Soustruh v reálném provozu – simulátor

Kompletní příručka operátora a programátora: soustruh v reálném provozu

Tento simulátor napodobuje práci na šikmém soustružnicko-frézovacím centru. Logika řízení je stejná jako u systému Fanuc: přepínání provozních režimů (MOP panel), manuální najíždění pomocí elektronického kolečka (MPG), indexování 12polohové revolverové hlavy, správa korekcí nástrojů a nulových bodů obrobku, přímá editace paměti z klávesnice a přepočet konstantní řezné rychlosti (G96) s reálným úběrem materiálu.

1. Podporovaná Fanuc syntaxe, G-kódy, M-kódy a adresy os

Kód / Adresa	Význam v systému	Funkce a chování v simulátoru
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	Lineární řezná interpolace	Pracovní posuv v přímce s definovaným úběrem třísky. Rychlost posuvu je řízena adresou F (mm/ot nebo mm/min).
G2 / G3	Kruhová interpolace XZ	Kruhové dráhy CW (G2) a CCW (G3) v rovině G18 definované buď poloměrem `R`, nebo přírůstkovými vektory středu `I` a `K`.
G18	Rovina soustružení (ZX)	Výchozí modální rovina pro soustružnické operace a kruhové interpolace. V horní liště CRT svítí jako aktivní stav.
G28 / G30	Návrat do referenčního bodu	Příkaz `G28 U0 W0;` odjede nástrojovou hlavou na pevnou bezpečnou výchozí pozici stroje pro výměnu nástroje a srovná vřeteno.
G50 / G92	Omezení maximálních otáček	Nastavení bezpečnostního stropu otáček vřetena (např. `G50 S3000;`). Zabraňuje překročení kritické rychlosti sklíčidla při čelním soustružení k nule v režimu G96.
G54 až 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	Absolutní / Inkrementální	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 (např. 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. Panel operátora (MOP panel) a režimy stroje

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 se 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. Systémový CRT displej a funkční obrazovky

Stránka POS (Poloha a odměřování): Zobrazuje velké digitální ukazatele aktuální polohy vřetena a nožové hlavy ve všech osách: Osa X (v průměru Ø), Osa 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).
- OPOTŘEBENÍ (Wear): Jemné korekce opotřebení břitu plátku (v setinách a tisícinách mm) přičítané ke geometrii pro doladění rozměru výrobku.
- NULOVÉ BODY (G54 až G59): Správa počátků obrobku – posun čela Z od sklíčidla, vycentrování osy X a úhlová orientace osy C.
Stránka SETTING (Nastavení polotovaru 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. Klávesnice Fanuc a práce s programem

Tlačítko 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 (Zrušit): Vymaže rozepsaný text ve vstupním řádku promptu.
Navigační šipky (↑, ↓, ←, →): Pohybují kurzorem slovo po slovu v matrici programu s automatickým odrolováním okna.
SINGLE BLOCK (Krokování): Při aktivaci vykoná stroj po každém stisku Cycle Start pouze jeden jediný blok a zastaví se na konci bloku (Stop na čtení).
DRY RUN: Zkušební chod naprázdno se zrychleným posuvem pro rychlou kontrolu drah bez zdržování reálnou řeznou rychlostí.

5. Práce s korekcemi nástrojů a funkce MĚŘENÍ (Touch-off)

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

Tlačítko MĚŘENÍ: 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 MĚŘENÍ. Systém automaticky dopočítá a zapíše rozdíl mezi strojní souřadnicí a zadanou hodnotou.
Tlačítko VSTUP (Input): Zapíše absolutní hodnotu z promptu přímo do označené buňky v tabulce.
Tlačítko VSTUP+ (Input +): Přičte zadanou hodnotu k existujícímu číslu v buňce (ideální pro jemné korekce opotřebení, např. zadáním -0.02 pro zmenšení průměru o dvě setiny).
Tlačítko VLOŽ K123: Zkopíruje aktuálně označené slovo z programu do vstupního řádku.

6. Fyzikální 3D prostor stroje, vřeteník a nástrojová hlava

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: Tlačítka 3D ISO (základní isometrie), ZHORA (XZ) (půdorysný soustružnický náhled) a ČELO (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.