Связь систем координат.

Таким обра­зом, при обработке детали на станке с ЧПУ (рис. 8, а) можно выделить три координатные системы. Первая — система координат станка ХМZ, имею­щая начало отсчета в точке М — нуль станка (рис. 8,б). 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.

Рис. 8. Системы координат при обработке на токарном станке

 

Вторая ко­ординатная система — это система коор­динат детали или программы обработки детали Х_дWZ_д (рис. 8, в). И третья система — система координат инстру­мента Х_иТZ_и (рис. 8, 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 единой 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 инструменту задается своя траектория движе­ния.

Положение исходной точки О, как и любой другой точки траектории инст­румента, переводится в систему коорди­нат станка из системы координат про­граммы (детали) через базовую точку С приспособления (О—W—С—М). Центр инструмента Р, заданный координатой в системе координат инструмента Х_иТZ_и (см. рис. 8, г), переводится в систему координат станка через базовую точку К суппорта, которая задана относительно базовой точки F (Р—К—F—М).

Такая связь систем координат детали, станка и инструмента позволяет выдер­живать заданную точность при пере­установках заготовки и учитывать диапа­зон перемещений рабочих органов стан­ка при расчете траектории инструмента в процессе подготовки программного уп­равления.

Наладка станка для работы по УП упрощается, если нулевая точка станка находится в начале стандартной системы координат станка, базовые точки рабочих органов приведены в фиксированные точ­ки станка, а траектория инструмента за­дана в УП перемещениями базовой точки рабочего органа, несущего инструмент, в системе координат станка. Это возмож­но, если базовая точка С приспособления определена в системах координат детали и станка. Если же траектория инструмен­та задана в УП перемещениями вершины инструмента в системе координат детали, то для реализации такой УП используют «плавающий нуль».

При программировании в ряде слу­чаев за исходную принимают точку нача­ла системы координат программы (дета­ли). Тогда удобно, определив в системе положение базовых точек приспособле­ния для детали, строить траекторию дви­жения центра инструмента.

При токарной обработке чаще всего за начало координатной системы про­граммы принимают базовую точку детали на базовом торце, при установке детали в приспособлении она совпадает с базо­вой точкой С на плоскости приспособле­ния (рис. 9).

Исходная точка О назначается коор­динатами x _дWO и z _дWO(рис. 9, а) относительно начала системы координат программы в месте, которое зависит от вида используемого.инструмента, конст­рукции суппорта или револьверной го­ловки и координат вершины инструмента в системе координат инструмента.

Все три рассмотренные координатные системы на любом станке взаимосвязаны. В большинстве случаев в каждой данной программе расположение координатной системы программы неизменно относи­тельно начала координатной системы станка.

На токарном станке (рис. 9, а) нулевая точка станка М, размещаемая на торце шпинделя, определяет положе­ние координатных осей станка Z и X. От­носительно нулевой точки при работе станка в абсолютной системе координат ведется отсчет перемещений базовой точки суппорта F. При этом текущие значения координат х МF и z МF выводят­ся на табло цифровой индикации. При обработке данной детали всегда должна быть известна величина z МС — расстоя­ние относительно точки М базовой точ­ки С плоскости приспособления (токар­ного патрона), с которой при установке заготовки совмещается ее базовая точ­ка В'.

Для координатной системы програм­мы Х_дWZ_д (см. рис. 8, в и 9, а) харак­терно наличие исходной точки О, опреде­ленной координатами z _дWO и x _дWO относительно осей координатной систе­мы, и точки WR — точки отсчета заготов­ки, имеющей размеры D₃×L

В координатной системе программы задаются также все опорные точки программируемой траектории перемеще­ния центра инструмента (инструментов), обеспечивающей обработку данной де­тали. У заготовки может быть также опре­делен припуск z_дWB' (положение точки B'), который должен быть удален при ее обработке во время второго установа, или смещение начала координатной системы (точки W) относительно базовой плоскости заготовки, т. е. величина z_дWB'.

 

Рис. 9. Связь систем координат при обработке на токарном станке

 

На токарном станке начало системы координат инструмента (Х_иТZ_и) прини­мают в базовой точке Т инструментального блока в его рабочем положении (см. рис. 8, г). Положения базовых точек инструментальных блоков, устанав­ливаемых на одном резцедержателе, определяют относительно его центра К приращениями координат Z_иКТ и X_иКТ. На одном суппорте может быть несколько резцедержателей, и в зависимости от характера работ (в патроне или в цент­рах) резцедержатель может занимать на суппорте токарного станка различные положения. В связи с этим центр рез­цедержателя должен быть определен приращениями координат z_и FК и х_и FК относительно базовой точки суппорта F. В частном случае, когда на суппорте на­ходится один непереставляемый резце­держатель, базовая точка суппорта мо­жет быть совмещена с центром поворота резцедержателя или с базовой точкой инструментального блока.

