این ماشینها برای کنترل عملکرد هایشان ، به اطلاعات خاصی نیاز دارند :

v    ابعاد قطعه

v    طول مسیر حرکتی ابزار ها و محورها

v    ترتیب مراحل ماشینکاری

v    انتخاب ابزار

v    سرعتها

v    میزان باربرداری

این اطلاعات در چند خط شامل حرف و عدد با ترتیب و طبقه بندی ویژه ای به سیستم کنترل ماشین CNCداده می شود .

 

1-1خلاصه ای از تاریخ فناوری ماشینهای کنترل عددی :

پیش از دهه 1950 دو نوع روش متفاوت تولید در صنعت ساخت وجود داشت :

1.    حجم تولید کم – یا متوسط – که با عملیات دستی صورت می گرفت ، سرعت تولید پایین بود و قطعات مشابه ، ابعاد کاملا" یکسانی نداشتند .

2.    حجم تولید بالا ، تولید به صورت خودکار بود و طراحی خاص و ثابتی داشت به طوری که همواره برای تولید یک نوع قطعه با کیفیت ثابت و کمیت بالا و سرعت زیاد مناسب بود و برای هرگونه تغییر در نوع تولید لازم بود تغییراتی بنیادین و گستره در ماشینها ، ابزار ، قیدها و تجهیزات جانبی صورت گیرد . این کار زمانی توجیه اقتصادی پیدا می کرد که کمیت در نظر گرفته شده برای تولید به قدر کافی بالا باشد .

میان این دو شکل تولید ، در تعداد تولیدات فرقی اساسی وجود داشت ، به عنوان مثال یک ماشین پیچ تراشی خودکار می توانست چندین هزار قطعه در روز تولید کند اما ماشین دستی آن حداکثر چند صد تا در روز می ساخت . زیرا از ماشین با سیستم خودکار به طور خاص برای ساخت فقط یک نوع ویژه از قطعه استفاده می شد و تنظیم آن برای تولید شکل دیگری از همان قطعه اغلب بسیار مشکل و حتی ناممکن بود .

از زمان جنگ جهانی دوم به بعد ، تقاضاها تغییر کرد ، پیشرفتهای فناوری و رقابتهای بین المللی ، همه را به سمت یافتن دیدگاهی جدید نسبت به طراحی محصول و سرعت تولید بیشتر سوق داد . تولید یک محصول بدون اصلاح کیفیت خصوصیات و کارکرد برای مدت طولانی همانند قبل تداوم نمی یافت در مورد بسیاری از تولیدات که همواره ممکن بود لازم باشد روی آنها تغییرات جزئی در مدت زمان نسبتا" کوتاه صورت گیرد . فرآیند تولید خودکار به روش قدیمی غیر قابل توجیه می نمود . ماشین ابزار ها یا سیستم های ساخت خودکار قدیمی با سیستم ها مکانیکی ، الکترو مکانیکی ،پنو ماتیکی یا هیدرو لیکی کنترل می شدند و ایجاد تغییرات در کارکرد یا ویژگی های تولیدی آنها بسیار مشکل بود . به عنوان مثال در ساخت ماشین ابزار های خودکار کلاسیک از با دامک ها ، غلطک ها ، استاپهای مکانیکی ، سوئیچ ها ، ریل های هدایت کننده بر حسب نوع عملیات و کارکرد مورد نظر سازندگان استفاده می شد هر تغییری در این ماشینها مستلزم ایجاد تغییر مکان و ابعاد در این اجزا بود . بنابراین به نوع جدیدی از کنترل کننده های انعطاف پذیر احساس نیاز شد . همچنین در این سیستم جدید باید کنترل ابزار با دقت بالاتر و بدون دخالت انسان صورت می گرفت .پس از جنگ جهانی دوم ، در ساخت محصولاتی مانند هوا پیماها و اتو مبیل های پیشرفته از قطعاتی استفاده می شد که از نظر شکل پیچیده تر بودند و تولید آن ها زمان زیادی می طلبید . سیستم کنترل های جدید باید می توانستند با عمل سیگنالها با سرعت زیاد ، حرکت ابزار را با دقت بالاتری کنترل کنند . ظهور اولین کامپیوتر الکترونیکی دیجیتالی در پایان جنگ جهانی دوم با سرعت تحلیل صدها برابر بالاتر از انواع پیشین امکان گسترش این سیستم کنترل نوین را فراهم کرد . پس از جنگ جهانی نیاز به ساخت هواپیماهای جنگنده با قدر ت و قابلیت های بالا به طور مستقیم زمینه ساز ورود این سیستم به دنیا ی صنعت شد و نیروی هوایی آمریکا نشان داد که این فناوری جدید چگونه موجب بهبود در توانایی های تولید شده است . در خلال جنگ جهانی دوم ، شرکت پار سونز ( parsons  corporation) برای حرکت دادن میز ماشین فرز در جهات طولی و عرضی به طور همزمان به کمک دو اپراتور ، از میز مختصاتی برای ماشین کاری مسیر ها و مکان های محاسبه شده ( بر اساس اطلاعات عددی موقعيت ابزار ) استفاده کرد . جان پارسونز از همین شرکت بر اساس تجربه اش در ماشین کاری قطعات پیچیده ، تصمیم گرفت تا حرکت سه محور ابزار را به طور همزمان کنترل کند . ولیام . تی . وبستر و تعدادی از مهندسان دیگر از ( Air  Material command )  یک مجموعه کامپیوتر دیجیتال و سرو و مکانیزم ها را برای حصول فناوری ماشین کاری پروفیل های با دقت تولید بالا به کار گرفتند . اولین اقدام برای مطالعه روی عملی شدن کنترل کامپیوتری ماشین ابزار در برنامه تحقیقات شرکت پار سونز قرار گرفت که از مطالعات لابراتوار سرو و مکانیز م های انستیتو فناوری ماسا چوست (Massachusetts institute of Technology=MIT) در اکتبر 1949 بهره برد . مطالعات MIT عملی شدن سیستمی که بتواند عملکرد مناسبی برای ماشین کاری با دقت بالا داشته باشد را نشان داد . اولین ماشین فرز عمودی سه محور همزمان با کنترل سیستم جدید در MIT به سال 1952 ساخته شد . این ماشین با واحد کنترل هیبرید دیجیتال – آنالوگ با استفاده از نوار های سوراخ شده ی باینری بود که ماشین کنترل عددی (numerically controlled machine) نامیده شد .

در مجموع با این ماشین برای تولید قطعه ای جدید نیاز به تغییر در ساختار مکانیکی دستگاه نبود تنها کافی بود تا برنامه روی یک نوار سوراخ شده ذخیره شود . در طول سالهای 1952تا 1955 پژو هشهای دیگری برای تست و پیشرفت سیستم کنترل ماشین NC جدید و مطالعه برای کاربرد آن روی دیگر ماشین ابزار ها با مشارکت MIT و نیروی هوایی ایلات متحده انجام گرفت . توسعه و اصلاح تکنیک های برنامه نویسی NC موضوع مهم دیگری برای تحقیق بود اما طرح انتقال این فناوری به صنایع ناموفق ماند و هیچ شرکتی حاضر به خرید یا ایجاد سیستم NC نشد زیرا زمینه های مهندسی جدیدی باید در ارتباط با این فناوری شامل ؛ الکترونیک ، کنترل دیجیتال ، اندازه گیری با دقت بالا و بر نامه نویسی تعریف می شد . در سال 1956 نیروی هوایی خود پیشتاز ساخت یکصد ماشین بزرگ برای تولید قطعات هواپیما شد . در این مورد چهار شرکت همکاری کردند .

Kearney and tracker                   bendix            

Giddings andlewis                     gneral electric  

Morey                                   general dynamics    

CiNCinnati                             EMI(british)         

 

سیستم های کنترل ساخت EMI از نوع آنالوگ بودند در حالی که بقیه دیجیتال ساخته شدند طرح آنالوگ موفق نبود و بعدا با دیجیتال جایگزین شد .

