Система координат инструмента

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ (1-й семестр)
Виды систем координат

В станках с ЧПУ наиболее употребительны показанные на рисунке 1 прямоугольные (декартовы), цилиндрические и сферические системы координат, а в промышленных роботах могут встречаться и ангулярные (угловые).

Рисунок 1 –Системы координат:

а) прямоугольная; б) цилиндрическая; в) сферическая; г) ангулярная.

В прямоугольной системе координатами некоторой точки А называются взятые с определенным знаком расстояния х, у и z от этой точки до трех взаимно перпендикулярных координатных плоскостей. Точка пересечения координатных плоскостей называется началом координат, а координаты х, у, z – соответственно абсциссой, ординатой и аппликатой. Начало координат и точка А лежат в противоположных углах воображаемого прямоугольного параллелепипеда размерами x×y×z (рис. 1, а). Прямоугольная система координат используется в большинстве типов оборудования с ЧПУ.

В цилиндрической системе координат положение точки в пространстве задается полярными координатами: радиусом ρ и центральным углом φ (положение проекции точки на основной плоскости), а также аппликатой z – расстоянием от точки до основной плоскости. Точка А лежит на образующей воображаемого цилиндра радиуса ρ и высоты z, ось которого проходит через начало координат, а основание лежит в основной плоскости (рис. 1, б). Такая система координат находит применение в карусельных станках и ПР с простыми типами манипуляторов (в автоматических линиях на операциях штамповки).

В сферической системе координат точка задается длиной радиус-вектора R, долготой ψ и полярным углом θ. Точка А лежит на поверхности воображаемой сферы радиуса R, центр которой лежит в начале координат (рис. 1, в). Эта система координат используется в станках с пятикоординатной обработкой и ПР с простыми типами манипуляторов (в литейном производстве).

Ангулярная (угловая) система координат (наряду с прямоугольной) используется в ПР с антропоморфными манипуляторами и характеризуется тем, что положение точки А определяется избыточным количеством переменных:: переносными углами s₁…s₃ и ориентирующими углами о₁…о₃, под которыми располагаются сочленения манипулятора (рис. 1, г). Количество и направление переносных и ориентирующих углов зависят от конструкции манипулятора, поэтому и виды ангулярных систем координат достаточно разнообразны.

Системы координат станков с ЧПУ

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 прямоугольная система координат, при которой оси X, Y, Z (рис. 1) указывают положительные перемещения инструментов относительно подвижных частей станка. Переход к стандартной системе координат от любой другой выполняется путем несложных преобразований.

Рисунок 1. Стандартная система координат станков с ЧПУ

Положительные направления движения заготовки относительно неподвижных частей станка указывают оси X', Y', Z', направленные противоположно осям X, Y, 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 вторичных угловых движений вокруг специальных осей используют буквы D и E.

Для обозначения направления перемещения двух рабочих органов вдоль одной прямой используют так называемые вторичные оси: U (параллельно X), V (параллельно Y), W (параллельно Z). При трех перемещениях в одном направлении применяют еще и так называемые третичные оси: Р, Q, R (см. рис. 1).

а)	б)
в)	г)
д)	Рисунок 2.Системы координат станков различных групп: а) токарных; б) карусельных; в) с крестовым столом; г) с поворотной стойкой; д) электроэрозионных.

У станков различных типов и моделей системы координат размещают по-разному (рис. 2), 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.

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. 2, в); для суппорта токарного станка – центр поворота резцедержателя K или точка базирования инструментального блока (рис. 2, а); для крестового стола – точка пересечения его диагоналей или специальная настроечная точка, определяемая конструкцией приспособления; для поворотного стола – центр поворота на зеркале стола; для рамок электроэрозионного станка – нижний ролик (рис. 2, д) и т. д.

Базовая точка может быть материально выражена точным базовым отверстием в центре стола станка (например, точка F на рис. 2, б, в, г). Ноль станка 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. 2). В этом положении рабочие органы, несущие заготовку и инструмент, имеют наименьшее удаление друг от друга.

В технической документации пределы возможных смещений рабочих органов, как правило, указывают пределами смещения базовых точек.

В стандартной системе положительные направления осей координат определяются по правилу правой руки. Большой палец (рис. 3, а)указывает положительное направление оси абсцисс (X), указательный – оси 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. 3, б).

а)	б)
Рисунок 3. Правило правой руки: а) направления осей координат; б) направления вращений.

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 Z, т. е. ось Z всегда связывается с вращающимся элементом станка – шпинделем. Ось X перпендикулярна 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. В станках для обработки деталей типа тел вращения ось X направляется в сторону отвода инструмента от оси вращения заготовки. При известных осях X и Z ось Y однозначно определяется по правилу правой руки.

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. 1, а…в). При описании всего разнообразия инструментов для станков с ЧПУ удобно использовать единую систему координат инструмента X_ИZ_И, 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 или державки, выбираемой с учетом особенностей их установки на станке. Точка Т часто совмещается с базовой точкой элемента станка, несущего инструмент, например с точкой N (рис. 1, г).

а)

б)

в)

г)

Рисунок 1 – Система координат инструмента:

а) токарный резец в сборе с державкой; б) осевой инструмент в патроне;

в) расточной резец на оправке; г) совмещение нуля инструмента с базовой точкой шпинделя.

Режущая часть инструмента характеризуется положением его вершины и режущих кромок. Вершина инструмента задается радиусом закругления r_и и координатами х_иТР и z_иТР ее настроечной точки Р (рис. 1, а…в),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 (рис. 1, а), а сверла – углом 2φ при вершине и диаметром D. Вершина вращающегося инструмента лежит на оси вращения, и поэтому для ее задания достаточно указать аппликату z_иТР (рис. 1, б).

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 Р_И при вершине инструмента (рис. 1, а).

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2451; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!