При закреплении заготовки на станке (рис. 9, а) технологическая база для обработки детали в данном установе совмещается с соответствующей опорной поверхностью приспособления (совме­щаются точки С и В'). Это позволяет увязать между собой системы координат программы и станка.

Так как оси вращения шпинделя то­карного станка и обрабатываемой детали совпадают, достаточно для увязки этих систем координат определить аппликату точки W начала системы координат программы в системе координат станка. Для случая, когда оси аппликат систем координат программы и станка направ­лены в одну сторону, z MW = z MC - z_дWB` где z MC и z<sub>д</sub>WB — аппликаты базовых точек в системах координат станка и программы с соответствующими знаками. В данном случае (см. рис. 9, а) z MW = z MC – (- z <sub>д</sub>WB`) = z MC + z _дWB`.

 

Рис. 10. Связь систем координат программы, станка и инструмента при токарной обработке несколькими инструментами

 

Если же оси аппликат этих систем на­правлены в противоположные стороны (рис. 9,6), то z MW = z MC + z _дWB``, где z <sub>д</sub>WB`` — аппликата положения базо­вой точки В" детали при обработке ее на втором установе. Естественно, в дан­ном случае принято, что положение базовой точки С приспособления относитель­но точки М остается постоянным, т. е. равным z MC, как и при обработке детали на первом установе.

Тогда положение точки О, заданное координатами х _дWO и z _дWO в системе координат программы, определится коор­динатами х МО и z МО в системе коорди­нат станка: x MO = x ₀; z MO = z MW ± z ₀, где знак «+» ставится при одинаковых, а знак «-» при противоположных на­правлениях осей аппликат обеих систем координат. Координаты x ₀ и z ₀, опреде­ляют положение точки 0 в системе коор­динат детали (программы).

Таким образом, с учетом размещения координатной системы программы и коор­динатной системы инструмента относи­тельно базовых точек станка М и F можно определить текущее значения координат (z МР и х МР) центра инструмента Р в координатной системе станка ХМZ. При этом следует иметь в виду, что вылет инструмента х _иТР и z _иТР определен его наладкой, а положение точки Т (величины х _иКТ и z _иКТ) относительно центра резцедержателя К, задано технической характеристикой станка. Заданными должны быть и величины zиFK хиFK и, сительно базовой точки F. Тогда

x MP= x MF + x _иFK + x _иKT + x ТP;

z MP = z MF + z _иFK + z _иKT + z _иTP.

При определении координат хМР и zMP необходимо учитывать направления составляющих величин.

Если базовая точка суппорта F совмещена с базовой точкой инструмен­тального блока Т, то текущие значения координат центра инструмента опреде­лятся лишь с учетом вылета инстру­мента, т. е. его координат в системе координат инструмента:

x MP = x MF(T)+ x _иTP; z MP = z MF(T)+ z _иTP.

Рис. 11. Связь систем координат на сверлильно-расточном станке

 

Естественно, что перед началом рабо­ты по программе (рис. 9, а) центр инструмента Р должен быть совмещен с исходной точкой О и его положение в координатной системе станка должно определяться координатами z MP_o и хМР_о:

z MP₀ = z MW + z _ДWO = z MO; x MP₀ = x _ДWO = x MO,

где z MO, х МО — координаты исходной точки в системе координат станка.

При программировании следует при­нимать во внимание диапазон переме­щений рабочих органов станка (рабочую зону), который задается предельными ко­ординатами базовых точек этих органов в стандартной системе координат станка. На рис. 10 заштрихована рабочая зона перемещения суппорта токарного станка, базовая точка которого F может нахо­диться в любой точке плоскости, ограни­ченной абсциссами x MF_max и x MF_min и аппликатами z MF_max и z MF_min.

Сказанное справедливо для каждого из инструментов, используемых в работе по программе при обработке детали на то­карном станке. Перед началом работы центр каждого инструмента (точка Р) должен быть выведен в исходную точку О, от которой программируется траекто­рия инструментов для обработки тех или иных поверхностей. На рис. 10 штриха­ми показана последовательность перево­да в систему координат станка траекто­рии центра инструмента (Р — Т — К — F — M) и текущей точки О этой траек­тории (O-W-C-M).