Система координат фрезерного станка с ЧПУ стала проще

Вы будете использовать основы системы координат фрезерного станка с ЧПУ везде, а не только для одного конкретного станка с ЧПУ. Даже новейшие станки с ЧПУ в своей основе одинаковы: они используют оси X, Y и Z для определения координатного пространства внутри станка, а инструмент (иногда концевая фреза, иногда экструдер, иногда лазерный луч) перемещается вокруг этого пространства. Технологии могут меняться, но основные принципы остаются прежними. В этой статье мы рассмотрим основы системы координат ЧПУ, включая декартову систему координат, рабочую систему координат (WCS) и смещения.

Почему координаты важны для фрезерной обработки с ЧПУ?

Аддитивные машины строят деталь снизу вверх. Нет никаких сомнений в том, где начинается деталь на монтажной пластине. Однако что-то вроде фрезерного станка должно вычитать материал из внешнего объекта. Для этого машине необходимо понять положение запаса в физическом пространстве. Если бы это было так же просто, как вставить металлический блок в ваш ЧПУ и нажать «Пуск».

Все начинает усложняться при добавлении различных фрезерных инструментов. Каждый бит имеет разную длину, которая изменяет расстояние между точкой привязки шпинделя и заготовкой. Исходная точка, которую вы только что установили для концевой фрезы длиной 1 дюйм, не будет работать для сверла длиной 3 дюйма.

Вы можете думать о системе координат как о том, как станки с ЧПУ понимают трехмерное пространство. Без системы координат ваше ЧПУ абсолютно не могло бы знать:

Где находится ваш блок материалов
Как далеко ваш инструмент от вашей части
Какие движения использовать для обработки вашей детали

На первый взгляд система координат может показаться сложной, но ее можно разбить на простые компоненты. Давайте сначала начнем с основ декартовой системы координат.

Декартовы основы

Почти все станки с ЧПУ используют декартову систему координат, основанную на осях X, Y и Z. Эта система позволяет машине двигаться в определенном направлении по определенной плоскости.

Сведите декартову систему к ее основам, и вы получите знакомую числовую прямую. Одна точка на линии обозначается как происхождения. Любые числа слева от начала отрицательны, а числа справа — положительны.

Объедините оси X, Y и Z под углом 90 градусов, и вы создадите трехмерное пространство, в котором будет двигаться ваш станок с ЧПУ. происхождения.

Когда две оси соединяются, они образуют плоскость. Например, когда оси X и Y встречаются, вы получаете плоскость XY, где большая часть работы выполняется с 2.5D-деталями. Эти плоскости разделены на четыре квадранта, пронумерованных 1-4, со своими положительными и отрицательными значениями.

Читайте также:

Калькулятор светодиодного резистора

Простой способ понять декартову систему координат по отношению к вашему станку с ЧПУ — использовать Правило правой руки. Держите руку ладонью вверх так, чтобы большой и указательный пальцы были направлены наружу, а средний палец был направлен вверх. Поместите руку перед станком с ЧПУ, выровняйте его со шпинделем, и вы увидите, что оси идеально выровнены.

Как станок с ЧПУ использует координаты

Используя декартову систему координат, мы управляем станками с ЧПУ по каждой оси, чтобы превратить блок материала в готовую деталь. Хотя сложно описать оси, используя относительные термины, на основе каждой оси вы обычно получаете следующие движения с точки зрения оператора, стоящего лицом к станку:

Ось X позволяет движение «влево» и «вправо»
Ось Y позволяет движение «вперед» и «назад»
Ось Z позволяет движение «вверх» и «вниз»

Сложите все это вместе, и вы получите станок с ЧПУ, который может резать заготовки с разных сторон в плоскости XY и на разную глубину по оси Z. Будь то фрезерный станок, фрезерный станок или лазер, все они используют эту фундаментальную систему движения.

Движение вашего ЧПУ по системе координат всегда основано на том, как движется ваш инструмент, а не на столе. Например, увеличение значения координаты X перемещает стол влево, но с точки зрения инструмента он перемещается вдоль заготовки вправо.

