Программирование движений рабочих органов и осуществление заданных перемещений в станках с ЧПУ тесно связаны с системами координат. Большинство отечественных и зарубежных станков с ЧПУ имеют систему координат, предложенную Международной организацией по стандартизации (ISO). В основу положена правая система координат с осями Х, Y, Z, которые указывают положительные направления движения инструментов относительно неподвижной заготовки. Если инструмент неподвижен, а движется заготовка относительно инструмента, то соответствующие ее положительные перемещения, направленные в противоположные стороны, обозначаются буквами Х’, Y’, Z’ (рис. 1.5).

За положительные направления перемещений подвижных органов принимают такие их перемещения, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга. При расположении системы координат в пространстве пользуются следующими правилами: ось Х всегда располагают горизонтально, а ось Z совмещают с осью вращения инструмента. Лишь в токарных станках, где вместо инструмента вращается заготовка, ось Z совмещают с осью шпинделя.

Во многих станках бывают случаи, когда по одной и той же оси предусмотрено перемещение нескольких (двух-трех) рабочих органов. Тогда используют вторичные (U, V, W) и третичные (P, Q, R) оси. Круговые перемещения инструмента относительно заготовки считаются положительными при направлении против часовой стрелки, если смотреть на острие соответствующей оси координат. Обозначаются они латинскими буквами А, В, С. При круговых движениях заготовки положительные направления меняются на обратные, а угловые координаты обозначаются А’, В’, С’.

На рис. 1.5 представлены примеры расположения осей координат для наиболее типичных компоновок станков с ЧПУ.

Для программирования обработки кроме направления осей координат необходимо установить способ и начало отсчета перемещений по каждой оси. В системах ЧПУ используют два различных способа отсчета: абсолютный и относительный (в приращениях). При абсолютном способе отсчета положение начала координат фиксировано для всей программы обработки. Это начало называют станочным нулем, и для каждого подвижного органа всегда оговаривают в паспорте станка или инструкции к нему. При работе от станочных нулей на программоносителе записывают абсолютные значения координат последовательно расположенных опорных точек. Достоинство такого способа отсчета состоит в том, что станок каждый раз отрабатывает заданные координаты (расстояния) от одной и той же точки (станочного нуля). Следовательно, в этом случае отсутствует накопление ошибок отработки перемещений, а значит, достигается высокая точность позиционирования рабочих органов.

Приступая к разработке технологической операции, выполняемой на станке с ЧПУ, необходимо направление осей системы координат и начало отсчета уточнить по паспорту станка. Так, например, по паспорту обрабатывающего центра 2Б622МФ2, оснащенного отечественной системой программного управления «Размер-2М», убеждаемся, что направление осей системы координат соответствует схеме, представленной на рис. 1.5, г. При этом по оси Y перемещается шпиндельная бабка. Начало отсчета ее перемещений (станочный нуль) находится вместе совмещения оси шпинделя и установочной поверхности стола. Поперечное перемещение стола совпадает с осью Х. Станочный нуль для этой оси проходит через ось поворотного стола в его крайнем заднем (от рабочего) положении. Осевое перемещение расточного шпинделя совпадает с осью Z. Станочный нуль для перемещений шпинделя находится в его крайнем выдвинутом положении. Продольное перемещение стола совпадает со вторичной осью W. Станочный нуль для программирования продольных перемещений стола находится в месте оси поворота стола в его крайнем левом положении.

В некоторых случаях, в особенности при использовании позиционных систем ЧПУ, отрабатывать программу от станочного нуля оказывается неудобно по следующим причинам:

· во-первых, это удлиняет холостые установочные перемещения, так как обрабатываемые заготовки различны по своим размерам;

· во-вторых, это затрудняет установку заготовки, так как требуется такое ее положение на столе станка, при котором базовые поверхности находились бы на точных расстояниях от начала отсчета станка;

· в третьих, определенное затруднение вызывает программирование обработки таких заготовок, у которых измерительные базы не совпадают с установочными.

В связи с этим в системе числового программного управления станков предусмотрена возможность переноса начала отсчета в любую точку на пути перемещения подвижного органа станка. Такое устройство называют системой «плавающий нуль». Оно применяется главным образом на расточных и сверлильных станках и обрабатывающих центрах с позиционным управлением.

В системах, предусматривающих возможность использования «плавающего нуля» (системах с относительным способом отсчета координат), нулевым каждый раз принимают положение исполнительного органа, которое он занимал перед началом очередного перемещения к следующей опорной точке. В программу в этом случае записывают приращения координат при переходе от предыдущей к последующей точке.

Первая опорная точка программы называется исходной, или старт-точкой. Она выверяется при настройке станка и играет роль начала координат, от которого рассчитывают программу обработки конкретной заготовки. Такой способ отсчета используют почти во всех современных позиционных системах ЧПУ. Однако точность положения рабочего органа при этом в каждый момент времени зависит от точности отработки ко

ординат предыдущих опорных точек. Ошибки в отработке отдельных перемещений здесь могут накапливаться. Поэтому в последнее время наметилась тенденция к использованию абсолютного метода отсчета координат и в контурных системах ЧПУ.

По числу управляемых движений (координат) системы ЧПУ могут быть двух-, трех-, четырех-, пятикоординатными  и т.д. В позиционных системах движения по отдельным координатам могут осуществляться хотя и одновременно, но несогласованно. Для контурных систем важной характеристикой является число одновременно и согласованно управляемых координат. Однако некоторые контурные системы ЧПУ построены так, что согласованные перемещения возможны не по всем координатам одновременно, а только при отсутствии движения по одной из осей координат. Такие системы с одной неполной координатой иногда обозначают дробным числом, добавляя к целому числу одновременно и согласованно работающих координат еще половину координаты. Например, четырехкоординатная система с одной неполной координатой обозначается как 3,5-координатная. Число одновременно управляемых координат – важная технологическая характеристика станка.

Для обработки заготовки любой конфигурации на токарном станке обычно достаточно двух координат по числу двух основных направлений подач – продольной и поперечной. Для токарного станка, оснащенного двумя суппортами (например, станок модели 1734ФЗ), становится необходимой четырехкоординатная система управления. Сверлильные станки с ЧПУ обычно двухкоординатны, поскольку их основная задача – совмещение инструмента с осью отверстия. Для расточных станков чаще применяют трехкоординатные системы. Фрезерные станки должны иметь не менее трех одновременно управляемых координат для обработки сложных криволинейных поверхностей пространственными строчками. Наиболее рациональными являются пятикоординатные фрезерные станки, у которых дополнительно программируются повороты заготовки и наклоны инструмента, что позволяет обрабатывать труднодоступные участки поверхности и улучшать условия резания.

После изучения каждого раздела пособия необходимо ответить на контрольные вопросы. Номер варианта вопросов соответствует последней цифре номера вашей зачетной книжки. Ответы на вопросы оформляются письменно в ученической тетрадке объемом 12 листов.