Установка рабочих органов станка в нуль программы – важный этап подготовительных работ перед началом обработки на станке с ЧПУ. В практике эта задача решается по-разному. Существует несколко методов установки рабочих органов станков в исходное положение.
Предварительная наладка всех элементов станка, приспособления и инструмента. В ряде случаев обязательно решение достаточно сложных размерных цепей. В станках, налаженных по предварительным расчетам размерных цепей выход инструмента в нуль программы (если положение нуля программы заранее точно определено координатами) может быть запрограммирован в одном из первых кадров УП. Однако напомним, что при наладке станка приспособление для крепления детали должно быть установлено на столе станка и его базовые поверхности должны быть выверены по осям относительно базовой точки стола, а инструмент заранее налажен относительно базовых точек (см. рис. 2.32).
Рассмотренный метод не всегда удобен: во-первых, он требует сложных расчетов и сравнительно длительной наладки станка, а во-вторых, не гарантирует от ряда ошибок при рассчетах, при наладке и т.п.).
Разработка УП, в которой за нуль программы принимают какой-либо элемент приспособления или детали. Подобный элемент приспособления может быть выполнен, например, в виде точной втулки 2 (рис. 4.11, а), запрессованной в корпус 1 приспособления. Во втулку при настройке станка вводят оправку 3, установленную в конусе шпинделя станка. Это позволяет выверить исходные положения рабочих органов по осям X и Y. Затем оправку выводят из втулки и заменяют фрезой 4 (рис. 4.11, б). Исходное положение по вертикали (ось Z) выверяют по торцу фрезы с помощью концевой меры 5 заданной высоты (h).
Оправка для выверки может быть выполнена с конусом, а соответствующая базовая втулка – с центровым отверстием (рис. 4.11, в).
При наладке приспособлений положение базовых втулок может быть точно выверено относительно начала координат станка, если предполагается работа в абсолютной системе координат. Подобные втулки быстро обеспечивают установку инструмента в нуль программы, если работа ведется в приращениях.
Если за нуль программы принимается какой-либо элемент обрабатываемой детали, то инструмент выверяют относительно этого элемента. В случае если за нуль программы принят центр какого-то заранее выполненного в заготовке базового отверстия, для установки инструмента в нуль программы используют различные центроискатели (см. рис. 4.4).
Наладка станков, УЧПУ которые снабжены плавающим нулем. Смысл плавающего нуля в том, что начало отсчета в системе координат станка можно смещать в пространстве во всем диапазоне перемещений рабочих органов. Если при любом положение рабочих органов на пульте УЧПУ нажать соответствующую кнопку
сброса геометрической информации, то на табло цифровой индикации загорятся нули. Начало отсчета координат при этом смешается в новую точку, соответствующую данному расположению рабочих органов. Положение этой точки относительно нуля станка можно зафиксировать с помощью имеющегося на пульте УЧПУ набора декадных переключателей, которые называются переключателями смешения нуля и сдвига нуля.
При наличии у системы плавающего нуля наладка рассматриваемого станка заключается в следующем. Деталь (или приспособление) устанавливают на столе станка без строгой фиксации положения относительно базовой точки стола. Необходимо лишь обеспечить параллельность базовых плоскостей соответствующим осям. Далее при ручном управлении перемещениями стола боковой поверхностью калиброванной (мерной) оправки диаметром d, закрепленной в шпинделе, поочередно касаются боковых плоскостей установленной детали (рис. 4.12).
Вместо калиброванной оправки можно использовать любой калиброванный режущий инструмент, например фрезу, и определять момент касания вращающегося инструмента по следу базовой поверхности. При этом на табло индикации фиксируют цифровые значения координат xMNx и yMNy. Совершенно ясно, что искомые координаты нулевой точки детали составят:
x0 = xMNx – B – d/2;
y0 = yMNy – H – d/2.
Диаметр калиброванной оправки известен, известны также размеры Н и В заготовки (или детали). Значения x0 и y0, полученные расчетом, необходимо набрать на соответствующих декадных переключателях сдвига нуля на пульте УЧПУ. Теперь для совмещения оси инструмента с нулевой точкой достаточно (ручным управлением) добиться положения рабочих органов, при котором на табло цифровой индикации будут нули. Кроме того, пользуясь индикацией, можно установить инструмент в любой точке, определенной в системе координат детали, т.е. в той системе координат, в которой рассчитана УП.
Еще проще устанавливается нуль по оси Z. Для этого инструментом, закрепленным в шпинделе (при этом не обязательно знать его вылет), касаются зеркала стола или базовой (по оси Z) поверхности приспособления. Затем на декадном переключателе смещения нуля по оси Z набирают цифры, которые были зафиксированы на табло цифровой индикации. Например, если табло показало цифры z0, то они со знаком минус и должны быть набраны. Это и определит новый нуль по оси Z (рис. 4.13.).
 |
Установка истинного положения детали или базовых элементов приспособления с помощью съемного настроечного кубика с мерным пазом на одной из сторон. За счет встроенных в поверхность корпуса 1 постоянных магнитов 2, 3 и 4 (рис. 4.14, а) кубик может довольно устойчиво прикрепляться к базирующим поверхностям приспособлений. Для повышения износостойкости кубик закален до высокой твердости. Он предназначен для отсчета размера К от плоскости, к которой прикреплен. В шпиндель станка устанавливают оправку с закрепленным в ней рычажным индикатором (рис. 4.14, б). Наконечник индикатора 5 вводят в паз кубика, касаются одной из боковых сторон паза, настраивают индикатор на нуль, поворачивают шпиндель на 180° и фиксируют показания индикатора при касании наконечником противоположной стороны паза.
