Punkty charakterystyczne maszyn sterowanych numerycznie

Każda obrabiarka sterowana numerycznie posiada własny układ współrzędnych, do którego należą punkty charakterystyczne:

• zerowe;
• odniesienia.

Rys. 8. 5. Oznaczenie symboliczne i literowe oraz określenie punktów zerowych
[Źródło: https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/28705635/PG_0310_pl_plPL.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=46251498&forcedownload=true.]

Rys. 8. 6. Oznaczenie symboliczne i literowe oraz określenie punktów odniesienia.
[Źródło: https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/28705635/PG_0310_pl_plPL.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=46251498&forcedownload=true.]

Punkt zerowy obrabiarki jest określony przez producenta i nie podlega zmianom. Znajduje się on poza obszarem obróbki.

Punkt startowy programu obróbki jest to punkt stały i niezmienny – znajduje się w obszarze roboczym i punkt zerowy narzędzia znajduje się w nim w momencie przygotowania obrabiarki (punkt wyjściowy obrabiarki).

Punkt zerowy odniesienia narzędzia jest to punkt na głowicy narzędziowej, względem którego są obliczane wartości narzędzia. Każde zamontowane w głowicy narzędzie ma swoje wymiary. Przy obróbce programujemy ruchy wybranego punktu narzędzia (w przypadku wiertła i noża tokarskiego są to wierzchołki). Podczas uzbrajania obrabiarki dokładnie mierzy się odległości wierzchołków narzędzi od punktu odniesienia narzędzia (w obydwu osiach) i podaje w programie obróbki jako korektory narzędzia. Podanie korektorów powoduje, że programując ruchy narzędzia obrabiarka będzie te komendy odnosiła w stosunku do jego wierzchołka. Parametry geometryczne przedmiotu obrabianego mogą być opisane poprzez zastosowanie wymiarowania:

• przyrostowego (we współrzędnych przyrostowych), gdzie odległości lub kąty mierzone są od ostatniego poprzedzającego punktu w kolejnych pomiarach;
• absolutnego (we współrzędnych absolutnych), tzn., że odległości lub kąty mierzone są od początku układu współrzędnych.

Interpolacja

Obróbka przedmiotów na obrabiarce sterowanej numerycznie wymaga przemieszczania narzędzia tzw. torze narzędzia, który można określić jako krzywą, po której przemieszcza się charakterystyczny punkt narzędzia skrawającego, np. wierzchołek noża tokarskiego.

Tor narzędzi na maszynach sterowanych numerycznie może być realizowany przez interpolację, tj. określenie punktów pośrednich między danymi punktami na wyznaczonym torze lub zarysie według odpowiedniej linii. Najczęściej stosowana jest interpolacja:

• punktowa;
• liniowa;
• kołowa;
• funkcją wyższego rzędu.

Interpolacja punktowa (zwana też ruchem szybkim – rys. 8.10) polega na przemieszczeniu się narzędzia do zaprogramowanego punktu z dużymi prędkościami. Ruch ten może być zrealizowany z brakiem powiązania ruchu w osiach, czyli przy braku interpolacji, czego efektem jest nieprzewidywalny tor ruchu narzędzia.

Rys. 8.10. Zasada interpolacji punktowej
[Źródło: http://www.zip.pb.edu.pl/public/osn_3eti.pdf]

Interpolację punktową można stosować tylko do wykonywania ruchów ustawczych narzędzia. Ponieważ przy stosowaniu interpolacji punktowej ruch narzędzia może odbywać się po nieokreślonym torze, dlatego istnieje ryzyko kolizji przemieszczanego narzędzia z przedmiotem obrabianym lub innym elementem konstrukcyjnym obrabiarki. Dlatego programowanie ruchów narzędzia z interpolacją punktową należy wykonywać bardzo starannie po przeanalizowaniu możliwości wystąpienia kolizji. Interpolacja liniowa jest najprostszym i najczęściej wykorzystywanym ruchem roboczym. Tor ruchu narzędzia przebiega po linii prostej pomiędzy punktem początkowym i końcowym. Interpolacja liniowa stosowana jest do toczenia powierzchni czołowej, walcowej, stożkowej na tokarce oraz wiercenia, rozwiercania frezowania powierzchni czołowych na frezarce.

Rys. 8.11. Zasada interpolacji liniowej: a) w jednej osi, b) na płaszczyźnie, c) w przestrzeni
[Źródło: http://www.zip.pb.edu.pl/public/osn_3eti.pdf]

Interpolacja kołowa jest to wytyczenie trajektorii ruchu narzędzia w kształcie łuku. Podczas programowania interpolacji kołowej ważne jest określenie środka okręgu oraz promienia łuku.

Rys. 8.12. Zasada interpolacji kołowej
[Źródło: http://www.zip.pb.edu.pl/public/osn_3eti.pdf]

Interpolacja funkcją wyższego rzędu, to zastąpienie funkcją wyższego rzędu (łukami wielomianowymi stopnia n) obrabianego konturu. Interpolacja ta stosowana jest w obrabiarkach wieloosiowych o bardzo rozbudowanym systemie sterowania – nie będzie rozwijana w treści modułu.

Wymiana narzędzi

Realizacja procesu obróbki za pomocą obrabiarki sterowanej numerycznie wiąże się z potrzebą zmiany stosowanych narzędzi obróbczych. Narzędzia, które przewidziane są do wykorzystania w procesie obróbki zamocowane są w magazynach narzędzi. W przypadku tokarki magazyn narzędziowy (np. w postaci obrotowej tarczy narzędziowej) jednocześnie pełni rolę imaka narzędziowego dla narzędzia w trakcie obróbki, co oznacza, że po wygenerowaniu przez program sterujący polecenia zmiany narzędzia tarcza narzędziowa (głowica rewolwerowa) zostanie ustawiona w położeniu takim, że odpowiednie narzędzie jest gotowe do wykonywania obróbki.

Rys. 8.13. Widok głowicy rewolwerowej
[Źródło: System ZERO-OSN]
 

Frezarki sterowane numerycznie wyposażone są w magazyny narzędzi typu łańcuchowego, tarczowego i do wrzeciona narzędziowego przenoszone są za pomocą dodatkowego urządzenia zwanego zmieniaczem.

Rys. 8.14. Widok magazynów narzędzi frezarki sterowanej numerycznie: a) łańcuchowy
[Źródło: http://www.feeler-cnc.pl/subpages/series.php?lang=pl&series=Seria_SDMG/GA&activeSubpage=5],
b) tarczowy
[Źródło: http://www.feeler-cnc.pl/subpages/series.php?lang=pl&activeSubpage=1&series=Seria_NBP]

Korekcja narzędzi

Proces obróbki przedmiotu na obrabiarce sterowanej numerycznie może być wykonywany różnymi narzędziami różniącymi się, np. średnicą, długością, stopniem zużycia. Wymiary obrabianego przedmiotu są programowane zgodnie z wartościami zamieszczonymi na rysunku. Dlatego tor narzędzia wykonującego obróbkę powinien uwzględniać różnice wartości parametrów wykorzystywanych narzędzi. Aby program sterowniczy obrabiarki mógł uwzględnić te różnice konieczne jest stosowanie korekcji narzędzia – numer narzędzia oraz dane korekcyjne właściwe dla stosowanego narzędzia.

Rys. 8. 15. Zasada korekcji narzędzi
[Źródło: https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/28705635/PG_0310_pl_plPL.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=46251498&forcedownload=true.]

Rys. 8. 16. Zasada korekcji: a) długości narzędzi, b) promienia
[Źródło: https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/28705635/PG_0310_pl_plPL.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=46251498&forcedownload=true.]

Przy pomocy korekcji długości narzędzia wyrównywane są różnice długości pomiędzy zastosowanymi narzędziami. Długością narzędzia jest odległość pomiędzy punktem odniesienia nośnika narzędzia, a wierzchołkiem narzędzia. Długość narzędzia jest mierzona i wraz z wartościami zużycia wprowadzana korekcji narzędzia w programie sterowania. Zarys przedmiotu oraz tor przemieszczania się narzędzia są liniami równoległymi do siebie. Aby zachować tę równoległość do programu sterowania muszą być wprowadzone wartości korekcji promienia narzędzia.

Rys. 8. 17. Zasada korekcji promienia ostrza narzędzia
[Źródło: https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/28705635/PG_0310_pl_plPL.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=46251498&forcedownload=true.]

Położenie ostrza opisywane jest poprzez położenie wierzchołka narzędzia P w stosunku do punktu środkowego ostrza S. Położenie ostrza oraz promień ostrza są wartościami potrzebnymi do wyznaczenia korekcji noży tokarskich. Obrabiarki sterowane numerycznie mogą być wyposażone w automatyczne urzą-
dzenia do pomiaru długości narzędzi.

Opracowano na podstawie materiałów KOWEZIU.