относительной системе координат).
Координаты точки R имеют постоянное значение относительно
точки М, при этом положение точки R по каждой оси координат
фиксируется датчиком и учитывается управляющей программой.
С помощью точки R устанавливается связь между нулевой точкой
станка М и точкой автоматического выхода в нуль следящих приво-
дов подач после каждого включения и выключения питания на стан-
ке. После включения питания на станке для калибровки системы
112
отсчета относительных перемещений необходимо по каждой оси
координат вывести исполнительные органы в точку R.
Нулевая точка заготовки W. Является началом системы коор-
динат заготовки. Ее расположение в системе координат станка
назначается свободно исходя из особенностей процесса обработки
данной заготовки. Из практических соображений обычно стремятся
к совмещению точки W с началом отсчета размеров на чертеже.
В этом случае при составлении управляющей программы можно
использовать размерные данные непосредственно с чертежа.
При токарной обработке точку W, как правило, назначают
по оси вращения шпинделя по левому или правому торцу заготовки
(в зависимости от относительного расположения инструмента).
Расположение точки W в процессе обработки одной заготовки
может меняться, если, например, заготовка обрабатывается с двух
сторон.
На чертежах фрезерных деталей за базу при простановке раз-
меров обычно принимается один из углов ее наружного контура.
Этот же угол рекомендуется выбирать для назначения нулевой
точки заготовки W при составлении управляющей программы для
фрезерной обработки.
Нулевая точка инструмента Е. Является базовой точкой элемента
станка, несущего державку с инструментом. Положение этой точки
на станке устанавливается производителем и не подлежит измене-
нию. Обычно нулевая точка инструмента располагается:
	у токарных станков — на пересечении оси державки револьвер-
ной головки и торца револьверной головки;
	у фрезерных станков — на пересечении оси шпинделя и его
торца.
При проведении наладки станка расположение вершины режу-
щей части закрепленного в державке инструмента должно быть
точно измерено или выставлено относительно нулевой точки ин-
струмента. Вершина режущей части инструмента характеризуется
радиусом закругления R и координатами расположения теоретиче-
ской вершины Р в координатной системе инструмента. Настройка
инструмента производится либо на самом станке (обычно с помо-
щью оптической измерительной системы), либо вне станка (с по-
мощью специального приспособления для установки инструментов).
При этом если настройка производится на самом станке, то данные
измерений координат вершины режущей части инструмента за-
носятся автоматически в систему ЧПУ станка с помощью клавиш
пульта управления.
113
Специальное приспособление для установки инструментов имеет
такое же посадочное место для державки с инструментом и такую
же базовую точку для инструмента, что и станок. Инструмент
в сборе с державкой устанавливается в данном приспособлении,
после чего производится измерение координат вершины режущей
части инструмента. Затем данные измерений заносятся вручную
в систему ЧПУ станка.
При настройке инструмента вне станка используется еще одна
исходная точка, относящаяся к координатной системе инструмента.
Это точка установки инструмента В.
Точка установки инструмента В. Является базовой точкой для
инструмента в сборе с державкой. Она используется в том случае,
когда державка с инструментом не установлена па станке, напри-
мер при наладочных работах вне станка. При установке державки
с инструментом на станке точка В, как правило, совмещается с ну-
левой точкой инструмента Е.
Точка смены инструмента N. Является координатной точкой
в рабочем пространстве станка, в котором происходит смена одно-
го инструмента на другой. В большинстве систем ЧПУ положение
точки замены инструмента является переменной величиной и на-
значается при составлении управляющей программы.
Установка нулевой точки заготовки на токарном станке с ЧПУ.
Нулевая точка заготовки W при работе на токарном станке с ЧПУ
обычно располагается на оси шпинделя на некотором удалении
от нулевой точки станка М, т. е. в системе координат токарного стан-
ка, как правило, Xw = 0. Величина смещения точки W относительно
точки М по оси Z является в значительной степени произвольной
и зависит во многом от квалификации разработчика программы.
Желательно, чтобы нулевая точка заготовки была совмещена
с нулевой точкой детали на чертеже. В этом случае можно непо-
средственно использовать указанные на чертеже размерные цепи
при составлении управляющей программы.
3.6.
ПУЛЬТЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ С ЧПУ
Большинство органов управления современного станка с ЧПУ
сосредоточены на передней панели стойки ЧПУ. К органам управ-
ления относятся различные переключатели и клавиши, а также
дисплей, позволяющий оператору «общаться» со станком. Как
правило, системы ЧПУ имеют монохромный или цветной электрон-
114
но-лучевой дисплей, хотя современные станки могут быть осна-
щены жидкокристаллическим дисплеем. Любая стойка ЧПУ имеет
клавиатуру: либо полноразмерную, аналогичную клавиатуре
обычного персонального компьютера, либо ограниченную, которая
позволяет вводить только основные символы и знаки программи-
рования.
Все клавиши, переключатели и рукоятки станка можно условно
разделить на несколько функциональных групп.
Клавиши для ввода различных символов, букв и цифр. С помо-
щью клавиатуры УЧПУ оператор станка может составить программу
обработки прямо на экране, вводя G-коды, различные слова данных
и специальные символы программирования (например, знак конца
кадра). В случае ограниченной клавиатуры одна клавиша может
отвечать за несколько символов (адресов).
Клавиши редактирования и курсора. Клавиши редактирования
позволяют оператору станка изменять содержимое управляющей
программы. Курсорные клавиши предназначены для навигации
по программе.
Программные, или экранные, клавиши. Программные клавиши
используются для выполнения различных функций в зависимости
от программного обеспечения системы ЧПУ и текущего экранного
режима. Обычно эти клавиши расположены прямо под дисплеем,
а их текущие функции отображаются в нижней части дисплея.
Клавиши и переключатели режимов работы станка. Станок
с ЧПУ имеет несколько режимов работы. Для перехода из одного
режима в другой обычно используется специальный переключатель.
Кнопки прямого управления осевыми перемещениями. С по-
мощью этих кнопок оператор может перемещать исполнительные
органы станка в осевых направлениях на рабочей подаче или
на ускоренной подаче.
Рукоятки управления скоростью подачи и вращения шпинделя.
Многие станки имеют средства для прямого (без программирова-
ния G- и М-кодов) включения-выключения шпинделя и управления
скоростью его вращения. Система ЧПУ предоставляет оператору
станка возможность корректировки запрограммированной ско-
рости подачи и частоты вращения шпинделя в определенных
диапазонах.
Клавиши и переключатели для работы со специальными функ-
циями станка. За включение и выключение освещения рабочей
зоны станка, управление системой удаления стружки и другие
вспомогательные действия отвечают клавиши и переключатели для
работы со специальными функциями.
115
Клавиши цикла программирования. За пуск управляющей про-
граммы отвечает кнопка Старт цикла, а за ее останов — кнопки
Останов подачи или Сброс. К этой же группе относятся клавиши
для активации функций выборочной остановки М01, пропуска
кадра /, покадрового выполнения программы, пробного прогона
и блокировки осевых перемещений.
Другие органы управления. Часть органов управления может
быть расположена не на самом пульте УЧПУ. Выключатель элек-
тропитания, например, нередко расположен на тыльной стороне
корпуса станка, а клавиши управления инструментальным магази-
ном — прямо рядом с окошком для загрузки инструментов. Большая
красная кнопка Экстренный останов находится на самом видном
и доступном месте.
Практически все станки с ЧПУ имеют маховики, которые дают
возможность оператору перемещать исполнительные органы
вручную. Как правило, этими маховиками оператор пользуется для
выполнения точных операций, таких как поиск нулевой точки или
измерение длины инструмента.
Кроме различных органов управления станок с ЧПУ имеет набор
индикаторов. Эти индикаторы (светодиоды или лампочки) могут
показывать, пришли или не пришли исполнительные органы станка
в нулевую точку, включена ли подача СОЖ, и сигнализируют о воз-
никшей аварийной ситуации.
Пульт управления устройства ЧПУ 2Р22. В качестве примера
рассмотрим пульт управления устройства ЧПУ 2Р22. Данное оте-
чественное устройство ЧПУ было разработано достаточно давно,
и применяется в ряде токарных станков с ЧПУ.
Общий вид пульта управления устройства ЧПУ 2Р22 показан
на рис. 3.12. Назначение клавиш пульта управления приведено
в табл. 3.6. В качестве программоносителя используют магнитную
или восьмидорожечную бумажную ленту шириной 25,4 мм.
Ввод управляющей программы в память устройства ЧПУ 2Р22
возможен с пульта управления или с программоносителя. Програм-
ма состоит из последовательно записанных кадров, т.е. составных
частей управляющей программы, вводимых и отрабатываемых как
единое целое и содержащих не менее одной команды.
Каждый кадр начинается с порядкового номера N, состоит из пе-
ременного числа слов (составных частей кадра, содержащих данные
о параметрах процесса обработки) и оканчивается символом «Конец
кадра». Каждое слово состоит из символа — адреса и следующей
за ним группы цифр. Адрес определяет назначение цифр в кадре.
В одном кадре нельзя программировать два слова одного адреса.

Продолжение табл. 3.6
Номер клавиши	Символ клавиши			Назначение
6				Вывод (со световой индикацией)
7				Диагностика состояния станка (со световой индикацией)
8		у		Ввод УП на внешний носитель информа- ции (со световой индикацией), а также вывод УП с него
9				Сдвиг кадра в УП
10		fc±J		Сдвиг фразы в кадре
И				Чистка памяти (стирание кадра или его части)
12		у/		Начало программы (коррекция)
13				Сброс памяти
14		IkJ		Ввод программы по образцу
15		4>		Выход в исходное положение (со свето- вой индикацией)
16		-ф-		Выход в фиксированную точку станка (со световой индикацией)
17		»		Пуск УП (со световой индикацией)
118
Окончание табл. 3.6
Номер клавиши	Символ клавиши			Назначение
18				Стоп УП (со световой индикацией)
19		J		Возврат каретки
20				Ввод данных (перевод строки)
21		—		Задание знака «минус»
22		1		Задание знака «запятая»
Структура слова определяется форматом, в котором указывают
расположение адреса, знак и число геометрической или техноло-
гической информации в составе слова, количество записываемых
цифр до и после запятой и другую информацию.
Для устройства ЧПУ 2Р22 форматы слов следующие: N03; X +
+ 043; Z + 043; U + 043; W + 043; F023; Т2; М2; S1 — 4; D043; С + 043;
Q4-043; R + 043; ВЗ; НЗ; L2; Р11; All; Е; G2. После адресов N, Т, М,
S, В, Н, L, G в формате записывают одну цифру, показывающую
количество цифр в слове. Если нули, стоящие перед первой зна-
чащей цифрой, можно опустить, то после адреса записывают две
цифры, первая из которых нуль. После адреса слова, содержащего
размерные перемещения А, Р, X, U, R, Z, W, D, С, Q, F, записывают
две цифры, первая из которых показывает количество разрядов
перед, а вторая — после десятичной запятой, или три цифры, пер-
вая из которых нуль, что позволяет опустить нули перед первой
значащей цифрой.
Если абсолютные размеры всегда положительны, то между
адресом и следующим за ним числом не ставят никакого знака.
Если они могут быть положительными или отрицательными,
то между адресом и следующим за ним числом ставят знак «плюс».
Например, N03 — трехзначный номер кадра. Незначащие нули
119
перед номером можно не набирать: N125, NO 12 (или N12), N003
(или N3). Геометрическую информацию, т.е. значение координат
конечных опорных точек участков траекторий по осям X и Z, или
приращений U, W по осям X (U) или Z (W), записывают следующим
образом: Х043; Z — 0,43; U0,643; W0,43. Незначащие нули в начале
и в конце геометрической информации, а также знак «плюс» могут
опускаться. Например, перемещение по оси Z в точку с коорди-
натой + 36,18 мм записывают Z36.18; перемещение по оси Z на
364,583 мм к передней бабке — W — 364,583; перемещение по оси X
до Ш 12,38 мм — XI2,38; перемещение по оси X на 0,16 мм к оси
центров — U — 0,16.
Время выдержки задают по адресу D с точностью до 0,001 с. На-
пример, время выдержки 2 с записывают D2.
Подачу рабочего органа задают по адресу F, постоянные ци-
клы — по адресу L (табл. 3.7), вспомогательные технологические
команды — по адресу М (табл. 3.8), подготовительные функции —
по адресу G (табл. 3.9).
Обязательным условием конца управляющей программы явля-
ется наличие в последнем кадре команды М02.
Таблица 3.7. Обозначение и назначение постоянных циклов
Обозначение цикла	Назначение
L01	Нарезание наружной или внутренней цилиндриче- ской, конической, многопроходной, однопроходной резьбы
L02	Протачивание прямоугольных канавок
L03	Наружная обработка но схеме «петля»
L04	Внутренняя обработка по схеме «петля»
L05	Торцевая обработка по схеме «петля»
L06	Глубокое сверление
L07	Нарезание резьбы метчиком или плашкой
L08	Черновая обработка с припуском и без него
L09	Обработка поковок
L10	Чистовая обработка
L11	Повторение участка программы
120
Таблица 3.8. Обозначение и назначение вспомогательных
технологических циклов
Обозначение цикла	Назначение
МОО	Программируемый останов
М01	Останов с подтверждением
М02	Конец управляющей программы
М08	Включение охлаждения
М09	Выключение охлаждения
М17	Конец описания детали для циклов L08, L09, L10
М18	Конец участка программы, повторяющегося в цикле L11
М20	Передача управления роботу РТК
Таблица 3.9. Обозначение и назначение подготовительных циклов	
Обозначение цикла	Назначение
G05	Используется для сопряжения элементов контура, когда в конце кадра не требуется торможения (при сопряжении контуров)
G10	Задается перед кадрами, для которых необходима постоянная скорость резания (частота вращения из- меняется автоматически в зависимости от диаметра)
G11	Отменяет действие функции G10
G12	Смена инструмента не в исходном положении
G94	Задание рабочей подачи в миллиметрах в минуту
G95	Задание рабочей подачи в миллиметрах на оборот шпинделя
121
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Каковы принципы записи числа в двоично-десятичном коде?
2.	Укажите назначение каждой дорожки восьмидорожечной
перфоленты.
3.	Дайте характеристику некоторым основным командам
в G-кодах.
4.	Охарактеризуйте назначение вспомогательных (технологи-
ческих] команд в М-кодах.
5.	Для чего используется коррекция по длине?

ВИДЫ СТАНОЧНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
И ИНСТРУМЕНТА,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
II
РАЗДЕЛ
•<
ж

Глава 4.	Основы теории базирования
Глава 5.	Виды станочных приспособлений и реализуемые ими технологические базы при токарной обработке
Глава 6.	Виды станочных приспособлений
	и реализуемые ими технологические базы при фрезерной обработке
Глава 7.	Основы выбора режущего инструмента и подбора режимов резания при обработке на станках с ЧПУ
Глава 4
ОСНОВЫ ТЕОРИИ БАЗИРОВАНИЯ
Точность изготовления деталей (сборочных единиц) существен-
но влияет на точность механизма или машины, для которой они
предназначены. Точность изготовления деталей на станках с ЧПУ
в большой степени зависит от жесткости закрепления заготовки
на станке и от точности геометрической «привязки» заготовки
к координатам станка. Дело в том что программа задаст переме-
щения инструмента относительно нулевой точки станка. Поэтому,
насколько точно будет закреплена заготовка относительно нулевой
точки станка, настолько точную получают деталь после обработки
заготовки на станке. В связи с этим важно знать некоторые основы
теории базирования.
Некоторые термины и определения основных понятий базиро-
вания и баз. Рассмотрим основные термины и определения.
Базирование — придание заготовке или изделию требуемого
положения относительно выбранной системы координат.
База — поверхность или выполняющее ту же функцию со-
четание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или
изделию и используемая для базирования.
Твердое тело может быть неподвижным, т. е. занимать постоянное
неизменное положение в данной системе координат, или может пе-
редвигаться, изменять свое положение относительно определенной
системы координат. Постоянное положение или движение тела до-
стигается наложением геометрических или кинематических связей.
Условие, ограничивающее перемещение, называется геометри-
ческой связью.
Условие, ограничивающее скорость перемещения, называется
кинематической связью.
124
Обобщенные координаты — независимые параметры, опре-
деляющие положение или движение механической системы
в пространстве. Числом обобщенных координат выражается число
степеней свободы механической системы. Свободное твердое тело
(не имеющее геометрических и кинематических связей) обладает
шестью степенями свободы. Оно может перемещаться вдоль коор-
динатных осей и вращаться вокруг этих осей.
С точки зрения теоретической механики базирование заключа-
ется в придании телу определенного положения путем конечного
перемещения его из произвольного положения в положение, за-
данное двусторонними геометрическими связями, выраженными
размерами или координатами.
Для полной определенности положения твердого тела в про-
странстве необходимо и достаточно наложить на точки тела шесть
двусторонних геометрических связей и тем самым лишить его шести
степеней свободы.
Опорная точка — точка, символизирующая одну из связей за-
готовки или изделия с выбранной системой координат.
При базировании заготовки или изделия в выбранной системе
координат, чтобы лишить тело степеней свободы, на него необхо-
димо наложить двусторонние геометрические связи. Необходимое
и достаточное условие для базирования твердого тела — наложение
на него не более шести двусторонних связей.
Правило шести точек — создание шести опорных точек при
базировании. Если по служебному назначению изделие имеет опре-
деленное число степеней свободы, то соответствующее количество
связей не накладывается. Если требуется обеспечить движение,
то накладываются соответствующие кинематические связи. Для
формирования системы координат необходим комплект баз.
Комплект баз — совокупность трех баз, образующих систему
координат заготовки или изделия. На базах комплекта обозначаются
опорные точки, символизирующие связи с выбранной системой
координат. Таким образом создается схема базирования.
Схема базирования — схема расположения опорных точек
на базах.
Закрепление — приложение сил и пар сил к заготовке или из-
делию для обеспечения постоянного их положения, достигнутого
при базировании. В производственной практике нередко выпол-
няется закрепление без базирования, без придания требуемого
положения.
Понятие установки определяет отличие процесса базирования
и закрепления заготовок от закрепления без базирования.
125
Установка — базирование и закрепление заготовки или из-
делия.
Базирование и закрепление могут осуществляться отдельно или
одновременно, например с использованием самоцентрирующихся
зажимов (патроны, цанги, разжимные оправки).
Основные виды базирования. Теория базирования является
общей и распространяется на все твердые тела, в том числе на из-
делия машиностроения как в сборе, так и на всех стадиях производ-
ственного процесса (механической обработки, транспортирования,
измерения, сборки и т.д.). Известно, что всякое твердое тело имеет
в пространстве шесть степеней свободы относительно выбранной
системы координат: поступательные движения по координатным
осям и вращательные движения вокруг каждой из них. Для обе-
спечения неподвижности заготовки в избранной системе координат
на нее необходимо наложить шесть двусторонних геометрических
связей. Если заготовка должна иметь определенное число степеней
свободы, то соответствующее число связей снимается. Например,
при обточке вала на станке необходимо его закрепить, обеспечив
в то же время его вращение. Следовательно, при базировании
вал будет лишен только пяти степеней свободы, а шестая степень
свободы — вращение вокруг собственной оси (что соответствует
вращению вокруг одной из координатных осей) — у него остается.
Базирование необходимо па всех стадиях создания изделия
(конструирование, изготовление, измерение), а также для изделия
в сборе. Исходя из этого базы подразделяют по назначению на кон-
структорские, измерительные и технологические.
Конструкторская база используется для определения положения
детали или сборочной единицы в изделии. Различают основную
и вспомогательную базы. Основной конструкторской базой назы-
вают базу, принадлежащую данной детали или сборочной единице
и используемую для определения их положения в изделии. Вспомо-
гательная конструкторская база, принадлежащая данной детали или
сборочной единице, используется для определения (фиксирования)
положения присоединяемого к ней изделия. Например, поверхности
коренных шеек коленчатого вала являются основной базой, так как
с их помощью фиксируется положение коленчатого вала в двига-
теле, а поверхности шатунных шеек являются вспомогательной
базой, поскольку с их помощью определяется положение шатунов,
присоединяемых к коленчатому валу.
Измерительной базой называется поверхность, используемая для
определения относительного положения заготовки и средств изме-
рения. От измерительной базы ведется отсчет размера обработки.
126
Технологическая база используется для определения положения
заготовки в процессе изготовления или ремонта. В зависимости
от лишаемых степеней свободы технологические базы подразде-
ляются:
	на установочную;
	направляющую;
	двойную направляющую;
	опорную;
	двойную опорную.
Под установочной подразумевается база, лишающая заготовку
трех степеней свободы: перемещения вдоль одной координатной
оси и поворотов вокруг двух других осей.
Направляющая база лишает заготовку двух степеней свободы:
перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг
другой оси.
Опорная база лишает заготовку одной степени свободы — пере-
мещения вдоль одной координатной оси или вращения вокруг нее.
Двойная направляющая база лишает заготовку четырех степеней
свободы: перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов
вокруг этих осей.
Двойная опорная база лишает заготовку двух степеней свободы:
перемещений вдоль двух координатных осей.
Базирование в координатный угол. Рассмотрим базирование
корпусных заготовок. В первую очередь рассмотрим базирование
призматической заготовки. Для придания заготовке соответству-
ющего положения в выбранной системе координат xlf yb следует
использовать комплект баз, I, II, III, образующих систему координат
заготовки х, у, z (рис. 4.1, а). Для лишения шести степеней свободы
заготовки требуется шесть неподвижных опорных точек, располо-
женных в трех перпендикулярных плоскостях.
Следует учитывать, что точность базирования заготовки зави-
сит от выбранной схемы базирования, т.е. схемы расположения
опорных точек на базах заготовки. Опорные точки на схеме бази-
рования изображают условными знаками и нумеруют порядковыми
номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее
количество опорных точек. На рис. 4.1, б показана схема базиро-
вания призматической детали.
Базирование, представленное на рис. 4.1, б, является установоч-
ным, так как под установочной подразумевается база I, лишающая
заготовку трех степеней свободы: перемещения вдоль одной коорди-
127
Рис. 4.1. Схема расположения опорных точек на базах:
а — призматическая заготовка; б — схема базирования; I...IIT — базы; I...6 — точки
натной оси у и поворотов вокруг двух других осей х, z. Направляю-
щая база II лишает заготовку двух степеней свободы: перемещения
вдоль одной координатной оси х и поворота вокруг другой оси у.
Базирование заготовок типа «вал». К заготовкам типа «вал»
относятся цилиндры, длина которых больше его диаметра. Базиро-
вание заготовок типа «вал» показано на рис. 4.2, а.
Опорная база III лишает заготовку одной степени свободы —
перемещения вдоль одной координатной оси z или вращения во-
круг нее.
Двойная направляющая база лишает заготовку четырех степеней
свободы: перемещений вдоль двух координатных осей х и у и по-
воротов вокруг этих осей.
Базирование заготовок типа «диск». К заготовкам типа «диск»
относятся цилиндры, длина которых меньше его диаметра. Базиро-
вание заготовок типа «диск» показано на рис. 4.2, б.
Двойная опорная база лишает заготовку двух степеней свободы
перемещений вдоль двух координатных осей х, у.
Если для базирования заготовки используется специально соз-
данная поверхность, которая не участвует в выполнении служебного
назначения заготовки, то такая поверхность называется искусствен-
ной базой (например, центровые отверстия вала).
При базировании встречаются явные и скрытые базы. Явные
базы представляют собой реальные поверхности, разметочные
риски или точки пересечения рисок у заготовки. Скрытые базы
128
представляют собой воображаемую плоскость, ось или точку у за-
готовки, например геометрическую ось или ось вращения вала,
зубчатого колеса и др.
Закон базирования является общим для всех стадий создания из-
делия, поэтому независимо от назначения базы могут различаться
лишь по степеням свободы, отнимаемым от базируемых заготовки,
детали или сборочной единицы, и по характеру проявления.
Для обеспечения точности изделия размеры детали проставля-
ются от конструкторских баз. Точность детали зависит от располо-
жения поверхностей, принятых за технологические базы.
Следовательно, фактическая точность размеров будет наивысшей
при простановке размеров от поверхностей, выбранных в качестве
технологических баз. Таким образом, при разработке конструкции
детали необходимо предусматривать возможность использования
конструкторской базы в качестве технологической. Лучших резуль-
татов по достижению точности обработки достигают совмещением
технологической, измерительной и конструкторской баз. Такое ре-
шение может быть осуществлено на основе изучения конструкции,
служебного назначения и технологии изготовления детали.
На рис. 4.3, а показан пример совмещения технологической
и измерительной баз при обработке заготовки на токарном станке.
В рассматриваемом примере требуется произвести обработку по-
Рис. 4.2. Схемы базирования:
а — цилиндрической детали (вала); б — диска: 1...6 — опорные точки; Г... 6' — про-
екции опорных точек на координатные плоскости; I... III — базы детали
5 Босинзон М. А.
129
Рис. 4.3. Влияние совмещения баз на точность обработки:
а — совпадение технологической и измерительной баз; б — несовпадение баз
верхности d с подрезкой торцов по размерам А и Г, заданных от по-
верхности В, Обрабатываемая заготовка закрепляется в цанговом
патроне по поверхности dx с упором на торец В. Принятая схема
базирования заготовки обеспечивает совмещение технологической
(опорной) базы с измерительной базой В, что повышает точность
обработки.
При несовпадении технологической и измерительной баз точ-
ность обработки снижается. Так, у призматической заготовки
с размером по высоте В (рис. 4.3, б) требуется обработать паз
на заданную глубину, а при отсчете размера а ± 8 от поверхности
А, являющейся измерительной базой. Если при обработке этого
паза заготовка будет установлена на столе фрезерного станка по-
верхностью Б, а настройка фрезы будет выполнена по размеру Н,
то можно составить уравнение размерной цепи
а = В - Н,
где а — замыкающее звено.
В этом случае допуск замыкающего звена будет равен алгебра-
ической сумме допусков составляющих звеньев: D =	+ 62. Это
указывает на снижение точности обработки, так как на допуск
размера а кроме погрешности настройки также оказывает влияние
колебание размера В, связывающего технологическую и измери-
тельную базы.
При проектировании технологических процессов правильное
назначение технологических баз способствует повышению точно-
сти обработки или сборки. Поверхность заготовки или сборочной
130
единицы, принятая за технологическую базу, должна быть обрабо-
тана с надлежащей точностью и шероховатостью. При обработке
такой поверхности заготовку базируют по ее черновым базам, т. е.
по необработанным поверхностям, которые могут быть обработа-
ны на последующих операциях или остаются необработанными.
При обработке заготовок сложной конструкции (например, блока
цилиндров двигателя) черновые базы подвергаются предваритель-
ной механической зачистке; они должны быть гладкими и не иметь
литейных и штамповочных дефектов. Выбирают черновую базу
с учетом обеспечения равномерного снятия припуска у заготовки
при ее обработке резанием на последующих операциях. Черновая
база имеет разовое использование в технологическом процессе.
За черновые базы лучше принимать поверхности, расположенные
параллельно, перпендикулярно или концентрично технологической
базе. Это упрощает процесс базирования и повышает точность об-
работки технологической базы.
За технологическую установочную базу принимается по воз-
можности большая (по длине и ширине) поверхность заготовки или
сборочной единицы. Это позволяет дальше разнести три опорные
точки, что повышает устойчивость заготовки или сборочной еди-
ницы при их базировании.
За направляющую и двойную направляющую технологической
базы принимается по возможности большая по длине и меньшая
по ширине поверхность заготовки или сборочной единицы. Это по-
зволяет максимально разнести точки, определяющие направление
(расположенные по одной прямой), и повысить точность базирова-
ния. Если у заготовки не окажется поверхности, достаточной по раз-
мерам для обеспечения надежного базирования, то допускается
искусственное увеличение базовых поверхностей в виде приливов,
надставок, которые после окончания обработки отрезаются от за-
готовки. В условиях единичного и мелкосерийного производства
за технологическую базу может быть принята разметочная риска,
по которой определяется положение заготовки на станке.
При проектировании технологических процессов обработки
точных деталей сложной конструкции с большим количеством
обрабатываемых поверхностей следует стремиться к соблюдению
единства технологических баз. Это условие заключается в исполь-
зовании одних и тех же технологических баз при выполнении всех
основных операций по обработке точных поверхностей.
Как было показано ранее, выбор технологических баз вли-
яет на точность обработки. Рассматривая схему базирования
на рис. 4.3, б, можно установить, что обеспечение заданной точности
5*
131
Рис. 4.4. Погрешность базирования при установке заготовки:
а — на призме; б — па призме при обработке паза; в — в самоцептрирующих приз-
мах; 1 — заготовка; 2 — инструмент
обработки размера а потребует повышения точности настройки ин-
струмента на размер Н, что повысит стоимость изготовления детали.
Погрешность базирования представляет собой отклонение фак-
тически достипгутого положения заготовки при базировании от тре-
буемого. Если технологическая база совпадает с измерительной,
погрешность базирования равна нулю, поскольку отсчет размеров
производится от измерительной базы.
На рис. 4.4 приведены примеры возникновения погрешности
базирования при различных вариантах установки заготовки по на-
ружной цилиндрической поверхности. Разработав схему базиро-
вания обрабатываемой заготовки или сборочной единицы, можно
произвести расчет погрешности базирования. Рассмотрим пример
установки цилиндрической заготовки на призме для обработки
132
фрезерованием наружной поверхности этой заготовки (рис. 4.4, а).
Здесь погрешность базирования возникает за счет того, что раз-
личные заготовки одной партии имеют отклонения по размеру
диаметра D в пределах установленного допуска. Максимальный
размер заготовки обозначим через Dlt а минимальный — через D2.
Положение центра сечения заготовки соответственно обозначим
через О' и О", а диаметр фрезы — через £>3.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Каково значение вопросов базирования для станков с ЧПУ?
2.	Охарактеризуйте особенности базирования корпусных за-
готовок.
3.	Охарактеризуйте особенности базирования заготовок типа
«тела вращения».
4.	Каков подход к выбору технологических баз?
5.	Приведите пример погрешности базирования при различных
вариантах установки заготовки.
Глава 5
ВИДЫ СТАНОЧНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И РЕАЛИЗУЕМЫЕ
ИМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ БАЗЫ
ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ
5.1.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ
С ЧПУ
Конструкции станочных приспособлений для токарных станков
с ЧПУ. По конструктивному признаку (в зависимости от способа
установки и закрепления заготовок) токарные приспособления, при-
меняемые для станков с ЧПУ, подразделяют на следующие группы:
кулачковые, поводковые, цанговые и мембранные патроны; токар-
ные центры; токарные оправки, базируемые в конусе шпинделя;
люнеты; планшайбы.
Для использования в токарных станках с ЧПУ необходимы при-
способления, обеспечивающие обработку заготовок различной кон-
струкции и габаритных размеров. При этом должны обеспечиваться
высокие требования по производительности и точности обработки
на станке с уменьшением износа приспособления и необходимо-
стью установления нового приспособления. Приспособления для
станков с ЧПУ должны обеспечивать переналаживаемость на вы-
пуск нескольких типов деталей.
Кулачковые патроны. Определяют конструкцию обрабатываемой
детали. Как правило, в станках с ЧПУ применяются трехкулачковые
патроны. В части токарных станков с ЧПУ применяется ручной
привод зажимных механизмов. Однако более распространен ме-
ханизированный привод зажимных механизмов, который может
обеспечить автоматизированный зажим (фиксацию) заготовки и со-
ответственно разжим обработанной детали. Известны конструкции
патронов с числом кулачков 2, 4, 6 и 12.
Применение автоматизированного патрона сокращает время
на зажим заготовки и открепление обработанной детали по срав-
нению с ручным механизмом на 70...80 %. Это в значительной мере
повышает автоматизацию станка.
134
Наиболее массово трехкулачковые самоцентрирующие патро-
ны используют при обработке заготовок круглой и шестигранной
формы или круглых прутков большого диаметра.
Самоцентрирующие трехкулачковые клиновые быстроперена-
лаживаемые патроны (рис. 5.1) предназначены для базирования
и закрепления заготовок типа «вал» и «диск» при обработке на то-
карных станках с ЧПУ.
Патрон (рис. 5.1, а) состоит из корпуса 7, основных 1 и накладных 3
кулачков, сменной вставки 6 с плавающим центром 5 и эксцентри-
ков 2, в кольцевые пазы которых входят штифты 13. Быстрый зажим
и разжим накладных кулачков при их переналадке осуществляется
тягами 4 через эксцентрики 2. Для обработки заготовок типа «вал»
в патрон устанавливают сменную вставку 6 с плавающим центром 5
и выточкой по наружному диаметру. Заготовку располагают в цен-
трах (центре 5 и заднем центре станка) и зажимают плавающими
кулачками с помощью втулки 8 с клиновыми замками. Втулка со-
единена с приводом, закрепленным на заднем конце шпинделя
станка. Разжим осуществляется с помощью фланца 11. Для выпол-
нения работ в патроне с самоцентрирующими кулачками сменную
вставку 6 заменяют вставкой 14 (рис. 5.1, б), которая не имеет
Рис. 5.1. Самоцентрирующие трехкулачковые клиновые патроны:
а — для обработки вала; б — для обработки диска; 1 — основные кулачки; 2 — экс-
центрики; 3 — накладные кулачки; 4 — тяги; 5 — плавающий центр сменной встав-
ки; 6 и 14 — сменные вставки; 7 — корпус; 8 и 9 — втулки; 10 — винт; 11 — фланец;
12 — диск; 13 — штифты
135
выточки по наружному диаметру, благодаря чему обеспечивается
самоцентрирование патрона. Патрон крепят на шпиндель станка
с помощью фланца И (см. рис. 5.1, а). К приводу патрон присо-
единяют втулкой 9 и винтом 10.
Поводковые патроны. Используют на токарных станках при
обработке заготовок деталей типа «вал» в центрах станка. Для
токарного станка с ЧПУ для обработки таких деталей применяют
универсальный поводковый патрон (рис. 5.2), обеспечивающий ба-
зирование заготовок типа «вал» и передачи им крутящего момента
при обработке в центрах на токарных станках с ЧПУ.
В отверстии 4 корпуса хвостовика установлены плавающий
центр 9 и пружина 2, расположенная между резьбовыми втулка-
ми 1 и 5. В задний торец центра установлена штанга 3. Корпус 11
патрона имеет выточку под диск 10, в котором закреплены через
120° три неподвижных пальца 6. На диске установлены также три
пальца 7, на которых закрепляют сменные эксцентриковые кулач-
ки 8 с зубчатыми поверхностями и поворотный кожух 12. Диск 10,
поворачиваясь, увлекает за собой кулачки, которые пазами охва-
тывают неподвижные пальцы 6 и, перемещаясь вместе с диском,
поворачиваются относительно пальцев 7, в результате чего кулачки
равномерно зажимают заготовку, передавая ей крутящий момент.
Рис. 5.2. Универсальный поводковый патрон:
1 и 5 — резьбовые втулки; 2 — пружина; 3 — штанга; 4 — отверстие корпуса;
6 и 7 — пальцы; 8 — кулачки; 9 — плавающий центр; 10 — диск; 11 — корпус; 12 —
поворотный кожух; 13 — фиксатор
136
Рис. 5.3. Мембранный патрон рожкового типа:
1 — рожки; 2 — винт; 3 — заготовка; 4 — мембрана
При повороте кожуха против часовой стрелки кулачки раскрыва-
ются и фиксируются подпружиненным фиксатором 13.
Цанговые патроны. Служат для зажима прутков или повторного
зажима заготовок по предварительно обработанной поверхности.
Переход на обработку заготовки другого диаметра требует, как
правило, другого цангового патрона (или лепестков), так как фор-
мы и размеры отверстия цанги должны соответствовать профилю
заготовки-прутка.
В станках с ЧПУ в целях повышения точности центрирования
заготовки нередко применяют мембранные патроны. Эти патроны
эффективны, если необходимо обработать партию заготовок.
Мембранные патроны. В мембранном патроне рожкового типа
(рис. 5.3) заготовку 3 устанавливают между торцами винтов 2, кото-
рые через рожки / связаны с мембраной 4. При прогибе мембраны 4
в сторону заготовки концы рожков с винтами расходятся и освобож-
дают заготовку, а при снятии нагрузки с мембраны — закрепляют
ее. Настройка патрона на размер заготовки и pei-улирование силы
зажима осуществляется с помощью винта 2.
Токарные центры. Используют при обработке заготовок раз-
личной формы и размеров, длина которых существенно больше
диаметра. Токарные станки с ручным управлением имеют, как
правило, невращающиеся задние центры. Для станков с ЧПУ,
особенно для обработки с большими скоростями и нагрузками,
применяют задние вращающиеся центры (рис. 5.4). Приведенная
137
2 3 4 5 67
8 9 10
1	14	13
Рис. 5.4. Задний вращающийся центр:
1 — корпус; 2 — центр; 3 — уплотнение; 4 — гайка; 5 и 13 — винты; 6, 11 и 14 —
подшипники; 7 — кольцо; 8 — индикатор; 9 — фланец; 10 — пакет пружин; 12 —
заглушка
конструкция вращающегося центра с указателем осевого усилия
предназначена для базирования и закрепления заготовок типа
«вал», устанавливаемых в поводковых патронах при обработке
на токарных станках с ЧПУ.
Вращающийся центр обеспечивает передачу больших осевых сил
и контроль силы прижима штырей к торцу заготовки. При поджиме
заготовки вращающимся центром с помощью пневмо- или гидро-
привода пиноли задней бабки центр 2 через подшипники 6 и 14
и фланец 9 сжимает пакет тарельчатых пружин 10. При этом инди-
катор 8 указателя значений осевых сил показывает также значения
деформации тарельчатых пружин. Перед эксплуатацией индикатор
тарируют, нагружая центр заранее известной осевой силой.
Задний конец центра 2 вращается в игольчатом подшипнике
11, который крепится в корпусе 1 заглушкой 12. Фланец 9 связан
с корпусом 1 посредством винта 13. Перемещение фланца в осевом
направлении ограничивается кольцом 7. Вытеканию смазки пре-
пятствует уплотнение 3, смонтированное в гайке 4, законтренной
винтом 5.
Токарные центры работают совместно с поводковыми самоза-
жимными патронами. Патрон (рис. 5.5) предназначен для бази-
рования и передачи крутящего момента заготовкам типа «вал»,
установленным в центрах токарных станков с ЧПУ
При поджиме заготовки пинолью задней бабки подпружиненный
плавающий центр 2 утопает и торец заготовки устанавливается
на базирующий торец подвижного корпуса 4 с предварительным
138
Рис. 5.5. Поводковый самозажимной патрон:
/ — оси; 2 — центр; 3 — паз; 4 и 6 — корпуса; 5 и 11 — пружины; 7 — зубчатые
колеса-кулачки; 8 — зубчатый сектор; 9 — сухари; 10 и 12 — штифты
натягом. При дальнейшем движении пиноли корпус 4 перемеща-
ется в осевом направлении, сжимая возвратную пружину 5, и по-
ворачивается по часовой стрелке по винтовому пазу относительно
установленной в корпусе 6 цилиндрической шпонки с зубчатыми
секторами 8.
Венец корпуса 4 выполнен с круговым пазом 3, в котором уста-
новлены сухари 9 с закрепленными на них осями 1. При повороте
корпуса 4 зубчатые колеса-кулачки 7, установленные на осях 1
и входящие в зацепление с зубчатым сектором 8, поворачиваются
против часовой стрелки до соприкосновения с заготовкой с усилием
натяга, создаваемого пружинами 1 1, закрепленными на штифтах 10
и 12 в корпусе 4 и сухарях 9. После фиксации кулачков 7 на поверх-
ности заготовки дальнейший поворот кулачков прекращается. Это
устраняет возможность смещения заготовки с плавающего центра.
При дальнейшем повороте корпуса 4 до упора в корпус 6 сухари 9
(с осями 1 и кулачками 7) перемещаются в пазу корпуса 4, растягивая
пружины И. При этом корпус 4, кулачок 7, заготовка и защитный
кожух перемещаются в осевом направлении. Зажим заготовки осу-
ществляется одновременным базированием на плавающий центр
и неподвижный торец корпуса 6.
Планшайбы. Отличаются конструкцией, наружными диаметра-
ми, числом пазов для крепления наладок, размерами и расположе-
нием центрирующих элементов. Их целесообразно использовать
при модернизации токарных станков, работающих в условиях
мелкосерийного производства.
139
На рис. 5.6 представлена конструкция унифицированной пере-
налаживаемой токарной планшайбы многократного применения,
предназначенной для обработки мелких и средних заготовок. При-
способление состоит из диска, который навинчивается на шпиндель
станка, и дополнительного диска 1, прикрепленного к корпусу бол-
тами. Три прихвата 2 передвигаются по пазам диска 1 на сухарях.
Заготовка устанавливается на сменной наладке и закрепляется
вручную прихватами или прихватами с регулируемой опорой, уста-
навливаемыми в один из рядов 33 отверстий. В отдельных случаях
используется центральный зажим. Для установки наладок может
быть использована также кольцевая выточка.
Заготовку можно устанавливать непосредственно на диск. При
выполнении работ, связанных с высокими требованиями к соос-
ности обработанных поверхностей, диск приспособления можно
выверить с помощью индикатора по круговой канавке. После на-
ладки приспособление закрывают защитным кожухом.
Заготовку можно устанавливать непосредственно на диск. При
выполнении работ, связанных с высокими требованиями к соос-
ности обработанных поверхностей, диск приспособления можно
Рис. 5.6. Токарная планшайба:
1 — диск; 2 — прихват
140
выверить с помощью индикатора по круговой канавке. После на-
ладки приспособление закрывают защитным кожухом.
5.2.
ВЗАИМОСВЯЗЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ БАЗАМИ ПРИ
ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Координатные системы. При обработке заготовки на токарном
станке с ЧПУ (рис. 5.7, а) используют три координатные системы.
Первая система — система координат станка xMz, которая
имеет начало отсчета в точке М (нуль станка) (рис. 5.7, б). Нуль
станка обозначается буквой М от первой буквы английского слова
machine, которое в переводе на русский язык означает «станок».
В этой системе определяются положения отдельных узлов станка,
причем численные значения координат тех или иных точек выво-
дятся на монитор станка.
Вторая координатная система x^Wz^ представляет собой систему
координат детали (программы обработки детали) (рис. 5.7, в). Нуль
детали здесь обозначается буквой W от первой буквы английского
слова workpeace, которое в переводе на русский язык означает «за-
готовка».
Третья система координат — система инструмента хи7ии
(рис. 5.7, г), в которой определено положение вершины Р резца
относительно базовой точки F(K,T} элемента станка, несущего
инструмент. Нуль инструмента обозначается первой буквой Т от
английского слова tool, которое в переводе означает «инструмент».
При токарной обработке чаще всего за начало координатной
системы программы (за нуль детали) принимают точку, лежащую
на оси Z и одновременно расположенную в плоскости, совпадающей
с базовым торцом детали.
Нуль программы можно выбрать на оси Z на произвольном рас-
стоянии от нуля станка, однако расположение пуля детали на левом
или правом ее торце, являющемся измерительной базой детали, обе-
спечивает наиболее простое составление управляющей программы.
Система координат детали — главная система при программи-
ровании обработки. В ней определены все размеры данной детали
и даны координаты всех опорных точек ее контура.
Система координат детали переходит в систему координат про-
граммы, в которой даны координаты всех точек и определены все
141
Рис. 5.7. Системы координат при обработке на токарном станке:
а — станок; б — система координат стапка (М); в — система координат детали (IV);
г — система координат инструмента (Г)
элементы, в том числе и размещение вспомогательных траекторий,
необходимых ддя составления УП.
Системы координат детали (программы) обычно совмещены
и представляют собой единую систему, в которой производится
142
программирование и выполняется обработка детали. Система на-
значается технологом-программистом в соответствии с системой
координат станка.
В системе координат детали (программы) программируются
движения инструмента, указывается точка начала движения ин-
струмента — исходная точка (О). Из исходной точки инструмент
начинает свое движение для обработки заготовки и возвращается
в нее после окончания процесса обработки. Центр Р инструмента
называется полюсом, он совмещен с исходной точкой. Место рас-
положения исходной точки в системе координат детали выбирает
технолог-программист перед составлением программы. При этом
он исходит из удобства отсчета размеров, размещения инструмен-
та и заготовки, стремясь во избежание излишних холостых ходов
приблизить инструмент к обрабатываемой заготовке.
Исходная точка выбирается так, чтобы инструмент, находясь
в этой точке после каждого цикла обработки, не мешал снятию гото-
вой детали со станка и установке новой заготовки. Близкое располо-
жение вершины резца к обработанной детали приводит к опасности
случайного удара по инструменту при ее снятии и установке повой
заготовки на станок. Контакт инструмента и заготовки приводит к по-
ломке (скалыванию) режущего лезвия инструмента и необходимости
его замены. При многоинструментной обработке исходных точек
может быть несколько — по числу используемых инструментов, по-
скольку каждому инструменту задается своя траектория движения.
Система координат инструмента предназначена для задания по-
ложения его режущей части относительно державки. Инструмент
описывается в рабочем положении в сборе с державкой. При опи-
сании всего разнообразия инструментов для станков с ЧПУ удобно
использовать единую систему координат инструмента хи7ги, оси
которой параллельны соответствующим осям стандартной системы
координат станка и направлены в ту же сторону. Начало системы
координат инструмента располагают в базовой точке Т инструмен-
тального блока, выбираемой с учетом особенностей его установки
на станке. При установке блока на станке точка Т нередко совме-
щается с базовой точкой элемента станка, несущего инструмент.
Режущая часть инструмента характеризуется положением его
вершины и режущих кромок.
Положение вершины инструмента определяется радиусом за-
кругления г и координатами х„ТР и z„TP ее настроечной точки Р,
положение которой относительно начала системы координат ин-
струмента обеспечивается наладкой инструментального блока вне
станка на специальном приспособлении.
143
Положение режущей кромки резца задается главным (р и вспо-
могательным (pj углами в плане, а положение сверла — утлом 2<р
при вершине и диаметром D. Вершина вращающегося размерного
инструмента лежит на оси вращения, поэтому для ее задания до-
статочно указать аппликату z„TP.
Связь систем координат. Положение исходной точки О, как
и любой другой точки траектории движения инструмента, перево-
дится в систему координат станка из системы координат программы
(детали) через базовую точку С приспособления (О—W—С—М).
Полюс инструмента Р, заданный координатами в системе координат
инструмента хи7яи (см. рис. 5.7, г), переводится в систему координат
станка через базовую точку К суппорта (см. рис. 5.7, а), которая за-
дана относительно базовой точки F(P—К—F—М).
Такая связь систем координат детали, станка и инструмента
позволяет выдерживать заданную точность при переустановках
заготовки и учитывать диапазон перемещений рабочих органов
станка при расчете траектории инструмента в процессе подготовки
программы управления.
Наладка станка для работы по УП упрощается, если нулевая точка
станка находится в начале стандартной системы координат станка,
базовые точки рабочих органов приведены в фиксированные точ-
ки станка, а траектория инструмента задана в УП перемещениями
базовой точки рабочего органа, несущего инструмент, в системе
координат станка. Это возможно, если базовая точка С приспосо-
бления определена в системах координат детали и станка. Если же
траектория инструмента задана в УП перемещениями вершины
инструмента в системе координат детали, то для реализации такой
УП используют «плавающий нуль». В этом случае начало координат
станка М условно смещают в начало координат программы W, и вся
индикация значений в перемещениях центра инструмента в пря-
мом соответствии с программой выводится на соответствующие
элементы УЧПУ.
При программировании, как правило, за основную принимают
точку начала системы координат детали W, организуя относительно
нее всю УП. Естественно, при этом принимается во внимание ха-
рактер расположения осей координат на выбранном станке. Тогда,
определив в системе положение базовых точек приспособления для
детали, удобно строить траекторию движения центра инструмента.
При токарной обработке чаще всего за начало координатной
системы программы принимают базовую точку детали на базовом
торце. При установке заготовки в приспособление она совпадает
с базовой точкой С на плоскости приспособления (рис. 5.8). В точ-
144
Рис. 5.8. Связь систем координат при обработке на токарном станке:
а — оси шпинделя и заготовки направлены в одну сторону; б — оси шпинделя и за-
готовки направлены в противоположные стороны
ку С просто с пульта УЧПУ сместить начало координат М стайка,
поскольку расстояние zMC для заданного приспособления — вели-
чина постоянная и неизменяемая при работе УП.
Исходная точка О (нуль детали или нуль программы) назнача-
ется координатами x^WO и z^WO (рис. 5.8, а) относительно начала
системы координат программы в месте, которое зависит от вида ис-
пользуемого инструмента, конструкции суппорта или револьверной
головки и координат вершины инструмента в системе координат
инструмента.
Все три рассмотренные координатные системы на любом станке
взаимосвязаны. В большинстве случаев в каждой данной программе
расположение координатной системы программы неизменно отно-
сительно начала координатной системы станка. На токарном станке
(см. рис. 5.8, а) нуль станка М размещается на торце шпинделя
и определяет положение координатных осей станка Z и X.
145
Относительно точки М при работе станка в абсолютной системе
координат ведется отсчет перемещений базовой точки суппорта F.
При этом текущие значения координат xMF и zMF выводятся на таб-
ло цифровой индикации. При обработке данной детали всегда долж-
на быть известна величина zMC — расстояние относительно точки
М базовой точки С плоскости приспособления (токарного патрона),
с которой при установке заготовки совмещается ее базовая точка В'.
Для координатной системы программы xAWzA (см. рис. 5.7, в
и рис. 5.8, а) характерно наличие исходной точки О с координатами
ZfWO и хлМО относительно осей координатной системы. В коор-
динатной системе программы задаются также все опорные точки
программируемой траектории перемещения центра инструмента
(инструментов), обеспечивающей обработку данной детали. У за-
готовки имеется припуск z^WB’ (положение точки В')« который
должен быть удален при ее обработке во время второй установки,
что требует смещения начала координатной системы (точки W) от-
носительно базовой плоскости заготовки на величину zAWB'.
В токарном станке начало системы координат инструмента
(хи7>и) находится в базовой точке Т инструментального блока (см.
рис. 5.7, г). Положения базовых точек инструментальных блоков,
устанавливаемых на одном резцедержателе, определяют относитель-
но его центра К приращениями координат znKT и х„КТ. На одном
суппорте может быть несколько резцедержателей в зависимости
от характера работ (в патроне или в центрах), поэтому резцедер-
жатель может занимать на суппорте токарного станка различные
положения. В связи с этим центр резцедержателя должен быть опре-
делен приращениями координат z„FK и x^FK относительно базовой
точки суппорта F. В частном случае, когда на суппорте находится
один непереставляемый резцедержатель, базовая точка суппорта
может быть совмещена с центром поворота резцедержателя или
с базовой точкой инструментального блока.
При закреплении заготовки на станке (см. рис. 5.8, а) техноло-
гическая база для обработки заготовки в данной установке совме-
щается с соответствующей опорной поверхностью приспособления
(совмещаются точки Си В'). Это позволяет увязать между собой
системы координат программы и станка. Так как оси вращения
шпинделя токарного станка и обрабатываемой заготовки совпа-
дают, то для увязки этих систем координат достаточно определить
аппликату точки W начала системы координат программы в системе
координат станка.
Когда оси аппликат систем координат программы и станка на-
правлены в одну сторону:
146
zMW = zMC - zAW,
где zMC и zAWB' — аппликаты базовых точек в системах координат
станка и программы с соответствующими знаками.
В данном случае (см. рис. 5.8, а):
zMW = zMC - (~zAWBf) = zMC + zAWB'.
Если же оси шпинделя и заготовки направлены в противопо-
ложные стороны (рис. 5.8, 6):
zMW - zMC + zAWB”,
где zAWB" — аппликата положения базовой точки В” детали при
обработке ее на второй установке.
В данном случае принято, что положение базовой точки С при-
способления относительно точки М остается постоянным, т. е. рав-
ным zMC, как и при обработке заготовки при первой установке.
Положение точки О, заданное координатами zAWO и xAWO
в системе координат программы, определяется координатами хМО
и zMO в системе координат станка: хМО = х0, zMO = zMW±z0, где
знак «+» ставится при одинаковых, а знак «-» — при противопо-
ложных направлениях осей аппликат обеих систем координат. Коор-
динаты х0 и z0 определяют положение точки О в системе координат
детали (программы).
Таким образом, с учетом размещения координатной системы
программы и координатной системы инструмента относительно
базовых точек станка Ми F можно определить текущие значения
координат (zMP и хМР) полюса инструмента Р в координатной си-
стеме станка xMz.
При этом следует иметь в виду, что вылет инструмента х„ТР
и zHТР определен его наладкой, а положение точки Т (величины хиКТ
и zHKT) относительно центра резцедержателя К задано технической
характеристикой станка. Заданными должны быть и величины z„FK
и x„FK, определяющие положение точки К относительно базовой
точки F. Тогда
хМР = xMF + x„FK + хиКТ + хиТР; zMP = zMF + z„FK + zMKT + zH7P.
При определении координат хМР и zMP необходимо учитывать
направления составляющих величин. Если базовая точка суппорта
F совмещена с базовой точкой инструментального блока Т, то те-
кущие значения координат центра инструмента определяют лишь
с учетом вылета инструмента, т. е. с учетом его координат в системе
координат инструмента:
хМР = xMF(T) + хиТР; zMP = zMF(T\ + zH7P.
147
Перед началом работы по программе (см. рис. 5.8, а) полюс
инструмента Р должен быть совмещен с исходной точкой О и его
положение в координатной системе станка должно определяться
координатами zMPG и хМР0:
zMPQ = zMW + zA WO = zMO; xMPG =
= xMW + xA WO = xMO,
где zMO и xMO — координаты исходной точки (нуля программы)
в системе координат станка.
При программировании следует принимать во внимание диапа-
зон перемещений рабочих органов станка (рабочую зону), который
задается предельными координатами базовых точек этих органов
в стандартной системе координат станка. На рис. 5.9 заштрихована
рабочая зона перемещения суппорта токарного станка, базовая точ-
ка F которого может находиться в любой точке плоскости, ограни-
ченной абсциссами xMFmdX и xMFmin и аппликатами zMFmax и zMFmin.
Назначение нулевой точки программы — важный шаг при
создании управляющей программы. Нулевая точка программы
устанавливается для реализации требуемой последовательности
и повторяемости обработки.