Смещая шпиндель относительно стола, добиваются положения, когда ось шпинделя совпадает с осью симметрии паза. Это означает, что шпиндель по соответствующей координате отстоит от базовой поверхности приспособления, к которой кубик прикреплен, на расстояние К (размер К отгравирован на кубике). Используя показания цифровой индикации (индицируется размер yMN), легко подсчитать расстояние yMW от начала координат станка до базирующей поверхности приспособления в данном координатном направлении:
yMW = yMN – K.
Величина yMW и будет размером, на который надо сместить нуль по оси Y.
Рассмотренный метод установки элементов станка в исходное положение при использовании мерной оправки достаточно точен, если размеры Н и В заготовки в процессе обработки на данном станке не изменяются и две из сторон заготовки приняты за базовые, а оси координатной системы детали совпадают с ними. В ряде случаев при программировании начало координатной системы связывают с деталью, т.е. с элементами поверхностей, которые обрабатываются на данном станке, поскольку большей частью программирование (составление расчетно-технологической карты) ведется исходя из чертежа готовой детали. Поэтому на практике применяют другие методы установки элементов станка с ЧПУ в исходное положение.
Отыскание нуля программы путем проб. Оператор (наладчик) с малым опытом работы чаще всего отыскивает положение нуля программы путем нескольких проб. По карте наладки он выясняет, на каком расстоянии от обрабатываемой поверхности заготовки располагается точка, характеризующая исходное положение рабочих органов. В эту точку он с большой долей приближенности смещает рабочие органы, отмеряя расстояние между инструментом и заготовкой универсальными измерителями (линейкой, штангенциркулем).
Во избежание брака оператор несколько отдаляет за счет положения нуля программы инструмент от заготовки, проводит по программе пробную обработку некоторых поверхностей, проверяет результаты обработки, замеряя размеры обработанных поверхностей. По результатам пробной обработки и замера уточняет нулевое положение программы путем изменения фактического расположения рабочих органов. После повторной обработки оператор вносит поправку в положение нуля программы. Убедившись в правильности расположения нуля программы, сбрасывает показания цифровой индикации и, нажимая на кнопки, направляет рабочие органы в нуль станка.
Показания цифровой индикации означают расстояния между нулем станка и нулем программы. Очевидно, что описанный метод наладки не является самым рациональным, так как требуемое положение нуля программы достигается в результате нескольких проб.
Отыскание нуля программы по цифровой индикации. Опытные операторы (наладчики) для быстрого и точного определения расстояния между нулем станка и нулем программы в ручном режиме обрабатывают в размер крайние в сторону инструментов поверхности заготовки и в этом положении сбрасывают на нуль показания циф
ровой индикации. Отведя рабочие органы в нуль станка, рассматривают показания цифровой индикации по каждой из координат как сумму величин, где первая – искомое расстояние между нулем станка и нулем программы (смещение нуля), а вторая – перемещение по программе из нуля программы до обрабатываемых поверхностей. Вторую часть суммы берут из текста программы или карты наладки.
Пример 1. Отыскание положения нуля программы при наладке токарного станка
Программист в карте наладки указал, что программируемая отсчетная точка F2 (рис. 4.15) при положении суппорта в нуле программы отстоит от начала координат программы (точка W) на расстояние:
х0 = 195 мм и z0 = 365 мм.
Начало координат программы выбрано на пересечение оси вращения и правого чистового торца детали. Нетрудно подсчитать, что вершине резца № 1 для достижения точки О нужно пройти:
по оси Х путь x1 = x0– Wx1 = 45 мм,
по оси Z путь z1 = z0 – Wz1 = 210 мм.
Естественно, что положение вершины резца известно и задано относительно точки F2 резцедержателя величинами:
Wx1 = 150 мм и Wz1 = 155 мм.
Можно предложить следующий порядок работы:
1) переключатель режима работ установить в положение «ручное управление»;
2) подвести резец к заготовке;
3) подрезать торец заготовки, проверяя полученный размер (l), до выхода вершины резца на ось; центр револьверной поворотной головки занимает положение Fз;
4) сбросить на нуль показания цифровой индикации;
5) передвинуть суппорт в положение F4, определенное заранее относительно нуля станка; центр поворотной головки смещается в положение F4:
6) записать показания цифровой индикации по осям Х и Z (соответственные величины хи и zи); они представляют собой координатные расстояния между точками F3 и F4;
7) подсчитать размеры смещения нуля;
хсм = хи – 45 мм;
zсм = zи – 210 мм;
8) набрать на декадных переключателях устройства смещения нуля значения хсм и zсм со знаком «минус».
