Система координат станков с ЧПУ

 

В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ принята стандартная правая система ГОСТ 28597-79, при которой оси X,Y,Z указывают положительные перемещения инструментов. Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных частей станка указывают оси X',Y',Z', направленные противоположно осям X,Y,Z. Система координат станка является главной расчетной системой, в которой определяются предельные перемещения, начальные и текущие положения рабочих органов станка. У станков различных типов и моделей системы координат различают по разному, определяя при этом положительные начала координат (нуль станка М). Положение рабочих органов станка характеризует их базовые точки, выбираемые с учетом конструктивных особенностей отдельных управляемых по программе узлов станка. Так, базовыми служат точки: шпиндельного узла - точка N пересечения торца шпинделя с осью его вращения; для суппорта токарного станка с поворотной инструментальной головкой - центр поворота головки в плоскости, параллельной направляющим суппорта и проходящей через ось вращения шпинделя.

 

Расположение режущего инструмента на инструментальной головке токарного многооперационного станка

 

Десятипозиционная инструментальная головка многооперационного токарного станка модели 16К20ФЗС32 позволяет производить обработку сложных деталей, включая обработку наружных и внутренних поверхностей с одной установки. Однако инструмент и вспомогательная оснастка для обработки наружных и внутренних поверхностей имеют конструктивные особенности, которые необходимо учитывать при размещении инструмента на инструментальной головке. Для определения порядка безопасного и возможного размещения инструмента на головке предполагается определить координаты пересечения цилиндрических поверхностей, ограничивающих две условных объемных зоны. Первая зона, рис. 3.1 представляет собой сочетание объема заготовки и патрона с допустимо, на третью часть своей длины, выступающими кулачками (I); зона (II) представляет объем инструментальной головки с расположенной на ней оснасткой и инструментом. Принятая система координат имеет оси X и Z, совпадающие с осями координат станка, а ось Y добавляет систему до правой тройки по ГОСТ 23597-79. Нулевая точка системы совмещена

с плавающим нулем ПН, который лежит в плоскости переднего торца заготовки. Записанное в этой системе уравнение наружной поверхности заготовки будет иметь вид:

, (3.1)

где R - радиус заготовки; изменяется от нуля до - L;

L- длина части заготовки до кулачков.

Наружная поверхность условного объема патрона с выступающими кулачками может быть описана системой (3.2)

, (3.2)

где R_к = R_n +l_K/3

Z_к изменяются от – L₃ до - (L₃ + h_K + h _n), R_n - радиус токарного патрона, l_K- длина кулачка, h_K - высота кулачка над плоскостью патрона,

h_n - высота патрона.

Максимальный радиус заготовки R₃= R_n + - l_K; максимальная длина заготовки L_s=2,5*2*R₃= 5(R_n - 2/3*l_k).

Уравнение наружной поверхности (3.3) второй условной зоны сначала записано в промежуточной системе координат x,y,z, ось z которой совмещена с осью вращения головки, а ноль системы совпадает с точкой исходного положения (ПИ). Принято, что вылет инструмента для обработки внутренних поверхностей по оси Z не превышает длины детали, а инструмент для обработки наружных поверхностей не выходит за пределы инструментальной головки.

, (3.3)

где R_r - радиус головки, Z_r изменяется от нуля до - L₃

Формулы перехода от промежуточной к основной системе координат:

, (3.4)

где X_ип, Z_ип,- координаты исходного положения, а Z_пн - значения плавающего нуля, X_ип ³ R₃ + R _r,

Уравнение (3.4) в основной системе координат:

, (3.5)

Для определения безопасной рабочей зоны сектора любого инструмента необходимо решить систему уравнений (см.(3.2) и (3.5)):

, (3.6)

После преобразований:

 

, (3.7)

Координаты точек пересечения окружностей при R_r = 200 мм,

R_n = 125 мм, l_к = 93 мм в сочетании с координатами центра инструментальной головки определяют сектор с углом 73 °. На десятипозиционной головке угол сектора каждого инструмента составляет лишь 36 °, поэтому инструмент для обработки наружных внутренних поверхностей может располагаться через пустую позицию, но не в соседних. Упомянутое обстоятельство позволяет разместить на десятипозиционной головке либо два инструмента для обработки внутренних поверхностей и четыре для наружных, либо три для внутренних и два для наружных.