При подготовке управляющей программы важным моментом является разработка траектории движения режущих инструментов относительно детали и на этой основе — описание движений соответствующих органов станка. Для этого используется несколько систем координат.
Главная расчетная система — система координат станка, в которой определяются предельные перемещения и положения его рабочих органов. Эти положения характеризуются базовыми точками, которые выбираются в зависимости от конструкции станка. Например, для шпиндельного узла базовой является точка пересечения торца шпинделя с осью его вращения, для крестового стола — точка пересечения его диагоналей, для поворотного стола — центр поворота на зеркале стола и т.д.
Положение осей и их направления в стандартной системе координат рассмотрены ранее. Начало стандартной системы координат обычно совмещается с базовой точкой узла, несущего заготовку. При этом узел фиксируется в таком положении, при котором все перемещения рабочих органов станка происходят в положительном направлении. От этой базовой точки, называемой нулем станка, определяется положение рабочих органов, если информация об их положении потеряна (например, вследствие аварийного выключения электроэнергии).
В нуль станка рабочие органы перемещаются при нажатии соответствующих кнопок на пульте управления или с помощью команд управляющей программы. Точный останов рабочих органов в нулевом положении по каждой из координат обеспечивается датчиками нулевого положения. В ряде случаев, например при токарной обработке, нуль станка во избежание аварии устанавливается со смещением.
При закреплении заготовки на станке можно рассматривать систему координат детали с базовой точкой, определяющей положение этой системы и системы координат станка относительно друг друга . Иногда такая связь осуществляется при использовании базовой точки крепежного приспособления.
Система координат инструмента предназначена для задания положения его рабочей части относительно узла крепления. Инструмент описывается в рабочем положении в сборе с державкой. При этом оси системы координат инструмента параллельны соответствующим осям стандартной системы координат станка и направлены в ту же сторону.
За начало системы координат инструмента принимают базовую точку инструментального блока, выбираемую с учетом особенностей его установки на станке. Положение вершины инструмента задается радиусом r и координатами Хн Zee настроечной точки. Эта точка обычно используется при определении траектории, элементы которой параллельны координатным осям. При криволинейной траектории за расчетную точку принимают центр закругления при вершине инструмента.
При разработке управляющей программы и обработке детали используют систему координат программы. Ее оси параллельны осям координат станка и так же направлены. Начало координат (исходная точка станка) выбирают исходя из удобства отсчета размеров. Чтобы избежать значительных холостых ходов, исходное положение, от которого начинается обработка и в котором производится смена заготовок и инструментов, задается так, чтобы инструменты находились возможно ближе к обрабатываемой детали.
Для «привязки» в пространстве системы измерения перемещений станка используется нулевая (базовая) точка отсчета. При каждом включении станка эта точка «привязывает» измерительную систему к нулевой точке станка.
Для удобства настройки современные устройства ЧПУ позволяют смещать начало системы координат программы в пространстве во всем диапазоне перемещений рабочих органов. Если при любом их положении нажать кнопку сброса геометрической информации на пульте устройства ЧПУ, то начало отсчета координат сместится в новую точку, соответствующую новому расположению рабочих органов.
Для этой цели можно использовать также программируемый сдвиг нуля, который кодируют подготовительной функцией G92. Такой кадр отрабатывается без перемещения рабочих органов станка.
При смене режущих инструментов в ходе обработки деталей может возникнуть несоответствие результатов обработки требованиям к ней (потеря точности, возрастание шероховатости, появление вибраций и т.д.). В этом случае необходимо оперативно откорректировать программу. Погрешности обработки, требующие коррекции, могут возникнуть при сверлении отверстий, точении конических и фасонных поверхностей вследствие наличия у резцов радиуса вершины.
Возможны две разновидности коррекции — на длину и на радиус инструмента. В первом случае коррекция длины сверла или вылета державки резца осуществляется с помощью команды Н с набором цифр, соответствующих величине коррекции. Например, кадр N060 Т02 HI5 означает введение коррекции на длину 15 мм для инструмента № 2.
Второй случай обеспечивает коррекцию радиуса инструмента и связан с тем, что при точении конических и фасонных поверхностей и при фрезеровании контуров траектория движения центра радиусной поверхности инструмента должна представлять собой эквидистанту относительно поверхности детали. В противном случае возникают погрешности формы поверхности.
Приведем фрагмент программы для компенсации радиуса резца:
N035 G81 X +25 Z +4 1+7 N036 G41
Описание контура обработки
N053 G40 N054 G80
Фрагмент программы, предусматривающий фрезерование по эквидистанте:
% 150
N005 G90 G00 ХО Y0 S1000
N006 G41 G01 Х220 Y100 F100
N007 Х220 Y430 F50
N008 G02 G17 Х370 Y580 1370
N009 х G01 Х705 Y580
N010 Х480 Y190
N011 Х220 Y190
N012 G00 ХО Y0 М05
N013 М02
Функция G41 (коррекция диаметра фрезы, если фреза находится слева от детали) в кадре N006 обеспечивает движение центра фрезы по эквидистанте относительно обработанной поверхности.
В ряде случаев требуется скорректировать подачу, чтобы уменьшить шероховатость обработанной поверхности, исключить вибрации и т.д. Для этого на пульте управления необходимо установить новое значение подачи и ввести его в память устройства ЧПУ.