Обзор систем координат

Рисунок 2 – Система координат станка, нулевая точка станка и точка реферирования

Различают следующие системы координат

• система координат станка;

• базовая система координат;

• система координат детали.

Система координат станка

Система координат станка образуется всеми физическими осями станка.

В системе координат станка определены точка реферирования, точка смены инструмента, точка замены заготовки.

При программировании в системе координат станка (возможно только для нескольких G-функций), физические оси станка непосредственно соответствуют перемещениям осей станка. При этом не учитывается место зажима инструмента.

Нулевая точка станка – это точка, которая определяется конструкцией станка. Для токарного станка нулевая точка обычно располагается за патроном.

Точка реферирования – это точка на станке, в которую перемещаются оси станка и расстояние, от которой до нулевой точки станка, совершенно точно известно. Данные значения хранятся в памяти системы. После включения системы оси перемещаются в направлении точки реферирования при активизированном режиме Выхода в точку реферирования. При выходе в точку реферирования память системы измерения перезаписывается определенным в системе значением. Таким образом, система измерения настроена. ( G76)

Система координат детали (wcs)

В системе координат детали (WCS) описывается геометрия детали. Это значит, что введенная NC-программа основывается на WCS.

WCS – это всегда декартова система координат, предназначенная одной определенной детали.

Геометрические оси

Эти оси описывают геометрическое пространство в системе координат детали. Перемещение, в этих осях, осуществляется с запрограммированной скоростью подачи F... при G1 или G2 / G3. Стандартно им присваиваются имена X, Y, Z, и они программируются как линейные оси.

Дополнительные оси

Под дополнительными осям собраны оси, которые программируются наряду с геометрическими осями (синхронные оси, оси позиционирования).

Типичными дополнительными осями являются оси инструмента револьверной головки, оси кругового стола, оси загрузчика и т.д.

Программа.

Все необходимые указания по всем рабочим перемещениям станка передаются системе ЧПУ в понятной для нее последовательности. Набор таких указаний называется программой.

Язык Описание процесса изготовления детали в программе осуществляется при помощи языка, понятного как системе ЧПУ так и программисту / оператору. Содержание языка управляющих программ (NC) стандартизовано согласно DIN 66025 (DIN 66026).

Содержание программы

Содержание программы. Инструмент работающего станка располагается в точке P1 и должен переместиться в точку P2. Для правильной отработки системой ЧПУ данного перемещения, системе необходимо указать все параметры, точно описывающие данное перемещение.

Для расчетов системе требуется следующий минимально необходимый набор данных:

Условие перемещ. Каким образом перемещаться в конечную точку?

Тип перемещения (дуга или прямая) определяется условием перемещения.

Инф. о перемещ. Где располагается конечная точка?

Информация о перемещении вводится при помощи координат точки P2.

Подача С какой скоростью должно происходить перемещение? При помощи значения подачи определяется с какой скоростью перемещается инструмент. При этом необходимо обратить внимание на скорость вращения шпинделя и направление вращения шпинделя.

Инструмент Какой инструмент должен перемещаться в точку P2 ?

Цифровое управление требует ввода данных об имени и геометрии используемого инструмента. (Номер инструмента и номер коррекции инструмента).

Дополнит. функция Какие дополнительные инструкции требуются станку для перемещения? Станочные функции (к примеру включение/выключение СОЖ, ....) могут включаться и выключаться при описании перемещений.

Модальность Команды перемещений часто активизируются модально, это значит, что они активны так долго, пока команда не будет изменена на другую из той же группы.

Немодальные Другие команды действуют только в пределах кадра, это означает, что они выполняются только, пока отрабатывается кадр управляющей программы, к которой они принадлежат.

NC программа состоит из последовательности кадров. Каждый кадр это шаг обработки и может состоять из:

• номера кадра;

• условия перемещения (дуга или прямая);

• информации о перемещении (координата в мм);

• подачи (мм/мин);

• оборотов шпинделя (об/мин);

• номера инструмента

• номера коррекции инструмента;

• вспомогательных функций.

N35	G90	G01	X17.68	F1250	S575	T238	D3	M4
номер кадра	размер в абс. коорд.	линейная интеп.	перемещении в Х=17.6	подача мм/мин	обороты шпинд. об/мин	код инструмента	коррекция по d	вращение шп. против час.

Для того чтобы программа была понятной, рекомендуется включать комментарии в конце кадра после знака “;”.

