Станки дома Декартова система – основы
С координатной плоскостью Декарта, использующей оси X, Y и Z работают практически все существующие станки ЧПУ. Она позволяет устройству совершать поступательные движения вдоль плоскости в нужном направлении.
Если обратиться к основам, то это обычная числовая линия, на которой обязательно обозначается нулевая точка, все значения слева будут отрицательными, а справа – положительными.
Если объединить все три оси в нулевой точке под прямым углом, вы получите трехмерное пространство. Две из них, соединенные в нулевой точке, формируют единую плоскость. Лучше понять эту систему поможет одна простая манипуляция. Если правую руку поднять перед станком ладоней вверх и выровнять руку по работающей части ЧПУ, в этой имитируемой координатной системе средний палец, указательный и большой будут осями аппликат (Z) ординат (Y) и абсцисс (Х) соответственно.
Начальные точки станка чпу
Для позиционирования деталей заготовок на рабочем столе станка ЧПУ используют начальные точки.
Начальная точка – это предварительно определенная в системе координат станка ЧПУ точка («ноль»), от которой производится отсчет положения какого-либо элемента на станке. Кроме абсолютной начальной точки, которая определяется способом калибровки осей станка и его устройств, на станке есть «нули рабочего стола». Это программируемые начальные точки рабочих зон станка ЧПУ, от которых производится отсчет программы обработки.
Использование начальных точек рабочего стола особенно актуально на станках и обрабатывающих центрах ЧПУ имеющих несколько линий упоров и позволяющих производить обработку одновременно нескольких заготовок деталей. В этом случае системе координат рабочего стола станков ЧПУ различают следующие типы начальных точек:
- Прямые начальные точки. В качестве точки отсчета используется угол детали, расположенный на точке пересечения линий упоров осей X, Y, соответствующей «абсолютному нолю» системы координат рабочего стола.
- Зеркальные (симметричные) начальные точки. Отсчет и позиционирование заготовок производится от линии упоров оси Y рабочего стола противоположной линии упоров абсолютной начальной точки. Используются для реализации левых и правых симметричных частей мебели.
- Смещенные прямые и зеркальные начальные точки. Детали располагаются на линиях упоров противоположных нулевым линиям упоров. Отсчет производится из расчета смещения на величину размера рабочего стола за вычетом размера детали.
Таким образом, без дополнительной подготовки можно точно позиционировать несколько заготовок на рабочем столе станка ЧПУ и по единой программе изготавливать симметричные детали мебельных корпусов, фасадов и т.д.
Перейти от декартовой системы координат к полярной
Полярная система координат — это двумерная система координат, в которой каждая точка на плоскости определяется двумя числами — полярным углом и полярным радиусом. В случае с токарным станком полярный угол это угол поворота шпинделя относительно инструмента, а полярный радиус это положение инструмента по оси Х.
Иными словами, чтобы определить точку в пространстве, необходимо указать радиус и угол отклонения от оси Х. На практике использовать такую систему координат, как правило, неудобно, поэтому ЧПУ преобразовывает угловое значение поворота шпинделя в более понятную линейную координату.
Использовать дополнительную ось перемещения
Вторым способом является установка дополнительной оси перемещения (ось Y). Такая опция позволяет значительно расширить возможности станка, и, в отличие от полярных координат, пригодна для выполнения любых фрезерных операций. Недостаток такой опции — это её стоимость и сравнительно небольшой диапазон перемещений.
Движение вдоль системы координат всегда основано на том, как движется инструмент, а не стол с заготовкой. Например, увеличение значения координаты X приведёт к смещению стола влево, но если смотреть с точки зрения инструмента, он движется вправо вдоль заготовки.
Кроме трёх или двух осей, в любой системе координат задаётся исходная точка. Каждый станок с ЧПУ имеет свою собственную внутреннюю исходную точку, которая называется Machine Home или Референтная позиция.
База данных станка чпу
Параметрические данные и координаты инструментов, агрегатов, линий упоров, магазинов инструмента и прочих рабочих элементов, как правило, должны быть прописаны в базе данных станка ЧПУ. База данных предназначена для хранения сведений об инструментах, агрегатах и управлении ими. Вся информация в ней прописана в виде числовых значений декартовых координат с поправкой на смещение относительно абсолютной начальной точки.
При программировании процессов обработки, база данных станка ЧПУ служит для составления управляющих программ, алгоритмов взаимодействия рабочих инструментов с заготовками деталей и их безопасного перемещения относительно других элементов станка.