این ماشین های NC بین سالهای 1958تا 1960 در چند شرکت هواپیما سازی به کار گرفته شدند . با رفع مشکلات موجود در طراحی سیستمهای کنترل عددی و با آموزش برنامه نویسان و کاربران و تکنسین های تعمیر و نگه داری تا سال 1962 کمپانی هوا فضا شروع به خرید یا ساخت ماشین های NC کرد .

موفقیت کاربر NC به دو فاکتور مهم بستگی داشت : اصلاح سیستم کنترل کننده و توسعه ی نرم افزار برنامه نویسی . سیستم حرکت بار برداری یک بخش حیاتی از ماشین NC بود زیرا موقعیت دهی و دقت کانتورینگ را تامین می کرد . برای کاهش اصطحکاک و لغزش قطعات متحرک از ریل های بدون اصطحکاک با اجزای رولینگ میان ریل و این قطعات استفاده شد . در این مورد محورهای ساچمه ای جایگزین پیچ های ذوزنقه ای معمولی شدند . مکانیزم های حرکتی آنتی بکلش (anti backlash ) برای به حداقل رساندن خطاهای مکان یابی در نتیجه پس زنی (backlash ) اجزای متحرک گسترش یافتند . موتور های جریان مستقیم مجزا برای حرکت دادن محورهای مختلف به جای یک حرکت مرکزی به خدمت در آمدند . ماشینهای NC به سیستم های فیدبک و اندازه گیری دقیق تر موقعیت مکانی برای حرکتهای خطی و زاویه ای مجهز شده اند زیرا نیازمند حلقه کنترلی بسته ای (closed loop  control ) بودند . کمی بعد حرکتهای اضافی دیگری نیز شامل خطی و دورانی غیر از محورهای کلاسیک x, y,z برای ماشین کاری کانتورهایپیچیده پدیدار گشته و سیستم های انتخاب و تغییر ابزار خودکار روی این ماشینها نصب شدند . پس از پایان دهه 1950 نوع جدیدی از این ماشینها به نام مرکز ماشین کاری NC ( NC  machine  center  ) وارد صحنه شدند . این ماشینها چند کاره بودند . قابلیت انجام فرز ، تراش ، دریل و بورینگ را با هم داشتند . در مدت زمان نه چندان طولانی ، تغییرات دیگری در ساختار ماشینهای NC ایجاد شد مستحکمتر ساختن ساختار ماشین ، تکمیل و پشتیبانی ابزار گیر و پایه ها ، انتقال راحتتر و بهتر براده ها و موارد دیگری که بر افزایش دقت ماشینکاری تاثیر حیاتی داشتند . نرخ براده برداری نیز افزایش یافت .

جنبه دیگر این تحولات به سیستم کنترل NC (  NC controller  ) مربوط می شد . کنترلر های NC را می توان به دو نوع تقسیم کرد حلقه کنترلی باز ، و حلقه کنترلی بسته . بیشتر ماشینهای NC مدرن مجهز به حلقه کنترلی بسته بودند که برای جبران اشتباهات مکان یابی بر پایه فیدبک از ((واحد اندازه گیری مکانی ) عمل می کردند . در کنترل کننده ماشینهای NCاولیه از لامپهای خلاء و رله های الکتریکی استفاده می شد و یک سرو و مکانیزم هیدرولیکی را کنترل می کرد . این سیستم کنترل دقت کمی داشت و چندان قابل اعتماد نبود . با پیشرفت فناوری الکترونیک ، نسل دوم و سوم کنترلر های NC با مدارهای دیجیتالی با استفاده از ترانزیستور ها و بردهای مدار یکپارچه وارد میدان شدند . برای این کنترلرها لازم بود ، برنامه NC تحت کدهای خاصی روی نوارهای کاغذی سوراخدار نوشته شده و از طریق یک نوار خوان وارد کنترلر در پایان دهه 1960 امکان کارگزاری فناوری فقط خواندنی ( Read onley memory=Rom) بر کنترل کننده ها فراهم شد . بخشی از دستورات عملیاتی را می شد در Romذخیره کرد و در صورت نیاز آن را از واحد کنترل ماشین ( Mcu) باز خوانی نمود. با کاهش پیوسته ابعاد میکروپروسسورها و کامپیوتر ، در دهه 1970 و ترکیب شدن یک کامپیوتر اختصاصی به یک کنترلر NC ، کنترل عددی کامپیوتری =(computer numerical control ) (  CNC پا به عرصه وجود نهاد و بدین ترتیب نوارهای کاغذی یا مغناطیسی از میدان بیرون شدند . هر برنامه را ، هم در حافظه کنترلر و هم در یک کامپیوتر و تجهیزات ورودی و خروجی ، مختلفی می شد تبادل اطلاعات انجام داد و به این ترتیب امکانات جدیدی در صنایع تحت عنوان DNC ( direct numerical control ) عرضه شد . در این سیستم گاهی یک کامپیوتر مرکزی برای رهبری چند ماشین CNC به کار گرفته می شد . دستاوردهای فناوری NC، امروزه ، بدون پیشرفت و اصلاح نرم افزارهای برنامه نویسی ناممکن بود . در سال 1955 یک سیستم برنامه نویسی NC به عنوان نمونه در MIT روی کامپیوتر ویرل ویند (wirl wind ) آزموده شد . در سال 1957 اعضای موسسه صنعتی هوا فضا ( Aero Space Industries Association) تلاش کردند تا یک برنامه کامپیوتری که می توانست برای همه انواع سیستمهای NC متناسب باشد بسازند . ارتقای این برنامه به یک گروه تحقیقاتی ریاضیدان از کمپانی هواپیما سازی ، با همکاری MIT محول شد . این برنامه کامپیوتری اواخر سال 1957 تکمیل شد و APT ( Automatically Programmed Tool ) نامیده شد این نرم افزار برای استفاده در یک سیستم کامپیوتر IBM طراحی شد . اولین سطح این برنامه اشتباهات زیادی داشت ، تا سال 1960 ترمیم و اصلاح این برنامه ادامه پیدا کرد تا اینکه APT III حاصل شد که به طور گسترده در صنایع دهه 1960 مورد استفاده قرار گرفت .

یکی از مهمترین تصمیماتی که در خلال پیشرفت و اصلاح APT  گرفته شد این بود که این نرم افزار باید برای استفاده در هر چهار سیستم NC تحت پشتیبانی نیروی هوایی طراحی شود . بنابراین خروجی از پروسسور APT که مکان ابزار و عملکرد مورد نظر را مشخص می کرد باید در فرمت استانداردی که مستقل از سیستمهای NCاست کار می کرد . این زبان باید توسط برنامه ی کامپیوتری دیگر ی که پست پروسسور (post processor ) نامیده می شود به کدهای NC خاصی که برای ماشین NC قابل فهم باشد ترجمه می شد . در سال 1961 گروه دیگری طرح اصلاح شده دیگری از APT (APT long range program) را ارائه کرد . به زودی در اروپا و آمریکا اشکال مختلفی از زبان ها ی برنامه نویسی رایج شد که عموما بر پایه APT یا طرحی شبیه به آن بودند . برای مثال :adAPT،exAPT، ifAPT، mini APT، NelAPT، compact ii(این یکی مشتقی از APT نبود ) زبان APT رایج ترین زبان برنامه نویسی شد واز سال 1974 در ایالات متحده ی آمریکا استاندارد گردید . این زبان از سوی شرکت IBM پشتیبانی می شد .

