Создание управляющей программы для станка с ЧПУ включает в себя не только проектирование траектории движения инструмента, но и точное описание перемещений всех рабочих органов. Этот процесс опирается на использование нескольких взаимосвязанных систем координат, каждая из которых играет свою роль.
Система координат станка и "нуль станка"
Основой для всех расчетов служит система координат станка. В ней задаются предельные положения и ходы рабочих органов, таких как шпиндель или стол. Положения определяются через базовые точки, специфичные для каждого узла: например, точка на торце шпинделя или центр поворотного стола.
Начало этой системы, так называемый "нуль станка", обычно совмещают с базовой точкой узла, на котором крепится заготовка. Это отправная точка для позиционирования. В случае сбоя (например, отключения электричества) рабочие органы возвращаются именно в это положение с помощью датчиков или команд программы. Иногда, как в токарной обработке, нуль станка намеренно смещают для безопасности.
Системы координат детали и инструмента
После закрепления заготовки вводится система координат детали. Её базовая точка определяет взаимное расположение детали и станка, что часто задается через приспособление.
Отдельно существует система координат инструмента. Она описывает положение режущей части относительно державки. Её оси параллельны осям станка. За начало отсчета берут базовую точку инструментального блока. Положение режущей кромки (вершины) инструмента задается координатами, которые используются при построении траектории.
Система координат программы и смещение нуля
Непосредственно при разработке УП и обработке используют систему координат программы. Её начало (исходная точка) выбирают для удобства программирования, часто близко к детали, чтобы сократить холостые ходы.
Современные системы ЧПУ позволяют гибко смещать начало системы координат программы. Это можно сделать, нажав специальную кнопку на пульте, что перенесет точку отсчета в текущее положение инструмента. Также для этого используется программируемый сдвиг нуля (например, функция G92), который выполняется без физического движения станка.
Коррекция управляющей программы
В процессе работы, особенно после смены инструмента, могут возникать погрешности: снижение точности, увеличение шероховатости, вибрации. Это требует оперативной корректировки программы. Чаще всего коррекция нужна из-за износа или неточной установки инструмента.
Существует два основных типа коррекции:
1. Коррекция на длину инструмента. Компенсирует отклонения по оси инструмента (например, длину сверла). В программе задается командой с параметром H, указывающим величину поправки.
2. Коррекция на радиус инструмента. Критически важна при обработке фасонных и конических поверхностей, а также при фрезеровании контуров. Чтобы получить точный профиль детали, центр закругления инструмента должен двигаться по эквидистантной траектории (параллельной контуру детали). Если этого не учесть, возникнут ошибки формы.
Для включения такой коррекции в программу используются функции G41 (компенсация радиуса слева от контура) и G40 (отмена компенсации). Примеры фрагментов программ для токарной и фрезерной обработки наглядно демонстрируют применение этих команд.
Помимо геометрических поправок, иногда требуется оперативно скорректировать технологические параметры, например, подачу (F), чтобы улучшить качество поверхности или подавить вибрации. Это делается непосредственно с пульта управления с последующим вводом нового значения в память ЧПУ.