В станках с числовым программным управлением (ЧПУ) для обеспечения универсальности и единообразия применяется международная система обозначения координат, установленная стандартом ISO 841:1974. Эта система описывает положение осей вращения шпинделя и заготовки, а также все виды движений подачи — как прямолинейные, так и вращательные. Ключевой принцип заключается в том, что программирование технологических операций должно быть независимым от того, что именно перемещается на станке — инструмент или сама деталь. За основу всегда берется движение инструмента относительно неподвижной в системе координат заготовки.
Прямоугольная система координат и основные оси
Основой является правая прямоугольная система координат, жестко связанная с заготовкой. Ее оси (X, Y, Z) ориентированы параллельно прямолинейным направляющим станка. Все линейные перемещения описываются в этой системе. Для обозначения вращательных движений вокруг соответствующих осей используются прописные латинские буквы: A (вокруг X), B (вокруг Y) и C (вокруг Z).
Определение оси Z
Ось Z является главной и всегда совпадает с осью шпинделя, осуществляющего главное движение. На станках сверлильно-фрезерной группы это ось вращения инструмента, а на токарных — ось вращения заготовки. Положительное направление по оси Z всегда соответствует отводу инструмента от обрабатываемой детали, что является важным для безопасности и логики программирования. Например, при сверлении рабочий ход происходит при движении инструмента в отрицательном направлении оси Z.
Если станок имеет несколько шпинделей, основной выбирается по определенным правилам. Предпочтение отдается шпинделю, перпендикулярному рабочей поверхности стола. Если ось основного шпинделя неподвижна, то за ось Z принимается та из стандартных осей, которая ей параллельна. Если же шпиндель может менять ориентацию, то осью Z считается стандартная ось, предпочтительно также перпендикулярная столу.
Определение осей X и Y
Ось X, как правило, располагается горизонтально и параллельно поверхности крепления заготовки. На токарных станках движение по оси X направлено по радиусу заготовки, а его положительное направление соответствует отводу инструмента от оси вращения. На фрезерных и сверлильных станках правило зависит от ориентации шпинделя: при горизонтальном расположении оси Z положительное движение по X направлено вправо от шпинделя к заготовке; при вертикальном — вправо при взгляде от шпинделя на стойку станка.
Ось Y определяется так, чтобы вместе с осями X и Z она образовывала правую прямоугольную систему. Для наглядного определения направлений используется «правило правой руки»: если мысленно расположить кисть тыльной стороной на плоскость заготовки, направив согнутый средний палец вдоль оси Z инструмента, то большой палец укажет направление оси X, а указательный — оси Y.
Обозначение движений и дополнительные оси
Для различения движений инструмента и заготовки вводятся специальные обозначения. Перемещения узлов, несущих инструмент, обозначаются буквами без штриха (X, Y, Z), а узлов, несущих заготовку — теми же буквами, но со штрихом (X', Y', Z'). При этом положительное направление движения со штрихом всегда противоположно положительному направлению движения без штриха.
Помимо основных (первичных) движений по осям X, Y, Z, станки могут иметь вторичные и третичные линейные перемещения, параллельные основным. Они обозначаются буквами U, V, W (вторичные) и P, Q, R (третичные). Чем дальше рабочий орган от основного шпинделя, тем «старше» его движение. Вращательные движения, дополнительные к A, B, C, обозначаются буквой D.
Особые случаи
Для станков с двумя функционально идентичными рабочими органами, например, токарных с двумя независимыми суппортами, оси координат для каждого из них обозначаются одинаково (Z и X), что упрощает программирование и понимание кинематики.
Знак вращательного движения (A, B, C) также определяется по правилу правой руки: если большой палец направлен вдоль положительного направления оси, то согнутые пальцы укажут положительное направление вращения.