Статьи о станках


Нулевая точка станка и направления перемещений

Система координат станка с ЧПУ является главной расчетной системой, определяющей перемещения исполнительных органов. Оси координат располагают параллельно направляющим станка, что позволяет при создании УП легко задавать направления и расстояния перемещений.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.1. Оси координатной системы станка расположены параллельно направляющим.
Правая система координат является стандартной для всех станков с ЧПУ. В этой системе положительные направления координатных осей определяются по правилу "правой руки". Если большой палец указывает положительное направление оси X, указательный - оси Y, то средний укажет на положительное направление оси Z. В качестве положительного направления оси Z принимают вертикальное направление вывода инструмента (например, сверла) из заготовки. То есть ось Z всегда связана со шпинделем станка. Как правило, за X принимают ось, вдоль которой возможно наибольшее перемещение исполнительного органа станка. При этом ось X перпендикулярна оси Z и параллельна плоскости рабочего стола. Если вы определили на станке направления осей X и Z, то по правилу "правой руки" вы однозначно сможете сказать, куда "смотрит" ось Y. Оси X, Y, Z указывают положительные на-
правления перемещении инструмента относительно неподвижных частей станка.
При создании УП программист всегда исходит из правила, что именно инструмент перемещается относительно неподвижной заготовки.
Дело в том, что одни станки с ЧПУ действительно перемещают колонну, шпиндель и соответственно вращающийся инструмент относительно неподвижной заготовки, а другие станки, наоборот - перемещают рабочий стол с заготовкой относительно вращающегося инструмента. Получаем противоположные направления перемещений. Если бы не было этого правила, то программист вынужден был бы думать, а что собственно перемещается и в какую сторону А так все просто - система ЧПУ сама определит, в каком направлении нужно переместить тот или иной узел станка.
г

Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.2. Воспользуйтесь правилом "правой руки" для определения по ложительных направлений осей координатной системы станка.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.3. Если расположить большой палец правой руки в положительном направлении оси, то остальные согнутые пальцы обозначат положительное направления вращения вокруг этой оси.
Кроме линейных перемещений конструкция некоторых станков позволяет совершать круговые перемещения. Под круговым перемещением подразумевается, например, поворот оси шпинделя фрезерного станка. Однако само рабочее вращение шпинделя не входит в это понятие. Круговые перемещения инструмента обозначают латинскими буквами А (вокруг оси X). В (вокруг оси Y) и С (вокруг оси Z). Положительные направления вращений вокруг этих осей определяются очень просто. Если расположить большой палец по направлению оси, то другие согнутые пальцы покажут положительное направление вращения.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.4. Головка этого станка способна поворачиваться вокруг своей
оси.
Положения исполнительных органов характеризуют их базовые точки, которые выбираются с учетом конструкции станка. Например, базовой точкой для шпинделя фрезерного станка с ЧПУ является точка пересечения его торца с собственной осью вращения. Для рабочего стола - точка пересечения его диагоналей или один из углов. Положение базовой точки относительно начала координат станка с ЧПУ (нулевой точки станка) называется позицией исполнительного органа в системе координат станка или машинной позицией (machine-станок) При работе станка в любой момент времени вы можете увидеть на экране стойки ЧПУ текущую машинную позицию (например, рабочего стола) по любой из осей относительно "нуля станка". В документации станка пределы возможных перемещений рабочих органов, как правило, указывают пределами смещений базовых точек. Эти данные являются очень важной характеристикой станка, так как они определяют максимально возможные габариты обрабатываемой заготовки.

Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.5. Расстояния Xm, Ym и Zm от нулевой точки станка до базовых точек исполнительных органов определяют машинные позиции.
Нулевая точка станка - это физическая позиция, установленная производителем станка при помощи концевых выключателей или датчиков. После включения станка необходимо переместить исполнительные органы в его нулевую точку, для того чтобы СЧПУ смогла определить или "обнулить" их машинную позицию или другими словами нужно синхронизировать СЧПУ и станок. Дело в том. что в момент включения станка, СЧПУ еще не знает реального положения исполнительных органов и если не выполнить возврата в нуль, то станок просто "откажется" работать. Когда исполнительный орган приходит в нулевую точку станка, то происходит замыкание контактов специального датчика или конечного выключателя, СЧПУ получает электрический сигнал и машинная позиция обнуляется. Процедура возврата в нуль станка является стандартной и для ее осуществления любой станок имеет специальный режим и соответствующие клавиши на панели УЧПУ.
Нулевая точка программы и рабочая система координат
Для того чтобы обработать заготовку на станке необходимо соответствующим образом установить систему координат. Электронная природа СЧПУ позволяет нам легко помещать систему координат в любую позицию станка, просто нажимая определенные кнопки на панели УЧПУ. При написании УП программист "не забивает" себе голову вопросом, о том, в каком именно месте рабочего стола будет установлена заготовка. Он знает, что перед выполнением обработки оператор станка "привяжет" к закрепленной на столе заготовке систему координат, в которой создана программа. Другими словами - установит рабочую систему координат или нулевую точку программы (детали).

Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.6. Задача оператора - определить координаты Xmd, Ymd, Zmd одного из углов детали в системе координат станка и занести их в регистры рабочих смещений, например в G54. После этого, система ЧПУ принимает этот угол за нулевую точку для расчета всех перемещений по программе. В отличии от физического нуля станка, нулевая точка программы (детали) является логической.
Обычно рабочую систему координат по осям X и Y устанавливают в один из углов или центр детали, а за нуль по оси Z принимают самую верхнюю поверхность детали. Это облегчает программисту выполнение расчетов, а оператору проще "привязываться" и контролировать во время работы перемещения инструмента.
Предположим, что нужно обработать некоторую деталь. Программист решил, что нулевой точкой программы по осям X и Y будет нижний левый угол детали, а по оси Z - верхняя плоскость детали. После этого рассчитал координаты опорных точек, написал программу обработки и сообщил опера-
тору станка о расположении нулевой точки программы. Оператор станка должен установить нулевую точку рабочей системы координат (нуль программы или детали) в определенный программистом угол детали. Для этого н\жно найти координаты этого утла в системе координат станка (машинные координаты) и "'объяснить" СЧПУ, что именно эта точка является исходной для расчетов всех перемещений. То есть, можно сказать, что рабочая система координат находится внутри системы координат станка и зависит от нее.
Для нахождения машинной позиции элемента детали или "привязки" используются различные методы, о которых вы узнаете чуть позже.
После того, как оператор определил все координаты (х, у, z) требуемого угла детали в системе координат станка, ему необходимо ввести значения этих координат в регистры рабочих смещений памяти СЧПУ. Под рабочим смещением понимается расстояние от нуля станка до нуля детали вдоль определенной оси. Оператор вводит эти координаты в память системы, используя цифровые клавиши стойки ЧПУ. Таким образом, обработка ведется в новой рабочей системе, координаты которой отличаются от соответствующих машинных координат на величины рабочих смещений. Обратите внимание на то, что в отличие от физического нуля станка, нулевая точка программы (детали) является логической.
Современные СЧПУ позволяют запоминать множество смещений. Благодаря нескольким рабочим системам координат программист может использовать одну и ту же УП для обработки нескольких закрепленных на рабочем столе деталей. При этом нет необходимости выполнять программирование для каждой детали в отдельности. Вместо этого, СЧПУ просто смещает рабочую координатную систему (нулевую точку программы) к следующей детали, подлежащей обработке.
G54 Х-сыещение
G54
система
координат
G55 Х-смещение
G55
система координат
*-
G55 У-смещ4ние
G54
Y-смещение
Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.7. Многие станки с ЧПУ позволяют устанавливать несколько рабочих систем координат.
Для установки различных рабочих систем координат используются соответствующие G коды. В большинстве случаев, G54 обозначает первую рабочую систему координат, G55 - вторую, G56 - третью и т д. В программе обработки вы можете увидеть, например, такой кадр:
N20 G21 G54 G90
Кадр N20 активирует первую рабочую систему координат G54.
Назначение нулевой точки программы - важный шаг при создании управляющей программы. Нулевая точка программы устанавливается для реализации требуемой последовательности и повторяемости обработки. Создание любой УП можно условно разбить на два этапа. На первом этапе технолог-программист анализирует информацию, полученную из конструкторской (чертежи, эскизы) и технологической документации (маршрутные карты, операционные карты) и, учитывая конструкционные и технические возможности станка с ЧПУ, окончательно определяет технологические операции и маршрут обработки, назначает режущий и вспомогательный инструмент, выявляет комплекты конструкторских и технологических баз. И только на втором этапе производится окончательный расчет траектории инструмента по опорным точкам и создание УЛ. Исходя из этого, при назначении нулевой точки программы используют несколько правил.
Первое, но не основное правило - удобство программирования. Например, если расположить деталь в первом квадранте прямоугольной системы координат, то это немного упростит процесс расчета траектории из-за того, что все опорные точки этой детали будут описываться положительными координатами.
Второе правило, более важное - нулевая точка программы должна совпадать с конструкторской базой. Это значит, что если на чертеже размеры стоят от левого верхнего угла детали, то лучше, если именно в этом углу и будет находиться нуль детали. А если размеры указываются от центрального отверстия, то нулем детали следует назначить центр этого отверстия.
Если заготовка устанавливается в тиски, то вы должны учитывать несколько моментов. У тисков есть подвижная и неподвижная губки. Предположим, вы установили нулевую точку на поверхности (грани), примыкающей к подвижной губке тисков (рис. 4.8 б). Размеры заготовок могут немного отличаться, и соответственно, оператор станка для получения правильных размеров должен каждый раз "перепривязываться", то есть заново находить координаты нулевой точки. Если же нулевая точка установлена на поверхности, примыкающей к неподвижной губке тисков (рис. 4.8 а), то координаты нулевой точки не изменяться при любых отклонениях размеров заготовки.
неподвижная губка

a) 6)
Рисунки к станкам с чпу Рис. 4.8. Варианты расположения нулевой точки в тисках.
В большинстве случаев нулевая точка устанавливается относительно уже подготовленных поверхностей. Хорошо, когда на станок с ЧПУ приходит заготовка с обработанным "'в размер" наружным контуром. Это позволяет точно и надежно ее закрепить и гарантировать постоянство координат нулевой точки.
Очень часто для обработки детали требуется несколько установок Например, сначала нужно фрезеровать паз с одной стороны детали, а затем, после переустановки - с другой стороны. В этом случае, необходимо убедиться, что базирование осуществляется по одной и той же поверхности, иначе существует вероятность, что вы "промахнетесь" - не обеспечите требуемых размеров и точности.
Нулевая точка выбирается и устанавливается относительно определенного конструктивного элемента детали. Как правило, этим элементом является один из углов детали (заготовки) или центр отверстия. Будьте внимательны при обработке детали с несколькими установами и всегда "отслеживайте" расположение базовых поверхностей и нулевой точки.
Компенсация длины инструмента
При выполнении УП базовая позиция шпинделя (точка пересечения торца и оси вращения) определяется запрограммированными координатами. Проблема заключается в том, что в базовой позиции шпинделя обработка резанием не осуществляется. Обработка производится кромкой режущего инструмента, которая находится на некотором расстоянии от базовой точки шпинделя. Для того чтобы в запрограммированную координату приходила именно режущая кромка, а не шпиндель, необходимо "объяснить" СЧПУ на какую величину по оси Z нужно сместить эту базовую точку.




N80 G01 ХЗ Y3
N90 GOl X7 Y3
N100 GOl X7 Y8
N110G01Z0.5
N120 G91 G28 XO YO ZO
N130 M05
N140 M30
%
N80 GOl X0Y-5
N90 GOl X4 YO
N100 GOl XO Y5
N110 GOl Z0.5
N120 G91 G28X0 YOZO
N130 M05
N140 M30
%

Обсудить вопрос в студенческом форуме

 

Сайт содержит информацию о учебном заведении и студенческой общине и не является официальным