- •Содержание
- •Предисловие
- •1 Принцип работы станка с чпу и подготовка информации для управляющих программ
- •1.1 Подготовка информации для управляющих программ
- •2.1 Кодирование информации уп
- •2.2 Запись уп на перфоленту
- •2.3 Элементы систем числового программного управления
- •3 Классификация чпу по технологическим признакам
- •3.1 Система позиционного числового программного управления
- •3.2 Система непрерывного числового программного управления
- •4 Структурно-информационный анализ учпу разных классов
- •4.1 Классификация систем с чпу (по архитектуре)
- •4.2 Системы классов cnc, dnc, hnc и vnc
- •5 Разомкнутые системы. Дискретный (шаговый) двигатель подачи
- •5.1 Дискретный (шаговый) двигатель подачи
- •6 Замкнутые системы чпу
- •7 Импульсные системы чпу.
- •7.1 Импульсные датчики обратной связи
- •8 Фазовые системы чпу
- •8.1 Фазовые датчики обратной связи
- •9 Блок схема nc, работа и назначение блоков
- •10 Интерполяция
- •11 Система координат станков с чпу
- •12 Программирование перемещении и коррекция инструмента
- •12.1 Формирование уп
- •12.2 Коррекции при программировании
- •12.3 Программирование в полярной системе координат
- •13 Эксплуатация и диагностирование систем чпу
- •14 Система координат инструмента
- •15 Связь систем координат
- •16 Наладка и настройка токарных станков с чпу
- •17 Наладка фрезерных станков с чпу
- •17.1 Методы установки рабочих органов станков в исходное положение
- •18 Системы управления пр
- •19 Утилитарная блок схема cnc
- •20 Организация и технические средства микропроцессорных учпу
- •20.1 Организация программного обеспечения
- •20.2 Информационный обмен между эвм и спу
- •20.3 Принципы построения и структуры
- •21 Программируемые контроллеры
- •22 Элементы памяти систем чпу
- •23 Автоматизация подготовки уп
- •24 Диалоговые методы программирования на учпу
- •25 Система циклового программного управления
- •26 Управление автоматическими линиями
- •27 Управление гпс
- •28 Диагностика в гпс
- •Список литературы
- •6. П.Н.Белянин, м.Ф.Идзон, а.С.Жогин. Гибкие производственные системы (Стр.168 –232)
- •10. В.А.Ратмиров Управление станками гибких производственных систем(стр.14-40, 156-164, 172-210)
- •12. Б.Марголит Наладка станков с программным управлением (стр.18-24; 125-130; 130-132; 139-150)
14 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. 14.1). При описании всего разнообразия инструментов для станков с ЧПУ удобно использовать единую систему координат инструмента XиZи, 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. 14.2).
Рис. 14.1 Система координат инструмента: а — резец; б — сверло
Рис. 14.2 Схема базирования инструмента
Режущая часть инструмента характеризуется положением его вершины и режущих кромок. Вершина инструмента задается радиусом закругления r и координатами хиТР и zиТР ее настроечной точки Р (см. рис. 14.1, а), положение которой относительно начала системы координат инструмента обеспечивается наладкой инструментального блока вне станка на специальном приспособлении. Положение режущей кромки резца задается главным φ и вспомогательным φ1 углами в плане, а сверла — углом 2φ при вершине и диаметром D. Вершина вращающегося инструмента лежит на оси вращения, и поэтому для ее задания достаточно указать аппликату zиТР.
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 Ри при вершине инструмента (см. рис. 14.1, а).
15 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 XДWZД (рис. 15.1, в). И третья система — система координат инструмента XИТZИ (рис. 15.1, г), в которой определено положение центра Р инструмента 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 О называют «нуль программы». Перед началом обработки центр Р инструмента 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 ХиТZи (см. рис. 3.39, 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. 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 «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 О назначается координатами xдWО и zДWО (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 хМF и zМF выводятся на табло цифровой индикации. При обработке данной детали всегда должна быть известна величина zМС — расстояние относительно точки М базовой точки С плоскости приспособления (токарного патрона), с которой при установке заготовки совмещается ее базовая точка В'.
Для координатной системы программы ХДWZД (см. рис. 15.1, в и 15.2, а) характерно наличие исходной точки О, определенной координатами zдW0 и хдW0 относительно 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 zДWВ' (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 zДWВ'.
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 К приращениями координат ZиКТ и ХиКТ. 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 zи FК и хиFК 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 (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 — zдWВ',
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 — (-zдWВ') =zМС + zдWВ'.
Если же оси аппликат этих систем направлены в противоположные стороны (рис. 15.2, б), то
zМW = zМС +zдWВ", где zдW 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 хдW0 и zдWО в системе координат программы, определится координатами хМО и zМО 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 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 (zМР и хМР) центра инструмента Р в координатной системе станка ХМZ. При этом следует иметь в виду, что вылет инструмента хиТР и zиТР определен его наладкой, а положение точки Т (величины хцКТ и zиКТ) относительно центра резцедержателя К задано технической характеристикой станка. Заданными должны быть и величины zиFК и хиFК, определяющие положение точки К относительно базовой точки F. Тогда
хМР = хМF+ хиFК + хиКТ + хиТР;
zМР = zМF + zиFК + zbКТ +zиТР.
При определении координат хМР и zМР 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:
хМР = хМF(Т)+хиТР
zМР =zМF(Т)+zиТР.
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 zМРо и хМР0:
zМР0 =zМW +zдWО = zМО;
хМР0 = хдWО = 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 хМFтax. и хМFтin и аппликатами zМFтах и zМFтiп.
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