При увеличении координаты оси Z шпиндель перемещается вверх, при уменьшении — вниз, в заготовку. Вы режете кусок, который соответствует отрицательной координате оси Z.

Если это чтение оставило вас в еще большем замешательстве, чем раньше, не волнуйтесь. Понимание разницы между движением вашего инструмента и стола легче показать, чем объяснить словами. Посмотрите видео ниже от Роберта Коуэна, чтобы увидеть это в действии:

Происхождение вашего станка с ЧПУ

Каждый станок с ЧПУ имеет собственную внутреннюю исходную точку, называемую Машина Домой. Когда ваш ЧПУ загружается впервые, он понятия не имеет, где находится в физическом пространстве, и требует калибровки, чтобы ориентироваться.

Когда происходит этот процесс, все три оси вашего ЧПУ перемещаются к своему максимальному механическому пределу. Как только предел достигнут, сигнал отправляется на контроллер, который записывает исходное положение для этой конкретной оси. Когда это происходит для всех трех осей, станок находится в исходном положении.

Под капотом процесс может варьироваться от машины к машине. Для некоторых станков имеется физический концевой выключатель, который сигнализирует контроллеру о том, что станок достиг предела оси. На некоторых машинах есть целая сервосистема, которая делает весь этот процесс невероятно плавным и точным. Контроллер станка посылает сигнал через печатную плату на серводвигатель, который подключается к каждой оси станка. Серводвигатель вращает шариковый винт, прикрепленный к столу вашего станка с ЧПУ, заставляя его двигаться.

Движение стола вперед и назад мгновенно передает изменения координат с точностью до 0002 дюйма.

Как машинисты используют координаты ЧПУ

До сих пор мы говорили о том, как станок с ЧПУ использует свою внутреннюю систему координат. Проблема в том, что эта система координат не очень проста для нас, людей. Например, когда ваш ЧПУ находит свое исходное положение, он обычно имеет крайние механические ограничения по осям X, Y и Z. Представьте, что вам нужно использовать эти экстремальные значения координат в качестве отправной точки для вашей программы ЧПУ. Какой кошмар.

Чтобы упростить написание программ ЧПУ, мы используем другую систему координат, предназначенную для манипулирования человеком, называемую Система координат работы or WCS. WCS определяет конкретную исходную точку на блоке материала, обычно в программном обеспечении CAM, таком как Fusion 360.

Вы можете определить любую точку на блоке материала как исходную точку для WCS. Как только исходная точка установлена, вам нужно будет найти ее внутри вашего станка с ЧПУ, используя искатель кромок, циферблатный индикатор, щуп или другой метод определения местоположения.

Выбор исходной точки для вашего WCS требует тщательного планирования. Помните об этих моментах при прохождении процесса:

Исходную точку необходимо будет найти механическими средствами с помощью краевого искателя или зонда.
Повторяющееся происхождение помогает сэкономить время при замене деталей
Происхождение должно учитывать требуемые допуски последующих операций.

Можно было бы создать еще один полный блог о выборе наиболее оптимальной исходной точки, особенно для каждой последующей настройки, поскольку стек допусков начинает расти. Убедитесь, что вы помните о допусках ранее обработанных элементов, вашего механизма позиционирования и вашего станка, чтобы убедиться, что ваша окончательная деталь соответствует спецификации.

Как взаимодействуют ЧПУ и человеческие координаты

Как мы упоминали выше, люди-операторы будут использовать WCS, которая предоставляет простой набор координат для написания программы ЧПУ. Однако эти координаты всегда отличаются от координат станка, так как же ваш станок с ЧПУ выравнивает их? Со смещениями.

Станок с ЧПУ будет использовать рабочее смещение, чтобы определить разницу в расстоянии между вашей WCS и его собственной исходной позицией. Эти смещения хранятся в контроллере станка, и обычно к ним можно получить доступ в таблице смещений.

