Standardi i pravila označavanja u G-kodu

Od crteža do NC programa

Radionički crtež i NC program opisuju isti dio na dva jezika. Crtež je namijenjen čovjeku: pokazuje oblik u projekcijama, mjere kotama, dopuštena odstupanja tolerancijama i kakvoću površine oznakama hrapavosti. NC program namijenjen je upravljačkoj jedinici stroja: opisuje putanju vrha alata kao niz koordinata, uz naredbe za brzinu vrtnje vretena, posmak, izbor alata i hlađenje.

Između ta dva dokumenta stoji tehnolog ili programer. S crteža on čita:

• oblik i kote — iz njih nastaju koordinate točaka putanje;
• bazu kotiranja — plohu ili os od koje se kotira, a koja postaje nul-točka obratka;
• tolerancije i hrapavost — o njima ovisi izbor alata, režim obrade i broj prolaza (gruba i završna obrada);
• materijal i sirovac iz zaglavlja — o njima ovise brzina rezanja, posmak i način stezanja;
• broj crteža i indeks izmjene — oni se prepisuju u zaglavlje programa kako bi se znalo po kojoj je inačici crteža program napisan.

Danas se program češće dobiva iz CAM sustava nego pisanjem rukom: CAM iz 3D modela i odabranih strategija obrade izračuna putanju, a postprocesor je pretvori u G-kod za određenu upravljačku jedinicu. Ipak, i CAM korisnik mora čitati G-kod: program se provjerava na stroju blok po blok, korigira se na licu mjesta, a jednostavni ciklusi (bušenje niza provrta, planiranje, kontura) i dalje se pišu ručno.

Koordinatni sustav stroja i nul-točke

Osi i smjerovi gibanja NC strojeva normirani su normom ISO 841 (primjenjuje se važeće izdanje). Koristi se desni pravokutni koordinatni sustav: os Z je os glavnog vretena, a pozitivan smjer Z vodi od obratka prema alatu. Osi X i Y leže u ravnini okomitoj na Z; na vertikalnoj glodalici X je najčešće najdulji hod stola. Smjerovi se uvijek određuju kao da se giba alat, a obradak miruje, bez obzira na to pomiče li se na stvarnom stroju stol ili vreteno.

U programiranju se koriste tri glavne točke:

Nul-točku obratka W određuje programer, a na stroju je postavlja operater: dodiruje alatom ili mjernim ticalom plohe obratka i upisuje pomak od M do W u tablicu pomaka nul-točke. U programu se taj pomak poziva naredbom G54 (i G55 do G59 za dodatne nul-točke, npr. kad je na stolu više obradaka). Program je tada neovisan o tome gdje je obradak stegnut.

Na slici 2.11 nul-točka obratka W postavljena je u donji lijevi kut gornje plohe klizača. Tu je izbor lako objasniti: crtež klizača kotiran je od lijeve i donje plohe, a Z = 0 na gornjoj plohi znači da su sve dubine u programu negativne i odgovaraju dubinama s crteža.

Građa programa po ISO 6983 i osnovni kodovi

Oblik NC programa opisuje norma ISO 6983 (primjenjuje se važeće izdanje), poznata kao G-kod. Program se sastoji od blokova (rečenica), a blok od riječi. Svaka riječ ima adresu (slovo) i vrijednost (broj): u riječi X100 adresa je X, a vrijednost 100.

Najčešće pripremne i pomoćne funkcije:

Većina naredbi je modalna: vrijedi dok je ne zamijeni druga naredba iste skupine. Nakon G01 svi sljedeći blokovi s koordinatama izvode se pravocrtno s posmakom sve do G00, G02 ili G03, pa se G01 ne ponavlja u svakom retku. Isto vrijedi za F i S. ISO 6983 daje okvir, a proizvođači upravljačkih jedinica dodaju vlastite cikluse i proširenja; zato isti program ne radi uvijek na dva različita stroja, a točno značenje kodova izvan osnovnog skupa uvijek se provjerava u uputi upravljačke jedinice.

