Arvprogrammjuhtimine

 
Arvprogrammjuhtimine ehk APJ ehk CNC on tööpinkide ja masinate tähtedest ja numbritest koosneva programmiga juhtimine. Tänapäeval toimub arvprogrammjuhtimine põhiliselt G-koodi kasutades.
CNC-masin töötleb materjali (metallist, plastikust, puidust, keraamikast või komposiidist) vastavalt kodeeritud programmeeritud juhistele, mille sätib masina operaator. Numerical control | technology | Britannica
Arvprogrammjuhtimise olemus.
Tänapäeval kasutatakse arvprogrammjuhtimist masinaehituses ja metallitööstuses väga laialdaselt. Esimesed arvprogrammjuhtimisega algelised seadmed loodi 1950. aastatel lennukitööstuses. Need olid kohmakad ja arvutiprogrammid vajasid mahukat matemaatilist ettevalmistust. Tänapäeval toodetakse mitmesuguseid eriotstarbelisi arvprogrammjuhtimisega tööpinke. Pingitootjad on välja arendanud APJ-pinkidele moodultehnika, mis võimaldab koostada eri otstarbega ja erinevate detailide töötlemiseks ette nähtud tööpinke. Tänapäeval on selliste pinkide märksõnadeks tootlikkus, paindlikkus ja kvaliteet. Kuid areng jätkub. Uued kiiremad protsessorid, täpsemad andurid ja muundurid võimaldavad infot üha kiiremini töödelda. Juba praegu on võimalik pingi mälus salvestada palju erinevaid programme ja detailide jooniseid.
Kirjeldus.
Liikumine kontrollib mitut telge, tavaliselt vähemalt kahte (X ja Y) ja tööriista spindlit, mis liigub Z-s (sügavus). Ülitäpse liikumise saavutamiseks juhivad Tööriista asukohta otsese ajamiga samm-mootorid või servomootorid. Avatud kontuuriga juhtimine töötab seni, kuni jõude hoitakse piisavalt väikestena ja kiirused pole piisavalt suured. Täpsuse ja kiiruse tagamiseks kaubanduslikel metallitöötlemismasinatel on neil integreeritud suletud ahelaga juhtimine. Numerical control | technology | Britannica
G-kood.
Automatiseeritud pingile käskude edastamiseks kasutatakse programmeerimiskeelt nimega “G-kood”. G-koodis on defineeritud lõikeriista trajektoor, selle liikumise kiirus jpm. G-koodi kasutatakse paljude tööpinkide seadistamiseks, näiteks treipink, freespink, 3D-printer ja mõõteriistad. https://et.wikipedia.org/wiki/G-kood
Programmeerimiskeskkond.
Tänapäeval genereeritakse G-kood CADi ja CAMi abil erinevates K-koodi redaktorites. G-koodi redaktorid, mis sarnanevad XML-redaktoritega, kasutavad värve, taandeid ja teisi vahendeid, et abistada kasutajaid. G-koodi arenduskeskkondadele integreeritud redaktorid tulenevad tavalise programmeerimise kasutusest.
What is G-code? - Definition from WhatIs.com (techtarget.com)
Robotid tootmises.
Tänapäeval kasutatakse enamikku roboteid tootmistegevuses: rakendused võib jagada kolme kategooriasse: materjali käitlemine, töötlemistoimingud ning kokkupanek ja kontroll. Materjalikäitlusrakendused hõlmavad materjali ülekandmist ning masina laadimist ja mahalaadimist. Materjali ülekandmise rakendused nõuavad, et robot liigutaks materjale või tööosi ühest kohast teise. Paljud neist ülesannetest on suhteliselt lihtsad, mis nõuavad, et robotid võtaksid osad ühelt konveierilt kätte ja paigutaksid teise. Muud ülekandetoimingud on keerukamad, näiteks osade asetamine kaubaalustele, mille robot peab arvutama. Masina laadimisel ja mahalaadimisel kasutatakse robotit osade laadimiseks ja mahalaadimiseks tootmismasinas. Selleks peab robotil olema haarats, mis suudab oli haarata. Tavaliselt peab haarats olema konstrueeritud spetsiaalselt konkreetse detaili geomeetria jaoks.
https://www.britannica.com/te HYPERLINK "https://www.britannica.com/technology/automation/Robots-in-manufacturing"chnology/automation/Robots-in-manufacturing
APJ pingi juhtsüsteemide liigitus.