Создание любой УП можно условно разбить на два этапа. На пер-
вом этапе технолог-программист анализирует информацию, полу-
ченную из конструкторской (чертежи, эскизы) и технологической
документации (маршрутные и операционные карты), и, учитывая
конструкционные и технические возможности станка с ЧПУ, окон-
чательно определяет технологические операции и маршрут обработ-
ки, назначает режущий и вспомогательный инструмент, выявляет
комплекты конструкторских и технологических баз. На втором
этапе производится окончательный расчет траектории инструмента
по опорным точкам и создается УП. Исходя из этого при назначении
нулевой точки программы используют несколько правил.
Первое, но не основное, правило — удобство программирова-
ния. Например, если расположить деталь в первом квадранте пря-
моугольной системы координат, то это немного упростит процесс
расчета траектории из-за того, что все опорные точки этой детали
будут описываться положительными координатами.
Второе правило, более важное, — нулевая точка программы
должна совпадать с конструкторской базой. Это значит, что если
на чертеже размеры стоят от левого верхнего угла детали, то лучше,
чтобы именно в этом углу и находился нуль детали. Если размеры
указываются от центрального отверстия, то нулем детали следует
назначить центр этого отверстия.
148
Рис. 5.9. Связь систем координат программы, станка и инструмента при то-
карной обработке несколькими инструментами:
1 ...6 — номер позиции инструмента в револьверной головке
Сказанное справедливо для каждого из инструментов, исполь-
зуемых в работе по программе при обработке детали на токарном
станке. Перед началом работы полюс каждого инструмента (точка
Р) должен быть выведен в исходную точку О, т которой програм-
мируется траектория инструментов для обработки тех или иных по-
верхностей. Подобная последовательность может быть определена
и для работы инструментов на других станках.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Какие требования предъявляются к приспособлениям для
токарных станков с ЧПУ?
2.	Охарактеризуйте кулачковые патроны, применяемые в то-
карных станках с ЧПУ.
3.	Какова область применения токарных центров?
4.	Приведите пример оснастки для обработки длинномерных
деталей.
5.	Дайте характеристику координатным системам токарных
станков с ЧПУ.
Глава 6
ВИДЫ СТАНОЧНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И РЕАЛИЗУЕМЫЕ
ИМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ БАЗЫ
ПРИ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ
6.1.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
ДЛЯ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ
С ЧПУ
Приспособление — это технологическая оснастка, предназна-
ченная для установки, закрепления и направления заготовки или
инструмента при выполнении технологической операции.
Приспособления выполняют следующие функции:
	базирование объекта (заготовки, детали или сборочной едини-
цы) с заданной точностью;
	закрепление объекта и обеспечение его зажима;
	обеспечение направления режущего инструмента;
	база для установки контрольно-измерительных приборов;
	увеличение жесткости при установке базируемого элемента;
	изменение положения детали вместе с приспособлением.
Первые две функции — базирование и закрепление — являются
главными, остальные — дополнительными функциями приспосо-
блений.
Достоинства использования приспособлений:
	исключение операций разметки и выверки заготовок при уста-
новке за счет контактирования их базовых поверхностей с уста-
новочными элементами приспособлений;
	сокращение основного технологического времени за счет со-
вмещения обработки нескольких заготовок и различных по-
верхностей одной заготовки и увеличения числа одновременно
работающих инструментов;
	возможность повышения режимов обработки за счет высокой
жесткости приспособлений;
150
	сокращение вспомогательного времени на ориентацию и закре-
пление заготовок и времени технического обслуживания рабо-
чего места;
	расширение технологических возможностей оборудования
за счет применения непредусмотренного инструмента или не-
предусмотренных видов обработки (например, применение
шлифовальных или фрезерных головок-приспособлений на то-
карном оборудовании).
Приспособления для станков с ЧПУ предназначены для выпол-
нения тех же функций, что и на станках с ручным управлением:
установка и закрепление заготовок. Однако вследствие характерных
особенностей станков с ЧПУ к станочным приспособлениям предъ-
являют специфические требования.
Высокая точность приспособлений. Одна из основных особен-
ностей станков с ЧПУ — их высокая точность. Станочные приспо-
собления оказывают существенное влияние на повышение точности
обработки, поскольку погрешность, возникающая при базировании
заготовки в приспособлении, является одной из основных со-
ставляющих суммарной погрешности обработки. Следовательно,
приспособление к станкам с ЧПУ должны обеспечивать большую
точность установки заготовок, чем приспособления к универсаль-
ным станкам.
Высокая жесткость приспособлений. Станки с ЧПУ имеют
повышенную жесткость. Следовательно, станочные приспособле-
ния для них не должны снижать жесткость технологической си-
стемы при использовании полной мощности станков, а значит,
жесткость приспособлений к станкам с программным управлени-
ем должна быть выше жесткости приспособлений к универсаль-
ным станкам.
Полная ориентация заготовок. Поскольку при обработке на стан-
ках с ЧПУ программируемые перемещения станка и инструмента за-
даются от начала отсчета координат, в ряде случаев приспособления
должны обеспечивать полную ориентацию заготовок относительно
установочных элементов приспособления, т.е. должны лишить ее
всех степеней свободы. При этом необходимо также полное ба-
зирование приспособлений на станке для обеспечения их точной
ориентации относительно нулевой точки станка.
Обеспечение обработки нескольких поверхностей. Важная
особенность станков с ЧПУ — обработка максимального числа
поверхностей с одной установкой заготовки. Следовательно,
приспособления должны быть спроектированы таким образом,
151
чтобы установочные элементы и зажимные устройства не пре-
пятствовали подходу режущего инструмента к обрабатываемым
поверхностям заготовки, обеспечивая при этом ее закрепление
без «перехвата».
Гибкость и универсальность приспособлений. Большое значение
имеет отсутствие простоев станков, связанных с подготовкой при-
способлений при переналадке станков на обработку новых партий
деталей. Следовательно, конструкции приспособлений должны
также обладать гибкостью, т. е. обеспечивать быструю перена-
ладку, ориентацию и закрепление на станке, а также легкое отсо-
единение и присоединение их к источнику давления пневмо- или
гидросистемы.
Классификация приспособлений. Существует несколько крите-
риев классификации приспособлений.
По целевому назначению различают пять групп приспособле-
ний:
	станочные приспособления — для установки и закрепления об-
рабатываемых заготовок на станках. Это самая многочисленная
группа, составляющая до 80 % общего числа приспособлений;
	приспособления для крепления рабочих инструментов — харак-
теризуются большим числом нормализованных деталей и кон-
струкций, что объясняется нормализацией и стандартизацией
самих режущих инструментов;
	сборочные приспособления — используются при выполнении
сборочных операций, требующих большой точности сборки
и приложения больших усилий, для предварительного деформи-
рования (сжатия) собираемых упругих элементов и т.д.;
	контрольно-измерительные приспособления — для контроля за-
готовок, промежуточного и окончательного контроля, а также
для проверки собранных узлов и машин;
	приспособления для захвата, перемещения и перевертывания
обрабатываемых заготовок, а также отдельных деталей и узлов
при сборке.
В зависимости от степени механизации и автоматизации
приспособления подразделяют на ручные, механизированные и ав-
томатизированные. Ручное приспособление имеет ручной привод
зажима заготовки. Механизированное приспособление кинемати-
чески не связано с оснащаемым станком, т. е. имеет собственный
привод. Автоматизированное приспособление встроено в станок
и работает в автоматическом режиме.
152
По степени специализации приспособления бывают специ-
альными, специализированными и универсальными. Специаль-
ное приспособление используется для выполнения одной или
нескольких операций изготовления определенного изделия без
регулирования и переналадки; применяются чаще всего в усло-
виях массового производства. Различают универсально-сборные
(УСП), сборно-разборные (СРП) и неразборные специальные
(НСП) приспособления.
Из комплектов УСП собирают токарные, сверлильные, фрезер-
ные и другие приспособления. Одно из достоинств применения
таких комплектов — быстрота сборки. В течение 2...5 ч можно
скомпоновать приспособление средней сложности для обработки
по девятому квалитету. По окончании применения приспособления
его разбирают, а детали можно использовать для сборки других
приспособлений. Существуют комплекты нормализованных деталей
УСП с шириной пазов 8, 12 и 16 мм.
В сборно-разборных приспособлениях нормализованы в основ-
ном не детали, а сборочные единицы.
Неразборные специальные приспособления проектируются
и изготавливаются для выполнения конкретной технологической
операции.
Специализированное приспособление предназначено для много-
кратного применения, имеет переналаживаемые базирующие
элементы для установки заготовок с близкими технологическими
и конструктивными характеристиками в пределах определенных
габаритных размеров. Различают специализированные безна-
ладочные (СБП) и специализированные наладочные (СНП) при-
способления. Наладкой в данном случае называют сменную деталь
приспособления.
Универсальное приспособление предназначено для многократ-
ного применения и установки заготовок различных конструкций,
размеров и конфигураций. Различают универсалыю-безналадочные
(УБП), универсально-наладочные (УНП) приспособления, а также
универсальные устройства и средства механизации зажима (УУС).
В качестве универсально-безналадочных приспособлений ис-
пользуются: универсальные патроны с неразъемными кулачками,
универсальные фрезерные и слесарные тиски, центры, цанги,
стойки и т. д.
Универсально-наладочные приспособления имеют сменные де-
тали или узлы (наладки).
Устройства и средства механизации зажима облегчают труд рабо-
чих и повышают его производительность. К ним, например, относятся
153
легко перемещающиеся плавающие столы, подставки с ловителями
инструмента, отдельно скомпонованные зажимные устройства.
По числу одновременно устанавливаемых заготовок разли-
чают одноместные и многоместные приспособления.
По числу позиций заготовки в приспособлении различают одно-
позиционные и многопозиционные приспособления. В однопози-
ционном приспособлении заготовка в ходе обработки на данной
операции не меняет своего расположения. В многопозиционном
приспособлении положение заготовки в ходе обработки изменяется.
Структура приспособлений. Ввиду многообразия технологиче-
ских процессов, конструктивных форм и размеров изготавлива-
емых деталей, типа оборудования и других факторов номенклатура
применяемых приспособлений весьма разнообразна. Несмотря
на большие различия в конструктивном оформлении приспособле-
ния имеют практически одинаковую структуру и состоят из типовых
конструктивных элементов.
К типовым конструктивным элементам приспособлений относят-
ся: установочные элементы, зажимные элементы, силовые приводы,
корпуса, вспомогательные элементы и устройства.
Установочные элементы (опоры) служат для ориентации заготов-
ки в пространстве, базирования заготовок и деталей при обработке,
сборке и контроле. Подразделяются на основные и вспомогатель-
ные, подвижные и неподвижные, плавающие и регулируемые.
Опоры для базирования по плоскостям показаны на рис. 6.1.
Зажимные элементы приспособлений предназначены для уста-
новления надежного контакта базовых поверхностей заготовок
с установочными элементами приспособлений и предупреждения
смещения заготовки при обработке. Элементарными зажимными
устройствами являются винтовые, клиновые, рычажные, эксцен-
триковые и цанговые.
Силовые приводы приспособлений обеспечивают воздействие
зажимных элементов на закрепляемую заготовку с заданной силой
Рис. 6.1. Опоры для базирования по плоскостям
154
и в заданном направлении. Они характеризуются величиной созда-
ваемого усилия, передаточным отношением, быстродействием. Наи-
более распространены пневматические, гидравлические, пневмоги-
дравлические, механогидравлические, электромагнитные приводы.
Корпус приспособления является базовой деталью, на которую
монтируют элементы и механизмы приспособления.
Вспомогательные элементы и устройства служат для расшире-
ния технологических возможностей, повышения быстродействия
приспособлений, удобства управления ими и обслуживания. К вспо-
могательным относятся поворотные и делительные устройства
с дисками и фиксаторами, различные выталкивающие устройства
(выталкиватели), быстродействующие защелки и откидные винты
для крепления откидных элементов приспособлений, подъемные
механизмы приспособлений, тормозные и прижимные устройства,
рукоятки, сухари, шпильки и другие детали.
В настоящее время для базирования и закрепления заготовок
на столах станков с ЧПУ применяются как стандартные, так и не-
стандартные типовые системы приспособлений.
Применение неразборных специальных приспособлений для
станков с ЧПУ зачастую нецелесообразно, так как в этом случае
резко увеличиваются стоимость и сроки подготовки к обработке.
Неразборные специальные приспособления не выгодны для об-
работки небольших партий деталей. Их применяют в тех случаях,
когда невозможно применить универсальные приспособления.
При обработке на станках с ЧПУ могут применяться системы
универсально-безналадочных и универсально-наладочных при-
способлений, например: машинные тиски, поводковые патроны,
делительные столы, клиновые самоцентрирующиеся патроны и др.
Универсально-безналадочные приспособления. Конструкция
универсально-безналадочных приспособлений представляет собой
законченный механизм долговременного действия с постоянными
регулируемыми элементами для установки различных заготовок,
предназначенный для многократного использования. Эти приспо-
собления целесообразно применять на станках с ЧПУ в единичном
и мелкосерийном производстве.
Универсально-наладочные приспособления. Состоят из универ-
сального базового агрегата и сменных наладок. Базовый агрегат
представляет собой законченный механизм долговременного дей-
ствия, предназначенный для многократного использования. Под
сменной наладкой понимается элементарная сборочная единица,
обеспечивающая установку конкретной заготовки на базовом
приспособлении. При смене объекта производства базовая часть,
155
а также универсальные элементы и узлы сменных наладок, кото-
рыми комплектуется универсально-наладочное приспособление,
используются многократно. Проектированию и изготовлению под-
лежат лишь специальные наладки, являющиеся наиболее простой
и недорогой частью приспособлений. Универсально-наладочное при-
способление целесообразно применять на станках с ЧПУ в мелкосе-
рийном производстве, особенно при использовании групповых схем
обработки. Для токарных станков наиболее распространенными
зажимными устройствами системы УНП являются трехкулачовые
переналаживаемые патроны. Их переналадка чаще всего сводится
к замене кулачков.
Основным недостатком применения систем универсальных при-
способлений является большое время переналадки или замены при-
способления. Невозможна также полная их ориентация на станке.
Поэтому такие приспособления целесообразно использовать в мел-
косерийном производстве для обработки групп однотипных деталей.
Специализированные наладочные приспособления. Эта система
обеспечивает базирование и закрепление типовых по конфигу-
рации заготовок различных размеров. СНП состоит из базового
агрегата и сменных наладок. Многократно используемый базовый
агрегат предназначен для установки сменных наладок. Многомест-
ные приспособления обеспечивают возможность смены заготовок
вне рабочей зоны станка. Эффективной областью применения СНП
является серийное производство.
Наиболее широкое применение на станках с ЧПУ получила
стандартная система универсальных стандартных приспособлений,
комплекты элементов которой централизованно изготовляются
на специализированных предприятиях. Компоновки УСП собира-
ются из стандартных элементов, изготовленных с высокой степенью
точности. Элементы и узлы фиксируются системой «шпонка—паз».
Высокая точность элементов УСП обеспечивает сборку приспосо-
блений без последующей механической доработки. После использо-
вания компоновок их разбирают на составные части, многократно
используемые в различных сочетаниях в новых компоновках.
Однако УСП не предусматривает ориентацию приспособлений от-
носительно начала координат станка. Это вызывает необходимость
изготовления базирующих переходных элементов. В результате
модификации УСП разработана система переналаживаемых УСП
(ПУСП). Комплект ПУСП представляет собой набор неразборных
узлов, механизированных быстродействующих зажимов, из ко-
торых компонуются различные приспособления для фрезерных,
расточных, строгальных, сверлильных и других работ.
156
Для станков с ЧПУ фрезерной, сверлильной и расточной групп,
используемых в серийном производстве, выпускается комплект
сборно-разборных приспособлений (СРП—ЧПУ). Элементы СРП —
ЧПУ фиксируются системой «палец — отверстие», в отличие
от УСП, где фиксация осуществляется системой «шпонка—паз».
Система «палец—отверстие» гарантирует более высокие точность,
жесткость и стабильность параметров приспособления. Фиксирую-
щие отверстия выполнены во втулках из прочного и износостойкого
материала, втулки запрессованы в корпуса плит и угольников. Для
крепления базовые элементы комплекта снабжены Т-образными
пазами.
В комплект СРП—ЧПУ входят:
	базовые сборочные единицы — 2... 5 %;
	прижимные элементы — 18... 20 %;
	опорные элементы (опоры регулируемые, подводимые, само-
устанавливающиеся, планки, подкладки) — 8... 10 %;
	установочные элементы (пальцы, штыри) — 15...20 %;
	крепежные детали — 45... 50 %;
	пружины, переходные планки для дополнения приспособления
элементами из комплектов УСП — 2... 5 % общего числа единиц.
Для механизации закрепления в комплект входят прямоугольные
и круглые плиты со встроенными гидравлическими цилиндрами,
а также отдельные гидравлические прижимы. Время сборки одного
приспособления средней сложности составляет 0,5 ч.
Приспособления для закрепления заготовок. Для закрепления
заготовок на фрезерных станках применяются различные виды
крепежа. Рассмотрим приспособления для закрепления заготовок
на фрезерных станках с ЧПУ.
Фрезерные приспособления зачастую выполняют как многопо-
зиционные, причем в каждой из позиций обрабатывают одну-две
стороны заготовки. Автоматический цикл работы станка продолжа-
ется до тех пор, пока будет произведена обработка во всех позициях,
после чего программа прерывается. Необходимо из последней по-
зиции снять готовую обработанную деталь, переложить заготовку
из каждой предыдущей позиции в последующую, а в первой по-
зиции закрепить новую заготовку.
При подобной компоновке приспособления одновременно
в работе находится несколько заготовок (по числу позиций). Про-
должительность автоматического цикла довольно большая, что
способствует организации многостаночного обслуживания. Кроме
157
того, за одну операцию при одной настройке станка получается
полностью готовая, обработанная с нескольких сторон деталь.
Приспособления на станке ориентируют относительно его коор-
динатных осей по центральному пазу и центральному отверстию
стола (с помощью цилиндрического пальца и шпонки или двух
цилиндрических пальцев).
Сборно-разборные наладочные приспособления СРП—ЧПУ
специально предназначены для оснащения фрезерных станков
с ЧПУ (их можно также использовать на сверлильных и много-
операционных станках).
Подборку СРП производит наладчик на специализированном
участке. Он использует карчу наладки приспособления, в которой
приведен перечень базирующих и прижимных элементов приспо-
собления, указаны базовые поверхности и места их расположения,
вид привода, габаритные размеры по высоте.
Гидравлические цилиндры, встроенные в базовые сборочные
единицы, работают под давлением 10... 15 МПа от электро-, меха-
ногидравлических насосов и пневмогидравлических усилителей
давления. При использовании электрогидравлического насоса ци-
линдры подключают либо к гидросистеме станка, либо к отдельной
насосной станции, содержащей насосную установку, резервуар для
масла, фильтры, контрольно-регулирующую аппаратуру. Одна такая
установка может обслуживать несколько станков.
Пневмогидроусилитель состоит из комплекта пневматического
и гидравлического цилиндров. Соотношение их диаметров таково,
что площадь пневмоцилиндра в 20 раз больше площади гидроцилин-
дра, тем самым давление воздуха, составляющее 0,5 МПа, приводит
к получению рабочего давления масла, равного 10 МПа.
Иногда для привода зажимного устройства используют наборы
тарельчатых пружин, а с помощью гидравлики снимается усилие
и раскрепляется заготовка.
Установка приспособлений на столе фрезерного станка с ЧПУ.
Для ориентации приспособлений их устанавливают на столе станка
и базируют по центральному продольному пазу стола с помощью
штырей или шпонок. Установка инструмента в исходную точку
производится под щуп с помощью специального устройства, за-
крепленного на корпусе приспособления (рис. 6.2, а). Такой способ
обеспечивает точность установки, однако приводит к удорожанию
приспособления и увеличению вспомогательного времени на уста-
новку приспособления.
Возникают также затруднения, связанные с рациональным раз-
мещением деталей на столе станка.
158
Рис. 6.2. Схема базирования приспособлений для станков с ЧПУ:
а — на центральный продольный паз стола; б — с фиксацией по центральному от-
верстию и продольному пазу; 1 — штырь; 2 — гайка; 3 — деталь; 4 — поверхность
стола; Zr Yy, Ху — зазоры между штырем и базой по осям Z, Y, X соответственно
Для установки приспособлений на столе станка с фиксацией
по центральному отверстию стола (поперечному пазу) и продоль-
ному пазу (рис. 6.2, б) приспособление снабжается фиксирующими
штырями или штырем и шпонкой. Установка инструмента в исход-
ную точку производится аналогичными методами.
Рис. 6.3. Способы увеличения жесткости детали и инструмента:
а — уменьшение высоты точки приложения усилий при обработке: 1 — фреза; 2 —
обрабатываемая деталь; 3 — корпус приспособления; 4 — плоскость стола; б — при-
менение элементов оснастки, увеличивающих жесткость детали: 1 — упоры; 2 — об-
рабатываемая деталь; 3 — прихват; в — применение вакуумных приводов; г — при-
менение изогнутых прихватов для уменьшения высоты приспособления: 1 — прихват
159
Рис. 6.4. Схема измерения безопасного расстояния
от исходной точки до винтового зажима:
L — безопасное расстояние; ci — диаметр резьбы винто-
вого зажима; / — прихват; 2 — ось инструмента в исход-
ной точке
При базировании заготовки без специальной оснастки па за-
ранее выполненные отверстия установка заготовки производится
на стол станка таким образом, чтобы оси отверстий размещались
на линии, параллельной одной из подач.
С помощью цептроискателя ось шпинделя совмещается с осью
одного из отверстий, центр которого и является исходной точкой
обработки. Такой способ применим для крупногабаритных дета-
лей с длительным циклом обработки, для которых относительная
величина вспомогательного времени, затрачиваемая на установку
заготовки, невелика.
Существенным является требование обеспечения макси-
мальной жесткости системы «деталь—приспособление—стол»,
выполняемое за счет уменьшения высоты Н точки приложения
усилия резания над плоскостью стола (рис. 6.3, а); применения
элементов оснастки, увеличивающих жесткость обрабатывае-
мых деталей: вкладышей для тонкостенных деталей (рис. 6.3, б),
подводимых опор и дополнительных прижимов, ложементов;
применения вакуумных приводов в комплекте с механическими
прихватами для повышения жесткости плоских, тонких деталей
(рис. 6.3, в).
Необходимым является обеспечение минимальной высоты
выступающих над деталью элементов приспособления в целях
уменьшения длины концевой фрезы и увеличения ее жесткости.
Это достигается применением специальных зажимных элементов,
например изогнутых прихватов (рис. 6.3, г).
Одним из важных требований является использование отводи-
мых, съемных, откидных прихватов и других зажимных элементов
в целях обеспечения полного цикла обработки детали с учетом ее
перезакрепления. В случае применения для механизации зажима
пневмо- и гидроприводов должны быть предусмотрены сигнали-
заторы давления, работающие на полное отключение станка при
уменьшении давления.
160
При работе с приспособлением должны быть выполнены требо-
вания техники безопасности по выбору расстояния L от исходной
точки обработки (или точки остановки инструмента) до оси бли-
жайшего винтового зажима (рис. 6.4).
В табл. 6.1 приведены рекомендации по выбору безопасного
расстояния в зависимости от диаметра резьбы винтового зажима.
Расстояние L можно уменьшить при установке специальных упоров,
ограничивающих поворот ключа.
Конструкции приспособлений для фрезерных станков с ЧПУ.
Неразборное специальное приспособление (НСП), показанное
на рис. 6.5, предназначено для закрепления корпусной заготовки
с цилиндрическим отверстием на фрезерном станке. Обработка
заготовки заключается в фрезеровании плоской поверхности
и сверлении четырех крепежных отверстий, два из которых раз-
вертываются. Приспособление состоит из корпуса, который кре-
пится к столу фрезерного станка; двух установочных конических
элементов, служащих для базирования заготовки по внутреннему
отверстию; зажимных элементов, служащих для удержания заго-
товки в приспособлении при обработке; гидравлического привода,
служащего для перемещения зажимного элемента и прижима его
к заготовке с требуемым усилием.
Таблица 6.1. Безопасное расстояние L при различных диаметрах резьбы винтового зажима d	
Обозначение диаметра резьбы винтового зажима (d)	Безопасное расстояние (L), мм
Мб	120
М8	130
МЮ	155
М12	155
М16	190
М20	220
М24	285
6 Босинзон М. Л.
161
Рис. 6.5. Неразборное специализированное приспособление:
а — вид сбоку; б — вид сверху
На рис. 6.6 показаны базовые сборочные единицы комплекта
сборно-разборных приспособлений (СРП—ЧПУ): прямоугольная
плита (рис. 6.6, а), стойка (рис. 6.6, б), круглая плита (рис. 6.6, в),
делительная стойка (рис. 6.6, г).
На рис. 6.7 показаны прихваты, входящие в комплект СРП—ЧПУ:
качающийся (рис. 6.7, а), гидравлический передвижной с регулиру-
162
Рис. 6.6. Базовые сборочные единицы комплекта СРП—ЧПУ:
а — прямоугольная плита; б — круглая плита; н — стойка; г — делительная стойка
емой опорой (рис. 6.7, б), Г-образный (рис. 6.7, в), угловой откидной
(рис. 6.7, г); откидной (рис. 6.7, д); высокий (рис. 6.7, е).
Во фрезерных станках с ЧПУ, имеющих только линейные пере-
мещения (продольное, поперечное и вертикальное), в качестве
приспособления применяют поворотные столы. Применение в
качестве оснастки поворотного стола для фрезерного станка с
ЧПУ добавляет станку еще одну координату — вращение вокруг
вертикальной или горизонтальной оси. Поворотный стол для
фрезерного станка — это корпус, устанавливаемый на рабочем
столе станка. В некоторых моделях станков стол устанавлива-
ется так, что его ось вращения располагается вертикально или
горизонтально. Использование поворотного стола позволяет за-
фиксировать обрабатываемые детали под определенным углом, а
путем изменения утла поворота стола обрабатывать многогранные
поверхности, выставляя для обработки каждой грани необходимый
угол наклона. Изменяя угол поворота стола, можно фрезеровать
отверстия или пазы, расположенные равномерно или в заданных
местах по окружности, ось которой совмещается с осью поворота
6*
163
Рис. 6.7. Прихваты, входящие в комплект СРП—ЧПУ:
а — качающийся; б — гидравлический передвижной с регулируемой опорой; в —
Г-образный; г — угловой откидной; д — откидной; е — высокий
стола. При совмещении круговой и одной из линейных подач по-
зволяет использовать поворотный стол для получения спиральных
поверхностей.
6.2.
ВЗАИМОСВЯЗЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ БАЗАМИ
ПРИ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
База — это поверхность или выполняющее ту же функцию соче-
тание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изде-
лию и используемая для базирования. В примере на рис. 6.8, а базой
164
Рис. 6.8. Варианты баз:
а — поверхность; б — сочетание поверхностей, 1 — база; 2 — базируемая деталь
Рис. 6.9. Расположение опор и прихватов:
и и в — расположение неправильное; биг — расположение правильное; 1 — опора;
2 — прихват
165
является одна (плоская или цилиндрическая) поверхность детали.
На рис. 6.8, б в качестве базы выступает сочетание поверхностей.
Технологические базы — это базы, которые ориентируют за-
готовку или деталь в процессе обработки относительно режущего
инструмента.
Совмещение технологических баз с конструкторскими является
немаловажным обстоятельством, способствующим получению вы-
соких точностей. Однако такие совмещения не всегда возможны.
К технологическим базам предъявляются следующие основные
требования:
	заготовка должна занимать устойчивое положение при установ-
ке и последующей обработке;
	должно обеспечиваться удобное и надежное закрепление за-
готовки при хорошем обзоре обрабатываемых поверхностей
и технологических баз;
	закрепление не должно вызывать искажения формы заготовки
и вообще сколько-нибудь существенных изгибных напряжений;
	обрабатываемые поверхности заготовок следует располагать
на минимально необходимом расстоянии от поверхности стола
станка, имея в виду возможность применения в этом случае наи-
более эффективных режимов резания с меньшей вероятностью
возбуждения вибраций;
	места закрепления заготовки должны быть размещены так, что-
бы направление вектора развиваемой силы не выходило за пре-
делы поверхностей опор.
На рис. 6.9 показаны примеры правильных и неправильных рас-
положений опор / и прихватов 2. На рис. 6.9, а опора недопустимо
смещена вправо и не обеспечивает устойчивую фиксацию детали.
Закрепление, показанное на рис. 6.9, в, не обеспечивает устойчивое
положение детали.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте особенности приспособлений для фрезер-
ных станков с ЧПУ.
2.	Каковы главные и вспомогательные функции, выполняемые
приспособлениями для фрезерных станков с ЧПУ?
3.	Какова область применения универсальных приспособлений?
4.	Приведите классификацию приспособлений для фрезерной
обработки на станках с ЧПУ.
5.	Дайте характеристику технологическим базам фрезерных
станков с ЧПУ.
Глава 7
ОСНОВЫ ВЫБОРА РЕЖУЩЕГО
ИНСТРУМЕНТА И ПОДБОРА РЕЖИМОВ
РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СТАНКОВ
С ЧПУ
Режущий инструмент является составной частью комплексной
автоматизированной системы станка с ЧПУ, обеспечивающей его
эффективную эксплуатацию. От выбора и подготовки инструмен-
та зависят производительность станка и точность обработки. Для
обеспечения автоматического цикла работы требуется высокая
надежность инструмента.
Режущий инструмент для станков с ЧПУ должен удовлетворять
следующим требованиям:
	обладать стабильными режущими свойствами;
	удовлетворительно формировать и отводить стружку;
	обеспечивать заданную точность обработки;
	обладать универсальностью, чтобы его можно было применять
для обработки типовых поверхностей различных деталей на раз-
ных моделях станков;
	быть быстросменным при переналадке на другую обрабатывае-
мую деталь или замене затупившегося инструмента;
	обеспечивать возможность предварительной наладки на размер
вне станка (совместно с применяемым вспомогательным ин-
струментом).
Указанные требования не всегда позволяют использовать
на станках с ЧПУ режущий инструмент, применяемый на станках
с ручным управлением. В настоящее время для использования
на станках с ЧПУ выделена особая группа режущего инструмента,
причем часть из них уже стандартизирована.
167
1.г.
РЕЗЦЫ ДЛЯ ТОКАРНЫХ РАБОТ НА СТАНКАХ
С ЧПУ
Для токарных станков наиболее эффективно применение
сборных резцов с механическим креплением неперетачиваемых
многогранных пластин из твердого сплава, минералокерамики
и сверхтвердых материалов, обеспечивающих стабильность гео-
метрии, универсальность, высокую стойкость, удобство размерной
настройки и быструю замену режущих элементов.
В настоящее время на станках с ЧПУ токарной группы, выпуска-
емых промышленностью, можно выполнять самые разнообразные
операции. Комплект резцов для этих станков должен обеспечивать
обработку поверхностей, наиболее часто встречающихся в маши-
ностроении.
При обработке режущая кромка резца подходит к детали под
определенным углом, который называется главный угол в плане ср.
Он измеряется между проекцией главной режущей кромки на ос-
новную плоскость и направлением подачи и является важной вели-
чиной, определяющей выбор токарного инструмента. Угол влияет
на формообразование стружки, направление сил резания, длину
контакта режущей кромки с деталью и на возможности инструмента
выполнять те или иные виды обработки.
Главный угол в плане выбирается таким образом, чтобы инстру-
мент имел возможность вести обработку в нескольких направле-
ниях. Это обеспечивает ему универсальность и, как следствие,
сокращение числа необходимого инструмента.
Другим вариантом может стать выбор инструмента с большим
углом при вершине для повышения прочности режущей кромки
за счет распределения давления по большей длине кромки. Это до-
бавляет прочности инструменту в момент начала и конца резания
и способствует сбалансированному распределению сил в процессе
работы.
На рис. 7.1 приведены схемы обработки на станках с ЧПУ ос-
новных типовых поверхностей токарными резцами.
Комплект твердосплавных токарных резцов для станка с ЧПУ
включает в себя:
	резцы проходные отогнутые правые (ср = 45°) для патронной об-
работки деталей типа фланцев, которые обеспечивают наруж-
ную обточку, проточку торцов, проточку выточек, снятие фасок
(5 на рис. 7.1);
168
Рис. 7.1. Схемы токарной обработки на станках с ЧПУ:
/, 8 и 9 — резцы резьбовые; 2, 3, 10, 11 а 13 — резцы контурные; 4 — резцы для про-
тачивания наружных канавок; 5 и 12 — резцы проходные; 6 и 7 — резцы расточные
	резцы контурные с параллслограмными пластинами (ср=93... 95°),
которые позволяют производить обточку деталей по цилиндру
и конусу, протачивать обратный конус с углом спада до 30°, обра-
батывать радиусные поверхности, галтели и протачивать торцы
движением от центра детали к наружному диаметру. Данными
резцами можно протачивать канавки для выхода шлифовально-
го круга (11 на рис. 7.1);
	резцы контурные с параллелограммными пластинами {ср = 63°),
которые позволяют производить обработку полусферических
поверхностей и конусов с углом спада до 57° (10 на рис. 7.1);
	резцы резьбовые с ромбическими пластинами, закрепленными
сверху с помощью прихвата. Резцы позволяют нарезать резьбы
с шагом 2...6 мм. Угол профиля обеспечивается формой пласти-
ны (9 на рис. 7.1);
	резцы резьбовые для нарезания внутренних резьб. Позволяют
нарезать резьбы с шагом до 2 мм с близким подходом к торцу.
Точность профиля резьбы обеспечивается заточкой пластин.
Наименьший диаметр отверстия, в котором можно нарезать
резьбу, равен 35 мм (8 на рис. 7.1);
	резцы с ромбическими пластинами (<р = 95°) для растачивания
сквозных отверстий и проточки заточек (7 на рис. 7.1);
	резцы расточные (ф = 92°), позволяющие растачивать отверстия
диаметром от22 мм и более (6 на рис. 7.1);
169
	резцы проходные (<р = 45°) и квадратные пластины, левые для
наружной обточки, проточки торцов деталей и выточек, снятия
фасок. Наибольшее применение находят при патронной обра-
ботке фланцевых деталей (12 на рис. 7.1);
	резцы для проточки наружных прямых канавок шириной
1...6 мм с глубиной, равной ширине. Пластины специальной
формы закрепляются с помощью прихватов. Разработаны рез-
цы со специальными двусторонними пластинами для проточки
внутренних прямых канавок и наружных угловых. Аналогичные
конструкции могут быть применены для обработки канавок под
стопорные кольца, радиусные канавки и т.д. (4 на рис. 7.1);
	резцы контурные с пластиной трехгранной правильной формы
с углом в плане, которые позволяют протачивать цилиндриче-
ские и фасонные поверхности. Достоинства их заключаются
в том, что в них используются три рабочие вершины. Однако
при этом жесткость пластин снижается (3 на рис. 7.1);
	резцы контурные с пластиной трехгранной формы (ср = 63°)
(2 на рис. 7.1);
	резьбовые резцы для нарезания наружных резьб с шагом до
2 мм. Режущая прямоугольная пластина закрепляется на дер-
жавке с помощью прихвата. Профиль вершины резца обеспечи-
вается заточкой пластин под углом, равным углу профиля резь-
бы (1 на рис. 7.1);
	резцы проходные упорные с трехгранной пластиной неправиль-
ной формы (ср = 92...95°), которые позволяют протачивать сту-
пенчатые поверхности, фаски, торцы движением от наружного
диаметра к центру детали. Режущая пластина закрепляется кли-
ном или рычажным устройством (13 на рис. 7.1).
В последнее время все большее распространение получает мо-
дульная система инструмента.
Классификация токарных резцов по назначению. По назна-
чению система токарных резцов подразделяется на следующие
подсистемы:
	для наружного точения, растачивания, нарезания резьб, проре-
зания канавки отрезания на станках легких и средних серий;
	работ на тяжелых, крупных токарных и карусельных станках;
	использования в станках с автоматической сменой инструмента;
	специальных работ (резцы для плазменно-механической обра-
ботки, фасонные).
170
Каждая из подсистем имеет свои специфические особенности,
обусловленные многими факторами и, в первую очередь, конструк-
цией оборудования, его технологическим назначением и т.д.
Базовые схемы резцов. В настоящее время, несмотря на огром-
ное многообразие конструкции и схем узлов крепления сменных
многогранных пластин в державках, ведущие зарубежные из-
готовители резцов используют в серийном производстве весьма
ограниченное число методов закрепления. Ограничено их число
и в отечественных подсистемах резцов. Например, в подсистемах
для наружного точения и растачивания на станках легких и средних
серий приняты четыре базовые схемы конструкции узлов крепления
сменных многогранных пластин (СМП):
	без отверстия — прихватом (метод С);
	с цилиндрическим отверстием — рычажным механизмом (метод Р) ;
	штифтом и прихватом (метод М);
	с тороидальным отверстием — винтовым механизмом (метод S).
Пластины без отверстия закрепляют по методу С. За основу
принята конструкция, широко применяемая на автомобильных
заводах. При таком методе закрепления режущие пластины бази-
руют в закрытом гнезде державки по двум базовым поверхностям
и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом. Быстрый
съем пластин обеспечивается дифференциальным винтом. Опорную
твердосплавную пластину закрепляют винтом на державке резца
или разрезной пружинящей втулкой.
Резцы с креплением СМП по методу С имеют различные ис-
полнения: для режущих пластин с задним углом и без заднего угла;
с опорными пластинами; без опорных пластин.
На рис. 7.2 приведена конструкция закрепления СМП без отвер-
стия по методу С. При таком методе закрепления пластину базиру-
ют в закрытом гнезде державки 1 по двум базовым поверхностям
и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом 2. Быстрый
съем СМП обеспечивается дифференциальным винтом 3. Опорную
твердосплавную пластину 4 закрепляют винтом 5 на державке резца
или разрезной пружинящей втулкой.
Следует отметить, что СМП без заднего угла имеют в 2 раза
больше режущих кромок, чем СМП с задним углом. На передней
поверхности СМП с задним углом выполнены стружколомающие
канавки для дробления и отвода сливной стружки. При использо-
вании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы.
Резцы с опорной пластиной широко применяют при точении
и растачивании; резцы без опорной пластины — при растачивании
171
Рис. 7.2. Крепление пластины прихватом и винтом (тип С):
/ — державка; 2 — прихват; 3 и 5 — винты; 4 — твердосплавная пластина
малых отверстий и точении на станках легких серий (сечение hxb
державки резца (12х 12)...(16х 16) мм). Эксплуатация резцов по-
казала, что при работе на универсальных и специальных станках
в крупносерийном и массовом производстве хорошо зарекомендо-
вали себя резцы с твердосплавными стружколомами.
В таких резцах можно использовать СМП из твердого сплава,
керамики и т. д.
Резцы с СМП с положительными углами обеспечивают умень-
шение сил резания, поэтому их рекомендуется применять при об-
работке нежестких деталей. Эти резцы можно также применять
с накладными стружколомами.
Для наружного точения и растачивания в резцах с закреплением
по методу С используют квадратные, трехгранные, ромбические
СМП, а также параллелограммные пластины с креплением специ-
альным фигурным прихватом. СМП с центральным цилиндрическим
отверстием закрепляют рычажным механизмом по методу Р и модер-
низированным клиновым креплением (клин-перехватом) по методу
М. Закрепление рычажным механизмом является наиболее рацио-
нальным для резцов сечением державок от 20x20 до 40x40 мм. Эту
конструкцию эффективно применяют на станках с ЧПУ. Разработана
отечественная оригинальная конструкция рычажного механизма,
которая соответствует лучшим мировым образцам, а по назначению
полностью унифицирована с конструкциями резцов, выпускаемых
на некоторых крупных машиностроительных заводах отечественной
промышленности, и с инструментом, выпускаемым за рубежом.
172
Сменная многогранная пластина базируется в закрытом гнезде
державки, а рычаг, приводимый в действие винтом, подтягивает
ее к двум боковым стенкам гнезда и надежно прижимает к опоре.
Опорную пластину закрепляют разрезной втулкой. Конструкция
узла крепления обеспечивает возможность быстрого и точного
поворота или смены СМП и надежного ее закрепления. Она позво-
ляет использовать всю гамму новых прогрессивных отечественных
и зарубежных пластин, а также СМП со сложной формой передней
поверхности, обеспечивающей хорошее дробление стружки в ши-
роком диапазоне подач и глубин резания.
Для контурной обработки на станках с ЧПУ, позволяющей
за один рабочий ход обточить несколько поверхностей детали,
применяют резцы с ромбическими СМП. Промышленные партии
резцов с L-образным рычагом для наружного точения и растачива-
ния широко освоены в серийном производстве инструментальными
заводами.
Подсистема резцов для станков с ЧПУ. Разработана подсистема
токарных отрезных и канавочных резцов для станков с ЧПУ, в ко-
торую включены следующие резцы.
1.	Отрезные резцы повышенной надежности с напайными
твердосплавными пластинами. Отличительной особенностью от-
резных резцов является:
	повышенная точность изготовления и взаимного расположе-
ния поверхностей державки, что обеспечивает их применение
на станках с ЧПУ;
	использование новых, в том числе трехслойных, марок припо-
ев и замена материала державки па сталь марки 35ХГСА или
ЗОХГСА практически исключает трещинообразование при
напайке, что позволяет сократить расход резцов примерно
в 3 — 4 раза;
	повышенные качество и точность заточки резца уменьшают за-
траты потребителя на первичную заточку;
	улучшенный внешний вид.
2.	Резцы отрезные державочные с механическим креплением
сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин.
Резец состоит из державки, неперетачиваемой однокромочной
режущей пластины, подпружиненного прихвата. На опорной по-
верхности режущей пластины выполнен V-образный выступ, ко-
торым ее устанавливают в V-образном пазу гнезда державки. При
закреплении гарантируется поджим режущей пластины со стороны
упорной поверхности гнезда. Геометрические параметры режущей
173
части обеспечивают хороший отвод стружки из зоны резания, что
особенно важно при обработке заготовок из вязких материалов.
Использование режущих пластин из твердых сплавов с из-
носостойким покрытием обеспечивает повышение стойкости
в 2 — 4 раза.
3.	Отрезные пластинчатые резцы с механическим креплением
сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин. Они
предназначены для выполнения операций отрезки, в первую оче-
редь на универсальных станках с ручным управлением. Резец состо-
ит из блока, закрепленного в резцедержателе станка, пластинчатой
державки и неперетачиваемой двухкромочной режущей пластины,
которая закрепляется упругим лепестком державки. Опорные по-
верхности режущей пластины выполнены в виде V-образных пазов,
которыми она взаимодействует с V-образными выступами гнезда
и упругого лепестка державки.
Уменьшение ширины одной из двух режущих кромок на
0,3...0,4 мм обеспечивает работоспособность каждой режущей кром-
ки в пределах нормативного среднего периода стойкости, но для
этого изношенная, отработавшая кромка должна быть переточена
на 0,3 ...0,4 мм. Такое техническое решение обеспечивает экономию
твердого сплава.
Пластинчатая державка позволяет настраивать значение ее
вылета из блока на требуемый размер, что делает резец более
универсальным. Форма передней поверхности режущих пластин
обеспечивает удовлетворительное стружкообразование и хороший
отвод стружки при обработке заготовок из различных сталей в ши-
роком диапазоне подач.
4.	Канавочные державочные резцы с механическим креплени-
ем сменных перетачиваемых твердосплавных режущих пластин.
Предназначены для работы на универсальных станках и станках
с ЧПУ. Их используют в первую очередь для прорезания канавок
точных размеров. В качестве режущего элемента используют твер-
досплавные пластины.
Наружную форму режущей части и требуемый размер обе-
спечивают заточкой. Максимальная ширина режущей кромки
равна 4,8 мм. Резец состоит из державки, режущей пластины приз-
матической формы, прихвата, а упорного элемента в виде сухаря
и регулировочного винта. Опорная поверхность режущей пластины
выполнена под утлом к боковой, что обеспечивает при закреплении
прихватом ее фиксирование от поперечных смещений. Вылет ре-
жущей пластины после переточек и фиксация ее от продольного
смещения обеспечиваются регулировочным винтом.
174
На базе этой конструкции освоены и серийно выпускаются
канавочные резцы для обработки наружных прямых и угловых
канавок; для обработки внутренних прямых, угловых и резьбовых
канавок. При рациональной эксплуатации допустимое число пере-
точек не менее 20.
5.	Канавочные резцы с механическим креплением сменных
неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин. Состоят
из державки, двухкромочной режущей пластины и зажимного
винта с шайбой. Опорные поверхности режущей пластины вы-
полнены в виде V-образных пазов, которыми она взаимодействует
с V-образными выступами гнезда. Режущую пластину закрепляют
винтом, взаимодействующим с верхней частью гнезда, образован-
ного прорезью в державке.
Точность базирования и фиксация режущей пластины от про-
дольного смещения обеспечивается наличием в гнезде упорной
базовой поверхности. Отношение глубины прорезаемой канавки
к ее ширине находится в пределах от 1 до 2 в зависимости от ши-
рины режущей части.
Наличие на режущей пластине двух режущих кромок обеспе-
чивает экономию твердого сплава. Форма передней поверхности
режущих пластин обеспечивает удовлетворительное стружкообра-
зование и хороший отвод стружки в широком диапазоне подач.
Представленная номенклатура резцов обеспечивает возможность
выполнения всех видов отрезных и канавочных операций.
Для нарезания резьб на токарных станках используют резцы
с напаянными твердосплавными пластинами с механическим кре-
плением твердосплавных пластин.
Конструкция резца с механическим креплением перетачиваемых
пластин аналогична конструкции канавочного резца для прореза-
ния прямых канавок, отличие лишь в заточке режущей пластины
с углом профиля при вершине, равным 59°30'. При принятой ширине
используемой пластины обеспечивается шаг нарезаемой резьбы
0,8...3,5 мм. Точное шлифование (заточка) профиля режущей части
обеспечивает получение нарезаемой резьбы по средней степени
точности.
В резцах с механическим креплением неперетачиваемой режу-
щей пластины ромбической формы требуемая геометрия режущей
части пластины обеспечивается прессованием и спеканием. Для
надежного крепления режущей пластины в глухом гнезде державки
на ее передней поверхности имеется V-образный паз, предназначен-
ный для соединения с прихватом. Шаг нарезаемых резьб находится
в пределах 2,5...6,0 мм.
175
Резьбы специального профиля на трубах, муфтах, ниппелях
и замках нефтяного и геологоразведочного оборудования в зави-
симости от профиля резьбы нарезают следующими резцами:
	предварительный — резцами, оснащенными СМП трехгранной
формы;
	окончательный — резцами, оснащенными пластинами квадрат-
ной или трехгранной формы с режущей частью, профиль кото-
рой получен шлифованием.
Пластины без отверстия закрепляют по методу С, а пластины
с отверстием — тянущим прихватом. Профиль режущей части мо-
жет быть многозубым (до пяти) на одной режущей грани; диапазон
шагов нарезаемых резьб находится в пределах 2,54... 6,35 мм. Число
рабочих ходов в зависимости от шага — от 2 до 12.
Рассмотрим подсистему резцов широкого назначения для об-
работки на тяжелых и крупных токарных, токарно-карусельных
и вальцетокарных станках, в том числе на станках с ЧПУ. Такие
резцы могут быть использованы и для другого тяжелого металло-
режущего оборудования. В подсистему входят сборные резцы для
чернового, получистового и чистового точения заготовок из стали,
чугуна и других материалов любой твердости с глубиной резания
при обдирке до 50 мм и подачей до 10 мм/об. Резцами выполняют
обтачивание, подрезку, растачивание больших диаметров, прорезку
и отрезку, обработку переходных поверхностей.
Подсистема состоит из нескольких групп:
	ТТО — для тяжелых токарных станков с наибольшим диаметром
устанавливаемой заготовки 1250...4000 мм и для карусельных
станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки
3200... 12000 мм, имеющих обычные резцедержатели;
	ТТП — для тяжелых токарных станков с пластинчатым резце-
держателями станков с ЧПУ;
	КТО — для крупных токарных станков с наибольшим диаметром
устанавливаемой заготовки 800... 1000 мм, имеющих стандарт-
ные токарные резцедержатели, и карусельных станков с наи-
большим диаметром устанавливаемой заготовки 1600... 2800 мм.
В группе ТТО предусмотрено два типа резца до его опорной по-
верхности. На основном корпусе закрепляют набор быстросменных
блоков (правых и левых проходных, проходных упорных, подрезных
и др.). Эти блоки предназначены для обработки с большими глуби-
нами резания (t = 12...40 мм), в том числе при черновой обработке
и прерывистом резании. Вспомогательный корпус предусмотрен
176
для крепления резцов группы КТО (f = 10...20 мм), а также стан-
дартных (J = 8 мм).
В группе ТТП имеются три типа Г-образных корпусов инстру-
мента различной ширины для пластинчатых резцедержателей, ко-
торые обеспечивают минимальный вылет головки резца и высокую
жесткость суппорта с резцедержателем. На корпусе крепят блоки
для больших глубин резания, резцы группы КТО для средних глубин
резания и блоки для малых глубин резания.
Различные сочленения корпусов, блоков, резцов и пластин по-
зволяют получить только для части подсистемы более 200 видов
инструментов для разных переходов с различными главными углами
в плане и длинами лезвий.
В разработанной подсистеме для особо тяжелых условий резания
применяют пластины с уступом. Пластины отличаются некоторым
увеличением толщины при соответствующем уменьшении ширины,
что приводит к дальнейшему повышению прочности инструмента.
Использование резцов, имеющих пластины с уступом, при ра-
циональном их креплении и базировании обеспечивает увеличение
подачи на 20...40 % по сравнению с подачей при обработке резца-
ми с напаянной пластиной (что на 10... 15 % больше по сравнению
с лучшими сборными резцами зарубежных фирм).
Для получистовой обработки с меньшими глубинами резания
применяют уголщенную многогранную пластину с отверстием.
Новая конструкция узла крепления обеспечивает надежный при-
жим этой пластины к опорной и упорной поверхностям.
Инструментальные материалы. Режущие инструменты изготов-
ляют целиком или частично из инструментальных сталей и твердых
сплавов.
Инструментальные стали подразделяют на углеродистые, леги-
рованные и быстрорежущие.
Углеродистые инструментальные стали применяют для изго-
товления инструмента, работающего при малых скоростях резания.
Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, нож-
ницы, пилы; из стали марок У11, У11Ф, У12 — слесарные метчики,
напильники и др. Буква У в марке стали свидетельствует, что сталь
углеродистая, цифра после буквы указывает на содержание в стали
углерода в десятых долях процента, а буква А — что сталь угле-
родистая высококачественная, так как содержит серы и фосфора
не более 0,03 % каждого.
Основными свойствами этих сталей являются высокая твердость
(62...65 HRC) и низкая теплостойкость. Под теплостойкостью по-
нимается темперагура, при которой инструментальный материал
177
сохраняет высокую твердость (60 HRC) при многократном нагреве.
Для сталей марок У10А...У13А теплостойкость равна 220 °C, поэто-
му рекомендуемая скорость резания инструментом из этих сталей
должна быть не более 8... 10 м/мин.
Легированные инструментальные стали бывают хромисгыми
(X), хромистокремнистыми (ХС) и хромовольфрамомарганцовисты-
ми (ХВГ) и др.
Цифры в марке стали обозначают состав (в процентах) входящих
компонентов. Первая цифра слева от буквы определяет содержание
углерода в десятых долях процента. Цифры справа от буквы ука-
зывают среднее содержание легирующего элемента в процентах.
Если содержание легирующего элемента или углерода близко к 1 %,
цифра не ставится.
Из стали марки X изготовляют метчики, плашки, резцы; из стали
марок 9ХС, ХГС — сверла, развертки, метчики и плашки; из стали
марок ХВ4, ХВ5 — сверла, метчики, развертки; из стали марки
ХВГ — длинные метчики и развертки, плашки, фасонные резцы.
Теплостойкость легированных инструментальных сталей дости-
гает 250...260 °C, поэтому допустимые скорости резания для них
в 1,2—1,5 раза больше, чем для углеродистых сталей.
Быстрорежущие (высоколегированные) стали применяют для
изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров,
метчиков.
Быстрорежущие стали обозначают буквами и цифрами, напри-
мер марок Р9, Р6МЗ и др. Первая буква Р (рапид) означает, что сталь
быстрорежущая. Цифры после нее указывают среднее содержание
вольфрама (в процентах). Остальные буквы и цифры обозначают
то же, что и в марках легированных сталей.
Эти группы быстрорежущих сталей отличаются ио свойствам
и областям применения. Стали нормальной производительности,
имеющие твердость до 65 HRC, теплостойкость до 620 °C и проч-
ность на изгиб 3000...4000 МПа, предназначены для обработки
углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности до
1000 МПа, серого чугуна и цветных металлов. К сталям нормальной
производительности относят вольфрамовые марок Р18, Р12, Р9, Р9Ф5
и вольфрамово-молибденовые марок Р6МЗ, Р6М5, сохраняющие
твердость не ниже 62 HRC до температуры 620 °C.
Быстрорежущие стали повышенной производительности, леги-
рованные кобальтом или ванадием, твердостью до 73... 70 HRC при
теплостойкости 730...650 °C и прочностью на изгиб 250...280 МПа
предназначены для обработки труднообрабатываемых сталей
и сплавов с пределом прочности более 1000 МПа, титановых сплавов
178
и др. Улучшение режущих свойств стали достигается повышением
содержания в ней углерода с 0,8 до 1,0 %, а также дополнительным
легированием цирконием, азотом, ванадием, кремнием и другими
элементами. К быстрорежущим сталям повышенной производитель-
ности относят стали марок 10Р6М5К5, Р2М6Ф2К8АЕ, Р18Ф2, Р14Ф4,
Р6М5К5, Р9М4ЕВ, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, сохраняющие
твердость 64 HRC до температуры 630...640 °C.
Твердые сплавы подразделяются на металлокерамические и ми-
нералокерамические. Их выпускают в виде пластин разной формы.
Инструменты, оснащенные пластинами из твердых сплавов, позво-
ляют применять более высокие скорости резания, чем инструменты
из быстрорежущей стали.
