Система координат токарного станка с чпу

Системы координат станков с ЧПУ.

Работа станка с ЧПУ и программирование обработки тесно связаны с системами координат. Оси координат принимаются расположенными параллельно направляющим станка и позволяют при программировании указывать направления и величины перемещений рабочих органов.

Рис. 1.6. Стандартная система координат в станках с ЧПУ.

В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ принята правая система, при которой оси X, Y , Z (сплошные линии на рис. 1.6) указывают положительные направления перемещений инструмента относительно неподвижных частей станка. Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных частей станка указывают оси X’, Y’, Z’ (пунктирные линии на рис. 1.6), направленные противоположно осям X, Y, Z. Таким образом, положительными всегда являются такие движения, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга 1. В станках с перемещением рабочих органов в трех взаимно-перпендикулярных направлениях оси часто обозначают X, Y, Z, независимо от того, перемещается заготовка или инструмент.

Круговые перемещения инструмента (например, поворот оси шпинделя фрезерного станка) обозначаются буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси Y), С (вокруг оси Z), а круговые перемещения заготовки (например, управляемый по программе поворот стола на расточном станке)—соответственно буквами А’, В’, С’. В понятие «круговые перемещения» не входит вращение шпинделя, несущего инструмент, или шпинделя токарного станка.

Кроме рассмотренных используют следующие дополнительные правила распределения осей координат между рабочими органами станков: ось X всегда располагается горизонтально, ось Z совмещается с осью вращения инструмента (на токарных станках — с осью шпинделя).

В станках с ЧПУ наиболее часто используются системы координат двух видов:

§
полярная.
Прямоугольная система координат

Прямоугольная система координат является наиболее распространенной системой координат для станков с ЧПУ. Она содержит либо две оси координат (двухмерная система) – для определения положения точек на плоскости, либо три оси (трехмерная система) – для определения положения точек в пространстве.

Для прямоугольной системы координат характерны следующие признаки:

§
координатные оси располагаются взаимно перпендикулярно;

§
координатные оси имеют общую точку пересечения (начало отсчета координат);

§
координатные оси имеют одинаковый геометрический масштаб.

Полярная система координат.
Если обрабатываемый контур представляет собой ломаную линию, то с помощью прямоугольной системы координат можно легко задать все характерные точки его профиля. Однако ситуация меняется, если необходимо, например, выполнить на плоскости сверление группы отверстий, расположенных по окружности. Если для одного отверстия координаты расположения его оси в прямоугольной системе координат можно рассчитать достаточно просто, то расчет расположения осей для всех других отверстий будет гораздо более трудоемким.

В этом случае вычисления удобнее выполнять в полярной системе координат. В полярной системе координат положение точки на плоскости определяется расстоянием (радиусом) r от точки до начала координат и углом a между определенной осью координат и радиусом, проведенным в точку из начала координат.

12. Датчики в станках с ЧПУ.

Система координат в ЧПУ простым языком для операторов – новичков.

Добрый день, дорогие читатели, сегодня мы поговорим о такой непростой вещи,как система координат.

Основы системы координат используются повсеместно, а не только для одного конкретного станка с ЧПУ. Даже самые современные машины одинаковы по своей сути: они используют оси X, Y и Z для определения координатного пространства внутри станка, и пространства для перемещения инструмента (иногда концевая фреза, иногда экструдер, иногда лазерный луч) . Технология перемещения может измениться, но основы остаются такими же. В этой статье мы рассмотрим базовые знания системы координат ЧПУ, включая декартову систему координат, рабочую систему координат (WCS) и систему смещения.

Почему координаты так важны?

Аддитивные машины строят детали снизу вверх. Там не стоит вопрос о том, в каком месте начинается деталь на сборочной пластине. . Однако машина должна суметь понять положение заготовки в физическом пространстве. Увы, но просто засунуть кусок металла в ЧПУ станок и нажать кнопку «Пуск» будет недостаточно.

