Что такое настроечная точка инструмента и где она располагается

Инфо Решения

Тема 1.3. Системы координат станка, детали и инструмента

В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ принята стандартная прямоугольная (правая) система, при которой оси X Y, Z (рис.) указывают положительные перемещения инструментов относительно подвижных частей станка. Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных частей станка и указывают оси X, У, Z’, направленные противоположно осям X, Y, Z. Таким образом, положительными всегда являются такие движения, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга.

Стандартная система координат станков с ЧПУ

Круговые перемещения инструмента (например, угловое смещение оси шпинделя фрезерного станка) обозначают буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси У), С (вокруг оси Z), а круговые перемещения заготовки (например, управляемый по программе поворот стола на расточном станке) — соответственно буквами А’, В’, С. В понятие «круговые перемещения» не входит вращение шпинделя, несущего инструмент, или шпинделя токарного станка. Для обозначения вторичных угловых движений вокруг специальных осей используют буквы D и Е.

Для обозначения направления перемещения двух рабочих органов вдоль одной прямой используют так называемые вторичные оси: U (параллельно X), V (параллельно У), W (параллельно Z). При трех перемещениях в одном направлении применяют еще и так называемые третичные оси: Р, Q, R.

У станков различных типов и моделей системы координат размещают по-разному, определяя при этом положительные направления осей и размещение начала координат (нуль станка М).

Размещение координатных систем у различных станков с ЧПУ:
а— карусельный; б— вертикально-фрезерный

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. Система координат вертикально-сверлильного станка с ЧПУ). В технической документации пределы возможных смещений рабочих органов, как правило, указывают пределами смещения базовых точек.

В стандартной системе координат станка положительные направления осей координат определяются по правилу правой руки. Большой палец (рис. а) указывает положительное направление оси абсцисс (X), указательный — оси ординат (У), средний — оси аппликат (Z). Положительные направления вращении 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. б).

Правило правой руки:

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 оси Z H 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.

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. Размещение координатных систем у различных станков с ЧПУ, б). Естественно, что положение точки М является фиксированным и неизменным, и в этом случае точка М будет являться началом координат станка. Тогда положение (Обозначение координат тремя буквами позволяет однозначно определить эти координаты. Первая буква (например, X) показывает Направление (ось) отсчитываемой координаты, вторая буква (например, М) указывает исходную точку отсчета, третья буква (например, F) определяет конечную точку, т. е. точку данной координаты. Так, обозначение XMF показывает, что координата (расстояние) представляется в направлении оси Х, исходит из точки М и определяет положение точки F) точки F может быть задано координатами xMF и yMF относительно точки М.

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 XYZ координат станка.

Таким образом, если на данном станке обрабатывать деталь с использованием абсолютного отсчета, то все ее координаты

Источник

Система координат инструмента (СКИ)

Система координат инструмента предназначена для задания положения его режущей части относительно державки в момент обработки. Оси СКИ параллельны или совпадают с осями системы координат станка и направлены в ту же сторону. Обозначают оси СКИ Х_иY_иZ_и. Инструмент в СКИ описывается в рабочем положении в сборе с державкой.

Нулевая точка СКИ обозначается пиктограммой и буквой Е (N). Эта точка является базовой точкой элемента станка, несущего державку с инструментом. Положение этой точки на станке устанавливается производителем и не подлежит изменению. Обычно нулевая точка инструмента располагается:

—

у токарных станков – на пересечении оси державки револьверной головки и торца револьверной головки;

— у фрезерных станков – на пересечении оси шпинделя и его торца.

При проведении наладки станка расположение вершины режущей части закрепленного в державке инструмента должно быть точно измерено или выставлено относительно нулевой точки инструмента. Вершина режущей части инструмента характеризуется радиусом закругления R и координатами расположения теоретической вершины P в координатной системе инструмента (X_иТР и Z_иТР).. Для каждого типа инструментов принята своя базовая точка (рис.9). Для вращающихся инструментов – это пересечение оси вращения с торцом инструмента. Для резца – центр окружности, радиус которой равен радиусу при вершине резца.

Базовая точка инструмента Робычно используется в качестве расчетной при вычислении траектории движения инструмента.

Специальное приспособление для установки инструментов имеет такое же посадочное место для державки с инструментом и такую же базовую точку для инструмента, что и станок. Инструмент в сборе с державкой устанавливается в данном приспособлении, после чего производится измерение координат вершины режущей части инструмента. Затем данные измерений заносятся вручную в систему ЧПУ станка.

При настройке инструмента вне станка используются еще одна исходная точка, относящаяся к координатной системе инструмента. Это точка установки инструмента В (Т).

Точка установки инструмента В является базовой точкой для инструмента в сборе с державкой (рис.10). Она используется в том случае, когда державка с инструментом не установлена на станке, например при наладочных работах вне станка. При установке державки с инструментом на станке точка В, как правило, совмещается с нулевой точкой инструмента Е.

