Системы координат станков с ЧПУ

Для обработки деталей по управляющей программе движения рабочих органов станков с ЧПУ (суппортов, столов, салазок, шпиндельных головок, ползунов) должны быть координатными. Для станков с ЧПУ применяют рекомендуемую международным стандартом ISO 841-74 и установленную ГОСТ 23597-79 прямоугольную (декартову) систему координат, определяющую обозначение осей координат и направление движений в станках.

За основу принято перемещение инструмента относительно системы координат неподвижной заготовки. При этом стандартная система координат представляет собой правую прямоугольную систему, связанную с заготовкой, оси которой параллельны прямолинейным направляющим станка.

В общем случае имеются три линейных перемещения (линейные оси X, Y, Z) и три вращательных движения вокруг этих осей (круговые оси A, B, C соответственно) (рис. 1а).

Ось Z всегда параллельна или совпадает с осью рабочего шпинделя. Ось X перпендикулярна оси Z и всегда горизонтальна. Ось Y перпендикулярна двум предыдущим.

Положительное направление перемещений по осям X, Y, Z и A, B, C определяют по правилу правой руки (большой палец соответствует оси X, указательный – оси Y, а средний – оси Z) (рис. 1б).

За положительное направление перемещения исполнительного органа станка принято то, при котором инструмент или заготовка отходят друг от друга.

Например, в токарном станке 16Б16Ф3 положительное направление оси Z – от устройства крепления заготовки к инструменту. Положительным направлением вращения исполнительного органа станка (A, B, C) считается вращение по часовой стрелке, если смотреть вдоль положительного направления по соответствующим линейным осям координат X, Y, Z.

Рис. 1. Система координат станков с ЧПУ: а – правая прямоугольная система координат; б – правило правой руки при определении положительных направлений осей координат

Направления движения исполнительных органов, несущих инструмент, обозначают буквами без штрихов. Если рассматривать перемещение исполнительных органов с заготовкой относительно неподвижного режущего инструмента, то положительные направления осей изменяют на противоположные и обозначают теми же буквами, но со штрихами X', Y', Z') (рис. 1а).

Линейные оси перемещений исполнительных органов станка X, Y, Z являются первичными. Если дополнительно к основным прямолинейным движениям по осям X, Y, Z имеются вторичные движения, параллельные им, их обозначают соответственно буквами U, V, W. Для обозначения третичных движений, параллельных им, используют буквы P, Q, R соответственно. Вторичные вращательные движения, параллельные или не параллельные основным движениям A, B, C, обозначают буквами D, E.

У станков различных типов и моделей системы координат размещают по-разному, определяя при этом положительные направления осей и положение начала координат (нулевую точку станка или машинный нуль станка).

В соответствии с ГОСТ 20523-80 нулевой точкой станка называется точка, принятая за начало системы координат станка.

Т.е, нулевой является точка фиксированного положения исполнительных органов, однозначно определяемая датчиками станка (конечными выключателями и ноль-меткой датчиков положения), установленная заводом-изготовителем и служащая для согласования реального положения исполнительных органов и измерительных устройств УЧПУ.

При этом положения И.О-ов станка характеризуют их базовые точки, принятые с учётом конструктивных особенностей станка и до которых известны расстояния от нулевой точки станка.

Базовые точки могут быть выражены материально (в виде точного отверстия) или условно:

¾ для шпиндельного узла – точка пересечения торца шпинделя с осью вращения;

¾ для суппорта токарного станка – центр поворота резцедержателя или точка базирования инструментального блока;

¾ для крестового стола – точка пересечения его диагоналей в виде точного отверстия;

¾ для поворотного стола – центр поворота на зеркале стола и др.

Начало стандартной системы координат станка обычно совмещают с базовой точкой узла несущего заготовку.

Система координат станка является главной расчётной системой, в которой определяются предельные перемещения, начальные и текущие положения И.О-ов станка.

Традиционно для токарных станков с ЧПУ нулевая точка станка принималась на пересечении торца шпинделя с осью его вращения (рис. 2).

Рис. 2. Система координат токарного станка с ЧПУ

Для современных УЧПУ класса PCNC нулевая точка станка может быть принята в другом месте в пределах рабочего пространства станка, однозначно определяемом датчиками станка. Так, для станка мод. 16Б16Ф3 с установленной на нём УЧПУ NC - 200 за нулевую принята точка, определяемая крайним правым от патрона положением продольного суппорта по координате Z и крайним "на оператора" положением поперечного суппорта по координате X (рис. 3) (позиция оператора обозначена значком ).

Рис. 3. Система координат токарного станка с ЧПУ мод. 16Б16Ф3 (вид сверху)

Для станков с ЧПУ помимо системы координат станка используют также системы координат инструмента, детали и программы.

При описании всего многообразия инструментов для станков с ЧПУ удобно использовать единую систему координат инструмента (X_и Z_и), оси которой параллельны соответствующим осям стандартной системы координат станка и направлены в ту же сторону.

Система координат инструмента предназначена для задания положения его режущей части относительно державки, что особо важно при наладке инструмента вне станка. При этом инструмент описывается в рабочем положении в сборе с державкой.

Начало системы координат инструмента располагают в базовой точке Т инструментального блока, выбираемой с учётом особенностей его установки на станке, которая чаще всего совмещена с базовой точкой элемента станка. Вершина инструмента задаётся координатами настроечной точки Р, положение которой относительно начала системы координат инструмента обеспечивается наладкой инструментального блока вне станка на специальном приборе (X_иТР; Z_иТР).

При этом настроечная точка Р используется в качестве расчётной при вычислении траектории движения инструмента, элементы которой параллельны координатным осям.

Рис. 4. Система координат инструмента на токарных станках с ЧПУ.

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 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 единой системой, в которой программируется, и обрабатывается деталь.

return false">ссылка скрыта

Оси системы координат детали (X_д, Z_д) с началом в нулевой точке параллельны соответствующим осям стандартной системы координат станка и направлены в ту же сторону.

Нулевая точка детали (нуль детали) – это точка на детали, относительно которой заданы её размеры.

Нулевую точку системы координат детали (программы) для токарных станков традиционно помещают на пересечении оси вращения детали и её торца левого (рис. 5а) или правого (рис. 5б) и обозначают буквой W или значком .

Рис. 5. Системы координат детали (программы), принимаемые
на токарных станках с ЧПУ

Связь рассмотренных систем координат осуществляется при размерной привязке инструмента, выполняемой во время наладки станка перед работой.