Здесь мы видим, что запрограммировано несколько смещений; G54, G55 и G59. В чем преимущество наличия нескольких смещений? Если вы обрабатываете несколько деталей в одном задании, каждой детали можно назначить собственное смещение. Это позволяет станку с ЧПУ точно связывать свою систему координат с несколькими деталями в разных местах и одновременно выполнять несколько настроек.

Коррекция инструмента

Довольно часто для одной и той же работы используется несколько инструментов, но вам нужен способ учета различной длины инструментов. Программирование смещения инструмента на вашем станке с ЧПУ упрощает эту работу. С запрограммированным смещением инструмента ваш станок с ЧПУ будет точно знать, насколько далеко каждый инструмент выступает от шпинделя. Существует несколько способов записать коррекцию инструмента:

Бег. Переместите инструмент из исходного положения станка в нулевое положение детали. Пройденное расстояние измеряется и вводится как смещение инструмента.
Прецизионный блок. Установите все инструменты в общую позицию Z в верхней части прецизионного блока 1-2-3, лежащего на столе станка.
Зондирование. Используйте щуп для автоматического определения смещения инструмента. Это самый эффективный метод, но и самый дорогой, так как требует зондового оборудования.

Собираем все вместе

Теперь, когда у нас есть все основы координат, давайте пройдемся по набору примеров заданий. Мы используем деталь, которая уже была обработана вручную, чтобы определить внешнюю форму. Теперь нам нужно использовать станок с ЧПУ, чтобы просверлить несколько отверстий, карманов и прорезей.

Работа 1
Сначала нам нужно защитить и установить наши оси и исходную точку:

Деталь зажимается в тисках, крепится болтами к столу станка и выравнивается по осям станка.
Это обеспечивает совмещение оси X WCS с осью X станка.
Левая часть лица упирается в тиски. Это устанавливает повторяющееся начало оси X.
Так как одна из губок тисков фиксирована, мы можем использовать эту губку для определения повторяемого начала координат оси Y, находя это местоположение с помощью кромкоискателя или щупа.

Теперь, когда наша WCS установлена, наша машина понимает положение заготовки относительно своих внутренних координат. Процесс обработки начинается с обработки кармана и сверления отверстий на первой стороне детали.

Работа 2
Теперь деталь нужно перевернуть, чтобы работать с другой стороны. Поскольку мы только что перевернули деталь на 180 градусов, внешний контур был симметричным, а предыдущие смещения по осям X и Y были повторяемыми, WCS не изменится. Мы также используем тот же инструмент, чтобы можно было использовать то же смещение по оси Z.

Одна важная переменная, о которой следует помнить, — это сила зажима ваших тисков. Если вы еще не видели его в своем магазине, слесари обычно отмечают закрытое положение тисков черным маркером или используют динамометрический ключ. Почему они это делают? Для создания постоянного давления зажима при перемещении или вращении деталей. Изменения давления зажима могут привести к изменению положения детали или другим неисправностям, таким как деформация или искривление детали, в зависимости от геометрии детали. Предполагая, что наша сила зажима более или менее одинакова, теперь можно обрабатывать Задание 2.

Работа 3
Теперь нам нужно просверлить несколько отверстий, для чего нужно поставить деталь на торец. Это вращение не изменяет XY-начало WCS. Однако теперь у нас меньше расстояние перемещения между нашим инструментом и деталью.

Для этого необходимо использовать новое смещение, которое сместит исходную точку в верхний угол детали. Мы также убрали параллели, чтобы увеличить поверхность захвата, и опустили тиски, чтобы они соединялись с лицевой стороной детали, а не с нижним карманом.

Мы все еще можем использовать две из наших исходных эталонных плоскостей для выполнения задания 3.

Это простой пример; деталь квадратная, начало координат XY повторялось для всех трех установок, и даже начало координат Z менялось только один раз. Но мыслительный процесс, связанный с выравниванием, воспроизводимостью и точностью предыдущих функций, важен, и вы обнаружите, что повторяете эти основные шаги снова и снова.

