Drehmaschine im realen Betrieb – Simulator

Vollständiges Bediener- und Programmierhandbuch: Drehmaschine im realen Betrieb

Dieser Simulator bildet die Arbeit an einem Schrägbett-Dreh-Fräszentrum nach. Die Steuerungslogik entspricht einem Fanuc-System: Umschalten der Betriebsarten (MOP), manuelles Verfahren mit dem elektronischen Handrad (MPG), Indexieren eines 12-Stationen-Revolvers, Werkzeugkorrekturen und Werkstücknullpunkte, direkte Speicherbearbeitung über die Tastatur und konstante Schnittgeschwindigkeit (G96) mit echtem Materialabtrag.

1. Unterstützte Fanuc-Syntax, G-Codes, M-Codes und Achsadressen

Code / Adresse	Bedeutung v systému	Funktion und Verhalten im Simulator
G0 / G00	Rychloposuv (Polohování)	Lineární najížděcí přejezd maximální rychlostí stroje bez kontaktu s materiálem. V simulátoru se uplatňuje optický filtr rychloposuvu pro kontrolu bezpečnosti nájezdu.
G1 / G01	Lineare Schnittinterpolation	Gerader Arbeitsvorschub mit definiertem Spanabtrag. Rychlost posuvu je řízena adresou F (mm/ot nebo mm/min).
G2 / G3	Kreisinterpolation XZ	Kruhové dráhy CW (G2) a CCW (G3) v rovině G18 definované buď poloměrem `R`, nebo přírůstkovýmund Mittelpunktsvektoren `I` a `K`.
G18	Rovina soustružení (ZX)	Výchozí modal rovina pro soustružnické operace a kruhové interpolace. V horní liště CRT svítí jako aktivní stav.
G28 / G30	Rückkehr zum Referenzpunkt	Befehl `G28 U0 W0;` odjede nástrojovou hlavou na pevnou bezpečnou výchozí pozici stroje pro výměnu nástroje a srovná vřeteno.
G50 / G92	Omezení maximálních otáček	Einstellungen bezpečnostního stropu otáček vřetena (např. `G50 S3000;`). Zabraňuje překročení kritické rychlosti sklíčidla při čelním soustružení k nule v režimu G96.
G54 bis G59	Nulové body obrobku (WCS)	Aktivace pracovních posunutí souřadnic. Simulátor v reálném čase přepočítává polohu špičky nástroje podle hodnot uložených v tabulce nulových bodů.
G90 / G91	Absolut / inkrementell	Přepínání interpretace souřadnic programu.
G94 / G95	Jednotky posuvu	`G95`: posuv na otáčku vřetena (mm/ot, základ pro soustružení). `G94`: minutový posuv (mm/min, pro frézování poháněnými nástroji).
G96	Konstantní řezná rychlost (CSS)	Adresa S zadává řeznou rychlost $v_c$ v m/min. Simulátor neustále dynamicky přepočítává otáčky vřetena podle průměru: $n = \frac{v_c \cdot 1000}{\pi \cdot D}$, omezeno stropem G50.
G97	Přímé otáčky vřetena (RPM)	Vypnutí konstantní řezné rychlosti. Adresa S určuje přímé pevné otáčky vřetena v ot/min (např. `G97 S1200 M03;` pro vrtání či závitování).
M03 / M04 / M05	Ovládání vřetena	`M03`: spuštění vřetena CW (ve směru hodinových ručiček). `M04`: vřeteno CCW. `M05`: zastavení vřetena. Ve 3D okně je rotace vřetena a sklíčidla plynule animována.
M35 / M34	Řízení osy C (Spindle Index)	`M35`: přepnutí hlavního vřetena do režimu plnohodnotné rotační osy C s mechanickou aretací. `M34`: odpojení osy C a návrat do běžného soustružnického režimu.
T (z. B. T0101)	Indexování a korekce nástroje	První dvě číslice určují číslo pozice na revolveru (1–12), druhé dvě číslo korekčního registru pro geometrii a opotřebení.
,C / ,R / ,A	Sražení, zaoblení a úhel	Fanuc přímé modifikátory rohu: `,C` provede zkosení, `,R` vloží rádius a `,A` definuje přímý úhel kužele ve stupních.

2. Bedienpult (MOP) und Maschinenmodi

Spodní část ovládací konzoly představuje panel strojního operátora (Machine Operation Panel) s LED indikací a přepínači režimů:

EDIT (Editor paměti):

Režim pro tvorbu a modifikaci hlavního programu. Umožňuje plné využití editačních kláves INSRT, ALTER, DELET a pohyb kurzoru po slovech.

AUTO (Automatický cyklus / MEM):

Výrobní režim pro automatické vykonání načteného programu v paměti. Pouze v tomto režimu je aktivní spouštěcí tlačítko CYCLE START.

MDI (Manual Data Input):

Režim pro okamžité spuštění ručně zadaných bloků (např. M03 S1000;, T0202; nebo G0 X50 Z2;). Po stisku Cycle Start mit zadaný blok ihned vykoná.

HANDLE (Elektronické ruční kolečko MPG):

Režim pro jemné ruční seřizování. Operátor volí osu (X, Z, C) a násobič kroku (x1 = 0.001 mm, x10 = 0.01 mm, x100 = 0.1 mm) a otáčí kruhovým ovladačem MPG.

JOG (Kontinuální ruční pojezd):

Plynulý pojezd držením tlačítek - JOG a + JOG. Rychlost posuvu se plynule nastavuje potenciometrem od 50 do 15 000 mm/min.

T.INDEX (Ruční otočení revolveru):

Krokové pootočení 12polohové revolverové hlavy o jednu pozici vpřed. Funkce je z bezpečnostních důvodů povolena výhradně v režimech HANDLE a JOG.