Все еще более усложняется, когда нам необходимо провести обработку используя несколько инструментов. Каждый из них имеет различную длину, которая изменяет расстояние между базовой точкой шпинделя и заготовкой. Т.е точка начала, которую вы только что установили для 3-мм концевой фрезы, не будет работать для 6-мм сверла.

Система координат – способ восприятия трехмерного пространства станками с ЧПУ. Без системы координат ваш ЧПУ не знал бы:

• Как далеко от неё инструмент

• Какие движения использовать для обработки детали

С первого взгляда система координат может показаться сложной, но ее можно разбить на простые компоненты. Давайте начнем с основ декартовой системы координат.

Основы декартовой системы координат.

Почти все станки с ЧПУ используют декартову систему координат, основанную на осях X, Y и Z. Эта система позволяет машине двигаться в определенном направлении и вдоль определенной плоскости.

Сократите декартову систему до ее основ, и вы получите знакомую числовую линию. Берём точку, и назначаем ее «исходной». Любые числа слева от исходной точки являются отрицательными, числа справа положительными.

Объедините оси X, Y и Z вместе под углом 90 градусов, и вы создадите трехмерное пространство для перемещения вашего станка с ЧПУ. Каждая ось встречается в начале координат.

Когда две оси соединяются вместе, вы формируете то, что называется плоскостью. Например, когда оси X и Y встречаются, вы получаете плоскость XY. Эти плоскости делятся на четыре квадранта, пронумерованных 1-4, которые имеют свои положительные и отрицательные значения.

Простой способ понять декартову систему координат относительно вашего станка с ЧПУ – использовать Правило правой руки. Поднимите руку ладонью вверх, указательным и указательным пальцами наружу, а средний палец вверх. Поставьте руку перед станком с ЧПУ, выровняйте по шпинделю станка, и вы увидите, что оси идеально выровнены.

• Средний палец – это ось Z.

• Указательный палец – это ось Y.

• Большой палец – это ось X.

Как ЧПУ станок использует координаты?

Используя декартову систему координат, можно управлять станком с ЧПУ вдоль каждой оси, что уже позволит сделать из заготовки деталь. Проще говоря,с точки зрения оператора(смотрящего на станок)вы получаете следующие движения :

• Ось X позволяет движение «влево» и «вправо»

• Ось Y позволяет двигаться «вперед» и «назад»

• Ось Z позволяет движение «вверх» и «вниз»

Соедините все это вместе, и у вас получится станок, который может разрезать не только разные стороны заготовки в плоскости XY, но и на разной глубине вдоль оси Z. Будь то фрезерный станок или лазер, все они используют эту систему движения.

Движение вашего ЧПУ вдоль системы координат всегда основано на том, как движется ваш инструмент,а не стол с заготовкой. Например, увеличение значения координаты X приведет к смещению стола влево, но, если смотреть с точки зрения инструмента, он движется вправо вдоль заготовки.

Увеличение координаты оси Z приведет к смещению шпинделя вверх, а при уменьшении – к заготовке. Кусок, который соответствует отрицательной координате оси Z.

Исходная точка вашего станка с ЧПУ.

Каждый станок с ЧПУ имеет свою собственную внутреннюю исходную точку, которая называется Machine Home. Когда ваш ЧПУ впервые загружается, он не знает, где он находится в физическом пространстве, и ему требуется калибровка.

Когда этот процесс происходит, все три оси вашего ЧПУ движутся к своему максимальному механическому пределу. Как только предел достигнут, сигнал отправляется контроллеру, который записывает исходное положение для этой конкретной оси. Когда это происходит для всех трех осей, машина теперь «находится в режиме ожидания».

Процесс варьируется от ЧПУ к ЧПУ. Для некоторых станков есть физический концевой выключатель, который сигнализирует контроллеру, что машина достигла предела оси. На некоторых машинах имеется целая сервосистема, которая делает весь этот процесс невероятно плавным и точным. Контроллер машины отправляет сигнал через печатную плату на серводвигатель, который подключается к каждой оси машины. Серводвигатель вращает шариковый винт, который прикреплен к столу на вашем станке с ЧПУ, заставляя его двигаться.