Металлокерамические твердые сплавы подразделяются на воль-
фрамовые, титановольфрамовые, титанотанталовольфрамовые.
Вольфрамовые сплавы группы В К состоят из карбидов вольфрама
и кобальта. Применяют сплавы марок ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК6, ВК60М,
ВК8, ВК10М. Буква В означает карбид вольфрама, К — кобальт,
цифра — процентное содержание кобальта (остальное — карбид
вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, оз-
начает, что сплав мелкозернистый. Такая структура сплава повы-
шает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость
ударам. Применяются вольфрамовые сплавы для обработки чугуна,
цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов
(резины, пластмассы, фибры, стекла и др.).
Титановольфрамовые сплавы группы ТК состоят из карбидов
вольфрама, титана и кобальта. К этой группе относят сплавы марок
Т5К10, Т5К12, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Буква Т и цифра за ней указы-
вают на процентное содержание карбида титана, буква К и цифра
за ней — процентное содержание карбида кобальта, остальное
в данном сплаве — карбид вольфрама. Применяют эти сплавы для
обработки всех видов сталей.
Титанотанталовольфрамовые сплавы группы ТТК состоят из кар-
бидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. К этой группе относят
сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10КВ-Б, содержащие соответственно
7 и 10 % карбидов титана и тантала, 12 и 8 % кобальта, остальное —
карбид вольфрама. Эти сплавы работают в особо тяжелых условиях
обработки, когда применение других инструментальных материалов
не эффективно.
Сплавы, имеющие меньшее процентное содержание кобальта,
марок ВКЗ, ВК4 обладают меньшей вязкостью; их применяют для
обработки со снятием тонкой стружки на чистовых операциях.
Сплавы, имеющее большее содержание кобальта марок ВК8, Т14К8,
179
Т5К10, обладают большей вязкостью; их применяют для обработки
со снятием толстой стружки на черновых операциях.
Мелкозернистые твердые сплавы марок ВКЗМ, ВК6М, ВК10М
и крупнозернистые сплавы марок ВК4 и Т5К12 применяют в услови-
ях пульсирующих нагрузок и при обработке труднообрабатываемых
коррозионно-стойких, жаропрочных и титановых сплавов.
Твердые сплавы обладают высокой теплостойкостью. Вольфра-
мовые и титановольфрамовые твердые сплавы сохраняют твердость
при температуре в зоне обработки 800... 950 °C, что позволяет рабо-
тать при высоких скоростях резания (до 500 м/мин при обработке
сталей и 2700 м/мин при обработке алюминия).
Для обработки деталей из коррозионно-стойких, жаропрочных
и других труднообрабатываемых сталей и сплавов предназначены
особо мелкозернистые вольфрамово-кобальтовые сплавы груп-
пы ОМ: ВК60ОМ — для чистовой обработки, а сплавы ВКЮ-ОМ
и ВК15-ОМ —для получистовой и черновой обработки. Дальнейшее
развитие и совершенствование сплавов для обработки труднообра-
батываемых материалов вызвало появление сплавов марок ВК10-
ХОМ и ВК15-ХОМ, в которых карбид тантала заменен карбидом
хрома. Легирование сплавов карбидом хрома увеличивает их твер-
дость и прочность при повышенных температурах.
Для повышения прочности пластин из твердого сплава применя-
ют плакирование их защитными пленками. Широко применяются
износостойкие покрытия из карбидов титана, нанесенные на по-
верхность твердосплавных пластин в виде тонкого слоя толщиной
5... 10 мм. При этом на поверхности твердосплавных пластин обра-
зуется мелкозернистый слой карбида титана, обладающий высокой
твердостью, изностостойкостью и химической устойчивостью при
высоких температурах. Стойкость твердосплавных пластин с покры-
тием в среднем в 1,5 — 3,0 раза больше стойкости обычных пластин,
скорость резания ими может быть увеличена па 25...80 %. В тяже-
лых условиях резания, когда наблюдаются выкрашивание и сколы
у обычных пластин, эффективность пластин с покрытием снижается.
Промышленностью освоены экономичные безвольфрамовые
твердые сплавы на основе карбида титана и ниобия, карбонитридов
титана на никелемолибденовой связке. Применяют безвольфрамо-
вые твердые сплавы марок ТМ1, ТМЗ, ТН-20, ТН-30, КНТ-16. Они
обладают высокой окалиностойкостью, превышающей стойкость
сплавов на основе карбида титана (Т15К6, Т15К10) более чем
в 5—10 раз. При обработке на высоких скоростях резания на по-
верхности сплава образуется тонкая оксидная пленка, выполняющая
роль твердой смазки, что обеспечивает повышение износостойкости
180
и снижение шероховатости обработанной поверхности. Вместе
с тем безвольфрамовые твердые сплавы имеют более низкие удар-
ную вязкость и теплопроводимость, а также стойкость к ударным
нагрузкам, чем сплавы группы ТК. Это позволяет применять их при
чистовой и получистовой обработке конструкционных и низколе-
гированных сталей и цветных металлов.
Из минералокерамических материалов, основной частью которых
является оксид алюминия с добавкой относительно редких элемен-
тов (вольфрама, титана, тантала и кобальта), распространена оксид-
ная (белая) керамика марок ЦМ-332, ВО 13 и ВШ-75. Она отличается
высокими теплостойкостью (до 1200 °C) и износостойкостью, что
позволяет обрабатывать металл на высоких скоростях резания (при
чистовом обтачивании чугуна — до 3700 м/мин), которые в 2 раза
больше, чем для твердых сплавов. В настоящее время для изго-
товления режущих инструментов применяют режущую (черную)
керамику марок ВЗ, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-71.
Режущая керамика (кермет) представляет собой оксидно-карбид-
ное соединение из оксидов алюминия и 30...40 % карбидов воль-
фрама и молибдена или молибдена и хрома и тугоплавких связок.
Введение в состав минералокерамики металлов или карбидов метал-
лов улучшает ее физико-механические свойства, а также снижает
хрупкость. Это позволяет увеличить производительность обработки
за счет повышения скорости резания. Получистовая и чистовая
обработка деталей из серых, ковких чугунов, труднообрабатыва-
емых сталей, некоторых цветных металлов, сплавов производится
со скоростью резания 435... 1000 м/мин без смазочно-охлаждающей
жидкости. Режущая керамика отличается высокой теплостойкостью.
Оксидно-нитридная керамика состоит из нитридов кремния
и тугоплавких материалов с включением оксида алюминия и других
компонентов (силинит-Р и кортинит ОНТ-20).
Силииит-Р по прочности не уступает оксидпо-карбидпой ми-
нералокерамике, но обладает большей твердостью (94...96 HRA)
и стабильностью свойств при высокой температуре.
Закаленные и цементированные стали (40...67 HRC), высоко-
прочные чугуны, твердые сплавы типа ВК25 и ВК15, стеклопла-
стики и другие материалы обрабатывают инструментом, режущая
часть которого изготовлена из крупных поликристаллов диаметром
3...6 мм и длиной 4...5 мм на основе кубического нитрида бора
(эльбор-Р, кубонит-Р, гексанит-Р). По твердости эльбор-Р при-
ближается к алмазу (86 000 МПа), а его теплостойкость в 2 раза
больше теплостойкости алмаза. Эльбор-Р химически инертен к ма-
териалам на основе железа. Прочность поликристаллов на сжатие
181
достигает 4000...5000 МПа, на изгиб 700 МПа, теплостойкость —
1350... 1450 °C.
К абразивным материалам относят электрокорунд нормальный
марок 14А, 15А и 16А, электрокорунд белый марок 23А, 24А и 25А,
монокорунд марок 43А, 44А и 45А, карбид кремния зеленый марок
63С и 64С и черный марок 53С и 54С, карбид бора, эльбор, синте-
тический алмаз и др.
Из абразивных материалов изготовляют порошки, которые
предназначены для обработки резанием в свободном и в связанном
состоянии в виде абразивного инструмента (шлифовальных кругов,
брусков, шкурок, лент и др.) и паст.
Заточка резцов. На машиностроительных предприятиях ин-
струмент, как правило, затачивают централизованно. Вместе с тем
иногда необходимо затачивать инструмент вручную.
Для ручной заточки инструмента применяют точильно-шли-
фовальные станки, например станок модели ЗБбЗЗ, состоящий
из шлифовальной головки и станины. В шлифовальную головку
встроен двухскоростной электродвигатель. На выходящих концах
вала ротора крепятся шлифовальные круги, которые закрываются
кожухами с защитными экранами. Станок оснащается поворотным
столиком или подручником для установки резца. В станине разме-
щаются электрошкаф и панель управления.
Точильно-шлифовальные станки в зависимости от назначения
и размеров шлифовальных кругов можно подразделить па три груп-
пы: малые станки с кругом диаметром 100... 175 мм для заточки мел-
кого инструмента, средние станки с кругом диаметром 200... 350 мм
для заточки основных типов резцов и другого инструмента, крупные
станки с кругом диаметром 400 мм и более для шлифования деталей
и обдирочно-зачистных работ.
Резцы в зависимости от их конструкции и характера изнашива-
ния затачивают по передней, задней или по обеим поверхностям.
Стандартные резцы с пластинами из твердого сплава или быстроре-
жущей стали наиболее часто затачивают по всем режущим поверх-
ностям. В ряде случаев при незначительном износе резцов по перед-
ней поверхности их затачивают только по задней поверхности.
При заточке на точильно-шлифовальных станках резец устанав-
ливают на поворотный столик или подручник и вручную прижимают
обрабатываемой поверхностью к шлифовальному кругу. Для равно-
мерного изнашивания круга резец необходимо перемещать по сто-
лику или подручнику относительно рабочей поверхности круга.
При заточке резца по задним поверхностям столик или подруч-
ник поворачивают на заданный задний угол и закрепляют в непо-
182
средственной близости к кругу. Резец устанавливают на столике или
подручнике так, чтобы режущая кромка располагалась параллельно
рабочей поверхности круга. Переднюю поверхность резца чаще
всего затачивают боковой поверхностью круга, при этом резец
устанавливают на подручнике боковой поверхности. Переднюю
поверхность можно затачивать и периферией круга, однако этот
способ менее удобен. Резцы из быстрорежущей стали затачивают
сначала по передней, затем по главной и вспомогательной задней
поверхностям. При заточке твердосплавных резцов применяют та-
кой же порядок операций, но предварительно обрабатывают задние
поверхности стержня под углом на 2... 3° большим, чем угол заточки
на пластине из твердого сплава.
Качество заточки зависит от квалификации рабочего, произ-
водящего заточку, и характеристик шлифовальных кругов. С уве-
личением усилия прижима инструмента к шлифовальному кругу
возрастает производительность труда, но одновременно могут
возникнуть прижоги и трещины. Обычно усилие прижима не пре-
вышает 20... 30 Н. При увеличении продольной подачи вероятность
образования трещин уменьшается.
Обычно на точильно-шлифовальном станке устанавливают шли-
фовальные крути разных характеристик, что позволяет произво-
дить предварительную и окончательную заточки инструмента. При
предварительной заточке твердосплавного инструмента используют
круги из карбида, кремния (24А) зернистостью 40, 25, 16 и твердо-
стью СМ2 и Cj на керамической связке (К5); окончательную заточку
(при припуске 0,1 ...0,3 мм) выполняют на алмазных, эльборовых
и мелкозернистых абразивных кругах с бакелитовой связкой.
При предварительной заточке быстрорежущих инструментов
применяют шлифовальные круги из электрокорунда (23А, 24А)
зернистостью 40, 25, 16 и твердостью СМЬ СМ2 на керамической
связке (К5). Окончательную заточку (при припуске 0,1 ...0,3 мм)
выполняют кругами из электрокорунда (23А, 24А) или моноко-
рунда (43А, 45А) зернистостью 25, 16 и 12 и твердостью М3, СМ1(
СМ2 на некерамической связке (К3). Шероховатость поверхности
инструмента после предварительной заточки равна 2,5...0,63 мкм,
после окончательной — 0,63...0,1 мм по Ra.
При заточке резца на мелкозернистом круге на режущей кромке
его остаются неровности, которые непосредственно влияют на ин-
тенсивность изнашивания резца. Поэтому после заточки резец
доводят на алмазном круге или на вращающихся чугунных дисках
с применением абразивных паст. Скорость вращения алмазного
круга — до 25 м/с, скорость вращения диска — 1,0... 1,5 м/с. Резец
183
доводят по главной задней и передней поверхностям на фаске
1,5 ...4,0 мм. Вспомогательную заднюю поверхность резца не об-
рабатывают.
Для получения поверхностей высокого качества (Ra =
- 0,32 ...0,08 мкм) необходимо, чтобы биение доводочного диска
или круга не превышало 0,05 мм, при этом их вращение должно
быть направлено под режущую кромку. Перед нанесением пасты
на диск его следует слегка протереть войлочной щеткой, смоченной
в керосине. Слой пасты, нанесенный на диск, должен быть тонким,
так как толстый слой не ускоряет процесс доводки. Доводку следует
производить с легким нажимом, касаясь резцом доводочного диска
без ударов. Сильный нажим не ускоряет доводку, а только увели-
чивает расход пасты и ускоряет изнашивание диска.
Проверку углов заточки резца можно производить шаблонами
и приборами.
7.3.
РЕЖИМЫ ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНЫХ
СТАНКАХ С ЧПУ
Учитывая особенности обработки на станках с ЧПУ, можно вы-
бирать, менять и корректировать режимы резания, что позволяет
оптимизировать процесс изготовления детали, повышая произво-
дительность и качество обработки, а также стойкость инструмента.
Увеличение надежности обработки при использовании предельных ,
глубины резания и подачи может быть достигнуто путем устранения
технологических перегрузок, возникающих обычно в момент вреза-
ния и выхода инструмента из зоны резания. Система ЧПУ позволяет
автоматически менять величину подачи на этих переходах цикла.
К основным параметрам токарной обработки относятся: ча-
стота вращения шпинделя и, соответственно, заготовки п, об/мин;
скорость резания vc, м/мин; линейная скорость подачи f, м/мин;
оборотная подача fn, м/об; глубина резания t, мм.
Охарактеризуем режимы обработки и их влияние на характе-
ристики процесса.
Частота вращения шпинделя прямо соотносится через
диаметр обрабатываемой поверхности со скоростью резания
(скорость, с которой режущая кромка движется по поверхности
заготовки). Скорость резания является постоянной величиной
лишь до того момента, пока частота вращения шпинделя или об-
рабатываемый диаметр остаются неизменными. При подрезке
184
торца (например, когда подача инструмента направлена к центру
заготовки) скорость резания будет постепенно изменяться при по-
стоянной частоте вращения шпинделя. На современных станках
с ЧПУ, для того чтобы сохранить постоянную скорость резания,
предусмотрена возможность соответственного изменения частоты
вращения шпинделя.
Опыт эксплуатации станков с ЧПУ показывает, что скорость
резания следует выбирать с учетом особенностей автоматизирован-
ных технологических процессов. Рабочие ходы и переходы каждого
инструмента осуществляют с различной глубиной резания, подачей
и скоростью при различных направлениях перемещения. Каждый
инструмент в течение периода стойкости обрабатывает различные
поверхности деталей из одинаковых или различных материалов.
Каждый рабочий ход выполняется на режимах, обеспечивающих
более полное использование станка и инструмента.
Инструменты используются в составе различных многоинстру-
ментальных наладок, причем часть инструментов заменяют при сме-
не обрабатываемой детали, а другую часть — по мере затупления.
Указанные особенности технологического процесса существенно
влияют на характер износа и выбор скорости резания.
Значения подач при растачивании определяют в зависимости
от обрабатываемого материала, глубины резания, выбранной
на предыдущем этапе, сечения и вылета оправки или резца. Эти
подачи регламентируются материалом режущей части инструмента
и способом крепления режущей пластины. Кроме того, табличное
значение подачи корректируется с учетом поправочных коэффи-
циентов для каждой операции.
Выбранная подача для черновой и получистовой обработки про-
веряется по осевой и радиальной составляющим силы резания Рх
и Ру, допустимым прочностью механизма подачи станка.
Если возникает необходимость в получении более высоких па-
раметров шероховатости детали, то подача определяется по карте
нормативов с учетом требуемой шероховатости и радиуса вершины
резца. Выбранное значение подачи корректируется в зависимости
от механических свойств обрабатываемого материала, инструмен-
тального материала, вида обработки, применения СОЖ.
Сравнивая подачу соответствующей операции обработки с по-
дачей по шероховатости, окончательно принимают меньшее из них
значение.
Для обеспечения точности формы при контурной обработке фа-
сонных поверхностей на станках с ЧПУ необходимо использовать
поправочный коэффициент на подачу, ввод которого обеспечивает
185
сохранение одинаковой точности обработки на всех участках фа-
сонной поверхности.
Подача при прорезании канавок и отрезании выбирается в за-
висимости от ширины режущей части резца и ограничивается
применяемой маркой инструментального материала и типом кон-
струкции резца. Кроме того, подача корректируется в зависимости
от механических свойств обрабатываемого материала, способа
крепления и длины заготовки, шероховатости обработанной по-
верхности, вида обработки. Выбор подачи для обработки фасок
зависит от способа их формирования. Если фаска обрабатывается
путем перемещения резца в направлении одной координаты станка,
то подача выбирается аналогично прорезанию канавок. Если фаска
обрабатывается путем перемещения резца по двум координатам,
то подача выбирается так же, как для контурной обработки.
В общем случае при выборе подачи при черновой обработке
следует стремиться выбирать максимально возможную подачу.
Ограничениями при этом являются: мощность станка, жесткость
системы СПИД, несущая способность выбранной режущей пла-
стины с учетом геометрии передней поверхности. Экономически
целесообразны при черновой обработке такие режимы, при которых
большой удельный съем металла достигается за счет комбинации
большой подачи и умеренной скорости резания.
Глубина резания на каждой стадии токарной обработки должна
обеспечивать:
	снятие погрешностей обработки и дефектов поверхностного
слоя, полученных па предшествующей стадии обработки;
	компенсацию погрешностей, возникающих на выполняемой
стадии обработки заготовки.
В связи с этим, если для обработки поверхности детали требуется
несколько операций или переходов, общий припуск на обработку
подразделяется по глубинам резания для каждой из них. При этом
необходимо сначала выбрать глубину резания, обеспечивающую
окончательное получение размеров детали. Затем последовательно
выбирают глубину резания для промежуточных операций обработ-
ки. Например, если деталь требует обработки по четырем переходам,
выбирать сначала глубину резания для четвертого, затем глубину
резания для третьего и второго переходов обработки. Сумма этих
глубин определяет необходимый припуск для перехода от перво-
го перехода обрабо тки заготовки к четвертому. Оставшаяся часть
от общего припуска на обработку должна быть снята на первом
переходе (черновая обработка) как глубина резания.
186
Рис. 7.3. Обработка резцом с <р = 95° и срт = 5°:
а — при подрезке торцов; б — при точении по диаметру глубиной 5...9 мм; 501 =
- 0,6 мм/об; S02 -1,5 мм/об; S03 - 0,4 мм/об
В качестве примера на рис. 7.3 показаны схемы и разрешаемые
направления перемещения при снятии припуска резцом с (р = 95°
и вспомогательным углом в плане (pj = 5°.
При выборе режимов резания важно учитывать также вопро-
сы образования стружки. При обработке металла резанием необ-
ходимо не только получить деталь определенной формы, размера
и требуемого качества обработанной поверхности, по и обеспечить
образование короткой, легко транспортируемой стружки.
Оптимизация процесса точения происходит не только в направ-
лении повышения скорости снятия металла, но и для повышения
контролируемости процесса, что, в конечном итоге, сказывается
на качестве обрабатываемых деталей и надежности всей работы.
187
Отделение стружки от заготовки происходит в соответствии с вы-
бранными параметрами резания, которые и определяют ее форму
и размер.
Это особенно важно при высокоскоростных режимах обра-
ботки на современных станках с ЧПУ, когда в единицу времени
образуется большой объем стружки и необходимо обеспечить без-
остановочную работу оборудования, безопасность оператора и не
допустить повреждения обрабатываемой детали. Форма стружки
может быть различной в зависимости от обрабатываемого мате-
риала и изменяться от длинной витой стружки, образующейся при
резании вязких материалов, до сыпучей стружки, образующейся
от хрупких материалов.
Нередко в целях сокращения номенклатуры режущего инстру-
мента и времени обработки один инструмент выполняет в операции
различные по характеру переходы (например, черновые, чистовые,
по торцу, цилиндру (при точении), с различными значениями глу-
бины резания, подачи).
В табл. 7.1 приведены режимы резания и время, затрачиваемое
на каждую элементарную операцию по обработке детали, приве-
денной на рис. 7.3.
Таблица 7.1. Обработка типовой детали (к рис. 7.3]
Наименование прохода	Глубина резания 1, мм	Подача So, мм/об	Время резания	
			мин	%
Подрезка торцов	5	0.4	0,72	2.9
	4		3,78	15,0
		0,3	1,13	4,5
	3	0,5	0,39	1,6
		0,4	0,97	3,9
		0,3	2,00	7,9
	2	0,4	0,65	2,6
		0.3	1,02	4,1
	1		1,24	4,9
Точение диаметров	5	0,5...0,6	5,00	19,9
	4	0,5	1.75	7,0
	3	0,4...0,5	2,62	10,4
188
Окончание табл. 7.1
Наименование прохода	Глубина резания t, мм	Подача So, мм/об	Время резания	
			мин	%
	2	0,4...0,5	1,02	4,1
	1	0,5	0,70	2,8
Протачивание фасок	—	0.2	0,27	1.1
Обратное точение	—	0,4...0,6	1,82	7.3
Итого			25,08	100'0
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
С ЧПУ
Выбор режущего инструмента для фрезерных станков с ЧПУ.
Выбор режущего инструмента для фрезерных станков с ЧПУ можно
разбить на четыре этапа.
1.	Выбор инструмента по назначению исходя из характера об-
рабатываемой поверхности (например):
	обработка плоскости;
	обработка торцов, ребер;
	обработка внутреннего контура;
	фасонная обработка.
2.	Выбор технологических параметров инструмента:
	материал режущей части;
	число зубьев;
	геометрия заточки.
3.	Выбор параметров, определяющих геометрию обработки (D,
/, г на рис. 7.4).
4.	Выбор конструктивных параметров инструмента:
	наклон спирали;
	направление спирали;
	расположение зубьев;
	направление вращения;
	конус крепления.
189
Рис. 7.4. Геометрические параметры
концевой фрезы:
D — диаметр фрезы; г — радиус заточки
торца фрезы; 1 — длина режущей части
фрезы; L — длина фрезы
По технологическому признаку различают фрезы для обработки
плоскостей, пазов и шлицов, зубчатых колес, резьбы, фасонных
поверхностей, для разрезки материала и т.д.
По конструктивному признаку различают:
	по устройству фрезы (цельные, составные, со вставными зубья-
ми);
	конструкции зуба (с острозаточенными, с затылованными зу-
бьями);
	направлению зуба (прямые, наклонные, винтовые зубья);
	способу крепления (насадные, хвостовые с цилиндрическим или
коническим хвостовиком).
По материалу, из которого они изготовлены: быстрорежущая
сталь, твердый сплав и др.
В современных фрезерных станках с ЧПУ в основном применя-
ются цельные твердосплавные фрезы или фрезы из быстрорежущей
стали, а также инструмент с механическим креплением режущих
частей (пластин). Твердые сплавы допускают работу со скоростями
резания, превышающими в 5—10 раз скорости обработки бы-
строрежущими инструментальными сталями, обладают большей
температурной стойкостью и износостойкостью.
При выборе фрезы, прежде всего, руководствуются следующими
параметрами:
	диаметр и длина рабочей части;
	форма профиля рабочей части;
	материал рабочей части;
	количество зубьев (режущих граней);
	форма и размер крепежной части.
Обычная концевая фреза имеет несколько режущих зубьев
(2, 3, 4, 6 или 8) и прямоугольный профиль режущей части. Зубья
фрезы разделены винтовыми канавками, которые обеспечивает от-
вод стружки из зоны резания. В случае когда необходимо получить
переход от одной поверхности к другой с определенным радиусом,
применяют фрезы со сферическим концом или с небольшим ради-
190
усом в основании профиля. Фрезы со сферическим концом и ша-
ровые фрезы нередко используются при обработке поверхностей
сложной формы (например, штампов и пресс-форм). Конические
фрезы предназначены для фрезерования наклонных поверхностей
и поднутрений.
Концевые фрезы наиболее универсальны — они позволяют об-
рабатывать плоскости, пазы и уступы. Существуют и другие типы
фрез: торцевые, дисковые, пазовые. Эти фрезы, как правило, слу-
жат для выполнения фрезерных операций узкой направленности.
Например, торцевая фреза — это лучший инструмент для фрезе-
рования открытой плоскости, а дисковая фреза — для обработки
глубокого узкого паза за один проход.
Широкое распространение получили фрезы с механическим
креплением пластин из твердого сплава и других инструментальных
материалов. На корпусах таких фрез имеются специальные по-
садочные места, в которые устанавливаются пластины. Крепление
пластин к стальному корпусу, как правило, осуществляется с помо-
щью обычных винтов. Пластины имеют несколько граней, и в случае
износа одной из них существует возможность развернуть пластину
«свежей» гранью. Когда износятся все грани, то пластину можно
выбросить и поставить новую. Получается очень экономичное ре-
шение, поскольку цельные твердосплавные фрезы стоят довольно
дорого. Современные режущие пластины проектируются с учетом
работы в различных условиях и отличаются геометрией передней
поверхности.
Шаг зубьев фрезы может быть крупным, нормальным и мел-
ким. Фрезы с различным шагом зубьев предназначены для разных
условий обработки с точки зрения ее стабильности, энергозатрат
и наличия склонности к вибрациям.
Основным геометрическим параметром фрез является глав-
ный угол в плане. Он измеряется между периферийной режущей
кромкой и плоскостью торца фрезы и определяет направление сил
резания и толщину срезаемой стружки. Выбор геометрии пластин
условно упрощен до трех областей, различающихся характером
резания: легкая геометрия — L (острая режущая кромка с поло-
жительными углами, стабильный процесс резания, малые подачи,
низкая потребляемая мощность, низкие усилия резания); средняя
геометрия — М (универсальная положительная геометрия, средние
величины подач); тяжелая геометрия — Н (наибольшая надежность
режущей кромки, большие подачи).
Фрезы для различных видов обработки. Для черновой обра-
ботки поверхностей с большими припусками применяют торцевые
191
насадные фрезы диаметром 80...200 мм с пятигранными твердо-
сплавными пластинами (рис. 7.5, а). Фрезы крепятся на оправке,
регулируемой вдоль оси. Фреза состоит из корпуса 8, вставных дер-
жавок 3 с запрессованными в них штифтами 2, на которые свободно
надеты сменные пластины 1, Кольцо 7 и винты 6 предназначены для
крепления державок 3. Для удобства сборки фрез предусмотрены
шайбы 5 и пружины 4, которыми пластины / предварительно под-
жимаются к базовым поверхностям корпуса.
Для черновой обработки заготовок из сталей и других материа-
лов с припуском до 9 мм применяют хвостовые фрезы диаметром
63 мм и 80 мм с числом зубьев 4 и 5 и насадные фрезы диаметром
100; 125; 160 и 200 мм с числом зубьев 8, 10 и 12, оснащенные пя-
тигранными пластинами из твердых сплавов Т5К10, Т15К16 и ВК8
и пластинами с фасками по вершине.
Конструкция фрезы предусматривает крепление пластин через
кольцо или втулку. Главный угол в плане 67°, вспомогательный угол
в плане 5°, задний угол 10°, передний угол отрицательный 10°.
а	б	в
Рис. 7.5. Фрезы торцевые твердосплавные:
а — с пятигранными пластинами: 1 — сменные пластины; 2 — штифты; 3 — дер-
жавки; 4 — пружины; 5 — шайбы; 6 — винты; 7 — кольцо; 8 — корпус; б —
со вставными ножами: в — с круглыми неперетачиваемыми пластинами: 1 — штифт;
2 — круглые пластины; 3 — державка; 4 — винт
192
Для чистовой и получистовой обработки плоских поверхностей
применяют фрезы торцевые диаметром 80...250 мм со вставными
твердосплавными ножами с механическим креплением (рис. 7.5, б).
Радиальное биение относительно оси фрезы не более 0,01 мм для
двух смежных зубьев и не более 0,03 мм для двух противоположных
зубьев. Торцевое биение не более 0,01 мм.
Для получистовой и чистовой обработки заготовок из различных
сталей, чугуна и других материалов с припуском в пределах 1... 4 мм
применяют хвостовые фрезы диаметром 50; 63 и 90 мм с числом
зубьев 5, 6 и 8 и насадные фрезы диаметром 100; 125 и 160 мм с чис-
лом зубьев 10, 12 и 14, оснащенные круглыми неперетачиваемыми
пластинами из твердого сплава (рис. 7.5, в).
При сборке фрезы круглые пластины 2 (см. рис. 7.5, в) свободно
надеваются на штифт 1 державки 3 и подпружиненным винтом 4
прижимаются к боковой поверхности на корпусе фрезы, выполнен-
ной в виде желобка. Механическое быстросменное крепление твер-
досплавных пластин дает возможность для обновления режущей
кромки поворачивать их до 6—7 раз, что обусловливает сокращение
вспомогательного времени и исключает заточные операции. При
износе пластин на задней поверхности до 1,7 мм можно использо-
вать второй торец. Биение фрез по режущим кромкам не превы-
шает 0,08 мм. При полном износе пластины их заменяют новым
комплектом. На замену комплекта пластин затрачивают 8... 10 мин.
Принятое расположение пластин в корпусе фрезы обеспечивает
получение передних и задних углов 8... 10°. Конфигурация фрез по-
зволяет применять пластины из твердого сплава любых марок, что
повышает универсальность фрез и позволяет производить обработ-
ку поверхностей из стали, чугуна и цветных сплавов. Каждая фреза
оснащается восемью комплектами запасных пластин с алмазной до-
водкой по наружному диаметру и поверхностям, что увеличивает их
стойкость на 20 %. Для обработки плоских поверхностей заготовок
из высокопрочных материалов применяют торцевые ротационные
фрезы (с самовращающимися ножами) с пазовым креплением но-
жей, позволяющие повысить стойкость фрез в 5—10 раз. Диаметры
хвостовых фрез до 160 мм; диаметры ножей 28...39 мм. Диаметры
насадных фрез 400 мм; диаметр ножей 45 мм. Диаметр насадных
сборных фрез до 2000 мм; диаметр ножей 45 мм.
Для чистовой и прецизионной обработки заготовок из чугуна
и закаленной стали применяют фрезы торцевые сборные с ножами
из композиционного материала, конструкция которых аналогична
конструкции сборной многозубой фрезы со вставными ножами.
Фреза состоит из корпуса, в пазы которого устанавливаются ножи-
7 Бос ин зон М. А.
193
вставки диаметром 10 мм. Крепление режущей части осуществля-
ется методом пайки. Конструкция фрезы обеспечивает высокоточ-
ную установку ножей в корпусе. Фрезы изготавливают диаметром
80...250 мм с числом зубьев 10...32. При обработке заготовок
фрезами, оснащенными композиционным материалом, получают
шероховатость обрабатываемой поверхности до Ra = 0,2 мкм, про-
изводительность обработки повышается в 2—4 раза по сравнению
со шлифованием.
Для получистовой обработки заготовок из закаленных ста-
лей на станках с ЧПУ применяют торцевые фрезы, оснащенные
эльбором-Р. Фрезы состоят из корпуса, в пазах которого устанавли-
вают ножи-вставки диаметром 8... 16 мм, оснащенные эльбором-Р.
Эльбор-Р во вставке закрепляют методом пайки. Конструкция фре-
зы обеспечивает высокоточную установку ножей в корпусе фрезы.
Фрезы изготавливают диаметром 40...250 мм с различным числом
зубьев (5...20 и более). Передний угол 10°, задний угол 12... 15°, вспо-
могательный угол в плане 10... 12°, радиус при вершине 0,3...0,6 мм.
При обработке заготовки из закаленных сталей снижается шерохо-
ватость обработанной поверхности до 0,8...0,4 мкм и повышается
производительность обработки в 2—4 раза по сравнению со шли-
фованием. Торцевые насадные ступенчатые фрезы с механическим
креплением прецизионных пластин круглой формы из композита 0,5
предназначены для предварительной и окончательной обработки де-
талей из серых и высокопрочных чугунов твердостью 150... 300 НВ,
в том числе по литейной корке.
Для черновой обработки небольших плоских поверхностей
и выборок рекомендуется применять концевые обдирочные фре-
зы диаметром 26...50 мм. Хвостовики фрез крепятся в переходной
оправке. Наличие на хвостовике трапецеидальной резьбы позволяет
осуществлять настройку в осевом направлении. Предусмотрено два
исполнения фрез: с торцевыми зубьями и без них. Радиальное бие-
ние режущих кромок зубьев не более 0,03 мм — для двух смежных
и 0,06 мм — для двух противоположных зубьев.
Для обработки пазов различной формы применяют концевые
фрезы с цилиндрическим хвостовиком двух исполнений с регу-
лировочным винтом и без него. Фрезы с регулировочным винтом
обеспечивают регулирование вылета инструмента. Они применя-
ются в тех случаях, когда необходима смена одного и того же вида
инструмента по мере его износа. Фрезы диаметром более 10 мм
выполняются сварными. Радиальное биение составляет для двух
смежных зубьев 0,015 мм и 0,03 мм — для двух противоположных
зубьев. Торцевое биение не должно превышать 0,02 мм.
194
Для обработки заготовок из легких сплавов применяют конце-
вые фрезы из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 20...50 мм.
Фрезы обеспечивают высокую производительность и качество
обработки. Они затачиваются эльбором-Р без цилиндрической
ленточки. Полированные канавки фрез обеспечивают хороший
сход стружки.
Для обработки пазов и фасонных поверхностей заготовок из вы-
сокопрочных сталей и титановых сплавов применяют концевые фре-
зы, изготовляемые из сталей Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5 или Р8МЗК60.
Твердость рабочей части 63... 66 HRC. Фрезы заточены эльбором-Р.
Для фрезерования пазов и уступов (диаметром 12...22 мм) в за-
готовках из труднообрабатываемых сталей и сплавов и упрочненных
чугунов применяют концевые фрезы с монолитной твердосплавной
частью. Материал рабочей части — твердый сплав ВК8. Фрезы
имеют угол наклона винтовой линии 35° и увеличенный объем
стружечной канавки. По сравнению с аналогичными фрезами
из быстрорежущей стали твердосплавная фреза позволяет повы-
сить производительность обработки в 2,0 — 2,5 раза, стойкость
фрез диаметром 12... 22 мм увеличивается в 8—10 раз, а диаметром
40 мм — в 25 раз.
Для обработки шпоночных пазов 2...20 мм применяют шпоно-
чные фрезы из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвосто-
виком. Фрезы диаметром 2... 10 мм выполняют без регулирования
вдоль оси. Фрезы диаметром более 10 мм выполняют сварными.
Радиальное биение относительно оси хвостовика не более 0,02 мм.
Торцевое биение для фрез диаметром до 18 мм не более 0,03 мм,
диаметром более 18 мм — не более 0,04 мм.
РЕЖИМЫ ОБРАБОТКИ НА ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКАХ С ЧПУ
Характеристики фрезерования. Рассмотрим основные характе-
ристики фрезерования.
Скорость резания vc, м/мин, — это окружная скорость пере-
мещения режущих кромок фрезы. Эта величина определяет эф-
фективность обработки и лежит в рекомендованных для каждого
инструментального материала пределах.
Частота вращения шпинделя п, об/мин, равняется числу обо-
ротов фрезы в минуту. Выбирается в соответствии с рекомендован-
ной для данного типа обработки скоростью резания.
195
Подача на зуб fz, мм/зуб, используется для расчета минутной по-
дачи. Это расстояние между траекториями движения двух смежных
зубьев, измеренное в направлении подачи. Так как фрезы являются
многозубым инструментом, необходимо знать толщину срезаемого
слоя, приходящуюся на каждый зуб. Подача на зуб рассчитывается
исходя из максимально рекомендуемой толщины стружки.
Число зубьев фрезы Zn может быть различно и влияет на ве-
личину минутной подачи. Выбор числа зубьев определяется об-
рабатываемым материалом, шириной фрезерования, условиями
обработки, мощностью оборудования и требуемым качеством по-
верхности. Также при выборе числа зубьев необходимо рассчиты-
вать эффективное число зубьев Zc, т. е. число зубьев, одновременно
находящихся в резании.
Подача на оборот fn, мм/об, зачастую является определяющим
ограничивающим параметром в отношении чистовой обработки.
Значение равно относительному смещению фрезы и заготовки
за один оборот фрезы.
Глубина резания t, мм, — это расстояние между обработанной
и еще необработанной поверхностями, измеряемое вдоль оси фрезы.
Ширина фрезерования Ъ, мм, — это величина срезаемого при-
пуска, измеренная в радиальном направлении, или ширина контакта
заготовки и инструмента.
Высокоскоростная обработка (ВСО). Идеи применения в ходе
механической обработки металлов предельно высоких режимов
резания возникали довольно давно. Однако лишь в последнее вре-
мя в связи с созданием современных высокопроизводительных
станков с ЧПУ в области высокоскоростной обработки появилась
реальная возможность перейти к реализации режимов скоростной
обработки в производстве. Это, в первую очередь, связано с тем,
что на современных станках с ЧПУ возможно обеспечить частоту
вращения шпинделя до 60000 об/мин, а скорость подачи — до
5000 мм/мин и более.
При работе в условиях высокоскоростных режимов должны
обеспечиваться дополнительные требования к управляющим про-
граммам, режущему инструменту и оборудованию в целом.
Кроме того, станку необходимо успевать за программой, т. е.
иметь возможность быстрого ускорения-замедления рабочей
подачи. Наконец, желательно, чтобы станок отличался высокой
жесткостью и был оснащен приспособлениями, обеспечивающими
эффективное удаление стружки.
В качестве основного ограничителя скорости обработки вы-
ступает режущий инструмент, поэтому на поверхность режущей
196
части инструмента для высокоскоростной обработки наносится
специальное износостойкое высокопрочное покрытие.
Нельзя не уделить внимания и вопросу крепления инстру-
мента, поскольку допущенная при его установке даже незначи-
тельная погрешность неизбежно влечет за собой биение, кото-
рое на сверхвысоких скоростях вращения шпинделя особенно
опасно. Необходимо, чтобы вылет инструмента был как можно
меньшим.
Особенности создания рабочих программ для ВСО. При соз-
дании управляющей программы для режима ВСО значения шага
и глубины обработки задаются значительно меньшие в сравнении
с аналогичными показателями для режима обычного фрезерования.
Траектория перемещения инструмента должна быть плавной: резкая
смена скорости подачи и направления здесь совершенно недопусти-
ма. Нередко линейные перемещения заменяются петлеобразными,
применяется троидальная траектория.
Инструмент должен врезаться в металл под небольшим углом или
по спирали, но ни в коем случае не вертикально. Лишь в таком ре-
жиме обеспечивается возможность сохранять значения параметров
резания неизменными, что, в свою очередь, оптимизирует нагрузку
на инструмент и предотвращает его поломку.
Поскольку в любой рабочей программе для ВСО содержится
большое количество перемещений, ее объем может превосхо-
дить объем обычной обрабатывающей программы в десятки, а то
и в сотни раз. Процессор ЧПУ станка должен успевать осуществлять
функцию отработки кадров и быть оснащен достаточно емким
программным буфером, без чего невозможна быстрая подготовка
к последующим перемещениям. Если же система не располагает
большим объемом памяти для хранения управляющих программ,
то следует использовать режим DNC.
При этом особые требования выдвигаются по отношению
к параметрам скорости и надежности, к самому персональному
компьютеру, к линии связи и коммуникационному программному
обеспечению.
Практика показывает, что существенно снизить объем про-
граммы, сделав ее наиболее оптимальной для метода ВСО, можно
путем использования различных программных оптимизаторов
и фильтров.
Экономически нецелесообразно применять метод ВСО на всех
этапах механической обработки детали. Этапы черновой обработки,
197
как правило, Moiyr проводиться с применением стандартного ин-
струмента и обычных режимов резания. В настоящее время методы
ВСО широко применяются в широкоуниверсальных фрезерных
станках с ЧПУ.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Какие специальные требования предъявляются к инстру-
менту, предназначенному для станков с ЧПУ?
2.	Охарактеризуйте особенности резцов для токарных станков
с ЧПУ.
3.	Охарактеризуйте особенности инструмента для фрезерных
станков с ЧПУ.
4.	Каковы достоинства инструмента со сменными пластинами
из твердого сплава и других инструментальных материалов?
5.	Каковы возможности осуществления высокоскоростной
обработки на станках с ЧПУ?
ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ
НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ
С ПРОГРАММНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ

РАЗДЕЛ

у

Глава 8.
Глава 9.
Основные принципы
и последовательность обработки
на токарных станках
Программирование управляющих
программ для токарной обработки

Глава 8
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ
8.1.
РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Основные виды обработки на токарных станках с ЧПУ можно
разделить на три группы.
1.	Токарная обработка поверхностей:
	наружных и внутренних цилиндрических;
	наружных и внугренних конических;
	торцевых;
	фасонных.
2.	Токарная обработка отверстий:
	расточка;
	сверление;
	зенкование;
	развертывание;
	накатывание рифлений;
	нарезание внутренней и наружной резьбы.
3.	Вытачивание:
	торцов;
	уступов;
	пазов;
	канавок.
Процесс разработки. Процесс разработки управляющей про-
граммы (программирования) для токарного станка с ЧПУ состоит
из следующих этапов:
200
	разделение операции обработки на установы и позиции, выбор
технологических баз и способов закрепления заготовки;
	разработка операционной технологии, определение последова-
тельности переходов, выбор технологической оснастки, режу-
щего и мерительного инструмента, построение схем траекторий
перемещения вершины каждого используемого инструмента,
расчет режимов резания, разработка операционных карт;
	преобразование системы координат детали и выбор нулевой
точки детали, расчет размеров детали и координат элементов де-
тали по отношению к нулевой точке;
	разработка карт эскизов, на которых приводят переработанный
чертеж детали с заданием размеров от нулевой точки и услов-
ным обозначением технологических баз и зажимов (рис. 8.1);
	выполнение расчетов координат для определения опорных то-
чек, определение схемы траекторий (циклограммы) движения
всех инструментов. Условные обозначения элементов цикло-
1*рамм на картах эскизов показаны на рис. 8.2. Для вспомога-
тельных ходов применяют условную терминологию: движение
к детали по оси X — подвод; движение от детали по оси X — от-
вод; движение к детали по оси Z — подход; движение от детали
по оси Z — отход. Составляют карты координат опорных точек
Рис. 8.1. Условное обозначение технологических баз и зажимов:
а — закрепление в трехкулачковом патроне с упором в расточенный торец кулачков;
б — закрепление в трехкулачковом патроне с упором в торец кулачков; в — закре-
пление в трехкулачковом па троне с упором в расточенный торец кулачков и заднем
вращающемся центре; г — закрепление в переднем плавающем центре, поводковом
патроне и заднем вращающемся центре; д — закрепление в переднем поводке
«рюмка» и заднем обратном вращающемся центре; е — закрепление в переднем
поводке «ерш» и заднем вращающемся центре
201
Рис. 8.2. Условные обозначения на карте эскизов элементов циклограмм:
а — нуль станка; б — нуль детали; в — исходная точка; г — перемещение инстру-
мента на рабочей подаче; д — перемещение инструмента на рабочей подаче по эк-
видистанте; е — перемещение инструмента на ускоренной подаче; ж — припуск
на обработку; з — выдержка времени
траектории, а при программировании в относительной систе-
ме — величины приращений;
	составление текста управляющей программы или вручную (по-
кадровым текстом на листе бумаги), или в автоматическом ре-
жиме с помощью компьютера. Составленная управляющая про-
грамма или с использованием клавиатуры пулы а управления си-
стемы ЧПУ вводится в память системы ЧПУ, или записывается
на программоноситель;
	проверка управляющей программы на станке и, при необходи-
мости, внесение соответствующих корректив в программу.
Эквидистанта контура и система координат. Детали, обрабаты-
ваемые на станке с ЧПУ, можно рассматривать как геометрические
тела, состоящие из простых геометрических фигур (например,
цилиндр, конус, сфера и др.). При обработке перемещение инстру-
мента осуществляется относительно детали (заготовки). Траекторию
движения рабочего органа, т. е. траекторию определенной точки
инструмента, называемую центром, задают с помощью управля-
ющей программы.
У проходного, расточного и контурного резцов центром ин-
струмента служит вершина резца или центр радиуса при вершине
(рис. 8.3, а, 6), у прорезного (канавочного) резца — левая вершина
(рис. 8.3, в). Для сверла, зенкера, зенковки, цековки, плашки и метчи-
ка центром инструмента является центр рабочего торца (рис. 8.3, г).
При контурной обработке центр инструмента должен переме-
щаться по эквидистанте контура детали, т.е. по геометрическому
месту точек, равноудаленных от какой-либо линии и лежащих
202
Рис. 8.3. Центры инструментов:
а — резца с острой вершиной; б — резца с радиусом при вершине; в — канавочно-
го и отрезного резца; г — сверла; О — центр инструмента; г — радиус инструмента
по одну сторону от нее. Эквидистанты бывают наружные Энар
и внутренние Эвн (рис. 8.4).
Частным случаем эквидистанты при токарной обработке резцом
с острой вершиной является сам контур детали.
Отдельные участки траектории перемещения центра инструмен-
та (циклограммы) могут быть отрезками прямых, дуг окружностей
или других кривых. На рис. 8.5 показаны схемы траекторий дви-
жения вершины резца для черновой и чистовой обработки вала.
Положение опорных точек (переломных точек циклограммы)
определяется с помощью системы координат. Для обработки при-
нята стандартная прямоугольная (декартова) система координат.
Как указывалось ранее, в системе координат для токарных станков
приняты оси: Z — параллельная продольной подаче суппорта, со-
впадает с осью шпинделя станка; X — параллельная поперечной
Рис. 8.4. Эквидистанты контура детали:
Энар — наружная; Эиы — внутренняя
203
Рис. 8.5. Типовые траектории вершины резца при токарной обработке
детали:
а — черновые рабочие проходы; б — чистовой рабочий проход
Рис. 8.6. Система координат токарного станка с ЧПУ:
а — переднее (или нижнее) расположение инструментальной головки; б — заднее
(или верхнее) расположение инструментальной головки
204
подаче суппорта. Для токарных станков с ЧПУ различают систему
координат станка и систему координат детали. Начало координат
станка Ос находится в центре зеркала кулачкового патрона, т. е.
в центре сечения шпинделя перед посадочным конусом, центриру-
ющим планшайбу патрона (рис. 8.6).
Направление осей координат зависит от расположения ин-
струмента (у ряда станков инструмент расположен впереди оси
вращения шпинделя, у некоторых станков — сзади оси вращения).
Движение по оси X реализуется перемещением поперечных салазок
суппорта по направляющим каретки, а по оси Z — перемещением
каретки по направляющим станины. Начало системы координат
детали Од находится в центре левого или правого торца заготовки.
Ось Z этой системы совпадает с осью Z станка, а ось X проходит
в плоскости базового торца приспособления (например, торца
планшайбы или уступа кулачков) либо в плоскости правого торца
заготовки. Размеры относительно Од, заданные на чертеже детали,
пересчитываются в расстояния (координаты) до опорных точек об-
рабатываемого контура (рис. 8.7).
Координаты опорных точек циклограммы вершины резца можно
определить непосредственно из чертежа детали либо путем расчетов.
При наладке станка производится так называемая привязка ис-
ходной точки (ИТ), которая совпадает с центром инструмента, к ко-
ординатным системам станка и детали. Чтобы избежать нерацио-
нальных холостых пробегов, величину перемещения инструмента
от исходной точки программы до первой обрабатываемой поверх-
ности следует выбирать минимальной.
Положение инструмента в исходной точке должно хорошо про-
сматриваться со стороны рабочего. Инструмент не должен мешать
выполнению действий по установке, закреплению и снятию детали,
удалению стружки. Для этого рас- стояния от ИТ до торца заготов- ки d принимают в пределах d — 60...80 мм, а до наружной поверх- ности заготовки А — 10... 30 мм (см. рис. 8.7). Точка на циклограмме, определенная относительно нуля детали Од, в которую центр инстру- мента подводится по программе из ИТ, от которой начинается непо- Рис. 8.7. Система координат детали		1	 d г\	.Рл +z 9 сГ 20	Д'-]
205
средственный цикл рабочих и вспомогательных ходов по обработке
заготовки, является начальной точкой (НТ).
8.2.
ТИПОВЫЕ ЦИКЛОГРАММЫ ВЕРШИНЫ РЕЗЦА
В зависимости от конфигурации детали различают открытые,
полуоткрытые и закрытые припуски. Для срезания припуска при-
меняют типовые циклограммы вершины резца, такие как «петля»,
«зигзаг» и «спуск» (табл. 8.1).
Схему «петля» используют при построении траектории движения
проходных и других резцов, работающих в одном направлении.
Схема «зигзаг» предназначена для обработки открытых припу-
сков двухкромочными и чашечными резцами, которые допускают
резание в прямом и обратном направлениях. По схеме «спуск»
выполняют протачивание прорезными резцами канавок и других
элементов поверхностей, не доступных для обработки проходны-
ми резцами. Схемы обработки прямоугольной канавки и канавки
с фасками канавочным резцом, ширина которого равна ширине
канавки, а также многопроходного протачивания канавки резцом
более узким, чем обрабатываемая канавка, приведены на рис. 8.8.
Канавки протачивают на рабочем ходу (Р) с заданной подачей.
Выводят резец из канавки на ускоренном ходу (У). В конце про-
тачивания канавки по схеме «спуск» задается выдержка времени
на 1... 3 с. Для того чтобы обеспечить правильную геометрическую
Таблица 8.1. Типовые циклограммы вершины резца
206
Окончание табл. 8.1
Рис. 8.8. Типовые схемы обработки канавок:
а — прямоугольной узкой L = Ь; б — прямоугольной с фаской L = Ь; в — широкой
L>b
207
L
a
6
Рис. 8.9. Схема обработки широкой канавки с предварительным протачи-
ванием прорезным резцом по схеме «спуск» (а) и доработки по схеме
«спираль» (б) проходным упорным резцом
форму и небольшую шероховатость поверхности дна канавки,
деталь должна совершить не менее одного оборота после подхода
режущей кромки резца на заданную координату. На рис. 8.9 пока-
зана схема обработки широкой канавки прорезным и проходным
упорным резцами, а на рис. 8.10 — схема обработки торцевой ка-
навки прорезным резцом.
Черновое обтачивание торцевых поверхностей рекомендуется
проводить при подаче резца в направлении «к детали» (рис. 8.11).
Чистовую обработку деталей типа «вал» и «фланец» со снятием
припуска не более 1,5 мм следует выполнять непрерывной подачей
резца. Обработку необходимо начинать от центра торца детали.
При подрезании торца подачей от центра происходит отжим
резца. Поэтому перед переходом от торцевой поверхности к на-
208
Рис. 8.10. Схема обработки торцевой канавки:
а — черновой; б, в — чистовые рабочие ходы {Ь — ширина режущей кромки; о —
припуск на чистовую обработку)
Рис. 8.11. Типовая циклограмма обработки с подрезанием торца и уступа
подачей «к детали»
209
Рис. 8.12. Траектория вершины резца с технологическими петлями
ружной для снятия упругой деформации резца рекомендуется за-
давать в управляющей программе так называемую технологическую
петлю (рис. 8.12).
8.3.	Программирование линейных
перемещений
В зависимости от нанесения размеров на чертеже детали и по-
следовательности обработки линейные перемещения могут быть
заданы в абсолютной или относительной системах отсчета. Пере-
мещение по оси X в абсолютной системе отсчета задается адресом
X и координатой конечной точки пути относительно нулевой точ-
ки детали. Координаты в абсолютной системе по оси X задаются
на диаметр.
Например, запись кадра N005 при линейном перемещении резца
по координате X в абсолютной системе отсчета имеет вид:
N005 Х20 — для протачивания наружной канавки до D 20 мм
(рис. 8.13, а);
N005 Х26 — при протачивании внутренней канавки (рис. 8.13, в).
Без задания рабочей подачи линейное перемещение не реа-
лизуется, поэтому в одном из предыдущих кадров управляющей
программы должна быть задана подача.
210
N005 Х20
N005U18
Рис. 8.13. Пример программирования линейных перемещений по оси X:
а, в — в абсолютной системе отсчета; б, г — в относительной системе отсчета
В относительной системе отсчета перемещение по оси X задает-
ся адресом U и числовым значением этого перемещения, которое
представляет собой разность координат конечной и начальной точек
относительно нулевой точки (Х2 — XI). Если резец перемещается
от оператора к шпинделю станка, перед числовым значением пере-
мещения ставят знак «минус». Знак «плюс» опускают.
При протачивании наружной канавки (рис. 8.13, б) перемещение
резца по оси X равно (2 мм + 7 мм) х 2 = 18 мм. Запись кадра в от-
носительной системе отсчета имеет вид: N005 U-18.
Аналогично для протачивания внутренней канавки (рис. 8.13, г)
запись кадра можно представить следующим образом: N005 U18.
Перемещения по оси Z в абсолютной системе задаются адресом
Z и координатой конечной точки пути с ее знаком относительно
нулевой точки детали. Перемещение по оси Z в относительной
системе задается по адресу W. Числовое значение перемещения
равно приращению координат соседних опорных точек (Z2 — Z1).
Направление движения в обеих системах определяется соответству-
ющим знаком. В абсолютной системе ставится знак координаты,
в которую происходит перемещение. В относительной системе
перед числовым значением перемещения ставится знак «минус»,
211
Рис. 8.14. Программирование линей-
ных перемещений резца по оси Z
в абсолютной и относительной систе-
мах отсчета
Рис. 8.15. Эскиз ступенчатого валика с нанесением размеров для про-
граммирования обработки:
а — в абсолютной системе отсчета; б — в относительной системе отсчета
212
если перемещение происходит в сторону, противоположную по-
ложительному направлению оси Z.
