Системы координат, ноль детали и коррекции инструмента

Оси станка и ноль станка

Станок с ЧПУ двигает инструмент и заготовку по осям. По ГОСТ 23597-79 прямолинейные оси называются X, Y, Z, повороты вокруг них — A, B, C. Ось Z параллельна оси шпинделя, а движение по Z в плюс — это отход инструмента от детали. Программа пишется так, будто движется инструмент, а деталь стоит, даже если на самом деле ездит стол.

У станка есть собственная система координат с нулём станка — точкой, от которой стойка отсчитывает положение осей. Его положение задаёт изготовитель при настройке станка, пользователь его не меняет. От нуля станка заданы постоянные позиции, например точка смены инструмента.

После включения станок выходит в референтную точку — так стойка восстанавливает систему координат станка. На Fanuc до этого не работает и программная защита от выхода за пределы хода. Поэтому, если станок этого требует, в референтную точку выходят до любой работы. Станкам с абсолютными датчиками положения это после включения может быть не нужно — порядок пуска написан в руководстве станка.

В координатах станка можно двигаться прямо из программы: в Fanuc-подобных стойках это G53. Команда действует только в своём кадре. Ею безопасно отводят шпиндель, например в точку смены инструмента.

Ноль детали и G54–G59

Заготовку каждый раз закрепляют в немного другом месте стола, поэтому программу пишут не от нуля станка, а от нулевой точки детали. Обычно это база, от которой проставлены размеры на чертеже: угол заготовки, ось отверстия, верхняя грань. Где ноль детали в конкретной программе, указывает технолог в карте наладки.

Привязка — это поиск нуля детали на станке. Оператор подводит к базовым граням щуп в шпинделе, индикатор или инструмент до касания и получает координаты этих граней в системе станка. Эти координаты он записывает в таблицу смещений. Если касаются боковой грани, ось шпинделя стоит от грани на радиус щупа или инструмента — это учитывают при записи.

Программа вызывает нужную строку таблицы: G54 — первое смещение, G55 — второе и так далее до G59. В ГОСТ 20999-83 эти функции названы «заданное смещение 1–6». Несколько смещений нужны, когда на столе стоят несколько тисков или деталь обрабатывают с разных установов.

На других стойках идея та же, названия другие:

Коррекция на длину: G43

Инструменты в магазине разной длины: сверло длиннее центровки, фреза короче сверла. Программа же задаёт положение вершины инструмента. Разницу учитывает коррекция на длину.

В Fanuc-подобных стойках кадр G43 H01 Z5. значит: взять длину из корректора № 1, учесть её и поставить вершину инструмента на 5 мм над нулём детали. G49 отменяет коррекцию. На многих стойках её снимают также H00, конец программы M30 и сброс — точный список есть в руководстве стойки. G44 вычитает длину вместо прибавления. Если по ошибке написать его вместо G43, ось Z уйдёт от нужного положения на две длины из корректора: при абсолютных длинах инструмент окажется гораздо ниже, чем ждёт оператор.

Длину измеряют одним из двух способов:

• касанием детали каждым инструментом — в корректор пишут путь шпинделя от исходной точки Z до касания верха детали, а G54 Z оставляют нулевым;
• абсолютной длиной от торца шпинделя до вершины — прибором настройки или датчиком на станке, а в G54 Z пишут расстояние от торца шпинделя в исходной точке до верха детали.

Оба способа рабочие, но смешивать их на одном станке нельзя: длина окажется учтена дважды или не учтена вовсе. Узнайте, какое правило принято на вашем станке, и держитесь его.

В Sinumerik корректор выбирают номером D вместе с инструментом T, длина учитывается с первым перемещением по оси коррекции. В Heidenhain коррекция на длину включается сама при вызове TOOL CALL. Отдельной команды вроде G43 там нет.

Коррекция на радиус: G41, G42, G40

Фреза режет боковой поверхностью, а её центр идёт на расстоянии радиуса от контура. С коррекцией на радиус программист пишет сам контур по чертежу, а смещение на радиус делает стойка по значению в корректоре D.

• G41 — инструмент слева от контура, если смотреть по направлению движения.
• G42 — справа.
• G40 — отмена.

У Heidenhain то же обозначают RL, RR и R0.

Включать коррекцию можно только правильно, иначе будет зарез. Правила из учебников по программированию Fanuc-подобных стоек:

1. Подойти в точку старта без коррекции, в стороне от детали не меньше чем на половину диаметра фрезы.
2. Опуститься по Z тоже без коррекции.
3. Включить G41 или G42 с номером D в кадре линейного перемещения по X и/или Y. На дуге и ходом только по Z включать и отменять нельзя.
4. Отменять G40 только после выхода с детали.

На токарном станке тоже есть коррекция на радиус — на радиус при вершине пластины. Без неё цилиндры и торцы выходят в размер, а на конусах, фасках и радиусах остаётся ошибка формы. По руководству Fanuc в таблицу корректоров вносят не только радиус при вершине, но и номер направления условной вершины — от 0 до 9.

Поправка размера по замеру

Программа с коррекцией на радиус описывает контур детали, поэтому фактический размер задаёт число в корректоре. Если деталь вышла с отклонением, правят значение в корректоре, а не координаты в программе.

Логика поправки простая. На наружном контуре с G41 стойка отводит центр фрезы от контура на радиус из корректора. Запишите радиус больше фактического — фреза отойдёт дальше, деталь выйдет больше. Меньше — деталь выйдет меньше. Программисты используют это как приём: черновой проход идёт с корректором, где записан размер больше фактического, и оставляет припуск, чистовой — с фактическим размером фрезы.

Пример. Наружный контур после чистового прохода вышел на 0,05 мм больше на сторону. Значит, в корректоре нужно уменьшить радиус на 0,05 мм (если в корректоре записан диаметр — на 0,1 мм) и пройти чистовой проход снова. Для отверстия или кармана всё наоборот: фреза внутри контура, и бо́льший радиус в корректоре делает отверстие меньше.

Инструмент со временем изнашивается, и размер уходит. Поэтому поправку по замеру делают не один раз, а по ходу партии. В таблице Heidenhain для таких поправок рядом с длиной и радиусом есть дельты DL и DR. После замены инструмента корректор заполняют заново: значение от старого инструмента к новому не подходит.

Типичные ошибки и их последствия

Ещё одно предупреждение Fanuc: если при включённой коррекции выполнить перемещение в координатах станка или возврат в референтную точку, коррекция временно снимается, и станок ведёт себя неожиданно. Перед G28 и G53 коррекцию отменяют.

Защита от этих ошибок одна: правило «номер H равен номеру T», явный G54 в начале программы и сверка на экране перед пуском. На некоторых стойках есть даже настройка, которая проверяет совпадение номеров H и T.

Что проверить перед пуском

• Станок вышел в референтную точку после включения, если этого требует руководство станка.
• На экране активно то смещение, которое указано в карте наладки, и его значения совпадают с привязкой.
• Для каждого инструмента номера корректоров H и D соответствуют T, в них фактические длина и радиус — после замены инструмента обновлены.
• Отвести инструмент над деталью и сравнить показания по Z с ожидаемыми.
• Первую деталь вести покадрово с пониженной скоростью ускоренного хода, особенно первые подходы по Z и кадры включения коррекции.