Движение стола назад и вперед мгновенно сообщает об изменении координат в пределах точности до 0.0005 мм.

Как оператор станка использует систему координат?

До этого мы обсуждали, как станок с ЧПУ использует свою внутреннюю систему координат. Проблема в том, что мы, люди, не можем так же легко ссылаться на эту систему координат. Например, когда ваш ЧПУ находит свою исходную точку, он обычно имеет свои предельные механические ограничения по осям X, Y и Z. Представьте себе необходимость использовать эти значения координат в качестве отправной точки для вашей программы управления.

Чтобы упростить написание программ ЧПУ, мы используем другую систему координат, разработанную для манипуляций уже оператором, называемую системой рабочих координат или WCS. WCS определяет конкретную исходную точку в блоке материала, обычно в программном обеспечении САМ.

Вы можете определить любую точку в блоке материала в качестве исходной точки для WCS. Как только начальная точка будет установлена, вам нужно будет найти ее внутри станка с ЧПУ, используя искатель кромок, индикатор набора номера, датчик или другой метод определения местоположения.

Выбор исходной точки для вашей WCS требует тщательного планирования. Помните эти пункты при прохождении процесса:

• Источник должен быть найден механическими средствами с помощью искателя края или зонда.

• Одинаковые источники помогают сэкономить время при замене деталей.

• Источник должен учитывать требуемые допуски последующих операций.

Как взаимодействуют станок с ЧПУ и координаты заданные оператором?

Как мы упоминали выше, операторы будут использовать WCS, которая обеспечивает простой набор координат для написания программы ЧПУ. Однако эти координаты всегда отличаются от координат станка, так как же ваш станок с ЧПУ выровняет их? Правильно,со смещениями.

Станок с ЧПУ будет использовать то, что называется рабочим смещением, чтобы определить разницу в расстоянии между вашей WCS и ее собственным исходным положением. Эти смещения хранятся в контроллере машины, и обычно к ним можно обращаться в таблице смещений, подобной приведенной ниже.

Здесь мы видим, что несколько смещений уже запрограммированы, G54, G55 и G59. В чем преимущество наличия нескольких смещений? Если вы обрабатываете несколько деталей в одном задании, каждой детали может быть назначено собственное смещение. Это позволяет станку с ЧПУ точно связать свою систему координат с системами нескольких деталей в разных местах и выполнять несколько настроек одновременно.

Коррекции инструмента.

Обычно для одной и той же работы используется несколько инструментов, и поэтому нужен способ учета разной длины инструмента. Коррекция инструмента запрограммирована на вашем станке с ЧПУ, чтобы облегчить эту работу. С запрограммированным смещением инструмента ваш станок с ЧПУ будет точно знать,какое расстояния от шпинделя до заготовки с каждым инструментом. Есть несколько способов записать коррекцию:

• Беговая. Переместите инструмент из исходного положения станка в нулевое положение детали. Пройденное расстояние измеряется и вводится как смещение инструмента.

• прецизионный блок. Установите все инструменты в общую позицию Z в верхней части прецизионного блока 1-2-3, который лежит на столе станка.

• Зондирование. Используйте зонд для автоматического определения коррекции инструмента. Это самый эффективный метод, но также и самый дорогой, так как для него требуется измерительное оборудование.

Собираем все вместе.

Теперь, когда мы знаем все основополагающие принципы координат, давайте пройдемся по примерам различных задач. Мы используем деталь, после ручной обработки, чтобы определить внешнюю форму. Теперь используем станок с ЧПУ, чтобы просверлить несколько точных отверстий.

Задача 1.

Сначала нам нужно обезопасить и установить наши оси и исходную точку:

• Деталь зажимается в тисках, которые крепятся болтами к нашему столу станка и распределяются по осям станка.

