Связь систем координат

Положение всех точек и элементов могут переводиться из одной в другую. 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 программы управления.

Программирование обработки ведется в системе координат детали. Для написания управляющей программы не нужно знать, на каком станке будет производиться обработки, и как расположена его координатная система.

Связь системы координат детали с системой координат станка осуществляют путем задания положение исходной точки в системе координат станка через базовые точки приспособления.

Рассмотрим связь систем координат на примере токарного станка (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 – Связь систем координат токарного станка

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—C—M). Центр инструмента Р, заданный в системе координат инструмента Х_иY_иZ_и,, переводится в систему координат станка через базовую точку К суппорта через базовую точку револьверной головки (P—Т—K—F—M).

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 приспособления С. В эту точку С очень просто с пульта УЧПУ сместить начало координат М станка, поскольку расстояние zMC для данного приспособления является величиной.

Относительно точки М при работе станка в абсолютной системе координат ведется отсчет перемещений базовой точки суппорта F. При этом текущие значения координат xMF и zMF выводятся на табло цифровой индикации.

У заготовки может быть также определен припуск Z_дWB (положение точки В ),который должен быть удален при ее обработке во время второго установа, т. е. величина Z_дСB.

Начало системы координат инструмента {X_и Y_и Z_и) принимают в базовой точке Т инструментального блока в его рабочем положении. Положения базовых точек инструментальных блоков, устанавливаемых на одном резцедержателе, определяют относительно его центра К приращениями координат Z_иКT и X_иКT. 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_иFK и X_иFK 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 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, для связи систем координат станка и детали достаточно определить только одну координату точки W начала системы координат программы в системе координат станка (по оси Z).

При закреплении заготовки на станке 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 (рис. 2.5,а),

zMW = zMC –z_дWB,

где zMC и z_дWB — аппликаты базовых точек в системах координат станка и программы с соответствующими знаками.

В данном случае

ZMW =ZMC-(-Z_дWB) = zMC + Z_дWB.

Тогда положение точки О, заданное координатами z_дWO и Х_дWO в системе координат программы, определится координатами хМО и zMO в системе координат станка:

хМО = х₀; zMO = zMW ± z₀,

знак «+» ставится при одинаковых, а знак «-» при противоположных направлениях осей аппликат обеих систем координат. Координаты х₀ и z₀ определяют положение точки О 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 текущие значения координат (zMP и хМР) центра инструмента Р в координатной системе станка XMZ. При этом следует иметь в виду, что вылет инструмента х_иТР и z_иТР определен его наладкой, а положение точки Т (величины Х_иКT и z_иKT) относительно центра резцедержателя К задано технической характеристикой станка. Заданными должны быть и величины Z_иFK и X_иFK, определяющие положение точки К относительно базовой точки F. Тогда

ХМР = ХMF + Х_иFK + Х_иКТ + Х_иТР;

zMP = zMF + Z_и FK + z_иKT + z_иТР.

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 будет равна:

ХМР = ХMF(T) + Х_иТР;

zMP = zMF (T) + z_иТР.

Естественно, что перед началом работы по программе центр инструмента Р должен быть совмещен с исходной точкой О,и его положение в координатной системе станка должно определяться координатами ZMP₀ и XMP₀:

ХМР₀= zMW+ z_дWО=ZMO;

XMP₀=X_дWO=XMO;

где ZMO и XMO – координаты исходной точки (нуля программы) 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. 2.6 заштрихована рабочая зона перемещения суппорта токарного станка, базовая точка которого F может находиться в любой точке плоскости, ограниченной абсциссами xMF_max и xMF_min и аппликатами zMF_miK и zMF_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. 2.11 штрихами показана последовательность перевода в систему координат станка траектории центра инструмента (Р — Т — К — F — М) и текущей точки О этой траек­тории (0—W-C — M).

Рисунок 2.6 - Связь систем координат программы, станка и инструмента при работе несколькими инструментами

Подобная же последовательность может быть определена и для работы инструментом на сверлильно-расточном станке (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Связь систем координат на сверлильно-расточном станке

Рис. 19.2. Обозначение осей координат и положительных направлений движения в токарных станках с ЧПУ:

а — токарно-винторезного, б —токарно-револьверного, в — лоботокарного, г — токарно-карусельного