Решение Задачи Фрезеровки и Сверления с G-кодами для ЧПУ

Хорошо, давайте разработаем программу для фрезерования и сверления данной детали с использованием G-кодов для симулятора ЧПУ. Прежде чем начать, давайте определим некоторые допущения и параметры: * **Станок:** Токарно-фрезерный станок с ЧПУ (для простоты будем использовать токарные G-коды для обработки наружных и внутренних диаметров, а фрезерование будем имитировать, если это возможно, или сосредоточимся на токарных операциях). * **Система координат:** Ось Z - вдоль оси вращения детали, ось X - перпендикулярно оси вращения (диаметр). Начало координат (X0, Z0) - торец детали и центр вращения. * **Материал:** Предположим, что это сталь. * **Инструменты:** * Токарный резец для наружной обработки. * Токарный резец для внутренней обработки. * Сверло для отверстия. * Фрезерный инструмент (если требуется для паза, но по чертежу это скорее токарная операция). * **Подача и скорость:** Будут заданы ориентировочно, для реального производства их нужно подбирать исходя из материала, инструмента и требований к качеству поверхности. Давайте разберем деталь по элементам и определим последовательность обработки.

Последовательность обработки:

1. Торцевание (выравнивание торца детали).
2. Сверление центрального отверстия.
3. Растачивание внутреннего диаметра.
4. Наружная черновая обработка.
5. Наружная чистовая обработка (включая фаски и радиусы).
6. Обработка паза (если это фрезерование, то на токарно-фрезерном станке, если токарная операция, то токарным резцом).

Определение координат и размеров:

Все размеры на чертеже даны в миллиметрах.

Начало координат: правый торец детали, центр.

Длина детали: 80 мм.

Элементы детали (справа налево):

1. **Правый торец:** Z0.
2. **Фаска 2x45°:** Наружный диаметр \( \phi 56 \). Фаска начинается на \( \phi 56 - 2 \times 2 = \phi 52 \) и заканчивается на \( \phi 56 \) на расстоянии 2 мм от торца.
3. **Наружный диаметр \( \phi 56 \):** Длина 80 мм.
4. **Внутренний диаметр \( \phi 27 \):** Глубина 20 мм от правого торца. Радиус \( R5 \) на переходе к большему диаметру.
5. **Внутренний диаметр \( \phi 17 \):** Отверстие на всю длину детали.
6. **Левый торец:** Z-80.
7. **Паз (ступенька) на левом конце:**
   • Диаметр \( \phi 34 \).
   • Диаметр \( \phi 27.8 \).
   • Длина ступеньки \( 26 \) мм.
   • Глубина паза \( 5 \) мм (от \( \phi 27.8 \) до \( \phi 34 \)).

G-коды для симулятора ЧПУ (примерная программа)

Комментарии в программе будут начинаться с символа ";".

O0019 (ВАРИАНТ 19)

(НАСТРОЙКА ИНСТРУМЕНТОВ)
(T1 - ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ НАРУЖНЫЙ ЧЕРНОВОЙ)
(T2 - ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ НАРУЖНЫЙ ЧИСТОВОЙ)
(T3 - СВЕРЛО D16 (для отверстия D17))
(T4 - РАСТОЧНОЙ РЕЗЕЦ ВНУТРЕННИЙ)
(T5 - ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ ДЛЯ ПАЗА/СТУПЕНЬКИ)

G21 (МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА)
G90 (АБСОЛЮТНЫЕ КООРДИНАТЫ)
G99 (ПОДАЧА В ММ/ОБ)

(ОПЕРАЦИЯ 1: ТОРЦЕВАНИЕ)
T101 (ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА 1, КОРРЕКТОР 1)
G50 S2000 (ОГРАНИЧЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ШПИНДЕЛЯ)
G96 S200 M03 (ПОСТОЯННАЯ СКОРОСТЬ РЕЗАНИЯ 200 М/МИН, ШПИНДЕЛЬ ВПЕРЕД)
G00 X60.0 Z2.0 (БЫСТРОЕ ПОДВЕДЕНИЕ К ДЕТАЛИ)
G01 X-1.0 F0.1 (ТОРЦЕВАНИЕ ДО ЦЕНТРА)
G00 Z2.0 (ОТВОД ИНСТРУМЕНТА)

