2. Определение смещения начал отсчетов фрезерно-сверлильно-расточных станков

Во фрезерно-сверлильно-расточных станках размерные перемещения по осям X и Y обычно отрабатываются рабочим органом станка, несущим заготовку детали (см. рис. 3.5), и тогда нулевая точка детали в отличие от токарно-револьверных станков не имеет фиксированного положения в координатном пространстве станка. В этом случае координаты смещения начал отсчета, необходимого для согласования с системой координат детали, можно определить как координаты базовых точек рабочих органов станка, несущего инструмент (точки N) и заготовки детали (точки F) после совмещения (перемещением рабочих органов станка) точки N с нулевой точкой детали W. Очевидно, что единая для обоих рабочих органов станка точка нового начала отсчета, координаты которой установлены указанным способом, представляет собой точку M пересечения оси шпинделя (оси Z_M) с координатной плоскостью X_M M_w Y_M (рис. 9.21, остальные обозначения, принятые на рисунке, были раскрыты в разделе 3).

В

Рис. 9.21

условиях неполного базирования станочного приспособления, при котором положение точки W относительно точки F является неопределенным, в качестве базовой точки рабочего органа станка, несущего заготовку детали, целесообразно принять непосредственно нулевую точки детали W.

Такой подход далее будет отображен обозначением W (F).

После определения и ввода в УЧПУ координат смещения начал отсчета запрограммированные в системе координат детали размерные перемещения при отработке УП будут идентичны фактическим перемещениям инструмента относительно нулевой точки детали W.

Рассмотрим методику определения координат смещения начал отсчета для согласования с системой координат детали с использованием программного обеспечения УЧПУ Sinumerik 840Di, поддерживающего указанную процедуру.

Для определения смещения используется тестовая оправка, введенная в список инструментального магазина УЧПУ (см. раздел 9.2), ее параметры (вылет и радиус) должны быть установлены. При отсутствии тестовой оправки можно использовать любой осевой инструмент инструментального магазина, параметры которого известны. Тестовая оправка должна быть установлена в шпинделе станка и активизирована. Активизация производится автоматически после отработки команды на поиск и смену инструмента.

На столе станка (в приспособлении) должна быть установлена заготовка детали, для обработки которой определяется смещение начал отсчета.

Определение смещения начала отсчёта по оси Z1(Z_M)¹

Расчетная схема для определения смещения начала отсчета по оси Z1(Z_M) приведена на рис. 9.22,

где M_T – начало отсчета координатной оси рабочего органа станка, несущего инструмент (шпиндельного узла);

W – нулевая точка детали;

T – начало отсчета системы координат инструмента (совмещена с базовой точкой шпиндельного узла N);

M – точка нового начала отсчета;

P – базовая точка инструмента;

P_W – некоторая точка (точка касания) на фиксированной (относительно нулевой точки детали W) поверхности заготовки детали.

Определим смещение начала отсчета Z_MtM, рассматривая совмещение базовой точки инструмента P с точкой P_W на фиксированной поверхности

заготовки детали.

Рис. 9.22

Для этого переведем точки P_W и P в систему координат рабочих органов станка (определим координаты этих точек относительно начала отсчета M_T координатной оси шпиндельного узла):

Z_MtPw = Z_WPw+ Z_MW +Z_MtM;

Z_MtP = Z_TP + Z_NT +Z_MtN.

Рассматривая условие совмещения точек P_W и P (Z_MtPw = Z_MtP ) и упуская слагаемые Z_MW и Z_NT с заведомо нулевым значением, получим: Z_MtM = Z_MtN + Z_TP –Z_WPw. По этому выражению в УЧПУ рассчитывается смещение начала отсчета по оси Z1 при выполнении следующих действий.

Из диалогового окна режима ручного наладочного управления JOG функциональной области MACHINE (Станок) директивой Касание (H3) (рис. 9.23) вызывается вложенное диалоговое окно Касание (рис.9.24). В строке Смещение нулевой точки устанавливается выбранная из группы G54 - G57 подготовительная функция, определяющую адрес поля данных смещений функциональной области Параметры УЧПУ, в которое будет занесено установленное смещение начала отсчета.

Рис. 9.23

Рис. 9.24

В строке T-Нр должен обозначиться номер активного инструмента (таковым в данном случае является тестовая оправка или базовый инструмент), а в строке L1 - его вылет. Размер фиксированной (относительно точки W) поверхности заготовки детали, определяющий координату Z_WPw (см. рис. 9.22), заносится в строку Заданная позиция для оси Z (рис. 9.25).

Рис. 9.25

В режиме JOG тестовая оправка (базовый инструмент) подводится к фиксированной поверхности заготовки детали. Директивой Ok (V7) подтверждается выполнение касания.

Тогда в УЧПУ рассчитывается по приведённому выше выражению смещение начала отсчета по оси Z1 и отражается в строке Перемещение в

качестве искомого значения (рис. 9.26). Значение смещения заносится в

поле данных смещений УЧПУ, адресуемое выбранной подготовительной функцией из группы G54-G57.

