Система координат станка.

У станков различных типов и моделей системы координат размещают по-разному (рис. 2), 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.2); 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. 3).

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. 1), принято называть стандартной. В этой системе по­ложительные направления осей коорди­нат определяются по правилу правой руки. Большой палец (рис. 4, а) ука­зывает положительное направление оси абсцисс (X), указательный — оси 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. 4,б).

 

Рис 2. 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 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). 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 3. Система координат вертикально-сверлильного станка с ЧПУ

 

Например, у вертикально-сверлильного станка (см. рис. 3) 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. 3 заштрихован), образованный линиями возможного смещения точки F по осям X и Y, определяет возможную зону обработки заготовок инструментом, ось которого совпадает с осью шпинделя. Эта зона (ее часто называют рабочей зоной) у рассматриваемого станка в плоскости огра­ничена размерами 800×450 мм.

 

Рис 4. Правило правой руки; а – положительные направления осей координат; б – положительное направление вращений

 

 

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 Y всегда был поло­жительным, нуль станка М принимают размещенным в одном из углов рабочей зоны (см. рис. 2,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 задано¹ координатами x МF и yМF относительно точки М.

 

Рис 5. Системы координат станка (XMY) и детали(X_дW Y_д)

 

[2]

Для рассматриваемого станка (см. рис. 3) положение точки F будет изменяться в пределах 0—800 мм по оси X и 0—450 мм по оси Y. 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 ХYZ координат станка. Для взаимного положения рабочих органов станка, показанного на рис. 3 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.

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, Y) будут показаны нули.

Таким образом, если на данном станке обрабатывать деталь с использованием абсолютного отсчета, то все ее коорди­наты (рис. 5) 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. 3) это координаты х МF и у МF центра стола (базовой точки F) и координата Z, N 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 всегда исходят из того, что инструмент движется относительно неподвижной за­готовки.

 

Рис. 6. Система координат инструмента: а — резец; б — сверло

 

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.