Нулевая точка программы и рабочая система координат

Для того чтобы обработать заготовку на станке, необходимо соответствующим образом установить систему координат. Электронная природа СЧПУ позволяет нам легко помещать систему координат в любую позицию станка, просто нажимая определенные кнопки на панели УЧПУ. При написании УП программист «не забивает» себе голову вопросом о том, в каком именно месте рабочего стола будет установлена заготовка. Он знает, что перед выполнением обработки оператор станка «привяжет» к закрепленной на столе заготовке систему координат, в которой создана программа. Другими словами – установит рабочую систему координат или нулевую точку программы (детали).

Обычно рабочую систему координат по осям X и Y устанавливают в один из углов или центр детали, а за нуль по оси Z принимают самую верхнюю поверхность детали. Это облегчает программисту выполнение расчетов, а оператору проще «привязываться» и контролировать во время работы перемещения инструмента.

Рис. 4.6. Задача оператора – определить координаты Xmd, Ymd, Zmd одного из углов детали в системе координат станка и занести их в регистры рабочих смещений, например в G54. После этого система ЧПУ принимает этот угол за нулевую точку для расчета всех перемещений по программе. В отличие от физического нуля станка, нулевая точка программы (детали) является логической

Предположим, что нужно обработать некоторую деталь. Программист решил, что нулевой точкой программы по осям X и Y будет нижний левый угол детали, а по оси Z – верхняя плоскость детали. После этого рассчитал координаты опорных точек, написал программу обработки и сообщил оператору станка о расположении нулевой точки программы. Оператор станка должен установить нулевую точку рабочей системы координат (нуль программы или детали) в определенный программистом угол детали. Для этого нужно найти координаты этого угла в системе координат станка (машинные координаты) и «объяснить» СЧПУ, что именно эта точка является исходной для расчетов всех перемещений. То есть можно сказать, что рабочая система координат находится внутри системы координат станка и зависит от нее.

Для нахождения машинной позиции элемента детали или «привязки» используются различные методы, о которых вы узнаете чуть позже.

После того как оператор определил все координаты (х, у, z) требуемого угла детали в системе координат станка, ему необходимо ввести значения этих координат в регистры рабочих смещений памяти СЧПУ. Под рабочим смещением понимается расстояние от нуля станка до нуля детали вдоль определенной оси. Оператор вводит эти координаты в память системы, используя цифровые клавиши стойки ЧПУ. Таким образом, обработка ведется в новой рабочей системе, координаты которой отличаются от соответствующих машинных координат на величины рабочих смещений. Обратите внимание на то, что, в отличие от физического нуля станка, нулевая точка программы (детали) является логической.

Современные СЧПУ позволяют запоминать множество смещений. Благодаря нескольким рабочим системам координат программист может использовать одну и ту же УП для обработки нескольких закрепленных на рабочем столе деталей. При этом нет необходимости выполнять программирование для каждой детали в отдельности. Вместо этого СЧПУ просто смещает рабочую координатную систему (нулевую точку программы) к следующей детали, подлежащей обработке.

Для установки различных рабочих систем координат используются соответствующие G-коды. В большинстве случаев G54 обозначает первую рабочую систему координат, G55 – вторую, G56 – третью и т. д. В программе обработки вы можете увидеть, например, такой кадр:

N20 G21 G54 G90

Кадр N20 активирует первую рабочую систему координат G54.

Назначение нулевой точки программы – важный шаг при создании управляющей программы. Нулевая точка программы устанавливается для реализации требуемой последовательности и повторяемости обработки. Создание любой УП можно условно разбить на два этапа. На первом этапе технолог-программист анализирует информацию, полученную из конструкторской (чертежи, эскизы) и технологической документации (маршрутные карты, операционные карты), и, учитывая конструкционные и технические возможности станка с ЧПУ, окончательно определяет технологические операции и маршрут обработки, назначает режущий и вспомогательный инструменты, выявляет комплекты конструкторских и технологических баз. И только на втором этапе производятся окончательный расчет траектории инструмента по опорным точкам и создание УП. Исходя из этого, при назначении нулевой точки программы используют несколько правил.

Рис. 4.7. Многие станки с ЧПУ позволяют устанавливать несколько рабочих систем координат

Первое, но не основное правило – удобство программирования. Например, если расположить деталь в первом квадранте прямоугольной системы координат, то это немного упростит процесс расчета траектории из-за того, что все опорные точки этой детали будут описываться положительными координатами.

Второе правило, более важное – нулевая точка программы должна совпадать с конструкторской базой. Это значит, что если на чертеже размеры стоят от левого верхнего угла детали, то лучше, если именно в этом углу и будет находиться нуль детали. А если размеры указываются от центрального отверстия, то нулем детали следует назначить центр этого отверстия.

Если заготовка устанавливается в тиски, то вы должны учитывать несколько моментов. У тисков есть подвижная и неподвижная губки. Предположим, вы установили нулевую точку на поверхности (грани), примыкающей к подвижной губке тисков (рис. 4.8б). Размеры заготовок могут немного отличаться, и, соответственно, оператор станка для получения правильных размеров должен каждый раз «перепривязываться», то есть заново находить координаты нулевой точки. Если же нулевая точка установлена на поверхности, примыкающей к неподвижной губке тисков (рис. 4.8а), то координаты нулевой точки не изменятся при любых отклонениях размеров заготовки.

В большинстве случаев нулевая точка устанавливается относительно уже подготовленных поверхностей. Хорошо, когда на станок с ЧПУ приходит заготовка с обработанным «в размер» наружным контуром. Это позволяет точно и надежно ее закрепить и гарантировать постоянство координат нулевой точки.

Рис. 4.8. Варианты расположения нулевой точки в тисках

Очень часто для обработки детали требуется несколько установов. Например, сначала нужно фрезеровать паз с одной стороны детали, а затем, после переустановки, – с другой стороны. В этом случае необходимо убедиться, что базирование осуществляется по одной и той же поверхности, иначе существует вероятность, что вы «промахнетесь» и не обеспечите требуемых размеров и точности.

Нулевая точка выбирается и устанавливается относительно определенного конструктивного элемента детали. Как правило, этим элементом является один из углов детали (заготовки) или центр отверстия. Будьте внимательны при обработке детали с несколькими установами и всегда «отслеживайте» расположение базовых поверхностей и нулевой точки.