• Это сохраняет ось X в WCS выровненной с осью X станка.

• Левая часть детали находится напротив тисков. Это устанавливает воспроизводимое начало оси X.

• Поскольку одна часть тисков зафиксирована, мы можем использовать эту часть для определения повторяемого начала оси Y, находя это местоположение с помощью зонда или другим методом.

С нашей WCS станок теперь понимает положение запаса относительно его собственных внутренних координат. Процесс обработки начинается с обработки и сверления на лицевой стороне детали.

Задача 2.

Теперь деталь должна быть перевернута, чтобы работать на другой стороне. Поскольку мы просто перевернули деталь на 180 градусов, внешний контур был симметричным, а предыдущие смещения X и Y были повторяемыми, WCS не изменится. Мы также используем тот же инструмент, поэтому можно использовать то же Z-смещение.

Здесь следует помнить одну важную переменную силу зажима вашего тиска. Если вы еще не видели его, операторы обычно отмечают закрытое положение тисков черным маркером или используют динамометрический ключ. Почему они это делают? Для создания постоянного зажимного давления при перемещении или вращении деталей. Изменения давления зажима могут привести к различиям в позиционировании детали или другим сбоям, таким как деформация детали или изгиб, в зависимости от геометрии детали. Предполагая, что наше усилие зажима более или менее одинаково, теперь можно обрабатывать.

Задача 3.

Теперь нам нужно просверлить последние несколько отверстий, для чего необходимо поставить деталь на ее конец. Это вращение не меняет XY-происхождение WCS. Однако теперь у нас есть меньшее расстояние перемещения между нашим инструментом и деталью.

Это требует использования нового смещения, которое сместит исходную точку в верхний угол детали. Мы также удалили параллели, чтобы увеличить поверхность захвата, и опустили тиски, чтобы они соединялись с поверхностью детали, а не с нижним карманом.

Мы все еще можем использовать две наши исходные плоскости отсчета для выполнения задачи 3.

Итак, дорогие читатели, вы прошли курс молодого бойца и готовы к обработке на ЧПУ станке.

Система координат токарного станка с чпу

Рис. 2.3. Размещение координатных систем у различных станков с ЧПУ: о — карусель­ный; б — вертикально-фрезерный

Сверла из заготовки принято в качестве положительного для оси Z, т. е. ось Z всегда связывается с вращающимся эле­ментом станка — шпинделем. Ось X перпендикулярна к оси Z и параллельна плоскости установки заготовки. Если та­кому определению соответствуют две оси, то за ось X принимают ту, вдоль которой возможно большее перемещение узла станка. При известных осях X и Z ось Y Однозначно определяется из условия рас­положения осей в правой прямоугольной системе координат.

Начало стандартной системы коорди­нат станка обычно совмещают с базовой точкой узла, несущего заготовку, за­фиксированного в таком положении, при котором все перемещения рабочих орга­нов станка могли бы описываться поло­жительными координатами (см. рис. 2.3, 2.4). Точка М, принятая за начало отсче­та системы координат станка, называется нулевой точкой станка или нулем станка. В этом положении рабочие органы (базо­вые точки), несущие заготовку и инстру­мент, имеют наименьшее удаление друг от друга, а отсчетные элементы станка определяют нуль отсчета на табло цифро­вой индикации.

Рис. 2.4. Система координат вертикально-сверлильного станка с ЧПУ

Например, у вертикально-сверлильного станка (см. рис. 2.4) базовой точкой F стола является центр стола, в котором выполнено отверстие диаметром 40Н8. Базовой точкой шпинделя является точка N — центр отвер­стия шпинделя в плоскости торца шпинделя. Конструкцией станка определено, что стол может смещаться по оси X (продольная ось стола) на 400 мм вправо и влево относительно центрального положения базовой точки. Воз­можные смещения стола оси Y (попереч­ные) составляют 450 мм. Таким образом, прямоугольник (на рис. 2.4 заштрихован), образованный линиями возможного смещения точки F по осям X и Y, определяет возможную зону обработки заготовок инструментом, ось

Рис. 2.5. Правило правой руки; а — положи­тельные направления осей координат; б — положительные направления вращений

Которого совпадает с осью шпинделя. Эта зона (ее часто называют рабочей зоной) у рассматриваемого станка в плоскости огра­ничена размерами 800X450 мм.