Например, перемещение резца из начальной точки НТ с коор-
динатами X = 40 мм, Z = 1 мм до точки с координатами X = 40 мм,
Z = -50 мм (рис. 8.14) в абсолютной системе записывается кадром
N008 Z-50, а в относительной системе — кадром N008 W-51.
Управляющая программа с линейными перемещениями, запи-
санными в абсолютной системе отсчета для обработки заготовки
из проката диаметром 58 мм при частоте вращения шпинделя
п = 500 об/мин и подаче s = 0,3 мм/об (рис. 8.15, а), имеет вид, при-
веденный в табл. 8.2.
Таблица 8.2. Программа обработки ступенчатого вала (к рис. 8.15, а)		
Номер текста программы	Текст программы	Комментарии
N001	T1 S2 500 F0,3	Резец Т1, второй диапазон, п = 500 об/мин, s = 0,3 мм/об
N002	Х46,2 Zl Е	Подход резца к НТ (Х46,2; Z1) ускоре- но (для обработки 1-й ступени)
N003	Z-102	Точение Ш 46,2 мм на длину 102 мм
N004	Х60	Отвод резца по оси X до Ш 60 мм
N005	Zl Е	Отход резца по оси Z ускорено в точ- ку Z = 1 мм
N006	Х39 Е	Подвод резца по оси X к Ш 39 мм ускоренно (1-й рабочий ход по 2-й сту- пени)
N007	Z-50	Точение Ш 39 мм на длину 50 мм
N008	Х48	Отвод резца по оси X до Ш 48 мм
N009	Zl Е	Отход резца по оси Z ускорено в точ- ку Z = 1 мм
N010	Х35 Е	Подвод резца по оси X к Ш 35 мм ускорено (2-й рабочий ход на 2-й сту- пени)
N011	Z-50	Точение Ш 35 мм на длину 50 мм
N012	Х48	Отвод резца по оси X до Ш 48 мм
213
Окончание табл. 8.2
Номер текста программы	Текст программы	Комментарии
N013	Z1 Е	Отход резца по оси Z ускорено в точ- ку Z = 1 мм
N014	Х25 Е	Подвод резца по оси X к Ш 25 мм ускорено
N015	Z-29,5	Точение Ш 25 мм на длину 29,5 мм
N016	Х37	Отвод резца по оси X до Ш 37 мм
N017	М02	Конец управляющей программы (останов шпинделя, отвод резца уско- рено в исходную точку (ИТ) сначала по оси X, затем по оси Z)
В кадрах одной и той же управляющей программы перемещения
можно записывать в абсолютной и относительной системах отсчета.
Например, в программе для обработки заготовки из штамповки
при п = 500 об/мин, s = 0,3 мм/об (рис. 8.15, 6) кадр N002 записан
в абсолютной, а кадры N003...N008 — в относительной системе
отсчета. Текст данной программы приведен в табл. 8.3.
Таблица 8.3. Программа обработки ступенчатого вала (к рис. 8.15, б)		
Номер текста программы	Текст программы	Комментарии
N001	T1 S2 500 F0,3	Резец Т1, второй диапазон, п - 500 об/мин, s = 0,3 мм/об
N002	Х25 Zl Е	Подход резца к НТ (Х25; Z1) уско- рено (для обработки 1-й ступени)
N003	W-30,5	Точение Ш 46,2 мм на длину 29,5 мм
N004	U10	Точение торца до Ш 35 мм
N005	W-20,5	Точение шейки Ш 35 мм на длину 20,5 мм
N006	Ull,2	Точение торца до Ш 46,2 мм
N007	W-52	Точение шейки Ш 46,2 мм на дли- ну 52 мм
N008	U13, 8	Точение торца до Ш 60 мм
214
Окончание табл. 8.3
Номер текста программы	Текст программы	Комментарии
N009	М02	Конец управляющей программы (останов шпинделя, отвод резца ускорено в исходное положение сначала по оси X, затем по оси Z)
8.4.	Программирование обработки
конических поверхностей и снятия фасок
под углом 45°
При программировании обработки конических поверхностей
линейные перемещения по осям X и Z задают в одном кадре.
В этом кадре управляющей программы указывают координаты
конечной точки перемещения вершины резца с учетом знаков.
Такой способ программирования обработки конических поверх-
ностей, включая и обработку фасок, является наиболее универ-
сальным, так как позволяет программировать обработку с любым
углом конусности.
Если резец имеет радиусную вершину, то при переходе от ци-
линдрической к конической поверхности по осям X и Z необходима
коррекция на координаты конечной опорной точки.
Управляющая программа для обработки детали с прямым и об-
ратным конусом (рис. 8.16) приведена в табл. 8.4.
Таблица 8.4. Программа обработки конической поверхности (к рис. 8.16)		
Номер текста программы	Текст программы	Комментарий
N001	Т1 S3 600 F0,25	Резец Т1, третий диапазон, п = 600 об/мин, s = 0,25 мм/об
N002	Х40 Z5 Е	Подход резца к точке 1 с коорди- натами X = 40, Z = 5 ускорено
N003	Z0	Перемещение резца на рабочей подаче в точку с координатами X = 40, Z = 0
215
Окончание табл. 8.4
Номер текста программы	Текст программы	Комментарий
N004	Х52 Z-30	Точение прямого конуса на рабо- чей подаче
N005	U-12 W-30	Точение обратного конуса на ра- бочей подаче, перемещение по координатам X и Z задано в относительной системе отсчета
N006	Х54 Е	Отвод резца до диаметра 54 мм ускорено
N007	М02	Конец управляющей программы; возвращение резца в ИТ
Для снятия фасок под углом 45° можно использовать и другой
способ программирования. При этом способе обработку фаски под
углом 45° задают кадром, в котором указывают следующие данные:
одну из координат, по которой идет обработка до фаски (X или Z);
числовое значение этой координаты, соответствующее конечной
точке перемещения с учетом фаски со знаком, определяющим на-
правление перемещения; адрес С и число, определяющее величину
фаски. Знак перед числом под адресом С соответствует знаку об-
работки по координате X. Направление по координате Z задается
только в отрицательную сторону.
Примеры программирования снятия фасок в абсолютной и от-
носительной системах отсчета показаны на рис. 8.17 и 8.18.
Рис. 8.16. Программирование обработки конических поверхностей
216
Рис. 8.17. Пример записи в кадрах управляющей программы обработки
фасок при наружном точении:
/ — движение, предшествующее обработке фасок; 2 — направление движения
по оси X при обработке фаски
Рис. 8.18. Примеры записи в кадрах управляющей программы растачи-
вания фасок:
/ — направление движения, предшествующее обработке фаски; 2 — направление
движения по оси X при обработке фаски
8.5.	Программирование обработки по дуге
окружности
Кадр управляющей программы, по которому программируют
обработку галтели и скругления (дуга окружности с углом 90°), со-
217
Рис. 8.19. Примеры записи в кадрах управляющей программы обработки
галтелей и скруглений:
/ — направление движения до галтели или скругления; 2 — направление галтели
или скругления по оси X
держит следующие данные: обозначение координаты, по которой
идет обработка детали перед галтелью или скруглением (X или
Z); числовое значение координаты конечной точки перемещения
с учетом галтели или скругления со знаком, указывающим на-
правление перемещения; адрес Q и числовое значение радиуса
галтели или скругления. Знак перед числовым значением под
адресом О должен совпадать со знаком обработки по координате
X. Направление по координате Z задают только в отрицательную
сторону.
Примеры записи обработки галтелей и скруглений в абсолютной
и относительной системе отсчета показаны на рис. 8.19.
Кадр управляющей программы, которым программируют обра-
ботку дуг окружности в пределах угла до 90°, содержит обозначение
координат конечной точки дуги (X и Z), числовые значения коорди-
нат конечной точки дуги в абсолютной или относительной системах,
адрес R и числовое значение радиуса дуги со знаком «плюс» при
обработке по часовой, «минус» — против часовой стрелки.
Примеры записи кадров управляющей программы для обработки
дуг окружности показаны на рис. 8.20 и 8.21.
Для составления управляющей программы чистовой обработ-
ки фасонной поверхности детали (рис. 8.22) контурным резцом
необходимо определить отрезок: OB = ОА - АВ = 80 - 20 = 60 мм;
ВЗ = В5 = V802 - 602 = 52,9 мм.
218
40
Рис. 8.20. Примеры записи обработки наружных поверхностей по дуге
окружности (в пределах угла до 90°)
X56.56Z-10R-30
U56.56W20R-30
Рис. 8.21. Примеры записи обработки внутренних поверхностей по дуге
окружности (в пределах угла до 90°)
ДХ = 7з02+ 102 = /вОО = 28,28
Х = 28,28x2 = 56,56
Текст управляющей программы в абсолютной системе отсчета
приведен в табл. 8.5.
Текст управляющей программы в относительной системе отсчета
приведен в табл. 8.6.
219
Таблица 8.5. Программа обработки фасонной поверхности
детали в абсолютной системе отсчета (к рис. 8.22)
Номер текста программы	Текст программы	Комментарий
N001	Т1 S2 372 F0,2	Резец Т1, второй диапазон, п = 372 об/мин, $ = 0,2 мм/об
N002	Х70 Z2 Е	Подвод к точке 2 ускоренно
N003	Z-12,1	Перемещение в точку 3 на ра- бочей подаче
N004	ХЗО Z-65 R-80 G05	Перемещение no R80, мм, из точки 3 в точку 4, отмена тор- можения в точке сопряжения ДУГ
N005	Х70 Z-117,9 R-80	Перемещение по R80, мм, из точки 4 в почку 5
N006	Х74	Перемещение в точку 6
N007	М02	Конец управляющей програм- мы, отход в ИТ (точка 7)
Таблица 8.6. Программа обработки фасонной поверхности детали в относительной системе отсчета (к рис. 8.22)		
Номер текста программы	Текст программы	Комментарий
N001	T1 S2 372 F0,2	Резец Т1, в горой диапазон, п - = 372 об/мин, s = 0,2 мм/об
N002	U-50 W-18 Е	Подвод к точке 2 ускоренно
N003	W-14, 1	Перемещение в точку 3 на рабочей подаче
N004	U-40 W-52,9 R-80 G05	Перемещение по R80, мм, из точки 3 в точку 4, отмена тор- можения в точке сопряжения Дуг
N005	U40 W-52,9 R-80	Перемещение по R80, мм, из точки 4 в точку 5
N006	U4	Перемещение в точку 6
N007	M02	Конец управляющей програм- мы, отход в ИТ (точка 7)
220
Рис. 8.22. Эскиз детали и циклограмма движения инструмента при об-
работке фасонной (радиусной) поверхности:
/... 7 — точки
Для составления управляющей программы по обработке фа-
сонной поверхности детали с двумя сферическими поверхностями
(рис. 8.23, а) сначала следует определить размер 5, не заданный
чертежом.
Из прямоугольного треугольника О}ЗК (рис. 8.23, б) находим:
R - 5 = >/к2-102 = 7222-102 = 19,6 мм;
6 = R - 19,6 = 22 - 19,6 = 2,4 мм.
Текст управляющей программы в относительной системе отсчета
приведен в табл. 8.7.
Таблица 8.7. Программа обработки детали двумя сферическими поверхностями (к рис. 8.23)		
Номер текста программы	Текст программы	Комментарии
N001	Т1 S3 600 F0,25	Резец Т1, третий диапазон, п = 600 об/мин, s = 0,25 мм/об
N002	ХО Z3 Е	Подход к точке 1 ускорен
221
Окончание табл. 8.7
Номер текста программы	Текст программы	Комментарии
N003	Z0	Перемещение резца к точке 2 на рабочей подаче
N004	Х20 W-2,4 R22	Точение по дуге R22, мм (дуга 2—3) по часовой стрелке
N005	Z-32	Точение шейки Ш 20г мм, на дли- ну 32 мм (точки 3—4)
N006	Х35 Z-42 R-30	Точение по дуге R30, мм (дуга 4 — 5) против часовой стрелки
N007	М02	Конец управляющей программы, отход в ИТ
Рис. 8.23. Эскиз детали и циклограмма движения инструмента при об-
работке детали с двумя сферическими поверхностями:
а — схема детали; б — геометрическое построение для определения размера 5;
1 ...5 — точки
222
8.6.	Построение траекторий рабочих
перемещений инструмента при токарной
обработке
Для токарной обработки характерны закрытые, полуоткрытые,
открытые и контурные зоны. Зоны первых трех типов служат для
многопроходной обработки при больших съемах металла, а кон-
турная — для прохода эквидистантно к участкам контура детали.
Для закрытых, полуоткрытых и открытых зон применяются
схемы «петля», «зигзаг», «виток» и «спуск».
Схема «петля» используется при обработке резцами, которые
работают в одном направлении.
Схема «зигзаг» в основном применяется при обработке в обоих
направлениях глубоких впадин чашечными резцами.
Схема «виток» мало отличается от схемы «зигзаг», но имеет
преимущества при обработке неглубоких и относительно пологих
впадин чашечными резцами.
Схема «спуск» предназначена для работы канавочными резцами.
Контурная зона имеет три схемы, различающиеся по назначе-
нию: чистовая, получистовая и черновая. Две последние формируют-
ся с помощью линий, эквидистантных к основному контуру детали.
Программирование ступенчатых деталей ведется по алгоритмам,
сокращающим путь режущего инструмента.
Вся обрабатываемая область заготовки делится черновым конту-
ром на черновую и чистовую зоны. Чистовая зона состоит из при-
пусков на цилиндрические, наклонные и торцевые поверхности.
При ее наличии обеспечиваются условия выполнения требований
к чистоте поверхностей. Черновая зона в отличие от чистовой
не всегда может быть обработана за один проход. Многопроходная
обработка имеет место в том случае, когда наибольшая допустимая
глубина резания tnp, определяемая в основном из условия вибро-
устойчивости системы СПИД («станок — приспособление — ин-
струмент — деталь»), меньше припуска на черновую обработку.
Рассмотрим определение черновых проходов для резца с глав-
ным углом в плане менее 90°. На рис. 8.24, а показан вал, имеющий
открытые поверхности, фаски и мелкие канавки. Ориентируя его
в основной системе координат детали, можно выделить черновой
контур (рис. 8.24, б), который получен прибавлением припусков
на чистовую обработку к горизонтальным и торцевым поверхностям
и является границей черновой обработки. Черновой контур детали
состоит из проекций цилиндрических поверхностей — горизонта-
лей, и из проекций вертикальных плоскостей — вертикалей. Рас-
223
Рис. 8.24. Выделение черновой зоны и разделение ее на проходы (а...в)
стояния горизонталей от оси абсцисс и вертикалей от оси ординат
однозначно определяются координатами точек пересечения гори-
зонталей с прилежащими вертикалями. Располагая координатами
этих точек, имеем полную информацию о черновом контуре детали.
При обработке детали из цилиндрической заготовки для описания
контура заготовки достаточно задать ее ординату у0.
Черновая область заготовки разбивается горизонтальными пря-
мыми — уровнями, являющимися разрешенными траекториями
движения вершины резца при его перемещении во время черновой
обработки детали. Разбивка на уровни производится с учетом вели-
чины Znp. Для этого вычисляются величины припусков для каждой
поверхности путем определения разности между ординатами заго-
224
товки и горизонталями; определяется число черновых проходов над
каждой горизонталью путем деления вычислительных припусков
на величину Znp с последующим округлением до большего целого
числа; определяются глубины черновых проходов над каждой гори-
зонталью в предположении, что припуск над каждой горизонталью
разбит равномерно. Затем выбирается наибольшая среди найден-
ных величин глубина резания, которая принимается общей для всех
проходов, так как она удовлетворяет условию уменьшения глубины
резания без увеличения числа проходов; определяются ординаты
уровней проходов последовательным вычитанием величины общей
глубины резания от координаты уровня заготовки у0 до оси абсцисс.
Разделение на проходы по приведенному алгоритму иллюстриру-
ет рис. 8.24, б, в, на котором видно, что черновая обработка детали
ведется только вдоль уровней.
Пересечение уровней с вертикалями и их продолжениями разби-
вает черновой участок заготовки на области, представляющие собой
элементарные дискретные участки. В процессе анализа этих участ-
ков производится подбор последовательности черновых проходов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте основные виды обработки на токарных
станках с ЧПУ.
2.	Какова особенность разработки управляющих программ для
токарных станков с ЧПУ?
3.	Каковы особенности программирования обработки сфери-
ческих поверхностей?
4.	Опишите схемы токарной обработки «петля», «зигзаг», «ви-
ток» и «спуск».
5.	Приведите пример разработки управляющей программы
обработки ступенчатого вала.
Глава 9
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ
9.1.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ
ОПЕРАЦИЙ И ЦИКЛОВ НА ТОКАРНЫХ
СТАНКАХ С ЧПУ
Программирование управляющих программ для токарной обра-
ботки зависит от конкретной системы ЧПУ, которая применяется
на данном станке. Как правило, прежде чем приступить к работе
на станке с ЧПУ, оператор подробно изучает описание и инструк-
цию по программированию и эксплуатации той конкретной системы
ЧПУ, с которой ему предстоит работать на данном станке.
Далее приведены инструкции, рекомендации и примеры про-
граммирования на токарных станках с использованием программ-
ного обеспечения WIN NC SINUMERIK 810/840D.
Данный материал приведен автором в учебнике по следующим
причинам:
	система ЧПУ фирмы SIEMENS модели SINUMERIK 810/840D яв-
ляется современной и очень широко применяется в отечествен-
ных станках с ЧПУ;
	данный материал носит универсальный характер, и читателю,
ознакомившемуся с ним, будет легко разобраться в основах про-
граммирования на токарных станках с ЧПУ, с которыми ему
придется столкнуться в своей дальнейшей профессиональной
деятельности.
Сдвиг нуля станка и программирование размеров. Выбор си-
стем координат станка, детали (программы) и инструмента показан
на рис. 9.1. Стрелка, изображенная на рис. 9.1, а, указывает на сдвиг
нуля станка М в плоскость правого торца обрабатываемой детали,
т. е. в точку нуля детали W.
С помощью сдвига нуля система координат может быть пере-
мещена по оси Z в подходящую точку рабочей зоны станка.
226
Координата X измеряется в направлении поперечного суппорта,
координата Z — в направлении продольного суппорта. Координатное
перемещение в отрицательном направлении описывает движение
инструмента к детали, а в положительном направлении — от детали.
В операционной зоне параметров имеется четыре настраивае-
мых сдвига нуля.
Программирование абсолютных размеров осуществляется в си-
стеме координат станка (от нуля станка М), а при использовании
сдвига нуля — в системе координат детали (от нуля детали W). Все
узловые точки обрабатываемого контура детали описываются от-
носительно начала системы координат программы (нуля программы)
с указанием соответствующих расстояний по осям X и Z (рис. 9.1, б).
Нуль программы и нуль детали совпадают. Размеры по оси X про-
граммируются, как диаметр, аналогично размерам на чертеже, что
облегчает составление программы.
В системе координат инструмента программирование инкремен-
тальных размеров осуществляется от вершины резца после вызова
режущего инструмента.
При программировании инкрементальных размеров описывают-
ся фактические траектории движения резца от точки к точке, при
этом размер по оси X программируется как радиус.
При задании значения в регистре сдвига оно будет учитываться
при вызове программы (G54...G57), и точка нуля системы координат
будет смещена из нуля станка М в нуль детали W.
Рис. 9.1. Начало систем координат токарного станка:
а — начало систем координат станка и детали; б — начало систем координат станка
детали и инструмента; М — нуль станка; W — нуль детали; N — нуль инструмента;
Z — продольная ось; X — поперечная ось
8*
227
Нуль детали может быть смещен в пределах программы на лю-
бую величину.
Программное обеспечение WIN NC SINUMERIK (WinNC) имеет
G-функции, смысловое содержание которых приведено далее:
GO — быстрое перемещение;
G1 — рабочее перемещение;
G2 — круговая интерполяция по часовой стрелке;
G3 — круговая интерполяция против часовой стрелки (CIP —
круговая интерполяция через промежуточную точку);
G4 — время выдержки;
G9 — точный останов;
G17 — выбор рабочей плоскости ХУ;
G18 — выбор рабочей плоскости XZ;
G19 — выбор рабочей плоскости YZ;
G25 — минимальное программируемое ограничение рабочей
зоны/скорости вращения шпинделя;
G26 — максимальное программируемое ограничение рабочей
зоны/скорости вращения шпинделя;
G33 — постоянный шаг резьбы;
G331 — нарезание внутренней резьбы;
G332 — нарезание внутренней резьбы/отвод;
G40 — коррекция на радиус инструмента OFF,
G41 — коррекция па радиус инструмента ON влево;
G42 — коррекция на радиус инструмента ON вправо;
G53 — отмена устанавливаемого сдвига нуля;
G54... G57 — устанавливаемый сдвиг нуля;
G500 — отмена сдвига нуля;
G505...G599 — устанавливаемый сдвиг нуля;
G60 — точный останов модально;
G601 — активация шага при точном достижении позиционного
окна;
G602 — активация шага при приблизительном достижении по-
зиционного окна;
G603 — активация шага при достижении установки;
G63 — нарезание внутренней резьбы без синхронизации;
G64 — режим контурной обработки;
G641 — режим контурной обработки;
G70 — система ввода: дюймовая;
G71 — система ввода: метрическая;
G90 — абсолютные размеры;
G91 — размеры с приращениями;
G94 — подача в миллиметрах в минуту, в дюймах в минуту;
228
G95 — скорость подачи при вращении в миллиметрах в минуту,
в дюймах в минуту;
G96 — постоянная скорость резания ON;
G97 — постоянная скорость резания OFF;
G110 — параметр полюса относительно последней позиции
подвода;
G111 — параметр полюса абсолютно в системе координат детали;
G112 — параметр полюса относительно последнего достоверного
полюса;
G140 — подвод/отвод на малой скорости;
G141 — подвод слева и/или отвод слева;
G142 — подвод справа и/или отвод справа;
G143 — направление подвода и/или отвода в соответствии с от-
носительной позицией от начальной/конечной точки до тангенци-
ального направления;
G147 — подвод по прямой линии;
G148 — отвод по прямой линии;
G247 — подвод по четверти круга;
G248 — отвод по четверти круга;
G340 — подвод и отвод в пространстве (значение начальной
позиции);
G341 — подвод и отвод в плоскости;
G347 — подвод по полукругу;
G348 — отвод по полукругу;
G450 — подвод и отвод от контура.
При программировании в редакторе необходимо вставлять про-
бел между каждым отдельным словом (например, GO Х20 Z—35).
Размерная привязка режущего инструмента. Прежде чем
установить размерную связь режущего инструмента с системой
координат станка или детали, необходимо выполнить измерения
режущего инструмента. Цель вычисления данных инструмента:
система управления вместо базовой точки инструмента использует
вершину инструмента или его центральную точку для выполнения
позиционирования.
Каждый инструмент, который применяется при выполнении об-
работки, должен быть измерен. Очень важно измерение расстояния
от вершины резца до базовой точки N установки инструмента.
В журнале данных инструмента сохраняются измеренные
данные длины, позиции инструмента и его радиуса. Коррекцию
на длину инструмента можно выполнять в полуавтоматическом
режиме, позицию инструмента и радиусы инструмента следует
вводить вручную.
229
Позиция инструмента должна быть введена обязательно:
L2 — координата вершины резца в направлении оси Z в абсо-
лютных значениях от точки N;
R — радиус режущей части резца.
На современных многофункциональных токарных станках
с ЧПУ возможна механическая обработка как резцами, так и вра-
щающимся инструментом (сверла, метчики, фрезы). Вращающийся
инструмент может располагаться как соосно с обрабатываемой
заготовкой (рис. 9.2, а, б), так и радиально расположенным инстру-
ментам (рис. 9.2, в). Когда ось вращающегося инструмента совпадает
с осью детали, как правило, используется главное вращательное
движение заготовки вокруг своей оси. Когда деталь и инструмент
только соосны (их оси параллельны, но не совпадают), главным вра-
щательным движением является движение режущего инструмента.
Деталь при этом неподвижна. Примером такого режима является
операция сверления нецентровых отверстий. Когда ось вращающе-
гося инструмента не совпадает с осью вращения детали (сверление
Рис. 9.2. Размерная привязка инструмента с осью:
а, б — совпадающей с осью Z; в — перпендикулярной оси Z; N — нуль инструмента;
Туре 100 и Туре 200 — типы инструмента
230
перпендикулярно или под углом к оси вращения детали), главное
вращательное движение — движение режущего инструмента (де-
таль неподвижна). Для привязки осевых инструментов к системе
координат детали необходимо ввести в СЧПУ координату Z (см. рис.
9.2, а, б), а для радиально расположенного инструмента — коорди-
наты Z и X (см. рис. 9.2, в).
Вспомогательные М-функции в программном обеспечении WIN
NC SINUMERIK. Программное обеспечение WIN NC SINUMERIK
имеет М-функции, которые представлены далее:
МО — программируемый останов;
Ml — останов по дополнительному заданию;
М2 — конец программы;
М3 — включение шпинделя по часовой стрелке;
М4 — включение шпинделя против часовой стрелки;
М5 — останов шпинделя;
М2=3 — инструмент с механическим приводом Вкл по часовой
стрелке;
М2=4 — инструмент с механическим приводом Вкл против ча-
совой стрелки;
М2=5 — инструмент с механическим приводом Выкл;
Мб — смена инструмента;
М8 — включение подачи смазочно-охлаждающей жидкости
(СОЖ);
М9 — выключение подачи СОЖ;
М10 — винтовой тормоз Вкл;
Ml 1 — винтовой тормоз Выкл;
М17 — конец подпрограммы;
М20 — задняя бабка назад;
М21 — задняя бабка вперед;
М23 — поддон назад;
М24 — поддон вперед;
М25 — открывание зажимного приспособления;
М26 — закрывание зажимного приспособления;
МЗО — конец программы;
М32 — конец программы для операции загрузки;
М57 — колебания основного шпинделя Вкл;
М58 — колебания основного шпинделя Выкл;
М67 — прутковый питатель/загрузочный магазин Вкл;
М68 — прутковый питатель/загрузочный магазин Выкл;
М69 — смена прутка;
М71 — продув Вкл;
М72 — продув Выкл.
231
Постоянные циклы механической обработки в программном
обеспечении WIN NC SINUMERIK. Постоянные циклы механиче-
ской обработки и их смысловое значение приведены далее:
CYCLE81 — сверление, центрование;
CYCLE82 — сверление, цилиндрическое зенкерование;
CYCLE83 — сверление глубоких отверстий;
CYCLE84 — жесткое нарезание внутренней резьбы;
CYCLE840 — нарезание внутренней резьбы с компенсирующим
патроном для метчика;
CYCLE85 — растачивание 1;
CYCLE86 — растачивание 2;
CYCLE87 — растачивание 3;
CYCLE88 — растачивание 4;
CYCLE89 — растачивание 5;
CYCLE93 — проточка;
CYCLE94 — внутренняя выточка;
CYCLE95 — цикл снятия припуска;
CYCLE96 — резьбовая выточка;
CYCLE97 — цикл нарезания резьбы;
CYCLE98 — последовательность нескольких резьб.
Для команд используют следующие клавиши:
АС — ввод позиции оси шпинделя в абсолютных координатах;
CAN — подвод к оси вращения в отрицательном направлении;
АСР — подвод к оси вращения в положительном направлении;
AN — логическое соединение AND;
АР — полярный угол;
AR — угол сегмента круга;
AXI — тип переменной;
АХ — оператор оси;
AXNAME — строковая операция;
AMIRROR — зеркальная система координат;
AROT — вращение системы координат;
ASCALE — изменение масштаба;
ATRANS — программируемый сдвиг нуля;
В AND, В NOT, В OR, В XOR — битовые операторы;
BOOL — тип переменной;
CASE — словарное слово для указания перехода;
CIP — круговая интерполяция с промежуточной точкой (круг
по точкам);
CHAR — тип переменной;
CHF — вставка фаски (фаска);
CR — радиус круга;
232
CFC — постоянная скорость на контуре;
CFIN — постоянная скорость на контуре для внутренних за-
круглений, постоянная скорость центра инструмента для внешних
закруглений (постоянная скорость на внутренних закруглениях);
CFTCP — постоянная скорость центра вершины резца;
CONTPRON — активация подготовки контура в форме таблицы;
D — номер сдвига инструмента;
FOR — контрольные структуры;
FRAME — тип переменной;
FAD — скорости движения с медленной подачей при подводе
и отводе с малой скоростью;
GOTOB — указание перехода назад;
GOTOF — указание перехода вперед;
1С — ввод позиции оси шпинделя с приращением (координаты
с приращением);
JF — словарное слово состояния;
INT — целые значения с предварительным знаком;
INTERSEC — предварительное вычисление контура в форме
таблицы;
Л — адрес для промежуточной точки круга;
KONT — коррекция на радиус инструмента в начальной и ко-
нечной точках контура;
LIMS — адрес для промежуточной точки круга;
LOOP — контрольные структуры;
MCALL — модальный цикл вызова подпрограммы (данный вызов
остается активным, пока не отменен MCALL без параметра);
MSG — вывод сообщения при неисправности;
MIRROR — зеркальное отражение;
N — адрес номера кадра;
NOT — отрицание;
NORM — коррекция на радиус инструмента, прямой подвод
к контуру (нормальный подвод);
OFFN — сдвиг в нормальном направлении к контуру;
OR — логическое соединение OR;
Р — повтор программы:
PROC — запуск подпрограммы;
R — R-параметр R[0]...R[99J;
ROT — вращение системы координат (вращение);
REAL — действительное число;
RET — повтор подпрограммы;
RND — вставка закругления в углу контура (круг);
RNDM — вставка закругления в углу контура модально;
233
RP — полярный радиус;
RPL — вращение плоскости;
REP — инициализация поля;
S — адрес шпинделя;
SAVE — сохранение реестра при вызове подпрограммы;
SETAL — программирование диагностических сигналов выпол-
няется вставкой этого слова;
SET — инициализация списка значений;
SETMS — определение основного шпинделя;
SF — сдвиг начальной точки требуется только для многозаход-
ных резьб;
SPCOF — работа шпинделя с позиционным управлением Выкл;
SPCON — работа шпинделя с позиционным управлением Вкл;
STRING — тип переменной;
SCALE — изменение масштабного коэффициента (масштаб);
STRLEN — строковая операция;
SPOS — позиция шпинделя;
SPOSA — позиция шпинделя;
SUBSTR — определение части строки;
SUPA — покадровое подавление всех сдвигов нуля;
SBLOF — индивидуальное подавление Выкл;
TRANS — программируемый сдвиг нуля (преобразование);
Т — адрес инструмента;
TURN — количество оборотов спирали;
TRAFOOF — отмена активной трансформации (трансформация
Выкл);
TRACYL — трансформация XZ-плоскости;
TRANSMIT — трансформация ХУ-плоскости;
UNTIL — контрольные структуры;
VAR — определение переменной;
WAITP — ожидание окончания перемещения оси;
WAITS — ожидание позиции шпинделя;
WHILE — контрольные структуры;
WALIMOF — ограничение рабочей зоны Выкл;
WALIMON — ограничение рабочей зоны Вкл;
XOR — исключение OR.
Арифметические и тригонометрические функции представлены
далее:
+,	*, — арифметические функции;
SIN() — синус, COS() — косинус, TAN() — тангенс, ASIN() —
арксинус, ACOS() — арккосинус, ATAN() — функция арктангенса,
ATAN2() — функция арктангенса (секция X, секция У);
234
SQRT() — корень квадратный;
РОТ() — показательная функция;
SQR() — квадратная функция;
ЕХР() — экспоненциальная функция (основание е);
LOG() — функция логарифма (основание е);
LN — натуральный логарифм;
Р1 — число разбиения окружности (3.141592...);
TRUE — логический оператор Истина (1);
FALSE — логический оператор Ложь (0) ;
ABS() — абсолютная функция;
TRUNC() — округление до целого;
ROUND() — округление:
МО£>() — модулированная функция.
Системные переменные представлены далее:
$Р AXN1 — текущий адрес геометрической оси — абсцисса;
$Р AXN2 — текущий адрес геометрической оси — ордината;
$P_AXN3 — текущий адрес геометрической оси — аппликата;
$Р_IFRAME — устанавливаемая система отсчета;
$P_PFRAME — программируемая система отсчета;
$P_BFRAME — переменная базовой системы отсчета;
$PACTFRAME — общая переменная;
$P_UIFR[] — изменяемые системы отсчета (G54);
$P_F— подача по траектории F, последняя запрограммированная;
$P_DRYRUN 0 (FALSE) — холостой ход Вкл;
$P_DRYRUN 1 (TRUE) — холостой ход Выкл;
$Р_SEARCH — поиск кадра (с вычислениями или без них) ак-
тивирован;
$P_TOOLR — активная коррекция на радиус инструмента (об-
щая);
$Р TOOLNO — ТО — Т32000 — активная коррекция на радиус
конкретного инструмента;
$AC_MSNUM — номер основного шпинделя;
$MN_SCALING_SYSTEM—IS—METRIC — базовая система отсчета
метрическая (1 — метрическая, 2 — дюймовая);
$MN—SCALING_ VALUE—INCH— фактор преобразования из ме-
трических единиц в дюймы;
$MN_INT—INCR_PER—MM — точность вычислений линейных
позиций;
$MN_MIRROR_REF_AX — основная ось для элементов кадра;
$Р SIMI (TRUE) — имитация в процессе;
$P_SDIR[] — последнее направление вращения шпинделя для
программирования;
235
$P GG — текущая функция G группы G;
$Р ЕР — последняя запрограммированная заданная позиция;
$МА SPIND ASSIGN ТО МАСНАХ — расположение шпинделя
относительно оси станка;
$МА NUM ENCS — количество датчиков;
$AA_S — фактическая скорость шпинделя (знак соответствует
направлению вращения);
$МС DIAMETER АХ DEF;
$Р_АР[] — номер плоскости;
$Р TOOL — DO — D9 — номер инструмента;
$Р_МС О (FALSE) — нет модального вызова подпрограммы;
1 (TRUE) — модальный вызов подпрограммы;
$P_TOOLL — общая длина инструмента;
— цифровой ввод NC (1... 16);
$A_OUT[] — цифровой вывод NC;
$AJNA[] — аналоговый ввод NC (1 ...4).
Рабочие движения: GO, G1 — линейная интерполяция (прямо-
угольная система координат) с запрограммированной скоростью
подачи F, например при обработке детали.
Формат кадра следующий:
G0X...Z...G1 X...Z...F...
GO, G1 — линейная интерполяция (полярные координаты).
Формат кадра следующий: GO AP...RP...G1 AP...RP...
Примечание. Перед выполнением программирования необходимо
установить начало координат детали с помощью Gl 1.
GO — перемещение с быстрой подачей, например, для быстрого
позиционирования; G1 — перемещение инструмента с рабочей
скоростью.
Фаска (рис. 9.3, а) выполняется после кадра, в котором она за-
программирована, в рабочей плоскости (G17) симметрично по углу
контура.
Рис. 9.3. Сопряжение поверхностей:
а — фаска; б — закругление
236
Рис. 9.4. Программирование кругового движения:
а — круговая интерполяция; б — программирование координат центра окружности
Значение CHF — это длина фаски.
Например:
N30 G1 X...Z...CHF=5
N35 G1 X...Z... (см. рис. 9.3, а).
Закругление (рис. 9.3, б) выполняется после кадра, в котором оно
запрограммировано, в рабочей плоскости (G17).
Круговая интерполяция (рис. 9.4, а) программируется с ис-
пользованием команд G2, G3, CIP. Функция G2 означает круговую
интерполяцию по часовой стрелке, G3 — против часовой стрелки,
CIP — через промежуточную точку (окружность через точки). Для
кругового движения начальная и конечная точки должны быть
в одной плоскости (уровне).
Программирование с использованием начальной, конечной
и центральной точек осуществляется в формате кадра G2/G3 X... Z...
где X, Z — конечная точка Е в прямоугольных координатах,
I, К — координаты точки М в декартовой системе, заданные отно-
сительно начальной точки S (рис. 9.4, б) рассматриваемого участка
контура. Начальная точка S — это позиция инструмента во время
вызова команды G2/G3. Конечная точка Е программируется указа-
нием ее координат в направлении осей X и Z.
Центральная точка М круга программируется дискретно с ис-
пользованием адресов I или К относительно начальной точки S или
координатами I = АС(...), К = АС(...) абсолютно от нулевой точки
(рис. 9.5, а, б).
Программирование с использованием начальной, конечной точек
и радиуса круга выполняется в формате кадра G2/G3 X...Z...CR =
237
= ±..., где X, Z — координаты конечной точки Е в прямоугольной
системе координат; CR = ± — радиус круга.
Конечная точка программируется координатами X, Z. Радиус
круга указывается с помощью CR. Знак показывает, что дуга меньше
или больше 180°; CR = + означает, что угол, соответствующий дуге
окружности, меньше или равен 180°; CR = - указывает на то, что
угол больше 180°. Полная длина окружности, т. е. угол 360°, не может
быть запрограммирована с помощью адреса CR.
Программирование с использованием начальной, центральной
точек круга (см. рис. 9.5, а) или конечной точки и утла (см. рис. 9.5, б)
осуществляется в формате кадра G2/G3 X...Z... AR = ... или G2/G3
/...K...AR = ..., где X, Z — координаты конечной точки Е в прямо-
угольной системе координат; I, К — координаты центральной точки
М круга в прямоугольной системе координат относительно началь-
ной точки S участка контура ES; AR = — угол раскрытия, соответ-
ствующий дуге окружности ES. Начальная точка 5 — это позиция
инструмента в момент вызова команды G2/G3. Положение конечной
точки Е программируется координатами X и Z. Центральная точка
круга программируется дискретно с использованием адресов I, J,
К относительно начальной точки 5 или абсолютными размерами
I = АС(...), К = АС(...) относительно нуля детали. Угол раскрытия
должен быть меньше 360°. Полные круги не могут быть запрограм-
мированы с помощью AR.
Программирование времени выдержки выполняют командой
G4 в формате следующих кадров: N... G04 F...N...G04S... [U], где
F — время выдержки, с; S — время выдержки в количестве обо-
Рис. 9.5. Программирование с использованием:
а — начальной, центральной точки круга; б — конечной точки круга и угла
238
ротов главного шпинделя. Инструмент будет остановлен в крайнем
рабочем положении (притупляются острые кромки, выполняются
переходы очистки сверла, зачистка дна канавки, точное позицио-
нирование).
Примечание. Время выдержки начинается с того момента, когда
скорость подачи предшествующего кадра становится равной нулю.
S и F используются как временные значения только в кадре G4.
Например:
N75 G04 F2.5 (время выдержки равно 2,5 с).
Точное позиционирование выполняется командами G9, G60, G601,
G602, G603. G9 — команда точного позиционирования, имеет по-
кадровую эффективность, т.е. команда немодальна.
G60 — команда точного позиционирования, модальная;
G601 — активация шага при точной установке позиционного
окна;
G602 — активация шага при приближенной установке позици-
онного окна;
G603 — активация шага в конце интерполяции.
Программирование ограничения рабочей зоны (рис. 9.6) вы-
полняют командами G25, G26 в соответствии с форматом кадра
N... G25/G26X... Z...
Команда G25/G26 ограничивает зону обработки, в которой может
выполняться перемещение инструмента. При установке рабочей
зоны может быть определена зона безопасности для движений
режущего инструмента. Команды G25 и G26 должны программи-
роваться в отдельном кадре управляющей программы.
Программируемое ограничение рабочей зоны активируется
в управляющей программе с помощью G25 и G26 и включается/
выключается функциями WALIMON и WALIMOF:
G25 — нижняя граница рабочей зоны;
G26 — верхняя граница рабочей зоны;
Рис. 9.6. Рабочая и защитная зоны
станка
239
WALIMON — ограничение рабочей зоны (Включено);
WALIMOF — ограничение рабочей зоны (Выключено).
Предельная скорость вращения шпинделя программируется
командами G25, G26 в формате кадра N...G25/G26 S...
Максимальная и минимальная скорости вращения шпинделя
определяются с помощью G25/G26. Команды G25 и G26 должны
программироваться в отдельном кадре управляющей программы.
Программируемое ограничение скорости вращения шпинделя
заменяет значения в установочных данных и сохраняется после
окончания программы.
Команда G25 — нижняя граница скорости вращения шпинделя;
команда G26 — верхняя граница скорости вращения шпинделя;
S — минимальная/максимальная скорость вращения шпинделя.
Характеристики подачи программируют командами G94r G95.
G70/G71 (дюйм/мм) не влияют на установки подачи, достоверны
только установки машинных данных.
После каждого изменения G93...G95 скорость подачи F необхо-
димо программировать заново.
Скорость подачи F достоверна только для осей траектории, но не
для синхронных осей. Скорость подачи, мм/мин, программируется
командой G94.
При программировании движения суппорта в направлении
осей X, Z адрес F (скорость подачи) имеет единицы измерения —
миллиметры в минуту. Основное применение скорости подачи,
мм/мин, — технологические операции фрезерования.
Скорость подачи, мм/об, программируется словом G95. При
движении суппорта в направлении осей X, Z адрес F — это ско-
рость подачи в миллиметрах на оборот шпинделя. Если команда
G95 не запрограммирована, то следует запрограммировать скорость
подачи F.
Основное применение скорости подачи F, мм/об, — выполнение
технологических операций токарной обработки.
Постоянную скорость резания программируют командами G96,
G97, LIMS.
Командой G96 активируют постоянную скорость резания. Адрес
S — скорость резания, м/мин. Командой G97 активируют выклю-
чение постоянной скорости резания. LIMS означает ограничение
скорости вращения шпинделя при программировании команды
G96. При активированной команде G96 скорость вращения шпин-
деля в зависимости от диаметра обрабатываемой поверхности
детали автоматически изменяется так, чтобы скорость резания S,
м/мин, оставалась постоянной на режущей кромке инструмента.
240
Таким образом повышается равномерность нагрузки на инстру-
мент и стабилизируется шероховатость поверхности обработанных
деталей. При обработке детали, диаметры которой сильно раз-
личаются, рекомендуется установить ограничение скорости вра-
щения для шпинделя. Это предотвращает возникновение избы-
точно высоких частот вращения шпинделя на малых диаметрах
обрабатываемой заготовки. LIMS активируется с помощью коман-
ды G96.
Например:
N10 G96 S100 LIMS = 2500.
Подвод и отвод инструмента на малой скорости программи-
руется командами G140...G341, DISR, DISCL, FAD. Для конкретных
движений инструмента применяются следующие команды:
G140 — подвод и отвод на малой скорости;
G141 — подвод слева и (или) отвод слева;
G142 — подвод справа и (или) отвод справа;
G143 — направление подвода/отвода в зависимости от отно-
сительной позиции к тангенциальному направлению начальной
и (или) конечной точек;
G147 — подвод по прямой;
G148 — отвод по прямой;
G247 — подвод по четверти крута (рис. 9.7);
G248 — отвод по четверти круга;
G340 — подвод и отвод в пространстве (значение начальной
позиции);
G341 — подвод и отвод в плоскости;
G347 — подвод по полукругу;
G348 — отвод по полукругу;
G450 — подвод и отвод от контура;
G451 — подвод и отвод от контура;
Рис. 9.7. Движение подвода инструмен-
та по команде G247
241
DISR — подвод или отвод по прямой, расстояние режущей кром-
ки фрезы от начальной точки до контура. Подвод и отвод по кругу,
радиус траектории центральной точки резца;
DISCL — расстояние до конечной точки быстрого перемещения
инструмента;
DISCL = АС — определение абсолютной позиции конечной точки
быстрого перемещения инструмента;
DISCL = О G340 — Pl, Р2, РЗ совпадают (Р1 r Р2, РЗ — промежу-
точные точки на траектории подвода/отвода инструмента);
G341 — Р2, РЗ совпадают;
FAD — указание скорости подачи;
G341 — от Р2 до РЗ;
G340 — от Р2 и (или) РЗ до Р4;
FAD = РМ — линейная подача (как G94);
FAD = PR — круговая подача (как G95).
Функция подвода и отвода на малой скорости применяется для
тангенциального подвода к начальной точке контура независимо
от позиции исходной точки. Функция в основном используется
в сочетании с коррекцией на радиус инструмента, однако это
не обязательно.
Движения подвода и отвода описаны с промежуточной точкой
РЗ при одновременной активации коррекции на радиус инстру-
мента.
Во время REPOS по полукругу DISR означает диаметр крута.
Движение подвода и отвода состоит максимум из четырех
частичных движений: от начальной точки РО до промежуточной
точки Р1, затем от Р1 до Р2; от Р2 до РЗ и от промежуточной точки
РЗ до конечной точки Р4. Точки РО, РЗ и Р4 всегда определяются.
Промежуточные точки Р1 и Р2 могут быть опущены в зависимости
от условий обработки.
Циклы сверления и нарезания резьбы. Вызов цикла обработки
выполняется следующим образом: цикл (параметр 1, параметр 2,...).
В обзорах и описаниях циклов находим все необходимые пара-
метры, характеризующие цикл. При вызове цикла вводятся только
численные значения параметров без их названия, поэтому последо-
вательность параметров, указанная в формате кадра, должна быть
сохранена во избежание неправильной интерпретации параметров
и возникновения брака при обработке детали. Если какой-то пара-
метр не требуется, то на его место ставится запятая.
Пример 9.1. Требуется просверлить отверстие с помощью цикла
CYCLE81. Расстояние безопасности не требуется, уже выполнена
242
проточка в детали. Отверстие должно быть глубиной 15 мм от ну-
левой точки:
CYCLES 1 (5,0, , -15).
Прокомментируем эту запись. Цикл CYCLES I — сверление,
центрование. Цифра «5» в скобках означает плоскость отвода ин-
струмента на 5 мм над нулевой точкой; «0» — основная плоскость
находится на нулевом уровне; две запятые означают программиро-
вание расстояния безопасности. Так как система ЧПУ может при-
нять его за глубину сверления, написана дополнительная запятая.
«-15» означает окончательную глубину сверления в абсолютном
выражении. Параметр DPR не указан. Так как далее не следует
никаких параметров, то дополнительная запятая не требуется.
Примечание. Вызов цикла может осуществляться также с помощью
подпрограммы MCALL.
Описание цикла начинается с таблицы обзора. Далее идет пол-
ное описание параметров. В таблице обзора все циклы базируются
на предшествующем цикле. Это означает, что описываются только
параметры, которые отличны от предшествующего цикла.
Пример 9.2. CYCLE82 имеет параметры, аналогичные CYCLES 1,
но добавлен параметр 6DTP. CYCLE83 имеет первые пять параме-
тров, аналогичных CYCLE81, а параметры 6... 12 добавлены. CYCLE84
имеет параметры 1 ...5 аналогично CYCLE81, параметр 6 — анало-
гично CYCLE82, а параметры 7... 12 добавлены и т.д.
Циклы сверления и нарезания резьбы, используемые в программ-
ном обеспечении WIN NC SINUMERIK, приведены далее:
CYCLE81 — сверление, центрование;
CYCLE82 — сверление, зенкерование;
CYCLE83 — сверление глубоких отверстий;
CYCLE83E — сверление глубоких отверстий;
CYCLE84 — жесткое нарезание внутренней резьбы;
CYCLE84E — жесткое нарезание внутренней резьбы;
CYCLE840 — нарезание внутренней резьбы с компенсирующим
патроном для метчика;
CYCLE85 — растачивание 1;
CYCLE86 — растачивание 2;
CYCLE87 — растачивание 3;
CYCLE88 — растачивание 4;
CYCLE89 — растачивание 5.
243
Цикл CYCLE81 имеет формат (RTP, RFP, SDIS, DPr DPR), а цикл
CYCLE82 — формат (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTP).
RTP — плоскость отвода в абсолютном значении. После цикла
инструмент устанавливается на этой высоте. RTP должно быть выше
основной плоскости.
RFP — основная плоскость в абсолютном значении, высота по-
верхности детали, чаще всего основная точка отсчета находится
в основной плоскости (RFP = 0).
SDIS — расстояние безопасности без знака. Инструмент пере-
мещается с быстрой подачей до SDIS над основной плоскостью,
а затем подача изменяется на рабочую.
DP — окончательная глубина сверления в абсолютном значении.
Глубина отверстия, т. е. глубина сверления, отсчитывается от нуле-
вой точки детали.
DPR — окончательная глубина относительно основной плоско-
сти. Глубина отверстия относительно основной плоскости без знака
может быть запрограммирована DP либо DPR. Если запрограмми-
рованы оба параметра, достоверно DPR.
DTP — время выдержки на дне отверстия в секундах. Инструмент
отводится только по окончании времени выдержки для зачистки
дна просверленного отверстия (только для CYCLE82).
Перед выполнением цикла инструмент должен быть размещен
над позицией отверстия (X = 0).
Инструмент выполняет сверление с запрограммированной
подачей до глубины отверстия DP/DPR и отводится с быстрой
подачей.
CYCLE82 имеет время выдержки DTP на дне отверстия.
Сверление с использованием главного шпинделя. Исходные дан-
ные:
	плоскость возврата, абсолютно — 5;
	базовая плоскость, абсолютно — 0;
	расстояние безопасности — 2;
	конечная глубина сверления, абсолютно--20;
	глубина инкремента — 0;
	время выдержки (только для CYCLE82) — 0.
Фрагмент программы:
G54
TRANS Z7 0
G17
Т8 D1
244
G95 S1000 ИЗ F0.12
GO XO Z5
CYCLE81 (5,0, -20,0)
GO X100 Z10
G18
M30.
Осевое и радиальное сверление инструментами с отдельным
независимым механизированным приводом (деталь/заготовка
неподвижны). Осевое сверление (рис. 9.8Г а). Исходные данные:
	плоскость возврата, абсолютно — 5;
	базовая плоскость, абсолютно — 0;
	расстояние безопасности — 2;
	конечная глубина сверления, абсолютно-20;
	глубина инкремента — 0;
 время выдержки (только для CYCLE82) — 0.
Программа для осевого сверления:
G54
TRANS Z7 0
G17
Т7 D1
SPOS[1]=0
SETMS(2)
G95 S1000 ИЗ F0.12
GO Х20 Z5
CYCLE81 (5,0, -20,0)
GO Х100
Рис. 9.8. Циклы сверления:
а — осевое; б — радиальное
245
Z20 М5
SETMS(1)
G18
МЗО.
Радиальное сверление (рис. 9.8, б). Исходные данные:
	плоскость возврата, абсолютно — 5;
	базовая плоскость, абсолютно — 0;
	расстояние безопасности — 2;
	конечная глубина сверления, абсолютно-5;
	глубина инкремента — 0;
	время выдержки (только для CYCLE82) — 0.
Программа для радиального сверления:
G54
TRANS Z70
G19 Т5 D1
SPOS[1] = о
SETMS(2)
G95 S1000 М3 F0.12
GO Х32 Z -20
CYCLE81 (32,30,2, -5,0)
GO Х50 Z20 М5
SETMS(1)
G18 МЗО.
Рис. 9.9. Жесткое нарезание внутренней резьбы:
а — параметры; б — схема нарезания
246
Жесткое нарезание внутренней резьбы. Жесткое нарезание
внутренней резьбы программируется CYCLE84 (рис. 9.9).
Формат кадра CYCLE84: RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB, SDAC,
MPIT, PIT, POSS, SST, SST1, AXN, PTAB, TECH, VARI, DAM, VRT.
Параметры дополнительно к CYCLE81:
SDAC — направление вращения шпинделя после конца цикла:
3 — правое, 4 — левое, 5 — останов шпинделя.
MPIT — метрический шаг резьбы как номинальное значение.
Шаг резьбы для метрической резьбы имеет значения З(МЗ) —
48(М48).
PIT — шаг резьбы в миллиметрах, диапазон значений —
0,001 ...2000 мм.
Программируют либо MPIT, либо PIT.
POSS — позиция шпинделя для точного останова. Перед циклом
шпиндель позиционируется с помощью POSS.
SST — скорость вращения шпинделя для нарезания внутренней
резьбы.
AXN — выбор оси инструмента:
Команда	G17	G18	G19
Плоскость	XY	ZX	YZ
Вертикальная ось врезной подачи	Z	Y	X
SST1 — скорость вращения шпинделя при нарезании внутренней
резьбы (при отводе инструмента).
РТАВ(*) — оценка шага нарезания резьбы PIT: 0 — запрограм-
мированная система измерений; 1 — шаг в миллиметрах; 2 — шаг
в витках на дюйм; 3 — шаг в дюймах на оборот.
ТЕСН(*) — технологические установки:
	точный останов: 0 — как запрограммировано перед вызовом
цикла; 1 — G601; 2 — G602; 3 — G603;
	пилотное управление: 0 — как запрограммировано перед вызо-
вом цикла; 1 — с пилотным управлением (FFWON); 2 — без пи-
лотного управления (FFWOFF);
	ускорение: 0 — как запрограммировано перед вызовом цикла;
1 — разгон по оси с толчковым ограничением; 2 — быстрый раз-
гон по оси; 3 — сниженный разгон по оси;
247
	работа шпинделя: 0 — повторная активация работы шпинделя
(для MCALL); 1 — остаться в режиме позиционного управления
(для MCALL).
VARI(*) — режим обработки: 0 — непрерывное нарезание вну-
тренней резьбы; 1 — нарезание резьбы во внутреннем отверстии
со стружколоманием; 2 — нарезание резьбы во внутреннем отвер-
стии с удалением стружек.
DAM(*) — инкрементальная глубина сверления без арифмети-
ческого знака.
VRT(*) — переменная траектория отвода для стружколомания
без арифметического знака.
Последовательность обработки:
	перед выполнением цикла инструмент должен быть размещен
над позицией отверстия (X = 0);
	быстрое перемещение на расстояние безопасности;
	ориентированный останов шпинделя POSS;
	нарезание внутренней резьбы до окончательной глубины DP
со скоростью шпинделя SST, вращение шпинделя и подача син-
хронизируются;
	время выдержки на окончательной глубине;
	направление шпинделя меняется;
	отвод на расстояние безопасности со скоростью шпинделя SST1 ;
	быстрый отвод в плоскость отвода RTP;
	восстановление направления шпинделя SDAC.
