Programul de parte CNC conține o combinație de cod pentru mașini-unelte și instrucțiuni specifice mașinii. Este format din:

a. Informații despre geometria pieselor 

b. Declarații de mișcare pentru a muta unealta de așchiere

c. Viteza de așchiere

d. Avans

e. Funcții auxiliare, precum pornirea și oprirea lichidului de răcire, direcția axului 

În această prelegere, mai întâi vom înțelege sistemele de coordonate ale mașinilor-unelte și modul în care acestea funcționează. 

1. Mașină-unealtă CNC 

Figura 7.1.1 Schema unei mașini-unelte CNC 

Figura 7.1.1 prezintă o schemă a unei mașini-unelte controlată de computer. Este format dintr-o unitate de control a mașinii (MCU) și mașina-unealtă în sine. Un computer, MCU, este creierul unei mașini unelte CNC. Citește programele pieselor și controlează operațiunile mașinilor-unelte. Apoi decodează programul piesei pentru a furniza comenzi și instrucțiuni la diferite bucle de control ale axelor de mișcare ale mașinii. Detaliile referitoare la construcția și funcționarea sistemului bazat pe mecatronică au fost deja  studiate în cadrul ultimelor prelegeri.  

Sistemele CNC au o limitare. Dacă același program NC este folosit pe diverse mașini-unelte, atunci el trebuie încărcat separat în fiecare mașină. Acest lucru necesită timp și implică sarcini repetitive. În acest scop, este dezvoltat un sistem de control numeric direct (DNC). În figura 7.1.2 este prezentată schema unui sistem DNC. Este format dintr-un computer central la care este conectat un grup de mașini-unelte CNC printr-o rețea de comunicații. Comunicarea se realizează de obicei folosind un protocol  standard, cum ar fi TCP/IP sau MAP. Sistemul DNC poate fi monitorizat central, ceea ce este util atunci când aveți de-a face cu diferiți operatori, în ture diferite, care lucrează pe mașini diferite.  

Figura 7.1.2 Sistem de control numeric direct (DNC) 

2. Axele mașinii-unelte CNC 

În mașina-unealtă CNC, fiecare axă de mișcare este echipată cu un dispozitiv de acționare pentru a înlocui roata de mână a mașinii-unelte convenționale. O axă de mișcare este definită ca o axă în care are loc mișcare relativă între scula de așchiere și piesa de prelucrat. Axele principale de mișcare sunt denumite axele X, Y și Z și formează sistemul de coordonate XYZ al  mașinii unelte. Figura 7.1.3 prezintă sistemul de coordonate și axele de mișcare ale unei mașini-unelte tipice. Mașinile-unelte convenționale sunt numite după numărul de axe de mișcare pe care le pot oferi pentru a controla poziția și orientarea sculei. 

2.1 Configurarea mașinii-unelte cu 2 axe  

Figura 7.1.3 Axe de mișcare ale unei mașini-unelte 

Dacă mașina-unealtă poate controla simultan scula de-a lungul a două axe, ea este clasificată ca o mașină cu 2 axe. Scula va fi paralelă și controlată independent de-a lungul celei de-a treia  axe. Înseamnă că mașina-unealtă a ghidat scula de așchiere de-a lungul unui contur 2-D cu doar o mișcare independentă specificată de-a lungul celei de-a treia axe. Planul de control al axei Z este paralel cu planul XY. 

2.2 Configurarea mașinii-unelte cu 2,5 axe  

Figura 7.1.4 Axe în mașina-unealtă cu 2,5 axe  

În acest tip de mașină-unealtă, scula poate fi controlată pentru a urma un plan inclinat de control al axei Z și este denumită ca mașină-unealtă cu 2,5 axe. Figura 7.1.4 explică sistemul de axe într-o mașină-unealtă cu 2,5 axe. 

2.3 Configurarea mașinii-unelte cu 3 axe și multiple axe 

 Figura 7.1.5 Mașină-unealtă cu 3 axe 

În aceste mașini-unelte CNC, scula este controlată de-a lungul celor trei axe (X, Y și Z) simultan, dar orientarea sculei nu se schimbă odată cu mișcarea sculei, așa cum se arată în figura 7.1.5.  

Dacă orientarea axei sculei variază cu mișcarea sculei în spațiul cu 3 dimensiuni, mașina cu 3 axe devine convertită în mașină cu orientare multiaxială (4-,5-sau 6-axe). În figura 7.1.6 este prezentată schema mișcării sculei într-o mașină-unealtă CNC multiaxială. 

Schimbare în orientarea sculei (axa sculei poate fi înclinată față de axa Z)

Figura 7.1.6 Mașină-unealtă cu mai multe axe  

3. Structura programului CNC 

Există patru termeni de bază folosiți în programarea CNC. Aceștia sunt următorii:

Caracter -> Cuvânt (Word) -> Bloc (Block) -> Program 

• Caracterul este cea mai mică unitate a programului CNC. Poate fi Digit/Letter/Symbol (cifră, literă, simbol). 

• Cuvântul este o combinație de caractere alfa-numerice. Acesta creează o singură instrucțiune pentru mașina CNC. Fiecare cuvânt începe cu o majusculă, urmată de un număr. Acestea sunt utilizate pentru a reprezenta pozițiile axelor, viteza, comenzi pregătitoare  și funcții diverse. 

• Un bloc de programe poate conține mai multe cuvinte, secvențiat într-o ordine logică de procesare. 

• Programul cuprinde mai multe linii de instrucțiuni, „blocuri” care vor fi executate de unitatea de control a mașinii (MCU). 

În figura 7.1.7 este prezentat un program de probă CNC. Are practic trei secțiuni: secțiunea comenzilor inițiale; secțiunea principală și secțiunea comenzilor finale. În secțiunea de comenzi inițiale, numărul programului, ID-ul său, coduri pregătitoare inițiale de siguranță, cum ar fi „anularea tuturor ciclurile activate de programul anterior". În secțiunea principală, trebuie menționate comenzi/instrucțiuni legate de mișcarea axelor mașinii-unelte, schimbarea sculelor etc. La sfârșit, trebuie să fie  comenzile de instruire a  anulării ciclurilor, localizarea uneltei și sfârșitul programului. 

Figura 7.1.7 Program CNC eșantion 

Adresa G identifică o comandă pregătitoare, adesea numită cod-G. Acesta este utilizat pentru a preseta sau pentru a pregăti sistemul de control la o anumită condiție dorită sau la un anumit mod sau stare de operare. De exemplu, G01 presetează interpolarea liniară la avansul dat, dar nu mișcă nicio axă.

Adresa M dintr-un program CNC specifică funcții diverse. Se mai numește și funcție mașină. Aceste funcții instruiesc mașina unealtă pentru diverse operațiuni, cum ar fi: rotirea axului, schimbarea gamei de viteze, schimbarea automată a sculei, funcționarea lichidului de răcire, etc. 

Codurile G și M sunt specifice producătorilor de controllere. În acest curs, vom urmări codurile G și M utilizate pentru controller-ul FANUC, Japonia. În tehnologia CNC sunt utilizate și alte controlere precum SINUMERIC, MITSUBHISHI etc. 

Se recomandă cititorilor să studieze următoarele coduri G și M pentru operațiile de frezare și strunjire. Exercițiile de programare vor fi desfășurate în cursurile următoare.   

Tabelul 7.1.1 Cod G pentru operații de frezare și strunjire

Tabelul 7.1.2 Cod M pentru operații de frezare

Tabelul 7.1.3 Cod M pentru operații de strunjire