표준 기계 좌표계. 컴퓨터로 제어되는 기계의 좌표계

CNC 기계의 작동은 좌표계와 밀접한 관련이 있습니다. 좌표축은 기계 가이드와 평행하므로 프로그래밍 처리 시 작업 부품의 이동 방향과 크기를 나타낼 수 있습니다. 처럼 통합 시스템 GOST 23597-79 * (ST SEV 3135-81)에 따른 모든 CNC 기계의 좌표 표준 (오른쪽) 시스템이 채택됩니다. X, Y, Z (그림 14.19)는 기계의 움직이는 부분에 대한 도구의 긍정적인 움직임을 나타냅니다. 고정된 공작물에 대한 공작물 이동의 양의 방향

인생의 모든 일이 그렇듯이, 모든 면에서 장점이 있는 것은 아니지만 단점도 있습니다. 우선, 일반적인 의미에서 시뮬레이션은 여전히 ​​시뮬레이션, 즉 현실의 가상 표현이며 완전히 사실일 필요는 없다는 점을 명심해야 합니다. 여기에 추가된 것은 추정치나 알 수 없는 데이터를 직접적으로 사용하여 데이터 가설을 구현해야 하는 경우가 많으며, 이는 현실과 시뮬레이션 결과를 분리하는 데 기여합니다. 물론, 또 다른 단점은 시뮬레이션을 실행하는 데 필요한 계산 시간이며, 유한 요소의 경우 고도로 정제된 메시를 사용하여 현상이 매우 국부적일 때 계산 시간이 매우 길다는 것입니다.

기계 부품은 축을 나타냅니다 X", Y′, Z", 축 반대 방향 X, Y, Z. 따라서 포지티브 이동은 항상 공구와 공작물이 서로 멀어지는 이동입니다.

공구의 원형 이동(예: 스핀들 축의 각도 변위) 제 분기)는 문자로 지정됩니다. (축을 중심으로 엑스 ), 안에 (축을 중심으로 와이 ), 와 함께 (축을 중심으로 ) 및 공작물의 원형 이동(예: 프로그램에 의해 제어되는 테이블 회전) 천공기) - 각각 문자 A', B, C'. "원형 이동"의 개념에는 공구를 운반하는 스핀들의 회전이 포함되지 않습니다.

시뮬레이션의 경우 가공, 문제는 더욱 복잡해집니다. 가공 프로세스의 시뮬레이션은 현재 실제로 유한 요소 모델을 통해서만 가능하며, 이는 실제로 칩의 작은 부분을 시작하는 경우에도 매우 높은 계산 노력을 의미합니다. 짧은 시간밀리초 단위로 처리됩니다. 칩 제거 과정은 매우 복잡합니다. 물리적 현상, 큰 변형이 발생할 뿐만 아니라 변형률도 높은 경우.

선반. 나타내기 위해

쌀. 14.19. 표준 시스템특수 주위의 2차 각도 운동

CNC 기계 좌표축은 문자를 사용합니다 그리고 이자형 . 나타내기 위해

하나의 직선을 따라 두 작업 본체의 이동 방향은 소위 보조 축을 사용합니다. (평행한 엑스 ), V (평행한 ), (평행한 ). 한 방향으로 세 가지 이동을 하는 경우 소위 3차 축도 사용됩니다. 피, 큐, 알 (그림 14.19 참조)

모니터링 및 제어: 현재 상황을 이해하는 열쇠

칩 규모에 국한된 이 현상은 공정 시뮬레이션을 통해 평가하고 해결하기가 매우 어려운 마찰 및 전단으로 인한 효과와 결합 문제를 안고 있습니다. Stuhlen은 1940년대에 가공 공정 최적화 모니터링을 점차적으로 개선했습니다. 도입과 함께 센서의 해상도가 높아져 보간을 생성할 때 제어 서보 메커니즘의 반응이 향상되었으며 운영자를 위한 보다 "사용자 친화적인" 프로그래밍이 가능해졌습니다.

기계 좌표계. 기계에서 다양한 방식모델과 좌표계는 다르게 배치되지만(그림 14.20) 축의 양의 방향과 좌표 원점 위치(기계 영점)를 결정합니다. ).