Нарезание внутренней резьбы с использованием главного
шпинделя. Исходные данные:
	конечная глубина сверления--30;
	плоскость возврата, абсолютно — 5;
	базовая плоскость, абсолютно — 0;
	расстояние безопасности — 2;
	глубина инкремента — 0;
	время выдержки — 0;
	направление вращения после конца цикла — 3;
	шаг резьбы как размер резьбы — 0;
	шаг резьбы как значение — 1;
	позиция шпинделя — 0;
248
	ось инструмента — 1;
	оценка шага резьбы — 0;
	технологические установки — 0;
	режим обработки — 0;
	инкрементная глубина сверления — 0;
	переменная траектория возврата — 0;
	максимальная частота вращения шпинделя в цикле жесткого на-
резания резьбы назначается равной 100 об/мин.
Программа:
G54
TRANS Z70
G17
Т8 D1
GO Х0 Z5
CYCLE84 (5,0,2, -30,0,0,3,0,1,0,600,800,1,0,0,
0,0,0)
GO Х100 Z80
G18
ИЗО.
Операция растачивания отверстия. Растачивание 1 (CYCLE85)
имеет формат кадра цикла: CYCLE85 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTP,
FFR, RFF). Растачивание 5 (CYCLE89) имеет формат кадра цикла:
CYCLE89 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB).
Растачивания 1 (CYCLE85) и 5 (CYCLE89) выполняются анало-
гично CYCLE82.
Отличия от CYCLE82:
	скорость подачи для врезания — не последнее запрограммиро-
ванное значение F, оно программируется параметром FFR при
вызове цикла;
	подача при отводе не быстрая и программируется параметром
RFF при вызове цикла.
FR — скорость врезной подачи, RFF — скорость подачи при
отводе.
Растачивание 2 (CYCLE86) выполняется аналогично CYCLE82.
Допускается использование только расточной резцовой головки.
Отличия от CYCLE82:
	направление вращения программируется в цикле с помощью
SDIR;
249
DP	RFP +
SDIS
Рис. 9.10. Параметры и схема растачи-
вания отверстия
 на дне расточного отверстия
выполняется ориентированный
останов шпинделя (POSS), и рас-
точная резцовая головка мо-
жет подниматься от поверхно-
сти с помощью RPA, RPO, RPAP
в X/Y/Z во избежание царапания
поверхности при отводе.
SDIR — направление шпинделя:
3 — правое; 4 — левое.
RPA — движение подъема по оси X с приращением со знаком
абсциссы.
RPO — движение подъема по оси Y с приращением со знаком
ординаты.
RPAP — движение подъема по оси Z с приращением со знаком
аппликаты.
POSS — позиция шпинделя для точного останова.
Движение подъема должно происходить в направлении, противо-
положном кромке расточной резцовой головки. Подъем от траек-
тории должен быть меньше, чем выступающая длина режущей
кромки из расточной головки. Формат кадра цикла: CYCLE86 (RTP,
RFP, SDIS, DP, DPR, DTB, SDIR, RPA, RPO, RPAP, POSS).
Растачивание 3 (CYCLE87). Выполняется растачивание с програм-
мируемым остановом МО на дне отверстия. Отвод осуществляется
после нажатия кнопки NC Start без вращения шпинделя. Формат
кадра цикла: CYCLE87 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, SDIR).
Растачивание 4 (CYCLE88). Выполняется растачивание со време-
нем выдержки и программируемым остановом МО на дне отверстия.
Отвод осуществляется после нажатия кнопки NC Start без вращения
шпинделя. Формат кадра цикла: CYCLE88 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR,
DTP, SDIR).
На рис. 9.10 показана схема растачивания отверстия по циклу
растачивания 5 (CYCLE89).
Использование унифицированных команд и специальных ци-
клов позволяет существенно сократить текст про1*раммы обработки
конкретных деталей сложной конфигурации. Также использование
системы программирования WIN NC SINUMERIK позволяет реализо-
вать высокопроизводительные режимы обработки на станках с ЧПУ.
250
• 9.2.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБРАБОТКЕ
НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ
В качестве примера рассмотрим план обработки детали на то-
карно-револьверных станках с ЧПУ.
При изготовлении деталей на токарно-револьверных станках
из прутка типовой является определенная последовательность об-
работки:
	чистовая подрезка торца;
	наружная черновая обработка;
	внутренняя черновая;
	наружная чистовая;
	внутренняя чистовая;
	нарезание резьбы;
	отрезка.
Эту последовательность следует принять за основу. При состав-
лении плана обработки конкретной детали следует учитывать ее
конструктивные особенности и особенности выполнения операции
на станке с ЧПУ. С этой целью полезно знать и применять следу-
ющие практические рекомендации:
	в первую очередь обрабатывать поверхности, при удалении при-
пуска с которых в наименьшей степени снижается жесткость за-
готовки;
	для повышения эффективности действия СОЖ при обработке
внутренних поверхностей (особенно при сверлении) толщина
стенки детали на длине прохода должна быть по возможности
наименьшей;
	нагрузку на режущие инструменты, в первую очередь на резец,
распределяют так, чтобы осуществлять замену одновременно
возможного числа изношенных инструментов;
	при неустойчивом процессе разделения стружки на части (на-
пример, при обработке с малыми толщинами среза) выполнять
контурное точение наружных поверхностей с направлением по-
дачи слева — направо, используя левые резцы;
	при обработке деталей в автоматической режиме предпочтение
следует отдавать более надежным и простым в наладке универ-
сальным инструментам (резцам) по сравнению с мерными (раз-
вертки, метчики, плашки и другие).
План обработки составляют на основе чертежа детали.
251
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте постоянные циклы механической обработ-
ки в программном обеспечении WIN NC SINUMERIK.
2.	Как программируется круговая интерполяция в ПО WIN NC
SINUMERIK?
3.	Опишите программирование цикла сверления.
4.	Опишите программирование цикла нарезания резьбы.
5.	Как программируется ограничение рабочей зоны?
ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ
НА ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКАХ
С ПРОГРАММНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ
Глава 10. Основные принципы
и последовательность обработки
на фрезерных станках
Глава 11. Программирование управляющих
программ для фрезерной обработки
Глава 10
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОБРАБОТКИ
НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
10.1.
КОММЕНТАРИИ В УП И КАРТА НАЛАДКИ
Как правило, технология обработки на фрезерных станках с ЧПУ
имеет свои особенности. Определяются они благодаря автомати-
ческому управлению, которое позволяет перемещать инструмент
по любой траектории в рабочей зоне станка, что, в свою очередь,
дает возможность всего лишь при одном закреплении детали или
заготовки на станке обработать достаточно большое количество
самых разных поверхностей.
На фрезерных станках с ЧПУ могут быть использованы следу-
ющие способы обработки:
	фрезерование криволинейных поверхностей и плоскостей,
включая наружные цилиндрические поверхности и отверстия;
	сверление, развертывание и зенкерование отверстий;
	обработка концевыми коническими фрезами, имеющими сфе-
рические закругления;
	растачивание точных отверстий;
	точение наружных цилиндрических поверхностей.
Крайне важным свойством фрезерного станка с ЧПУ является
возможность обработки на нем сложных фасонных поверхностей.
Особенно большими возможностями обладают 5-координатные
фрезерные станки с ЧПУ. На этих станках кроме главных коор-
динатных перемещений фрезы относительно детали (заготовки)
можно осуществлять еще и поворот заготовки вокруг осей. Если
в качестве пятой координаты применять изменение угла наклона
оси шпинделя фрезерного станка, то при одном только закреплении
заготовки могут быть обработаны еще и переходные поверхности
малых радиусов, которые называются галтелями.
254
Обычно на фрезерном станке с ЧПУ последовательность по-
операционного проектировочного технологического процесса
обработки такая же, как и на токарных станках, но из-за особен-
ностей обрабатывания содержание отдельных этапов проектиро-
вания значительно изменяется. К таким особенностям относятся
конфигурация обрабатываемых заготовок, характер самой обра-
ботки, использование многолезвийного инструмента, управление
по трем—пяти координатам при обработке самых сложных фасон-
ных поверхностей.
Последовательность и число технологических переходов при
фрезеровании зависят от конфигурации и количества поверхно-
стей, а также отдельных зон, обрабатываемых на этой операции,
от требований шероховатости поверхностей и, соответственно,
точности обработки.
Как указывалось ранее, при работе на станках с ЧПУ могут ис-
пользоваться следующие виды документации: операционная карта,
карта операционных эскизов, карта наладки станка, карта наладки
инструмента, расчетно-технологическая карта. В настоящее время
многие предприятия используют формальный подход к применению
подобной стандартизованной документации, используют карту на-
ладки произвольной формы. Исходя из этого можно сказать, что
карта наладки — документ, содержащий всю необходимую техно-
логическую информацию для настройки станка на определенную
работу, включая эскиз детали и приспособления, описание режу-
щего инструмента, положение нулевой точки программы, режимы
и время обработки. Такая карта наладки помогает вспомнить о том,
как нужно обрабатывать ту или иную деталь спустя некоторое
время, когда программист и оператор станка с ЧПУ успели поза-
быть технологические особенности изготовления детали. Следует
отметить, что комментарии в УП и карта наладки не заменяют друг
друга, а используются совместно.
Комментарии в УП. Если работать постоянно, каждый день соз-
давать хотя бы по одной программе для станка с ЧПУ, то через не-
которое время можно обнаружить, что в компьютере накопилось до-
вольно много рабочих файлов. Практически невозможно запомнить
все технологические подробности и нюансы работы с той или иной
программой. Оператор станка обязательно должен представлять,
что делает конкретная УП, и обладать определенной информацией
для настройки станка на работу (например, где находится нулевая
точка программы, какие режущие инструменты используются).
В настоящее время эта информация сохраняется в основном двумя
способами: с помощью комментариев в программе и карты наладки.
255
Комментарии представляют собой обычные предложения, с по-
мощью которых программист доводит до оператора станка опреде-
ленную технологическую информацию. Как правило, в коммента-
риях содержатся следующие данные:
	дата и время создания УП;
	номер чертежа;
	материал заготовки;
	данные о рабочей системе координат;
	размеры инструмента;
	названия технологических операций.
Для того чтобы ввести комментарии в УП, необходимо использо-
вать специальные символы (знаки) программирования. В качестве
таких символов для большинства СЧПУ применяются круглые
скобки или точка с запятой. Перед символами комментариев
не принято ставить номера кадров, если комментарии занимают
кадр полностью:
(TOOL #3)
или
; TOOL #3.
Строка безопасности в УП по фрезерной обработке. Строкой
безопасности называется кадр, содержащий G-коды, которые
переводят СЧПУ в определенный стандартный режим, отменяют
ненужные функции и обеспечивают безопасную работу с управля-
ющей программой. Например, в программе строкой безопасности
является кадр N10:
N10 G21 G40 G49 G54 G80 G90
Известно, что многие коды являются модальными и остаются
активными в памяти СЧПУ до тех пор, пока их не отменят. Возмож-
ны ситуации, когда ненужный модальный G-код не был отменен
(например, если программа обработки была прервана по каким-
либо причинам в середине). Строка безопасности, которая обыч-
но находится в начале УП или после кадра смены инструмента,
позволяет «восстановить» забытые G-коды и выйти в привычный
режим работы.
Рассмотрим G-коды, находящиеся в типичной строке безопас-
ности. Код G21 «говорит» станку о том, что все перемещения
256
и подачи рассчитываются и осуществляются в миллиметрах, а не
в дюймах (G20). Так как станки производятся и работают в разных
странах, то существует возможность переключения между дюй-
мовым и метрическим режимами, поэтому включение этого кода
в состав строки безопасности гарантирует работу в правильном
режиме.
Код G40 отменяет автоматическую коррекцию на радиус ин-
струмента. Коррекция на радиус инструмента предназначена для
автоматического смещения инструмента от запрограммированной
траектории. Коррекция может быть активна, если в конце предыду-
щей программы ее забыли отменить (выключить). Результатом этого
может стать неправильная траектория перемещения инструмента
и, как следствие, испорченная деталь.
Код G49 отменяет компенсацию длины инструмента.
Код G54 на большинстве современных станков позволяет активи-
ровать одну из нескольких рабочих систем координат. Предыдущая
управляющая программа могла работать в другой системе коорди-
нат, например в G55. Как и большинство G-кодов, G-код рабочей
системы координат является модальным и сохраняется активным
в памяти СЧПУ до тех пор, пока его не отменят. Для того чтобы
избежать ошибки, в строку безопасности включают код требуемой
рабочей системы координат (G54...G59).
Код G80 отменяет все постоянные циклы (например, циклы свер-
ления) и их параметры. Отмена постоянных циклов необходима,
так как все координаты после G-кода постоянного цикла относятся
непосредственно к нему и для выполнения других операций нужно
«сказать» системе ЧПУ, что цикл закончен.
Код G90 активирует работу с абсолютными координатами. Хотя
большинство программ обработки создаются в абсолютных коорди-
натах, возможны случаи, когда требуется выполнять перемещения
инструмента в относительных координатах (G91).
10.2.
ТИПОВЫЕ ОПЕРАЦИИ ПРИ ОБРАБОТКЕ
НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ
Контурная обработка. Пример создания УП (табл. 10.1) для об-
работки наружного контура детали (рис. 10.1) фрезой диаметром
5 мм без коррекции на радиус инструмента. Глубина фрезерова-
ния — 4 мм. Подвод к контуру осуществляется по прямолинейному
участку.
9 Босинзон М. А.
257
Таблица 10.1. Контурная обработка (к рис. 10.1)
Управляющая программа	Пояснение
0 о 00001 (PROGRAM NAME - C0NT0UR1) N100 G21 N102 GO G17 G40 G49 G80 G90 (FREZA D5) N104 T1 M6 N106 GO G90 G54 X25. Y-27.5 S2000 М3 N108 G43 Hl Z100. N110 Z10. N112 G1 Z-4. F100. N116 X-27.5 N118 Y20. N120 G2 X-20.	Y27.5 R7.5 N122 G1 XI.036 N124 X27.5 Y1.036 N126 Y-20. N128 G2 X20. Y-27.5 R7.5 N130 G1 Z6. N132 GO Z100.	Программа OOOOl Комментарий — имя программы Режим ввода метрических данных Сгрока безопасности Комментарий — фреза D5, мм Вызов инструмента № 1 Позиционирование в начальную точку траектории (точка 1), включение оборотов шпинделя 2000 об/мин Компенсация длины инструмента № 1 Позиционирование в Z10 Фреза опускается до Z-4 на рабо- чей подаче 100 мм/мин Линейное перемещение в точку 2 Линейное перемещение в точку 3 Перемещение по дуге в точку 4 Линейное перемещение в точку 5 Линейное перемещение в точку 6 Линейное перемещение в точку 7 Перемещение по дуге в точку 8 Фреза поднимается к Z6 Фреза поднимается на ускоренной подаче к Z100
258
Окончание табл. 10.1
Управляющая программа	Пояснение
N134 М5 N136 G91 G28 Z0. N138 G28 ХО. Y0. N140 МЗО О.	Останов шпинделя Возврат в исходную позицию по Z Возврат в исходную позицию по X и Y Конец программы
Рис. 10.1. Контурная обработка:
/ ...8 — точки
Контурная обработка с коррекцией на радиус инструмента.
Пример создания УП для чистовой обработки кармана (табл. 10.2)
с коррекцией на радиус инструмента (рис. 10.2). Глубина фрезеро-
вания — 2 мм. Подвод к контуру осуществляется по касательной.
Таблица 10.2. Чистовая обработка кармана с коррекцией (к рис. 10.2)	
Управляющая программа	Пояснение
% 00004 (PROGRAM NAME - FINISH РОСКЕТ2) N100 G21	Программа 00004 Комментарий — имя программы Режим ввода метрических данных
9*
259
Продолжение табл. 10.2
Управляющая программа	Пояснение
N102 GO G17 G40 G49 G80 G90	Строка безопасности
N104 Т1 Мб	Вызов инструмента № 1
N106 GO G90 G54 Х-2.5	Позиционирование в начальную
Y-5. S1000 М3	точку траектории (/), включение оборотов шпинделя
N108 G43 Hl Z100.	Компенсация длины инструмента № 1
N110 Z10.	Позиционирование в Z10
N112 G1 Z-2. F100.	Фреза опускается до Z-2 на рабо- чей подаче 100 мм/мин
N114 G41 DI Y-7.5	Коррекция слева, перемещение в точку (2)
N116 G3 ХО. Y-10. R2.5	Подвод инструмента по касатель- ной к точке (3)
N118 Gl ХЮ.	Линейное перемещение в точку (4)
N120 G3 Х20. YO. R10.	Перемещение по дуге в точку (5)
N122 ХЮ. Y10. R10.	Перемещение по дуге в точку (6)
N124 G1 Х-Ю.	Линейное перемещение в точку (7)
N126 G3 Х-20. YO. R10.	Перемещение по дуге в точку (8)
N128 Х-Ю. Y-10. R10.	Перемещение по дуге в точку (9)
N130 G1 ХО.	Линейное перемещение в точку (Ю)
N132 G3 Х2.5 Y-7.5 R2.5	Отвод инструмента по касательной к точке (11)
N134 Gl G40 Y-5.	Линейное перемещение в точку (12) с отменой коррекции
N136 Z8.	Фреза поднимается к Z8
N138 GO Z100.	Фреза поднимается на ускоренной подаче к Z100
260
Окончание шобл. 10.2
Управляющая программа	Пояснение
N140 М5	Останов шпинделя
N146 МЗО	Конец программы
Рис. 10.2. Чистовая обработка карма-
на с коррекцией:
1... 12 — точки
Фрезерование прямоугольного кармана. Пример создания УП
(табл. 10.3) для обработки прямоугольного кармана (рис. 10.3) фре-
зой диаметром 10 мм. Глубина фрезерования — 1 мм.
Таблица 10.3. Фрезерование прямоугольного кармана (к рис. 10.3)	
Управляющая программа	Пояснение
% 00005 (PROGRAM NAME - ROUGH	Программа 00005 Комментарий — имя программы
POCKET) N100 G21 N102 GO G17 G40 G49 G80	Режим ввода метрических данных Строка безопасности
G90 N104 T1 M6 N106 GO G54 X-13.75	Вызов инструмента № 1 Позиционирование в начальную
Y3.75 S1000 М3 N108 G43 Hl Z100.	точку траектории (/), включение оборотов шпинделя Компенсация длины инструмента № 1
261
Окончание табл. 10.3
Управляющая программа	Пояснение
N110 Z10.	Позиционирование в Z10
N112 Gl Z-l. F100.	Фреза опускается до Z-1 на рабо- чей подаче 100 мм/мин
N114 Y-3.75	Линейное перемещение в точку (2)
N116 Х13.75	Линейное перемещение в точку (3)
N118 Y3.75	Линейное перемещение в точку (4)
N120 Х-13.75	Линейное перемещение в точку (1)
N122 Х-17.5 Y7.5	Линейное перемещение в точку (5)
N124 Y-7.5	Линейное перемещение в точку (6)
N126 Х17.5	Линейное перемещение в точку (7)
N128 Y7.5	Линейное перемещение в точку (3)
N130 Х-17.5	Линейное перемещение в точку (5)
N132 Х-25. Y15.	Линейное перемещение в точку (9)
N134 Y-15.	Линейное перемещение в точку (/0)
N136 Х25.	Линейное перемещение в точку (И)
N138 Y15.	Линейное перемещение в точку (12)
N140 Х-25.	Линейное перемещение в точку (9)
N142 Z9.	Фреза поднимается к Z9
N144 GO Z100.	Фреза поднимается на ускоренной подаче к Z100
N146 М5	Остапов шпинделя
N152 МЗО 0.	Конец программы
262
60
Рис. 10.3. Черновое фрезерование
прямоугольного кармана:
1... Г2 — точки
Фрезерование круглого кармана. Пример создания УП для об-
работки круглого кармана (рис. 10.4, табл. 10.4) фрезой диаметром
10 мм. Глубина — 0,5 мм.
Таблица 10.4. Фрезерование круглого кармана (к рис. 10.4)	
Управляющая протрамма	Пояснение
о. о 00006 (PROGRAM NAME - N6) N100 G21 N102 GO G17 G40 G49 G80 G90 N104 Т1 Мб N106 GO G90 G54 ХО. YO. S1000 М3 N108 G43 Hl Z100. N110 Z10. N112 Gl Z-.5 F100. N120 X5. F200	Программа 00006 Комментарий — имя программы Режим ввода метрических данных Строка безопасности Вызов инструмента № 1 Позиционирование в начальную точку траектории (/). включение оборотов шпинделя Компенсация длины инструмента № 1 Позиционирование в Z10 Фреза О1тускг1ется до Z-05 на рабочей подаче 100 мм/мин Перемещение в точку (1)
263
Окончание табл. 10.4
Управляющая программа	Пояснение
N122 G3 Х-5. R5. N124 Х5. R5. N126 Gl ХЮ. N128 G3 Х-10. R10. N130 ХЮ. R10. N132 Gl Х15. N134 G3 Х-15. R15. N136 Х15. R15. N138 Gl Z10 F300. N140 GO Z100. N142 М5 N148 МЗО О. "О	Круговое перемещение по 1-й «орбите» Перемещение в точку (2) Круговое перемещение по 2-й «орбите» Перемещение в точку (3) Круговое перемещение по 3-й «орбите» фреза поднимается к Z10 Фреза поднимается на ускорен- ной подаче к Z100 Останов шпинделя Конец программы
Сверление отверстий. Рассмотрим процесс создания программы
сверления отверстий (табл. 10.5) с помощью постоянных циклов.
На рис. 10.5 показана плоская деталь, в которой необходимо про-
сверлить семь отверстий диаметром 3,0 мм и глубиной 6,5 мм.
Рис. 10.4. Черновое фрезерование
круглого кармана:
1 ...4 — точки
264
Таблица 10.5. Программа сверления отверстий (к рис. 10.5)
Код программы	Описание
% 00001 N100 G21 N102 GO G17 G40 G49 G80 G90 N104 Т1 Мб N106 G54 Х5. Y5. S1000 М3 N108 G43 Hl Z100. N110 Z10. N112 G99 G81 Z-6.5 R1. F45. N114 ХЮ. N116 Х15. N118 Х20. N120 Х5. Y10. N122 ХЮ. N124 ХЗО. Y20. N126 G80 N128 Z100. N130 М5 N132 G91 G28 Z0. N134 G28 ХО. Y0.. N136 МЗО %	Номер программы Работа в метрической системе Строка безопасности Вызов сверла диаметром 3 мм Перемещение к отверстию № 1 Компенсация длины инструмента Ускоренное перемещение к Z10 Стандартный цикл сверления Сверление отверстия № 2 Сверление отверстия № 3 Сверление отверстия № 4 Сверление отверстия № 5 Сверление отверстия № 6 Сверление отверстия № 7 Отмена постоянного цикла Перемещение к Z100 Останов шпинделя Возврат в исходную позицию по Z Возврат в исходную позицию по X, У Конец программы
265
10.3.
Рис. 10.5. Деталь, имеющая семь отверстий
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
И СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ
НА ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПРИ ФРЕЗЕРНОЙ
ОБРАБОТКЕ
В практике эксплуатации станков с ЧПУ применяется много раз-
личных приемов для повышения производительности обработки
и упрощения приемов программирования.
Широко распространенным является челночный способ об-
работки деталей (рис. 10.6). Этот способ применяется при об-
работке вытянутых незамкнутых контуров, когда переход фрезы
от конечной точки до исходной производится на холостом ходу
при затратах времени более 20 % машинного времени обработки
детали. Контур первой детали обрабатывается путем перемеще-
ния фрезы от нулевой точки по траектории 0— 1 — 2—3 — 4 — 5
до точки 5, в которой по программе предусмотрена остановка.
В этой точке оператор останавливает вращение шпинделя, снимает
готовую деталь, ставит новую заготовку и запускает программу
в обратном направлении для обработки следующей аналогичной
детали.
Обработка следующей детали ведется перемещением фрезы в об-
ратном направлении от точки 5, которая в данном случае является
исходной, до точки 0. Затем цикл повторяется.
Недостатком такого способа обработки является то, что фрезе-
рование контура второй детали производится против подачи.
266
Рис. 10.6. Схема челночного способа обработки деталей на фрезерных
станках с ЧПУ:
0... 5 — точки
Другой способ позволяет одновременно обрабатывать две де-
тали по одной программе (рис. 10.7). Данный способ целесообраз-
но применять в том случае, когда конструкция деталей допускает
применение прихватов, обеспечивающих одновременное крепление
деталей. Замена челночного способа этим способом обработки по-
зволяет избежать применения встречного фрезерования и в то же
время сократить период холостого хода до минимума.
При обработке двух деталей с перекрытием вспомогательного
времени основным обе детали размещаются на столе станка сим-
метрично относительно оси ОУ. Исходная точка для обеих деталей
общая и находится между ними на оси ОУ. В начале обработки
на стол станка (или в приспособлении) устанавливается только одна
деталь. Пока происходит ее обработка оператор успевает установить
вторую. После обработки первой детали сразу же по программе на-
Рис. 10.7. Схема одновременной обработки двух деталей по одной про-
грамме
267
чинается обработка второй детали, а фрезеровщик тем временем
снимает первую деталь и на ее место ставит следующую. После об-
работки первой и второй деталей фреза возвращается в исходную
точку. Теперь необходимо перемотать магнитную ленту в начальное
положение, а весь цикл обработки можно повторить. При выборе
расстояния между деталями и построении траектории движения
фрезы особое внимание необходимо обратить на безопасность
работы оператора.
В ряде случаев обработка контура детали производится не в один
проход, а в два прохода и более. При этом следует избегать там, где
это возможно, отдельного программирования черновой обработ-
ки. Возможно использовать одну и ту же программу для чистовой
и черновой обработки путем использования разных диаметров фрез
(рис. 10.8, а). Центр фрезы в обоих случаях движется по одной и той
же траектории. Использовать одну программу черновой и чистовой
обработки в некоторых случаях можно также со смещением исход-
ной точки (рис. 10.8, б).
Если невозможно использовать указанные приемы, трудоемкость
программирования можно сократить за счет упрощения траектории
движения фрезы. Так, при черновой обработке криволинейного
контура траекторию фрезы в некоторых случаях целесообразно
строить в виде упрощенной ломаной линии.
На станках с ЧПУ можно получить контур левой (зеркально
отраженной детали) по программе, записанной для правой, путем
простого переключения полярности сигналов управления. При этом
Рис. 10.8. Черновая и чистовая обработка по одной и той же программе:
а — с использованием различных диаметров фрез; б — со сдвигом исходной точки
268
для сохранения направления фрезерования необходимо изменить
направление вращения шпинделя станка на обратное и заменить
инструмент (например, праворежущую фрезу заменить на леворе-
жущую, и наоборот).
В целях сокращения затрат вспомогательного времени реко-
мендуется применять устройства для механизации зажима и от-
жима заготовки; механизации закрепления и снятия инструмента;
автоматизации вывода инструмента в исходную точку и контроля
положения в исходной точке; цифровой индикации положения
рабочих органов станка; механизации уборки стружки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте основные способы обработки на фрезер-
ных станках с ЧПУ.
2.	Как программируется контурная обработка?
3.	Как программируется операция сверления?
4.	Как используются постоянные циклы при создании УП для
фрезерных станков с ЧПУ?
5.	Дайте характеристику челночному способу фрезерования
на станках с ЧПУ.
Глава 11
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
ДЛЯ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
11.1.
ПОДГОТОВКА УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОСТЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
При работе на станках с ЧПУ оператор часто сталкивается с за-
дачами создания или проверки управляющих программ фрезерова-
ния простых (элементарных) поверхностей. При решении данных
вопросов целесообразно использовать программные продукты
Intuwiz (Intuitive Wizard) Software [11 J. Данный комплекс программ
позволяет в автоматическом режиме создавать управляющие про-
граммы с использованием G-кодов для станков с ЧПУ фрезерной
группы.
Программные средства Intuwiz позволяют создавать управляю-
щие программы для осуществления таких работ, как контурная об-
работка материалов, фрезерование плоских поверхностей и других
операций.
Фрезерование контуров. В данном подразделе рассматривается
программный продукт, с применением которого пользователь, вводя
исходные данные, имеет возможность создания и подготовки управ-
ляющих G-кодов (управляющих программ для систем числового
программного управления) для фрезерования (вырезания) контуров
различных геометрических конфигураций.
В настоящее время разработаны программы для обработки
следующих видов контуров: прямоугольный треугольник, равно-
бедренный треугольник, прямоугольник, округленный прямоуголь-
ник, прямоугольник с двумя округленными вершинами, параллело-
грамм, ромб, равнобедренная трапеция, прямоугольная трапеция,
правильный шестиугольник, круг, полукруг, четверть круга.
В табл. 11.1 приведены эскизы элементарных де талей, имеющих
контуры в виде различных геометрических фигур. Далее будут рас-
смотрены управляющие программы для фрезерования (вырезания)
270
соответствующего контура по заданным геометрическим параме-
трам и определенным пользователем центром системы координат.
Очевидно, что центр системы координат всегда можно привязать
к нулю детали.
Таблица 11.1. Фрезерование контуров				
Номер программы	Эскиз обработки			Наименование контура
11.01		к		Фрезерование контура в виде прямо- угольного треугольника по заданным катетам треугольника
11.02				Фрезерование контура в виде равносто- роннего треугольника по заданной сто- роне треугольника
11.03				Фрезерование прямоугольного контура ио заданным сторонам прямоугольника
11.04		—		Фрезерование округленного прямо- угольного контура по заданным сторонам прямоугольника, радиусу округления
11.05						Фрезерование' прямоугольного контура с двумя округленными вершинами по за- данным сторонам прямоугольника, ра- диусу округления
11.06	/	1			Фрезерование контура в виде паралле- лограмма по известным сторонам и вы- соте параллелограмма
11.07	0			Фрезерование контура в виде ромба по известным диагоналям ромба
11.08	о		1	Фрезерование контура в виде равнобед- ренной трапеции по известным основа- ниям и высоте трапеции
11.09				Фрезерование контура в виде прямо- угольной трапеции но известным осно- ваниям и высоте трапеции
11.10				Фрезерование контура в виде правиль- ного шестиугольника по заданной сто- роне правильного шестиугольника
271
Окончание табл. 11.1
Номер программы	Эскиз обработки	Наименование контура
11.11	CD	Фрезерование круглого контура по за- данному диаметру круга
11.12	/	Фрезерование полукруга по заданному радиусу полукруга
11.13	ь	Фрезерование четверти круга по задан- ному радиусу круга
11.14	CZ)	Фрезерование контура округленного прямоугольника
11.15	ZD	фрезерование контура прямоугольника, округленного с одной стороны
11.16		Фрезерование эллипса
11.17		Фрезерование полуэллипса
11.18		Фрезерование четверти эллипса
11.19		Фрезерование контура, заданного про- извольными координатами
Программа 11.01. При подготовке к созданию управляющей
программы для фрезерования контура в виде прямоугольного тре-
угольника необходимо выбрать центр системы координат обработки
материала. На рис. 11.1, а показаны возможные варианты распо-
ложения центра координат. Прямоугольник представляет рабочую
зону плоскости обработки заготовки. Центр системы координат
может быть в точке 1 (левый нижний угол заготовки), в точке 2
(левый верхний угол заготовки), в точке 3 (правый верхний угол
заготовки) и в точке 4 (правый нижний угол заготовки).
Расстояния Хс и Yc представляют собой соответственно коорди-
наты Хи Yточки начала обработки.
При вводе значений для общей глубины резания и глубины
резания за один проход необходимо следить, чтобы значение для
глубины резания за один проход не превышало значения для общей
глубины резания.
272
Рис. 11.1. Фрезерование контура по программе (см. табл. 11.1):
а — 11.01; б — 11.03, й — 11.10; г — 11.11, д — 11.13, е— 11.14
Выбор Движение инструмента предусматривает следующие
варианты: вариант по линии (фреза движется по линии контура),
вариант слева от линии (фреза движется слева от линии контура
в виде прямоугольного треугольника, т. е. снаружи контура в виде
прямоугольного треугольника при движении по часовой стрелке)
и вариант справа от линии (фреза движется справа от линии конту-
ра в виде прямоугольного треугольника, т. е. внутри контура в виде
прямоугольного треугольника при движении по часовой стрелке).
273
При вводе значений рабочих подач следует знать, что введение
значения 0 позволяет избегать указания в управляющей программе
параметра F, для которого назначено значение 0.
После введения всех исходных данных необходимо нажать
кнопку Создать управляющую программу, затем сервис автомати-
чески создаст управляющую программу для фрезерования кон гуре
в виде прямоугольного треугольника на станке с ЧПУ. Созданная
УП подлежит обязательной проверке в программе твердотельной
верификации и предварительному тестированию на станке.
В качестве примера рассмотрим управляющую программу для
фрезерования контура в виде прямоугольного треугольника, пред-
назначенную для станков с ЧПУ, созданную при использовании
следующих исходных данных: центр координат находится в точке /
(см. рис. 11.1, о), обход контура осуществляется по часовой стрелке,
катет а треугольника равен 20, катет b треугольника равен 30, дви-
жение режущего инструмента производится по линии, координата
X начала обработки равна 5, координата Y начала обработки равна
15, безопасная высота (координата Z) перемещений при G00 равна
0,5, общая глубина фрезерования равна 1, глубина фрезерования
за один проход равна 1, рабочие подачи режущего инструмента
по координатным осям для G01 равны 50. Далее в табл. 11.2 приво-
дится текст соответствующей программы.
Таблица 11.2. Программа для фрезерования треугольного
контура
Программа	Пояснение
о 0 G00 Z0.5 F70	Поднятие фрезы па безопасную высоту
G00 Х5 Y15	Перемещение инструмента к точке начала
G01 Z-l F50	фрезерования Опускание фрезы на необходимую глубину
G01 Х5 Y35 F50	фрезерования Фрезерование катета а
G01 Х35 Y15	Фрезерование гипотенузы
G01 Х5 Y15	Фрезерование катета b
G00 Z0.5	Поднятие фрезы на безопасную высоту
G00 Х0 Y0	Перемещение* фрезы на исходную точку
274
Окончание табл. 11.1
Программа	Пояснение
МЗО %	Конец управляющей программы
Программа 11.03. При подготовке к созданию управляющей про-
граммы для фрезерования прямоугольного контура по заданным
сторонам прямоугольника необходимо выбрать центр системы ко-
ординат обработки материала. На рис. 11.1,6 показаны возможные
варианты расположения центра координат.
Соответственно, центр системы координат может быть в точке 1
(левый нижний угол заготовки), в точке 2 (левый верхний угол за-
готовки), в точке 3 (правый верхний угол заготовки) и в точке 4
(правый нижний угол заготовки).
Внешний прямоугольник представляет вырезаемый в материале
(заготовке) контур. Центр системы координат также может на-
ходиться в точке 5 (левый нижний угол прямоугольного контура),
в точке 6 (левый верхний угол прямоугольного контура), в точке 7
(правый верхний угол прямоугольного контура), в точке 8 (правый
нижний угол прямоугольного контура) и в точке 9 (точка пересе-
чения диагоналей прямоугольного контура).
Данная управляющая программа для фрезерования прямоугольно-
го контура, предназначенная для станков с ЧПУ, создана при исполь-
зовании следующих исходных данных: центр координат находится
в точке 5 (см. рис. 11.1,6), обход контура осуществляется по часовой
стрелке, сторона прямоугольника а равна 20, сторона прямоугольника
b равна 30, движение режущего инструмента производится по ли-
нии, координата X начала обработки равна 5, координата Y начала
обработки равна 15, безопасная высота (координата Z) перемещений
при G00 равна 0,5, общая глубина фрезерования равна 1, глубина
фрезерования за один проход равна 1, рабочие подачи режущего
инструмента по координатным осям для G01 равны 50 (табл. 11.3).
Таблица 11.3. Программа для фрезерования прямоугольного
контура
Программа
%
GOO Z0.5
Пояснение
Поднятие фрезы на безопасную высоту
275
Окончание табл. 11.3
Программа	Пояснение
GOO Х0 Y0	Перемещение фрезы к точке начала фрезе- рования (точке 5)
G01 Z-l F50	Опускание фрезы на необходимую глубину фрезерования
G01 Х0 Y20 F50	Фрезерование стороны а
G01 ХЗО Y20	Фрезерование стороны b
G01 ХЗО Y0	Фрезерование стороны а
G01 Х0 Y0	Фрезерование стороны Ь, возврат к точке на- чала фрезерования
GOO Z0.5 F70 МЗО о. о	Поднятие инструмента на безопасную высоту Конец управляющей программы
Программа 11.10. Рассмотрим подготовку управляющей програм-
мы для фрезерования контура в виде правильного шестиугольника
станками с ЧПУ.
Исходными данными для разработки управляющей программы
является сторона правильного шестиугольника а, числовое значение
которой необходимо ввести в соответствующих полях страницы.
Вычисление значения стороны правильного шестиугольника
при известном радиусе вписанной в правильный шестиугольник
окружности или известном радиусе описанной вокруг правильного
шестиугольника окружности можно произвести с помощью расчета.
Далее при подготовке к созданию управляющей программы
для фрезерования контура в виде правильного шестиугольника
необходимо выбрать центр системы координат обработки матери-
ала. На рис. 11.1, в показаны возможные варианты расположения
центра системы координат. Прямоугольник представляет собой
рабочую зону плоскости обрабатываемой заготовки. Соответствен-
но, центр системы координат может быть в точке 1 (левый нижний
угол заготовки), в точке 2 (левый верхний угол заготовки), в точке
3 (правый верхний угол заготовки) и в точке 4 (правый нижний
угол заготовки). Центр системы координат также может находиться
в точке 5 (точка пересечения диагоналей контура в виде правильного
шестиугольника).
276
Данная управляющая программа для фрезерования контура
в виде правильного шестиугольника, предназначенная для станков
с ЧПУ, создана при использовании следующих исходных данных:
центр координат находится в точке 5 (см. рис. 11.1, в), обход конту-
ра осуществляется по часовой стрелке, сторона а шестиугольника
равна 20, движение режущего инструмента производится по линии,
безопасная высота (координата Z) перемещений при G00 равна
0,5, общая глубина фрезерования равна 1, глубина фрезерования
за один проход равна 1, рабочие подачи режущего инструмента
по координатным осям для G01 равны 50 (табл. 11.4).
Таблица 11.4. Программа для фрезерования контура в виде
правильного шестиугольника
Программа	Пояснение
% GOO ХО Y-20 G01 Z-l F50 G01 Х-17.3205 Y-10 G01 Х-17.3205 Y10 G01 ХО Y20 G01 Х17.3205 Y10 G01 Х17.3205 Y-10 G01 ХО Y-20 GOO Z0 МЗО %	Перемещение к точке начала фрезерова- ния Опускание фрезы на необходимую глу- бину фрезерования Фрезерование 1-й стороны шестиуголь- ника Фрезерование 2-й стороны шестиуголь- ника Фрезерование 3-й стороны шестиуголь- ника Фрезерование 4-й стороны шестиуголь- ника Фрезерование 5-й стороны шестиуголь- ника Фрезерование 6-й стороны шестиуголь- ника Поднятие фрезы Конец управляющей программы
277
Программа 11.11. Рассмотрим создание управляющей программы
для фрезерования круглого контура на станке с ЧПУ.
Исходными данными для разработки управляющей программы
является диаметр окружности D, числовое значение которого не-
обходимо ввести в соответствующем поле страницы.
Далее при подготовке к созданию управляющей программы для
фрезерования круглого контура необходимо выбрать центр системы
координат обработки заготовки. На рис. 11.1, г показаны возможные
варианты расположения центра координат. Прямоугольник пред-
ставляет рабочую зону (часть плоскости) обрабатываемой заготов-
ки. Соответственно, центр системы координат может быть в точке
1 (левый нижний угол заготовки), в точке 2 (левый верхний угол
заготовки), в точке 3 (правый верхний угол заготовки) и в точке 4
(правый нижний угол заготовки). Центр системы координат также
может находиться в точке 5 (центр круга).
Данная управляющая программа для фрезерования контура
в виде круга, предназначенная для станков с ЧПУ, создана при ис-
пользовании следующих исходных данных: центр координат нахо-
дится в точке 5, т.е. в центре круга (см. рис. 11.1, г), обход контура
осуществляется по часовой стрелке, диаметр круга D равен 20, дви-
жение режущего инструмента производится по линии, безопасная
высота (координата Z) перемещений при G00 равна 0,5, общая глу-
бина фрезерования равна 1, глубина фрезерования за один проход
равна 1, рабочие подачи режущего инструмента по координатным
осям для G01 равны 50. Далее приведен текст программы (табл. 11.5).
Таблица 11.5. Программа для фрезерования контура в виде круга	
Программа	Пояснение
% GOO Z0.5 G00 Х-10 Y0 G01 Z-l F50 G02 110 F80 GOO Z0.5 G00 ХО Y0 МЗО о о	Поднятие фрезы на безопасную высоту Перемещение к точке начала фрезерования Опускание фрезы на необходимую глубину фрезе- рования Фрезерование круга Поднятие режущего инструмента на безопасную высоту Перемещение инструмента на исходную точку Конец управляющей программы
278
Программа 11.13. Рассмотрим подход при создании управляющей
программы для фрезерования четверти круга станками с ЧПУ.
Исходными данными для разработки управляющей программы
является радиус круга R, числовое значение которого необходимо
ввести в соответствующем поле страницы.
Далее при подготовке к созданию управляющей программы
для фрезерования четверти круга необходимо выбрать центр си-
стемы координат обработки материала. На рис. 11.1, д показаны
возможные варианты расположения центра координат. Внешний
прямоугольник представляет рабочую зону обработки заготовки.
Соответственно, центр системы координат может быть в точке
/ (левый нижний угол заготовки), в точке 2 (левый верхний угол
заготовки), в точке 3 (правый верхний угол заготовки) и в точке 4
(правый нижний угол заготовки). Центр системы координат также
может находиться в точке 5 (центр круга).
Управляющая программа для фрезерования контура в виде чет-
верти круга (см. рис. 11.1, д), предназначенная для станков с ЧПУ,
создана при использовании следующих исходных данных:
 центр координат находится в точке 5 (можно задать точки 1, 2,
3, 4);
	движение инструмента — По линии (можно задать Слева от ли-
нии, Справа от линии);
	направление обхода контура — По часовой стрелке (можно за-
дать Против часовой стрелки);
	значение радиуса R = 4;
	диаметр фрезы — 2;
	общая глубина резания — 1,00, глубина резания за проход —
1,00;
	рабочая подача (X,Y G00) — 70, рабочая подача (X,Y G01) — 50,
рабочая подача (Z G00) — 70, рабочая подача (Z G01) — 50;
	расстояние Хс = 2, расстояние Yc = 2;
	перемещение к точке начала обработки производить при значе-
нии Z= 0,5.
Программа приведена далее:
G00 Х0 Y0 F70
G01 Z-l F50
G01 Х0 Y4 F50
G02 Х4 YO J-4
G01 Х0 Y0
279
GOO ZO F70
МЗО
%
Программа 11.14. Рассмотрим создание управляющей программы
для фрезерования контура скругленного прямоугольника, показан-
ного на рис. 11.1, е, для станков с ЧПУ.
Исходными данными для разработки управляющей программы
являются значения линейных размеров а, b и радиуса R, числовые
значения которых необходимо ввести в соответствующих полях
страницы.
Далее при подготовке к созданию управляющей программы
для фрезерования контура, показанного на рис. 11.1, е, необходи-
мо выбрать центр системы координат. На этом рисунке показаны
возможные варианты расположения центра координат. Внешний
прямоугольник представляет часть плоскости обрабатываемого ма-
териала — рабочую зону заготовки. Соответственно, центр системы
координат может быть в точке 1 (левый нижний угол заготовки),
в точке 2 (левый верхний угол заготовки), в точке 3 (правый верхний
угол заготовки) и в точке 4 (правый нижний угол заготовки). Центр
координат может находиться в точке 5, которая является точкой
пересечения диагоналей для прямоугольника, в который можно
вписать обрабатываемый контур.
В качестве примера рассмотрим создание программы фрезеро-
вания скругленного прямоугольника (см. рис. 11.1, е) по следующим
исходным данным:
	центр координат находится в точке 1 (можно задать точки 2, 3,
4, 5) ;
	движение инструмента — По линии (можно задать Слева от ли-
нии, Справа от линии);
	направление обхода контура — По часовой стрелке (можно за-
дать Против часовой стрелки);
	значение а = 15, значение b = 16, радиус R = 5;
	диаметр фрезы — 2;
	общая глубина резания — 1,00, глубина резания за проход —
1,00;
	рабочая подача (X,Y G00) — 70, рабочая подача (X,Y G01) — 50,
рабочая подача (Z G00) — 70, рабочая подача (Z G01) — 50;
	расстояние Хс = 2, расстояние Yc = 3;
	перемещение к точке начала обработки производить при значе-
нии Z= 0,5.
280
Программа приведена далее:
GOO Z0.5 F70
GOO Х2 Y3 F70
G01 Z-l F50
G02 Х2 Y18 INaN J7.5 F50
G01 XNaN Y18
G02 XNaN Y3 INaN J-7.5
G01 X2 Y3
GOO Z0.5 F70
GOO XO YO F70
M30
g.
“3
Фрезерование плоскости. Фрезерование плоской поверхности
возможно осуществить при основном движении фрезы при об-
работке по оси X или по оси Y. В табл. 11.6 приведены варианты
фрезерования плоскости по методу «зигзаг».
Рассмотрим управляющую программу для фрезерования плоской
поверхности фрезерными станками с ЧПУ методом «зигзаг».
Фрезеровании плоских поверхностей данным методом пред-
усматривает, что основной ход режущего инструмента производится
по оси X, как показано на рис. 11.2.
Исходными данными являются величины а и Ь, ограничивающие
ход фрезы по фрезеруемой плоской поверхности, числовое значение
которых необходимо ввести в соответствующих полях.
Далее при подготовке к созданию управляющей программы для
фрезерования плоской поверхности необходимо выбрать центр
системы координат. На рис. 11.2 показаны возможные варианты
расположения центра координат. Прямоугольник представляет часть
поверхности, которую необходимо обработать. Соответственно,
Таблица 11.6. Фрезерование плоскости по методу «зигзаг»	
Эскиз	Пояснение
1Г»	Фрезерование плоской поверхности по методу «зигзаг» с основным движением инструмента по оси X
	Фрезерование плоской поверхности по методу «зигзаг» с основным движением инструмента по оси У
281
Рис. 11.2. Фрезерование плоской
поверхности:
1 ...5 — точки
центр системы координат может
быть в точке 1 (левый нижний
угол), в точке 2 (левый верхний
угол), в точке 3 (правый верхний
угол), в точке 4 (правый нижний
угол) и в точке 5 (точка пересече-
ния диагоналей прямоугольника,
ограничивающего ход фрезы по оси X и по оси У).
Ввод значений для общей глубины резания и глубины резания
за один проход необходимо осуществлять так, чтобы значение для
глубины резания за один проход не превышало значение для общей
глубины резания.
После введения всех исходных данных необходимо нажать
кнопку Создать управляющую программу, после чего сервис ав-
томатически создаст управляющую программу для фрезерования
поверхности на станке с числовым программным управлением.
Созданная управляющая программа подлежит последующей обя-
зательной проверке в программе твердотельной верификации
и предварительному тестированию на станке.
В качестве примера рассмотрим создание программы фрезеро-
вания плоскости (см. рис. 11.2) по следующим исходным данным:
	центр координат находится в точке / (можно задать точки 2, 3,
4, 5);
	метод фрезерования «зигзаг» X;
	значение а = 8, значение b - 10;
	диаметр фрезы — 2;
	шаг по оси У (в процентах от диаметра фрезы) — 25;
	общая глубина резания — 1,00, глубина резания за проход —
1,00;
	рабочая подача (X,Y G00) — 70, рабочая подача (X,Y G01) — 50,
рабочая подача (Z G00) — 70, рабочая подача (Z G01) — 50.
Программа приведена далее:
G01 Z-l F50
G01 Х8 Y0 F50
G01 Х8 Y0.5
282
G01 ХО Y0.5
G01 ХО Y1
G01 Х8 Y1
G01 Х8 Y1.5
G01 ХО Y1.5
G01 ХО Y2
G01 Х8 Y2
G01 Х8 Y2.5
G01 ХО Y2.5
G01 ХО Y3
G01 Х8 Y3
G01 Х8 Y3.5
G01 ХО Y3.5
G01 ХО Y4
G01 Х8 Y4
G01 Х8 Y4.5
G01 ХО Y4.5
G01 ХО Y5
G01 Х8 Y5
G01 Х8 Y5.5
G01 ХО Y5.5
G01 ХО Y6
G01 Х8 Y6
GOO ZO F70
G00 ХО YO F70
МЗО
о,
о
11.2.
ПОДГОТОВКА УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДПРОГРАММ
Подпрограмма. Язык G- и М-кодов, как и любой другой язык
программирования, позволяет работать с подпрограммами и со-
вершать переходы. Посредством функции подпрограммы основ-
ная (главная) управляющая программа может вызывать из памяти
другую программу (подпрограмму) и выполнить ее определенное
число раз. Если УП содержит часто повторяемое действие или ра-
ботает по определенному шаблону, то использование подпрограмм
283
позволяет упростить программу обработки и сделать ее гораздо
меньшей в размере.
Существуют два вида подпрограмм: внутренние и внешние.
Внутренние подпрограммы вызываются с помощью кода М97 и со-
держатся внутри главной программы, т. е. они находятся в одном
файле. Внешние подпрограммы вызываются кодом М98 и не содер-
жатся в теле главной программы. В этом случае главная программа
и подпрограмма находятся в разных файлах.
Внутренняя подпрограмма выполняется, когда СЧПУ встречает
код М97. При этом адрес Р указывает на номер кадра, к которому
нужно перейти, т.е. туда, где начинается внутренняя подпрограмма.
Когда СЧПУ находит кадр с кодом окончания подпрограммы М99,
то выполнение внутренней подпрограммы завершается и управле-
ние передается кадру главной программы, следующему за кадром,
вызвавшим завершенную подпрограмму.
Внешние подпрограммы работают похожим образом. Когда
в главной программе встречается кадр с кодом М98, то вызывается
подпрограмма с номером, установленным при помощи Р-адреса.
При нахождении кода М99 управление возвращается главной
программе, т. е. выполняется кадр главной программы, следующий
за кадром с М98. Следует помнить, что внешняя подпрограмма
находится в отдельном файле. По сути, внешняя подпрограмма —
это отдельная программа с индивидуальным номером, которая при
желании может быть выполнена независимо от главной програм-
мы. Для вызова подпрограммы необходимо, чтобы она находилась
в памяти СЧПУ
С помощью L-адреса можно определить, сколько раз нужно
вызвать ту или иную подпрограмму. Если подпрограмму нужно вы-
звать всего один раз, то L в кадре можно не указывать. Например,
М98 Р1000 L4 — подпрограмма будет вызвана 4 раза.
Сверление отверстий с использованием подпрограмм. Большим
преимуществом использования подпрограмм является возмож-
ность удобной и эффективной работы с программными массивами
и шаблонами. Например, для обработки детали, изображенной
на рис. 11.3, создают главную программу и подпрограмму для удоб-
ства работы.
На рис. 11.3 изображена деталь с четырьмя группами отвер-
стий диаметром 3 мм. Нулевой точкой является верхний левый
угол детали. Сначала создают главную программу, которая будет
позиционировать инструмент к каждой группе отверстий. За-
тем пишут подпрограмму, необходимую для сверления четырех
отверстий в одной группе. Следует учесть, что в подпрограмме
284
Рис. 11.3. Деталь, в которой просвер-
лены четыре группы отверстий
используются относительные ко-
ординаты, а смена инструмента
и основные команды находятся
в главной программе.
Использование подпрограмм
при обработке повторяющихся
элементов позволяет уменьшить
размер программы. В табл. 11.7
приведены программа и подпро-
грамма сверления отверстий де-
тали, изображенной па рис. 11.3
40
03
4 группы
о	о
4-ф Ф • Ф
О	о
и имеющей повторяющиеся
элементы.
Таблица 11.7. Программа и подпрограмма сверления отверстий
детали, имеющей повторяющиеся элементы (к рис. 11.3)
Программа	Пояснение
Главная программа
% 00001			Программа 00001
N10 G21	G90 G40 G80 G49 G98		Строка безопасности
N20	Т1 М06		Вызов сверла ФЗ, мм
N30	G43	Н1	Компенсация длины инструмента
N40	МОЗ	S1000	Включение оборотов шпинделя
N50	G00	ХЮ Y-10	Позиционирование к 1-й группе
N60	Z0.5		Подвод сверла к детали по Z
N70	М98	Р1000	Вызов подпрограммы 01000
N70	G00	Х40 Y-10	Позиционирование ко 2-й группе
N80	М98	Р1000	Вызов подпрограммы 01000
N90	G00	ХЮ Y-40	Позиционирование к 3-й группе
N100	М98	РЮ00	Вызов подпрограммы 01000
N110	G00	Х40 Y-40	Позиционирование к 4-й группе
N120	М98	РЮ00	Вызов подпрограммы 01000
N130	G91	G28 Z0	Отвод инструмента по Z
N140	М05		Останов шпинделя
N150 О о	МЗО		Конец программы
285
Окончание табл. 11.7
Программа	Пояснение
Подпрограмма	
% оюоо N10 G91 N20 G99 G81 Х5 YO Z-5 R0.5 N30 Х-5 Y-5 N40 Х-5 Y5 N50 Х5 Y5 N60 G80 N70 G90 N80 М99 О. 'с	Подпрограмма ОЮОО Режим относительных координат Цикл сверления и 1-е отверстие Координаты 2-го отверстия Координаты 3-го отверстия Координаты 4-го отверстия Отмена цикла сверления Режим абсолютных координат Возврат в главную программу
Обе эти программы необходимо передать в СЧПУ Оператор станка
должен вызвать программу 00001 и запустить ее. Главная программа
работает с абсолютными координатами и перемещает инструмент
последовательно в центр каждой из четырех групп отверстий. Когда
СЧПУ встречает кадр с М98 Р1000, то происходит передача управле-
ния подпрограмме с номером 01000. В этот момент инструмент уже
находится в центре группы отверстий. Переключаются в режим от-
носительного (инкрементального) программирования и используют
постоянный цикл сверления. После завершения сверления четырех
отверстий одной группы следует выключить цикл сверления командой
G80 и перейти в режим абсолютных координат G90 для того, чтобы
правильно выполнить позиционирование в главной программе. Код
М99 передает управление кадру главной программы, который следует
за кадром, вызвавшим эту подпрограмму. Затем инструмент переме-
щается в центр следующей группы отверстий, и снова вызывается
подпрограмма 01000. И так далее, пока не просверлят все отверстия
и СЧПУ не прочтет код завершения программы МЗО.