Наличие данных о зоне обработки обязательно, так как они определяют воз­можности станка при программировании перемещений обрабатываемых заготовок.

Для того чтобы отсчет перемещений стола по осям X и У всегда был поло­жительным, нуль станка М принимают размещенным в одном из углов рабочей зоны (см. рис. 2.3,6). Естественно, что положение точки М является фиксиро­ванным и неизменным, и в этом случае точка М будет являться началом коорди­нат станка. Тогда положение точки F Может быть задано [3] координатами XMF и YMF относительно точки М.

Для рассматриваемого станка (см. рис. 2.4) положение точки F будет изменяться в пределах 0—800 мм по оси X и 0—450 мм По оси У. Возможное смешение торца шпинде­ля в направлении оси Z составит 380 мм (70— 450 мм). При этом за начало перемещения принимается нижнее (предельное) положение торца относительно зеркала стола, при кото­ром расстояние от торца до зеркала стола равно 70 мм.

При работе станка табло индикации на панели УЧПУ отражает истинное по­ложение базовых точек станка относи­тельно нуля станка.

Для рассматриваемого примера это поло­жение точки F относительно точки М и точки N Относительно нулевого уровня в соответствую­щей системе XYZ координат станка. Для взаимного положения рабочих органов станка, показанного на рис. 2.4, на табло индикации будут данные: Х250.00, Y235.00 и Z000.00. Для положения, когда ось шпинделя будет совмещена с точкой 133, табло индикации покажет Х800.00, Y450.00 и Z000.00. В положе­нии, когда точка N будет совмещена с точкой 313, на табло индикации будут значения: Х800.00, Y000.00 и Z380.00 и т. д.

На рассматриваемом станке в положении, когда ось шпинделя будет совмещена с нуле­вой точкой М, а его торец находится на расстоянии 70 мм от зеркала стола, на табло цифровой индикации по всем программируе­мым координатам (X, Y, Z) будут показаны нули.

Таким образом, если на данном станке обрабатывать деталь с использованием абсолютного отсчета, то все ее коорди­наты (рис. 2.6) должны быть определены относительно нулевой точки М станка.

Обычно в нулевую точку станка рабо­чие органы можно переместить путем нажатия кнопок на пульте управления станком или соответствующими команда­ми УП. Точный останов рабочих органов в нулевом положении по каждой из коор­динат обеспечивается датчиками нулево­го положения.

Движения рабочих органов станка за­даются в УП координатами или при­ращениями координат базовых точек в стандартной (правой) системе координат.

В рассматриваемом примере (см. рис. 2.4) это координаты XMF И YMF центра стола (базовой точки F) и координата ZN положе­ния по высоте торца шпинделя (базовой точки N относительно нулевого уровня).

В паспортах станков с ЧПУ всех типов указаны координаты, которые закрепле­ны за конкретным рабочим органом, и показаны направления всех осей, начало отсчета по каждой из осей и пределы возможных перемещений. Для того чтобы не было путаницы с положительными направлениями рабочих органов, связан­ных с заготовкой (обозначение осей со штрихом) и с инструментом (обозначение осей без штриха), при подготовке УП

Рис. 2.7. Система координат инструмента: а — резец; б — сверло

Всегда исходят из того, что инструмент движется относительно неподвижной за­готовки. В соответствии с этим и указы­вают положительные направления осей координат на расчетных схемах, эскизах и другой документации, используемой при программировании. Другими слова­ми, за основную при программировании принимают стандартную систему коорди­нат, в которой определены положения и размеры обрабатываемой детали, отно­сительно которой перемещается инстру­мент. Принятое допущение корректи­руется системой УЧПУ таким образом, что если для реализации запрограмми­рованного движения инструмента относи­тельно заготовки необходимо переместить рабочий орган с инструментом, то это движение выполняется с заданным в УП знаком, а если требуется переместить рабочий орган с заготовкой, то знак направления движения изменяется на противоположный.