Juhtsüsteem on APJ tööpingi põhiosa. Selle kaudu realiseeritakse aga mõnikord ka luuakse juhtprogramm. Juhtsüsteeme liigitatakse erinevate tunnuste alusel. Liigitamist järgmiste tunnuste alusel:
1. Juhtsüsteemi tüübi järgi. Juhtsüsteemi tüüp määrab ära, kuidas toimub liikumine ühest punktist teise. Eristatakse:
2. Interpolaatori tüübi järgi eristatakse:
3. Programmeerimise võimaluste järgi eristatakse:
4. Programmi lause kuju järgi eristatakse:
5. Informatsiooni kodeerimise koodi järgi:
6. Juhtprogrammi infokandja järgi:
7. Korrektsioonide andmise võimaluste järgi:
8. Töörežiimi järgi:
9. Juhtsüsteemi mälumaht sõnades või megabaitides.
10. Juhtsüsteemi diskreetsus, juhtsüsteemi minimaalne ja maksimaalne võimalik nihutus diskreetsuse ühikutes.
4 Juhtsüsteemi tüüpi.
Juhtsüsteemi tüüp määrab ära kuidas toimub liikumine ühest punktist teise. Erinevate juhtsüsteemide erisused on järgmises tabelis.
Programmeerimise viisid.
On olemas mitu erinevat juhtprogrammi koostamise meetodit. Need on järgmised:
Arvjuhtimisprogrammi ülesehitus.
Arvjuhtimisprogramm koosneb lausetest, programmi algust ja lõppu tähistavatest sümbolitest. Laused koosnevad sõnadest. Sõna omakorda koosneb adressaadist ja arvsõnast. Kui arvsõna ees puudub miinusmärk, loetakse tema väärtus positiivseks. Lauses on kindel sõnade järjekord. Mõned sõnad võib lausest ära jätta, kui neid on programmis eelnevalt kasutatud ja nad kehtivad vaikimisi.
Juhtprogrammi lause koostis on reglementeeritud DIN-normidega. Tänapäeval on juhtprogrammi koostamisel kasutusele võetud spetsiaalne keel CL DATA (Inglise: Cutter Location Data). Programmi struktuur on järgmine:
%PM[Programmi nimi],[kommentaar]
N01 [Lause number 01. Näiteks N17 G01 X19 Z4.80 F300 S150 T3 on lause. Tähed lauses on adressaadid ja numbrid arvsõnad]
N02 [Lause number 02.]
N03 [Lause number 03.]
"Lause numbrid ei pruugi kasvada alati ühe ühiku võrra. tavaliselt võetakse lausete numbrite kasvamise sammuks 5 ühikut. Seda selleks, et sellisel juhul on võimalik alati kahe lause vahele kirjutada kolmandat lauset. Seega võiks järgmine lause olla näiteks:"
N08 [Lause number 08. Laused 04, 05, 06 ja 07 on praegusel juhul tühjad laused ning neid pole vaja märkida.]
N13 [Lause number 13.]
Adressaatide jaotust gruppidesse näitab järgmine tabel:
Juhtprogrammis on tavaliselt ka mitmesuguseid juhtsümboleid ja märke. Juhtsümbolid tähistavad programmi algust, lausete lõppu, võimaldavad programmi töötlemisel märgitud osade vahelejätmist ja programmi kommentaaride lisamist jne. Juhtsümbolid ja märgid on esitatud järgmises tabelis.
Ettevalmistavad funktsioonid.
Ettevalmistavad funktsioonid määravad arvjuhtimissüsteemi töörežiimi. Ettevalmistavad funktsioonid on esitatud järgmises tabelis.
Abifunktsioonid.
Abifunktsioonid juhtprogrammi lauses annavad käske pingi ajamitele, võimaldades automatiseerida operaatori käsitsitööd. Olenevalt pingi kasutusalast on abifunktsioonid rühmitatud klassidesse vastavalt DIN 66 025-2: 1988–09.
Klass 0: universaalsed abifunktsioonid.
Funktsioonid on modaalse toimega, välja arvatud M00, M01, M02, M06, M30, M60.
Funktsioonid M00, M01, M02, M48 ja M60 kehtivad ühes lauses.
Klass 1: freespingid, puurpingid, töötlemiskeskused.
Funktsioonid on modaalse toimega ja kehtivad ühes lauses, välja arvatud M05, M09, M19, M71...M78.
Klass 2: treipingid, treimistöötlemiskeskused.
Funktsioonid on modaalse toimega ja kehtivad ühes lauses.
APJ pingi koordinaadistik.
Treimise koordinaadistik.
Treimine toimub 2D koordinaadistikus. Pikiettenihkeks on Z- telg ja ristiettenihkeks on X- telg. Spetsiaalsed APJ treipingi konstruktsioonid näevad ette detaili töötlemist mitmes erinevas koordinaadistikus.
Püsitsükkel.