Apsolutno i inkrementalno programiranje

Koordinate u programu mogu se zadavati na dva načina. Uz G90 (apsolutno) svaka koordinata je udaljenost od nul-točke obratka W. Uz G91 (inkrementalno) svaka koordinata je pomak od trenutačnog položaja alata. Isti obris može se opisati na oba načina, a upravljačka jedinica u oba slučaja vozi alat po istoj putanji.

Za konturu klizača sa slike 2.11 vrijednosti su:

Pravilo pretvorbe je jednostavno: inkrementalni pomak je razlika apsolutnih koordinata sadašnje i prethodne točke, ΔX = X_i − X_i−1. Obratno, apsolutna koordinata je zbroj svih prethodnih pomaka od početne točke. Za kontrolu, zbroj svih pomaka mora biti jednak razlici koordinata posljednje i početne točke: ΣΔX = 15 + 0 + 100 + 0 − 105 = 10 = −5 − (−15) i ΣΔY = 10 + 85 + 0 − 80 + 0 = 15 = 0 − (−15). Kod zatvorene konture, koja završava u početnoj točki, oba zbroja su nula.

Kada koji način. Apsolutno programiranje je osnovno: pogreška u jednom bloku ostaje u tom bloku i ne prenosi se dalje, a koordinate se izravno uspoređuju s kotama crteža. Inkrementalno je prikladno za ponavljanje istog uzorka na više mjesta, npr. niz jednakih provrta ili isti utor na više obradaka, jer se isti potprogram poziva s različitih početnih točaka. Njegov je nedostatak što se pogreška u jednom pomaku prenosi na sve sljedeće točke.

Kotiranje koje olakšava programiranje

Način na koji je crtež kotiran izravno određuje koliko je lako i sigurno napisati program. Tri su osnovna načina, i svaki se drukčije prevodi u koordinate.

• Paralelno kotiranje od baze — sve kote polaze od iste plohe ili osi. Ako je baza kotiranja ujedno nul-točka obratka W, svaka kota s crteža je gotova apsolutna koordinata. Četiri provrta klizača kotirana od lijevog i donjeg ruba (10 i 90 po X, 10 i 70 po Y) upisuju se u program bez ikakvog računa.
• Lančano kotiranje — svaka kota polazi od prethodnog elementa. Kote su tada inkrementalni pomaci, ali odstupanja se zbrajaju: ako svaki od tri lančana razmaka ima dopušteno odstupanje ±0,1 mm, položaj posljednjeg provrta prema bazi može odstupati do ±0,3 mm.
• Koordinatno kotiranje — položaji elemenata dani su u tablici koordinata X i Y od označenog ishodišta. To je gotovo izravan popis točaka za program i često se koristi za ploče s mnogo provrta.

Za provrte klizača usporedba izgleda ovako: apsolutno (10, 10), (90, 10), (90, 70), (10, 70); inkrementalno od W (10, 10), zatim (80, 0), (0, 60), (−80, 0). Kad je crtež kotiran lančano 10 – 80 – 10, programer mora zbrajati; kad je kotiran od baze 10 i 90, samo prepisuje.

Nekoliko preporuka za crtež koji ide na NC stroj:

1. Kotirajte od funkcijske baze koja se može i steći na stroju: ploha koja naliježe na postolje, os provrta za ležaj.
2. Označite bazu jasno i dosljedno u svim projekcijama; kod simetričnih dijelova kotirajte od simetrale, pa W stavite u središte.
3. Ne ostavljajte kote koje se moraju računati iz drugih kota. Ako je potrebna i ukupna mjera, dajte je kao pomoćnu kotu u zagradi.
4. Kod toleriranih mjera programer programira sredinu tolerancijskog polja: za provrt Ø21 H7 (21,000 do 21,021) to je 21,0105, u praksi 21,01, a ne nazivna mjera.
5. Kote bez upisanog odstupanja vrijede prema općim tolerancijama iz zaglavlja; za kotu 80 klizača uz ISO 2768-m to je ±0,3 mm, što je za glodanje konture široko područje.