Если создавать обычную программу обработки, то ее размер был
бы значительно больше, так как пришлось бы указывать коорди-
наты всех 16 отверстий. Работая в таком формате, легче произво-
дить изменения. Например, если изменится диаметр окружности,
на которой находятся отверстия группы, то в случае работы с под-
программой достаточно пересчитать координаты центров четырех
отверстий только в подпрограмме.
Из главной программы можно вызвать несколько различных
подпрограмм. Кроме того, из каждой подпрограммы можно вызвать
286
несколько других подпрограмм. Системы ЧПУ могут накладывать
ограничения на вложенность и количество выполняемых подпро-
грамм, поэтому важно внимательно прочитать документацию станка
и стойки, прежде чем начать работать с подпрограммами.
Работа с осью вращения (четвертой координатой). Нередки
случаи, когда на трехкоординатный станок с ЧПУ дополнительно
монтируют управляемый поворотный стол (делительную голов-
ку). Управляемый поворотный стол — это устройство, которое
способно поворачивать закрепленную в нем деталь на требуемый
угол по определенной команде. Обычно четвертая ось управляется
с помощью адресов А или В, а числовое значение определяет угол
поворота в градусах. Существуют два варианта работы с управля-
емым поворотным столом.
Первый вариант (рис. 11.4, а) — стол необходимо повернуть
па определенный угол и затем выполнить какую-либо технологи-
ческую операцию (индексация). Примером первого варианта (по-
зиционирования поворотной оси) является сверление отверстий
на периферии диска. Для изготовления детали, изображенной
на рис. 11.4, а, требуется просверлить четыре отверстия на пери-
ферии диска, закрепленного в кулачках поворотного стола. Чтобы
просверлить такие отверстия, нужно поворачивать стол через 90°.
Второй вариант (рис. 11.4, б) — нужно выполнить фрезерование
одновременно с поворотом стола. В этом случае мы имеем синхрон-
ное линейное перемещение исполнительного органа станка по трем
(или менее) координатам с вращением стола. При этом СЧПУ станка
должна поддерживать данный вид интерполяции. Примером вто-
рого варианта (движения поворотной оси при обработке) является
фрезерование винтовой канавки. Для изготовления детали, изобра-
женной на рис. 11.4, б, вал закреплен в кулачках, а его постоянное
перемещение программируется.
Для управления поворотным столом достаточно в кадр с линей-
ной интерполяцией, позиционированием или постоянным циклом
добавить адрес А (В):
GOO X_Y_Z_A_ — позиционирование (см. рис. 11.4, а);
G01 X_Y_Z_A_F_ — линейная интерполяция (см. рис. 11.4, б).
Типичный формат для работы с постоянным циклом:
G81 ХО YO Z-5 АО F45 R0.5
А15
АЗО
А45
G80
287
Рис. 11.4. Обработка с использованием дополнительной поворотной оси:
а — при позиционировании поворотной оси; б — интерполяция движения пово-
ротной оси
Программирование четвертой оси не должно вызвать особых
трудностей. Просто нужно учесть несколько технических осо-
бенностей при работе с управляемым поворотным столом. Во-
первых, поворотный стол может вращаться как в положительном,
так и в отрицательном направлениях. Направление вращения
и соответствующий знак определяются по правилу правой руки.
Во-вторых, поворот стола может быть запрограммирован как
в абсолютных, так и в относительных координатах. В-третьих,
у многих станков существует ограничение на числовое значение
угла поворота. Например, нужно повернуть стол на 400°, а СЧПУ
позволяет указывать угол не более 360°. Придется запрограммиро-
вать дополнительный кадр с углом 40° относительно предыдущего
положения стола. Необходимо учесть, что чем дальше удаляться
от центра вращения, тем больше будет ошибка линейного пере-
мещения.
В табл. 11.8 приведена программа сверления отверстий детали
(см. рис. 11.4, а) с использованием поворотного стола в режиме
позиционирования. В данной детали сверлятся четыре отверстия
на периферии диска, закрепленного в кулачках поворотного стола.
Поворотный стол программируется, как дополнительная ось враще-
ния. Стол поворачивается на 90° и позиционируется для сверления
очередного отверстия.
Далее приводится программа фрезерования винтовой канавки
на поверхности вала (см. рис. 11.4, б). Вал закреплен в кулачках
управляемого поворотного стола. Расчет для подготовки программы
288
Таблица 11.8. Программа сверления отверстий детали
с использованием поворотного стола в режиме
позиционирования (к рис. 11.4, а)
Главная программа	Пояснение
% 03000	Программа 03000
N10 G21 G40 G49 G80 G90 G98 N20 G54 N30 Т2 М06 N40 МОЗ S1000 N50 G00 ХО Y0 N60 Z5	Строка безопасности Рабочая система координат Вызов инструмента № 2 Включение оборотов шпинделя Позиционирование в Х0 Y0 Позиционирование в Z5
N70 G81 ХО Y0 Z-10 АО F4 5 R1 N80 А90 N90 А180 N100 А270 N110 G80	Цикл сверления, сверление 1-го отверстия Поворот стола на 90°, сверление Поворот стола на 180°, сверле- ние Поворот стола на 270°, сверле- ние Отмена цикла сверления
N120 G91 G00 А-270 N130 М05 N140 МЗО %	Поворот стола в начальное по- ложение Выключение оборотов шпинделя Конец программы
при программируемом перемещении поворотной оси целесообразно
проводить с помощью CAD/CAM-системы:
и.
00001
N100	G21
N102	GO G17 G40 G49 G80 G90
N104	Т1 Мб
N106	GO G90 G54 Х-16.612 Y0. А-2.993 S1000 М3
N108	G43 Hl Z125.171 М8
N110	Z35.605 А-10.578
N112	Gl Z33.932 А13.459 F200.
N234	GO Z123.253 АЗ.674
10Босипзон М. А.
289
N236 М5
N238 G91 G28 ZO. М9
N240 G28 ХО. YO. АО.
N242 МЗО
11.3.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ФРЕЗЕРНОЙ
ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ КОРПУСНЫХ
ДЕТАЛЕЙ
В настоящее время для обработки сложных деталей разрабаты-
ваются специальные программные комплексы, обеспечивающие
создание управляющих программ в системе САМ для станков с ЧПУ.
Модули программы позволяют осуществлять призматическую, по-
верхностную и многокоординатную фрезерную обработку, сложную
токарную и токарно-фрезерную обработку, обработку групп деталей.
Одним из таких программных продуктов является «Программ-
ный комплекс EdgeCAM». В EdgeCAM реализован целый ряд
инновационных решений. Этот комплекс имеет большие возмож-
ности для моделирования траектории обработки и современную
библиотеку инструментов.
Приведем несколько примеров обработки сложных деталей с ис-
пользованием EdgeCAM.
Фрезерная обработка (Production Milling). EdgeCAM имеет
широкий набор разнообразных циклов фрезерной обработки.
За счет этого достигается высокая эффективность при обработке
деталей любых типов и любой сложности. Благодаря возможностям
EdgeCAM обеспечивается программное обеспечение обработки
корпусных деталей.
Рассмотрим несколько циклов обработки деталей.
Для обработки всех типов моделей можно применять ин-
теллектуальный цикл черновой обработки (Roughing Cycle) 2D-
и ЗЭ-поверхностей в EdgeCAM. Интеллектуальный цикл авто-
матически выберет наиболее эффективный подход к обработке
каждого участка модели, а при необходимос ти использует сложные
траектории работы инструмента для улучшения условий работы
инструмента. Способность учета ЗЭ-заготовки сокращает цикл
механической обработки за счет сведения к минимуму «холостых»
проходов инструмента. Данный цикл включает в себя возможность
дополнительной дообработки детали для удаления остатков (Rest
290
Roughing). При этом более мелким инструментом осуществляется
обработка тех зон, в которые крупный инструмент не имеет доступа.
На рис. 11.5 показан цикл обработки Roughing, который позво-
ляет наиболее эффективно выполнить черновую обработку детали.
Для генерации траектории обработки 2О-геометрий, ЗЭ-поверх-
ностей и твердых тел в рамках единого цикла можно использовать
унифицированный цикл обработки по контуру (Profiling Cycle).
Главное достоинство этого цикла заключается в едином интерфейсе
и поддержке функциональных возможностей работы как в 2D-, так
и в ЗЭ-пространстве. Цикл обеспечивает контроль высоты гребеш-
ка, зарезов, а также высокое качество обработки как плоских, так
и сложных по геометрии поверхностей. Используя возможность
компенсации на радиус инструмента, программа определяет рабо-
чую сторону инструмента и задает припуск при обработке профилей
и уровней. Инструменты контроля могут быть использованы для
определения точек начала и окончания обработки. Целый набор
стратегий позволяет подобрать наиболее подходящий метод обра-
ботки углов для избежания возможности их сглаживания. Таким
образом, данный цикл позволяет получить оптимальную траекторию
Рис. 11.5. Цикл обработки Roughing
10*
291
Рис. 11.6. Цикл обработки по контуру Profiling Cycle
обработки как для всей детали, так и для каждого конструктивного
элемента в отдельности.
На рис. 11.6 показан цикл обработки по контуру Profiling Cycle
Данный цикл включает в себя алгоритм контроля высоты гребешке
для обработки ЗЭ-поверхностей.
Обработка корпусных деталей (Prismatic Machining). Функцио-
нальные возможности EdgeCAM по обработке корпусных деталей
представлены широким набором циклов по 20-обработке, позво-
ляющих наиболее эффективно обрабатывать сложные поверхно-
сти. При этом могут быть использованы описанные ранее циклы
черновой обработки и обработки по контуру, а также целый ря/’
специализированных модулей.
Большим достоинством EdgeCAM является возможность ото-
бражения процессов обработки на экране дисплея системы ЧПУ
На рис. 11.7 показана работа модуля EdgeCAM Simulator, который
позволяет получить полноценную визуализацию обработки корпус-
ной детали с отображением процесса снятия материала.
Остановимся более подробно на некоторых циклах по обработке
корпусных деталей сложной формы.
292
Рис. 11.7. Модуль EdgeCAM Simulator
Цикл фрезерной обработки плоских поверхностей (Facemill
( ус!е) предназначен для обработки плоских поверхностей деталей
(например, торцевания). Он оптимизирует движение инструмента
в зависимости от выбранной зоны обработки, при этом она может
быть задана границами элементов, ассоциативными с моделью, что
значительно упрощает работу программиста. Данный цикл предус-
матривает также обработку в труднодоступных элементах детали.
Современные расточно-фрезерные станки и обрабатывающие
центры, как правило, обладают магазином инструмента, что позво-
ляет значительно расширить набор выполняемых операций (в том
числе выполняя полную обработку отверстий). Для реализации
этих возможностей в EdgeCAM предусмотрены специальные циклы
сверления, растачивания, разворачивания и нарезания резьбы (Hole
Cycles). При этом EdgeCAM просчитывает кратчайшую траекторию
обработки группы отверстий, сокращая длительность цикла и непро-
изводительные перемещения инструмента, что позволяет добиться
максимальной эффективности.
Кроме того, имеется специальный цикл для создания резьбы
фрезерованием (Thread Milling). Таким образом может быть создана
внутренняя, внешняя, одно- и многозаходная резьба.
293
Последние тенденции в проектировании привели к росту по-
требности в обработке сложных по геометрии поверхностей.
EdgeCAM предлагает целый спектр функциональных возможно-
стей для обработки сложных поверхностей (Surface Machining).
Твердотельные модели обрабатывают, используя инновационные
циклы, представленные в программе. Интеллектуальные стра-
тегии обработки поверхностей обеспечивают высокое качество
обработки, оптимизируют время обработки и увеличивают срок
службы инструмента; адаптивные подходы обеспечивают кор-
рекцию процесса обработки с учетом реальных условий на всех
этапах обработки.
На рис. 11.8 показано применение цикла обработки сложных
поверхностей Surface Machining, которое обеспечивает высокое
качество поверхности и сокращает время обработки.
Одним из самых эффективных циклов чистовой обработки яв-
ляется обработка зигзагом (Parallel Lace). Процесс такой обработ-
ки контролируется пошагово, с соблюдением уровня высоты гре-
бешка, размера припусков, а также минимального и максимально-
го угла контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью.
Рис. 11.8. Применение цикла обработки сложных поверхностей Surface
Machining
294
Рис. 11.9. Обработка с помощью цикла Parallel Lace с включенной опцией
Perpendicular Lace и контролем угла контакта инструмента
Цикл, используемый в комбинации с циклом обработки по конту-
ру, обеспечивает необходимое качество чистовой обработки по-
верхности благодаря четкому определению угла контакта и авто-
матическому созданию траектории соответствующей наклону по-
верхности.
На рис. 11.9 показана обработка с помощью цикла Parallel Lace
с включенной опцией Perpendicular Lace и контролем угла контакта
инструмента.
Пользователь может выбрать необходимую опцию для игнориро-
вания внешних граней, что предотвращает возможность скругления
углов. Это является важным отличием программы EdgeCAM перед
другими программами и позволяет с высокой точностью обрабаты-
вать углы и не задавать при этом границы.
Чистовая обработка с постоянным тагом (Constant Cusp
Finishing) генерирует ЗО-траекторию с постоянным шагом по по-
верхности и гарантирует постоянное усилие резания при высоко-
скоростной обработке.
Чистовая проекционная обработка (Projection Finishing) — это
метод чистовой обработки детали на основании ее геометрии. Дан-
2S5
ный метод позволяет с легкостью добиться необходимого качества
и высокой скорости обработки всей модели или ее отдельных кон-
структивных элементов.
Возможности чистовой проекционной обработки EdgeCAM по-
зволяют «проецировать»:
	20-траекторию на ЗЭ-поверхность;
	круговые, радиальные, концентрические и спиральные модели
на выпуклые участки поверхности и карманы;
	пару кривых на траекторию обработки зигзагом вдоль или по-
перек поверхности.
«Карандашная» фрезерная обработка (Pencil Milling) и чистовая
дообработка (Rest Finishing) используются для окончательного уда-
ления материала, оставшегося после предыдущих этапов обработки
более крупным инструментом.
«Карандашная» фрезерная обработка (Pencil Milling) позволяет
добиться этого за счет простого прохода инструмента по внутрен-
нему краю и линиям пересечения. В то же время цикл чистовой
дообработки остатков (Rest Finishing) предполагает несколько про-
ходов инструмента.
Цикл чистовой обработки плоских участков (Flat Land Finishing)
автоматически определяет плоские зоны модели и использует метод
обработки зигзагом или концентрическую очистку этих участков.
В комбинации с циклом обработки зигзагом он обеспечивает наи-
более эффективную стратегию обработки компонентов сложной
формы путем подбора наиболее подходящего инструмента для
обработки отдельных участков модели. Цикл чистовой обработки
плоских участков в EdgeCAM также предполагает удаление остатков
материала, не удаленных более крупным инструментом на преды-
дущих циклах обработки.
Многоосевая и многопозиционная обработка (Multi-Axis and
Multi-Plane Machining). Нередко для получения необходимого ка-
чества поверхности и требуемой точности изделия недостаточно
использования только трехосевого фрезерования. В таких случаях
необходимо использовать специальные поворотные устройства
или изготавливать деталь на пятиосевом обрабатывающем центре.
На рис. 11.10 показана пятиосевая обработка боковой поверх-
ностью инструмента (Swarf cutting) детали со стенками, имеющими
различный угол наклона.
Для того чтобы соответствовать современным требованиям,
EdgeCAM предлагает полную поддержку многоосевой фрезерной
обработки, включая четырехосевую ротационную обработку, трех-
296
Рис. 11.10. Пятиосевая обработка детали со стенками, имеющими раз-
личный угол наклона с помощью боковой поверхности инструмента Swarf
cutting
осевую обработку с одновременным двухосевым позиционирова-
нием и одновременную пятиосевую обработку.
Большие возможности по четырех- и пятиосевой обработке име-
ет новая 10-я версия программы EdgeCAM. Начиная с этой версии
в программу вводятся возможности полной визуализации обработки:
деталь—инструмент—приспособление—станок, значительно рас-
ширяющие существующие возможности контроля и визуализации
EdgeCAM. Таким образом, могут быть отображены перемещения
всех рабочих органов станка. Новые возможности особенно необхо-
димы для токарно-фрезерных обрабатывающих центров, имеющих
потенциально большую вероятность возникновения аварийных си-
туаций столкновения инструмента и заготовки из-за ограниченного
рабочего пространства и большого количества сложных перемеще-
ний рабочих органов. Резцедержатели с инструментом, противо-
шпиндель, фрезерный шпиндель могут быть отображены с учетом
их полных перемещений. Визуализация станка в EdgeCAM помогает
убедиться в безопасности всех операций, включая сложную много-
инструментальную обработку и перенос детали в противошпиндель.
297
В табл. 11.9 приведены основные модули фрезерной обработки,
которые имеет программный комплекс EdgeCAM.
Таблица 11.9. Основные модули фрезерной обработки
в EdgeCAM
11аименование программного продукта	Описание программного продукта
EdgeCAM Entry Milling	2О-проектирование, 2,5-координатная фрезер- ная обработка: текстовый редактор; мастер постпроцессоров; загрузка DWG/DXF; IGES интерфейс; связь через RS232. Simulator Lite
EdgeCAM Milling	2D-, ЗВ-проектирование, трехкоординатная фрезерная обработка, включая обработку на- клонных стенок; текстовый редактор; мастер постпроцессоров; загрузка DWG/DXF; IGES интерфейс; связь через RS232. Simulator Level 1
EdgeCAM Advanced Milling	2D-, 3D- и ротационное проектирование; трех- координатная фрезерная обработка; ротацион- ная и многопозиционная обработка; текстовый редактор; мастер постпроцессоров; загрузка DWG/DXF; IGES интерфейс; связь через RS232. Simulator Level 1
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте особенности программирования фрезер-
ной обработки.
2.	Как составить управляющую программу для фрезерования
круглого контура на станке с ЧПУ?
3.	Что такое подпрограммы? Когда их целесообразно ис-
пользовать?
4.	В каких случаях программируется дополнительная пово-
ротная ось?
5.	Какими средствами осуществляется программирование
фрезерной обработки сложных корпусных деталей?
НАЛАДКА
СТАНКОВ С ЧПУ
1/1 КОРРЕКТИРОВКА
УПРАВЛЯЮЩИХ
ПРОГРАММ
РАЗДЕЛ


Глава 12. Особенности наладки станков с ЧПУ
и подналадки отдельных узлов
и механизмов в процессе работы
Глава 13. Подналадка отдельных узлов
и механизмов в процессе работы
Глава 14. Корректировка управляющих программ
при работе на станке с ЧПУ



Глава 12
ОСОБЕННОСТИ НАЛАДКИ СТАНКОВ
С ЧПУ И ПОДНАЛАДКИ ОТДЕЛЬНЫХ
УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ В ПРОЦЕССЕ
РАБОТЫ
12.1.
ОСОБЕННОСТИ НАЛАДКИ
Наладка станков является одним из ответственных этапов его
эксплуатации. Правильная наладка способствует повышению про-
изводительности труда, качества продукции и сохранению долго-
вечности оборудования.
Наладка — подготовка технологического оборудования и ос-
настки к выполнению технологической операции.
Подналадка — дополнительная регулировка технологического
оборудования и (или) технологической оснастки при выполнении
технологической операции для восстановления достигнутых при
наладке значений параметров.
Наладка станка с ЧПУ включает в себя подготовку режущего ин-
сгрумента и технологической оснастки, размещение рабочих органов
станка в исходном положении, пробную обработку первой детали,
внесение корректив в положение инструмента и режим обработки,
исправление погрешностей и недочетов в управляющей программе.
Важным этапом наладки является базирование и закрепление
заготовок. При определении схемы базирования необходимо знать
конструктивные особенности налаживаемого оборудования, в част-
ности элементов, обеспечивающих базирование приспособления
или заготовки.
Для токарных станков с ЧПУ выбор схемы базирования сводится
к выбору используемого приспособления для закрепления загото-
вок (различные зажимные патроны), а также к выбору наладочных
элементов выбранного приспособления (например, обычные или
«сырые» кулачки).
Для станков сверлильно-фрезерно-расточной группы возможны
различные схемы базирования:
300
	непосредственно на столе станка с ЧПУ;
	в приспособлении, которое установлено на столе станка;
	в приспособлении, установленном на координатной плите;
	непосредственно на координатной плите.
Непосредственно на столе станка устанавливают заготовку, име-
ющую большие размеры, хорошую опорную поверхность и удобные
поверхности для закрепления. Кроме того, объем выпуска должен
быть сравнительно небольшим, а трудоемкость обработки сравни-
тельно высокой (например, обработка малых партий корпусных
деталей на фрезерных и многоцелевых станках при высокой кон-
центрации операций). При этом процент времени, затрачиваемого
на установку, будет незначительным.
Если деталь имеет небольшие размеры, отсутствуют удобные
поверхности для закрепления, повышается объем выпуска, со-
кращается концентрация операций и, как следствие, возникает
необходимость сокращения времени на переустановку заготовок,
то целесообразно применять приспособления. При этом приспо-
собление может быть установлено на столе станка или на коорди-
натной плите. Координатная плита позволяет повысить точность
установки приспособления и его быстросменность.
Существует несколько вариантов расположения приспособлений
на станках с ЧПУ:
	приспособление может занять единственно возможное положе-
ние. В этом случае не требуется его выверять. Пример — крепле-
ние токарного патрона к шпинделю станка, установка вращаю-
щегося центра в пиноль задней бабки;
	произвольное расположение приспособления вдоль осей коор-
динат, допускаемое управляющей программой. Характерно для
фрезерных, сверлильных и расточных станков в том случае, если
обработка ведется с одной стороны. Приспособление должно
быть выверено в угловом направлении относительно линейных
координат;
	приспособление должно занять относительно рабочих органов
единственно допустимое управляющей программой положение.
Примером является наладка станка на обработку детали с не-
скольких сторон при повороте стола станка. Приспособление
должно быть выверено в угловом направлении относительно
линейных координат, а также в линейном направлении по отно-
шению к оси поворота.
Для правильной установки приспособления имеются соответству-
ющие базовые элементы (шпонки, пальцы), которые соответствуют
301
базовым элементам стола станка (пазы, центральное отверстие).
Совмещая указанные базовые элементы, добиваются правильного
размещения приспособления в координатах станка.
В случае если такие элементы отсутствуют или требуется более
точная установка приспособления, применяют мерные оправки; при
этом мерная оправка закрепляется в шпинделе станка. Перемещая
стол в нужном направлении, добиваются касания оправки базовых
элементов приспособления, если необходимо — используют набор
мерных плиток. Для совмещения оси шпинделя и центра детали
применяют оптический или индикаторный центроискатели.
Наладка режущего инструмента на размер. В современном про-
изводстве возможно определение положения вершины резца с по-
мощью специальных приборов. Такие приборы имеют подставку,
имитирующую присоединительные поверхности станка, подвижную
каретку, измерительное устройство (микроскоп, проектор, индика-
тор). Установив режущий инструмента на подставке, с помощью
каретки перемещают его до нужного положения, отслеживая все
перемещения на измерительном устройстве. Полученную информа-
цию заносят в автоматическом или ручном режиме в УЧПУ станка.
Такие устройства позволяют проверить правильность и точность
исполнения режущей части.
В настоящее время существуют системы, позволяющие автома-
тически распознавать инструмент. Для этого используют модульные
инструментальные блоки, которые оснащают носителем информа-
ции в виде электронного чипа. В память инструмента заносят код
инструмента, а также различную технологическую информацию.
Кроме того, такой чип может использоваться для записи стати-
стической информации и в ходе технологического процесса, что
обеспечивает обратную связь между технологической службой
и непосредственным исполнением технологического процесса.
Система имеет специальные устройства, позволяющие считать эту
информацию, предать ее в ЭВМ склада, УЧПУ, технологам.
Современные устройства ЧПУ позволяют автоматически осу-
ществлять «привязку» инструмента к координатной системе стан-
ка. Для этого система должна иметь специальный цикл, а также
устройство, позволяющее отследить местоположение режущей
кромки инструмента. Оператору достаточно установить инструмент
и задать соответствующую команду с пульта оператора.
В случае отсутствия указанных систем «привязка» инструмента
осуществляется оператором методом пробных проточек. Для этого
оператору необходимо: в ручном режиме осуществить проточку
заготовки на небольшую длину; отвести инструмент от заготовки,
302
не перемещая его по фиксируемой координате; произвести замер,
включить режим привязки инструмента, записать измеренную ин-
формацию в УЧПУ. Такую процедуру необходимо провести по всем
координатам.
Режимы работы станков с ЧПУ. Станки с ЧПУ могут работать
в следующих режимах: автоматический, полуавтоматический, руч-
ной ввод, ручной, режим привязки инструмента.
В автоматическом режиме осуществляется отработка управля-
ющей программы безостановочно до одной из вспомогательных
команд останова.
В полуавтоматическом режиме осуществляется покадровая отра-
ботка управляющей программы. После чего выполнение программы
приостанавливается до нажатия кнопки Пуск.
В режиме ручного ввода оператор имеет возможность откор-
ректировать управляющую программу или создать новую, а также
ввести константы (параметры) станка.
В ручном режиме оператор имеет возможность перемещать ра-
бочие органы, задавать технологические команды (пуск—останов
шпинделя, включение охлаждения, смена инструмента, установка
рабочей подачи), выполнять простейшие переходы (проточить диа-
метр, подрезать торец).
В режиме привязки инструмента вводится информация о фак-
тическом положении режущего инструмента в системе координат
станка, а также вводится коррекция на износ инструмента.
Органы управления. Для работы оператора в ручном режиме
предусмотрены следующие органы управления: кнопки включения
и отключения шпинделя, зажима-отжима инструмента и шпинде-
ля, смены инструмента, клавиши или манипулятор типа джойстик
управления перемещениями рабочих органов вдоль координатных
осей на рабочей подаче или ускоренном ходу, штурвал для дис-
кретных перемещений рабочих органов, кнопка возврата рабочих
органов в Нуль станка. Почти на всех станках с ЧПУ имеются кор-
ректоры рабочей подачи, а на станках с регулируемым приводом
и частоты вращения шпинделя в пределах 0... 120 %.
Органы сигнализации. Органы сигнализации можно подразде-
лить на три группы: оперативные сигнальные индикаторы (лампы),
диагностические сигнальные индикаторы, устройства цифровой
индикации.
Оперативные индикаторы сигнализируют о готовности к вы-
полнению цикла соответствующими агрегатами: включение станка
в сеть, включение выбранного режима и др. В качестве диагности-
ческих индикаторов, т.е. свидетельствующих о неисправности или
303
некорректной работе, обычно используются те же. Современные
УЧПУ немыслимы без дисплея, на который выводится полная ин-
формация о местоположении рабочих органов и протекании техно-
логического процесса. Также на экран монитора может выводиться
управляющая программа.
Управление точностью. Одним из непременных условий, обе-
спечивающих получение требуемой точности детали при обработке
на станках, работающих в автоматическом цикле, является соответ-
ствие фактических размеров размерам, заданным в управляющей
программе. Выполнение этого условия зависит от сохранения по-
ложения режущих кромок инструмента и баз станка относительно
начала отсчета. Для этого необходимо компенсировать погрешности
статической наладки, развивающиеся в результате изнашивания
режущего инструмента и температурных деформаций системы
СПИД, а также в результате замены инструмента.
Для решения этой задачи используются автоматические систе-
мы, обеспечивающие коррекцию точности статической наладки
в сходном положении. Коррекция точности статической наладки
в исходном положении необходима при переналадке станка непо-
средственно перед обработкой первой детали очередной партии.
Именно на этом этапе погрешность составляет наибольшее зна-
чение. Автоматическую коррекцию наладки можно выполнять не-
посредственно в процессе обработки партии деталей после одного
или нескольких циклов обработки. Такая коррекция позволяет
уменьшить влияние систематически действующих факторов. Со-
временные станки с ЧПУ имеют специальную систему управления
точностью.
Рассмотрим систему автоматической коррекции для токарного
станка с ЧПУ. Это устройство фиксирует отклонения вершины
режущей кромки инструмента вследствие изнашивания, темпера-
турных деформаций или замены пластины. Отклонение положения
вершины резца измеряется в двух перпендикулярных направлени-
ях, соответствующих образованию линейных и радиальных разме-
ров детали. Процесс измерения осуществляется по определенной
программе системы ЧПУ. По команде системы ЧПУ револьверная
головка выводится в определенное положение, при котором резец
устанавливается в измерительной позиции. Далее происходит
установочное перемещение револьверной головки до касания
режущей кромкой измерительного наконечника датчика. Затем
револьверная головка возвращается в измерительную позицию,
после чего установочное перемещение осуществляется для другой
координаты.
304
На основании результатов измерения производится автома-
тическая коррекция в блоке ЧПУ, позволяющая компенсировать
изменение положения режущей кромки инструмента. Такую
коррекцию целесообразно производить непосредственно перед
чистовым проходом.
Проверка и оценка новой управляющей программы. Весьма
ответственным этапом работы является отладка новой УП. Этап
наладки осуществляет чаще всего один наладчик или наладчик со-
вместно с технологом-программистом. В ходе отладки УП проверяют
ее оптимальность по параметрам производительности, качества
обработки, отсутствия вибраций, стойкости инструмента, прием-
лемого схода стружки. По результатам обработки пробной детали
УП редактируют. Наиболее высокий результат редактирования
УП может быть достигнут только с использованием теоретических
знаний в области металлообработки, а также творческого подхода.
Работа начинается чаще всего с устранения ошибок, не позволя-
ющих начать процесс обработки. Такие ошибке могут быть сведены
к минимуму при применении современных способов составления
УП, который заключается в использовании средств автоматизи-
рованного проектирования CAD и САМ. Чаще всего встречаются
следующие ошибки первоначальной редакции:
	нуль программы выбран за пределами рабочей зоны;
	использованы технологические команды, не выполняемые стан-
ком;
	инструменты при холостых перемещениях и сменах задевают
за элементы станка, крепежную оснастку или обрабатываемую
деталь.
Наибольшего внимания требует проверка вероятности нали-
чия в программе третьего вида ошибок, которые могут привести
к возникновению аварийной ситуации, поломке дорогостоящего
инструмента. Новую программу целесообразно отрабатывать
в полуавтоматическом режиме, проверяя каждый кадр программ
перед его отработкой. Ситуация, связанная с нежелательными
столкновениями инструмента с элементами станка, может воз-
никнуть также при неправильном вводе информации о коррекции
инструмента. Поэтому при пробной отработке УП следует также
перед началом работы нового инструмента проверять правильность
его «привязки».
При первой отработке УП целесообразно снижать скорость
перемещения рабочих органов, пользуясь регулятором подачи.
При незапланированном контакте инструмента с заготовкой или
305
другими элементами необходимо остановить подачу с помощью
соответствующего переключателя. При встрече препятствия ин-
струментами во время его смены следует воспользоваться кнопкой
аварийного отключения.
В целях экономии материала в случае больших деталей отработку
УП осуществляют с использованием более дешевого и легкообра-
батываемого материала.
Для оценки оптимальности УП руководствуются принципами по-
строения технологических процессов на станках с ЧПУ. Основная
характерная черта — интеграция обработки, т. е. последовательное
выполнение большого числа переходов, выполняемых различными
инструментами. При этом характерен последовательный переход
от черновой обработке к чистовой.
Следующий этап проверки оптимальности УП — оценка правиль-
ного выбора режимов резания. При черновой обработке необходимо
достичь максимальной производительности. Критерием выбора
режима резания является экономическая стойкость инструмента.
При чистовой обработке определяющую роль играют требования
точности и шероховатости обработанной поверхности.
В процессе отладки программы необходимо проверить соответ-
ствие заложенных режимов резания возможностям инструмента
и станка, надежности закрепления заготовки. Особое внимание
следует уделить возникновению вибраций, так как вибрации спо-
собствуют разрушению инструмента и повышенному износу узлов
станка. Погасить вибрацию можно путем изменения скорости
резания, подачи или глубины резания. Наиболее часто вибрации
возникают при срезании топких стружек, поэтому самый простой
прием гашения вибрации — увеличение подачи на оборот. Воз-
никновению вибраций способствует также очень острая кромка,
при ее затуплении вибрации могут прекратиться самопроизвольно.
Надежно гасит вибрации фаска на режущей кромке, притупляю-
щая лезвие инструмента. Фаску выполняют на передней поверх-
ности режущей части инструмента под углом 15°. Фаску можно
выполнить с помощью алмазного бруска, не снимая инструмент
со станка.
При токарной обработке и сверлении существенным показа-
телем правильно выбранных режимов резания является характер
схода стружки.
Сливная стружка представляет угрозу для инструмента, так как
не удаляется самостоятельно из зоны резания. Наилучшей по всем
показателям является дробленая стружка. Решить проблему дро-
бления стружки можно тремя способами:
306
	изменением движения рабочих органов;
	приданием передней поверхности инструмента соответству-
ющей формы;
	режимами резания.
Изменение движения рабочих органов приводит к усложнению
УП, а также к увеличению времени обработки. Наиболее перспек-
тивным является применение специальной заточки инструмента
или применение инструмента с СМП с заложенными функциями
стружкодробления. Дробления стружки можно достичь, увеличивая
подачу и (или) снижая скорость резания.
12.2.
НАЛАДКА ТОКАРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ.
ПРИВЯЗКА ИНСТРУМЕНТА К НУЛЮ ДЕТАЛИ
ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ
Наладка токарных станков с ЧПУ осуществляется наладчиком с бо-
лее высокой квалификацией, чем у оператора. Проверка функциони-
рования станка осуществляется в определенной последовательности.
1.	Включение питания устройства ЧПУ. Задается вращение шпин-
деля со средней частотой вращения. При этом в течение 30 мин
станок прогревается, что необходимо для тепловой стабилизации
станка и УЧПУ.
2.	Наладка режущего инструмента согласно карте. Подбирается
оснастка для крепления заготовки и происходит проверка состоя-
ния инструментов, установка инструмента в револьверную головку
суппорта, указанные в карте наладки.
3.	Настройка нулевого или исходного положения суппорта. Ввод
управляющей программы с пульта УЧПУ (с бланка, кассеты внешней
памяти или компьютера).
4.	Проверка УП в покадровом режиме, а затем в автоматическом.
Необходимо следить за правильностью ее движения.
5.	Закрепление заготовки в соответствии с картой наладки и вы-
полнение размерной настройки инструмента.
6.	Обработка по УП.
7.	Снятие размеров с обработанной детали и введение необхо-
димой корректировки с пульта управления УЧПУ.
При обработке первой детали следует наблюдать за процессом
резания, следя за качеством обрабатываемой поверхности. При
необходимости возможна коррекция режимов резания с пульта
управления УЧПУ.
307
Измерение длин и диаметров производится вне станка (если
на станке не предусмотрена система активного кон троля геометрии
детали и инструмента). Дополнительную поднастройку производят
по необходимости после контрольных измерений обработанных
поверхностей. Нередко вводят коррекцию на радиус в режиме
круговой интерполяции (например, при обработке криволинейных
наружных контуров, отверстий).
Расстановку инструментов в гнезда магазина, в револьверной
головке суппорта выполняют в соответствии с программной картой.
При этом необходимо сверить номер инструмента или оправки
с номером гнезда магазина, а на станках, где кодируется номер
инструмента, установить соответствующую кодовую комбинацию
на хвостовике оправки. Необходимо проверить заточку режущего
инструмента, крепление сверлильных патронов на конусе оправки
и сверл в патроне, настройку резьбонарезных патронов и закре-
пление метчика в переходной втулке, крепление насадных зенке-
ров и разверток на плавающих оправках, выверить биение сверл
и метчиков при установке в патрон. Если прибор для настройки
инструмента вне станка отсутствует, длину инструмента определяют
на станке, измеряют длину инструмента от торца шпинделя до вер-
шины режущей кромки или определяют отклонение действительной
длины инструмента от запрограммированной.
Необходимо проверить состояние защитных элементов станка,
работу насоса и СОЖ в системе охлаждения.
Комплексная проверка качества наладки осуществляется по год-
ной детали в измерительной лаборатории.
Наладка инструмента вне станка. Установку инструмента можно
производить вне станка с применением специальных приборов.
Имеются два способа установки инструментов вне станка.
Первый способ состоит из установки каждого отдельного инстру-
мента, закрепляемого затем в инструментальной головке станка,
или каждого инструмента в отдельных блоках.
Второй способ основан на применении сменных инструменталь-
ных головок, в которых вне станка устанавливают все необходимые
инструменты. Готовую головку устанавливают на станке.
Привязка к нулевой точке. Нулевой точкой называется начало
отсчета, от которого в направлениях координатных осей X и Z по
командам программы перемещается суппорт (суппорты). Нулевая
точка может занимать разные положения относительно начала
координатной системы самого станка.
Вследствие ряда причин може т возникнуть необходимость ввести
поправку в положение нулевой точки. Такая поправка называется
308
смещением, или коррекцией, нуля. Чтобы можно было такую поправ-
ку произвести, в программе должно быть предусмотрено введение
в соответствующем кадре ленты подготовительной функции (G58).
Размещение фиксированных точек в рабочей зоне станка. Пара-
метры фиксированных точек вводятся в УЧПУ при наладке станка
или указываются в кадрах УП. В фиксированных точках достаточно
просто кадрами УП осуществляется сдвиг координатной системы
детали, позиционирование рабочего органа для смены инструмента
или технологического останова, связанного с измерениями, а также
для привязки положения базовой точки F рабочего органа к си-
стеме координат детали и т.д. Как правило, фиксированные точки
активно используются в УП с помощью различных G-функций.
Выход в фиксированную точку в УП может быть задан командой
G37 в соответствии с форматом G37P, где Р — обозначение фик-
сированной точки.
На рис. 12.1 показано размещение восьми точек в рабочей зоне
токарного станка. Координаты этих точек в системе координат
станка (или детали) устанавливаются параметрами 200/ по оси X
(на радиус) и 220/ по оси Z, где / — номер точки.
309
Параметры #2001 ...#2008 и #2201 ...#2208 определяют координа-
ты так называемых фиксированных точек в рабочем пространстве
станка. Таких точек может быть несколько (например, восемь), и все
они индексируются адресом Р: Р1, Р2, Р8.
Так, положение точки Р1 (см. рис. 12.1) может быть задано пара-
метрами #2001 = 350. (по оси X) и #2201 = 1200. (по оси Z). Точка Р2
определяется параметрами #2002 = 300. по оси X и #2202 = 600. по оси
Z, а точка Р8 — параметрами #2008 = 400. по оси X и #2208 = 1000.
по оси Z.
Фиксированные точки могут быть заданы также в системе ко-
ординат детали. Так, фиксированная точка РЗ (см. рис. 12.1) может
быть задана параметрами #2003 = 260. и #2203 = 800.
Например, быстрый отход инструмента от точки 15 (см. рис. 12.1)
до точки Р2 задается кадром N{/}, а обратный ход — кадром N{/ + 1}:
N{1) G37 Р2 LF
N{1 + 1} G38 Х{х15} Z{zl5} LF
Совместно с функцией G38 (возврат) указываются координаты
точки назначения.
Используя функцию G37 и фиксированные точки, можно с по-
мощью УП направить инструмент на замену с любой точки траек-
тории, например, командой G37P1, если точка Р1 применяется для
целей замены. Форматы УП позволяют использовать для отвода
(подвода) по функции G37 (G38) и так называемые промежуточные
точки, координаты этих точек указываются в кадре.
Так, отвод инструмента в точку РЗ может быть осуществлен
по команде N{/} G37 Х250. Z600. РЗ LF. Здесь координатами Х250.
и Z600. задано положение промежуточной точки. При необходимо-
сти перемещение инструмента может быть задано и в приращениях:
N{1) G37 U80. W250. РЗ LF.
Перемещение в точку 12, которое осуществляется через проме-
жуточную точку ПТ (указан код ОО), может быть задано командой
N{/} G38 Q0 Х95. Z480. LF.
В фиксированные точки может быть установлена (смещена)
система координат детали. Это делается функцией G92. При этом
координаты точки (например, Р5) задаются параметрически (по оси
X — параметром #2005, а по оси Z — параметром # 2205):
N{1} G92 X #2005 Z #2205 LF
Значения параметра (например#2005 = 0.0; #2205 = 300.) заранее
заданы и хранятся в памяти ЭВМ УЧПУ.
310
Параметры достаточно широко используются для конкретизации
(изменения) имеющихся в УЧПУ типовых циклов обработки.
НАЛАДКА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ.
ПРИВЯЗКА ИНСТРУМЕНТА К НУЛЮ ДЕТАЛИ
ПРИ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ
12.3.
Состав и последовательность работ по наладке фрезерных стан-
ков с ЧПУ должны соблюдаться в определенном порядке.
1.	Комплектование (получение) инструментов и другой техно-
логической оснастки.
2.	Сравнение диаметров (радиусов) и длин режущих инструмен-
тов с их расчетными значениями.
3.	Определение значений коррекций, связанных с размерами ин-
струментов, запись их по видам коррекций и номерам корректоров.
4.	Загрузка управляющей программы.
5.	Ориентирование и установка приспособлений и заготовки
в соответствии с координатами исходной точки (ИТ).
6.	Установка инструмента.
7.	Ввод коррекции.
8.	Опытная обработка заготовки (заготовок при многопозици-
онной обработке) в автоматическом режиме.
Комплектование инструментов и технологической оснастки про-
изводится в точном соответствии с картой обработки и распечаткой
программы. В условиях работы на станке с ручной сменой инстру-
ментов каждый режущий инструмент, участвующий в обработке,
должен быть укомплектован своим вспомогательным инструментом.
Это позволяет до начала обработки подготовить его к установке
в конусное отверстие шпинделя, обеспечив неизменность факти-
ческой длины инструмента, и заранее (а не в момент установки)
определить необходимость в коррекции по длине и ее значение.
Такая организация сокращает затраты вспомогательного времени.
Сравнение диаметров и длин инструментов с их расчетными
значениями является важнейшим этапом наладки, от тщательности
и точности выполнения которого зависит точность форм и размеров
изделий. Если радиус концевой фрезы будет больше или меньше
расчетного значения (значения, принятого в программе), то на
сголько же будет меньше или больше фактический размер, которым
определяется положение обрабатываемой (например, криволиней-
ной) поверхности относительно других поверхностей заготовки.
311
Измерение диаметра фрезы производится таким измерительным
инструментом, у которого порог чувствительности несколько выше
того значения, которому соответствует допустимое отклонение из-
делия. Следует принимать в расчет возможное радиальное биение
фрезы, а также выполнять проверку радиального биения фрезы,
закрепленной в конусной переходной втулке, в которой она будет
установлена в конус шпинделя. Если радиальное биение более
чем в 2 раза превосходит допустимое отклонение, то инструмент
должен быть заменен. Установка в конус шпинделя станка может
вызывать увеличение погрешности размера инструмента за счет
дополнительного радиального биения.
Ориентирование и установка приспособлений и заготовок. При-
способления, применяемые па станках с ЧПУ, должны не только
правильно ориентировать базовые поверхности заготовки (заго-
товок) относительно направлений перемещений рабочих органов
станка и закреплять заготовку, но и устанавливать ее в заданное
программой обработки положение относительно начала отсчета
перемещений, т.е. нуля.
Установка инструмента. На станках с ручной сменой первый
режущий инструмент ставится до начала обработки заготовки.
Последующие инструменты, участвующие в операции обработки,
устанавливаются во время предусмотренных в программе пауз —
технологических остановов. При автоматическом возникновении
такой паузы на световом табло пульта оператора в рубрике «Ин-
струмент» появляется светящееся число, информирующее о номере
инструмента, которым следует заменить действовавший.
Ввод коррекций. Коррекция (исправление) предусмотрена в це-
лях внесения поправок в информацию, которую содержит запи-
санная на перфоленте программа обработки. Такие поправки чаще
всего связаны с выявлением отклонений в размерах инструментов
от расчетных и отклонений от размеров изделий (обработанных за-
готовок). Причинами отклонений могут быть неравнораспределен-
ные или увеличенные припуски на обработку, неправильно учтенная
жесткость СПИД и др. Коррекция вводится до начала отработки про-
граммы при установке режима работы с ручного пульта в положение
нуля отсчета. Коррекция может быть по геометрическим размерам
(диаметр, длина вылета фрезы) и по режиму обработки (скорость
подачи, частота вращения шпинделя). Коррекция скорости подачи
может вноситься в любое время в процессе отработки программы.
После пробной обработки заготовки и измерения полученных
на ней размеров при необходимости вносятся новые поправки пу-
тем сброса в нуль (переключателем режимов на пульте оператора
312
УЧПУ) прежде набранных коррекций и набора новых уточненных
значений на тех же корректорах.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте процедуру проверки новой управляющей
программы.
2.	Какие типовые ошибки могут встретиться в новой управля-
ющей программе?
3.	В чем заключается наладка режущего инструмента на раз-
мер?
4.	Охарактеризуйте особенности наладки токарных станков
с ЧПУ.
5.	Охарактеризуйте особенности наладки фрезерных станков
с ЧПУ.
Г ЛАВА 1 3
ПОДНАЛАДКА ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ
И МЕХАНИЗМОВ В ПРОЦЕССЕ
РАБОТЫ
13.1.
ПОДНАЛАДКА ТОКАРНЫХ СТАНКОВ
Подналадкой называется процесс восстановления требуемой
точности форм, размеров и степени шероховатости изделия, на-
рушенных в ходе обработки некоторого их количества.
Причинами возникающих отклонений, достигших или превы-
сивших допустимые, могут быть как отдельные, так и в совокупно-
сти следующие основные факторы: износ режущего инструмента;
затупление режущего инструмента; тепловая деформация тел, со-
ставляющих звенья размерной цепи в технологической системе;
изменение физических свойств обрабатываемого материала.
Межподналадочный период. Это промежуток времени, отделя-
ющий наладку от подналадки и подналадку от другой подналадки.
Полем возможного рассеивания размера называется зона, огра-
ничиваемая наименьшим и наибольшим размерами изделия, при
обнаружении которых в контрольных выборках считается необхо-
димым прекра ти ть дальнейшую обработку и произвести подналадку.
Износ и затупление резца вызывают с течением времени увели-
чение размера диаметра изделия: первый — в результате прираще-
ния радиуса от центра изделия на величину износа; второй — в ре-
зультате приращения того же радиуса на величину относительного
отжатия резца от обрабатываемой заготовки (прутка). Влияние
других факторов сравнительно мало, для того чтобы компенсировать
увеличение соразмерным уменьшением.
Настроечным (или подналадочным) размером называют размер,
на который производится наладка обработки изделия.
Настроечный размер определяется при анализе уже обрабо-
танных изделий. Рассчитанные значения величин настроечных
размеров задаются в наладочной карте.
314
Виды подналадок и методы их выполнения. Подналадки под-
разделяются на периодические и непрерывные. Периодические
подналадки выполняют вручную, непрерывные — автоматически
на основе адаптации. Адаптация — приспосабливаемость к из-
меняющимся условиям процесса. Периодические подналадки ве-
дутся методами регулирования, взаимозаменяемости и групповой
взаимозаменяемости; непрерывные — методом малых импульсов.
Импульсы (обычно электрические) вызывают элементарные нала-
дочные перемещения соответствующего рабочего органа (например,
суппорта) и определяют их величину.
Метод регулирования предусматривает использование точ-
ных перемещений суппортов по лимбам тонкого регулирования
без переналадки жестких упоров или самих резцов в державках
с микрометрическими винтами для их перемещения.
Внесение поправок, компенсирующих погрешности, сначала про-
изводится раздельно по каждому участку изделия, имеющему свои
размеры. Начинают с участка, который формируется самым длин-
ным проходом резца или самым широким фасонным резцом. Затем
по результатам обработки, где могут участвовать одновременно
несколько инструментов, проверяется, не произошли ли изменения
какого-либо размера, требующие дополнительных поправок. После
их внесения делают контрольную обработку нескольких изделий.
Метод взаимозаменяемости основан на взаимозаменяемости
резцов при замене притупленных резцов новыми, восстанавлива-
ющими необходимую точность взаимного положения инструмента
и изделия, обеспечивающего получение размера в пределах допусти-
мого отклонения. Взаимозаменяемость сменных резцов достигается
регулированием их длины после заточки.
Каждый резец перед наладкой, прежде чем поставить на станок,
подвергают измерению его длины от вершины режущих кромок
до регулируемого упора в его заднем торце. Данные измерения с не-
обходимой степенью точности записывают под номерами резцов
(условными по местам их установки на станке) в подналадочном
листе.
Регулирование длины переточенного резца производится на до-
стижение этих зарегистрированных в подналадочном листе длин.
Метод взаимозаменяемости требует, чтобы применяемые державки
и резцедержатели станков имели неподвижные жесткие концевые
упоры под регулируемые упоры резцов.
Метод групповой взаимозаменяемости основан на взаимозаме-
няемости сменных инструментальных головок, многорезцовых рез-
цедержателей и другой многоинструментальной сменной оснастки.
315
Метод применим на станках, рабочие органы которых специаль-
но приспособлены для такого применения. Рабочие органы имеют
быстросъемные инструментальные головки, рассчитанные на много-
крагные замены с сохранением надлежащей точности. Станкам
придают специальные приспособления и приборы, позволяющие
вне станка производить для них смену режущих инструментов.
13.2.
ПОДНАЛАДКА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
Необходимость подналадки фрезерных станков с ЧПУ возникает
в первую очередь из-за необходимости замены инструмента при его
износе, затуплении или поломке при обработке большой партии
однотипных деталей.
Измерения длин и диаметров, на которые настроен инструмент,
подлежащий замене, проводятся вне станка. Оператор вводит эти
данные в корректор системы ЧПУ. Если прибор для настройки ин-
струмента вне станка отсутствует, длину инструмента определяют
на станке. В зависимости от значения координаты измеряют длину
инструмента от торца шпинделя до вершины режущей кромки или
определяют отклонение действительной длины инструмента от за-
программированной.
Дополнительную поднастройку (подналадку) некоторых ин-
струментов выполняют в случае необходимости непосредственно
на счанке по результатам контрольных измерений инструмента не-
посредственно на станке или замеров обработанных поверхностей.
Изменение некоторых размеров обрабатываемых поверхностей воз-
можно за счет введения коррекции на пульте управления. Нередко
коррекцию вводят на радиус фрезы при работе в режиме круговой
интерполяции (например, при обработке отверстий, криволиней-
ного наружного контура и в других случаях).
Расстановку инструментов в гнезда магазина револьверной
головки выполняют в соответствии с программной картой. При
этом необходимо тщательно сверить номер инструмента (оправки)
с номером гнезда магазина, а на станках, где кодируется номер
инструмента, установить соответствующую кодовую комбинацию
на хвостовике оправки.
При установке в магазин особое внимание необходимо обратить
на инструмент, работающий с первоначально ориентированным
шпинделем, так как он должен быть установлен в ячейку опреде-
ленным образом. Кроме того, необходимо проверить:
316
	заточку инструмента;
	крепление сверлильных патронов на конусе оправки и сверл
в патроне;
	крепление концевых фрез в переходных втулках;
	крепление инструмента в цанговых патронах;
	настройку резьбонарезных патронов и закрепление метчика
в переходной втулке;
	крепление насадных зенкеров и разверток на плавающих оправ-
ках;
	биение сверл и метчиков при установке в па троны в целях его
уменьшения.
Комплексной проверкой качества подналадки на станке с ЧПУ
является изготовление по УП годной детали, качество которой оце-
нивает измерительная лаборатория.
При нормальной эксплуатации станка с ЧПУ в случае повторной
обработки заготовки необходимо не реже одного раза в неделю про-
пустить тест-программу. В случае брака детали при работе по УТЛ
также вводят тест-программу, позволяющую установить ошибки
при составлении программы, неисправность ЧПУ, неудовлетвори-
тельную работу приводов подачи, нарушение последовательности
технологических команд и другие дефекты в функционировании
станка.
По оценке результатов прогонки тест-программы определяют
с участием наладчика или технолога неисправность в цепи, блоке
или группе блоков. Дальнейшие действия характерны для конкрет-
ной конструкции УЧПУ и указаны в технической документации.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	В каких случаях возникает необходимость подналадки
станков?
2.	Что такое межподналадочный период?
3.	Почему необходима подналадка инструмента?
4.	Какова область применения проходных резцов?
5.	Для чего необходима прогонка по тест-программе после
подналадки?
Глава 14
КОРРЕКТИРОВКА УПРАВЛЯЮЩИХ
ПРОГРАММ ПРИ РАБОТЕ НА СТАНКЕ
С ЧПУ
14.1.
ПРОВЕРКА И КОРРЕКТИРОВКА
УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
На первом этапе подготовленную УП целесообразно проверить
на компьютере. Ошибка в программе обработки может повлечь
за собой массу проблем: в лучшем случае ошибка обернется сло-
манным инструментом или «запоротой» деталью, а в худшем может
привести к повреждению станка или травме оператора. Опытный
программист знает, что дешевле и проще проверить программу
заранее на компьютере, чем ошибиться при выполнении обра-
ботки на станке. Основной метод проверки УП на компьютере
заключается в графической симуляции обработки. Имеется два
типа графической симуляции обработки: бэкплот и твердотельная
верификация.
Бэкплот. Его обычно используют в процессе написания и отладки
программы, а твердотельную верификацию — лишь на заключи-
тельном этапе проверки.
Симуляция может выглядеть как прорисовка траектории центра
инструмента или как полная имитация механической обработки
на станке с демонстрацией процесса удаления материала. В первом
случае программист может обнаружить ошибку в УП, просто наблю-
дая за траекторией перемещения центра инструмента на мониторе
компьютера. Такая симуляция называется бэкплотом (Backplot).
Бэкплот позволяет легко увидеть ошибку, которую тяжело распоз-
нать при простом просмотре кода УП.
Программа обработки может иметь достаточно большой объем
и незначительную маленькую ошибку, которую распознать в коде
будет крайне тяжело. Например, при программировании числа, со-
ответствую щего геометрическому параметру или скорости механиз-
ма, десятичная точка ошибочно стоит не на своем месте. Это может
318
привести к очень серьезной аварии на станке. Бэкплот моментально
покажет, что траектория перемещения инструмента качественно
не соответствует тому, что было задумано программистом.