با قرار گرفتن این فناوری در ساخت و تولید در کنار طراحی مهندسی به کمک کامپیوتر که این یکی نیز به لطف رشد و توسعه کامپیوتر و نرم افزار های طراحی پیشرفتهای زیادی داشت ، سیستم  CAD/CAM(Computer Aided Design and Computer Aided manufacturing) پایه ریزی شد اما تا سال 1980 به خاطر هزینة بالای آن و قابل اطمینان نبودن از سوی بسیاری از شرکت ها مورد استقبال قرار نگرفت .

اگر چه در ابتدای فناوری NC برای پیشرفت عملیات تراش فلزات اعم از فرز کاری ، تراشکاری ، دریل ، سنگ زنی و ... و پی ریزی شد اما امروزه در جوشکاری ، برش با شعله ، شکل دهی فلزات (شامل ورقکاری ، رولینگ ، فور جینگ و...) بازرسی و فرآیند های اندازه گیری کاربرد دارد . گذشته از این ها در صنایع غیر فلز کاری ، مانند صنایع چوب ، پلاستیک ، الکترونیک و نساجی هم وارد شده است . روبوتیک را نیز  می توان به عنوان یکی از مهمترین کاربردهای NC براساس همان برنامه ریزی و فلسفه کنترل برشمرد .

به این ترتیب فناوری NC فلسفه اتوماسیون ، روش طراحی فرآیند ، کنترل و... را متحول کرد .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بخش 1

جایگاه CNC در فرآیند ساخت

1-1 CAM چیست ؟

به هر فر آیند ساخت خود کار که با کامپیوتر کنترل شود CAM (Computer Aided Manufacturing) گفته می شود وبر پایه پیشرفت ماشینهای کنترل عددی NC در دهه های 1940و 1950 گسترش یافت . اکنون CNC فرآیندهای ساخت خودکار مختلفی را تحت پوشش خود قرار داده است مانند فرز کاری ، تراش کاری ، برش با شعله ، برش با لیزر ، پانچ،نقطه ی جوش و وایرکات.

گسترش هم زمان ربوتها ی کنترل کامپیوتری و کارخا نجات خودکار به پیشرفت واحد های ساخت کامل ، سیستم های تحت کنترل کامپیوتر مرکزی و سر انجام به آنچه که تحت فلسفه ای به نام  FMS(ّFlexible Manufacturing System  ) شناخته شده است منجر شد و واژه ی CAM از درون این مجموعه و فناوری ساخت تحت کنترل کامپیوتر سر برآورد . مهمترین اجزای CAMدر زیر آمده است :

الف) تکنیک های برنامه نویسی و تولید به CNC

ب) مونتاژ و ساخت ربوتیک تحت کنترل کامپیوتر

پ) سیستم های ساخت انعطاف پذیر (FMS)

ت) تکنیک های بازرسی و معاینه به کمک کامپیوتر (CAI) [1]

ث) تکنیک های تست به کمک کامپیوتر (CAT) [2]

موارد زیر را می توان به عنوان مزایای CAM برشمرد :

الف) نرخ تولید بالاتر با صرف انرژی کاری کمتر

ب) اشتباهات کمتر انسانی و افزایش ضریب اطمینان

پ) انعطاف پذیری بیشتر در ساخت

ت) صرفه جویی در هزینه ها با افزایش راندمان ساخت ( مواد دور ریز کمتر) و افزایش بازدة منابع و مونتاژ

ث) قابلیت تکرار فرآیند های تولید با ذخیره سازی اطلاعات

ج) کیفیت بالاتر محصولات

به مجموعه کامل تکنیک های CAD, CAM در یک فرآیند تولیدی CAD CAM گویند . به عنوان مثال ، شکل قطعه در یک صفحه ی نمایش vdu با داده های گرافیکی طراحی می شود و سپس به سیگنالهای الکتریکی در کابل های متصل به سیستمهای ساخت تبدیل شده آنگاه قطعه به طور خودکار در یک ماشین CNC تولید می گردد ..

به طور کلی مزایای CNC نسبت به NC به صورت زیر است :

الف) میتوان برنامه ها را بعد از وارد کردن به طور مستقیم روی واحد ماشین تصحیح و بازنویسی کرد .

ب) کل برنامه در حافظه ی کامپیوتر ذخیره شده و به عنوان یک سیکل کامل تولید به جای اجرای بلوکها ( پس از خواندن و تحلیل و اجرای هر کدام ) در نظر گرفته می شود . در CNC های متداول امروز پس از زدن کلید اجرا (به اصطلاح NC کردن ) و پیش از این که هر بلوک اجرا شود واحد کنترل تا ده بلوک بعدی برنامه را بررسی می کند و نتیجه محاسبات مربوط در حافظه ذخیره می شود و در صورتی که ایرادی ( از لحاظ منطق ریاضی ، محدودة کار ماشین یا ساختار برنامه ) در برنامه وجود داشته باشد آن را مشخص می نماید و این اشتباه را به صورت هشداری در بالای صفحه ی نمایش (monitor) نشان می دهد .

پ) برای اجرای هر چند مرتبه  یک برنامه به صورت پشت سر هم فقط یک بار بارگذاری آن کافی است .

ت) نرم افزار CNC شامل گزینه های خودکاری برای ماشین کاری از طریق اجرای دستورات ساده است .

ث) برنامه های CNC می توانند شامل زیر برنامه هایی برای تکرار بخشی از برنامه باشند . یک بار نوشته می شوند و ممکن است چند بار از طریق دستوراتی خاص در برنامه احضار و اجرا شوند . این قابلیت امکان حذف اطلاعات تکراری را برای برنامه نویسان فراهم کرده است .

ج) نرم افزار CNC جبران ابزار را ساده کرده است به طوری که اجازه می دهد طول و شعاع ابزار در فرآیند تولید یک قطعه تغییر کند .

چ) می توان شکل های مشابه را در برنامه های پارامتری CNC تعریف کرد و برای هر مورد به راحتی تغییرات لازم در ابعاد را وارد نمود .

ح) در CNC امکان مبادله ی مستقیم اطلاعات با سیستم های کامپیوتری دیگر فراهم شده است نظیر پایگاه اطلاعاتی CAD ، کامپیوتر های میزبان کنترل عددی مستقیم (DNC) و سیستم های مدیریت تولید به کمک کامپیوتر یا CAMP(computer aided production mana gment) .

 

 

 

1-2- مزاياي ماشين هاي CNC  

1-دقت و كيفيت قطعات

2-سرعت بالا ،سرعت خطي ثابت

3-كاهش خطاي انساني

4-توانايي ساخت قطعات پيچيده

5-انعطاف پذيري بالا در تعويض يا ارتقاء توليد : بر خلاف سايرسيستمهاي خودكارسازي كه هر گونه تغيير در توليد مستلزم تغيير و يا تجهيز اجزاي سخت افزاري (بادامكها ،طبلكها ، شيرها،كنتاكتورها،IC ها و … مي باشد.)در CNC به دليل نرم افزاري بودن كنترل هرگونه تغيير ،اصلاح و يا ارتقاي توليد به راحتي با اضافه كردن يا پاك كردن اعداد،حروف و علائم مسير مي باشد .

6- استفاده بهينه از نيروي انساني

7-خطر كمتر براي اپراتور

8- كاهش زمان اندازه گيري و كنترل (از هر 30 قطعه يكي كنترل مي شود.)

9- كاهش زمان تنظيم اوليه

10-كاهش هزينه ي ساخت قيد و بند ها :به دليل توانايي حركت هاي متنوع ابزار بر روي وجوه مختلف قطعه كار مي باشد . مثلا اگر بخواهيم با يك ماشين فرز معمولي يك چند ضلعي بتراشيم حتما نياز به دستگاه تقسيم داريم اما در ماشين هاي CNC هر فرم و شكلي با حد اقل قيد و بند قابل ساخت است.

11- به دليل دقت بالاي قطعات توليد شده توسط CNC ،سرعت مونتاژ كاري بالا مي رود و مونتاژ مي تواند به صورت اتومات انجام گردد.