Где находится исходная точка на станке?
Любое устройство имеет собственную исходную точку. Она носит название MachineHome. При первой загрузке станок не видит этого значения, а, значит, его нужно откалибровать. Во время этой манипуляции все три оси машины двигаются к своему максимальному пределу. После его достижения контроллер отмечает исходное положение для каждой из осей.
Когда процесс завершился и все оси имеют свое первоначальное положение, устройство готово к работе. Так как модели различаются между собой, у одних есть специальный выключатель, он подает сигнал контроллеру, что устройство достигло предела, у других существует целая система, которая следит за процессом. Если положение координат смещается на 0,0005 мм, это мгновенно сообщается на контроллер.
Как взаимодействуют координаты, введенные оператором и чпу?
Уже выше упоминалось, что машина и человек пользуются разными системами координат. Оборудование их потом выравнивает с небольшим смещением. Оно определяет расстояние между данными внесенными WCS и данными станка. Данные сохраняются в контроллере ЧПУ и их можно посмотреть в специальной таблице смещений.
Как откалибровать станок cnc: пошаговая инструкция
Автоматическую калибровку станков с ЧПУ обеспечивает программа CNC с пакетом Mach3. Она совмещается с операционными системами Windows 7, 2000 и XP. Для проведения калибровки необходимо совершить следующие действия:
- Установить программу.
- Проверить работу драйвера. Для этого запускается файл DriverTest.exe.
- Установить порт. В меню «Конфигурации» отыскивается «Порты и Пины» и ставится отметка на выбранный порт.
- Настроить пины управления шаговыми двигателями. Чтобы задействовать двигатели, надо найти вкладку «Выходы двигателей» и внести необходимые изменения. Если двигателей более трех, то следует добавить пины по дополнительным осям, например: A-axis = Enabled, Step Pin = 8, Dir Pin = 9. При необходимости изменения направления вращения двигателей ставится отметка в окне Dir Low Active соответствующей оси.
- Настроить выходные сигналы. Устанавливается вкладка Output Signals, в которую вносятся нужные изменения. Включаются управляющие контроллеры путем нажатия кнопки Reset. Если контроллер не включается, надо задействовать поле Active Low.
- Установить скорости холостых перемещений и передаточных чисел. В меню «Конфигурации» задействуется «Настройка двигателя». По каждой оси устанавливаются передаточные числа, скорости и ускорения.
Автоматическое определение параметров калибровки осуществляется путем введения в окошко «Шаги в мм» необходимых данных. По результатам расчета происходит перемещение калибруемой оси в нулевую точку. Далее надо перейти в режим настроек и запустить калибровку.
Калибровка станка ЧПУ необходима для его запуска. Без ее проведения управляющая программа просто не может определить истинное размещение инструмента. Калибровка обнуляет все предыдущие перемещения и приводит станок в исходное положение. После ее завершения программа запускается с нуля, и осуществляется полноценная обработка детали.
Какие координаты использует станок?
Использование координатных плоскостей дает возможность управлять оборудованием вдоль каждой их трех осей:
· Ось абсцисс обеспечивает движение головки справа налево и слева направо.
· Y – вперед и назад.
· Z – снизу-вверх и наоборот.
Что уже позволяет резать объемные детали фрезером или лазерным лучом.
Корректировка инструмента
Чаще всего для изготовления заготовок применяется несколько режущих инструментов. Учитывать разницу в длине в данном случае обязательно. Чтобы работать со станком стало легче, во многих фрезерах и граверах запрограммирована специальная корректировка инструмента. Она записывается несколькими методами:
1. Нужно передвинуть инструмент с текущего положения на ноль. Полученный отрезок замеряется и записывается, как смещение.
2. Разместите все инструменты в одной позиции, вверху рабочего блока.
3. Можно применить специальное приспособление (зонд). Он сам проводит корректировку. Это точный и эффективный, но дорогостоящий способ, так как потребуется специальное оборудование.
Как видите система координат не так страшна, как может показаться. Главное во всем внимательно разобраться и протестировать на практике.
Коррекция инструмента
Обычно для изготовления одной и той же детали используется несколько инструментов. Как отмечалось выше, разный инструмент имеет разные геометрические параметры, которые станок должен учитывать при перемещении. Для этого в станке существует таблица смещения инструмента, в которой указываются геометрические параметры инструмента (для токарных резцов: смещение от нулевой точки станка, для фрезерного инструмента длина и диаметр). Для записи коррекции используют несколько способов:
Измерения касанием. Этот способ не требует каких либо специальных технических средств или дополнительного оснащения, но вместе с этим является наименее точным. Суть заключается в касании заготовки инструментом либо напрямую, либо через концевые меры.
