Система координат фрезерного станка с ЧПУ стала проще — блог Fusion 360

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.

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!

Как читать инженерные чертежи — простое руководство

Вам не нужно быть инженером, чтобы уметь читать технические чертежи, в то время как умение читать инженерные чертежи может быть большим преимуществом для вас в вашей работе.

Для чего используются инженерные чертежи?

Инженерные чертежи (также известные как чертежи, производственные чертежи, распечатки, производственные распечатки, габаритные распечатки, чертежи, механические чертежи и т. д.) представляют собой подробный и конкретный план, который показывает всю информацию и требования, необходимые для производства предмета или продукта. Это больше, чем просто рисунок, это графический язык, который передает идеи и информацию.

Почему бы просто не использовать 3D-модель?

В отличие от 3D-модели, инженерный чертеж предлагает гораздо больше конкретной информации и требований, в том числе:

• Размеры
• Геометрия
• Погрешности
• Тип материала
• Завершить
• аппаратные средства

Хорошо иметь 3D-модели, и обычно (особенно в настоящее время) они используются вместе с чертежами. Они являются хорошим визуальным представлением желаемого предмета, но не содержат всей информации, которую содержат рисунки.

Информационные блоки

Эти блоки содержат важную информацию о сборке. Обычно они располагаются в правом нижнем углу чертежа. В этих блоках содержится подробная информация о том, для чего предназначен чертеж, для кого, номер детали и описание, а также информация о материале и отделке.

Это основные информационные блоки:

Титульный блок

Начните с чтения основной надписи в правом нижнем углу чертежа. Есть и другие подобные информационные блоки, но основная надпись служит контекстом, в котором должен восприниматься рисунок.

Основная надпись содержит такую ​​информацию, как:

• Название и адрес компании или агентства, подготовившего рисунок или владеющего им
• Номер детали и описание
• Материалы
• Масса
• Завершить
• Общие допуски
• Детали проекции
• Масштаб, используемый на чертеже
• Номера ревизий
• Статус чертежа (Предварительный, Утвержденный и т.д.)
• Единицы, используемые на чертеже

Обратите внимание, что любая информация в примечаниях за пределами основной надписи, которая противоречит информации в основной надписи, должна рассматриваться как верная информация и заменять информацию основной надписи.

Блок ревизии

Блок ревизий, расположенный в верхнем правом углу, показывает подробности об изменениях, которые были внесены для развертывания ревизии. Блок редакции включает редакцию, описание внесенных изменений, дату редакции и утверждение редакции.

Блок спецификации (BOM)

Расположенный обычно над основной надписью или в верхнем левом углу, блок Спецификации (также известный как Спецификация, Спецификация или Список деталей) содержит список всех позиций и количеств, которые требуются для проекта или сборка. Это используется для деталей, которые либо требуют сборки, либо когда к детали необходимо добавить оборудование.

Линии

Важно понимать, что представляет собой каждый тип линий и что они означают. Существует три типа линий:

• Видимая линия: указывает, что ребро видно в соответствующем виде.
• Скрытая линия: указывает на то, что край находится за гранью.
• Воображаемая линия: в основном используется для обозначения альтернативного положения движущейся части. Также используется для обозначения разрыва, когда характер объекта делает использование обычного типа разрыва невозможным.
• Осевые линии: нарисованы для точного указания геометрического центра сборки. Они состоят из серии более светлых длинных и коротких черточек.

Чтение инженерных чертежей – что дальше?

Теперь пришло время попытаться визуализировать, как сборка должна выглядеть в 3D (для этого можно не учитывать точные размеры). Большинство новых рисунков будут иметь изометрический вид, чтобы помочь вам. Вы можете использовать спецификацию, чтобы найти компоненты на чертеже, чтобы понять роль, которую они играют в сборке.

Помните, что чтение технического чертежа может занять много времени, в зависимости от сложности сборки и опыта читателя.

Если вы хотите узнать больше, наш однодневный вводный курс научит вас правильно читать и интерпретировать чертежи и лучше понимать конкретные требования проекта.