Püsitsükkel kujutab endast mittemuudetavat väikest programmi. Püsitsüklid võimaldavad programmeerida sageli korduvaid operatsioone ühe ettevalmistava funktsiooni kasutamisel ühes või kahes lauses. Erinevad pingitootjad kasutavad püsitsüklite kirjeldamiseks erinevaid ettevalmistavaid funktsioone. Ka erinevad juhtsüsteemid kasutavad sama tsükli väljakutsumiseks erinevaid ettevalmistava funktsiooni tähistusi.
Püsitsüklid treimisel.
Püsitsüklid pikitreimisel.
Püsitsükkel pikitreimisel on modaalne ja talle peab eelnema samasse gruppi kuuluv ettevalmistav funktsioon. Mitme läbimiga töötlemisel tuleb sisestada ainult muutuvad parameetrid. Püsitsükli formaadid on järgmised:
Püsitsüklid keerme lõikamisel.
Mitme läbimiga keerme lõikamise püsitsükkel.
Püsitsükli formaat:
N... G78 P1... Q1... R1...
N... G78 X(U)... Z(W)... R2... P2... Q2 F...
Kus esimeses lauses:
Teises lauses:
Avade töötlemise püsitsüklid.
Avade töötlemise püsitsüklid treimisel.
Püsitsükli formaat:
N... G76. R...
N... G76 X(U)... Z(W)... P... Q... R... F...
Esimeses lauses:
Teises lauses:
Veel avade töötlemise püsitsüklist:
Avade töötlemise püsitsüklid freesimisel.
Avade töötlemise tsüklid on G73 ja G89.
Süsteemsed ettevalmistavad funktsioonid on G98/G99.
Kui funktsioonid G98 või G99 on määramata, siis liigub lõikeriist alati tagasi lähtetasandile. G99 kasutamisel peab parameeter R olema alati määratud. G98 puhul võib parameeter R jääda määramata. Parameetril R on erinev tähendus programmeerimisel absoluutsetes (G90) ja suhtelistes (G91) koordinaatides. Absoluutkoordinaatides programmeerimisel (G90) määrab parameeter R tagastumise tasandi kauguste lähtetasandi suhtes.
Tehnoloogilised nullpunktid detaili töötlemiseks.
Allpool olevas tabelis on ära toodud tehnoloogiliste nullpunktide tähised ja seletused. Need sümbolid ja tähised pole normeeritud, kuid on laialt kasutuses.
Tehnoloogia määramine.
Tehnoloogia määramine treimisel.
Detaili töötlemise programm treimisel kujutab endast lõikeriista (lõikeriistade) liikumist fikseeritud punktist koordinaatidega määratud kindlasse punkti. Seda lõikeriista punkti, mille liikumist kirjeldatakse, nimetatakse lõikeriista tsentriks. Treimisel on treitera tsentriks treitera tipp. Lõikeriista ja detaili omavahelise suhtelise liikumise tulemusena läbib lõikeriista tsenter teekonna, mida nimetatakse lõikeriista liikumise trajektooriks.
Lõikeriista liikumise trajektoor koosneb:
Tööliikumised on seotud detaili pinna töötlemisega. Tühiliikumised on seotud lõikeriista positsioneerimisega. Abiliikumised on seotud lõikeriista manipuleerimisega, et detaili töötlemine saaks aset leida.
Detaili töötlemise programmi koostamiseks tuleb kindlaks määrata:
Töötlemisvaru tuleb jagada kooriv- ja puhastöötluse vahel, määrata lõikeriistad ja tehnoloogilised režiimid. Olgu meil toorik, mille läbimõõt on 78 millimeetrit ja pikkus 152 millimeetrit. Töötlemisvaru otspindades 1 millimeeter ja välispinnal 3 millimeetrit läbimõõdu kohta. Töötlemine toimub kahel paigaldusel.
Esimesel paigaldusel eemaldame otspinnast 1 mm ja töötleme välispinna läbimõõtu 75 millimeetrit pikkusele 110 millimeetrit. Järgneb teine paigaldus. Toorik seatakse üles töödeldud otspinna järgi. Järgneval koorivtöötlusel eemaldatav töötlemisvaru tuleb jagada läbimite vahel, nagu näha joonisel.
Seejärel tuleb määrata koorivtöötluse igal läbimil lõikeriista tugipunktid detaili koordinaatides.
Tugipunktid on näha kõrvaloleval joonisel ja tugipunktide koordinaadid on esitatud allolevas tabelis.
Kirjandus.
What is G-code? - Definition from WhatIs.com (techtarget.com) 
Arvjuhtimine
Numerical control | technology | Britannica
Robotid tootmises
https://www.britannica.com/technology/automation/Robots-in-manufacturing 
Arvprogrammjuhtimine
Arvprogrammjuhtimise meetodid | Fractory