12- كاهش هزينه ي ابزار سازي

13- امكان استفاده از ماشين CNC براي عمليات متناوب 20 ساعت كار در شبانه روز،در صورتي كه ماشين هاي سنتي براي كار بيش از 8 ساعت دچار مشكل مي شوند.

14- امكان دسترسي به قابليت تكرار تلرانس ها و دقتهاي مورد نياز

15- امكان شبيه سازي و تست نمودن برنامه قبل از اجراي برنامه بر روي ماشين و اطمينان از درستي آن

16- امكان كنترل از راه دور ماشين و متصل شدن به سيستم هاي CAD/CAM و CIMS

 

3-1- معايب ماشين هاي CNC

1-           سرمايه اوليه براي خريد و راه اندازي زياد است.

2-   تعمير و نگهداري ماشين هاي CNC به دليل طراحي متفات از ماشين هاي سنتي و استفاده از تجهيزات كامپيوتري ،الكترونيكي،الكتريكي،هيدرو ليكي و پنو ماتيكي پيچيده و گران است.

3- نياز به آموزش اوليه در زمينه ي اپراتوري و برنامه نويسي

 

4-1- انواع برنامه ها

1- سیکلهای ثابت (canned cycles) : زیر برنامه های خودکاری هستند که در حافظه ی سیستم وجود دارند ( به نظر سازندگان بستگی دارد ). این فرآیند ها داده های متغییری را می پذیرند و با استفاده از آنها در وقت و انرژی صرفه جویی می شود . اگر لازم باشد پس از تنظیم این برنامه ها مطابق داده های مدنظر برنامه نویس ، به کمک کدهای خاص در برنامه ی اصلی در مرحله مربوط احضار و اجرا می شوند . طبیعت این برنامه ها بستگی به کاربرد CNC دارد .

2-حلقه های برنامه : برای به حد اقل رساندن زحمت نوشتن مراحل متعدد برخی از برنامه ها کاربرد دارند . مثلا تعریف تعدادی سوراخ برای دریل کاری که در یک راستا و با یک فاصله از هم قرار دارند .

این برنامه ها دارای کدهای شرطی برای پرش در جهت ابتدا یا انتهای برنامه هستند . این ویژگی به منظور تکرار در اجرای دستوراتی پس از هر بار افزایش ثابت در یک متغییر در محدوده ی تعیین شده مفید است . تعریف چند حلقه ی درهم در صورت عدم خطای منطقی امکانپذیر است .

3- ماکرو(macro) : همانند نرم افزار CAD یک برنامه ی ماکرو CNC ، زیر برنامه ای است که تعدادی عملیات را در ارتباط با یک دستور خاص اجرا می کند . ماکروهای CNC همانند حلقه ها برای کنترل عملیات تولید تکراری به کار برده می شوند . برنامه های ماکرو توسط سازنده در حافظه وارد شده اند .

 

5-1- کنترل عددی مستقیم (DNC)

ورود اطلاعات به صورت دستی از صفحه کلید CNC در مقایسه با این که برنامه ی از پیش تعیین شده ای به ماشین داده شود محدودیت های فراوانی دارد . در یک سیستم DNC برنامه می تواند در یک کامپیوتر میزبان (host computer ) که به طور مستقیم اطلاعات را به CNC منتقل می کند به وجود آید . در این روش ماشین های CNC متعددی به یک کامپیوتر میزبان متصل شده و برنامه ها از طریق همان کامپیوتر میزبان به ماشین ها ارسال می شوند . DNC به طور خاص به برنامه نویسی به کمک کامپیوتر و شبیه سازی گرافیکی از فرآیند های تولید می پردازد . همچنین کامپیوتر میزبان اطلاعات را از طریق یک پایگاه اطلاعاتی ، از دیگر سیستم های کامپیوتری مانند CAD و مدیریت تولید دریافت می کند . DNC در سیستم CAD CAM به هم پیوسته و یک سازمان ساخت یکپارچه کامپیوتری ( computer integrated manufacturing=CIM) عضوی حیاتی است .

 

6-1- تفاوت ماشينهاي NC و CNC   

تفاوت اصلي بين ماشين هاي NC , و CNC استفاده از كامپيوتر به عنوان واحد كنترل در ماشينهاي CNC مي باشد و در كنار استفاده از كامپيوتر در ماشين هاي CNC يك سري تفاوت هاي ديگر بين اين دو وجود دارد كه به شرح بعضي از آنها مي پردازيم .

برنامه نويسي ماشين هاي فرز CNC

برنامه ماشين هاي CNC در چهار شكل كلي تهيه مي شود:

برنامه نويسي معمولي ( M و G كدي )

 برنامه نويسي پارامتريك (ماكروها )

برنامه نويسي APT

برنامه نويسي توسط سيستم هاي CAD/CAM

7-1- برنامه نويسي معمولي ( G وM كدي)

اين نوع برنامه نويسي در دو سيستم (ISO  693/1  ) و ( RS-2740 ) EIA استاندارد شده است .

اين دو نوع استاندارد داراي تفاوت هايي مي باشند ، حتي شركت هاي مختلف سازنده كنترلر ماشين هاي CNC با وجود تبعيت از يك نوع استاندارد باز هم داراي تفاوت هايي در تعريف G وM  كدها هستند لذا بايد توجه داشت كه :

       (( دو ماشين با كنترلر هاي مختلف وجود ندارند كه داراي برنامه نويسي كاملا مشابه باشند)). اما تسلط بر يكي از كنترلر ها برنامه نويس را قادر خواهد سخت كه با مواجه شدن با كنترلر جديد با مطالعه كاتالوگ دستگاه در صدد برنامه نويسي آن برآيد.

چند شركت اصلي سازنده ي كنترلر هاي CNC عبارتند از :

شركت فانوك  fanuc (امريكايي )

شركت زيمنس siemens ( آلماني )

 شركت فيليپس PHILIPS (هلندي )

 شركت سين سيناتي Cincinati ( امريكايي )

شركت هايدين هاين HEIDENHAIN (آلماني )

 شركت كاديلاك     Cadilac  (امريكايي )

شركت گرونديك  GRUNDIG (الماني )

شركت امكو EMCO  (اتريشي ) براي ماشين هاي CNC آموزشي

برنامه نويسي M وG كدي در ماشين هاي CNC اعم از تراش ،فرز ،واير كات ،ليزر،پانچ،وغيره استفاده شده است .در برنامه نويسي توسط زبان APT  و سيستم هاي CAD/CAM  نيز برنامه در نهايت به وسيله پست پروسسور  به M وG كد تبديل و به ماشين ارسال مي شود . از اين رو آشنايي با اين زبان برنامه نويسي (M و G كد ) ضروري مي باشد.

 

بخش 2

جهت حرکت و اندازه گیری موقعیت

 1-2 سیستم مختصات

جهت حرکت ابزار ماشین بر اساس سیستم مختصاتی می باشد که با محورهای حرکتی ماشین تعیین شده است . سیستم مختصات براساس محورهای اصلی x،y،z ، بر یک سیستم مختصات کار تنزینی استوار است .

این سیستم مختصات به صورت زیر تعریف شده است :

·        محور دوم عمودی بر محور اول است .

·  اگر محور اول در مسیر کوتاهتر به سمت محور دوم بچرخد ( )  یک پیچ راستگرد که در یک مهره قرار دارد در جهت محور سوم حرکت می کند .