Система координат инструмента. Си­стема координат инструмента предна­значена для задания положения его режущей части относительно державки.

Инструмент описывается в рабочем положении в сборе с державкой (рис. 2.7). При описании всего разнообразия инст­рументов для станков с ЧПУ удобно использовать единую систему координат инструмента X„Z„, оси которой парал­лельны соответствующим осям стандарт­ной системы координат станка и направ­лены в ту же сторону. Начало системы координат инструмента располагают в базовой точке Т инструментального бло­ка, выбираемой с учетом особенностей его установки на станке. При установке блока на станке точка Т часто совме­щается с базовой точкой элемента стан­ка, несущего инструмент, например с точкой N (рис. 2.8).

Режущая часть инструмента харак­теризуется положением его вершины и режущих кромок. Вершина инструмента задается радиусом закругления г и коор­динатами хкТР и ZKTP ее настроечной точки Р (см. рис. 2.7, а), положение которой относительно начала системы координат инструмента обеспечивается наладкой инструментального блока вне станка на специальном приспособлении. Положение режущей кромки резца за­дается главным ср и вспомогательным ф) углами в плане, а сверла — углом 2ср при вершине и диаметром D. Вершина вра­щающегося инструмента лежит на оси вращения, и поэтому для ее задания достаточно указать аппликату ZKTP.

Настроечная точка инструмента Р обычно используется в качестве расчет­ной при вычислении траектории инстру­мента, элементы которой параллельны координатным осям. Расчетной точкой криволинейной траектории служит центр закругления Ри при вершине инструмента (см. рис. 2.7, а).

Связь систем координат. Таким обра­Зом, при обработке детали на станке с ЧПУ (рис. 2.9, а) можно выделить три координатные системы. Первая — система координат станка XMZ, имею­щая начало отсчета в точке М — нуль станка (рис. 2.9,6). В этой системе оп­ределяются положения базовых точек отдельных узлов станка, причем числовые значения координат тех или иных точек (например, точки F) выводятся на табло цифровой индикации станка. Вторая ко­ординатная система — это система коор­динат детали или программы обработки детали XxWZa (рис. 2.9, в). И третья система — система координат инстру­мента XKTZ„ (рис. 2.9, г), в которой опре­делено положение центра Р инструмента относительно базовой точки F (К, Т) эле­мента станка, несущего инструмент.

Система координат детали — это си­стема, в которой определены все разме­ры данной детали и даны координаты всех опорных точек контура детали. Система координат детали переходит в систему координат программы — в систему, в которой даны координаты всех точек и определены все элементы, в том числе и размещение вспомогательных траекторий, которые необходимы для со­ставления УП по обработке данной дета­ли. Системы координат детали и про­граммы обычно совмещены и представ­ляются единои системой, в которой и производится программирование и вы­полняется обработка детали. Система назначается технологом-программистом в соответствии с координатной системой выбранного станка.

В этой системе, которая определяет положение детали в приспособлении, раз­мещение опорных элементов приспособ­ления, траектории движения инструмента и др., указывается так называемая точка начала обработки — исходная точ­ка (О). Она является первой точкой для обработки детали по программе. Часто точку О называют «нуль программы». Перед началом обработки центр Р инст­румента должен быть совмещен с этой точкой. Ее положение выбирает технолог – программист перед составлением про­граммы исходя из удобства отсчета раз­меров, размещения инструмента и заго­товок и др., стремясь во избежание излишних холостых ходов приблизить инструменты к обрабатываемой детали.