Информация о размерах может быть задана в абсолютной системе координат G90 и инкрементальной системе G91 по приращениям. Для токарного станка размер по оси X может быть задан как диаметр DIAMON или как радиус DIAMOF.

Задание размеров в абсолютной системе координат

Ввод размеров. В основу большинства программ ложится чертеж детали с конкретными размерами. При переносе чертежа на язык управляющей программы бывает удобно задавать размеры непосредственно в том виде, как они представлены на чертеже.

Таким образом, облегчается, к примеру, перенос конструктивных изменений детали в программу обработки непосредственно с нового чертежа.

Другое преимущество состоит в том, что не нужно проводить никаких дополнительных перерасчетов для составления новой управляющей программы.

G90 Абсолютная система координат

Ввод размеров базируется на нулевой точке текущей действительной системы координат.

Необходимо запрограммировать, куда должен перемещаться инструмент в системе координат детали.

По кадровый ввод абс. знач. ...=AC(...)

При помощи ...= AC(..) при активизированной функции G91 по кадрам для отдельных осей вводить значения в абсолютной системе координат. (AC=англ. Absolute Count)

Задание размеров в инкрементальной системе координат

Размерная цепь G91 инкрементальная система координат

Ввод размеров осуществляется от последней точки в которую установлен инструмент. Таким образом, программируется, на какое расстояние должен переместиться инструмент.

По кадровый ввод Отн. Знач. ...=IC(...)

При помощи...=IC(..) можно вводить значения координат для отдельных значений по осям, используя инкрементальную систему координат, даже при активизированной командеG90. (IC= англ. Incremental Count )

Дополнительные указания

Команды G90 и G91 являются модальными и действуют для всех последующих кадров и запрограммированных осей!

G00 Ускоренное Ускоренное перемещение используется для быстрого

перемещение позиционирования инструмента, для обхода детали, или для выхода инструмента в точку смены инструмента.

Запрограммированный путь является прямой линией!

Данная функция не предназначена для обработки детали!

Линейная интерполяция на ускоренном перемещении без замедления до V=0 - G200. В процессе ускоренного перемещения замедление скоро­сти подачи до нуля в конце каждого кадра отсутствует; т.е. торможения на стыке соседних кадров нет, а процесс интерполяции непрерывен

Пример:

N005 G00 X100 Y200 Z300 M05 M09

У G- и M-функций могут отсутствовать ненужные по смыслу нули, к примеру: N005 G0 X100 Y200 Z300 M5 M9

G01 Линейная интерполяция При использовании G01 инструмент перемещается параллельно осям касательно или произвольно по расположенной в пространстве прямой. Прямолинейная интерполяция позволяет выполнять обработку 3D-плоскостей и т.д. Инструмент перемещается со скоростью подачи F... по прямой из текущего положения в запрограммированную точку. На протяжении всего этого пути будет производиться обработка детали.

Дополнительные указания G00 и G01 модальны.

Для обработки детали необходимо также задать число оборотов шпинделя S... , направление его вращения M03 или M04.

Угол контура ANG=... Начиная с SW5 наряду с нормальным заданием размеров имеется возможность задания конечной координаты и дополнительной величины подъема – при помощи т.н. угла контура ANG=... . Такой способ описания контуров очень часто используется при токарной обработке.

Прямая и угол Конечная точка определяется как через угол ANG и одну из двух координат X или Z

Пример:

N10 G18 G1 X5 Z70 F1000; Выход в начальную позицию

N20 X88.8 ANG=110; Прямая и угол

N30 ...

Две прямые Конечная точка одной из двух прямых может быть запрограммирована при помощи задания координаты или ввода значения угла.

Пример:

N10 G18 G1 X10 Z80 F1000; Выход в начальную позицию

N20 ANG1=148.65; Прямая и угол

N30 X85 Z40 ANG2=100; Прямая, конечный угол и кон. точка

N40 ...

Три прямые Конечная точка обеих прямых может быть определена при помощи задания координат или ввода значения угла.

N10 G18 G1 X10 Z100 F1000; Выход в начальную позицию

N20 ANG1=140; Прямая и ввод угла

N30 X80 Z70 ANG2=95.824; Промежуточная прямая и ввод угла

N40 X70 Z50; Прямая и конечная точка

N50 ...

Круговая интерпол. Круговая интерполяция делает возможным изготовление полных окружностей и сегментов окружностей.

Система ЧПУ предлагает целый ряд возможностей, чтобы запрограммировать круговые перемещения. Для этого, при программировании окружностей, практически можно использовать любой тип ввода размеров.

Однако системе для расчетов требуется указать рабочую плоскость (G17, G18, G19). Ниже будут представлены все способы программирования круговой интерполяции. G18 – для токарных станков.

Направление Круговая интерполяция осуществляется при помощи двух команд: G02 или G03. Они означают:

• G02 окружность в направлении по часовой стрелке и

• G03 окружность в направлении против часовой стрелки.

Направление вращения становится однозначно понятным при рассмотрении плоскости с положительного конца третьей оси. Это означает, что при обработке в плоскости G17 (оси X, Y, Z) направление оси Z определяет направление окружности.

Дополнительные указания G02 и G03 активны модально.

Согласно DIN 66217 на токарном станке ось X располагается перпендикулярно оси детали. Положительное направление идет от оси детали к державке инструмента. Таким образом могут возникнуть два различных направления интерполяции, в зависимости от того, осуществляется ли обработка за осевой линией детали или перед ней.

За осевой Ось X смотрит назад, ось Z направо. Таким образом система отрабатывает G02 в направлении по часовой стрелке и G03 в направлении против часовой стрелки.

Перед осевой Ось X смотрит вперед, ось Z направо. Функции G02 и G03 визуально меняют свои направления на противоположные (в системе не происходит никакого преобразования).

Окружность через центр и конечную точку Обработка окружностей описывается через:

конечную точку X, Y, Z и центр окружности с адресами I, J, K.

Конечная точка Конечная точка окружности или сегмента окружности программируется при помощи координат X, Y и Z. Ввод значений зависит от условий задания перемещения G90 / G91 или ...=AC(..) / ...=IC(..).

Центр инкрементально Центр окружности задается параметрами интерполяции по отношению к начальной точке окружности. Это означает:

I координата центра в направлении оси X

J координата центра в направлении оси Y

K координата центра в направлении оси Z.

В системе SINUMERIK 840D имеется возможность программирования центра окружности в пределах кадра в абсолютных координатах I=AC(…), J=AC(…), K=AC(…).

Дополнительные указания Параметры интерполяции I, J, K со значениями 0 могут быть опущены,

к примеру N10 G2 X10 Y50 I-50 J0 è N10 G2 X10 Y50 I-50

Если при программировании окружности через центр не задается конечная точка, то в этом случае будет обработана полная окружность.

Окружность через радиус и кон. точку Обработка окружностей описывается через:

• конечную точку X, Y, Z и

• радиус окружности при помощи команды CR=...

Конечная точка Конечная точка окружности или сегмента окружности программируется при помощи координат X, Y и Z. Ввод значений зависит от условий задания перемещения G90 / G91 или ...=AC(..) / ...=IC(..).

Радиус При помощи команды CR=... Задается значение радиуса. Наряду с радиусом окружности задается признак, составляет ли апертурный угол окружности более 180o или менее:

CR= ... Апертурный угол окружности менее или равен 180 градусов

CR= - ... Апертурный угол окружности более 180 градусов

Положительный знак может быть опущен. Пример:

N10 G0 X52 Y22

N20 G3 X10 Y30 CR=34.5 F500 ;Угол менее 180°, радиус 34.5мм

Дополнительные указания Центр окружности не надо описывать при таком способе задания окружности. Полная окружность (угол 360°) не может быть запрограммирована при помощи радиуса CR=..., поэтому необходимо воспользоваться способом задания через конечную точку и центр (см. выше).

Окружность через апертурный угол и конечную точку Обработка окружностей описывается через:

• конечную точку X, Y, Z и

• апертурный угол, команда AR=.....

Конечная точка Конечная точка окружности или сегмента окружности программируется при помощи координат X, Y и Z. Ввод значений зависит от условий задания перемещения G90 / G91 или ...=AC(..) / ...=IC(..).

Апертурный угол AR=... При помощи команды AR=... можно программировать апертурный угол сегмента окружности.

AR=... Апертурный угол, значение углов от 0o до угла менее 360 градусов Пример:

:

N10 G0 X52 Y22 ;Выход в начальную точку

N20 G3 X10 Y30 AR=260 F500 ;Сегмент окружн. через апер. угол :

Дополнительные указания Полная окружность (угол 360°) не может быть запрограммирована при помощи радиуса AR=..., поэтому необходимо воспользоваться способом задания через конечную точку и центр.