기계 좌표계는 공작 기계의 한계 변위, 초기 및 현재 위치를 결정하는 주요 계산 시스템입니다. 동시에, 기계 작업 기관의 위치는 고려하여 선택된 기준점을 특성화합니다. 디자인 특징개별 프로그램으로 제어되는 기계 구성 요소. 따라서 기준점은 다음과 같습니다. 스핀들 장치의 경우 - 점 N 스핀들 끝과 회전축의 교차점(그림 14.21) 터릿 선반 지지용 - 지지대의 가이드와 평행하고 스핀들의 회전축 또는 공구 블록의 기준점을 통과하는 평면에 있는 공구 홀더의 회전 중심입니다. 크로스 테이블의 경우 - 대각선의 교차점 또는 고정 장치의 설계에 따라 결정된 특수 튜닝 지점입니다. 턴테이블의 경우 - 테이블 거울의 회전 중심 등

그 결과 부품 품질은 향상되었지만 오늘날 알려진 것처럼 가공 공정에 대한 실시간 모니터링은 아직 이루어지지 않았습니다. 현재 절단공정관리 형태는 목적에 따라 3단계로 분류된다. 첫 번째는 서보 제어 회로로, 그 기능은 마찰, 유격, 기계적 힘 등에 의해 발생하는 편차를 보상하기 위해 샤프트와 스핀들의 위치와 속도를 조절하는 것입니다. 두 번째 수준은 보간 사이클이며, 그 목적은 원하는 공구 경로를 유지하기 위해 여러 축의 동시 이동을 조정하는 것입니다.



데이텀 포인트는 기계 테이블 중앙의 정확한 데이텀 홀(예: 데이텀 홀)을 통해 실질적으로 표현될 수 있습니다. 에프 그림에서 14.21).

기술 문서에서 작업 본체의 가능한 변위 한계는 일반적으로 기준점 변위 한계로 표시됩니다.

GOST 23597-79*(그림 14.19 참조)의 권장 사항에 따라 선택된 기계 좌표계를 일반적으로 표준이라고 합니다. 이 시스템에서 좌표축의 양의 방향은 오른손 법칙에 의해 결정됩니다. 엄지손가락(그림 14.22, )는 x축의 양의 방향을 나타냅니다( 엑스 ), 색인 - 세로좌표 - ( 와이 ), 중간축 적용( ). 이러한 축에 대한 양의 회전 방향은 또 다른 오른손 법칙에 의해 결정됩니다. 이 규칙에 따르면 엄지손가락을 축 방향으로 놓으면 나머지 구부러진 손가락은 양의 회전 방향을 나타냅니다(그림 14.22, 6).

세 번째 수준은 적응형 또는 연속 제어 루프로, 기계 모델, 제어 알고리즘 등에 적용되는 가공의 중요한 매개변수 제어를 통해 부품의 생산성과 최종 품질을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 위에서 언급한 처리 매개변수를 자동으로 설정합니다.

처음 두 레벨은 오늘날 모든 공구 기계가 보유하고 있으며 지금까지 작업해 온 수준이지만 "결함 제로" 기계화를 달성하려면 적응형 제어 루프에 중점을 둘 필요가 있습니다. 유일한 방법처리 프로세스를 실시간으로 최적화합니다.

쌀. 14.20. 다양한 CNC 기계의 좌표계 배치:

a - 회전 목마; - 수직 밀링

표준 기계 좌표계의 축 방향은 드릴링, 보링, 밀링 및 선반에서 드릴링할 때 이동 방향과 연관됩니다. 공작물에서 드릴이 후퇴하는 방향은 축에 대해 양의 방향으로 간주됩니다.

적응 제어에서는 무엇을 측정합니까? 데이터는 어떻게 획득되고 적용됩니까? 적응형 제어 루프를 사용하여 가공하는 경우 진동, 전단력, 서보 모터에서 소비되는 전력, 절삭 온도 등 가공 공정에서 파생된 중요한 매개변수를 측정할 수 있습니다. 결과적으로 공구 수명이 늘어나고, 생산 주기가 개선되며, 부품의 표면 무결성과 최종 마감이 향상됩니다.

그림 11은 구현된 프로세스를 세 가지 수준으로 제어하는 ​​기계의 단순화된 다이어그램을 보여줍니다. 기계의 제어 수준. 어떤 센서가 사용됩니까? 얻은 데이터는 무엇을 의미합니까? 그들은 무엇을 위해 필요합니까? 위에서 설명한 것처럼 중요한 매개변수에서 필요한 데이터를 얻으려면 문제의 물리량을 캡처하고 이를 아날로그 신호로 변환할 수 있는 센서를 설치해야 합니다. 예를 들어, 진동 측정에서는 일반적으로 가속도계로 알려진 기계식, 용량성, 미세기계식 또는 압전식 센서를 사용합니다.