Использование пресетера (необходимо наличие в цеху специального устройства — пресетора).
Пресетер позволяет точно измерить длину и диаметр инструмента. Это наиболее точный метод измерения, но вместе с тем наиболее затратный и наименее удобный, так как для проведения измерений инструмент необходимо извлекать из станка.
Измерение при помощи датчика измерения инструмента. В зависимости от типа датчика этот способ не уступает по точности предыдущему, но при этом менее затратный и наиболее эффективный, так как привязку инструмента можно осуществлять в автоматическом режиме. Суть данного способа заключается в установке в рабочую зону станка высокоточного датчика для измерения инструмента:
Инструмент касается контактной поверхности датчика, а датчик в свою очередь передает сигнал на ЧПУ, которая фиксирует данные в таблице инструментов. Измерение может проводиться как в ручном режиме, так и в автоматическом (в зависимости от типа датчика).
Роль системы координат
Станок должен понимать положение заготовки в физическом пространстве — просто поместить кусок металла в ЧПУ станок и нажать кнопку «Пуск» недостаточно. Для решения этой задачи используется рабочая система координат станка.
Задача усложняется, когда в процессе обработки используется несколько инструментов. Каждый из них имеет различную длину, которая изменяет расстояние между базовой точкой шпинделя и заготовкой. Например, точка начала для 3-мм фрезы с небольшой длиной будет отличаться от точки начала для 6-мм сверла, предназначенного для сверления глубоких отверстий.
Система координат позволяет сообщить управляющей программе:
где в пространстве находится заготовка;
как далеко от неё находится инструмент;
как должен двигаться инструмент в процессе обработки детали.
Используя декартову систему координат, можно управлять движением инструмента вдоль каждой оси, что уже позволит сделать из заготовки деталь.
Система координат классического фрезерного станка с точки зрения оператора:
ось X задаёт перемещение «влево» и «вправо»;
ось Y — «вперед» и «назад»;
ось Z — «вверх» и «вниз».
Система координат классического токарного станка:
ось X задаёт перемещение «вперед» и «назад»;
ось Z — «влево» и «вправо».
Система координат
Система позиционирования места нахождения инструмента и рабочих органов станка с ЧПУ базируется на декартовой системе координат, т. е. с использованием осей X, Y, Z. Они определяют линейное перемещение. Если предусмотрено еще и круговое движение вокруг указанных осей, то дополнительно вводятся оси А (вращение вокруг Х)
, В (вращение вокруг Y) и С (вращение вокруг Z). Таким образом, станки могут иметь от 3 до 6 контролируемых осей движения. Помимо основных осей, в системе могут быть задействованы вспомогательные оси для передвижения дополнительных устройств и приспособлений.
Иллюстрирует расположение основных осей «правило правой руки». Если правую кисть со сжатыми пальцами расположить ладонью вверх, затем средний палец поднять вверх, указательный вытянуть вперед, а большой отставить в сторону, то средний палец укажет положительное направление оси Z, указательный — Y, большой — Х.
Система координат станков с чпу
Работа станка с ЧПУ тесно связана с системами координат. Оси координат располагают параллельно направляющим станка, что позволяет при программировании обработки указывать направления и величины перемещения рабочих органов. В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ соответствии с ГОСТ 23597-79 * (СТ СЭВ 3135-81) принята стандартная (правая) система, при которой оси X, Y, Z (рис. 14.19) указывают положительные перемещения инструментов относительно подвижных частей станка. Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных
частей станка указывают оси X’, Y′, Z’, направленные противоположно осям X, У, Z. Таким образом, положительными всегда являются такие движения, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга.
Круговые перемещения инструмента (например, угловое смещение оси шпинделя фрезерного станка) обозначают буквами А (вокруг оси X), В(вокруг оси Y), 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
Рис. 14.19. Стандартная системавторичных угловых движений вокруг специальных
координат станков с ЧПУосей используют буквы Д 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: P, Q, R (см. рис. 14.19).
Система координат станка. У станков различных типов и моделей системы координат размещают по-разному (рис. 14.20), определяя при этом положительные направления осей и положение начала координат (нуль станка М).