3. System-CRT und Funktionsbildschirme

Stránka POS (Poloha a odměřování): Zobrazuje velké digitální ukazatele aktuální polohy vřetena a nožové hlavy ve všech osách: Achse X (v průměru Ø), Achse Z (podélná délka), Osa C (úhel natočení vřetena), Osa Y (výška mimo osu), aktuální otáčky vřetena S (RPM), kód aktivního nástroje T a rychlost posuvu F včetně jednotek.
Stránka PROGRAM (NC kód): Zobrazuje aktuální aktivní program v paměti O0001. Během simulace plynulý tyrkysový kurzor (Highlight Box) podbarvuje právě vykonávaný blok.
Stránka MDI: Nezávislý textový buffer pro zadávání pomocných příkazů se žlutým kurzorem vykonávání.
Stránka OFFSET (Korekce a nulové body): Přepíná mezi třemi podstránkami:
- GEOMETRIE: Základní geometrické délky nožů v osách X a Z, rádius špičky plátku R a orientace špičky (kvadrant T 1 až 9).
- VERSCHLEISS (Wear): Jemné korekce opotřebení břitu plátku (v setinách a tisícinách mm) přičítané ke geometrii pro doladění rozměru výrobku.
- NULOVÉ BODY (G54 bis G59): Správa počátků obrobku – posun čela Z od sklíčidla, vycentrování osy X a úhlová orientace osy C.
Stránka SETTING (Rohteileinstellung a fyziky): Umožňuje zadat průměr polotovaru D, vyloženou délku Z-, čelní přídavek Z+, jemnost prostorového kroku a přepínat reálný čas posuvu (simulace fyziky posuvu na otáčku).

4. Fanuc-Tastatur und Arbeit mit dem Programm

Schaltfläche RESET: Okamžitě zastaví cyklus obrábění, vypne otáčení vřetena (M05), vymaže chybové stavy a vrátí ukazatel provádění programu na první blok.
Klávesa INSRT (Vložit): Vloží slovo zapsané v dolním řádku promptu za aktuálně označené slovo v editoru. Pokud je vloženo středník ; (EOB), automaticky vytvoří nový řádek.
Klávesa ALTER (Změnit): Přepíše aktuálně označené slovo v programu novou hodnotou ze vstupního řádku promptu.
Klávesa DELET (Smazat): Odstraní označené slovo z programu.
Klávesa CAN (Abbrechen): Vymaže rozepsaný text ve vstupním řádku promptu.
Navigační šipky (↑, ↓, ←, →): Pohybují kurzorem slovo po slovu v matrici programu s automatickým odrolováním okna.
EINZELSATZ (Krokování): Při aktivaci vykoná stroj po každém stisku Cycle Start pouze jeden jediný blok a zastaví se na konci bloku (Stop na čtení).
PROBELAUF: Zkušební chod naprázdno se zrychleným posuvem pro rychlou kontrolu drah bez zdržování reálnou řeznou rychlostí.

5. Arbeit mit Werkzeugkorrekturen und der Funktion MESSEN (Antasten)

Horní řada softkeys pod displejem slouží pro přesné zadávání a seřizování nástrojů:

Schaltfläche MESSEN: Umožňuje automatické zaškrábnutí a zaměření nástroje na polotovaru. Operátor najede špičkou nože na čelo (Z) nebo průměr (X), vybere buňku v tabulce ofsetů, do promptu napíše naměřený rozměr (např. 100.0) a stiskne MESSEN. Systém automaticky dopočítá a zapíše rozdíl mezi strojní souřadnicí a zadanou hodnotou.
Schaltfläche VSTUP (Input): Zapíše absolutní hodnotu z promptu přímo do označené buňky v tabulce.
Schaltfläche EINGANG+ (Input +): Přičte zadanou hodnotu k existujícímu číslu v buňce (ideální pro jemné korekce opotřebení, např. zadáním -0.02 pro zmenšení průměru o dvě setiny).
Schaltfläche K123 EINFÜGEN: Zkopíruje aktuálně označené slovo z programu do vstupního řádku.

6. Physikalischer 3D-Maschinenraum, Spindelstock und Werkzeugkopf

Trojčelisťové hydraulické sklíčidlo: Plně modelované těleso sklíčidla s odstupňovanými upínacími čelistmi situované v záporné části osy Z, které se plynule otáčí synchronně s vřetenem.
Revolverová hlava BMT: Masivní dvanáctiboký disk se samostatnými držáky nástrojů a číselným značením 1 až 12. Při volbě nástroje se hlava fyzicky pootočí do odpovídajícího úhlu a suport ji navede do zadaných souřadnic X, Y a Z.
Průhledové digitální odměřování (3D DRO Overlay): V levém horním rohu 3D plátna permanentně svítí průhledový displej s údaji o aktuálním průměru X, podélné poloze Z, úhlu vřetena C, skutečných otáčkách vřetena S (včetně zobrazení řezné rychlosti $v_c$), posuvu F a aktivním nástroji.
Rychlé přepínání kamer: Schaltflächen 3D ISO (základní isometrie), VON OBEN (XZ) (půdorysný soustružnický náhled) a PLANFLÄCHE (XY) (pohled do osy vřetena pro frézování na čele).

Doporučení pro výuku a praxi: Vždy dbejte na to, aby byl před spuštěním automatického cyklu (G96) definován bezpečnostní strop otáček G50 S...;. Při čelním zarovnání k nule by teoretické otáčky vřetena rostly k nekonečnu, což by na reálném stroji vedlo k havárii pohonu nebo vytržení obrobku z čelistí.