При многоинструментальной обра­ботке исходных точек может быть несколько — по числу используемых ин­струментов, поскольку каждому инстру-

Система координат станков с ЧПУ;

Работа станка с ЧПУ тесно связана с системами координат. Оси координат располагают параллельно направляю­щим станка, что позволяет при програм­мировании обработки указывать направ­ления и величины перемещения рабочих органов. В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ соответствии с ГОСТ 23597-79 * (СТ СЭВ 3135-81) принята стандартная (правая) система, при которой оси X, Y_, Z (рис. 14.19) указывают положи­тельные перемещения инструментов от­носительно подвижных частей станка. Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных

частей станка указывают оси X’, Y′, Z’, направленные противоположно осям X, У, Z. Таким образом, положительными всегда являются такие движения, при которых инструмент и заготовка уда­ляются друг от друга.

Круговые перемещения инструмента (например, угловое смещение оси шпин­деля фрезерного станка) обозначают буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси Y), С (вокруг оси Z), а круговые перемещения заготовки (например, уп­равляемый по программе поворот стола на расточном станке) – соответственно буквами А ′ ,В’,С ′. В понятие «круговые перемещения» не входит вращение шпин­деля, несущего инструмент, или

шпинде­ля токарного станка. Для обозначения

Рис. 14.19. Стандартная системавторичных угловых движений вокруг специальных

координат станков с ЧПУосей используют буквы Д и Е. Для обозначения

направления пере­мещения двух рабочих органов вдоль одной прямой используют так называе­мые вторичные оси: U (параллельно X), V (параллельно У), W (параллельно Z). При трех перемещениях в одном направ­лении применяют еще и так называемые третичные оси: P, Q, R (см. рис. 14.19).

Система координат станка. У станков различных типов и моделей системы координат размещают по-разному (рис. 14.20), определяя при этом положи­тельные направления осей и положение начала координат (нуль станка М).

Система координат станка является главной расчетной системой, в которой определяются предельные перемещения, начальные и текущие положения рабочих органов станка. При этом положения ра­бочих органов станка характеризуют их базовые точки, выбираемые с учетом конструктивных особенностей отдельных управляемых по программе узлов станка. Так, базовыми служат точки: для шпин­дельного узла – точка N пересечения торца шпинделя с осью его вращения (рис. 14.21); для суппорта токарно-револьверного станка – центр поворота резцедержателя в плоскости, параллельной направляющим суппорта и проходящей через ось вращения шпинделя, или точка базирования инструментального блока; для крестового стола – точка пересече­ния его диагоналей или специальная настроечная точка, определяемая конст­рукцией приспособления; для поворотно­го стола – центр поворота на зеркале стола и т. д.

Базовая точка может быть материаль­но выражена точным базовым отверстием в центре стола станка (например, точка F на рис. 14.21).

В технической документации пределы возможных смещений рабочих органов, как правило, указывают пределами сме­щения базовых точек.

Систему координат станка, выбран­ную в соответствии с рекомендациями ГОСТ 23597-79* (см. рис. 14.19), принято называть стандартной. В этой системе по­ложительные направления осей коорди­нат определяются по правилу правой руки. Большой палец (рис. 14.22, а) ука­зывает положительное направление оси абсцисс (X), указательный – ординат – (Y), средний – оси аппликат (Z). Положительные направления вращений вокруг этих осей определяются другим правилом правой руки. Согласно этому правилу, если расположить большой палец по направлению оси, то остальные согнутые пальцы укажут положительное направление вращения (рис. 14.22, 6).