Источник

Система координат инструмента.

Система координат инструмента предназначена для задания положения его режущей части относительно державки. Инструмент описывается в рабочем положении в сборе с державкой (рис. 3.6). При описании всего разнообразия инструментов для станков с ЧПУ удобно использовать единую систему координат инструмента Х_И Z_И, оси которой параллельны соответствующим осям стандартной системы координат станка и направлены в ту же сторону. Начало системы координат инструмента располагают в базовой точке Т инструментального блока, выбираемой с учетом особенностей его установки на станке. При установке блока на станке точка Т часто совмещается с базовой точкой элемента станка, несущего инструмент, например с точкой N (рис. 3.6, в).

Рис.3.6. Система координат инструмента:

а – резец; б – сверло; в – схема базирования инструмента
Режущая часть инструмента характеризуется положением его вершины и режущих кромок. Вершина инструмента задается радиусом закругления r и координатами х_ИTP и z_ИТР ее настроечной точки Р (рис. 3.6, а), положение которой относительно начала системы координат инструмента обеспечивается наладкой инструментального блока вне станка на специальном приспособлении.

Положение режущей кромки резца задается главным j и вспомогательным j₁ углами в плане, а сверла (рис. 3.6, б) — углом 2j при вершине и диаметром D. Вершина вращающегося инструмента лежит на оси вращения, и поэтому для ее задания достаточно указать аппликату z_кТР.

Настроечная точка инструмента Р обычно используется в качестве расчетной при вычислении траектории инструмента, элементы которой параллельны координатным осям. Расчетной точкой криволинейной траектории служит центр закругления Р_И при вершине инструмента (рис. 3.6, а).
^

Связь систем координат.

При обработке детали на станке с ЧПУ, например на токарном (рис. 3.7, а), можно выделить три координатные системы. Первая — система координат станка X М Z,имеющая начало отсчета в точке М — нуль станка (рис. 3.7, б). В этой системе определяются положения базовых точек отдельных узлов станка, причем числовые значения координат тех или иных точек (например, точки F на суппорте станка) выводятся на табло цифровой индикации станка. Вторая координатная система — это система координат детали или программы обработки Детали X_ДWZ_Д (рис. 3.7, в). И третья система — система координат инструмента X_ИТZ_И (рис. 3.7, г), в которой определено положение центра Р инструмента относительно базовой точки F(K, T) элемента станка, несущего инструмент.

Положение всех точек и элементов всех систем могут переводиться из одной в другую. Положение исходной точки 0, как и любой другой точки траектории инструмента, переводится в систему координат станка из системы координат программы (детали) через базовую точку С приспособления (O-W-C-M). Центр инструмента Р, заданный координатой в системе координат инструмента X_ИTZ_И (см. рис. 3.7, г), переводится в систему координат станка через базовую точку К суппорта (рис. 3.7, а) которая задана относительно базовой точки F

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.

Рис. 3.7. Система координат при работе на токарном станке
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 так называемый «плавающий нуль». В этом случае начало координат станка М условно смещают в начало координат программы W, и вся индикация значений в перемещениях центра инструмента в прямом соответствии с программой выводится на соответствующие элементы УЧПУ.

При программировании, как правило, за основную принимают точку начала системы координат детали W, организуя относительно ее всю УП. Естественно, при этом принимается во внимание характер расположения осей координат на выбранном станке. 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. 3.8). В эту точку С очень просто с пульта УЧПУ сместить начало координат М станка, поскольку расстояние zMC для заданного приспособления является величиной постоянной и неизменяемой при работе по всей данной управляющей программе.

Исходная точка ^ О (нуль программы) назначается координатами X_ДWO и Z_ДWO (рис. 3.8, 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. 3.8, а) нулевая точка станка M, размещаемая на торце шпинделя, определяет положение координатных осей станка Zи X.

Относительно точки М при работе станка в абсолютной системе координат ведется отсчет перемещений базовой точки суппорта F. При этом текущие значения координатxMF и zMF выводятся на табло цифровой индикации. При обработке данной детали всегда должна быть известна величина zMC — расстояние относительно точки Мбазовой точки С плоскости токарного патрона, с которой при установке заготовки совмещается ее базовая точка B’.

Рис. 3.8. Связь систем координат при обработке на токарном станке

В координатной системе программы X_ДWZ_Д (см. рис. 3.7, в и 3.8, а) исходная точка О (нуль программы) определена координатами z_ДWO и x_ДWO относительно осей координатной системы. Задана также точка WR — точка отсчета заготовки, имеющей размеры D₃ x 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 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_ДWB’.