쌀. 14.21. CNC 수직 드릴링 머신 좌표계

, 즉 축 항상 기계의 회전 요소인 스핀들에 연결되어 있습니다. 중심선 엑스 축에 수직 공작물 설치 평면과 평행합니다. 두 축이 이 정의에 해당하면 축에 대해 엑스 기계 장치의 최대 이동이 가능한 것을 선택하십시오. 알려진 축 포함 엑스 그리고 중심선 오른쪽 직교 좌표계의 축 위치 조건에서 고유하게 결정됩니다.

후자는 기계 가공 분야에서 가장 일반적으로 사용되며, 그 작동은 일반적으로 압전 결정 격자에 가해지는 힘에 따라 전하가 생성되는 것을 기반으로 합니다. 이러한 센서는 절단 영역에 최대한 가깝게 위치해야 합니다. 연삭 공정에 사용할 경우 세 개의 직교 축에서 진동을 측정하여 공작물에 배치하는 3방향 가속도계를 사용하는 것이 좋습니다. 반면, 회전을 할 경우에는 인서트 반대편의 공구 홀더에 넣는 것이 좋습니다.

기계의 표준 좌표계 원점은 일반적으로 공작물을 운반하는 장치의 기준점과 결합되며, 기계 작업 부품의 모든 움직임이 양의 좌표로 설명될 수 있는 위치에 고정됩니다(그림 14.20 참조). , 14.21). 점 를 기계 좌표계의 원점으로 삼아 기계 영점 또는 기계 영점이라고 합니다. 이 위치에서는 공작물과 공구를 운반하는 작업 본체(기준점)가 서로 가장 짧은 거리를 가지며 기계의 판독 요소가 디지털 디스플레이 보드의 영점 판독값을 결정합니다.

이 경우 절단 방향의 단축 가속도계를 사용하면 충분합니다. 가속도계를 사용하면 표면 조도 불량, 공구 조기 마모 및 절삭력 대폭 증가로 이어지는 재생성 떨림을 방지할 수 있습니다. 가속도계가 수신한 신호를 사용하여 고주파 및 저주파 범위의 편차를 각각 계산하고 거기에서 해당 비율을 얻을 수 있습니다. 비율의 값이 1보다 훨씬 작은 값을 갖는 경우 이는 불리한 결과를 피하기 위해 법원의 조건을 변경해야 하는 대화 재생이 있음을 나타냅니다.

예를 들어, 수직 드릴링 머신(그림 14.21 참조)에서 기준점은 에프테이블은 테이블의 중앙에 직경 40H8의 구멍이 만들어집니다. 스핀들 기준점이 포인트입니다. N- 스핀들 끝 평면의 스핀들 구멍 중심. 기계 설계에 따라 테이블이 축을 따라 이동할 수 있는지가 결정됩니다. 엑스(테이블의 세로축) 기준점 중심 위치를 기준으로 좌우로 400mm. 가능한 오프셋

대조적으로, 동력계로 알려진 변환기는 전단력을 측정하는 데 사용됩니다. 가공에 가장 많이 사용되는 것은 석영 기술을 기반으로 합니다. 동력계의 경우 세 축 모두에서 힘을 측정할 수 있는 동력계 테이블을 사용하는 것이 좋습니다. 삼축. 이는 이러한 방식으로 세 가지 구성 요소의 근원에서 총 절삭력을 얻을 수 있기 때문입니다. 밀링의 경우 토크 테이블은 공작물에 부착되도록 배치됩니다.

토크 테이블을 공작물에 바인딩할 수 없어 회전하는 경우 공작물이 공구에 부착됩니다. 토크 테이블 덕분에 공구 마모를 예측할 수 있으므로 조기 공구 파손으로 인한 부품 손상을 방지하여 생산 가동을 최적화할 수 있습니다. 절삭력 외에도 절삭 조건을 최적화하여 공구 수명을 극대화할 수 있습니다. 특히, 절삭력의 반경방향 성분을 분석하는 경우, 이 증가가 라이너 팁의 마모와 어떻게 연관되어 있는지 알 수 있습니다.

테이블 축 (가로)는 450mm입니다. 따라서 가능한 점 변위 선으로 형성된 직사각형(그림 2.4에서 음영 처리됨)은 에프축을 따라 엑스그리고 와이, 도구, 축을 사용하여 공작물을 처리할 수 있는 영역을 결정합니다.이는 스핀들 축과 일치합니다. 고려 중인 기계 평면의 이 영역(종종 작업 영역이라고 함)은 800X450mm 크기로 제한됩니다.