При расчете будут использованы текущая координата Z1 (MKS) шпиндельного узла, индикатируемая в поле Позиция, величина Заданная позиция

Рис. 9.25

и

Рис. 9.26

вылет тестовой оправки или базового инструмента, индикатируемый в строке L1 (координата Z_TP в расчетном выражении равна вылету со знаком минус).

Определение смещения по координатной оси X1(X_M)¹

Расчетная схема для определения смещения начала отсчета по оси X_M приведена на рис. 9.27,

где M_W – начало отсчета системы координат рабочего органа станка,

несущего заготовку детали;

W – нулевая точка детали, принята также в качестве базовой точки F рабочего органа станка, несущего заготовку детали (стола);

T – начало отсчета системы координат инструмента (совмещена с базовой точкой шпиндельного узла N);

M – точка нового начала отсчета;

P_T – некоторая точка (точка касания) на цилиндрической поверхности тестовой оправки (базового инструмента);

Рис. 9.27

P_W – некоторая точка (точка касания) на фиксированной (относительно нулевой точки детали W) поверхности заготовки детали.

Определим координату смещения X_MwM, рассматривая совмещение точки P_T инструмента с точкой P_W на фиксированной поверхности заготовки детали. Для этого переведем точки P_T и P_W в систему координат рабочих органов станка (определим координаты этих точек относительно начала отсчета M_W):

X¹_MwPw = -X_WPw+X_FW+ X_MwF

X²_MwPt = -X_TPt.+X_NT+X_MN+ X_MwM.

Рассматривая условие совмещения точек P_W и P_T (X_MwPw = X_MwPt ) и упуская слагаемые X_FW , X_NT и X_MN с заведомо нулевыми значениями, получим:

X_MwM = -X_WPw+X_MwF + X_TPt.

По этому выражению в УЧПУ рассчитывается смещение начала отсчета по оси X_M при выполнении следующих действий в диалоговом окне

Касание, в котором уже выполнены начальные действия, описанные ранее.

Размер заготовки детали, определяющий координату X_WPw заносится строку Заданная позиция для оси X (рис.9.28). В строке R устанавливается знак минус, чтобы обеспечить принятие отрицательного значения радиуса тестовой оправки в качестве координаты X_TPt в соответствии с расчетной схемой (см. рис. 9.27).

Рис. 9.28

В режиме JOG подводится к фиксированной поверхности заготовки детали цилиндрический участок тестовой оправки (базового инструмента). Директивой Ok (V7) подтверждается выполнение касания. Тогда в УЧПУ рассчитывается по приведённому ранее выражению смещение нулевой точки детали по оси X1 и отражается в строке Перемещение (рис. 9.29) в качестве искомого значения. Значение смещения заносится в поле данных смещений УЧПУ, адресуемое выбранной из группы G54- G57 подготови-

т

Рис. 9.29

ельной функцией. При расчете будут использованы текущая координата X1

(MKS) стола, индикатируемая в поле Позиция, величина Заданная позиция и отрицательное значение радиуса тестовой оправки (базового инструмента), индикатируемое в строке R, при этом последний параметр интерпретируется как значение координаты X_TPt в расчетном выражении. Определение смещения начала отсчета по оси Y1(Y_M) осуществляется аналогично.

Нулевая точка детали W часто располагается на оси отверстия детали. В этом случае процедуру определения смещения начала отсчета удобно производить с применением установленного в шпиндель центроискателя (рис. 9.30). Сначала перемещением шпиндельного узла и стола с визуально возможным приближением обеспечивается примерное совмещение оси шпинделя с осью отверстия детали. Затем поворотом стопорного винта раскрепляется платформа центроискателя и ее перемещением обеспечивается возможность ввода наконечника в отверстие детали с небольшим гарантированным натягом измерительной системы индикаторных часов.

Рис. 9.30

Платформа закрепляется и шкала индикаторных часов устанавливается в нулевую позицию. Проворачивая вручную шпиндель с центроискателем, измеряется несоосность по показаниям ндикаторных часов и последовательными перемещениями стола относительно осей X1 и Y1 обеспечивается такое его положение, при котором отклонение стрелки индикаторных часов отсутствует. Это свидетельствует о том, что ось шпинделя совпала с осью отверстия, на которой расположена нулевая точка детали, и координаты X1и Y1 текущего положения стола, отображаемые в зоне MKS окна функциональной области MACHINE (Станок), представляют собой искомые координаты смещения начала отсчета M_W (см. рис. 9.22). Занесение координат смещения в УЧПУ производится аналогично изложенному ранее, при этом строка Заданная позиция остается пустой.

Для определения смещений применяются и специальные информационно-измерительные средства, в частности контактные и бесконтактные датчики фирмы Renishaw, обслуживаемые специальным программным обеспечением.

Просмотр установленного смещения начал отсчета производится в

функциональной области OFFSET (Параметры) (рис. 9.31). Установленные

Рис. 9.31

смещения активизируются при отработке УП вызовом соответствующей подготовительной функции из группы G54-G57.