Система координат станка является главной расчетной системой, в которой определяются предельные перемещения, начальные и текущие положения рабочих органов станка. При этом положения рабочих органов станка характеризуют их базовые точки, выбираемые с учетом конструктивных особенностей отдельных управляемых по программе узлов станка. Так, базовыми служат точки: для шпиндельного узла — точка N пересечения торца шпинделя с осью его вращения (рис. 14.21); 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. 14.21).
В технической документации пределы возможных смещений рабочих органов, как правило, указывают пределами смещения базовых точек.
Систему координат станка, выбранную в соответствии с рекомендациями ГОСТ 23597-79* (см. рис. 14.19), принято называть стандартной. В этой системе положительные направления осей координат определяются по правилу правой руки. Большой палец (рис. 14.22, а) указывает положительное направление оси абсцисс (X), указательный — ординат — (Y), средний — оси аппликат (Z). Положительные направления вращений 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. 14.22, 6).
Рис. 14.20. Размещение координатных систем у различных станков с ЧПУ:
а — карусельный; б — вертикально-фрезерный
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
Рис. 14.21. Система координат вертикально-сверлильного станка с ЧПУ
Z, т. е. ось Z всегда связывается с вращающимся элементом станка — шпинделем. Ось X перпендикулярна к оси Z и 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 Zось У однозначно определяется из условия расположения осей в правой прямоугольной системе координат.
Начало стандартной системы координат станка обычно совмещают с базовой точкой узла, несущего заготовку, зафиксированного в таком положении, при котором все перемещения рабочих органов станка могли бы описываться положительными координатами (см. рис. 14.20, 14.21). Точка М, принятая за начало отсчета системы координат станка, называется нулевой точкой станка или нулем станка. В этом положении рабочие органы (базовые точки), несущие заготовку и инструмент, имеют наименьшее удаление друг от друга, а отсчетные элементы станка определяют нуль отсчета на табло цифровой индикации.
Например, у вертикально-сверлильного станка (см. рис. 14.21) базовой точкой F стола является центр стола, в котором выполнено отверстие диаметром 40Н8. Базовой точкой шпинделя является точка N — центр отверстия шпинделя в плоскости торца шпинделя. Конструкцией станка определено, что стол может смещаться по оси X (продольная ось стола) на 400 мм вправо и влево относительно центрального положения базовой точки. Возможные смещения
стола оси У (поперечные) составляют 450 мм. Таким образом, прямоугольник (на рис. 2.4 заштрихован), образованный линиями возможного смещения точки F по осям X и Y, определяет возможную зону обработки заготовок инструментом, ось
которого совпадает с осью шпинделя. Эта зона (ее часто называют рабочей зоной) у рассматриваемого станка в плоскости ограничена размерами 800X450 мм.
Наличие данных о зоне обработки
Рис. 14.22. Правило правой руки;обязательно, так как они определяют воз-
а — положительные направленияможности станка при программировании
осей координат; б – положительныеперемещений обрабатываемых заготовок.
направления вращенийДля того чтобы отсчет_перемещений
стола по осям X и Y всегда был положите -льным нуль станка М принимают размещенным в одном из углов рабочей зоны (см. рис.
14.20, б). Естественно, что положение точки М является фиксированным_и неизменным, и в этом случае точка М будет являться началом координат станка. Тогда положение точки F может быть задано координатами xMF и yMF относительно точки М.
Для рассматриваемого станка (см. рис. 14.21) положение точки F будет изменяться в пределах 0-800 мм по оси X и 0-450 мм по оси У. Возможное смещение торца шпинделя в направлении оси Z составит 380 мм (70 — 450 мм). При этом за начало перемещения принимается нижнее (предельное) положение торца относительно зеркала стола, при котором расстояние от торца до зеркала стола равно 70 мм.
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. Для взаимного положения рабочих органов станка, показанного на рис. 14.21, на табло индикации будут данные: Х250.00, Y235.00 и Z000.00. Для положения, когда ось шпинделя будет совмещена с точкой 133, табло индикации покажет Х800.00, Y450.00 и Z000.00. В положении, когда точка N будет совмещена с точкой 313, на табло индикации будут значения: Х800.00, Y000.00 и
Рис. 14.23. Системы координат Z380.00 и т. д. На рассматриваемом станке в положении,
станка (XMY) и детали (XUWYA когда ось шпинделя будет совмещена с нулевой точкой М,
Загрузка...