Твердотельная верификация (англ, verification — проверка).
Является мощным инструментом по проверке УП на компьютере.
В отличие от бэкплота программы твердотельной верификации де-
монстрируют процесс удаления материала заготовки и позволяют
увидеть полный результат работы УП — модель готовой детали.
11а полученную «виртуальную» деталь можно посмотреть с разных
сторон и понять, все ли элементы выполнены правильно, нет ли
зарезов и столкновений инструмента с заготовкой.
Важным вопросом является проверка отсутствия возможного
столкновения узлов станка. Такие столкновения возможны при
выходе инструмента за пределы рабочей зоны, столкновение ин-
струмента с заготовкой в режимах подвода/отвода инструмента,
вспомогательного перемещения заготовки. Твердотельная вери-
фикация с проверкой столкновений узлов станка называется си-
муляцией обработки.
Проверка управляющей программы на станке. Не все ошибки,
содержащиеся в программе, могут быть распознаны инструмента-
ми верификации на компьютере. Можно легко увидеть, что фреза
идет не в ту координату, но можно не заметить, что нет команды
на включение вращения шпинделя или подачу смазочно-охлажда-
ющей жидкости.
Но, даже если в коде УП нет ни одной ошибки, оператор станка
может случайно внести в корректор СЧПУ неверные значения дли-
ны и радиуса инструментов или ошибиться в «привязке» к детали,
что неизбежно приведет к браку. Для того чтобы исключить любую
ошибку, перед изготовлением реальной детали прямо на станке
производят пробный прогон или тестовую обработку. В табл. 14.1
приведены типичные ошибки программиста или оператора станка
с ЧПУ и их возможные последствия.
Таблица 14.1. Возможные ошибки программиста и оператора	
Ошибка	Последствия
Не включена подача СОЖ при об-	Испорченный инструмент. Ухудше-
работке, когда это необходимо	ние качества поверхности
Неправильные режимы резания	Испорченный инструмент. Заго- товка сдвигается в приспособле- нии
319
Окончание табл. 14.1
Ошибка	Последствия
В инструментальном магазине станка находится неправильный инструмент	Деталь с неверными размерами (брак)
Не включены обороты шпинделя при обработке	Испорченный инструмент. Испор- ченная заготовка
Неправильный порядок выполне- ния операций: например, сначала нарезание резьбы, затем сверле- ние (должно быть наоборот)	Сломанный инструмент. Испорчен- ная заготовка
В корректорах стоят неправильные значения	Испорченный инструмент или за- готовка. Деталь с неверными раз- мерами (брак)
Траектория перемещения инстру- мента пересекается с приспособле- нием	Сломанный инструмент. Испорчен- ное приспособление
При обработке нескольких карма- нов инструмент после обработки первого из них не был возвращен в безопасную позицию над дета- лью для перемещения к следующе- му карману	Испорченная деталь. Сломанный инструмент
Оператор станка неправильно «привязался» к обрабатываемой детали (неправильно установлена рабочая система координат)	Деталь с неверными размерами (брак). Испорченный инструмент. Испорченная заготовка
14.2.
ТЕСТОВЫЕ РЕЖИМЫ СТАНКА С ЧПУ
Большинство современных станков с ЧПУ имеют тестовые режи-
мы для дополнительной проверки УП. Основной тестовой функцией
является отработка УП на холостых ходах (Dry run — сухой про-
бег). При запуске УП в этом режиме станок блокирует перемещения
исполнительных органов по оси Z, по осям X и У или по всем осям
одновременно. Например, если станок блокирует ось Z, то будут
осуществляться перемещения по осям X и У, при этом шпиндель
будет вращаться как обычно. Это позволит спокойно смотреть, как
320
работает вся УП, без опасения «зарезаться» в материал заготовки.
Поведение станка в этом режиме может быть различным, поэтому
перед работой в режиме отработки УП на холостых ходах следует
внимательно прочитать руководство оператора станка.
Режим покадровой отработки (Single block) предназначен для
выполнения программы обработки по отдельным кадрам. СЧПУ
приостанавливает работу в конце каждого кадра и ожидает, когда
оператор нажмет клавишу Старт цикла для исполнения следую-
щего кадра. Пользуясь этим режимом, легко увидеть, пришел ли
инструмент в правильную позицию или в программе есть ошибка.
Обычно режим покадровой отработки УП применяется совместно
с режимом отработки УП на холостых ходах или при «поднятой»
нулевой точке детали.
Может показаться, что перечисленные тестовые режимы стан-
ка с ЧПУ немного устарели в эпоху современных компьютеров
и мощных программ верификации. С одной стороны, это так;
с другой — эти режимы позволяют новому оператору проще и спо-
койнее учиться программированию обработки и реальной работе
на станке.
Применяются и иные методы для цеховой проверки УП. Кон-
тролировать правильность перемещений в программе обработки
оператору помогает экранный режим, который называется Distance
to Go (Оставшееся расстояние). Многие СЧПУ имеют функцию ото-
бражения оставшегося расстояния перемещения по каждой из осей.
Перейдя в этот режим, оператор видит, сколько миллиметров (дюй-
мов) осталось переместиться инструменту в текущем кадре УП. На-
пример, фрезе нужно пройти до касания с поверхностью заготовки
по оси Z 50 мм, а в строке Z экранного режима Distance to Go стоит
100 мм. Это означает, что фреза пройдет лишних 50 мм и врежется
в материал заготовки. Таким образом, информация об оставшемся
расстоянии перемещения позволяет оператору сравнивать факти-
ческое и заданное расстояния перемещения визуально и дает воз-
можность избежать серьезной ошибки.
Зачастую для проверки УП применяются методы, не использу-
ющие тестовые режимы станка с ЧПУ. Например, после установки
рабочей системы координат («привязка» к детали) можно поднять
нулевую точку на безопасную высоту над поверхностью заготовки.
Эта высота должна быть немного больше, чем самое «глубокое»
перемещение инструмента в данной УП. Таким образом, выпол-
нение данной программы обработки ничем не будет отличаться
от заданного, за исключением того, что инструмент будет «резать
воздух».
11 Босинзон М. А.
321
Пожалуй, самым реалистичным способом проверки УП является
настоящая обработка «ненастоящего» материала. Обработка за-
готовки из легкого материала (специального воска или пластика)
позволяет понять, что на самом деле делает программа. При этом
можно использовать очень высокие режимы резания и не бояться
сломать инструмент или испортить заготовку из дорогостоящего
металла.
Выбор того или иного способа проверки УП на станке зависит
от многих факторов. Для начинающего программиста рекомендуется
выполнять полную проверку. Профессионал может ограничить-
ся частичной проверкой или вообще проводить тесты УП только
на персональном компьютере, используя инструменты бэкплота
и твердотельной верификации. При написании программы и работе
на станке с ЧПУ главное — быть внимательным и не торопиться,
а в случае сомнений лучше обратиться к документации станка или
за советом к специалисту.
Последовательность полной проверки УП.
1.	Выполнить графическую проверку кода программы на ком-
пьютере методами бэкплота или твердотельной верификации.
2.	Осуществить дополнительные проверки программы и на-
стройки станка:
	все ускоренные перемещения выполняются над поверхностью
заготовки на безопасном расстоянии;
	в УП номера инструментов и номера корректоров совпадают;
	инструмент, установленный в инструментальном магазине стан-
ка, соответствует инструменту, описанному в УП;
	инструмент надежно закреплен в патроне;
	в стойке ЧПУ находятся правильные значения компенсации
длины и радиуса инструментов;
	назначены верные режимы резания;
	шпиндель вращается в правильном направлении;
	в УП присутствует команда на включение СОЖ при необходи-
мости;
	операции обработки выполняются в правильном порядке;
	черновые операции производятся перед чистовыми операциями;
	заготовка надежно закреплена в приспособлении;
	инструмент перемещается от одного обрабатываемого элемента
детали к другому на безопасном уровне по оси Z.
3.	Выполнить графическую проверку программы на стойке ЧПУ,
если это возможно.
322
4.	Отработать УП на холостых ходах:
	включить режим покадровой отработки УП;
	уменьшить скорость рабочей подачи;
	сместить нулевую точку детали на безопасное расстояние над
поверхностью заготовки и прогнать программу «по воздуху».
5.	Вернуть нулевую точку из безопасного положения в нормаль-
ное положение, отменить режим покадровой отработки УП и вы-
полнить обработку детали с уменьшенными рабочими режимами.
6.	Проверить размеры детали. При необходимости произвести
корректировку значений длины и радиуса инструментов или самой
программы.
ВВОД КОРРЕКЦИИ
14.3.
Рассмотрим пример ввода коррекции в отечественных системах
ЧПУ старого поколения типа НЗЗ-1М и НЗЗ-2М.
Коррекция вводится до начала отработки программы при уста-
новке режима работы с ручного пульта в положении нуля отсчета.
Коррекция может быть по геометрическим размерам (диаметр,
длина вылета фрезы) и по режиму обработки (скорость подачи,
частота вращения шпинделя). Коррекция скорости подачи может
вноситься в любое время в процессе отработки программы.
Значения геометрических коррекций выражаются в количествах
импульсов. Допустим, что радиус фрезы оказался больше расчет-
ного на 0,28 мм. Чтобы получить значение коррекции (например,
связанной с эквидистантой криволинейного контура, т.е. траекто-
рией перемещения центра фрезы), следует значение отклонения
разделить на значение цены импульса, поставить знак «+», так как
в примере поправочное перемещение направлено от заготовки. При
цене импульса, равной 0,01 мм (что соответствует данным станка
ЛФ260-МФ4), коррекция составит 0,28 : 0,01 = 28.
Значение коррекции и ее знак рекомендуется записать под но-
мером того корректора на технологическом пульте УЧПУ, который
в соответствии с записью команд программы предусмотрен для
выполнения такой коррекции. Одновременно полезно записать
вид коррекции. Могут быть введены только те коррекции, которые
предусмотрены и отражены в записи программы обработки. Это
устанавливается чтением технологической карты наладки и «рас-
печатки» программы, каждая строка которой содержит информацию
11
323
одного кадра и начинается с его номера, например: N = 001 G01
X — 008450 Y — 004280 Z — 002476 F4724 L301LF
На возможность внесения коррекции указывает наличие в ка-
дре слова с адресом L. Адрес L всегда располагается в конце фра-
зы (кадра). Код коррекции, записываемый в распечатке, состоит
из буквенного символа L и трех цифр А1Г А2 и А3; иначе символ L
сопровождается трехзначным числом. Высший разряд этого числа,
т.е. Aj, информирует о виде коррекции. Так, в нашем примере зна-
чения А! следующие:
Aj = 1, корректируется координата X;
Aj = 2, корректируется координата У;
Aj = 3, корректируются координаты X, У;
Aj = 4, корректируется координата Z;
Aj = 5, корректируются координаты X, Z;
Aj = 6, корректируются координаты У, Z;
Aj = 7, корректируются координаты X, У, Z.
Цифры А2 и А3 служат для информации о номере корректора, ко-
торый задан программой для внесения коррекции, предусмотренной
в данном кадре. Технологические пульты УЧПУ НЗЗ-1М и НЗЗ-2М
имеют 18 корректоров.
Код коррекции не содержит указания, с каким знаком может
быть введена коррекция. Если такое указание должно иметь ме-
сто (вызывается обстоятельствами, при которых внесение любой
поправки, например со знаком «минус», вызовет брак изделия),
то знак коррекции задается путем замены первой цифры (нуля)
у двух разрядных чисел, придаваемых подготовительным функциям
G01, G02 и СОЗ, на цифру 4, когда задается + («плюс»), на цифру 5,
когда задается — («минус»): например, G41 или G53.
С осуществлением ввода коррекции связаны и некоторые другие
подготовительные функции. Такими являются: G40 — осуществляется
команда отмены коррекции; G41 — коррекция длины инструмента
положительная («+»); G51 — то же, отрицательная («-»); G42 — кор-
рекция радиуса инструмента при перемещении по часовой стрелке
положительная; G52 — то же, отрицательная; G43 — коррекция ра-
диуса инструмента положительная («+») при перемещении против
часовой стрелки; G53 — то же, отрицательная («-»).
Подготовительные функции G41, G42 и G43 обеспечивают взя-
тие коррекций с положительным знаком независимо от набора
набранного на соответствующем корректоре, а функции G51, G52
и G53 — то же, с отрицательным знаком («-»). УЧПУ НЗЗ-1М и НЗЗ-
2М, если в них отсутствует так называемый блок эквидистанты,
не обеспечивает возможности введения коррекции на параметры
324
траектории инструмента, обходящего криволинейный обрабатывае-
мый контур заготовки по эквидистанте. На рис. 14.1, а показана схема
коррекции при линейной интерполяции на размер радиуса фрезы 1.
Пунктиром 3 показан неправильный (относительно расчетного пути
2) путь центра фрезы, требующий доправки. Коррекция АХ должна
быть введена со знаком «минус», так как производится отнесение тра-
ектории инструмента вправо. Коррекция АУ также берется со знаком
«минус». В этом примере запись коррекции в распечатке будет L305,
если программой задается корректор под номером 5.
На рис. 14.1, б показана схема коррекции при круговой интерпо-
ляции. Для изменения радиуса пути 1 фрезы 2 координата X ее на-
чальной точки А должна быть увеличена на АХ, т. е. фреза отнесена
от центра дуги вправо. В записи кадра, в котором отрабатывается
этот квадрант окружности контура изделия, должны быть заданы
подготовительная функция G53 и коррекция L306, если номер кор-
ректора, например, 6.
После пробной обработки заготовки и измерения полученных
на ней размеров при необходимости вносятся новые поправки
путем сброса в 0 (переключателем режимов на пульте оператора
УЧПУ) прежде набранных коррекций и набора новых уточненных
значений на тех же корректорах.
Перед началом обработки оператор должен измерить длину
каждого из инструментов, использующихся в программе, и ввести
Рис. 14.1. Схемы коррекции:
а — при линейной интерполяции: 1 — фреза; 2 и 3 — соответственно расчетный
и неправильный путь центра фрезы; б — при круговой интерполяции против часо-
вой стрелки: 1 — путь фрезы; 2 — фреза
325
числовые значения длин в соответствующие регистры компенсации
длины инструмента (или в таблицу инструментов). Смещение базо-
вой точки шпинделя на величину длины инструмента называется
компенсацией длины инструмента:
N025 G43 Н02 Z50.
Компенсация длины инструмента на большинстве современных
станков активируется командой G43, а отменяется G49 или Н00.
При создании УП программист не указывает напрямую значение
длины инструмента (он еще не знает точной длины), а использует
«ссылку» на соответствующий регистр компенсации инструмента
в памяти СЧПУ. Например, следующая строка программы активи-
рует компенсацию длины инструмента № 2.
При этом Н указывает на соответствующий регистр компенсации
длины, Н02 — на регистр инструмента № 2, НОЗ — па регистр ин-
струмента № 3 и т. д. Компенсация длины инструмента значительно
«упрощает жизнь» программисту (ему не нужно думать о точной
длине инструментов) и дает возможность оператору станка, «играя»
значением в регистре компенсации длины, добиваться требуемых
размеров детали по оси Z.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте особенности графической симуляции об-
работки.
2.	Что такое твердотельная верификация?
3.	Как осуществляется проверка управляющей программы
на станке?
4.	Какова последовательность полной проверки УП?
5.	Приведите пример геометрической коррекции УП.
ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБСЛУЖИВАНИЕ
СТАНКОВ С ЧПУ
Глава 15. Использование специальных программ
для диагностики состояния станка
с ЧПУ
Глава 16. Возможные неисправности станков
с ЧПУ и методы их устранения


Глава 15
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ
ПРОГРАММ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ
СОСТОЯНИЯ СТАНКА С ЧПУ
15.1.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНИКЕ
БЕЗОПАСНОСТИ
Прежде чем рассматривать вопросы технического обслуживания
станков с ЧПУ, остановимся па общих рекомендациях по технике
безопасности при работе на этих станках.
Станок с ЧПУ — это сложный объект, состоящий из различных
механических узлов, электрических и электронных компонентов.
Для обеспечения безопасности разработаны общие правила экс-
плуатации станков с ЧПУ
При эксплуатации и техническом обслуживании станков с ЧПУ
необходимо соблюдать следующие правила.
1.	К эксплуатации и ремонту станка допускается только пер-
сонал, ознакомленный с соответствующей документацией станка
и СЧПУ
2.	Всегда необходимо пользоваться защитными очками и специ-
альной обувью. При необходимости использовать перчатки, пыле-
защитную маску и средства защиты слуха.
3.	При работе на станке не рекомендуется носить кольца, часы,
различные украшения и галстуки. Длинные волосы должны быть
собраны и прикрыты рабочим головным убором.
4.	Эксплуатация станка разрешается лишь в том случае, если вы
убедились, что регулярно производилось обслуживание станка и он
находится в отличном техническом состоянии.
5.	Необходимо убедиться, что станок заземлен надлежащим об-
разом.
6.	Не следует приступать к работе на станке, если от него исходит
необычное или слишком сильное тепло, шум, наблюдается выделе-
ние дыма или вибрация. При этом необходимо срочно обратиться
к производителям станка или в сервисную службу.
328
7.	Доступ к электрическим компонентам станка разрешается
только специально обученному персоналу
8.	Нельзя применять в качестве очистителей и СОЖ ядовитые
и воспламеняющиеся вещества.
9.	Нельзя открывать защитные дверцы и кожуха, пока какое-либо
из устройств станка находится в движении.
10.	Зона вокруг станка должна быть сухой и хорошо освещенной.
11.	Перед закреплением инструмента необходимо убедиться, что
все поверхности устройства крепления инструмента чистые.
12.	Не следует применять в станке изношенные, хрупкие и де-
фектные инструменты.
13.	Не рекомендуется превышать номинальную мощность станка.
14.	Нельзя оставлять инструмент и детали в местах, в которых
они могли бы соприкоснуться с подвижными частями станка.
15.	Регулярно проверять уровень смазки и охлаждающего средства.
16.	Во время обработки не предпринимать наладку инструмента
или крепление деталей.
17.	Поддерживать достаточно безопасное расстояние до всех
точек «защемления» (мест изгиба шлангов и проводов) и избегать
опасных ситуаций.
18.	Обязательно знать расположение клавиш аварийного оста-
нова станка.
19.	Не оставлять станок без присмотра во время его работы.
20.	При контакте с обработанными деталями обращать внимание
на наличие острых кромок.
21.	Не удалять стружку голыми руками. Использовать для этого
крючок или другое приспособление, убедившись в полной оста-
новке частей станка. Не производить очистку станка с помощью
воздушного шланга.
22.	Не следует пытаться остановить или затормозить перемеще-
ния исполнительных органов станка голыми руками или с помощью
приспособлений.
23.	Не следует применять для крепления инструмента и заготовки
дефектные или грязные патроны, держатели и приспособления.
24.	Запрещается предпринимать какие-либо конструктивные
изменения станка без согласования с производителем станка или
сервисной службой.
25.	Не следует допускать, чтобы во время работы со станком вас
кто-нибудь отвлекал.
26.	Ни в коем случае не совершать на станке операций, которых
вы не понимаете. В случае сомнений обязательно проконсультиро-
ваться со специалистом.
329
27.	Никогда не работать внутри станка, если кто-либо работает
со стойкой ЧПУ. Перейти в режим редактирования для предот-
вращения случайного перемещения исполнительных органов
станка.
28.	Уделять особое внимание перемещениям на ускоренной пода-
че. Соблюдать безопасное расстояние над поверхностью заготовки
для таких перемещений.
29.	Перед началом обработки проверять УП всеми доступными
способами.
Станки с ЧПУ имеют аппаратные и программные средства ав-
томатического контроля, измерения и диагностики. Рассмотрим
некоторые задачи обеспечения функционирования станочного
оборудования с ЧПУ в автоматизированном производстве.
Контрольно-измерительная подсистема. Выполняет автома-
тический контроль заготовки, детали, инструментов и основного
рабочего процесса (например, процесса резания) в целях обеспе-
чения работоспособности металлообрабатывающего оборудования,
требуемого качества выпускаемой продукции и заданной произво-
дительности обработки. Для достижения указанных целей контроль-
но-измерительные функции выполняются на станках с ЧПУ перед
обработкой, во время обработки (постоянно или периодически
между отдельными переходами технологических операций) и после
завершения обработки.
При контроле заготовок перед обработкой необходимо выпол-
нить следующие операции:
	опознание стола-спутника с требуемой заготовкой (например,
по штриховому коду);
	контроль пространственного положения заготовки на станке
в зоне обработки;
	привязка системы координат детали в системе координат станка
и соответствующая корректировка геометрических параметров
программ обработки;
	измерение припуска и твердости материала заготовки для рас-
чета необходимого числа проходов.
Во время обработки осуществляется измерение получаемых
на детали размеров и отклонений ее формы от заданных, а также
расчет необходимых коррекций в управляющей программе (напри-
мер, перед выполнением чистового прохода).
После завершения обработки выполняется контроль размеров
детали и собираются данные, характеризующие статистические
оценки качества и партии обработанных деталей.
330
Диагностическая подсистема ЧПУ. Ставит своей целью опре-
деление технического состояния оборудования и распознавание
«симптомов» неисправностей, места и причины их возникно-
вения. Диагностика объекта выполняется на основании общего
алгоритма:
	анализ исходной информации, которая содержится в управля-
ющей программе;
	получение информации о текущем состоянии процесса/объекта
с помощью сигналов от датчиков обратной связи по контролиру-
емым параметрам;
	анализ результатов измерений на станке с ЧПУ и формирование
данных о текущем состоянии объекта;
	коррекция процесса обработки или прерывание процесса и от-
ключение оборудования.
Совокупность специальных контрольно-измерительных про-
цедур, проводимых над объектом в целях выявления его техническо-
го состояния, называется тестированием. Анализ данных, получен-
ных при тестировании технологического оборудования (например,
при измерении некоторых параметров во время эксплуатации),
дает возможность определить неисправности уже в самом начале
их возникновения. Таким образом, можно избежать аварийных
ситуаций, исключить снижение качества обрабатываемых изде-
лий. Кроме того, тестирование позволяет своевременно назначать
и целенаправленно проводить ремонт оборудования, снижая время
его простоя из-за неисправностей. В зависимости от интервалов
времени между последовательными операциями тестирования раз-
личают три типа диагностики:
	непрерывная диагностика (в процессе эксплуатации оборудова-
ния);
	периодическая (с разными промежутками времени);
	случайная (только при отказах).
Непрерывной является, например, диагностика процесса ре-
зания, выполняемая с помощью описанного ранее монитора,
а также тестирование собственного устройства ЧПУ системны-
ми программными средствами. Периодически через небольшие
промежутки времени, например, контролируют размеры детали
и состояние размерного износа инструмента. Данные периоди-
ческого контроля инструмента и точности обработки использу-
ют, в частности, для диагностики состояния механизмов станка
и параметров технологического процесса. Для выполнения такого
331
контроля обычно используют встроенные в станок контрольно-из-
мерительные средства. Периодический контроль с более высокой
точностью выполняют на специальном оборудовании — контроль-
но-измерительных машинах с ЧПУ, имеющихся в составе гибких
производственных систем.
К диагностированию с большим промежутком времени относят
все проверки, которые проводят в период планового технического
обслуживания технологического оборудования с ЧПУ. В этом слу-
чае необходимо контролировать геометрические, кинематические
и динамические характеристики, изменяющиеся очень медленно,
определение которых требует значительного времени и специаль-
ных контрольно-измерительных средств. К такому виду диагностики
можно отнести периодическую проверку точности позиционирова-
ния станка с ЧПУ, позволяющую определить его общее техническое
состояние.
Станки с ЧПУ являются сложными технологическими комплек-
сами, включающими непосредственно станок и устройство ЧПУ,
которые должны быть органически взаимосвязаны с учетом их
особенностей и возможностей. Надежность и качество работы
станка с ЧПУ в равной степени зависят от надежности и качества
работы как самого станка, так и устройства ЧПУ.
При работе станка с ЧПУ происходит взаимодействие большого
числа механических, гидравлических, пневматических и электрон-
ных устройств и элементов, от правильного и надежного функцио-
нирования которых в значительной степени зависит точность
выполнения заданной программы управления механической обра-
боткой деталей. При этом важно не только обеспечить безотказное
функционирование станка с ЧПУ с точки зрения выхода из строя
его отдельных механизмов и блоков, но и обеспечить в течение
установленного периода эксплуатации выполнение обусловленных
его назначением технологических операций с показателями каче-
ства и производительностью, установленными нормативно-техни-
ческой документацией, т. е. обеспечить заданную технологическую
надежность.
Изменение точности станка с ЧПУ в процессе эксплуатации, про-
исходящее под действием различных вредных процессов и внешних
воздействий, обусловливается появлением допустимых и недопусти-
мых повреждений как в станке, так и в устройстве.
Повреждения, которые приводят сразу к остановке станка
с ЧПУ (из-за повреждения самого станка или устройства ЧПУ)
или к недопустимым условиям его работы, являются причинами
отказов его функционирования. Эти отказы являются следствием
332
неправильных методов конструирования, изготовления станка или
его эксплуатации.
Повреждения, которые не ограничивают возможности функци-
онирования станка с ЧПУ, но приводят при его дальнейшей экс-
плуатации к снижению точности обработки, являются причинами
его параметрических отказов (отказов по точности обработки).
Параметрические отказы присущи любому сложному технологи-
ческому комплексу, каким является станок с ЧПУ.
Если более характерным для станка является параметрический
отказ, то для устройства ЧПУ — отказ функционирования. Послед-
ний может проявляться в устройстве ЧПУ в виде:
	неиндикатируемых сбоев, которые не обнаруживаются в мо-
мент их возникновения;
	индикатируемых сбоев, которые фиксируются системой ЧПУ
в момент их возникновения с прекращением дальнейшей обра-
ботки программы управления;
	устойчивых отказов, которые приводят сразу к остановке станка
с ЧПУ.
Таким образом, если индикатируемые сбои и устойчивые отка-
зы устройства ЧПУ приводят к отказам функционирования станка
с ЧПУ, то его неиндикатируемые сбои приводят к параметрическим
отказам.
Неиндикатируемые сбои в станках с разомкнутыми системами
ЧПУ проявляются в виде пропуска управляющих импульсов, что
может иметь место в самих электронных блоках устройства ЧПУ,
при работе шагового электродвигателя и гидроусилителя, а также
в передаточных механизмах привода подачи (например, из-за нали-
чия люфта в зубчатых передачах и в передаче винт—гайка в момент
реверса перемещения).
В станках с замкнутыми системами ЧПУ появление неиндика-
тируемых сбоев возможно из-за изменения параметров точности
самого станка, датчика обратной связи (ДОС), элементов блока ДОС
в устройстве ЧПУ. Так, тепловые деформации базовых и переме-
щающихся элементов станка, упругие деформации, износ направ-
ляющих и другие погрешности станка могут оказывать влияние
на точность измерения датчиками обратной связи действительного
положения рабочих органов. В этом случае ДОС будет передавать
искаженную информацию о перемещении рабочих органов, что
приведет к появлению неиндикатируемых сбоев и, соответственно,
к параметрическому отказу станка с ЧПУ.
333
Наряду с непосредственным повышением точности станков
с ЧПУ с применением новых механизмов в приводах подач (безза-
зорных зубчатых передач и редукторов, беззазорных шариковых
винтовых пар), новых типов направляющих, снижающих потери
на трение, а также с повышением жесткости шпиндельного узла,
опор ходового винта привода подач и других элементов станка
системы ЧПУ позволяют проводить компенсацию погрешностей
как самого станка, так и погрешностей, возникающих в процессе
обработки деталей. Первый метод заключается в проведении ком-
пенсации систематической составляющей погрешностей на основе
обработки информации о погрешностях станка с ЧПУ или всей
технологической системы (системы СПИД), полученной анали-
тическими расчетами или экспериментальными исследованиями
(упругих деформаций, люфта в приводе подач, погрешностей ин-
струмента, ходового винта и др.).
Компенсация может выполняться коррекцией программы
управления на этапе программирования или в процессе эксплуа-
тации редактированием программы управления, находящейся
в памяти системы ЧПУ; путем программного ввода коррекций
с пульта устройства ЧПУ (радиуса, длины и положения инстру-
мента и др.).
Применение систем ЧПУ, построенных на базе мини-ЭВМ или
микропроцессоров, позволяет путем использования постоянно дей-
ствующих программ коррекции, заложенных в память устройства
ЧПУ, проводить компенсацию накопленной погрешности шага
ходового винта, зазоров в приводе подачи, тепловых деформаций.
Такие возможности позволяют не только повысить начальную точ-
ность станка с ЧПУ, ио и путем периодического измерения меняю-
щихся погрешностей станка и их коррекции в памяти устройства
ЧПУ поддерживать точность станка в заданном пределе в процессе
эксплуатации.
При другом методе компенсация погрешностей станка с ЧПУ
осуществляется на основе:
	информации, поступающей непрерывно или прерывисто, си-
стем обратной связи с датчиками, измеряющими начальные по-
грешности станка (например, геометрических параметров);
	погрешностей, возникающих в процессе эксплуатации (напри-
мер, вибрации, тепловые деформации, инструмента и др.);
	погрешностей, вызываемых внешними воздействиями (темпе-
ратура, вибрации, припуск на заготовке, твердость обрабатыва-
емого материала и др.);
334
	погрешностей непосредственно обрабатываемых деталей (раз-
меров, формы, шероховатости и др.).
Применение обратных связей усложняет станок с ЧПУ, но позво-
ляет компенсировать не только систематическую, но и случайную
составляющую погрешностей и проводить эту компенсацию непре-
рывно в процессе эксплуатации. По такому методу работают само-
приспособляющиеся (адаптивные) системы управления, которые
позволяют компенсировать погрешности обработки, обусловленные
таким случайными факторами, как колебания припуска на заготов-
ке и твердости обрабатываемого материала, а также затупление
режущего инструмента.
Необходимость рассмотрения станка с ЧПУ как единого техно-
логического комплекса меняет не только задачи его конструирова-
ния, но и методы его контроля и приемки, методы эксплуатации,
профилактики и ремонта.
Так, для станков с ЧПУ разработаны и применяются новые
виды контроля их начальной точности. При работе станка с ЧПУ
вхолостую определяется комплексный показатель начальной точ-
ности — погрешности позиционирования.
Комплексная проверка станка с ЧПУ в работе проводится путем
обработки заданной детали (или нескольких различных деталей)
на определенных режимах резания с регламентацией поручаемых
размеров. Применяют также контроль точности станков с ЧПУ
ощупыванием специального эталона по заданной программе и фик-
сации получаемых отклонений. Контроль надежности работы станка
и устройства ЧПУ проводится при их непрерывной работе вхоло-
стую по определенной тсст-программе в течение заданного времени.
Применение станков с ЧПУ потребовало, учитывая их специфи-
ку, разработать рациональную систему их технического обслужива-
ния, профилактики и ремонта. Большая сложность станков с ЧПУ
и случайный характер их отказов в процессе эксплуатации создают
большие трудности в поиске возникающих неисправностей, а также
в определении причин изменения точности обработки. Это приво-
дит к длительным простоям дорогостоящего оборудования, каким
являются станки с ЧПУ.
Современные системы ЧПУ позволяют проводить диагностику
технического состояния станка и устройства ЧПУ, обеспечивают
оперативную выдачу информации о возникающих неисправностях,
а также позволяют прогнозировать состояние как отдельных меха-
низмов и блоков, так и станков с ЧПУ в целом с выдачей информа-
ции для проведения необходимых мероприятиях по техническому
обслуживанию и ремонту.
335
15.2.
КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СТАНКА
С ЧПУ
Технический контроль — это проверка соответствия объекта
управления техническим требованиям. В станках с ЧПУ техниче-
ский контроль охватывает сам станок, включая узлы, инструмент,
оборудование; систему управления; процесс обработки; объект
обработки (заготовку/деталь). Контроль производится с помощью
системы ЧПУ; датчиков и контрольно-измерительной аппаратуры,
установленных на станке; дополнительных приборов и контрольно-
измерительной аппаратуры служб технического контроля.
Техническое диагностирование — это не только проверка
соответствия объекта техническим требованиям, но и выявление
причины и вида дефекта.
Совокупность проверок, последовательность их реализации
и правила обработки результатов для определения технического со-
стояния объекта управления задаются алгоритмом управления. Если
этот алгоритм задает только одну фиксированную последователь-
ность проверок, то он называется безусловным; если в зависимости
от предыдущего такта работы, то условным; если он обеспечивает
определение оптимальных значений заданной целевой функции
диагностики — оптимальным.
Сравнение технического контроля и технического диагностиро-
вания показывает следующее:
	контроль устанавливает наличие дефекта, а диагностирование
выявляет причины, место и вид дефекта;
	при контроле не прогнозируется состояние объекта, не изуча-
ется характер изменения параметров, а при диагностировании
прогнозируется состояние объекта, изучается характер измене-
ния параметров;
	при контроле проверки, как правило, производятся в статиче-
ском режиме, а при диагностировании проверки производятся
при работе оборудования (иногда на холостых ходах).
15.3.
ПРОЦЕСС ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
Процесс диагностирования скрытых объектов включает в себя
измерительные элементы, контрольные элементы и логические
элементы, а явные объекты диагностируются визуально.
336
Диагностирование станка производится на двух этапах:
	сборка и наладка, т. е. проверка соответствия деталей и узлов;
	эксплуатация, ремонт, т, е. применение силовых и точностных
методов.
Функциональное диагностирование осуществляется в случае
поступления на основные входы объекта воздействия, задаваемого
рабочим алгоритмом. Диагностирование включает в себя три этапа:
измерение, анализ и принятие решения.
Оптимальное диагностирование предполагает поиск и обнару-
жение неисправностей с помощью эксперимента.
Состояние функционирования (допустимое, предаварийное, ава-
рийное) определяется с помощью технического диагностирования,
с его же помощью осуществляется поиск неисправностей.
Тестовый контроль предназначен для определения неисправ-
ностей. Характеризуется возможностью подачи специального воз-
действия на объект управления. Используется для оценки причин
выпуска станком изделий с отклонениями от размеров. Произво-
дится проверка управляющих сигналов и подналадки путем подачи
команды и проверки ее исполнения.
Цель проведения тестового контроля — выяснение места, при-
чины, времени отказа.
Аппаратный контроль применяется на станках ЧПУ типа NC,
т. е. микроконтроллерных, для обнаружения ошибок в программе
и функциональных неисправностях в системе. Функции могут
быть заданы в аналоговом виде или с помощью программы (ПМК,
электронные схемы). Они однозначны и не могут изменяться. Кон-
троль производится с помощью использования программы «тест»
в начале работы или фоновом режиме.
Комбинированный метод заключается в совокупном использова-
нии логических и математических обработок информации.
Классификация методов диагностирования по периодичности
диагностирования:
	непрерывное;
	периодическое (для оценки качества функционирования обору-
дования и точности обработки изделий).
Классификация методов диагностирования по степени автома-
тизации:
	автоматическое;
	полуавтоматическое;
	ручное.
337
	диагностирование состояния систем программного управления;
	тестовое и функциональное диагностирование;
	систему технического диагностирования.
Функциональное диагностирование позволяет определить
техническое состояние системы (или ее элементов) по рабочему
воздействию на нее. Рабочее воздействие контролирует исполнение
системой заданных функций при заданных параметрах и выявляет
причины нарушения ее функционирования.
Тестовое и функциональное диагностирование выполняется
по алгоритму диагностирования.
Алгоритм диагностирования — совокупность элементарных про-
верок в контрольных точках системы и правил, устанавливающих
последовательность их проведения, а также анализ результатов этих
проверок, по которым можно определить исправное, работоспо-
собное состояние или состояние правильного функционирования
от неисправного состояния и уметь отличать дефекты от неисправ-
ного состояния.
В алгоритмах тестового диагностирования контрольные точки
определены предварительно, они одинаковы для всех проверок.
Подбираются только тестовые воздействия.
В алгоритмах функционального диагностирования предвари-
тельно определены входные воздействия, а выбору подлежат кон-
трольные точки.
При проведении различных элементарных проверок могут тре-
боваться различные затраты на их реализацию. Эти проверки могут
давать разную информацию о техническом состоянии системы.
Одни и те же элементарные проверки могут быть реализованы
в различной последовательности, т.е. для решения даже одной за-
дачи диагностирования можно построить несколько алгоритмов.
Средства диагностирования подразделяют, прежде всего,
на программные и аппаратные, а также внешние (конструктивно
выполненные отдельно от системы) и встроенные (являющиеся
составной частью системы); ручные, автоматизированные и авто-
матические; специализированные и универсальные.
Методы диагностирования УЧПУ в зависимости от используемых
средств диагностирования определяются различными факторами:
выбором объекта диагностирования (узла, блока, элемента и т.д.),
используемыми диагностическими параметрами (временные, сило-
вые, электрические, виброакустические и др.).
Эффективность процессов диагностирования во многом опре-
деляется программными средствами системы.
340
Система технического диагностирования предназначена для
проверки правильности функционирования, поиска нарушений
в исполнительной, управляющей и контрольной частях станка
с ЧПУ в целях предупреждения внезапных отказов, устранения
отклонений, набора статистики для прогнозирования состояния
систем и ускорения отладки оборудования при переходе из одного
режима работы в другой.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте особенности различных видов контроля
и диагностирования.
2.	Какова область применения проходных резцов?
3.	Каковы основные методы диагностирования?
4.	Охарактеризуйте особенности индикатируемых и неинди-
катируемых сбоев.
5.	Что такое аппаратные и программные средства диагности-
рования?
Глава 16
ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
СТАНКОВ С ЧПУ И МЕТОДЫ
ИХ УСТРАНЕНИЯ
16.1.
МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ
РАБОТЫ СТАНКОВ С ЧПУ
Весьма важным вопросом для поддержания нормального каче-
ства работы станков с ЧПУ является выбор наиболее рационального
метода поиска неисправности.
На практике в основном применяется три метода поиска неис-
правности: логический, практический и тестовый.
Логический метод. Основан на знании состава и работы обо-
рудования, на анализе выдачи фактической информации и ее
сравнении с заданной управляющей программой, знании порядка
обработки информации по узлам и блокам устройства, правильном
определении характерных и нехарактерных ошибок в управляющей
программе и неисправностей в устройствах ЧПУ на самом станке.
На основании анализа действия входной и результатов выходной
информации делается логическое заключение об имеющихся де-
фектах и путях их устранения для обеспечения нормальной работы
станка с ЧПУ.
Практический метод. Этот метод поиска неисправностей осу-
ществляется посредством специальных измерительных приборов.
При этом производится деление дефектной цепи на две части. За-
тем та часть, в которой обнаружена неисправность, опять делится.
И так до нахождения неисправной платы, подлежащей замене.
После этого производится общая проверка устройства и делается
вывод о качестве работы системы ЧПУ и станка в целом.
Тестовый метод. Данный метод поиска неисправностей на стан-
ках с ЧПУ применяется в цеховых условиях. При этом производится
проверка работы устройства ЧПУ в целом или его отдельных узлов,
которые выполняют законченные микрооперации воздействием
на них соответствующими тест-программами. Тестовый метод
342
позволяет сравнительно быстро определить дефект и принять не-
обходимые меры для его устранения.
Неисправности узла ввода с фотосчитывающим устройством,
а также линейного интерполятора и блока задания скорости являются
наиболее характерными для применяемых систем ЧПУ на совре-
менных металлорежущих станках. Причинами неисправностей узла
ввода чаще всего является старение фотодиодов или загрязнение оп-
тики фотосчитывающего устройства и лентопротяжного механизма.
Для подготовки и контроля управляющих программ на заводах
и объединениях, где работают станки с ЧПУ, созданы специализи-
рованные участки, снабженные необходимой аппаратурой.
При использовании станков с ЧПУ предъявляются повышенные
требования к установленному на них электрооборудованию. Оно
должно обеспечить возможность оперативного устранения помех
в местах их возникновения, а также обладать способностью надеж-
ного управления сильноточным оборудованием и электродвигате-
лями посредством слабых сигналов или контактов.
Станки с ЧПУ в отличие от обычных станков снабжены для
каждой управляемой координаты движения отдельным приводом
подачи, который работает от управляющей системы и должен обе-
спечить высокую точность позиционирования и достаточное бы-
стродействие. Для этого используются быстродействующие привод-
ные двигатели: гидравлические, электрогидравлические (шаговые
или следящие) и электрические. Конструктивными и технологиче-
скими методами обеспечивается максимальное устранение зазора
в кинематической цепи (например, посредством замены обычных
винтовых зацеплений на шариковые винтовые пары) и до мини-
мума уменьшается трение в направляющих, производится подбор
оптимальных масс перемещающихся узлов и т.д.
Особое внимание должно быть уделено уходу за гидроприводом.
Сорт масла для заливки в гидросистему должен соответствовать
требованиям руководства по эксплуатации данного оборудования.
Масло должно быть чистым, профильтрованным и однородным
(смешивать различные марки масел не рекомендуется). Нельзя
допускать нарушения герметичности гидросистемы, утечки и сни-
жения допустимого уровня масла. Перед пуском станка необходимо
включить гидросистему на некоторое время для прогрева масла.
По существующему положению все мероприятия по профилак-
тическому ремонту оборудования и аппаратуры, а также по другим
видам обслуживания станков с ЧПУ должны выполняться только
специально подготовленным персоналом, имеющим соответствую-
щий допуск; станочнику запрещается самостоятельно производить
343
какие-либо операции на станке, не входящие в его обязанности. Тем
но менее оператор должен не только знать, когда и какие меропри-
ятия предусмотрены графиками по обслуживанию станка с ЧПУ,
на котором он работает, но и систематически следить за их выпол-
нением в соответствии с установленными графиками, а также при
необходимости непосредственно участвовать в них, оказывая всемер-
ную помощь и содействие обслуживающему персоналу ремонтников.
Учитывая это, целесообразно производственным рабочим, обслу-
живающим станки с ЧПУ, не только знать особенности этих станков
и методику выявления неисправностей на них, приведенную ранее,
но и в общих чертах ознакомиться с характерными ошибками счи-
тывания и методами их устранения на устройствах ЧПУ (табл. 16.1).
Понятно, что это относится только к устаревшим системам ЧПУ,
у которых управляющая программа записана на перфоленте.
Таблица 16.1. Ошибки считывания и методы их устранения при работе на станках с ЧПУ		
Неисправность	Причина неисправности	Метод устранения неисправности
Ошибка в перфоленте (при контроле на чет- ность или нече тность)	Неправильно пробито контрольное число или контрольный символ	Заменить перфоленту
Износ, повреждение, загрязненность пер- фоленты	Плохое хранение пер- фоленты, попадание на нее масла	Заменить перфоленту, улучшить условия ее Хранения
Не совпадает шаг строчек перфоленты с шагом счи тываю- щего устройства	Не соответствует на- стройка лентопротяж- ного механизма систе- мы ЧПУ или перфора- тора, на котором гото- вилась программа	Отрегулировать лен- топротяжный меха- низм, применить соот- ветствующий перфо- ратор для подготовки программы
Загрязнение оптиче- ского устройства фотосчитывания	Попадание влаги, пыли, грязи в оптиче- скую систему	Протереть спиртом линзы и защитные стекла фотоочисти- теля
Нарушение системы считывающего устрой- ства, заедание перфо- ленты или ее проска- кивание	Отказы в работе лен- топротяжного меха- низма	Прочистить и смазать механическую часть лентопротяжного ме- ханизма. При необхо- димости отрегулиро- вать и исправить его
344
Окончание табл. 16.1
Неисправность	Причина неисправности	Метод устранения неисправности
Ошибки позициони- рования (рабочие ор- ганы станка не дости- гают запрограммиро- ванного положения)	Отказы в электронной системе ЧПУ, полом- ка датчиков обратной связи и их приводов, неисправность при- водов подач, ошибки программирования	Проверить и устра- нить недостатки в электронной систе- ме ЧПУ, в датчиках обратной связи и их приводах или приво- дах подач заменить затупившийся ин- струмент, скорректи- ровать программу
16.2.
МЕТОДИКА ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТИ
В ЭЛЕКТРОННОЙ ЧАСТИ СЧПУ
Определение и отыскивание неисправности — один из наиболее
сложных процессов при ремонте устройства ЧПУ. Еще раз следует
обратить внимание, что данным видом работ может заниматься толь-
ко персонал, имеющий соответствующую подготовку и разрешение
на выполнение соответствующих ремонтно-диагностических работ.
Для того чтобы быстро найти причину неисправности, необхо-
димо четко представить себе принцип работы конкретного модуля
или блока СЧПУ, изучить его принципиальную электрическую
схему, знать факторы, от которых зависят основные параметры,
и правильно установить направление поиска неисправности.
Наладку и проверку модуля/блока осуществляют с помощью
диагностического оборудования.
Техническое диагностирование представляет собой процесс
определения технического состояния объекта диагностирования
с определенной точностью. Задача диагностирования состоит в том,
чтобы своевременно обнаружить дефекты, найти места и причины
их возникновения, чтобы в конечном итоге восстановить нарушен-
ное дефектом соответствие объекта техническим требованиям.
Техническое диагностирование в целях определения мест, при-
чин и видов дефектов объекта называется поиском дефектов. Их
поиск необходим для выполнения и замены дефектных компонентов
или связи объекта для устранения ошибок монтажа и т.д. Поиск
345
дефекта является существенной составляющей наладки на этапе
эксплуатации.
Система технического диагностирования представляет собой
совокупность технических средств и объекта диагностирования. Раз-
личают системы тестового диагностирования (возможность подачи
на объект диагностирования специальных организуемых тестовых
воздействий от средств диагностирования) и функционального диа-
гностирования (на объект поступает только рабочее воздействие).
С помощью системы тестового диагностирования решают за-
дачи проверки исправности и работоспособности объекта, а также
поиска неисправностей, нарушающих работоспособность.
Процесс диагностирования может состоять из отдельных узлов,
характеризуемых подаваемым на объект тестовым или рабочим
воздействием и составом контрольных точек, в которых имеются
ответы объекта на эти воздействия. Эти части процесса называ-
ются элементарными проверками объекта. В результате получают
значение ответа объекта, т. е. последовательность диагностических
значений параметров в контрольных точках. Тогда формальное
описание процесса диагностирования, т. е. алгоритм технического
диагностирования, представляет собой безусловную или условную
последовательность элементарных проверок с правилами анализа
их результатов.
В конструкции станков с ЧПУ предусмотрены технические
решения, улучшающие и облегчающие обслуживание, поиск неис-
правностей и проведение ремонта: модульный принцип создания
станков с ЧПУ из унифицированных элементов, способствующих
повышению надежности; оснащение станков с ЧПУ диагностиче-
скими системами, обеспечивающими быстрое обнаружение не-
исправностей и индикацию их на дисплее СЧПУ, применение для
поиска сложных неисправностей тестовых программ, разработку
документации для диагностирования и ремонта конкретного станка
с ЧПУ или группы станков. На практике диагностирование станков
с ЧПУ заключается в логической обработке некоторой объективно
существующей информации, поступающей от рабочего оборудо-
вания в определенный промежуток времени в виде внешних при-
знаков, характеризующих состояние оборудования.
Основными неисправностями в системах ЧПУ являются:
	выход из строя (отказ) отдельного элемента (микросхемы, модуля);
	нарушение монтажа (разрыв токоведущей цепи печатной платы
или замыкание соседних токоведущих цепей);
	нарушение контактов в разъемах.
346
При ремонте неисправные электронные элементы заменяют-
ся. Токоведущие цепи припаиваются. При обнаружении некаче-
ственной пайки контакты запаиваются заново. При нарушении
монтажа в разъеме чаще всего достаточно вынуть блок и вставить
его заново. Если это не помогает, контакты очищают спиртом или
заменяют.
16.3.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ,
ПРОВОДИМЫЕ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Обеспечение высокой точности и надежности работы станков
с ЧПУ при их эксплуатации связано с системой их технического
обслуживания, своевременного и качественного выполнения про-
филактических работ и ремонта. Обслуживание станков с ЧПУ
включает в себя организационные и технические мероприятия,
обеспечивающие контроль за состоянием станков и устройств ЧПУ
и поддерживающие их выходные параметры на заданном уровне
в течение периода эксплуатации.
К обслуживанию станков относят: осмотр и контроль состояния,
чистку, промывку и смазывание механизмов станка, долив масла,
регулирование механизмов станка и элементов системы управления,
смену износившихся деталей и вышедших из строя блоков систе-
мы ЧПУ, проверку и наладку гидро- и электроприводов, работы
по устранению неисправностей.
Техническое обслуживание должно проводиться в соответствии
с общими правилами, а также с учетом требований, определяемых
документацией на станки.
В общих правилах содержатся требования к помещениям, где
устанавливают станки с ЧПУ, порядок монтажа станков и устройств
ЧПУ Станки с ЧПУ устанавливают в закрытых отапливаемых по-
мещениях механических цехов.
Станки, обрабатывающие детали абразивным инструментом
(шлифовальные) или обрабатывающие пылящие материалы (на-
пример, чугун, древесину), устанавливают в изолированном по-
мещении, в котором обеспечены условия для очистки воздуха
и удаления абразивной и металлической пыли. В механических
цехах, где установлены станки с ЧПУ, необходимо предусмотреть
защиту воздуха от внешних загрязнений. Для устройства ЧПУ не-
обходимо использовать индивидуальную вытяжную вентиляцию.
Температура помещений для станков классов Н и П должна быть
347
равна (20±5)°С. Относительная влажность в помещениях с СЧПУ
должна быть не более 80 %.
Размеры и планировка помещений должны обеспечивать свобод-
ный доступ ко всем узлам и устройствам станков с ЧПУ во время
работы, возможность разборки станков и устройств ЧПУ во время
ремонта.
Чтобы гарантировать высокую надежность сложным станочным
комплексам с ЧПУ, им придается система обеспечения их работо-
способности при эксплуатации, включающая в себя диагностические
и ремонтные средства, комплекты запасных узлов, агрегатов, эле-
ментов и т.д. Учитывая большую сложность и высокую стоимость
станков с ЧПУ, их компоновочно-конструктивное разнообразие,
отсутствие необходимого статистического материала о характере
изменения выходных параметров, следует считать основной зада-
чей службы обслуживания организацию постоянного наблюдения
за работой станков с ЧПУ, периодического контроля их выходных
параметров и систематизацию неполадок. Эти мероприятия по-
зволяют совершенствовать систему безотказности и технического
обслуживания станков с ЧПУ. Отсутствие своевременного обслу-
живания и ремонта приводит к большим отклонениям выходных
параметров станка с ЧПУ, что в дальнейшем требует проведения
более трудного и длительного ремонта. Для устройств ЧПУ и систем
управления электроприводом более целесообразна система ремонта
по мере возникновения отказа. Поэтому для них отсутствует разде-
ление на текущие и капитальные ремонты, исчезает и само понятие
«капитальный ремонт».
Определение готовности станка с ЧПУ к эксплуатации. Вне-
дрение станков с ЧПУ — это комплексное мероприятие, в котором
наладка является одним из этапов организации их эксплуатации.
Рассмотрим основные этапы подготовки этих станков к сдаче в экс-
плуатацию на примере фрезерного станка с ЧПУ.
Специфика наладки станков с ЧПУ заключается в том, что в про-
цессе эксплуатации приходится периодически (при переходе на об-
работку каждой новой заготовки) выполнять настройку необходимых
характеристик гидравлических, пневматических, механических уз-
лов, электрических аппаратов, электронных устройств, блоков ЧПУ,
систем автоматической регулировки, регулируемых приводов подач.
Выполняя наладку станка, наладчик пользуется картой, в кото-
рой приведены исходные данные для настройки инструментов (их
длины и вылета) и приспособления. Если при обработке требуется
обеспечить восьмой (и более) квалитет точности, наладку на обра-
ботку первой заготовки осуществляют методом пробных проходов.
348
В процессе наладки электронных и электрических аппаратов
систем управления станками с ЧПУ проводят осциллографирование
напряжения и формы сигналов, а также переходных процессов.
Наладку устройства ЧПУ выполняют последовательно по каждому
устройству, блоку, узлу (например, устройства считывания, ввода,
арифметическое устройство, блоки индикации, интерполяции, па-
мяти, узел задания скорости и др.). Не изменяя схемы узла, блока,
устройства, получают оптимальные значения выходных сигналов,
обеспечивающих точность и работоспособность устройства в целом.
Наладку выполняют с помощью настроечных элементов, предусмо-
тренных в конструкции, схеме блока, узле, устройстве (например,
переменный резистор), или путем подбора какого-либо из элементов
схемы, влияющего на выходной параметр.
В СЧПУ выполнение наладочных работ связано с разнообраз-
ными, проводимыми в контрольных точках измерениями, по ре-
зультатам которых оценивают выходные параметры узла, блока
и устройства в целом. Наладка СЧПУ считается законченной после
проверки функционирования станка с ЧПУ в различных режимах
и в соответствии с заданной программой.
При наладке необходимо пользоваться различными методами
для оценки технического состояния станка с ЧПУ
Метод наблюдений. Является простейшим и заключается в том,
что наладчик, наблюдая за функционированием устройства, узла
или элемента станка с ЧПУ и оценивая правильность их действия,
может судить об их работоспособности.
Метод исключения, или локализации. Состоит в том, что пу-
тем искусственного сокращения связей (реализуемых функций)
в устройстве, содержащем неисправный элемент, последовательно
отключают элементы до обнаружения неисправного. (Под связями
в данном случае понимают все виды связей — гидравлические,
механические, электрические.)
Метод сравнения. Заключается в замене проверяемого элемента
(узла, блока) устройства заведомо исправным. Если после замены
работоспособность станка восстанавливается, неисправность сле-
дует искать в изъятом элементе (узле, блоке).
Последовательный метод. Применяют при проверке схемы,
состоящей из нескольких звеньев, связанных функциональной
зависимостью, измеряя или контролируя контрольные сигналы
последовательно от последующего к предыдущему.
При наладке и ремонте электрооборудования, электроприводов
и систем ЧПУ станков из-за сложности последних возникает не-
обходимость иметь в наличии определенное количество электро-
349
и радиоизмерительных приборов. Подбор типа приборов и их
количества зависит от типа станков и систем ЧПУ, а также от не-
обходимой точности измерения.
