Кафедра металорізальних верстатів та обладнання автоматизованих виробництв



Сторінка2/18
Дата конвертації07.11.2016
Розмір1.66 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

1.2. Системи координат верстатів з ЧПК


Обробка заготовки на верстаті з ЧПК виконується по командах програми, що управляє, які в числовій формі задають величини окремих переміщень виконавчих органів. Тому функціонування верстата з ЧПК в принципі неможливо без використання певної системи координат, за допомогою якої встановлюються просторові координати будь-якої точки в межах робочої зони верстата.

У верстатах з ЧПК найчастіше використовуються системи координат двох видів:



  • прямокутна.

  • полярна.

Прямокутна система координат

Прямокутна система координат є найбільш поширеною системою координат для верстатів з ЧПК. Вона містить або дві осі координат (двомірна система) - для визначення положення точок на площині, або три осі (тривимірна система) - для визначення положення точок в просторі.

Для прямокутної системи координат характерні наступні ознаки:


  • координатні осі розташовуються взаємно перпендикулярно;

  • координатні осі мають загальну точку перетину (початок відліку координат);

  • координатні осі мають однаковий геометричний масштаб.

У прямокутній системі координат на площині положення всіх точок, лежачих на даній площині, описується двома координатами. На рис. 1.1 зображена така система координат з осями координат X і Y. Відстань до осі Y визначається як координата X, а відстань до осі X як координата Y. Значення координат точок на площині можуть мати як позитивні, так і негативні значення. Дана система координат широко застосовується в токарних верстатах з ЧПК і при обробці листових матеріалів.

Рис. 1.1. Прямокутна система координат на площині XY


Приклад позначень координат вказаних на малюнку точок:

P1: X = 80, Y = 40; P2: X = –80, Y = 70; P3: X = –50, Y = –40; P4: X = 40, Y = –70.

За допомогою просторової прямокутної системи координат описується положення будь-яких Рис в геометричному просторі. Для визначення положення будь-якої точки в просторі необхідно знати її координати по трьом осям - X, Y і Z (рис. 1.2). Як і у випадку з плоскою системою координат, значення координат точок в просторі можуть мати як позитивні, так і негативні значення. Дана система координат дозволяє описувати всі точки робочого простору верстата незалежно від розташування заготовки і застосовується у фрезерних, свердлильних і розточувальних верстатах з ЧПК.


Рис. 1.2. Просторова прямокутна система координат


Приклад позначень координат вказаних на малюнку точок:

P1: X = 30, Y = 20, Z = 0; P2: X= 30, Y = 0, Z = –10.

Прийнята для верстатів з ЧПК просторова прямокутна система координат має певну орієнтацію координатних осей один відносно одного. Ця орієнтація визначається по правилу правої руки (див. рис. 1.3), при якій пальці правої руки вказують додатній напрям по кожній осі. Тому дана система координат отримала назву правої системи.



Рис. 1.3. Правило правої руки


Полярна система координат


Якщо оброблюваний контур є ламаною лінією, то за допомогою прямокутної системи координат можна легко задати всі характерні точки його профілю. Проте ситуація міняється, якщо необхідно, наприклад, виконати на площині свердління групи отворів, розташованих по колу (див. рис. 1.4). Якщо для отвору 1 координати розташування його осі в прямокутній системі координат можна розрахувати досить просто, то розрахунок розташування осей для всіх інших отворів буде набагато більш трудомістким.


Рис. 1.4. Деталь з групою отворів, розташованих по колу
В даному випадку розрахунки удобніше виконувати в полярній системі координат (див. рис. 25 и рис. 26). В полярній системі координат положення точки на площині визначається відстанню (радіусом) r віч точки до початку координат і кутом між визначеною віссю координат и радіусом, проведеним в точку із початку координат. Як правило, в полярній системі координат на площині XY кут вказується від осі X. Кут може бути як додатнім, так и від’ємним. Додатне значення – якщо він відкладений в направленні протилежному руху часової стрілки від області додатних значень координат по осі X (рис. 1.5–А); від’ємне значення – якщо він відкладений в направленні по ходу руху часової стрілки від області додатних значень координат по осі X (рис. 1.5–Б).

А) Б)


Рис. 1.5. Додатне (А) і від’ємне (Б) значення кута

у полярній системі координат



Додаткові поворотні осі координат

Не дивлячись на те що за допомогою 3-х координатної прямокутної системи координат описується положення будь-яких точок в геометричному просторі, в сучасній механообробці часто виникає необхідність у виготовленні таких складних поверхонь, що їх неможливо виготовити на верстаті, використовуючи переміщення виконавчих органів тільки по трьом осям координат.

У таких ситуаціях використовують просторову прямокутну систему координат з додатковими осями координат. Додаткові осі координат є поворотними осями, які розташовуються навколо основних лінійних осей X, Y і Z (див. рис. 1.6). Вісь обертання навколо осі X позначається як вісь А, вісь обертання навколо осі Y – як вісь В, вісь обертання навколо осі Z – як вісь С.

Координати по поворотних осях також можуть мати як додатні, так і від’ємні значення. За додатний напрям (від «мінуса» до «плюса») поворотної координатної осі береться напрям за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на вісь обертання в позитивному напрямі відповідною їй лінійній осі.



Рис. 1.6. Прямокутна система координат з додатковими поворотними осями.


Прямокутну систему координат з додатковими поворотними осями можна також представити також як просторову полярну систему координат (див. рис. 1.7).

Рис. 1.7. Просторова полярна система координат


1.3. Напрями руху виконавчих органів верстатів з ЧПК
Координатна система верстата з ЧПК

Для верстатів з ЧПК прийнята єдина система координат, що рекомендується Міжнародною організацією по стандартизації (ISO), – прямокутна система координат. Число координатних осей, їх розташування в просторі і початок відліку (нульова точка верстата) встановлюються виробником верстата і не підлягає зміні користувачем (див. рис. 29). Система координат верстата є основною розрахунковою системою для ЧПК, в якій визначаються граничні переміщення, початкові і поточні положення виконавчих органів верстата.

Для зручності програмування процесу обробки у верстатах з ЧПК прийнято координатні осі завжди орієнтувати паралельно направляючим верстата. Залежно від типу верстата розташування осей координат в просторі може бути різним, але існують наступні загальні правила:

1. Вісь Z завжди суміщена з віссю обертання шпинделя. Її позитивний напрям завжди співпадає з напрямом переміщення від пристрою для кріплення заготівки до ріжучого інструменту.

2. Якщо в системі координат верстата є хоч би одна вісь, розташована горизонтально і не співпадає з віссю обертання шпинделя, то це буде обов'язково вісь X.

3. Якщо вісь Z розташована горизонтально, то додатним напрямом осі X вважається напрям переміщення вправо, якщо встати лицем до лівого – щодо передньої площини – торцю верстата. (Передня площина верстата – сторона на якій розташовується пульт і основні органи управління верстатом).

4. Якщо вісь Z розташована вертикально, то додатним напрямом осі X вважається напрям переміщення вправо, якщо встати лицем до передньої площини верстата.

5. Додатний напрям осі Y визначається по одному з наступних правил:

– Дивлячись вздовж осі Z в додатному напрямі, подумки повернути вісь X на 90° за годинниковою стрілкою навколо осі Z.

– Правило правої руки: якщо подумки помістити долоню правої руки в початок координат так, щоб вісь Z виходила з долоні перпендикулярно їй, а відігнутий під кутом 90° до долоні великий палець показував додатний напрям осі X, то вказівний палець показуватиме додатний напрям осі Y.

Координатна система заготовки

Система координат заготовки задається технологом або програмістом при розробці технології виготовлення деталі на верстаті з ЧПК (див. рис. 1.8). Початкова точка, від якої система ЧПК відлічує переміщення виконавчих органів верстата при обробці заготовки за програмою, що управляє, називається нульовою точкою заготовки. Нульова точка заготовки не має постійних координат. Кожного разу при зміні конфігурації і розмірів деталі нульова точка заготовки призначається наново – залежно від конфігурації деталі, технології обробки і зручності наладки верстата.

А) Б)


Рис. 1.8. Системи координат верстата (А) і заготовки (Б)
Рекомендована система координат заготовки при фрезерній обробці

Широкі можливості фрезерної обробки на верстатах з ЧПК дозволяють використовувати самі різні системи координат заготовки. Виходячи з особливостей конструкції фрезерних верстатів і власне процесу фрезерування, зазвичай рекомендується наступна координатна система, в рівній мірі зручна для програмування і обробки.

Ця система координат заготовки є прямокутною координатною системою з осями XYZ (див. рис. 1.9). Вісь Z даної системи співпадає з віссю головного робочого шпинделя фрезерного верстата, при цьому додатним напрямом осі є напрям від заготовки до місця затиснення інструменту в шпинделі.

Якщо заготовка має в плані прямокутну форму, то осі X і Y співпадають із сторонами заготовки. Якщо заготовка має в плані форму, відмінну від прямокутної, то або вісь X, або вісь Y розташовують по одній із сторін заготовки. При цьому якщо дивитися з боку передньої площини верстата, додатний напрям осі X буде зліва направо, а осі Y – від передньої площини верстата.

Як початок відліку системи координат заготовки (нульової точки заготовки) для полегшення розрахунку координат при складанні програми зазвичай вибирається точка на одному із зовнішніх кутів контура заготівки.


Рис. 1.9. Система координат заготовки, що рекомендується, при фрезерній обробці



Рекомендована система координат заготовки при токарній обробці

Для токарної обробки на верстаті з ЧПК найбільш поширеною є плоска прямокутна система координат заготовки, осі якої зазвичай називаються X і Z. У цій системі віссю Z є вісь головного шпинделя верстата, при цьому позитивним напрямом осі Z є напрям від місця кріплення заготивки в шпинделі до ріжучого інструменту. Вісь X розташована перпендикулярно осі Z, а її позитивний напрям залежить від положення інструменту щодо осі Z (див. рис. 1.10). Але у будь-якому випадку позитивним напрямом осі X є переміщення, при якому інструмент віддаляється від заготівки.




А) Б)


Рис. 1.10. Система координат заготовки при токарній обробці, в якій інструмент направлений до осі обертання від лицьової площини верстата (А), і в якій інструмент направлений до осі обертання у бік лицьової площини верстата (Б)

1.1.4. Положення і позначення координатних осей у верстатах з ЧПК

По технологічних ознаках і можливостях верстати з ЧПК класифікуються по групах так само, як і універсальні верстати. При цьому залежно від компоновки верстата з ЧПК міняється вигляд і просторове розташування його системи координат.

Для фрезерних верстатів з ЧПК використовується просторова координатна система, як правило, прямокутна. Визначальним чинником для просторового розташування осей координатної системи є орієнтація в просторі осі робочого шпинделя. Вісь шпинделя фрезерного верстата завжди співпадає з віссю Z. Додатним напрямом осі Z є напрям від місця кріплення заготівки на робочому столі до місця кріплення ріжучого інструменту в шпинделі. Якщо вісь Z (вісь шпинделя) розташована вертикально, то такий верстат є вертикально-фрезерним верстатом, якщо вісь Z розташована горизонтально, то - горизонтально-фрезерним верстатом.

Просторове розташування і позитивний напрям два інших основних осей координат X і Y визначається відповідно до «правила правої руки» (див.1.3). Якщо система координат фрезерного верстата з ЧПК містить більше трьох осей, то розташування додаткових осей координат визначається розташуванням основних осей (див. рис. 1.6).



а) б)
Рис. 1.11. Система координат вертикально-фрезерного верстата (а)

і горизонтально-фрезерного верстата (б)

Для токарних верстатів з ЧПК найбільш поширеною є плоска прямокутна система координат з осями Z і X. Як і у випадку з фрезерними верстатами визначальним чинником для просторового розташування осей координатної системи є орієнтація в просторі осі робочого шпинделя, яка завжди співпадає з віссю Z. Додатним напрямом осі Z є напрям від місця кріплення заготовки в шпинделі до ріжучого інструменту. Вісь X розташована перпендикулярно осі Z, при цьому додатний напрям осі X співпадає з напрямом переміщення, при якому інструмент віддаляється від заготовки (див. рис. 1.12).



а) б)


Рис. 1.12. Система координат токарного верстата з горизонтальним (а) і вертикальним (б) розташуванням шпинделя

Якщо робочий шпиндель токарного верстата з ЧПК управляється за допомогою програми, що управляє, то до двох лінійних осей координат Z і X додається ще одна координатна вісь – вісь обертання C (див. рис. 1.13).



Рис. 1.13. Система координат токарного верстата з програмно-керованим шпинделем

Напрями переміщень у верстатах з ЧПК


Обробка різанням на верстаті здійснюється в процесі взаємного переміщення ріжучого інструменту і заготовки відносно один одного. Кількість переміщень, що здійснюються інструментом і заготовкою, і їх напрями в просторі у кожному конкретному випадку залежать від виду обробки і конструкції верстата. Наприклад, при обробці на вертикально-фрезерному верстаті заготовка в реальності виконує переміщення по горизонтальній осі X і вертикальній осі Z, а інструмент – по горизонтальній осі Y. При обробці на горизонтально-фрезерному верстаті заготівка виконує переміщення по горизонтальній осі X і вертикальній осі Y, а інструмент - по горизонтальній осі Z. В результаті, описи переміщень виконавчих органів для верстатів різної конструкції при обробці однієї і тієї ж заготівки мають різний вигляд.

Щоб опис напряму і виду переміщень виконавських органів верстата мав однаковий вигляд для верстатів різних конструкцій, прийнято універсальне правило для верстатів з ЧПК: вважається, що в процесі обробки всі переміщення здійснює тільки інструмент, а заготовка залишається нерухомою.

Для верстатів з ЧПК прийнято ще одне універсальне правило, що стосується напряму переміщень виконавчих органів. Це правило, на відміну від першого носить не обов'язковий, а рекомендаційний характер: бажано координатні системи верстата і заготівки погоджувати між собою так, щоб як можна більша кількість осей координат закріпленої на верстаті заготівки співпадала або була паралельна координатній системі верстата. Зазвичай в цьому випадку трудомісткість складання програми, що управляє, є мінімальною, оскільки при складанні програми використовуються координати точок заготівки, що вже є на кресленні. У свою чергу мінімізація і спрощення керуючої програми призводить до зменшення вірогідності появи помилки, допущеної при складанні програми.

У сучасних верстатах з ЧПК застосовуються два способи відліку переміщень виконавчих органів верстата – в абсолютній і відносній системах координат.

У абсолютній системі координат всі переміщення, що виконуються верстатом, задаються в такій системі координат, початок відліку якої залишається незмінним при всіх переміщеннях (див. рис. 1.14, а). Як незмінний (фіксованого) початок координат заздалегідь вибирається деяка точка в просторі, що лежить в області переміщень виконавчих органів верстата. Як правило вибирається нульова точка заготівки.

У відносній системі координат кожне переміщення виконавчих органів верстата задається щодо кінцевої точки останнього переміщення, тобто задається в приростах (див. рис. 1.14, б).



а) б)


Рис. 1.14. Відлік переміщень в абсолютній (а) і відносній системі координат (б)

Найпоширенішим є спосіб відліку переміщень в абсолютній системі координат. Це обумовлено тим, що в загальному випадку він має ряд переваг, а саме:



  • розрахунки в абсолютній системі координат менш складні і вимагають менш високої кваліфікації оператора;

  • вказівка від одного і того ж початку координат шляху, пройденого ріжучим інструментом, дозволяє простіше відстежувати етапи реалізації програми, що управляє;

  • помилка при програмуванні в абсолютній системі координат приводить до неправильного призначення координат тільки одній точки, тоді як в результаті помилки при призначенні відносних координат помилковим буде не тільки конкретне неправильно задане переміщення, але й подальші за ним переміщення;

  • зміни в переміщенні, що вносяться при доопрацюванні виробу або програми, не впливають на подальші переміщення;

  • похибки виготовлення і вимірювання, що лежать в межах допустимих, не накопичуються (не підсумовуються).

Проте призначення переміщень у відносній системі координат у ряді випадків може виявитися зручнішим для програмування, наприклад у разі виконання цілого ряду переміщень, кожне з яких задане на кресленні в приростах щодо попереднього.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка