Как устроены оси станка с ЧПУ?

Чертеж любой детали возможно сделать в осях X, Y и Z. Данная система координат записывает положение любой точки в пространстве. С ее помощью можно сделать деталь на станке, где рабочая часть резца перемещается во всех трех осях.

Устройство трехосевого станка с ЧПУ

фото станка

Трехосевой фрезерный станок с ЧП У дает больше возможностей в отличие от устройства с фиксированным шпинделем. Он способен автоматически сменять инструмент и не останавливать при этом процесс работы. Каждая ось станка с ЧПУ включает в себя следующие моменты:

Целевые элементы аппарата. Они должны выполнять три главные задачи:
двигаться в направлении заданной оси;
обеспечивать точное перемещение, исключая люфты и вибрации.

В зависимости от формы профиля существует несколько типов направляющих:

Цилиндрической формы. По шлифованному валу двигаются каретки с целыми втулками и подшипниками. Рельсы закрепляются на несущую конструкцию корпуса. Точность аппарата с этими направляющими будет ниже из-за высоких люфтов и небольшого сопротивления повторным нагрузкам.
Коробчатой формы. Такие направляющие отличаются размером сечения, но система работы у них одинаковая. После подгонки они прикрепляются к станине устройства. Движение происходит за счет каретки, которая точно подогнана по размеру к рельсе.
Профильной формы. Такой вид направляющих по своей работе похож на предыдущий вид, но имеет несколько различий:
Скольжение происходит по профилям.
Трение осуществляется за счет шариков внутри каретки.
По боковым сторонам каретки расположены пыльники, что исключает попадание мусора внутрь элементов.
Винтовой вал. Его задача образовывать круговые движения вдоль оси с небольшим трением и люфтом.
Шаровый двигатель. Он нужен, чтобы перемещаться по дискретным шагам. В зависимости от вида двигателя число шагов колеблется от ста до четырехсот, а угол одного шага — от 0,9 до 3,6 градусов.

Справка: у шарового движка прочный стальной корпус, поэтому в случае протекания он не выйдет из строя.

Сервомотор. Он имеет замкнутую конструкцию, и к нему прикреплено устройство под названием энкодер. Это датчик, сообщающий, сколько шагов сервомотор сделал. Сигнал подтвердит обратную связь с контроллером, благодаря чему значительно увеличится производительность.

Оси координат ЧПУ станка

Работоспособность аппарата с ЧПУ тесно связана с координатной системой. Оси находятся параллельно направляющих устройства, что позволяет в процессе обработки деталей указывать необходимые направления и движение рабочих элементов. Для всех устройств с ЧПУ принята одна система, по которой оси X, Y и Z указывают направление передвижения элементов.

Аппараты с ЧПУ строят детали по направлению снизу вверх. И тут не стоит вопрос о том, в каком именно месте начинается деталь на сборочной пластинке. Но аппарат должен уметь понять положение заготовки в пространстве. Увы, но просто положить кусок металлической детали в ЧПУ станок и нажать на «Пуск» недостаточно.

Все усложняется еще больше, когда нужно обработать несколько инструментов. У каждого из них разная длина, изменяющая расстояние между основной точкой шпинделя и заготовкой.

Система координат — это метод восприятия пространства устройством с ЧПУ. Без нее устройство не узнает:

где заготовка;
насколько далеко от нее расположен инструмент;
какие движения применять для обработки детали.

Как ЧПУ станок применяет координаты?

После того как будет подано питание и прогрузится система управления, запускается инициализация начальных координат положения шпинделя устройства. У любого станка существует начальная точка. Она инициализируется в автоматическом режиме при включении аппарата. Далее все рабочие элементы станка по очереди вращаются по оси до выключателей. Сначала движение осуществляется по оси Z до упора вверх, далее в крайнее положение по оси X, Y. Когда шпиндель достигнет края по одной из осей, сработает конечный датчик и произойдет инициализация начальной точки.

Обтачивание самой заготовки происходит относительно начальной точки, которую настроил оператор в зависимости от ее месторасположения. Чтобы переключиться между системами координат в процессе выполнения системных программ, применяются команды, которые закладываются в постпроцессор во время его предварительной настройки.

Исходная точка

детали станка

У каждого устройства с ЧПУ своя основная точка под названием Machine Home. Когда устройство в первый раз запускается, то не знает, где находится в пространстве, поэтому его нужно откалибровать.

Когда данный процесс осуществляется, то все три оси аппарата двигаются к максимальному пределу. Когда он будет достигнут, сигнал отправится к контроллеру, который запишет положение для определенной оси. Когда данный процесс произойдет для всех осей, то машина будет находиться в режиме ожидания.

Процесс переходит от ЧПУ к ЧПУ. Для многих из них есть физический выключатель, сигнализирующий контроллеру, что аппарат достиг предела оси.

Как использовать оси координат в станках с ЧПУ?

фото

Система координат для всех устройств с ЧПУ принята одна, при которой оси X, Y и Z указывают движение заготовок относительно подвижных элементов аппарата.

Положительные варианты оси координат возможно определить согласно правилам правой руки. Большой палец означает направление оси X, указательный — Y, средний — Z. Вращаются эти оси так: если повернуть большой палец по направлению оси, то те, которые согнуты, укажут направление движения.

Взаимодействие направления осей координат станков с ЧПУ и заданных координат оператором

Система координат устройства главная, и в ней определяются максимальные движения, текущие и начальные положения рабочих элементов устройства. При этом их положение характеризуют основные точки, которые выбирают, учитывая особенности узлов аппарата. Таким образом, основными точками служат:

для шпиндельной части — точка пересечения его торца с осью его вращения;
для токарно-револьверного устройства — центральная часть резцедержателя в плоскости или же основная точка блока;
для крестового стола — настроечная точка, которая определяется конструкцией ЧПУ;
для поворотного стола — центральная часть поворота на зеркале стола.

Коррекция оси ЧПУ станка на примере токарного

Коррекция оси ЧПУ токарного станка происходит следующим образом: аппарат фиксирует отклонения верха режущей кромки инструмента из-за перепадов температуры или полного изнашивания; отклонение положения верха резца замеряется в двух направлениях, которые соответствуют линейным и радиальным положениям детали.

Измерение происходит по одной из программ устройства ЧПУ. По команде ЧПУ-системы головка выводится в одно положение, при которой резец будет установлен в позицию измерения. Дальше револьверная головка перемещается до момента касания режущей кромкой прибора измерения. Затем она возвращается в позицию измерения, и после этого перемещение происходит для другой координаты.

На основании итогов измерения и происходит коррекция в блоке ЧПУ, которая компенсирует смену положения режущей кромки инструментов.

Справка : такую коррекцию лучше всего проводить перед чистовым проходом.

Станки с ЧПУ используются в разных сферах промышленной и непромышленной деятельности. Это оборудование способно обрабатывать заготовки из металла, дерева и пластмассы. Главное достоинство аппаратов заключается в точности, многофункциональности и повторяемости.