Связь систем координат

Таким обра­зом, при обработке детали на станке с ЧПУ (рис. 15.1, а)можно выделить три координатные системы. Первая — система координат станка ХМZ, имею­щая начало отсчета в точке М — нуль станка (рис. 15.1, 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. Вторая ко­ординатная система — это система коор­динат детали или программы обработки детали X_ДWZ_Д (рис. 15.1, в).И третья система — система координат инстру­мента X_ИТZ_И (рис. 15.1, г), в которой опре­делено положение центра Ринструмента относительно базовой точки F (К, Т)эле­мента станка, несущего инструмент.

Рис. 15.1 Системы координат при обработке на токарном станке

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 Оназывают «нуль программы». Перед началом обработки центр Ринст­румента 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. 15.1, 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 C 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. 15.2).

Рис. 15.2 Связь систем координат при обработке на токарном станке

Исходная точка Оназначается коор­динатами x _дWО и z_ДWО (рис. 15.2, 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. 15.2, 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 МFвыводят­ся на табло цифровой индикации. При обработке данной детали всегда должнабыть известна величина z МС— расстоя­ние относительно точки Мбазовой 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. 15.1, в и 15.2, а) харак­терно наличие исходной точки О, опреде­ленной координатами z_дW0 и х_дW0относительно 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 _ДWВ' (положение точки В'),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_ДWВ'.

На токарном станке начало системы координат инструмента (ХиТZи) прини­мают в базовой точке Т инструментального блока в его рабочем положении (см. рис. 15.1, г). Положения базовых точек инструментальных блоков, устанав­ливаемых на одном резцедержателе, определяют относительно его центра Кприращениями координат Z_иКТ и Х_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_иFКотносительно 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. 15.2, 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, zМW = zМС — z_дWВ',

где zМС и zWВ'— аппликаты базовых точек в системах координат станка и программы с соответствующими знаками. В данном случае (см. рис. 15.2, а)

zМW = zМС — (-z_дWВ') =zМС + z_дWВ'.

Если же оси аппликат этих систем на­правлены в противоположные стороны (рис. 15.2, б), то

zМW = zМС +z_дWВ", где z_дW В"— 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 zМС, как и при обработке детали на первом установе.

Тогда положение точки О, заданное координатами х_дW0 и z_дWОв системе координат программы, определится коор­динатами хМО и z МО в системе коорди­нат станка:

хМО = х₀; zМО =zМW±z₀,

где знак «+» ставится при одинаковых, а знак «—» при противоположных на­правлениях осей аппликат обеих систем координат. Координаты х₀ и z₀ опреде­ляют положение точки Ов 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 текущие значения координат (zМР и хМР)центра инструмента Р в координатной системе станка ХМZ. При этом следует иметь в виду, что вылет инструмента х_иТР и z_иТРопределен его наладкой, а положение точки Т (величины х_цКТ и z_иКТ)относительно центра резцедержателя Кзадано технической характеристикой станка. Заданными должны быть и величины z_иFК и х_иFК,определяющие положение точки К отно­сительно базовой точки F. Тогда

хМР = хМF+ х_иFК + х_иКТ + х_иТР;

zМР = zМF + z_иFК + z_bКТ +z_иТР.

При определении координат хМР и zМРнеобходимо учитывать направления составляющих величин.

Если базовая точка суппорта Fсовмещена 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:

хМР = хМF(Т)+х_иТР

zМР =zМF(Т)+z_иТР.

Естественно, что перед началом рабо­ты по программе (рис. 15.2, а) центр инструмента Р должен быть совмещен с исходной точкой О и его положение в координатной системе станка должно определяться координатами zМР_о и хМР₀:

zМР₀ =zМW +z_дWО = zМО;

хМР₀ = х_дWО = хМО,

где zМО, хМО— 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. 15.3 заштрихована рабочая зона перемещения суппорта токарного станка, базовая точка которого F может нахо­диться в любой точке плоскости, ограни­ченной абсциссами хМF _тax. и хМF _тin и аппликатами zМF _тах и zМF _тiп.

Рис. 15.3 Связь систем координат программы, станка и инструмента при токарной обработке несколькими инструментами

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. 15.3 штриха­ми показана последовательность перево­да в систему координат станка траекто­рии центра инструмента (Р—Т — К— F— М) и текущей точки О этой траек­тории (О—W—С — М).

Подобная же последовательность может быть определена и для работы инструментом на сверлильно-расточном станке (рис. 15.4).

Рис. 15.4 Связь систем координат на сверлильно-расточном станке