به طور کلی جهت محورها این جا هم براساس مدل انگشتان دست راست است . انگشتان دست راست خود را به گونه ای باز کنید که انگشتان شصت ، اشاره و وسطی بر یکدیگر به طور عمود قرار گیرند . انگشت شصت جهت محور x  ، انگشت اشاره جهت محود yو انگشت وسطی راستای محور z را نشان می دهد . محل برخورد سه انگشت مبدأ مختصات است . محور اسپیندل اصلی در بسیاری از ماشینها در جهت منفی محور z انتخاب می گردد . یعنی جهت مثبت محور z به سمت داخل اسپیندل است . برای تعیین جهت چرخش محورهای دورانی A,B,C انگشت شصت را در جهت مثبت محور مربوط بگیرید ، جهت بسته شدن سایر انگشتان جهت چرخش محور چرخشی متناظر را نشان می دهد .

سیستم مختصات در ماشین های فرز، بر حسب نظر شرکت سازنده ممکن است شکلهای مختلفی داشته باشد . همچنین امکان دارد محورهای فرعی دیگری به آنها افزوده شود . [3]

 

2-2 اطلاعات مکانی ، توابع مقدماتی

اطلاعات مکانی با یک آدرس (address) و یک مقدار عددی مشخص می شود که مسیر حرکت روی محورها را تعیین می نماید . علامت مثبت یا منفی ، میان آدرس و مقدار عددی قرار می گیرد . اطلاعات مکانی باید توسط توابع مقدماتی (تابعg) و سرعت پیشروی (F)  پشتیبانی شوند . توبع مقدماتی، نوع حرکت ماشین ، نوع سیکلها ، نوع محاسبات و غیره را تعیین می کنند . توابع g به دو گروه تقسیم می شوند . اکثر توابع G برای بلوک های بعدی مؤ ثر هستند و در صورت عدم تغییر در نحوه ی حرکت از یک بلوک به بلوک بعدی لازم نیست این توابع در هر سطری مجددا نوشته شوند . بدین جهت اصلاح مدال (modal) در مورد این توابع به کار می رود . به توابع G که پس از تعریف ، برای تمام برنامه فعال می مانند ( مگر این که با آوردن تابع جدید G از همان گروه لغو شوند یا این که برنامه به M30 یا M02 ختم شود ) ((فعال مدالی (modally active) گویند و به توابع G که فقط در محدوده ی بلوکی که در آن قرار دارند فعالند و فعال بلوک به بلوک (blok by blok active) گویند .

 

 

 

3-2 تشريح G كدها

G كدهاي فرز CNC سيستم كنترل FANUC

                 

4-2 پلانهای کاری   

 دو نوع حرکت ابزار در عملیات ماشین کاری وجود دارد ؛ حرکت نقطه به نقطه و حرکت کانتورینگ . در حرکت نقطه به نقطه فاصله ی میان هر دو نقطه تعریف شده در برنامه به صورت خط راست بدون نیاز به تعیین پلان کاری به عنوان کوتاهترین مسیر حرکت، پیموده می شود . در حرکت کانتورینگ چگونگی طی مسیر میان هر دو نقطه تعریف شده اهمیت دارد . برای ایجاد پروفیل (ترکیب خط و کمان ) مورد نظر برنامه نویس ، لازم است نقطه به نقطه مسیر حرکت از مکان اولیه تا نقطه هدف در سیستم کنترل محاسبه شده و ابزار هدایت و کنترل شود . در این حالت لازم است برای سیستم کنترل تعیین شود که نقاط میانی را درجه ی پلانی محاسبه نماید . از سوی دیگر برای جبران شعاع ابزار نیز باید پلان مربوط را تعریف کرد .

هر دو محور یک پلان را مشخص می کنند محورهای x.y.z صفحات xy.yz.zx را می سازند. تعیین صفحه ی کاری در ابتدای هر برنامه الزامی است . بدین منظور برای معرفی هر کدام از این صفحات یک تابع اولیه برای سیستم کنترل تعریف شده است .

توابع مربوط به این پلان ها در زبان برنامه نویسی G17,G18.G19  می باشد .

انتخاب پلان با انتخاب محورهای دلخواه دیگر      G16 [4]

پلان x,y(محور اول و محور دوم )                   G17  

پلان x-z (محور اول – محور سوم )                  G18  

پلان y-z (محور دوم – محور سوم )                 G19

پلانهای کاری استاندارد

نکته : در صورتی که در برنامه مشخص نشود چه پلانی برای عملیات ماشینکاری در نظر گرفته شده است به طور خودکار G17 از سوی کنترل در نظر گرفته می شود (بر اساس اطلاعات موجود در CLDATA ).

 

 

5-2 سیستمهای اندازه گیری : اطلاعات مکانی مطلق و افزایشی G91/G90  :

حرکت انتقالی به یک نقطه خاص در سیستم مختصات را می توان به دو صورت افزایشی یا مطلق انجام داد . ((جابه جایی صفر (zero offset ) در برنامه را می توان برای هر دو حالت مطلق و افزایشی اعمال کرد . این دو تابع ،مدال هستند .

ورودی اطلاعات مکانی مطلق G90  (AbPolute ) :

اگر ورودی اطلاعات مکانی مطلق انتخاب شود، همه اندازه های ورودی نسبت به صفر ثابتی (مثلا" صفر قطعه کار) سنجیده می شوند .

·  مثال : ابزار در نقطه  قرار دارد و می خواهد به نقطه  برود :

                                                         

بدون احتساب مکان نقطه اول ابزار به نقطه دوم  که نسبت به صفر قطعه کار در نظر گرفته شده می رود .

 

 

 

 

 

 

ورودي اطلاعات مطلق

 

 

 

 

 

 

ورودی اطلاعات مکانی افزایشی G91 (    (Incremental

با انتخاب تابع ورودی اطلاعات مکانی افزایشی مقدار عددی برای حرکت به نقطه بعدی با در نظر گرفتن مختصات مکانی فعلی محاسبه می شود .

·  مثال : ابزار در موقعیت قرار دارد و می خواهید به نقطه برود : برای حرکت ابزار در برنامه مقادیر فاصله میان دو نقطه محاسبه می شود .

                                              

ورودي اطلاعات افزايشي

مزیت اندازه گذاری افزایشی نسبت به اندازه گذاری مطلق این است که کنترل نهایی اعداد اندازه به راحتی امکانپذیر است در عین حال عیب آن این است که کنترل موقعیت لحظه ای ابزار هنگام اجرای برنامه خیلی دشوار است . مراقب باشید که در صورت استفاده اشتباه از این اندازه گذاریها تصادف شدید میان ابزار و قطعه کار روی ندهد .

 

 

 

تبدیل میان G90وG91

از بلوکی به بلوک دیگر می توانید G90 را به G91 و بالعکس تبدیل کنید . چون هر دو مدال هستند هر دو مورد کافی است تنها یک بار در یک بلوک تعریف شوند.

·  مثال : ابزار در موقعیت قرار دارد و می تواند به نقاط دیگری که موقعیت آنها تعیین شده برود. برنامه به طور متناوب از G90 به G91 و بالعکس تغییر حالت می دهد

                                                G90      x10       y-30  

                            G91       x30     y-10

                             G90     x60     y-40

                             G91      x0      y-10

                             G90      x40     y-0

   

6-2 نقاط مبنا و جابه جایی نقاط صفر

برای سیستم کنترل نیز مبدا مختصات دیگری تعریف شده که صفر ماشین نامیده می شود. این نقطه توسط سازنده ماشین تعیین شده و کاربر صفر قطعه کار را نسبت به این مرکز مختصات و بر اساس شرایط کاری خود و نوع شکل هندسی قطعه کار مشخص می کند .

جابه جایی صفر G56...G54

جابه جایی صفر فاصله میان صفر قطعه کار w و صفر ماشین M است . با این توابع می توان شش سیستم مختصات مختلف را برای قطعه کارهای متفاوت تنظیم کرد . این سیستمها بر حسب فواصل نقطه صفر ماشین تا نقاط صفر این شش سیستم مختصات در امتداد هر محور تعیین می شوند . این اطلاعات توسط صفحه ورودی داده ها و جدا از برنامه ، در حافظه ذخیره می شود .

