Системы координат станка с ЧПУ, детали, инструмента

При подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ большое значение имеет правильный выбор и взаимная увязла систем координат. Система координат станка (СКС), в которой определяется положение рабочих органов станка и других систем координат, является основной. По стандартам все прямо­линейные перемещения рассматривают в пра­восторонней прямоугольной системе коор­динат X, Y, Z. Во всех станках положение оси Z совпадает с осью вращения инструмента; если при обработке вращается заготовка, — то с осью вращения заготовки. На станках всех типов движение сверла из детали определяет положительное направление оси Z в СКС. Для станков, в которых сверление невозможно, ось Z перпендикулярна технологической базе. Ось X перпендикулярна оси Z и параллельна тех­нологической базе и направлению возможного перемещения рабочего органа станка. На то­карных станках с ЧПУ ось X направлена от оси заготовки по радиусу и совпадает с напра­влением поперечной подачи (радиальной по­дачи) суппорта. Если станок имеет несколько столов, суппортов и т. п., то для задания их перемещений используют другие системы координат, оси которых для второго рабочего органа обозначают U, V, W, для третьего — Р, Q, R. Круговые перемещения рабочих органов станка с инструментом по отношению к ка­ждой из координатных осей X, Y, Z обозна­чают А, В, С. Положительным направлением вращения вокруг осей является вращение по часовой стрелке, если смотреть с конца оси; вращение в противоположном (отрицатель­ном) направлении обозначают А', В', С'. Для вторичных угловых перемещений вокруг осей применяют буквы D и Е.

В зависимости от конструкции станка за­данное положение инструмента и заготовки при обработке может быть получено переме­щением инструмента относительно неподвиж­ной заготовки, заготовки относительно непо­движного инструмента (в этом случае оси в СКС обозначают X', Y, Z и соответственно изменяют положительные направления на противоположные) или взаимным их переме­щением. Учесть эти особенности весьма слож­но. Принят так называемый метод относи­тельного программирования: при обработке деталей на сверлильно-фрезерно-расточных станках условно считают, что всегда движется инструмент, а заготовка остается неподвиж­ной. При этом знаки направлений осей коор­динат детали одинаковы со знаками коор­динатных перемещений инструмента. Такой метод очень удобен на практике, так как для программиста безразлично, как обеспечивает­ся, например, положительное движение ин­струмента по оси X — его собственным пере­мещением или движением стола в противопо­ложном направлении. Положение нулевой точ­ки станка (нуль станка) — точки, принятой за начало СКС (ГОСТ 20523-80), т. е. начало отсчета для линейных и для круговых движе­ний, стандартами не установлено. Обычно ну­левая точка станка совмещается с базовой точкой узла, несущего заготовку, зафиксиро­ванного в таком положении, чтобы все пере­мещения рабочих органов станка описывались в стандартной системе положительными координатами. Базовыми точками служат: для шпинделя — точка пересечения торца шпинделя с осью его вращения; для крестово­го стола — точка пересечения его диагоналей; для станков с поворотным столом — точка пересечения плоскости с осью вращения стбла и т. д.

Кроме нулевой точки, в ГОСТ 20523-80 даны определения следующих точек. Исходная точка станка (исходная точка) определяется относительно его нулевой точки и использует­ся для начала работы по управляющей про­грамме. Фиксированная точка станка (фикси­рованная точка) определяется относительно нулевой точки станка и используется для нахо­ждения положения рабочего органа станка. Точка начала обработки определяет начало обработки конкретной заготовки.

Система координат детали (СКД) служит для задания координат опорных точек обра­батываемых поверхностей (контура, профиля и т. д.). Опорными называют точки начала, конца, пересечения или касания геометриче­ских элементов, из которых образованы кон­тур детали и траектория движения инструмен­та на переходах обработки. Применяют пра­вую прямоугольную, цилиндрическую и сфе­рические системы координат. Вместо трех- объемных систем координат в частных слу­чаях используют прямоугольные и полярные двухкоординатные системы. Точку на детали, относительно которой заданы ее размеры, на­зывают нулевой точкой детали (нуль детали).

При разработке управляющей программы программист использует именно систему координат детали. При выборе СКД целесо­образно: принимать направление осей таким же, как направление осей в СКС; нуль детали

Рис. 19. Связь систем координат детали, инстру­мента и сверлильно-фрезерно-расточного станка с ЧПУ

располагать так, чтобы все или большая часть координат опорных точек имели положитель­ное значение; координатные плоскости СКД совмещать или располагать параллельно ба­зам детали; координатные оси совмещать с возможно большим числом размерных ли­ний или осей симметрии.

Система координат инструмента предназ­начена для задания положения его режущего лезвия. Оси СКИ параллельны и направлены в ту же сторону, что и оси СКС. Начало СКИ выбирают с учетом особенностей установки инструмента на станке. Инструмент рассма­тривают в сборе с державкой. Указывают по­ложение формообразующих элементов режу­щих кромок. У вращающегося инструмента указывают координаты точки пересечения с осью вращения. Связь систем координат при обработке детали на сверлильно-фрезерно-ра- сточном станке показана на рис. 19.

Заданное _i расположение поверхностей дета­ли будет достигнуто в двух случаях: если заго­товка и инструмент установлены в определен­ном положении в системе координат станка (СКС), т. е. точно известно положение СКИ и СКД в СКС, или, если все системы совме­щены. В обоих случаях до обработки необхо­димо точно знать расположение систем коор­динат станка, изделия и инструмента. Это согласование достигается наладкой технологи­ческой системы.