Тангенциальная окружность Функция тангенциальной окружности является функцией расширения круговой интерполяции. Окружность определяется конечной точкой и направлением касательной в начальной точке.

При помощи команды CT на предыдущий кадр в активной выбранной плоскости по касательной накладывается элемент окружности. Использование функции CT возможно только начиная с версии SW 4.3.Направление и радиус тангенциальной окружности получаются из предшествующего элемента контура и запрограммированной конечной точки.

Пример:

:

N55 G01 G17 X17 Y35 F500 ;предыдущая прямая

N60 CT X30 Y50 ;тангенциальная окружность в X30 Y50 N65 G0 X50 Y100 ;переключение на лин. интерполяцию

Дополнительные указания CT активна модально.

Окружность через промежуточную и конечную точки При помощи команды CIP можно программировать элементы окружности, которые могут произвольно располагаться в пространстве. При задании такой окружности определяются три координаты, в том числе CIP промежуточная и конечная точки Обработка окружности программируется при помощи:

• команды CIP (Circle with intermediate point)

• промежуточная точка с адресами I1=, J1=,K1= и

• Конечная точка в декартовых координатах X, Y, Z.

Это означает:

I1= координата промежуточной точки в направлении оси X

J1= координата промежуточной точки в направлении оси Y

K1= координата промежуточной точки в направлении оси Z

Абсолют. и относ. координаты Настройки G90 / G91 (абсолютные и относительные координаты) так же распространяются на промежуточную и конечную точки. При G91 в качестве начала отсчета для промежуточной и конечной точки служит начальная точка окружности. Здесь так же могут использоваться команды,...=AC() и ...=IC() активные в пределах кадра.

Пример:

N10 G0 G90 X130 Y60 S800 M3

N20 G17 G1 Z-2 F100

N30 CIP X80 Y120 Z-10 I1= IC(-85.35) J1=IC(-35.35) K1=-6

N40 M30

Дополнительные указания CIP как и CT и G2 / G3 активна модально.

Фаска Для того чтобы реализовать переход от контура к контуру при помощи фаски без сложного программирования можно использовать специальные NC-команды. Для обработки края между линейным и круговым элементами контура вставляется фаска. Фаска обрабатывается сразу же в том кадре в котором она запрограммирована. Фаска всегда лежит в активизированной плоскости от G17 до G19.

Имеются две возможности:

Фаска через CHR=... При помощи CHR=... Фаска задается при помощи длины, которая должна быть взята с элемента контура. Данный тип программирования соответствует также широко употребимому способу обозначения фаски на чертежах (к примеру1x45°).

Фаска через CHF=... При помощи CHF=... Задается длина фаски.

Таким образом, имеется несколько возможностей для более удобного программирования с чертежа.

Пример:

N30 G1 X… Z… F… CHR=2 ;Длина, взятая с элемента контура

N40 G1 X… Z…CHR=... ;Длина, взятая с элемента контура

:

N45 G1 X… Z… F… CHF=3.65 ;Длина фаски=3.65 мм

Сопряжение RND=... Между линейным и круговым контурами при любом сочетании можно вставить «тангенциальное» соединение круговым .элементом. Сопряжение при этом всегда осуществляется в одной из выбранных плоскостей с G17 до G19. Пример:

N25 ...

N30 G1 X… Z… F… RND=2; Сопряжение края радиусом 2мм

N35 G3 X... Z... CR=25

N40 ...

Модальное сопряжение RNDM= При помощи данной команды после каждого кадра перемещения между линейным и круговым элементами контура вставляется сопряжение. Оно предназначено для предотвращения обломки краев деталей.

При помощи команды RNDM=0 выключается модальное сопряжение.

Пример:

N25 ...

N30 G1 X.. Z.. F.. RNDM=2; Модальное сопряжение радиусом 2мм

N35 G2 X... Z... CR=25; Сопряжение радиусом 2мм

N40 ... ; Сопряжение радиусом 2мм

N155 RNDM=0; Выключение модального сопряжения

Дополнительные указания Если запрограммированные значение фаски или сопряжения слишком велики для элементов контура, то значения фаски и сопряжения автоматически уменьшаются.

Выбор и смена инструмента выполняются с помощью команд T.. и M6. Номер или имя инструмента Т.. можно выбрать из списка инструментов в каталоге программы SinuTrain.

Диаметр заготовки 100 мм. Указать возможное базирование заготовки. Выбрать СКС детали, инструмент. Начертить траекторию движения инструмента и рассчитать координаты опорных точек.