انواع جابه جایی صفر ، به شرح زیر را می توان فعال کرد :

·        جابه جایی صفر قابل تنظیم (G54…G57 )

·        جابه جایی صفر قابل برنامه ریزی (G58,G59 )

·        جابه جایی صفر خارجی (از PLC )

 

7-2 اندازه گیری قطعه کار ، سیستم ورودی  G71/G70 (sinumerik )

هنگام نوشتن برنامه ، برنامه نویس می تواند بر حسب نیاز خود ، واحد اندازه گیری را میلی متر یا اینچی برگزیند . این حق انتخاب به واسطه وجود دو تابع G70 و G71 امکانپذیر است . [5]

G70 : سیستم ورودی اینچی

G71 : سیستم ورودی میلی متری (متریک)

 

8-2 محدوده سطح کاری برنامه ریزی شده G26/G25 (sinumerik )

به کمک توابع G25 و G26 می توان محدوده جدیدی برای حرکت ابزار در فضای میز ماشین تعریف کرد . ماشینکاری فقط در همین محدوده صورت می گیرد و از قطعه باربرداری می شود .

 

9-2 بر گشت ابزار به نقطه مرجع G28

حركت ابزار به نقطه مرجع به دو منظور صورت مي گيرد .

رفرنس كردن دستگاه (در خارج از برنامه )

 رفتن به نقطه مرجع به منظور تعويض ابزار يا پايان برنامه (در داخل برنامه )

نقطه ي مرجع نقطه اي قابل دسترس براي حركت سرسره ها به آن نقطه و نيز نقطه اي مطمئن براي تعويض ابزار مي باشد.

رفتن به نقطه ي مرجع به منظور رفرنس كردن دستگاه در خارج از برنامه با قرار دادن سلكتور بر روي انتخاب Reference انجام مي شود.

روش ديگر دستور حركت ابزار به نقطه ي مرجع از داخل برنامه مي باشد كه توسط كد G28

صورت مي گيرد. G28 به همراه G90 و G91  مي   ببتواند برنامه نويسي شود.

       G90          G28               X…..Y  …..Z

  G91          G28               X……Y….Z

در عبارت                         G90          G28               X-xP   Y-yp    Z-zp

ابزار ابتدا به نقطه P حركت مي كند و از نقطه P به نقطه مرجع (R) مي رود.

در عبارت ZO      G28       G90   ابزار در هر موقعيتي كه باشد بدون جابه جايي در جهت X وY به ZO حركت كرده و از آن به نقطه ي مرجه مراجعت مي كند .

در  ابزار در داخل قطعه ي كار قرار دارد .بعد از اجراي Z0     G28      G90   ابزار به صورت سريع به Z0  حركت كرده تا از عدم برخورد آن با قطعه كار اطمينان حاصل شود و سپس از آنجا به نقطه مرجع (R ) حركت مي كند .

( حركت مستقيم ابزار به نقطه ي مرجع[6] )    Z0    Y0    X0        G28     G91

به خاطر استفاده از G91  و صفر بودن ميزان جا بجايي در راستاي هر سه محور ابزار مسستقيما به نقطه مرجع (R ) حركت مي نمايد .                                         Z0       G28           G91

ابزار در راستاي محور  Z به نقطه مرجع حركت مي كند (محور X وY جابجا نمي شوند )

 

10-2 برگشت ابزار از نقطه مرجع به نقطه قبلي G29

بعد از تعويض ابزار ،از G29 مي توان براي برگشت ابزار از نقطه مرجع به نقطه قبلي استفاده نمود .

اگر بعد از G29مختصات نقطه اي وارد شود ابزار ابتدا به آن نقطه رفته و سپس به موقعيت ابتدايي كه ابزار از آن نقطه به نقطه مرجع رفته بود باز مي گردد.

 

 

 

 

 

 

بخش3

اصول برنامه نویسی

1-3 ساختار برنامه

یک برنامه CNC ساختار منظمی از فرمانها و توابع مختلفی است که برای کنترل ماشین ، قابل تحلیل بوده و برنامه نویس با وارد نمودن برنامه از طریق پانل کامپیوتری ، اهداف مورد نظرش را برآورده می نماید . هر کدام از این فرمانها و توابع به صورت کدهای خاصی می باشند . این کدها ترکیبی از حرف G یا  M با یک عدد تا سه رقمی است . کدهای G ، توابع مقدماتی هستند که تعریف کننده حرکتهای واقعی ابزار می باشند . کدهای m با عنوان توابع متفرقه تعریف کننده فعالیتهای لازم برای انجام عملیات ماشین کاری از قبیل روشن و خاموش کردن اسپیندل ، خنک کاری، تعویض ابزار و ... هستند . به طور کلی به گروهی از دستورات که به ماشین CNC داده می شود تا ماشین عملیات خاصی را انجام دهد ((برنامه NC ) می گویند . هر برنامه NC از مجموعه ای از بلوکها[7] برای انجام یک سری عملیات ماشینکاری تشکیل می شود . شماره مشخصه هر بلوک ، شماره مرحله نامیده می شود.

ساختار هر برنامه بر اساس din66025 می باشد . هر برنامه شامل یک سلسله بلوکهایی که مراحل عمل هر فرایند ماشین ابزار کنترل عددی را مشخص می کنند می باشد .

هر برنامه شامل بخشهای زیر است:

·        کاراکتر شروع برنامه

·        شماره بلوک

·        کاراکتر پایان برنامه

کاراکتر شروع برنامه پیش از اولین بلوک برنامه و بدین ترتیب کاراکتر پایان برنامه پس از آخرین بلوک برنامه می آید . زیر برنامه ها (subroutines ) و سیکلها (cycles ) می توانند اعضای فرعی از هر برنامه باشند ، در واقع خود سیکلها زیر برنامه هایی هستند که توسط سازنده ماشین نوشته شده اند .

 

2-3 فرمت بلوک

طبق قرار داد یک بلوک NC از چند کلمه (word ) درست می شود . هر کلمه از یک آدرس (حرف ) و یک مقدار یا تابع و یک عدد تشکیل می شود . حداکثر طول یک بلوک 120 کاراکتر است . یک بلوک ممکن است در بر گیرنده چند خط باشد . هر بلوک شامل کلیه اطلاعات مورد نیاز برای انجام هر مرحله کاری است و این اطلاعات در بر دارنده چند کلمه و کاراکتر  یا (؛ ) یا یا [8] برای پایان بلوک می باشند . به طور کلی هر بلوک دارای اطلاعات زیر است :

·  اطلاعات ساختاری برنامه: برای کار روی برنامه ، جهت کنترل لازم است این کار به واسطه علائم خاص انجام شود (...N ، ... :، .../.، ...O  و...) .

·  اطلاعات هندسی از شرایط و اطلاعات مسیر (مختصات) تشکیل شده و کلمه شرایط مسیر از حرف G ( go= ) و یک عدد مشخص شده است . اطلاعات مسیر تحت آدرسهای ...X ، ... y ، … z و غیره داده می شود .

 

 

3-3 پرش از روی بلوکها

در ابتدا بلوکهایی که نباید در جریان برخی دفعات اجرای برنامه، اجرا شوند ، یک علامت ((/)) گذاشته می شود . پرش از روی این بلوکها زمانی اجرا می شود که از کلید نرم افزاری (skip yes/no ) استفاده شود . از روی هر تعداد بلوک که لازم باشد می توان به همین روش پرید .

عبارات توضیحی (remarks)

در صورت نیاز می توان عبارتی توضیحی را در هر بلوک وارد کرد . این عبارات کمک می کنند تا به سرعت بفهمیم که برنامه شامل چه سیکلهایی است . در مورد این عبارات به نکات زیر توجه کنید :

·        این عبارات باید حتما" درون پرانتز باشند .

·  میان اولین حرف عبارت توضیحی با پرانتز گشوده نباید فضای خالی یا فاصله ای وجود داشته باشد . همین قانون در مورد آخرین حرف و پرانتز بسته نیز معتبر است .

·  پرانتز نباید شامل کاراکتر ( ) یا کاراکتر  یا پرانتز اضافی باشد .

·  این عبارت نباید در حد فاصل کاراکتر آدرس و عدد یا حرف و پارامتر قرار بگیرند .

·  عبارت توضیحی می تواند تا 120 کاراکتر طول داشته باشد .

·  مجاز هستیم که عبارات را در انتهای بلوک (پیش از ) یا در یک خط مستقل بنویسیم .

·        مثال : درست

%200

                                                           N005    T01     D01   (T00L    CALL)

 

                                           N010    G00    X50   Z100   (positioning)

                                                                             N020    (Roughing)

        N030     g01     z200   +R1    L_f   

          N040…                                                         نادرست   

        %200

          N005            T01               D(TOOL   CALL)01    L_f

          N010              G00              X(positioning)

          N020(roughing  L_f)

          N030        G01        z200 +(1st    roughing     cut)R1    L_f

          N040…

4-3  فرمت کلمه

کلمات، عناصر هر بلوک هستند و محدود به یک کاراکتر آدرس و یک رشته ارقام می باشند . کاراکتر آدرس به طور معمول یک حرف بوده و رشته ارقام شامل علامت (مثبت یا منفی) و عدد صحیح یا اعشاری می باشد . علامت مثبت یا منفی میان حرف آدرس و رشته ارقام نوشته می شود که می توان از آوردن علامت مثبت صرف نظر کرد .

 

 

 

 

 

 

بخش 4

برنامه نویسی بلوکهای حرکتی

1-4 حرکت محوری بدون بار برداری G00

ابزار با این تابع (G00) در حالت بدون براده برداری و با حداکثر سرعت ممکن از نقطه شروع (current   position  ) به نقطه هدف ( target   position  ) منتقل می شود .

فرمت این تابع به صورت زیر است :

G00         X{x}     Y{y}   Z{z}

که در آن {x} و {y} و {z } مختصات نقطه انتهایی نسبت به یک نقطه مبنا است صفر قطعه کار (WNP ) یا مختصات فعلی ابزار یا به عبارتی در وضعیت G90 یا G91 است . چنانچه جابه جایی ابزار عمود بر یک یا دو محور باشد ، مختصات نظیر مساوی با مختصات نقطه فعلی است و نیازی به معرفی آن در برنامه نمی باشد . در این جابه جایی هدف کاربر قرار گرفتن ابزار در نقطه انتهایی است و چگونگی هندسه مسیر مهم نیست . سیستم نیز کوتاهترین فاصله را که همان یک مسیر خطی از نقطه شروع تا نقطه انتهایی است ، برای جابه جایی ابزار انتخاب می کند . تحت این شرایط قرار نیست تا از قطعه کار براده برداری شود. سرعت پیشروی ابزار تحت G00 توسط کاربر در برنامه تعیین نمی شود . (سرعت پیشروی در وضعیت G00 بر اساس اطلاعات موجود در CLDATA تعیین می گردد ) .

 

2-4 میانیابی خطی G01

ابزار تحت فرمان این تابع ( G01 ) با سرعت برشی برنامه نویسی شده به سمت نقطه انتهایی حرکت می کند . فرمت این دستور به صورت زیر است :

 

G01            X{x}         Y{y}         Z{z}        F{f}

{f} سرعت پیشروی مورد نظر برنامه نویس است . G00 و G01 ، هر دو مدال هستند و هر کدام موجب ملغی شدن دیگری می شوند. در بلوکی که G01 آمده باشد ، تابع G00 را که در بلوکهای پیشین آمده ملغی می کند و بالعکس.

سرعت پیشروی برنامه که توسط F تعیین شده در طول مسیر حرکت ابزار ، اندازه گیری  می شود و سرعت نظیر ، در راستای هر محور از روابط زیر به دست می آید :

F_x= 

F_Y= 

F_z= 

L=({x}²+{y}²+{z}²)1,2

 دستور G01 را می توان هم در سیستم مطلق G90 و هم در سیستم افزایشی G91 برنامه نویسی کرد .

·        مثال : مثالی از کاربرد G00  

N05    G00    X30     Y20     L_f

%15L_f

N05    G00   G90    X70     Y25     Z1     S800     M3    L_f

N10      Z-5    L_f

N15     G01     X20    F150     L_f

N20     G))      Z100    L_f

N25     X-25     y50    L_f

N30     M30    L_f

N05 : اسپیندل روشن می شود . ابزار با سرعت بالا (بدون براده برداری ) به p1 می رود . اسپیندل با دور  800rev/min کار می کند .

N10 : با حداکثر سرعت  150 mm/min به نقطه p2 می رود و در طول مسیر از قطعه باربرداری می کند .

N25/N20 : با سرعت بدون بار برداری از قطعه فاصله می گیرد .

N30 : پایان نامه .

3-4 میانیابی دایری  G03/G02 (circular   interpolation )

تحت دستور توابعG02 و G03 در برنامه ، ابزار، مسیرهای قوسی (دایری) را می پیماید . با این تفاوت که G02 حرکت ساعتگرد و G03 پادساعتگرد است .

 پارامترهای میانیابی I,j,k

این سه پارامتر تعریف کننده برداری از نقطه شروع کمان تا مرکز دایره هستند . مقادیر تحت این سه پارامتر در سیستم مختصات مطلق (G90) و افزایشی (G91 ) یکسان است . در عین حال این نکته باید مد نظر قرار گیرد که مقادیر عددی تحت x.z.y  مربوط به مختصات نقطه انتهایی کمان با توجه به G90 یا G91 به برنامه وارد می شود .

بر اساس din66025 پارامترهای I.j.k به ترتیب واحدهای برداری معادل محورهای X.y.z هستند .

_·         مثال : دایره کامل در صفحه x-y

_·  مثال زیر برنامه یک دایره کامل را نشان می دهد . در این مورد (دایره کامل) مختصات نقطه شروع باید به عنوان مختصات نهایی در برنامه وارد شود .

 

%40  L_f

N05   G00     X10    Y25     Z1    S1250    M3    L_f

N10    G01    Z-5     F100    L_f=

N15     G02    X10    Y25    120    J0    F125    L_f

N20    G00    Z100     M5     L_f

N25     X-20   L_f

N30      M 30   L_f

N15 : صفحه x-y به طور خودکار انتخاب می شود . یعنی فرض اولیه سیستم کنترل G17 است .

N20 : M05 به معني توقف كامل چرخش اسپندل است.

دايره كامل در پلان Y-X

4-4 میانیابی مارپیچی

درون یابی دایری می تواند ، دارای بعد سوم نیز باشد . به این نوع درونیابی ، درونیابی مارپیچی می گویند . در واقع برنامه مسیر مارپیچی شامل یک کمان دایری در راستای یک محور عمود بر پلان دایره یا کمان است . همه این اطلاعات در یک بلوک به ماشین داده می شود . در این حالت کافی است ، مختص نظیر محور سومی که در صفحه درون یابی دایری قرار ندارد تعریف شود . در آن صورت مسیر حرکت ابزار برشی همزمان در امتداد سه محور خواهد بود . مقدار سرعت پیشروی که در برنامه تعریف می شود در امتداد کمان دایری است نه مسیر مارپیچ . بدین ترتیب سرعت پیشروی محور سوم به صورت زیر محاسبه می شود :

طول محور خطي

طول كمان دايره اي

محور سوم که ممکن است عمود بر پلان دایره یا کمان نباشد را می توان پیش یا پس از پارامترهای  I,J,K آورد .