Заблокирован и загружен

Теперь у вас есть точное знание координат ЧПУ в вашем инструментальном поясе механика. Используйте его, куда бы ни привела вас ваша карьера! Системы рабочих координат (WCS) устраняют разрыв между внутренними координатами станка и вашей программой ЧПУ. Эти три системы работают вместе, чтобы снова и снова точно находить и обрабатывать детали с постоянным качеством. Независимо от того, используете ли вы Bridgeport, Tormach или Haas, система координат всегда остается верной.

Готовы ввести координаты для вашего следующего проекта с ЧПУ, используя интегрированное программное обеспечение CAD/CAM? Попробуйте Fusion 360 уже сегодня!

G-коды ЧПУ

Для управления станками с ЧПУ мы используем команды, называемые G-кодами ЧПУ. Хотя разные производители станков могут по-своему использовать определенные G-коды, существует основная группа, которая является общей для каждого станка. Эти стандарты используются на токарных станках с ЧПУ, фрезерных станках, маршрутизаторах и, в последнее время, в 3D-принтерах (в очень простой форме). Сегодня мы собираемся изучить эту группу и то, как они используются для управления машинами.

G00 — Быстрое перемещение

Его можно сократить до G0, так как на старых машинах не было много оперативной памяти и каждый бит имел значение.

Эта команда используется, когда инструмент не касается детали для быстрого перемещения, обычно используется при переходе домой для смены инструмента и возвращении с новым инструментом. Некоторым механикам нравится работать как можно ближе к детали, но я советую оставить зазор не менее 1 мм. Держите руку на ручке подачи и в первый раз двигайтесь медленно. Именно в этом режиме вы нанесете наибольший урон, если неправильно настроите инструмент.

В приведенном выше примере я перемещаю фрезу на 100 мм влево.

G00 — это команда быстрого перемещения в G-коде. Он используется, когда фреза или инструмент не удаляют материал, чтобы время, необходимое для обработки детали, было максимально быстрым. Максимальная скорость задается параметрами машины и, следовательно, может контролироваться только оператором с помощью быстрого дублирующего управления.

При использовании быстрого перемещения помните о любых зажимах, тисках и деталях, которые могут оказаться на вашем пути. Если вы не уверены, может быть целесообразно сначала переместить оси X и Y, а затем по отдельной линии двигаться вниз по оси Z. Это увеличит время обработки на секунду или две, но поможет избежать сбоя 3-осевой обработки.

Команду G00 можно сократить до G0, так как на старых машинах не было много оперативной памяти и каждый бит имел значение.

– Марк

G01 — линейная интерполяция

Команда G01 используется при резке по прямой линии. Перед выполнением этой команды должна быть активна скорость подачи (F). Типичный блок будет выглядеть как G01 X-100 F50.0; Вам не нужно добавлять эту команду в каждую строку, если нет другого активного G-кода движения, например, вам нужно добавить ее только после команды G02, G03 или G00. Точно так же скорость подачи (F50) требуется только один раз, пока вы не захотите изменить скорость, с которой вы режете.

G00 X101 Z1.0;
G01 X100 Z-20 F100;
Х110 У-40;
G00 Z300;

Эту команду можно использовать для резки всех осей одновременно или только для одной. Не принято резать по оси Z, а также по X и Y, но при необходимости это возможно.

При программировании профиля проще использовать компенсацию на фрезу G41 и G42, тогда вам не нужно учитывать радиус фрезы при построении траекторий движения инструмента, вы можете просто использовать размеры на чертеже, и станок сместит фрезу на добиться правильных размеров.

G02 и G03 – круговая интерполяция

G02 используется для обработки дуги или радиуса по часовой стрелке, а G03 — против часовой стрелки.

Используя значение «R» для определения радиуса, команда G02/G03 перемещает фрезу по прямой линии с заданным радиусом в конце этого перемещения.

Если скорость подачи уже активна, нет необходимости добавлять ее в эту строку, если только вы не хотите изменить скорость подачи для обработки дуги.