На токарном станке начало системы координат инструмента (Х_ИTZ_И) принимают в базовой точке T инструментального блока в его рабочем положении (см. рис. 3.7, г).Положения базовых точек инструментальных блоков, устанавливаемых на одном резцедержателе, определяют относительно его центра К приращениями координат Z_ИКT иX_ИКT. 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_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.

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_ИТРопределен его наладкой, а положение точки Т (величины x_ИКТ 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

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 к-т инструмента:

Естественно, что перед началом работы по программе (рис. 3.8, а) центр инструмента Р должен быть совмещен с исходной точкой О и его положение в координатной системе станка должно определяться координатами zMP₀ и хМР₀:

где zMO и 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. 3.9 заштрихована рабочая зона перемещения суппорта токарного станка, базовая точка которого F может находиться в любой точке плоскости, ограниченной абсцисса-ми хМF_max и xAМF_min и аппликатами zMF_max и zMF_min.

Рис. 3.9. 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.

Подобная же последовательность может быть определена и для работы инструментом на других станках.

Источник

Нулевые, исходные и фиксированные точки станка с ЧПУ

Нулевые, исходные и фиксированные точки станка с ЧПУ являются ключевыми точками при настройке управляющей программы. В паспорте выбранного станка с ЧПУ указываются координаты, которые закреплены за конкретным рабочим органом станка, показаны направления координатных осей, начало отсчета по каждой оси и пределы возможных перемещений. Понятие системы координат станка приведено в разделе 2. Для точного и правильного перемещения рабочих органов станка при отработке управляющей программы на станках с ЧПУ задаются нулевые, исходные и фиксированные точки. В ГОСТ 20523–80 даны понятия нулевой, исходной и фиксированной точек станка с ЧПУ.

Фиксированная точка станка ЧПУ N(F) — точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для определения положения рабочего органа станка.

Нулевая точка станка станка с ЧПУ М — точка, принятая за начало системы координат станка.

Исходная точка станка с ЧПУ R — точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для начала работы по управляющей программе.

В указанном стандарте приведены также понятия точки начала обработки, нулевой точки детали, исходной точки инструмента.

Точка начала обработки или исходная точка программы Ps — точка, определяющая начало обработки конкретной заготовки.

Нулевая точка детали W — точка детали, относительно которой заданы ее размеры.

Исходная точка инструмента Е — точка, полученная при совмещении точки установки инструмента с фиксированной точкой станка N.

Для указания этих точек в технологической документации в основном используются обозначения, приведенные на рис. 1.

На рис. 2 показано расположение нулевых, исходных и фиксированных точек на токарном и фрезерном станках с ЧПУ.

Источник

11 способов найти нулевую точку на вашем станке с ЧПУ

Первое, что вам нужно сделать, прежде чем вы начнете обработку детали, это сообщить станку, где находится ноль детали. Ноль детали — это точка отсчета, соответствующая координате 0, 0 на чертеже САПР, который вы использовали для всей своей работы CAM или для генерации g-кода вашей программы обработки детали. Она также называется «Program Zero», или X0Y0Z0 в программе g-code или Part Zero. Между прочим, определение местоположения нулевой точки часто называют «касанием». Каждый оператор ЧПУ станка должен уметь выполнить этот простой шаг, и часто полезно иметь более одного способа нати нулевую точку. Трудоемкость не одинакова для каждого из этих способов, и некоторые из них лучше подходят для одних случаев, а другие — для других. Понимание всего арсенала методов поможет вам стать эффективнее, выбирая лучший для каждой новой задачи.

Вот несколько методов на выбор:

Метод 1: используйте Edge Finder

Edge Finders — это, безусловно, самый распространенный способ найти нулевую деталь, поэтому мы начнем с этого. Чтобы использовать этот метод, вставьте деталь в тиски или приспособление для фрезерования. Обычно угловую часть делают нулевой. Поскольку вы будете начинать (обычно) с необработанного материала, важно оставить некоторый припуск на обработку в вашем чертеже САПР.

Edge Finders бывают разных видов, но мы сгруппируем их по механическим и электрическим категориям. Электрические кромкоискатели загораются и / или издают звуковой сигнал при контакте с заготовкой. Они полагаются на то, что заготовка является электропроводной, поэтому цепь замыкается, когда кромкоискатель касается заготовки. Вот типичный электрический кромкоискатель:

Подобные электрические кромкоискатели чрезвычайно просты в использовании и относительно дешевы. Основные их недостатки, низкая точность у тех, где есть подвижные шарики, и чрезмерная хрупкость у тех где нет подвижных частей. Их довольно легко сломать, если вы двигаетесь слишком далеко или слишком быстро.

Механические кромкоискатели существуют уже давно. Они работают, вращаясь на довольно низких оборотах (осторожно!), И когда вы чуть-чуть проезжаете край, они «выскакивают». Это видео от Tormach дает отличный пример механических и электронных кромкоискателей в действии: