Современные фрезерные, токарные, лазерные, гравировальные и другие станки с ЧПУ представляют собой сложные системы, имеющие несколько осей. Оси X, Y и Z применяются для определения рабочего пространства внутри оборудования и как линейные координаты перемещения инструмента. Круговые координаты и соответствующие поворотные оси A, B, C используются для обработки различных геометрических фигур. В совокупности такие решения позволяют выполнять сложные обработки и получать широкую гамму изделий.
Эта статья для новичков в сфере ЧПУ даст базовые понятия и необходимые знания о системе координат, определяющих работу такого оборудования. Мы рассмотрим декартову систему координат, рабочую систему координат (WCS) и систему смещения.
Система координат ЧПУ-станка: назначение и смысл
Система координат – способ описания и восприятия рабочего пространства для командных органов ЧПУ-оборудования. Без ее задания интеллектуальная автоматика не понимает, где находится заготовка, на каком расстоянии от нее находится инструмент и какая траектория его движения должна быть реализована. В координатной системе также прописаны все автоматизированные процессы, образующие заданный цикл обработки заготовки на станке. Закоординированы все виды перемещения фрезы или иного инструмента – поворотные вокруг той или иной оси, прямолинейные, криволинейные, отрицательные и положительные.
Необходимо, чтобы все станки, выпускаемые различными изготовителями, имели стандартные обозначения совокупности координат. Именно поэтому был разработан международный стандарт ISO 841–74, в котором изложены описания осей координатной системы ЧПУ-станков. Кроме того, существуют и российский ГОСТ 23597–79. Согласно этим документам, в сфере ЧПУ обозначаются стандартные линейные (X, Y и Z) и круговые (они же – поворотные - A, B, C) оси.
Конструкция координатной системы для ЧПУ-станка
Соответственно, речь идет о декартовой системе координат – прямоугольной системе координат, оси которой взаимно перпендикулярны. Местоположение точки в ней задается на плоскости двумя координатами, в пространстве – тремя. Оси координат параллельны линейным направляющим фрезерного и иного оборудования. Точка пересечения осей, каждая из которых имеет идентичный масштаб, является нулем системы координат.
Таким образом, при работе оператора с ЧПУ-оборудованием, получаем:
- Ось Z в системе координат определяется как движение инструмента вверх и вниз;
- Ось X определяется как горизонтальная параллельная поверхности закрепления заготовки (движение инструмента вправо-влево)
- Ось Y определяется как горизонтальная перпендикулярная двум другим осям (движение инструмента вперед-назад).
Но простого перемещения обрабатывающего инструмента по указанным направлениям в ряде случаев недостаточно, чтобы обеспечить фрезерование изделия сложной формы. Именно поэтому координатная система дополняется круговыми осями, определяющих вращение вокруг ранее указанных осей. При этом принимается, что положительным значением в этих круговых координатах является вращение по часовой стрелке и отрицательным – против часовой.
Для корректной работы фрезера необходимо, чтобы отчет перемещения инструмента был понятен командной системе станка. Такая нулевая точка внутреннего пространства называется Machine Home. При первом запуске оборудования в процессе калибровки она определяется оператором ЧПУ-фрезера и запоминается станком.
Оси координат станка ЧПУ при программировании
Формируя управляющую программу обработки для ЧПУ-фрезера, оператор станка применяет еще одну координатную систему, обозначаемую WCS. Она характеризует нулевую точку отсчета в блоке материала и по сути может выбираться произвольным образом. Но вот ее точные координаты должны быть определены при помощи того или иного метода. Для этого могут быть использован специализированные датчики, искатель кромок или иные способы.
Заданию исходной точки для WCS-координат стоит уделить особое внимание. Ее четкое задание скажется на удобстве дальнейшей эксплуатации оборудования и точности обработки. Для оптимизации процесса стоит обеспечить выполнение следующих рекомендаций:
- Поиск точки отсчета стоит осуществить механическим путем (зонд либо искатель края);
- При замене узлов станка стоит использовать полностью идентичные элементы;
- При определении исходной точки должны быть учтены допуски операций, которые в дальнейшем будут производиться на ЧПУ-фрезере.
Очевидно, что координаты для формирования модели обработки на фрезерном гравере будут различаться от координат станка, заданных оператором. Этот момент исправляется задачей рабочего смещения. Как правило, эти данные хранятся в контроллере обрабатывающего оборудования.
Коррекция инструмента
В редких случаях для исполнения готовых изделий путем фрезерования применяется всего один инструмент. Соответственно, при необходимости использовать несколько фрез с различными характеристиками (длина, диаметр и так далее) необходимо каждый раз задавать новое смещение инструмента.
Подобная коррекция реализуется различными способами. Наиболее распространенными из них являются следующие варианты:
- Беговая коррекция. Для ее выполнения инструмент помещается в исходную точку. Расстояние, пройденное им, замеряется и прописывается в качестве показателя смещения в управляющей программе.
- Использование прецизионного блока. Расположенный на рабочей поверхности стола оборудования блок является нулевой точкой, с которой поочередной совмещаются все используемые инструменты.
- Зондирование. Использование специального точного оборудования является наиболее точным методом. Но при этом требуются дополнительные финансовые расходы со стороны владельца ЧПУ-станка.
Таким образом, оси фрезерного станка и системы координат неразрывно и системно связаны между собой. И выполнять качественную обработку даже при выполнении моделей фрезерования третьими лица без понимания специфики позиционирования инструмента невозможно.