G03 Y50.0 R10.0 F100.0;
G01 X50.0;

Центральную точку дуги также можно определить с помощью значений I, J и K. I (X) J(Y) и K(Z) определяют вспомогательную ось.

используя приведенный выше рисунок, программирование дуги с использованием значений I и J будет выглядеть следующим образом:

G03 Y50.0 I10.0 J40.0 F100.0;
G01 X50.0;

K редко используется, но доступен, если необходима дуга с использованием оси Z.

При использовании G02 с G01 и G03 (дуга против часовой стрелки) можно обрабатывать любую форму. Эти три G-кода являются основой программирования G-кода, и именно их вы будете использовать при резке материала.

G04 — задержаться

Иногда нам нужно приостановить резак на короткое время, для этого мы добавляем в код задержку, чтобы машина не продолжала читать программу в течение заданного периода времени.

Применение:
Во время сверления сверлом с плоским дном, когда поверхность отверстия имеет шероховатую поверхность, мы можем остановить движение сверла по оси Z, продолжая вращать его в течение полсекунды, чтобы очистить поверхность.

G01 Z-20.0 F50; G04 Х500; G01 Z5.0;

Несколько блоков, перечисленных выше, выглядят так, как будто инструмент перемещается на 500 мм, находясь глубоко в детали. Это не будет. Значение X в ‘G04 X500’ заставляет инструмент остановиться на 500 миллисекунд, прежде чем перейти к следующему блоку. Скорость подачи не нужно задавать снова после команды задержки, так как станок все еще знает, что она была определена до задержки в блоке G01.

Читайте также:

10 типов кухонных моек, плюсы и минусы

G20 и G21 – Системы измерения

G20 и G21 Имперские и метрические системы G20 Определить единицы измерения в дюймах; G21 Определить метрические единицы; Станки с ЧПУ могут считывать измерения как в британской, так и в метрической системе (дюймы и мм), это определяется G20 и G21.

Хотя это требуется только один раз в программе, хорошей практикой является добавление этой информации после каждой смены инструмента. Это делает более безопасным запуск из любой позиции в программе.

Например, вы можете повторить проход чистовой фрезы, чтобы удалить больше материала после измерения. Повторное определение единицы измерения предотвратит случайное попадание машины в неправильную систему и ее неожиданное движение.

G90 и G91 – абсолютные или инкрементальные

G90 = абсолютное позиционирование
G91 = инкрементальное позиционирование

Система позиционирования должна быть определена до того, как будут сделаны какие-либо движения, ниже приводится объяснение обеих систем позиционирования.

G90 выбирает систему абсолютного позиционирования. В этом режиме все движения шпинделя берутся из нулевой позиции. Например, если система управления считывает X100.0, то инструмент переместится на 100 мм в положительном направлении от нулевой точки. Если бы X150.0 было следующим позиционным перемещением, инструмент переместился бы еще на 50 мм в этом направлении.

G91 выбирает инкрементальную систему позиционирования. Когда G91 активна, все движения шпинделя берутся из его последней известной позиции. Например, если будет считано X100.0, то инструмент переместится на 100 мм в положительном направлении от положения, в котором он уже находится. Если X150.0 было считано после этого перемещения, инструмент переместится еще на 150 мм в положительном направлении.

G40, G41 и G42 – компенсация режущего инструмента

G40 = отменяет компенсацию на режущий инструмент
G41 = компенсация левого резца
G42 = компенсация правого резца

Без использования компенсации на режущий инструмент при программировании нам пришлось бы учитывать диаметр инструмента при записи траекторий резания. Мы можем запрограммировать размеры компонента, используя компенсацию режущего инструмента.

Это смещает фрезу на ее радиус в зависимости от направления резания.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с этой статьей о компенсации режущего инструмента.

Несколько повторяющихся циклов (токарный станок)

G70 = чистовой цикл
G71 = Цикл черновой обработки наружного/внутреннего диаметра
G72 = Цикл черновой обработки торца
G73 = Цикл повторения шаблона
G74 = Цикл обработки торцевых канавок
G75 = Цикл обработки канавок
G76 = Цикл нарезания резьбы

Несколько повторяющихся циклов позволяют программисту удалить большой объем материала всего несколькими строками g-кода, часто повторно используя профиль в качестве подпрограммы. Эти повторяющиеся циклы позволяют станку контролировать траектории движения инструмента, что ускоряет процесс программирования. Чтобы узнать больше о каждом отдельном многократно повторяющемся цикле, ознакомьтесь с этой статьей.

Стандартные циклы

G80 = Цикл
G81 = Цикл сверления
G82 = Цикл растачивания
G83 = Цикл сверления с отсечкой
G84 = Цикл жесткого нарезания резьбы
G85 = Цикл растачивания (растачивание, растачивание)
G86 = Цикл растачивания (растачивание, ускоренное растачивание)

Постоянные циклы позволяют нам писать g-код для сверления множества отверстий с минимальным количеством строк g-кода. Они позволяют дать всю информацию в одну строку, тогда следующие строки являются позиционными.

Подробнее о том, что такое постоянный цикл и как мы программируем с его помощью, читайте здесь.

Хотя в этой статье рассматриваются только самые основные G-коды, ниже приведен более полный список.

Список G-кодов ЧПУ

Ниже приведен полный список распространенных G-кодов, большинство из которых мы обсудим в следующих статьях.

Станки для глубокого сверления

Стандартный станок для глубокого сверления отличается простой, прочной и компактной конструкцией. Высокая мощность привода с соответствующим крутящим моментом, а также широкий диапазон скоростей гарантируют оптимальное использование мощности машины. Станок для глубокого сверления подходит для методов ELB и BTA, а также для комбинированных методов. Кроме того, эта машина может использоваться для производства труб гидроцилиндров с использованием инструментов для очистки и гладкой прокатки. Модульная система, которую Unior использует в течение многих лет, гарантирует все желаемые варианты машин и обеспечивает кратчайшие сроки поставки.

Описание

1-простой
прочная и компактная конструкция,
2-Доступно с ELB, BTA,(комбинированные ELB и BTA) или эжекторная система,
3-2-120мм бурение в полном объеме

Технические данные

Диапазон сверления	глубина	mm	1500
	Диаметр	mm	2-30
	Система бурения	ELB/BTA или оба
Шпиндель	Количество	1
	Диск	kW	15
	Диапазон оборотов	1 / мин	1-6000
подача	Диск	ЧПУ	непосредственный
	Подача шпинделя	Шариковый винт	Шпиндель
	Обменный курс	мм / мин	1-1000
	Быстрый ход	мм / мин	1-5000
	Осевая мощность	N	18.000
Охлаждение	Объем бака	l	1000
	Охлаждающая жидкость	Масло для глубокого бурения
	Давление	бар	150
	Количество	л / мин	15
Настройки	Сименс	840D
Машинные данные	Длина	mm	5000
	Ширина	mm	3100
	Высота	mm	2100
Бумажный ленточный фильтр	μ	20/30
Технические данные могут отличаться в зависимости от конкретных потребностей клиентов.

применимость

Станки в основном предназначены для вращающихся заготовок, так как они позволяют вращать заготовку в обратном направлении для большей точности отверстий. Модификация с координатным столом позволяет обрабатывать и меньшие кубические заготовки.

преимущества

оптимальная производительность резки
высокое качество отверстия в отношении допуска диаметра, качества поверхности и точности геометрической формы
высокая концентричность, минимальное отклонение отверстия
низкое образование заусенцев при сверлении и при пересверливании и поперечном сверлении
бесступенчатые шпиндельные приводы

Заготовка

КТБМ _{(Координатно-сверлильный станок)}

Чтобы соответствовать текущим требованиям рынка и клиентов, наши концепции машин постоянно совершенствуются. Наше стремление помогло нам разработать этот 4-осевой центр глубокого сверления с ЧПУ, который с дополнительным оборудованием подходит для широкого спектра операций обработки в зависимости от конкретных требований. Нашей целью было удовлетворить особые требования в области глубокого/точного сверления.