Переход рабочих органов из нуля станка в исходную точку может быть заранее запрограммирован, и осуществляется автоматически при обработке программы, причем команда на смещение нуля (например, G58M61) носит условный характер, в ней нет
размерной информации. При обработке этой команды УЧПУ смещает рабочие органы в положение, которое определено числовыми значениями, набранными на декадных переключателях смещения нуля на пульте УЧПУ. Изменение чисел на переключателях вызовет изменение смещения при той же самой команде (G58M61). После выполнения всех перемещений, заданных УП, рабочие органы вернутся в исходную точку, если в программе смещение нуля не было отменено. А это может быть осуществлено введением в УП соответствующей команды (например, G58M61).
Наладка в станках с оперативным управлением. Наладка расположения инструмента в координатной системе программы предельно облегчена в станках с оперативным (ручным программным) управлением. Здесь возможна работа не налаженным вне станка инструментом, так как УЧПУ имеет специальный режим размерной привязки инструмента.
На станках 16К20Т1 и 16К30ФЗЗЗ, оснащенных устройством оперативного управления «Электроника НЦ-31», процедура размерной привязки осуществляется следующим образом:
1) выбирают начало координат программы, например, на правом чистовом торце детали;
2) вызывают нужный инструмент, например, упорно-проходной резец;
3) включают вращение шпинделя и в режиме ручного управления резец подводят к заготовке;
4) управляя маховичком, производят наружное обтачивание заготовки на длине, достаточной для измерения наружного диаметра;
5) останавливают шпиндель и измеряют диаметр проточенной поверхности;
6) УЧПУ переводят в режим размерной привязки инструментов и измеренное значение диаметра нажатием на клавиши вводят в память устройства;
7) включают вращение шпинделя, в режиме ручного управления резец подводят к торцу заготовки и обрабатывают торец;
8) инструмент отводят по оси X, останавливают шпиндель, измеряют расстояния по оси Z от начала координат программы до проточенного торца;
9) УЧПУ переводят в режим размерной привязки инструментов и полученный размер вводят в память.
УЧПУ обладают еще одним достоинством, близким по значению к достоинству плавающего нуля, они позволяют пересчитывать положение программируемой точки. Эту возможность используют при работе несколькими инструментами или при обработке деталей, закрепленных в многопозиционных приспособлениях. Она реализуется командой G92 управляющей программы при работе в абсолютной системе. Команда G92 подтверждает любое новое положение программируемой точки относительно начала координат программы (или наоборот). Суть использования этой команды покажем на примере.
Пример 2. Токарная обработка деталей двумя инструментами
Программируемая точка F2 (см. рис. 4.15), принадлежащая суппорту, имеет относительно точки W координаты:
x0 = 195 мм; z0 = 365 мм.
Координаты вершины инструмента № 1 (резца) относительно программируемой точки:
Wx1 = 150 мм; Wz1 = 155 мм.
Координаты инструмента № 2 (сверла):
Wx2 = 119 мм; Wz2 = 348 мм.
Координаты вершины первого инструмента, когда он находится в нуле программы (точка О) относительно начала координат (точки W):
x1 = 45 мм; z1 = 210 мм;
вершина второго инструмента после поворота револьверной головки окажется в нуле программы, определенном координатами:
x2 = 7 мм; z2 = 17 мм.
Начало программы работы резца описывается таким кадром (геометрическая информация записана условно в миллиметрах):
G90 Х45 Z210.
Этим кадром программируемая точка совмещается с вершиной резца, имеющей координаты:
x1 = 45 мм; z1 = 210 мм,
и одновременно подтверждается положение начала координат в точке W. Никаких перемещений суппорта не происходит. Все дальнейшее программирование выполняется в удобном для расчета и проверки программы виде, например:
приближение резца к торцу заготовки без смещения по оси Х – кадр G0I X45 Z0;
перемещение вершины резца в точку W – кадр G0I Х0 Z0;
уход в нуль программы – кадр G0I X45 Z210 и т.д.
После смены инструмента рабочее положение займет сверло. Координаты вершины сверла [X2 = 76 мм; Z2 = 17 мм] отличаются от координат резца, однако с помощью команды G92 можно пересчитать положение программируемой точки таким образом, что программирование будет выполняться в удобном виде:
G92 Х76 Z17.
Происходит пересчет положения программируемой точки, которая смещается в точку с координатами [х = 76 мм; z = 17 мм]; тем самым она совмещается с вершиной сверла.
Таким образом, команда G92 предшествует работе каждого нового инструмента. По этой команде без фактических перемещений рабочих органов станка смещается положение отсчетной программируемой точки (точки F) относительно одного и того же начала координат (точки W) и происходит ее совмещение с вершиной инструмента.
Можно использовать команду G92 также для облегчения программирования и отладки программы обработки нескольких деталей, установленных в разных позициях одного приспособления, или нескольких приспособлений на одном рабочем столе станка. В этом случае управляющую программу рассчитывают не в единой системе координат, а в нескольких (для каждой обрабатываемой детали). Многопозиционную обработку часто выполняют на сверлильных, фрезерных, расточных и многоцелевых станках.