Рис. 14.20. Размещение координатных систем у различных станков с ЧПУ:

а – карусель­ный; б – вертикально-фрезерный

Ориентация осей стандартной систе­мы координат станка связывается с на­правлением движения при сверлении на сверлильных, расточных, фрезерных и то­карных станках. Направление вывода сверла из заготовки принято в качестве положительного для оси

Рис. 14.21. Система координат вертикально-сверлильного станка с ЧПУ

Z, т. е. ось Z всегда связывается с вращающимся эле­ментом станка – шпинделем. Ось X перпендикулярна к оси Z и параллельна плоскости установки заготовки. Если та­кому определению соответствуют две оси, то за ось X принимают ту, вдоль которой возможно большее перемещение узла станка. При известных осях X и Zось У однозначно определяется из условия расположения осей в правой прямоугольной системе координат.

Начало стандартной системы коорди­нат станка обычно совмещают с базовой точкой узла, несущего заготовку, за­фиксированного в таком положении, при котором все перемещения рабочих орга­нов станка могли бы описываться поло­жительными координатами (см. рис. 14.20, 14.21). Точка М, принятая за начало отсче­та системы координат станка, называется нулевой точкой станка или нулем станка. В этом положении рабочие органы (базо­вые точки), несущие заготовку и инстру­мент, имеют наименьшее удаление друг от друга, а отсчетные элементы станка определяют нуль отсчета на табло цифро­вой индикации.

Например, у вертикально-сверлильного станка (см. рис. 14.21) базовой точкой F стола является центр стола, в котором выполнено отверстие диаметром 40Н8. Базовой точкой шпинделя является точка N – центр отвер­стия шпинделя в плоскости торца шпинделя. Конструкцией станка определено, что стол может смещаться по оси X (продольная ось стола) на 400 мм вправо и влево относительно центрального положения базовой точки. Воз­можные смещения

стола оси У (попереч­ные) составляют 450 мм. Таким образом, прямоугольник (на рис. 2.4 заштрихован), образованный линиями возможного смещения точки F по осям X и Y, определяет возможную зону обработки заготовок инструментом, оськоторого совпадает с осью шпинделя. Эта зона (ее часто называют рабочей зоной) у рассматриваемого станка в плоскости огра­ничена размерами 800X450 мм.

Наличие данных о зоне обработки

Рис. 14.22. Правило правой руки;обязательно, так как они определяют воз­-

а – положи­тельные направленияможности станка при программировании

осей координат; б – положительныеперемещений обрабатываемых заготовок.

направления вращенийДля того чтобы отсчет_перемещений

стола по осям X и Y всегда был поло­жите -льным нуль станка М принимают размещенным в одном из углов рабочей зоны (см. рис.

14.20, б). Естественно, что положение точки М является фиксированным_и неизменным, и в этом случае точка М будет являться началом коорди­нат станка. Тогда положение точки F может быть задано координатами xMF и yMF относительно точки М.

Для рассматриваемого станка (см. рис. 14.21) положение точки F будет изменяться в пределах 0-800 мм по оси X и 0-450 мм по оси У. Возможное смещение торца шпинде­ля в направлении оси Z составит 380 мм (70 – 450 мм). При этом за начало перемещения принимается нижнее (предельное) положение торца относительно зеркала стола, при кото­ром расстояние от торца до зеркала стола равно 70 мм.

При работе станка табло индикации на панели УЧПУ отражает истинное положение базовых точек станка относи­тельно нуля станка.

Для рассматриваемого примера это поло­жение точки F относительно точки М и точки N относительно нулевого уровня в соответствую­щей системе XYZ координат станка. Для взаимного положения рабочих органов станка, показанного на рис. 14.21, на табло индикации будут данные: Х250.00, Y235.00 и Z000.00. Для положения, когда ось шпинделя будет совмещена с точкой 133, табло индикации покажет Х800.00, Y450.00 и Z000.00. В положе­нии, когда точка N будет совмещена с точкой 313, на табло индикации будут значения: Х800.00, Y000.00 и

Рис. 14.23. Системы координат Z380.00 и т. д. На рассматриваемом станке в положении,

станка (XMY) и детали (X_UWY_A когда ось шпинделя будет совмещена с нулевой точкой М,