반면, 이송력으로 인해 증가가 발생한다면 이는 절삭날의 과도한 마모를 의미합니다. 전력 소비를 측정하려면 홀 효과 전력계를 설치해야 합니다. 단계적으로 적용되어야 함 전원 케이블정보를 얻는 것이 바람직한 서보 모터 전력 조절기에. 밀링의 경우 일반적으로 전력 소비는 스핀들 서보 모터에서 측정되지만 선반의 경우 일반적으로 인서트 서보 모터에서 소비 전력이 측정됩니다. 강조되어야 할 중요한 측면은 단순한 이동 사실을 통해 서보모터의 정격 소비량을 제어할 필요성, 즉 서보모터 자체에 의해 소비되는 전력과 절단 공정에 의해 실제로 소비되는 전력을 구별해야 한다는 것입니다.

처리 영역에 대한 데이터 가용성

쌀. 14.22. 오른손 법칙;필수입니다. 가능성을 결정하기 때문입니다.

- 긍정적인 방향기계 프로그래밍 능력

좌표축; - 긍정적인가공된 공작물의 움직임.

회전 방향움직임을 계산하려면

따라서 부품을 순차적으로 가공하는 경우 먼저 진공에서 가공을 수행하여 부품 가공 중에 데이터를 수집할 때 계산을 수행할 수 있도록 하는 것이 좋습니다. 절단 공정에 의해 소비되는 실제 전력 반대로 단일 장치인 경우 전력 소비의 실제 값에 근접한 기계 모델이 있습니다.

단면적으로 서보모터가 소비하는 전력을 측정할 때 필요한 것은 이러한 전력 값으로부터 직접 측정하지 않고도 절삭력을 얻을 수 있는 모델을 구축할 수 있다는 것입니다. 산업에서 이 기술을 사용하는 것은 작동 관점에서 더 매력적입니다. 기계의 각 축에 파워 미터를 사용하는 경우 동력계 테이블을 배치해야 하므로 예를 들어 회전할 때 발생하는 불편함이 있기 때문입니다. 일반적으로 각 가공 단계에서 사용되는 여러 가지 도구를 제거할 수 있습니다.

축을 따라 테이블 엑스 그리고 와이 항상 기계의 양의 0이었습니다 모서리 중 하나에 배치 촬영 업무 공간(그림 참조.

14.20, b). 자연스럽게 포인트의 위치가 고정되어 있고 변하지 않습니다. 이 경우 요점은 기계 좌표의 원점이 됩니다. 그러면 점의 위치는 에프 좌표로 지정할 수 있습니다 xMF 그리고 yMF 점에 비해 .

절삭 온도를 측정하는 방법에는 두 가지가 있지만, 공구-칩 인터페이스에 접근할 수 없기 때문에 둘 다 정확한 온도를 제공하지 않습니다. 첫 번째는 적외선 열화상 카메라 사용을 기반으로 하지만 절삭유 사용으로 인해 절단 영역의 방사율이 완전히 차단되어 실제 측정이 왜곡됩니다. 두 번째 방법은 더 신뢰할 수 있습니다. 열전대가 절단 영역에 가장 가깝게 배치되어 열전대에 도달하기 전에 특정 양의 에너지가 소산되기 때문에 실제가 아닌 데이터가 생성되지만 이는 정성적 값이기 때문입니다. ​​​​그 가치, 즉 모든 가공에서는 절단 중 온도 변화를 달성할 수 있어 가공에 유리합니다.

해당 기계의 경우(그림 14.21 참조) 점의 위치 에프축을 따라 0-800mm 내에서 변경됩니다. 엑스축을 따라 0-450 mm . 축 방향으로 스핀들 끝의 가능한 변위 380mm(70~450mm)입니다. 이 경우, 테이블 거울에 대한 끝의 하한(한계) 위치가 이동의 시작으로 간주되며, 끝에서 테이블 거울까지의 거리는 70mm입니다.

열전대는 실험 테스트에 가장 많이 사용되지만 산업 현장에서 이를 구현할 때의 문제는 온도를 적절하게 측정하려면 절단 또는 조각 도구에 내장해야 한다는 것입니다. 이는 최종 제품이나 절단 도구를 변경하는 "침투적" 기술입니다. , 도입 위치에 따라 다릅니다. 이러한 이유로 이 요소의 중요성에도 불구하고 오늘날까지 이 변수는 산업 작업장에서는 사용되지 않습니다.