Zaglavlje programa i komentari

NC program je dio tehničke dokumentacije i označava se jednako strogo kao crtež. Na početku programa stoji zaglavlje programa u obliku komentara: broj programa, broj i indeks crteža, naziv dijela, materijal, položaj nul-točke, popis alata i datum. Komentari se po ISO 6983 pišu u okruglim zagradama i upravljačka ih jedinica ne izvodi; neke upravljačke jedinice koriste i znak točka-zarez.

Program za jedan prolaz konture klizača, glodalom Ø10 s tri oštrice, glasi:

%
O2604 (PS1-01-004 KLIZAC KONTURA)
(CRTEZ PS1-01-004 IZMJENA B)
(MATERIJAL EN AW-6082)
(W DONJI LIJEVI KUT, GORNJA PLOHA)
(POMAK NUL-TOCKE G54)
(T1 GLODALO D10, Z3)
(VC 120 M/MIN, FZ 0,035)
N10 G21 G17 G40 G90
N20 G54
N30 T1 M06
N40 S3800 M03
N50 G00 X-15 Y-15
N60 G00 Z5 M08
N70 G01 Z-3 F150
N80 G41 D1 X0 Y-5 F400
N90 Y80
N100 X100
N110 Y0
N120 X-5
N130 G40 G00 X-15 Y-15
N140 G00 Z50 M09
N150 M05
N160 M30
%

Brojevi u programu nisu slučajni. Brzina vrtnje S3800 dobivena je iz brzine rezanja 120 m/min za glodalo Ø10: n = 1000 · v_c / (π · D) = 1000 · 120 / (π · 10) ≈ 3820 min⁻¹. Posmak F400 dobiven je iz posmaka po oštrici: F = f_z · z · n = 0,035 · 3 · 3800 ≈ 400 mm/min. Blok N80 uključuje korekciju polumjera lijevo (G41) na prilaznom gibanju, a blok N130 je isključuje na odlaznom; kontura se zato programira točkama crteža, a upravljačka jedinica sama pomiče središte alata za polumjer.

Dobra praksa označavanja programa:

• broj programa i ime datoteke povezani su s brojem crteža, tako da se iz jednoga pronađe drugo;
• komentari se pišu velikim slovima bez dijakritičkih znakova, jer ih mnoge upravljačke jedinice ne prikazuju;
• brojevi blokova rastu u koracima od 10, kako bi se pri korekciji na stroju mogli umetnuti blokovi;
• kad se crtež izmijeni, mijenja se i program: novi indeks crteža upisuje se u zaglavlje programa, a stari program se arhivira;
• na kraju programa alat se odmiče na sigurnu visinu prije zaustavljanja vretena i hlađenja.

Naredbe za korekciju duljine alata i točan oblik izmjene alata razlikuju se među upravljačkim jedinicama, pa su u primjeru izostavljene; u stvarnom programu dopunjuju se prema uputi stroja.

Računski prikaz: vrijeme obrade konture

Vrijeme rezanja konture računa se iz duljine putanje alata i posmaka: t = L / F. Kod glodanja vanjske pravokutne konture s korekcijom polumjera središte alata prolazi ravne dionice duljine stranica i četiri četvrtine kruga polumjera R = D/2 oko uglova, pa je duljina jednog prolaza L = 2 · (a + b) + π · D. Kad je dubina veća od dubine rezanja po prolazu a_p, broj prolaza je i = ⌈H / a_p⌉.

L₁ = 2 · (a + b) + π · D   ·   i = ⌈H / a_p⌉   ·   t = i · L₁ / F

Za klizač 100 × 80 i glodalo Ø10 duljina jednog prolaza je 2 · 180 + π · 10 = 391,4 mm. Uz dubinu 15 mm i 3 mm po prolazu potrebno je 5 prolaza, ukupno 1957 mm putanje. Uz posmak 400 mm/min vrijeme rezanja je 4,89 min, odnosno oko 4 min 54 s. Brzi hodovi G00, prilaz i odmak, izmjena alata i stezanje nisu uračunati, pa je stvarno vrijeme na stroju dulje. Udvostručenje dubine rezanja po prolazu na 6 mm smanjuje broj prolaza na 3 i vrijeme na 2,94 min, ali opterećenje glodala Ø10 u aluminiju tada treba provjeriti prema preporukama proizvođača alata.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.