(ОПЕРАЦИЯ 2: СВЕРЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЯ D17)
T303 (ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА 3 - СВЕРЛО D16)
G50 S1500
G97 S800 M03 (ПОСТОЯННАЯ СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ 800 ОБ/МИН)
G00 X0 Z5.0 (ПОДВЕДЕНИЕ СВЕРЛА К ЦЕНТРУ)
G01 Z-78.0 F0.15 (СВЕРЛЕНИЕ НА ГЛУБИНУ 78 ММ, ОСТАВЛЯЕМ 2 ММ ДЛЯ РАСТАЧИВАНИЯ)
G00 Z5.0 (ОТВОД СВЕРЛА)

(ОПЕРАЦИЯ 3: РАСТАЧИВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ДИАМЕТРА D17 И D27)
T404 (ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА 4 - РАСТОЧНОЙ РЕЗЕЦ)
G50 S2000
G96 S180 M03
G00 X15.0 Z2.0 (ПОДВЕДЕНИЕ РЕЗЦА К НАЧАЛУ РАСТАЧИВАНИЯ)

(РАСТАЧИВАНИЕ D17)
G01 Z-80.0 F0.1 (РАСТАЧИВАНИЕ D17 НА ВСЮ ДЛИНУ)
G00 X16.0 Z-78.0 (ОТВОД ИНСТРУМЕНТА)

(РАСТАЧИВАНИЕ D27)
G00 X25.0 Z2.0 (ПОДВЕДЕНИЕ ДЛЯ РАСТАЧИВАНИЯ D27)
G01 Z-20.0 F0.1 (РАСТАЧИВАНИЕ D27 НА ГЛУБИНУ 20 ММ)
G02 X27.0 Z-25.0 R5.0 (РАДИУС R5)
G00 X28.0 Z-25.0 (ОТВОД ИНСТРУМЕНТА)
G00 Z2.0 (ОТВОД ИНСТРУМЕНТА)

(ОПЕРАЦИЯ 4: НАРУЖНАЯ ЧЕРНОВАЯ ОБРАБОТКА)
T101 (ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА 1)
G50 S2000
G96 S200 M03
G00 X58.0 Z2.0 (ПОДВЕДЕНИЕ К ДЕТАЛИ)

(ЧЕРНОВАЯ ОБРАБОТКА D56)
G71 U2.0 R1.0 (ЦИКЛ ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКИ, СЪЕМ ПО ДИАМЕТРУ 2 ММ, ОТВОД 1 ММ)
G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.2 (P10-Q20 - НОМЕРА БЛОКОВ ЧИСТОВОГО ПРОФИЛЯ, U0.5 - ПРИПУСК ПО X, W0.1 - ПРИПУСК ПО Z)
N10 G00 X34.0 (НАЧАЛО ПРОФИЛЯ)
G01 Z-80.0 (ОБРАБОТКА ДО КОНЦА ДЕТАЛИ)
N20 G00 X56.0 (КОНЕЦ ПРОФИЛЯ)

(ОПЕРАЦИЯ 5: НАРУЖНАЯ ЧИСТОВАЯ ОБРАБОТКА)
T202 (ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА 2 - ЧИСТОВОЙ РЕЗЕЦ)
G50 S2500
G96 S250 M03
G00 X58.0 Z2.0 (ПОДВЕДЕНИЕ К ДЕТАЛИ)

(ЧИСТОВАЯ ОБРАБОТКА D56)
G70 P10 Q20 F0.08 (ЦИКЛ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ПО ПРОФИЛЮ N10-N20)

(ОБРАБОТКА ФАСКИ 2x45 НА D56)
G00 X56.0 Z2.0
G01 X52.0 Z0.0 F0.05 (ФАСКА)
G00 X58.0 Z2.0 (ОТВОД ИНСТРУМЕНТА)

(ОПЕРАЦИЯ 6: ОБРАБОТКА ПАЗА/СТУПЕНЬКИ НА ЛЕВОМ КОНЦЕ)
(Это токарная операция, так как паз имеет цилиндрическую форму)
T505 (ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА 5 - РЕЗЕЦ ДЛЯ ПАЗА)
G50 S2000
G96 S150 M03
G00 X36.0 Z-78.0 (ПОДВЕДЕНИЕ К НАЧАЛУ ПАЗА)