Важным элементом определения готовности станка с ЧПУ к экс-
плуатации является проверка точности межосевых расстояний об-
работанных отверстий. Для этого по программе в эталоне сверлят
и растачивают пять отверстий по квалитету Н7. Длина отверстий
должна превышать диаметр или быть равной ему. Возможно рас-
тачивание отверстий для проверки межосевых расстояний и на
эталоне для комплексной проверки. Проверку проводят с исполь-
зованием микроскопа или приспособления, предназначенного для
измерения межосевых расстояний. Допуск для фрезерных станков
с длиной перемещения рабочего органа L = 400... 630 мм составляет
30 и 10 мкм соответственно для классов точности П и А, а для стан-
ков с L = 630... 1000 мм — 40 и 12 мкм для тех же классов точности.
Для горизонтальных станков проверяют отклонение от соосности
отверстий, обработанных с поворотом стола. Измерение выполняют
дважды, принимая за базовое каждое из расточенных отверстий.
Отклонение от соосности проверяемых осей равно наибольшему
из полученных отклонений.
На станках с ЧПУ выполняют испытания на максимальные
нагрузки и уточняют режимы резания для характерных видов об-
работки и инструмента. При испытаниях на максимальное усилие
привода главного движения и приводов подач осуществляют свер-
ление инструментом наибольшего диаметра и фрезерование тор-
цевыми фрезами с максимальным припуском. Сначала обработку
ведут в расчетных режимах резания. Затем режимы увеличивают
и определяют максимальные.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте методы поиска неисправностей в работе
станков с ЧПУ.
2.	Какова методика поиска неисправности в электронной части
системы ЧПУ?
3.	Приведите пример ошибок позиционирования и последствия
данной неисправности.
4.	Дайте характеристику последовательного метода для оценки
технического состояния станка с ЧПУ.
5.	Как осуществляется определение готовности станка с ЧПУ
к эксплуатации?
ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА
ОБРАБОТАННЫХ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
ДЕТАЛЕЙ
Глава 17. Методы контроля и мерительный
инструмент, применяемый для контроля
качества деталей на станках с ЧПУ
Глава 18. Особенности проверки качества
обработанных деталей
Глава 17
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И МЕРИТЕЛЬНЫЙ
ИНСТРУМЕНТ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ
ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
17.1.
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Точность изготовления деталей (сборочных единиц) существен-
но влияет на точность механизма или машины, для которой они
предназначены. Точность изготовления деталей па станках с ЧПУ
в большой степени зависит от жесткости закрепления заготовки
на станке и от точности геометрической «привязки» заготовки к ко-
ординатам станка. Дело в том, что программа задает перемещения
инструмента относительно нулевой точки станка, а не относительно
реальных координат заготовки.
Работая в автоматическом или полуавтоматическом режиме,
станок с ЧПУ, прежде всего, должен обеспечить точность изго-
товляемых деталей, которая зависит от суммарной погрешности.
Суммарная погрешность, в свою очередь, складывается из следу-
ющих факторов:
	точность станка;
	точность системы управления;
	погрешность установки заготовки;
	погрешность наладки инструментов на размер;
	погрешности наладки станка на размер;
	погрешности изготовления инструмента;
	размерный износ режущего инструмента;
	жесткость системы СПИД.
Под точностью станка понимают, прежде всего, его геометриче-
скую точность, т.е. точность в ненагружепиом состоянии. Различают
станки четырех классов точности: Н (нормальной), П (повышенной),
В (высокой), А (особо высокой).
352
При проверке станков на соответствие нормам точности вы-
являют точность геометрических форм и положения базовых по-
верхностей, точность движений по направляющим, точность рас-
положения осей вращения, точность обработанных поверхностей,
шероховатость обработанных поверхностей.
Точность станков с ЧПУ характеризуют дополнительно следу-
ющие специфические проявления:
	точность линейного позиционирования рабочих органов;
	величина зоны нечувствительности, т.е. отставание при смене
направления движения;
	точность возврата;
	стабильность выхода в заданную точку;
	точность в режиме интерполяции;
	стабильность положения инструмента после автоматической
смены.
Следует отметить, что для станков с ЧПУ стабильность выхода
рабочих органов в заданную точку зачастую важнее, чем сама точ-
ность станка. Для сохранения точности станка в течение длитель-
ного времени эксплуатации нормы геометрической точности при
изготовлении станка по сравнению с нормативными ужесточают
на 40 %, резервируя тем самым запас на изнашивание.
Точность системы управления. Ее связывают с работой в режиме
интерполяции — режиме, при котором система осуществляет управ-
ление одновременно несколькими осями. Отклонения, связанные
с работой интерполятора, не превышают цены дискреты. Для со-
временных станков с ценой единичных импульсов 0,001 ...0,002 мм
погрешность является незначительной, но проявляется в виде от-
клонений микрогеометрии, т. е. шероховатости.
Весьма существенными могут оказаться погрешности, не за-
висящие от работы интерполятора, но проявляющиеся в режиме
интерполяции. Их причиной является систематическая ошибка
в передаче движения приводами подач. Эти ошибки возникают
в кинематической цепи двигатель привода подач — редуктор—хо-
довой винт—датчик. При движении по одной оси такие ошибки
проявляются в виде неравномерности движения рабочих органов
и практически не влияют на результат обработки. Однако при
движении по нескольким осям неравномерность движения, даже
по одной оси, приводит к погрешности обработки в виде волнисто-
сти обработанной поверхности. Погрешность изготовления детали
также зависит от быстродействия электропривода подачи.
12 Босинзон М. А.
353
Погрешность установки. Определяется суммой погрешностей
базирования и закрепления. Погрешность базирования возникает
вследствие несовмещения установочной базы с измерительной.
На станках с ЧПУ имеется возможность достижения более высо-
ких точностей, когда за один установ обрабатывают измерительные
базы и все поверхности, размеры которых отсчитаны от этих баз.
При закреплении заготовки возможны ее смещения под дей-
ствием зажимных сил. Смещение заготовки из положения, опреде-
ляемого установочными элементами приспособления, происходит
вследствие деформаций отдельных звеньев цепи: заготовки, уста-
новочных элементов, корпуса приспособления. В связи с неодно-
родностью качества поверхностей и нестабильностью удельных
нагрузок компенсировать возникающие деформации с помощью
коррекции инструмента невозможно.
Погрешность наладки инструментов на размер. Является важной
составляющей, которая определяет точность обработки на станках
с ЧПУ. При наладке инструмента на размер вне станка независимо
от точности используемого прибора возникают погрешности, кото-
рые определяются погрешностью самого прибора и погрешностью
закрепления налаженного на размер инструмента. Такую погреш-
ность компенсируют после пробного прохода.
Погрешности наладки станка на размер. Наладка станка на раз-
мер заключается в согласованной установке налаженного на размер
режущего инструмента, рабочих элементов станка и базирующих
элементов приспособления в положение, которое с учетом явле-
ний, происходящих в процессе обработки, обеспечивает получение
требуемого размера. Погрешность наладки станка возникает вслед-
ствие того, что невозможно расположить рабочие элементы станка
и инструменты точно в расчетное положение. Для обеспечения
требуемой точности изготовления наладчик использует пробные
ходы. Под регулировкой установочного размера понимают вос-
становление установочного размера, изменившегося вследствие
размерного изнашивания инструментов или температурной дефор-
мации системы. Для того чтобы сократить количество подналадок
на протяжении обработки партии деталей необходимо правильно
выбрать установочный размер. Рекомендуется установочный размер
выбирать таким образом, чтобы он отстоял от нижней или верхней
границы поля допуска на V5 поля. Ближе к нижней границе следует
налаживать инструменты при обработке наружных поверхностей,
а ближе к верхней — при обработке внутренних поверхностей.
Погрешности изготовления инструмента. При фасонной токар-
ной обработке поверхность формируется различными точками,
354
лежащими на закругленной части резца. Современные УЧПУ по-
зволяют программировать коррекцию на радиус инструмента. Если
такая возможность отсутствует, необходимо радиус закругления при
вершине резца учитывать при составлении программы обработки.
Необходимо помнить о том, что режущий инструмент изготавлива-
ют с некой допустимой погрешностью, которую также необходимо
учитывать при программировании обработки.
Размерный износ режущего инструмента. В процессе обработки
режущий инструмент подвержен изнашиванию, что, в свою очередь,
влияет на погрешность обработки. Критерием износа является раз-
мер площадки износа по задней грани. Изнашивание инструмента
вносит в первоначальную наладку систематическую погрешность,
т. е. действительный размер обработанной поверхности выходит
за пределы поля допуска, через некоторый интервал времени тре-
буется подналадка. Период подналадки зависит от интенсивности
изнашивания инструмента. Коррекция (подналадка) на износ ин-
струмента может быть автоматической или ручной. При ручной
коррекции оператор вносит изменения в наладку через определен-
ный интервал времени, а при автоматической коррекцию размера
осуществляет система ЧПУ по программе.
Жесткость системы СПИД. Как отмечалось ранее, система СПИД
представляет собой упругую систему. Под жесткостью упругой си-
стемы понимают ее способность оказывать сопротивления деформи-
рующему действию. При недостаточной жесткости под действием
сил резания происходит деформация системы СПИД, что вызывает
погрешности формы и размеров обработанной поверхности. По-
грешности, связанные с недостаточной жесткостью системы, тем
выше, чем выше нагрузки, т. е. чем больше силы резания. Для умень-
шения указанных погрешностей необходимо уменьшить размер
снимаемого за один проход слоя металла. Необходимо отметить, что
станки с ЧПУ, как правило, имеют жесткость на 40...50 % больше,
чем универсальное оборудование, что позволяет вести обработку
за меньшее количество проходов.
Тепловые деформации и деформации от внутренних напря-
жений заготовки. В процессе работы оборудования происходит
нагрев всех элементов и узлов станка. Эти деформации весьма
существенны. Например, нагрев стального стержня длиной 1 м на
1 °C приводит к удлинению его на 11 мкм.
Тепловые деформации протекают интенсивно в начальный пери-
од работы станка, после чего величина деформации стабилизируется
и не влияет на дальнейшую работу. Изменения, протекающие в на-
чальный период, могут значительно повлиять на точность обработки,
12
355
	определения положения заготовки, а также обнаружения ее не-
правильной загрузки в целях исключения брака;
	распределения припусков на обработку, чтобы быстро и без-
опасно подвести режущий инструмент к заготовке.
Контроль первой детали. При изготовлении партии одинако-
вых изделий контроль первой детали непосредственно на станке
позволяет:
	снизить время простоя станка, связанное с ожиданием результа-
тов проверки на дополнительном устройстве вне станка;
	производить автоматическую коррекцию любых ошибок.
Контроль внутри технологического процесса. В ходе контроля
измеряют параметры деталей, прошедших предварительную об-
работку:
	для обеспечения необходимой точности финишной обработки;
	выявления ошибок, прежде чем они приведут к появлению бра-
кованного изделия.
Периодичность измерений определяется стоимостью изготавли-
ваемой детали и степенью уверенности в неизменности характери-
стик станка на протяжении всего процесса обработки. Проверять
основные параметры изделия в процессе автоматической обработки
обычно приходится при изготовлении дорогостоящих деталей.
Окончательный контроль. Контроль детали на соответствие за-
данным допускам по окончании обработки позволяет:
	убедиться в гом, что изготовленное изделие соответствует за-
данным техническим требованиям;
	получать размеры обработанных изделий для статистического
мониторинга процесса обработки.
При наладке инструмента неподвижный или вращающийся ин-
струмент подводится к щупу датчика и касается его наконечника:
	наладка по длине неподвижного инструмента (метчики, сверла
ит.д.);
	наладка по длине вращающихся торцевых фрез и другого круп-
ногабаритного режущего инструмента;
	наладка вращающегося инструмента (шпоночные фрезы, рас-
точные оправки и т. д.) по диаметру.
При контроле инструмента определяется длина и диаметр ре-
жущего инструмента перед началом обработки, для того чтобы
исключить ошибки при выборе инструмента.
358
При определении поломки инструмента осуществляется быстрая
проверка режущего инструмента на предмет поломки (изменения
длины) после окончания обработки.
17.3.
КОНТАКТНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Ранее среди пользователей станков с ЧПУ существовало за-
метное нежелание применять контактные измерения на станках.
Типичные возражения звучали следующим образом: «время обра-
ботки возрастает», «станки предназначены для резания, а не для
измерений». Подобные мнения основывались, главным образом,
на неправильном понимании реальных задач и преимуществ из-
мерений, а также на некоторых укоренившихся не совсем пра-
вильных представлениях о способах усовершенствования методов
эксплуатации станков.
В настоящее время, когда контроль качества на производстве
обязателен и существует неизменная тенденция к повышению про-
изводительности на автоматизированном производстве, контактные
измерения стали неотъемлемой частью технологического процесса.
Данные измерительные системы используются:
	при наладке инструмента;
	установке заготовки;
	измерении детали.
Процедура ручной наладки инструмента и ввода поправок на его
размеры в ручном режиме занимает много времени и требует высо-
кой квалификации наладчика, в то время как датчики для наладки
инструмента легко устанавливаются на станки с ЧПУ и позволяют
автоматизировать наладку инструмента.
Это дает следующие преимущества:
	существенная экономия времени и уменьшение времени про-
стоя станка;
	высокая точность измерения длины и диаметра инструмента;
	автоматизация определения и ввода коррекции на инструмент;
	отсутствие ошибок, связанных с неточными действиями опера-
тора;
	определение поломки инструмента непосредственно в цикле об-
работки.
359
При установке заготовки контактные измерения позволяют от-
казаться от использования дорогостоящих зажимных приспособле-
ний и длительной процедуры выставления заготовки относительно
осей станка вручную с помощью циферблатных индикаторов. Ис-
пользование измерительных датчиков, установленных в шпиндель
обрабатывающего центра или в револьверную головку токарного
станка, дает следующие преимущества:
	уменьшение времени простоя станка;
	автоматизация крепления заготовки, ее выравнивание по отно-
шению к осям станка путем корректировки углового положения
поворотной оси;
	отсутствие ошибок, связанных с неточными действиями опера-
тора;
	снижение доли брака;
	повышение производительности и универсальность по отноше-
нию к объему серии обрабатываемых деталей.
Датчики, устанавливаемые в шпиндель и револьверную головку,
могут применяться и для измерения размеров заготовки в процессе
ее обработки и для контроля первой детали при переходе на новую
партию деталей — успешное использование ручных измерительных
приспособлений зависит от навыков оператора, а перенос детали
со станка на координатно-измерительную машину (КИМ) не всегда
целесообразен.
Измерение детали с помощью контактных датчиков имеет сле-
дующие достоинства:
	измерение детали в процессе ее изготовления, сопровождаемое
автоматическим вводом необходимой коррекции;
	увеличение надежности полностью автоматизированной обра-
ботки деталей, не требующее вмешательства обслуживающего
персонала;
	проверка размеров первой обработанной детали при переходе
на новую партию деталей с последующим автоматическим вво-
дом коррекции;
	уменьшение времени простоя станка, связанного с ожиданием
результатов проверки размеров первой детали.
Все технологические измерительные системы, применяемые
на станках с ЧПУ, можно разделить по следующим признакам:
	вид станка, на которого датчик используется;
	вид взаимодействия с измеряемой поверхностью;
360
	функциональное назначение;
	способ передачи сигнала.
Для различных типов станков используются датчики, максималь-
но приспособленные для работы на этих станках. К ним относятся
датчики:
	для фрезерных станков и обрабатывающих центров;
	токарных станков;
	шлифовальных станков.
В процессе измерения датчик взаимодействует с измеряемой
поверхностью. В зависимости от этого они подразделяются на кон-
тактные и бесконтактные.
Контактные датчики, используемые для измерения детали,
имеют наконечник, изготовленный из твердосплавного материа-
ла: синтетического рубина, нитрида кремния, диоксида циркония,
карбида вольфрама или керамики. Эти датчики имеют наконечник
круглого или прямоугольного сечения.
Бесконтактные датчики используют лазерное излучение специ-
ального светодиода и фотоприемник.
По своему функциональному назначению измерительные си-
стемы бывают для измерения детали, для наладки инструмента.
Между датчиком и системой ЧПУ станка, на котором исполь-
зуется этот датчик, должна быть установлена связь. Сигнал сра-
батывания датчика должен попадать в систему ЧПУ станка, чтобы
зарегистрировать момент касания заготовки или инструмента щу-
пом датчика. Кроме того, между системой ЧПУ и датчиком должна
существовать обратная связь, чтобы УЧПУ станка могло управлять
работой датчика. Связь между датчиком и системой ЧПУ как раз
и обеспечивается системой передачи сигналов. Выбор конкретной
системы передачи сигналов определяется типом используемого
датчика и типом станка, на котором он установлен.
Датчики для контроля деталей на обрабатывающих центрах
обычно находятся в инструментальном магазине станка и устанавли-
ваются в шпиндель так же, как и обычный инструмент. На токарных
станках датчик обычно является «полупостоянной» принадлеж-
ностью поворотной револьверной головки. В обоих случаях связь
между датчиком и системой ЧПУ, как правило, дистанционная.
Положение датчика для наладки инструмента на станке обычно
фиксировано, что позволяет организовать между датчиком и УЧПУ
проводную связь. Эти датчики работают с четырьмя основными
системами передачи сигналов:
361
	оптическими;
	радиочастотными;
	индуктивными;
	проводными.
Рассмотрим конкретные случаи применения контактных изме-
рительных систем.
Точное расположение заготовок в системе координат станка,
особенно предварительно обработанных, является необходимым
для ориентации базовых поверхностей. Контактный датчик с изме-
рительным щупом позволяет отказаться от длительной процедуры
выверки заготовки. Также не требуется сложная ориентация зажим-
ного приспособления. Ориентация заготовки в системе координат
станка сводится к следующей процедуре:
	заготовка закрепляется в любом положении;
	измерительный щуп определяет наклонное положение заготов-
ки по ее поверхности;
	система ЧПУ компенсирует наклонное положение заготовки пу-
тем вращения координатных осей (рис. 17.1, а). Также возможна
компенсация с помощью поворота круглого стола (рис. 17.1, б).
Программы обработки заготовки отталкиваются от точек при-
вязки. Быстрое и надежное определение точки привязки с помощью
измерительного щупа для заготовок экономит время и повышает
точность обработки. В зависимости от циклов измерения ЧПУ с по-
мощью измерительных щупов можно автоматически определять
точки привязки (рис. 17.2).
Измерительные щупы можно применять, например, для измере-
ния заготовки между двумя циклами обработки в автоматическом
Рис. 17.1. Компенсация наклонного положения:
а — путем вращения координатных осей; б — путем вращения круглого стола
362
Y
Рис. 17.2. Определение точки
привязки по внешнему углу
Рис. 17.3. Измерение прямо-
угольного кармана
режиме. Полученные значения измерения используются для ком-
пенсации износа инструмента. После изготовления детали с помо-
щью измерительного щупа можно измерить и занести в протокол
ее точность, определить тенденцию станка. Система ЧПУ может
передать результаты измерений по интерфейсу передачи данных.
На рис. 17.3 показан пример измерения внутреннего прямо-
угольного кармана с помощью контактного измерительного щупа.
Имеется также возможность измерения инструмента с помо-
щью контактного щупа. Постоянно высокая точность обработки
требует четкой регистрации данных инструмента и регулярного
контроля его износа. Щупы для инструмента измеряют различные
Рис. 17.4. Измерение радиуса и дли-
ны инструмента при вращающемся
или неподвижном шпинделе
Рис. 17.5. Измерение токарно-
го инструмента
363
Рис. 17.6. Бесконтактное измерение длины инструмента
инструменты непосредственно на станке. Они позволяют измерять
длину и диаметр фрезерного инструмента (рис. 17.4), с их помощью
возможно и измерение отдельных зубьев. Измеренные величины
система ЧПУ записывает в таблицу инструментов и использует
их при расчетах в программе обработки. С помощью контактного
элемента прямоугольной формы можно измерять токарный ин-
струмент, т.е. контролировать его на износ и поломку (рис. 17.5).
Для эффективной компенсации радиуса режущей кромки вам всего
лишь необходимо ввести радиус режущей кромки в ЧПУ.
Особенными достоинствами обладает бесконтактная лазерная
система для контроля инструмента (рис. 17.6). Благодаря бескон-
тактному методу измерения с помощью лазерного луча можно
быстро и надежно измерять профиль даже самого маленького ин-
струмента. Современные хрупкие инструментальные материалы
не представляют затруднений для лазерной системы. Измерения,
выполняемые при вращении инструмента, позволяют распознавать
и корректировать погрешности инструмента, шпинделя и оправки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Охарактеризуйте особенности размерного контроля детали
внутри технологического процесса.
2.	Какова система контроля инструмента в станках с ЧПУ?
3.	Из чего складывается суммарная размерная погрешность
детали, обработанной на станке с ЧПУ?
4.	Какова область применения контактных измерительных
систем для станков с ЧПУ?
5.	Каковы достоинства бесконтактных измерительных систем
для станков с ЧПУ?
Г ЛАВА 1 8
ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕРКИ КАЧЕСТВА
ОБРАБОТАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
18.1.
ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ,
ОБРАБОТАННОЙ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ
Причинами отклонения случайных и систематических погреш-
ностей обработанных деталей от заданных значений (размер, фор-
ма, взаимное расположение поверхностей) являются различные
по величине погрешности, связанные с технологическим процессом,
металлообрабатывающим станком, геометрией обрабатываемых
деталей и материалом, из которого обработаны детали. Основными
из них являются:
	смещение узлов станка, от которых зависит получение деталей
заданного размера;
	силы резания и связанные с ними деформации обрабатываемых
деталей;
	погрешности установки деталей на станок, настройки станка
и механизма подачи;
	температурные погрешности станка, детали и режущего инст-
румента;
	колебание твердости и припуска у заготовок;
	износ режущего инструмента;
	колебания, возникающие при обработке:
	погрешности системы ЧПУ;
	погрешности программы, в том числе погрешности интерпо-
ляции;
	погрешности измерительных датчиков.
На поверхности, обработанной токарным резцом, образуют-
ся неровности в виде винтовых выступов и винтовых канавок
(рис. 18,1, а), подобные резьбе, вполне отчетливо заметные при
365
Рис. 18.1. Шероховатость при токарной обработке:
а — поперечная; б — продольная
большой подаче и обнаруживаемые лишь с помощью специальных
приборов, если подача невелика.
Такие неровности расположены в направлении подачи. На рис.
18.1, а показана поперечная шероховатость, а на рис. 18.1, б — про-
дольная.
При токарной обработке наибольшее значение имеет поперечная
шероховатость, характеризуемая формой и размерами винтовых
выступов, образующих неровности. Высота таких неровностей за-
висит от очень многих факторов, участвующих в процессе резания
и действующих в разных случаях различно, поэтому она не может
быть определена расчетом, а находится лишь опытным путем. При
обтачивании более вязких металлов (например, низкоуглеродистых
сталей) высота неровностей получается большей, чем при обработ-
ке хрупких металлов (например, чугуна). При обработке хрупких
металлов (при стружке надлома) на обработанной поверхности
получаются иногда очень заметные углубления, образующие про-
дольную шероховатость.
Шероховатость поверхности уменьшается, если материал (сталь)
подвергнут термической обработке, что повышает однородность его
структуры шероховатости, получающейся при токарной обработке.
Высота неровностей зависит в наибольшей степени от величины
подачи. При больших подачах эта высота значительно отличается
от расчетной и превышает ее в несколько раз.
Влияние глубины резания на шероховатость поверхности не-
значительно и не имеет практического значения.
Скорость резания существенно влияет на образование шерохо-
ватости поверхности. При скорости резания до 3...5 м/мин разме-
ры неровностей незначительны. С увеличением скорости резания
366
неровности возрастают. При повышении скорости резания до
60...70 м/мин высота неровностей уменьшается, и при скорости око-
ло 70 м/мин шероховатость поверхности получается наименьшей.
Дальнейшее повышение скорости резания незначительно влияет
на шероховатость обработанной поверхности. Наличие нароста
на резце увеличивает шероховатость поверхности, обработанной
данным резцом.
Значительное влияние на шероховатость поверхности оказывает
применяемый при обработке состав смазочно-охлаждающей жид-
кости. Наилучшие результаты получаются, если жидкость содержит
минеральные масла, мыльные растворы и другие вещества, повы-
шающие ее смазочные свойства.
Опыты ряда исследователей показали, что неровности режущей
кромки резца, получившиеся вследствие некачественности его до-
водки, переносятся на обработанную поверхность в увеличенных
размерах.
Степень затупления резца также влияет на шероховатость
поверхности. При небольшом затуплении резца обработанная
поверхность нередко получается даже несколько чище, чем при
остром резце. При дальнейшем затуплении резца шероховатость
поверхности увеличивается.
Материал режущего инструмента в рассматриваемом случае
имеет значение. Так, например, резцами из твердых сплавов ВК6,
ВК8 очень трудно получить хорошую поверхность при обработке
вязких материалов, что объясняется склонностью этих сплавов
к выкрашиванию при указанных условиях работы. Применение
при этих же условиях твердых сплавов (например, марок Т5К6,
Т15К6 и др.), а также быстрорежущих резцов позволяет уменьшить
шероховатость поверхности.
На шероховатость обработанной поверхности влияют и вибра-
ции, возникающие в процессе резания. Особое значение в этом
случае приобретают чрезмерные зазоры в направляющих суппорта
и в подшипниках, неточности зубчатых передач станка, плохая ба-
лансировка вращающихся частей станка, недостаточная жесткость
обрабатываемой детали, углы резца, его вылет и многие причины,
отмеченные ранее. Все эти вредные явления при токарной обработ-
ке вызывают продольную шероховатость поверхности.
Шероховатость поверхностей деталей машин определяется путем
сопоставления данной поверхности с эталонами шероховатости,
или более точно — посредством специальных приборов. Оценка
шероховатости обработанной поверхности по эталонам (образцам)
производится на рабочих местах методом сравнения. Образцы вы-
367
пускаются для разных видов обработки (точения, фрезерования
и т.д.) и для различных металлов (стали, чугуна и т.д.), для классов
чистоты от V4 до V13.
Для измерения шероховатости используются следующие при-
боры:
	оптические (профилометры, двойной микроскоп Линника, ми-
кроинтерферометры);
	щуповые (профилографы, профилометры и др.).
Указанные приборы используются главным образом в измери-
тельных лабораториях. С помощью таких приборов измеряется
величина высоты неровностей Rz или другой параметр определения
шероховатости — среднее арифметическое отклонение профиля Ra.
Несмотря на высокие качества современных токарных станков,
совершенство методов обработки, точность применяемых измери-
тельных инструментов и наличие других благоприятных условий,
влияющих на точность обработки детали, достигнуть совершенства
точных размеров и правильной формы ее невозможно.
Основные причины образования погрешностей, возникающих
при токарной обработке, будут рассмотрены далее.
18.2.
ПОГРЕШНОСТИ
18.2.1.	Погрешности, вызываемые
неточностью станка и зажимного
приспособления
Допускаемые отклонения от заданной точности при сборке
станка, а также в результате износа его частей отражаются на пра-
вильности формы обрабатываемых деталей. Так, например, при
обтачивании детали на станке, шейки шпинделя которого овальны,
поверхность детали получается также овальной (эллиптичной), а не
цилиндрической, так что при измерении двух взаимно-перпенди-
кулярных диаметров детали в одном и том же поперечном сечении
получаются разные результаты.
Другим видом отклонения от правильной формы цилиндриче-
ских деталей, обрабатываемых на токарных станках, является их
конусность, получающаяся вследствие неправильно установленной
передней (если обрабатываемая деталь закреплена в патроне) или
задней бабки (при установке детали в центрах).
368
Погрешности при обработке детали во многих случаях вызы-
ваются недостаточной точностью или неисправностью зажимных
приспособлений. Очевидно, например, что при обработке наружной
поверхности втулки, насаженной на оправку с сильно изношенными
центровыми отверстиями, требуемой концентричности наружной
поверхности с поверхностью отверстия не получится. Неточность
формы детали обусловливает и неточность ее размеров.
18.2.2.	Погрешности, вносимые режущим
инструментом
Рассмотрим погрешности, вызываемые неточностью формы,
размеров и установки режущего инструмента, а также в результате
его износа. Во многих случаях точность размеров и формы обраба-
тываемой детали или отдельных участков ее зависит прежде всего
от точности размеров и формы применяемого режущего инструмен-
та. Ширина канавки, обрабатываемой мерным резцом, получится
равной требуемой лишь при условии, что длина режущей кромки
резца соответствует ширине канавки. Точность формы фасонной
поверхности зависит, очевидно, от точности формы фасонного
резца, использованного для обработки этой поверхности.
Если точный по ширине прорезной резец при обработке канавки,
о которой говорилось ранее, установлен так, что главная режущая
кромка его не параллельна оси детали, то ширина канавки получится
больше ширины резца и форма ее будет неправильна.
Очевидна также и зависимость точности размера детали от точ-
ности установки резца в рабочее положение (например, на требу-
емый диаметр детали по программе).
Существенное значение имеет износ режущего инструмента
в процессе работы, который иногда настолько велик, что диаметр
детали у конца, расположенного у передней бабки, получается не-
сколько больше диаметра конца детали, с которого начато обтачи-
вание (у задней бабки).
18.2.3.	Погрешности, вносимые
измерительным инструментом
Возникают погрешности, вызываемые неточностью измеритель-
ного инструмента и его неправильным использованием. Такие по-
грешности могут быть результатом некачественного изготовления
измерительного инструмента или неудовлетворительного состоя-
369
ния вследствие естественного износа или небрежного обращения.
Погрешности, вызванные первой из указанных причин, редко
встречаются при надлежащей организации производства, так как
все измерительные инструменты тщательно контролируются перед
выпуском в продажу и выдачей на рабочее место. Более точные
измерительные инструменты (штангенциркули, микрометры и т.д.)
снабжаются специальными паспортами, в которых указываются
погрешности данного инструмента.
Естественный износ измерительных инструментов не должен
являться причиной неточности измерений, если в данной мастер-
ской хорошо организован и действует периодический контроль
инструментов, осуществляемый специальными лицами.
Величина погрешностей измерений может быть весьма суще-
ственной, если для данного измерения применяется инструмент
несоответствующей точности. Например, наибольшая точность
измерения, которая может быть достигнута (опытным рабочим)
с помощью кронциркуля и линейки с делениями, составляет около
0,3 мм. Использование этих инструментов для более точных разме-
ров является источником погрешностей измерений. Неправильная
установка инструмента относительно измеряемой поверхности
может привести к значительной ошибке измерения. Например, при
измерении диаметра отверстия не в плоскости, перпендикулярной
оси детали, а в плоскости, расположенной наклонно по отношению
к этой оси, погрешность в измерении неизбежна. При надвигании
измерительного инструмента или калибра на проверяемую деталь
неопытный рабочий может допустить неточность измерения в не-
сколько сотых долей миллиметра, если применит значительное
усилие (нажим). Погрешность измерений получается и в том случае,
когда во время измерения не учитывается температура детали. На-
гретая деталь имеет большие размеры, чем охлажденная.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Что влияет на возникновение геометрической погрешности
детали на станках с ЧПУ?
2.	Как возникает шероховатость при токарной обработке?
3.	Как на возникновение геометрической погрешности детали
влияет инструмент?
4.	Дайте характеристику методам активного контроля качества
обработки.
5.	Сравните качество обработки на станках с ЧПУ с обработкой
на станках с ручным управлением.
Заключение
Перспективные методы программирования
и технологии обработки
на металлорежущих станках с ЧПУ
Оснащение предприятий современными высокопроизводитель-
ными станками определяет эффективность его работы, качество
производимой продукции и эффективность производства. Поэтому
разработка и внедрение прогрессивного металлорежущего обору-
дования с ЧПУ является одним из основных направлений развития
отечественного машиностроения.
Системы ЧПУ радикально меняют потребительские свойства,
структуру, архитектуру и математическое обеспечение в связи
с возрастающими потребностями станкостроителей и конечных
потребителей металлорежущего оборудования.
Возможности станков определяет в основном система ЧПУ.
Структура системы ЧПУ призвана решать следующие основные
группы задач:
	геометрические задачи, которые обеспечивают управление сле-
дящими приводами станка в целях получения детали с заданной
геометрией;
	логические задачи, которые организуют управление электроав-
томатикой станка;
	технологические задачи, которые обеспечивают оптимизацию
технологического процесса и стабильность заданных параме-
тров;
	задачи диспетчеризации, которые обеспечивают управление
на прикладном уровне тремя предыдущими задачами в режиме
реального времени;
	терминальные задачи, которые обеспечивают диалог с операто-
ром, отображение состояния системы, разработку, верифика-
цию (проверку) и хранение управляющих программ.
Доказали свою эффективность и широко внедряются системы
ЧПУ с переменной структурой класса CNC. Системы с перемен-
ной структурой имеют большие возможности, поскольку содержат
мини-ЭВМ на основе микропроцессоров. В память этой мини-
ЭВМ УП может быть введена как вручную с пульта управления,
371
так и путем загрузки с внешнего носителя или сети. В кадрах УП
могут иметь записи как команд на отдельные движения рабочих
органов, так и команд, которые задают целые группы движений,
называемые постоянными циклами. Они также хранятся в запо-
минающем устройстве системы ЧПУ. Это позволяет существенно
уменьшить число кадров программы и повысить надежность работы
оборудования.
С разработкой устройств ЧПУ с переменной структурой класса
CNC расширился круг функциональных возможностей программ-
ного управления, которые раньше не могли быть реализованы. Так,
появилась возможность редактирования и хранения УП на рабочем
месте, коррекции и диагностики работы оборудования, изменения
программным способом функций системы управления при ее экс-
плуатации. Существенно увеличились возможности индикации
на дисплее, диалогового общения с оператором и реализации
функций электроавтоматики.
Современные ЧПУ поддерживают функцию интерполяции
с малой дискретностью вычислений и алгоритмы предпросмотра
кадра, что дает возможность определять траекторию инструмента
и изменять при необходимости режимы обработки.
В настоящее время активно внедряются и совершенствуются
системы ЧПУ типа PCNC (Personal Computer Numerical Control),
которые поддерживают аналогичную с ПК-платформой систему
управления (рис. 3.1).
Внедрение систем типа PCNC обусловлено растущими требо-
ваниями потребителей к возможностям пользовательского интер-
Рис. 3.1. Структура системы ЧПУ класса PCNC
372
фейса и структуре диалога, к модульному построению систем
ЧПУ в целях оптимизации их стоимости и возможности модер-
низации.
При разработке математического обеспечения ЧПУ произво-
дители систем управления должны руководствоваться концепцией
объектно-ориентированного программирования. При этом объ-
ектно-ориентированный подход используют не только на уровне
технологии программирования (для повышения надежности и ви-
зуализации процесса программирования), но и на уровне макро-
проектирования системы.
Совершенствование систем ЧПУ, по мере модернизации элек-
тронных компонентов, технологий и алгоритмов их работы, проис-
ходит стремительными темпами. При этом основными тенденциями
развития в области ЧПУ в настоящее время могут являться:
	создание диалоговых (понятийных) языков программирования
и специальных интерфейсов для создания УП;
	применение модульного принципа при организации структуры
станка как на уровне аппаратных, так и программных составля-
ющих;
	включение функций программной совместимости с предыдущи-
ми версиями УП;
	значительное расширение функций существующих систем
ЧПУ за счет наращивания возможностей программного обеспе-
чения;
	разработка и применение модулей аппаратной части с открытой
архитектурой, что позволяет расширить возможности оборудо-
вания под конкретные технологические задачи;
	использование функции многоканальное™ при реализации од-
новременной загрузки нескольких УП на одной системе ЧПУ;
	разработка алгоритмов, программной и аппаратной поддержки
для высокоскоростной обработки;
	объединение отдельных станков в группы и организация удален-
ного (сетевого) управления в пределах технологической цепоч-
ки производства;
	построение модели фактического результата обработки, допол-
нительно к визуализации технологических перемещений, в рам-
ках функций моделирования процесса изготовления детали;
	использование расширенной диагностики оборудования.
Основные тенденции развития систем ЧПУ показаны на рис. 3.2.
373
Рис. 3.2. Тенденции развития систем ЧПУ
Таким образом, основными тенденциями развития систем ЧПУ
нового поколения являются принадлежность к классу персональных
систем управления PCNC и обязательное использование принципов
открытой архитектуры. Эти направления определяют новую орга-
низацию системы ЧПУ, в которой даже модули с традиционными
наименованиями, которые решают традиционные задачи, имеют
новое функциональное и алгоритмическое значение, а также новую
программную реализацию.
Одновременно с совершенствованием систем ЧПУ наметились
тенденции в развитии станков и технологий обработки на станках.
Повышение производительности станка, оцениваемое уменьше-
нием калькуляционного времени изготовления конкретных изделий,
достигается путем сокращения основного времени (повышения
режимов резания: увеличения частот вращения шпинделей и скоро-
стей движения подач) и вспомогательного времени (автоматизации
установки заготовки и снятия детали за счет применения промыш-
ленных роботов и автооператоров, повышения скорости холостых
ходов, сокращения пути перемещения инструмента), уменьшения
времени на переналадку оборудования (использования цифровой
индикации и программного управления).
374
Повышение производительности обеспечивается также концен-
трацией операций на одном станке: для корпусных деталей — обра-
ботка на одном станке заготовки с пяти сторон, для тел вращения —
полная обработка сложной профильной заготовки, включающая
в себя помимо токарных — фрезерные, сверлильные (в том числе
глубокое сверление) и другие операции. Перспективным является
одновременное выполнение на таком станке операций внутреннего
и наружного шлифования. При концентрации операций на одном
станке совмещают во времени отдельные операции и переходы,
используют комбинированные инструменты и инструментальные
наладки.
Для работы на повышенных режимах резания и при концен-
трации операций станки будут иметь большую мощность привода
главного движения при широком регулировании частоты вращения
шпинделя во время рабочего цикла. Направляющие скольжения
будут заменены направляющими качения. Компоновки станков
будут изменяться так, чтобы можно было установить дополнитель-
ные узлы, обеспечить сход стружки и отвод СОЖ, предусмотреть
кабинетную защиту от СОЖ, отсос пыли и газов. Кроме того,
на станках автоматизированы процессы смены инструмента и кон-
троля качества обработки.
Стремительное совершенствование машиностроительной про-
дукции, повышение мощности, быстроходности и точности машин,
высокие требования к экологии окружающей среды и к надеж-
ности при функционировании машин сопровождаются постоянно
растущими требованиями к точности размеров, формы и взаимного
расположения обработанных поверхностей, волнистости и шерохо-
ватости поверхности обработанных на станках деталей.
Необходимо также обеспечивать стабильность указанных показа-
телей во времени, учитывая, что обработка будет вестись с меньшим
участием человека. Для выполнения указанных требований будет
повышаться точность изготовления основных деталей станка, точ-
ность сборки и регулировки, а также жесткость элементов, напри-
мер шпиндельных узлов, износостойкость направляющих и опор,
стабильность во времени размеров и формы базовых и корпусных
деталей.
Для повышения точности обработки на станках будут исполь-
зовать специальные системы и устройства компенсации система-
тических погрешностей ходовых винтов, направляющих и других
элементов станков. В станки будут встраивать устройства микро-
процессорного управления и различные высокоточные датчики,
имеющие высокую разрешающую способность: для линейных
375
и угловых перемещений, контроля температуры, тензометрические
преобразователи и другие элементы автоматики. Система управле-
ния точностью обработки на станке будет обеспечивать обратную
связь привода через микропроцессорную систему управления.
Наряду с индуктивными системами измерений предполагается
использовать в станках оптоэлектронные, голографические и ла-
зерные системы.
Наиболее распространенным направлением в обеспечении пере-
налаживаемости станков является применение в них систем ЧПУ
типа CNC, построенных на базе ЭВМ (микропроцессора, мини- или
микроЭВМ) с цветным дисплеем. Программное управление от ЭВМ
обеспечивает сокращение времени на переналадку оборудования,
автоматизацию подготовки управляющей программы (во многих
случаях она выполняется на станке рабочим во время обработки
другой заготовки), возможность обработки сложных деталей, име-
ющих криволинейную поверхность. Дополнительными функциями
систем управления типа CNC являются контроль перегрузок станка,
стойкости и целостности режущих инструментов и др.
Повышение надежности работы станков обеспечивается про-
ведением следующих мероприятий:
	повышение надежности компонентов станка (систем ЧПУ, про-
граммируемых контроллеров, приводов и других элементов);
	встраивание в станок подсистем автоматического диагности-
рования и индикации функционирования узлов и механизмов,
а также станка в целом;
	применение высокоэффективных и надежных устройств смазы-
вания трущихся пар, использование самосмазывающихся под-
шипников;
	применение эффективных систем подачи, сепарирования
и фильтрации СОЖ для отвода теплоты из зоны резания, а так-
же для смывания и транспортирования стружки.
Станки с ЧПУ занимают основное место в общем парке обору-
дования. Особое внимание уделяется созданию металлорежущих
станков с объединением функций сверлильно-фрезерно-расточ-
ного и токарного станков с ЧПУ, переходу на многошпиндельные
конструкции. Открытая архитектура систем ЧПУ позволяет эф-
фективно объединять их в сеть и увеличивать число выполняемых
функций (например, мониторинг от центральной ЭВМ, диагностика,
упрощение ввода управляющих программ на рабочем месте и т.д.).
В новых СЧПУ время программирования и длина сложных про-
грамм значительно меньше, чем в ранее применяемых. Например,
376
благодаря использованию быстродействующего 64-разрядного RISC-
процессора значительно сокращено время обработки информации,
что способствует оптимизации траектории движения инструмента.
Кроме того, достигается сокращение вспомогательного времени
и повышение скорости резания; автоматически осуществляется
расчет частоты вращения шпинделя и скорости подач, а также
управление обработкой по значениям силы резания.
Управление может осуществляться через Интранет или Интер-
нет, по телефону из офиса или другого пункта. Соединение СЧПУ
с системой управления производством завода по локальной сети
позволяет выполнять следующие функции: генерирование УП, заказ
на подготовку инструментов и зажимных приспособлений, управ-
ление производством, передача данных, диагностика, оперативная
техническая поддержка делопроизводства в цехе.
Перспективы развития профессии станочника. Тенденция
к усложнению конструкции металлорежущих станков, изменение
организации их эксплуатации, особенно в условиях малых предпри-
ятий, обусловили повышение требований к общеобразовательному
и профессиональному уровню подготовки рабочих-станочников.
Работа оператора на станках с ЧПУ будет заключаться в смене
управляющих программ, подналадке и смене инструментов, контро-
ле качества обработки, загрузке заготовок на приемную позицию
и снятии готовых изделий, а при необходимости — в выполнении
слесарных и сборочных операций и др. Функции оператора будут
приближаться к функциям наладчика станков с ЧПУ
Важной фигурой в механическом цехе будет рабочий-станоч-
ник — организатор и контролер данного участка производства.
Его ответственность и права будут столь широки, что он сможет
остановить производство из-за брака или других технических при-
чин. От его знаний, инициативы, умения быстро ориентироваться
и принимать правильные организационно-технические решения
в большей степени будет зависеть нормальная эксплуатация обо-
рудования, его производительность и качество выпускаемой про-
дукции.
Список ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Босинзон М.А. Современные системы ЧПУ и их эксплуатация /
М. А. Босинзон. — М. : Издательский центр «Академия», 2018.
2.	Вереина Л. И. Устройство металлорежущих станков / А.И.Вереина,
М.М. Краснов. — М. : Издательский центр «Академия», 2016.
3.	Ермолаев В. В. Программирование для автоматизированного обору-
дования / В. В. Ермолаев. — М. : Издательский центр «Академия», 2017.
4.	Ловыгин А. А. Современные станки с ЧПУ и CAD/CAM-системы /
А.А. Аовыгин, А. В. Васильев, С. Ю. Кривцов. — М. : Эльф ИПР, 2006.
5.	Морозов В. В. Программирование обработки деталей на современных
многофункциональных токарных станках с ЧПУ / В. В. Морозов, В. Г. Гусев. —
Владимир : Изд-во Владимирского гос. ун-та, 2009.
6.	Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и про-
мышленных роботов. — М. : Машиностроение, 1987.
7.	Пятунин А.И. САПР подготовки управляющих программ для станков
с ЧПУ. Курс лекций. Электронный формат, 2006.
8.	Серебреницкий П.П. Программирование автоматизированного обо-
рудования / П.П.Серебреницкий, А.Г.Схиртладзе ; под ред. Ю.С.Соло-
менцева. — М. : Высш, шк., 2003.
9.	Сосонкин В.Л. Методика программирования станков с ЧПУ на наи-
более полном полигоне вспомогательной G-функции / В. Л. Сосонкин,
Г. М. Мартинов. — М. : Логос, 2005.
10.	Черпаков Б.И. Технологическая оснастка / Б. И. Черпаков. — М. :
Издательский центр «Академия», 2012.
11.	Числовое программное управление. Программные продукты Intuwiz
(Intuitive Wizard) Software [http://www.intuwiz.ru].
Оглавление
Предисловие..................................................4
РАЗДЕЛ I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ С ЧПУ
И ПРОГРАММИРОВАНИИ В G KOДАХ
Глава 1. Общие представления о системах с ЧПУ................8
1.1.	Общие представления.................................8
1.2.	Конструктивные особенности станков с ЧПУ...........10
1.3.	Основные термины и определения, используемые в программном
управлении при обработке на станках с ЧПУ..............13
1.4.	Принцип работы систем программного управления......26
1.5.	Структуры систем ЧПУ...............................38
Глава 2.	Способы управления станками........................54
2.1.	Технологическая подготовка производства для станков с ЧПУ.... 54
2.2.	Подготовка управляющей программы...................59
2.3.	САПР в управлении станками с ЧПУ...................66
Глава 3. Основы программирования в стандарте ISO 6983
(в коде ISO-7bit)..........................................74
3.1.	Применение кодов lSO-7bit..........................74
3.2.	Составные элементы управляющей программы...........86
3.3.	Примеры специальных циклов обработки с использованием
G-кода.................................................91
3.4.	Коррекция управляющих программ....................101
3.5.	Обозначение осей координат и направлений перемещений
исполнительных органов станков с ЧПУ..................106
3.6.	Пульты управления станками с ЧПУ..................114
РАЗДЕЛ II. ВИДЫ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ИНСТРУМЕНТА,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Глава 4. Основы теории базирования.........................124
Глава 5. Виды станочных приспособлений и реализуемые ими
технологические базы при токарной обработке...............134
5.1. Классификация приспособлений для токарной обработки
на станках с ЧПУ...................................134
379
5.2. Взаимосвязь функционального назначения приспособлений
с технологическими базами при токарной обработке
на станках с ЧПУ..................................141
Глава 6. Виды станочных приспособлений и реализуемые ими
технологические базы при фрезерной обработке..............150
6.1. Классификация приспособлений для фрезерной обработки
на станках с ЧПУ..................................150
6.2. Взаимосвязь функционального назначения приспособлений
с технологическими базами при фрезерной обработке
на станках с ЧПУ..................................164
Глава 7. Основы выбора режущего инструмента и подбора режимов
резания при обработке на станках с ЧПУ....................167
7.1.	Режущий инструмент для станков с ЧПУ................167
7.2.	Резцы для токарных работ на ставках с ЧПУ........168
7.3.	Режимы обработки на токарных станках с ЧПУ.......184
7.4.	Инструмент для фрезерных станков с ЧПУ.......... 189
7.5.	Режимы обработки на фрезерных станках с ЧПУ......195
РАЗДЕЛ III. ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ
С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Глава 8. Основные принципы и последовательность обработки
на токарных станках.......................................200
8.1.	Разработка управляющей программы и технологической
документации..........................................200
8.2.	Типовые циклограммы вершины резца................206
8.3.	Программирование линейных перемещений............210
8.4.	Программирование обработки конических поверхностей
и снятия фасок под углом 45°..........................215
8.5.	Программирование обработки по дуге окружности....217
8.6.	Построение траекторий рабочих перемещений
при токарной обработке...............................223
Глава 9. Программирование управляющих программ для токарной
обработки.........................................226
9.1. Программирование отдельных операций и циклов
на токарных станках с ЧПУ.........................226
9.2. Рекомендации по обработке на токарных станках с ЧПУ.251
РАЗДЕЛ IV. ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Глава 10. Основные принципы и последовательность обработки
на фрезерных станках......................................254
10.1.	Комментарии в УП и карта наладки................254
380
10.2.	Типовые операции при обработке на фрезерных
станках с ЧПУ...........................................257
10.3.	Повышение производительности и снижение затрат
на программирование при фрезерной обработке.............266
Глава 11. Программирование управляющих программ
для фрезерной обработки....................................270
11.1.	Подготовка управляющих программ фрезерной обработки
простых поверхностей...................................270
11.2.	Подготовка управляющих программ фрезерной обработки
с использованием подпрограмм...........................283
11.3.	Программирование фрезерной обработки сложных
корпусных деталей......................................290
РАЗДЕЛ V. НАЛАДКА СТАНКОВ С ЧПУ И КОРРЕКТИРОВКА
УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
Глава 12. Особенности наладки станков с ЧПУ и подналадки
отдельных узлов и механизмов в процессе работы.............300
12.1.	Особенности наладки..............................300
12.2.	Наладка токарных станков с ЧПУ. Привязка инструмента
к нулю детали при токарной обработке...................307
12.3.	Наладка фрезерных станков с ЧПУ. Привязка инструмента
к нулю детали при фрезерной обработке..................311
Глава 13. Подналадка отдельных узлов и механизмов в процессе
работы.....................................................314
13.1.	Подналадка токарных станков......................314
13.2.	Подналадка фрезерных станков.....................316
Глава 14. Корректировка управляющих программ при работе
на станке с ЧПУ............................................318
14.1.	Проверка и корректировка управляющих программ.....318
14.2.	Тестовые режимы станка с ЧПУ.....................320
14.3.	Ввод коррекции...................................323
РАЗДЕЛ VI. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ
Глава 15. Использование специальных программ для диагностики
состояния станка с ЧПУ.....................................328
15.1.	Рекомендации по технике безопасности.............328
15.2.	Контроль и диагностирование станка с ЧПУ.........336
15.3.	Процесс диагностирования.........................336
Глава 16. Возможные неисправности станков с ЧПУ и методы
их устранения..............................................342
16.1.	Методы поиска неисправностей работы станков с ЧПУ.342
381
16.2.	Методика поиска неисправности в электронной
части СЧПУ..............................................345
16.3.	Эксплуатационные мероприятия, проводимые на станках
с ЧПУ...................................................347
РАЗДЕЛ VII. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННЫХ НА СТАНКАХ С ЧПУ
ДЕТАЛЕЙ
Глава 17. Методы контроля и мерительный инструмент, применяемый
для контроля качества деталей на станках с ЧПУ............352
17.1.	Точность обработки на станках с ЧПУ.................352
17.2.	Система кон троля детали и инструмента для станков с ЧПУ... 356
17.3.	Кон тактные измерительные системы для станков с ЧПУ.359
Глава 18. Особенности проверки качества обработанных деталей..365
18.1. Шероховатость поверхности, обработанной на токарном
станке.............................................365
18.2. Погрешности.........................................368
Заключение....................................................371
Список ли тературы............................................378
Учебное издание
Босинзон Марк Аркадьевич
Разработка управляющих программ для станков с числовым
программным управлением
Учебник
3-е издание, исправленное
Редактор И. В. Могилевец
Компьютерная верстка: Г, Ю. Никитина
Корректоры С. Ю. Свиридова, Л. В. Гаврилина
Изд. № 103117309. Подписано в печать 23.05.2019. Формат 60*90/16.
Гарнитура «Балтика». Бумага офс. № 1. Печать офсетная. Усл. неч. л. 24,0.
Тираж 1000 экз. Заказ № 4603.
ООО «Издательский центр «Академия», www.academia-moscow.ru
129085, Москва, пр-т Мира, 101В, стр. 1.
Телефакс: (495)648-0507, 616-0029.
Сертификат соответствия № РОСС RU.AA77.H02114 от 31.05.2018.
Отпечатано в Акционерном обществе «Рыбинский Дом печати»
152901, г. Рыбинск, ул. Чкалова, 8.
e-mail: printing@r-d-p.ru www.r-d-p.ru
	Издательский центр
ACADEMA	«Академия» Учебная литература для профессионального образования
। Наши книги можно приобрести (оптом и в розницу)
Москва:	12908.5, Москва, пр-т Мира, д. 101 и, стр. 1 |м. Алексеевская) Тел.: |495) 648-0507, факс: (495) 616-0029 Е-rnai 1: sale@'academia- moscow. гu
Филиалы:	Северо-Западный 194044, Санкт-Петербург, ул. Чугунная, Л- 14, оф. 319 Тел./факс: (812) 244-9253 E-mail: spboifice@acadizddt.ru Приволжский 603101. Нижний Новгород, пр. Молодежный, д.31. кори. 3 Тел./факс: (831) 259-7431, 259-7432. 259-7433 E-mail: pf-academia@bk.ru Уральский 620142, Екатеринбург, ул. Чапаева, д. 1а. оф. 12а Тел.: (343) 257-1006 Факс: (343) 257-3473 E-mail: acadcmia-ural@mail.ru Сибирский 630007. Новосибирск, ул. Кривощёкопская, д. 15. корн. 3 Тел./факс: (383) 362-2145, 362-2146 E-mail: academia_sibir@mail.ru Дальневосточный 680038, Хабаровск, ул. Серышева. д. 22, оф. 519, 520, 523 Тел./факс: |4212) 56-8810 E-mail: iilialdv-academia@yandex.ru Южный 344082. Ростов-на-Дону. ул. Пушкинская, д. 10/65 Трл : (863) 203-5512 Факс: (863) 269-5365 E-mail: acadeinia-UG@mail.ru
Представительства:	в Республике Татарстан 420034. Казань, ул. Горсоветская, д.17/1, (х|тис 36 Тел./факс: (843) 562-1045 E-mail: academia-kazan@mail.ru в Республике Казахстан Алматы, пр-т Абая. д. 26А, оф. 209 Тел.:(727)250-0316, моб.тел.:(701) 014-3775 E-mail: dcademia_kazakhstan@mail.ru в Республике Дагестан Тел.: 8-928-982-9248 www.academia-moscow.ru