공정 및 능동 제어의 계측

생산 프로세스의 경쟁력과 수익성 향상을 추구하려면 모든 불규칙성을 감지하고 원산지에서 처리할 수 있는 제어 시스템을 통합해야 합니다. 제조 공정을 계량적으로 제어하면 낭비와 비효율성을 크게 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 부품 품질을 개선하고 기계 유지 관리를 줄일 수 있습니다. 이 모든 것이 배송 지연을 방지하고 부품의 높은 추적성을 보장합니다.

기계가 작동 중일 때 CNC 패널의 디스플레이 보드는 기계 영점을 기준으로 기계 기준점의 실제 위치를 반영합니다.

고려 중인 예의 경우 이는 점의 위치입니다. 에프점에 비해 그리고 점 N해당 시스템의 0 레벨을 기준으로 XYZ기계 좌표. 그림 1에 표시된 기계 작동 부품의 상대적 위치에 대해 설명합니다. 14.21, 디스플레이 패널에는 X250.00, Y235.00 및 Z000.00 데이터가 표시됩니다. 스핀들 축이 지점 133과 정렬된 위치의 경우 디스플레이 패널에 X800.00, Y450.00 및 Z000.00이 표시됩니다. 포인트가 되는 위치에 N점 313에 맞춰 정렬되면 디스플레이 패널의 값은 X800.00, Y000.00 및

쌀. 14.23. 좌표계 Z380.00 등 해당 기계의 위치에서,

스핀들 축이 영점과 정렬된 경우 기계(XMY) 및 공작물(X U WY A) ,


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CNC 기계의 좌표계.

CNC 기계 작동 및 가공 프로그래밍은 좌표계와 밀접한 관련이 있습니다. 좌표축은 기계의 가이드와 평행하게 위치하는 것으로 가정되며 프로그래밍 중에 작업 본체의 이동 방향과 크기를 나타낼 수 있습니다.

쌀. 1.6. CNC 기계의 표준 좌표계.

모든 CNC 기계에 대한 통합 좌표계로 오른손잡이 시스템이 채택되었습니다. 여기서 X, Y, Z 축(그림 1.6의 실선)은 기계의 고정 부품에 대한 공구 이동의 양의 방향을 나타냅니다. . 기계의 고정 부분에 대한 공작물의 양의 이동 방향은 축 X, Y, Z"(그림 1.6의 점선)로 표시되며 축 X, Y, Z의 반대 방향을 향합니다. 따라서 양의 움직임은 항상 공구와 공작물이 서로 멀어지는 움직임입니다. 1 .

1 작업 본체가 서로 수직인 세 방향으로 움직이는 기계에서는 공작물이나 도구가 움직이는지 여부에 관계없이 축이 X, Y, Z로 지정되는 경우가 많습니다.

공구의 원형 이동(예: 밀링 머신의 스핀들 축 회전)은 문자 A(X축 중심), B(Y축 중심), C(Z축 중심) 및 원형으로 지정됩니다. 공작물의 이동(예: 보링 머신에서 프로그램으로 제어되는 테이블 회전) - 각각 문자 A, B, C를 사용합니다. "원형 이동"의 개념에는 공구를 운반하는 스핀들의 회전이 포함되지 않습니다. 또는 선반의 스핀들.

논의된 것 외에도 공작 기계의 작업 부분 사이의 좌표축 분포에 대해 다음과 같은 추가 규칙이 사용됩니다. X 축은 항상 수평으로 위치하며 Z 축은 공구 회전 축(선반에서 - 스핀들 축).

처리를 프로그래밍하려면 기계의 각 작업 요소의 이동 방향을 특정 문자로 표시하는 것이 중요합니다. 이는 켜져야 하는 작업 요소를 프로그램에서 나타내기 때문입니다. 그러나 펀처 키보드에는 펀치 테이프에 정보를 기록하기 위한 획이 있는 문자가 없습니다. 따라서 하나의 직선을 따라 두 작업 본체의 이동 방향을 나타낼 때 U(X 대신), V(Y 대신), W(Z 대신)와 같은 소위 보조 축이 사용됩니다. 한 방향을 따라 세 가지 이동을 수행하는 경우 소위 3차 축(P, Q, R)도 사용됩니다. 특히 3차 축 R은 초기 좌표를 기록하기 위해 소위 표준 사이클을 프로그래밍할 때 공작 기계에서 자주 사용됩니다. 하나의 도구로 여러 개의 동일한 표면을 처리하는 경우 Z축을 따라 회전 도구가 이동합니다. 2차 및 3차 축은 프로그래밍 가능한 좌표 수가 3개 이상인 기계에도 사용됩니다.