·        مثال : برنامه مارپیچ

%80 L_f

N05   G00   X0     Y25    Z1    S800     M3    L_f

N10    G01    Z-20    F150    L_f

N15    G02     X0    Y-25     Z-10    10    J-25    L_f

N20     G00    Z100    M5     L_f

N25     M30      L_f

 

5-4 تنظیم سیستم مختصات قطعه کار با استفاده از G92 (fanuc) 

تحت تابع G92 ، مختصات جدیدی نسبت به مختصات قطعه کار در برنامه قابل تعریف است . پس از تعریف این تابع سایر دستورات حرکتی دربرنامه نسبت به نقطه تعیین شده تحت G92 محاسبه می شوند .

 فرمت این دستور به صورت زیر است :

(G90)   G92   X{x}    Y{y}   Z{z}

سیستم مختصات محلی G52 (fanuc)

بعضی اوقات به یک سیستم مختصات محلی در سیستمهای مختصات قطعه کار احساس نیاز می شود .

فرمت این دستور به صورت زیر است :

G52    x{x}     Y{y}    Z{z}

که در آن {x},{y},{z}  فاصله مبدا سیستم مختصات محلی را از تمام سیستم مختصات قطعه کار (G54تاG59 ) نشان می دهد . با معرفی سیستم مختصات محلی ، هنگام برنامه نویسی سیستم مطلق (G90) که پس از G52 معرفی می شود ، در سیستم مختصات محلی سنجیده می شود . سیستم مختصات محلی را می توان با تغییر پارامترها در دستور جدید G52 تغییر داد و با معرفی مقادیر صفر برای پارامترها ، سیستم مختصات محلی را حذف کرد یعنی :

G52     X0.0     Y0.0     Z0.0

 

6-4 سيكل ها

سيكل ها برنامه هاي از پيش ساخته شده اي مي باشند كه مي توان به راحتي عمليات ثابت و تكراري را با آنها انجام داد .سيكل هاي موجود در ماشين هاي فرز فانوك بيشتر در مورد سوراخكاري و بورينگ كاري مي باشند . سيكل هاي جديد مثل پاكت تراشي را مي توان توسط ماكروها نوشت كه توضيح آن در فصل پنجم به طور كامل داده مي شود. به طور كلي مزاياي استفاده از سيكل ها عبارتند از :

كاهش حجم برنامه نوشته شده

كاهش زمان برنامه نويسي

 كاهش اشتبا هات و محاسبات لازم

7-6 سيكل هاي فرز كاري

G81 : سيكل سوراخكاري

G82  : سيكل سوراخكاري همراه با مكث                           

 G83:سيكل سوراخكاري عميق

G84 : سيكل قلا ويزني

G85 : سيكل بورينگ كاري و برقوزني

G86 : سيكل بورينگ كاري

G80 : لغو كننده سيكل ها ( تمامي سيكل ها به صورت پايدار يا مدال عمل مي كنند مگر اينكه با G80  لغو شوند .)

از G87 و G88 و G89  به عنوان سيكل بورينگ كاري استفاده شده است.

هر سيكل شامل شش نوع عمليات اصلي به شرح ذيل مي باشد:

1- حركت سريع ابزار به موقعيت مورد نظر ( براي عملياتي چون سوراخكاري ، قلاويز كاري ، برقو كاري )

در جهت X و Y

2-حركت سريع ابزار به سطح R  ( سطح R معمولا در 2 ميلي متر بالاي سطح قطعه كار تعريف مي شود ).

3-حركت آهسته ابزار از سطح R  به داخل قطعه كار و انجام عمليات ماشين كاري ( سوراخ كاري،بورينگ كاري،برقوكاري)

4-عمليات در پايين سوراخ

5-برگشت ابزار به سطحR

6-برگشت سريع ابزار به نقطه اوليه شروع سيكل

 

8-4 كاربرد G98 و G99 در سيكل ها

 گزينه هاي شماره 5 و6 از شش نوع عمليات ذكر شده ،مربوط به نحوه برگشت ابزار از پايين سوراخ به بيرون از قطعه كار مي باشد . اگر از G98 استفاده شود برگشت ابزار بعد  از پايان عمليات سوراخ كاري به سطح اوليه Z صورت مي گيرد ( از همان مكاني كه ابزار شروع به داخل شدن نموده ) و اگر از G99 استفاده شود برگشت ابزار به سطح R مي باشد.

 

9-4 سيكل سوراخ كاري G81

از ابتداي  G81 براي سوراخ كاري هايي با عمق كم ، زدن مته مرغك و خزينه كاري استفاده مي شود.

در G81 ابتدا ابزار سريع به سطح R حركت كرده ، پس از آن با حركت آهسته به داخل قطعه كار نفوذ مي كند و عمل سوراخ كاري انجام مي شود و بعد از انجام سوراخ كاري متناسب با فعال بودن G98 و G99 ابزار باز مي گردد.    

                                                  G81      X     Y      Z     R      F     K 

X : موقعيت سوراخ در جهت X

Y :موقعيت سوراخ در جهت Y

 Z : عمق سورا خ

R : مختصات ارتفاعي نزديك به سطح كار درجهت Z

 F : سرعت پيشروي

K : تعداد تكرار سيكل از L نيز مي توان به جاي  K استفاده نمود .

مختصات X و Y مي تواند در خطوط قبل از G81 ثبت شده باشد

                                                                      G81     Z       R     F  

سيكل سوراخكاري G82

                            ; K             F   P   G82          X        Y        Z        R

 

اين سيكل با G81  هيچ تفاوتي بجز وجود مكث در پايين سوراخ به منظور پرداخت بهتر ندارد و زمان مكث در پارامتر P با ضريب 100 وارد مي شود.

 

سيكل سوراخكاري عميق G83

در سوراخ كاري با عمق زياد امكان انجام عمليات سوراخ كاري در يك مرحله به دليل عدم خروج براده ها ، عدم خنك كاري صحيح و نتيجتا كيفيت سطح نا مطلوب وجود ندارد لذا G81 وG82 براي سوراخ كاري سوراخهايي با عمق زياد نمي توان استفاده نمود و به جاي آن بايد از G83 استفاده كرد.

G83       X          Y         Z       R         Q          F       K ;  

X وY : موقعيت نقطه اي كه بايد سوراخ كاري شود .

Z :  عمق سوراخ كاري

R : نقطه ي شروع عمليات سوراخ كاري و نقطه برگشت بعد از سوراخ كاري در صورت فعال بودن G99 كه در نزديكي سطح روي كار تعريف مي شود.

Q  : عمق برش در هر مرحله

  F : سرعت پيشروي

  K يا L : تعداد تكرار سيكل

 

10-4 سيكل بورينگ كاري و برقو زني G85

; K       F     G82          X        Y        Z        R

Y و X : موقعيت نقطه اي كه بورينگ كاري يا برقو زني مي شود.

R : نقطه ي شروع عمليات ماشين كاري و نقطه برگشت (G99 ) كه در نزديكي سطح روي قطعه كار توصيف مي شود.

F : سرعت پيشروي

K : تعداد تكرار سيكل

در عمليات سوراخ كاري زماني كه ابزار به پايين سوراخ مي رسد براي برگشت مي تواند به صورت سريع حركت كند اما در ابزاري مثل برقو حركت سريع ابزار باعث خراب شدن سطح قطعه كار و گاها شكستن ابزار مي شود[9] لذا بايد حركت برگشت به صورت حركت آهسته باشد. از G 85  مي توان بدين منظور استفاده نمود

 

سيكل بورينگ كاري G86

تفاوت G86  باG85  در اين است كه در G85  ابزار حركت برگشت را به طور آهسته انجام مي دهد اما در G86 در پايين سوراخ ابزار از درگيري خارج شده ، چرخش محور متوقف مي شود و ابزار با حركت سريع به سطح R يا سطح اوليه باز مي گردد.