(ОБРАБОТКА D34)
G01 X34.0 F0.1 (ОБРАБОТКА ДИАМЕТРА 34)
G01 Z-80.0 F0.1 (ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВДОЛЬ ОСИ Z)
G00 X36.0 (ОТВОД)

(ОБРАБОТКА D27.8)
G00 X29.8 Z-78.0 (ПОДВЕДЕНИЕ К ДИАМЕТРУ 27.8)
G01 X27.8 F0.1 (ОБРАБОТКА ДИАМЕТРА 27.8)
G01 Z-80.0 F0.1 (ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВДОЛЬ ОСИ Z)
G00 X29.8 (ОТВОД)

G00 X100.0 Z100.0 (ОТВОД ИНСТРУМЕНТА В БЕЗОПАСНУЮ ПОЗИЦИЮ)
M05 (ОСТАНОВ ШПИНДЕЛЯ)
M30 (КОНЕЦ ПРОГРАММЫ)

Пояснения к G-кодам:

• O0019: Номер программы.
• (КОММЕНТАРИЙ): Комментарии, игнорируются станком.
• G21: Установка метрической системы (мм).
• G90: Абсолютная система координат.
• G99: Подача в миллиметрах на оборот.
• TxxYY: Выбор инструмента. xx - номер инструмента, YY - номер корректора.
• G50 Sxxxx: Ограничение максимальной скорости шпинделя (об/мин).
• G96 Sxxx M03: Включение постоянной скорости резания (м/мин), шпиндель вращается по часовой стрелке.
• G97 Sxxx M03: Включение постоянной скорости вращения шпинделя (об/мин), шпиндель вращается по часовой стрелке. Используется для сверления, где постоянная скорость резания не всегда применима.
• G00 X... Z...: Быстрое перемещение инструмента.
• G01 X... Z... F...: Линейная интерполяция (рабочая подача). F - подача.
• G02 X... Z... R...: Круговая интерполяция по часовой стрелке. X, Z - конечные координаты, R - радиус.
• G71 U... R...: Цикл черновой обработки по контуру.
  • U: Глубина резания по радиусу (на диаметр будет 2U).
  • R: Величина отвода инструмента после каждого прохода.
• G71 P... Q... U... W... F...: Параметры цикла G71.
  • P: Номер первого блока, определяющего профиль.
  • Q: Номер последнего блока, определяющего профиль.
  • U: Припуск на чистовую обработку по оси X (по диаметру).
  • W: Припуск на чистовую обработку по оси Z.
  • F: Подача для черновой обработки.
• G70 P... Q... F...: Цикл чистовой обработки по контуру, определенному блоками P и Q.
• M03: Включение вращения шпинделя по часовой стрелке.
• M05: Останов шпинделя.
• M30: Конец программы и сброс.

Важные замечания для школьника:

1. **Безопасность:** Всегда соблюдайте правила безопасности при работе с ЧПУ станками. Эта программа предназначена для симулятора, но в реальной жизни ошибки могут быть опасны.
2. **Припуски:** В программе оставлены припуски на чистовую обработку. Это стандартная практика, чтобы сначала снять основной объем материала, а затем пройти чистовым резцом для получения точных размеров и хорошей поверхности.
3. **Инструменты:** Выбор инструмента очень важен. Для каждого типа операции (сверление, растачивание, наружное точение, обработка пазов) используется свой инструмент.
4. **Подача и скорость:** Значения подачи (F) и скорости резания (S) в этой программе являются ориентировочными. В реальном производстве они подбираются по справочникам или рекомендациям производителя инструмента, исходя из материала заготовки, материала инструмента, требуемой шероховатости поверхности и мощности станка.
5. **Начало координат:** В этой программе начало координат установлено на правом торце детали. Это удобно для токарных операций.
6. **Фаски и радиусы:** Обрабатываются либо отдельными G01/G02/G03 командами, либо включаются в профиль для циклов G70/G71.
7. **Симулятор:** Перед запуском на реальном станке, всегда проверяйте программу в симуляторе, чтобы убедиться в отсутствии столкновений и правильности траектории инструмента.

Эта программа является базовым примером. Для более сложных деталей или специфических требований могут потребоваться дополнительные G-коды и циклы.