Координатные системы станка, инструмента, детали. Выбор начала отсчета

Система координат станка представляет собой основную расчетную систему, в которой определены возможные относительные перемещения рабочих органов станка в соответствии с его технологическими возможностями. Эта система охватывает объем рабочей зоны станка, в пределах которой возможна обработка заготовок определенных габаритов (рис. 2.6). В системе координат станка определяется исходное положение его рабочих органов, положение устанавливаемой заготовки и инструмента. В этой системе задается направление и величина относительных перемещения рабочих органов станка.

Рис.2.6 Примеры расположения рабочей зоны и нулевой точки

станка: а – карусельного; б - вертикально-фрезерного.

Начало отсчета координатной системы станка называется нулевой точкой станка (ноль станка) и обозначается буквой М (рис. 2.6). Положение нулевой точки М обычно связывают с узлом, на котором базируют обрабатываемую заготовку. На токарных станках с ЧПУ нулевая точка располагается на торце шпинделя, где устанавливают патрон для закрепления заготовки (cм. рис. 2.6,а). На карусельных станках с ЧПУ нулевую точку располагают в центре вращающейся планшайбы и рабочая зона станка также ограничивается цилиндром (cм. рис. 2.6,б). На фрезерных и сверлильно-расточных станках нулевую точку связывают со столом станка, на котором устанавливают заготовку или приспособление и располагают в центре стола (cм. рис. 2.6,в). Рабочая зона станка ограничивается при этом параллелепипедом. Однако возможно расположение нулевой точки в вершине прямого параллелепипеда. Точное положение ноля станка и направление осей координат, указывают в руко­водстве по программированию и эксплуатации станка.

Т.о. система координат станка является главной расчетной системой, показывающей технологические возможности станка, в которой положение рабочих органов определяют координаты их характерных базовых точек. Базовые точки рабочих органов станка выявляют в соответствии с функциональным назначением рассматриваемых узлов и их конструктивными особенностями.

Помимо координатной системы станка на станках с ЧПУ используют еще и другие системы - координатную систему детали Х_ДУ_ДZ_Д (см. рис.2.7) и координатную систему режущего инструмента Х_И У_И Z_И (см. рис.2.8). Введение этих систем упрощает согласование технологических размерных связей при разработке управляющей программы и настройке станка на точность.

Координатная система детали Х_ДУ_ДZ_Д непосредственно связана с изготавливаемой деталью. Управляю­щею программу, которая определяет траекторию относительного перемещения режущего инструмента, разрабатывают в системе координат детали Х_ДУ_ДZ_Д.

Это означает, что в этой системе определены все размеры детали и заданы координаты всех опорных точек контура детали. Начало отсчета этой координатной системы называется нулевая точка Д детали (ноль детали) (см. рис. 2.7).

а)б)

Рис.2.7 Расположение координатной системы детали на токарном

станке: а – ноль детали на правом торце; б - ноль детали на левом торце.

Координатная система детали Х_ДУ_ДZ_Д опреде­ленным образом располагается в координатной си­стеме станка X_М Y_М Z_М. При этом положение ноля Д детали относительно ноля М станка определяют координаты X_М (Д), Y_М (Д), Z_М (Д). В обозначении координирующих размеров в начале указывается координата системы, в которой определяется положение характерной базовой точки, а затем в скобках указывается базовая точка. Для приведенного примера координаты X_м(Д)= Y_М (Д)=0 и на рис.2.7 не представлены.

Для деталей тел вращения, обрабатываемых на токарных станках, ноль детали Д может быть расположен на левом (рис. 2.7,а) или правом торце готовой детали (рис. 2.7,б). При базировании заготовки в патроне базовой точкой патрона (приспособления) является точка П, с которой совмещается расположенная на торце заготовки базовая точка З. Положение базовой точки патрона в си­стеме координат станка определяют постоянные координаты X_М (П), Z_М (П). В свою очередь расстояние по оси Z_М между точками П и Д определяет припуск Z(ПД), оставляемый на базовом торце детали (рис. 2.7,а). С учетом этого расстояние от ноля станка М до ноля Д детали по оси Z_М составят:

для случая, приведенного на рис. 2.7,а

Z_М (Д) = Z_М (П) + Z(ПД),

для случая, приведенного на рис. 2.7,б

Z_М (Д) = Z_М (П) + Z(ПД)+L_Д,

где L_Д – длина обрабатываемой детали;

Z(ПД) – расстояние по оси Z между точками П и Д.

Т.о. положение системы детали Х_ДУ_ДZ_Д в координатной системе станка X_М Y_М Z_М определяет положение устанавливаемой на станок заготовки. Т.к. базирование заготовки на станке осуществляется по ее технологическим базам, то построение координатной системы Х_ДУ_ДZ_Д в ряде случаев выполняют на технологических базах устанавливаемой заготовки. Однако с целью удобства программирования, в качестве координатной системы детали может быть исполь­зована не только координатная система ее технологических баз, но и другая более удобная система координат, построенная на плоскостях симметрии детали или на пере­сечении ее сторон. Положение нулевой точки Д желательно выбирать так, чтобы программируемые перемещения рабочих органов станка при обработке заготовок могли быть представлены координатами одного знака.

Координатная система инструмента Х_И У_И Z_И непосредственно связана с режущим инструментом, используемым для обработки заготовки на определенном технологическом переходе (рис. 2.8). Положение этой системы в координатной системе станка X_М Y_М Z_М позволяет определить положение применяемого режущего инструмента. При этом используют характерные базовые точки N, расположенные на соответствующих узлах станка (см. рис. 2.8).

Так, например, у сверлильно-расточных и фрезерных станков базовая точка N шпиндельного узла располагается на пересечении его оси и торца. Она определяет положение инструментальной оправки, устанавливаемой в шпиндель (cм. рис. 2.8,а). Аналогичные базовые точки N имеются и на многопозиционной револьверной головке токарных станков. Они определяют положение устанавливаемых в головку инструментальных блоков (рис. 2.8,б).

а)

б)

Рис.2.8 Координатная система и базовые точки, определяющие положение режущего инструмента: а – установка инструментальной оправки в шпиндель станка;

б - установка резцового блока в револьверную головку.

При установке инструментальной оправки в шпиндель станка или резцового блока в револьверную головку происходит совмещение нулевой точки инструмента И с базовой точкой N соответствующего узла. Нулевая точка И инструмента (ноль инструмента) является началом отсчета координатной системы режущего инструмента Х_И У_И Z_И . В этой системе задают рабочие размеры инструмента X_И(Р),Z_И(Р), которые определяют координаты его вершины Р и калибрующих режущих кромок. Эти размеры определяют длину инструмента, его вылет, их указывают в инструментальной карте, которую заполняют при настройке инструмента на размер. Для вращающегося инструмента, например концевой фрезы (рис. 2.8,а), характерная настроечная точка Р располагается на пересечении торца фрезы с осью вращения, при этом указывают также диаметр фрезы Д.