Оси координат в станках с ЧПУ: от теории к практике эффективной обработки

С школьной скамьи мы знаем, что чертеж любой фигуры можно построить в осях координат Х, Y, Z. Эти же оси используют и в станках с ЧПУ, и именно они определяют возможности оборудования. Рабочая часть резца перемещается по всем трем осям, что позволяет создать деталь любой конструкции.

Оси X, Y, Z в устройствах с ЧПУ — фундаментальное понятие, так как работа любого станка связана с этой системой координат. Она определяет положение инструмента относительно детали. Устройства с ЧПУ строят деталь снизу вверх, но они должны «понимать» положение этой детали в пространстве.

Главный принцип: Правило правой руки и ГОСТ 23597-79

Чтобы понять и запомнить расположение осей, используется правило правой руки:

• Большой палец указывает направление оси X.
• Указательный палец указывает направление оси Y.
• Средний палец указывает направление оси Z.

Есть ещё одно важное правило: ось Z всегда связана со шпинделем, который вращает инструмент (фрезу, сверло). Это ключевой принцип ГОСТ 23597-79 (или международного стандарта ISO 841, который полностью ему соответствует).

Назначение каждой оси согласно стандарту

Ось Z: 

• Всегда совпадает с осью вращения шпинделя. Отвечает за движение, направленное вдоль этой оси.
• Практическое направление: +Z — это всегда движение инструмента выше и дальше от заготовки и -Z — это движение инструмента ниже и ближе, для врезания в материал.

Ось X:

• Это основная горизонтальная ось, параллельная плоскости крепления заготовки (например, рабочему столу).
• Практическое направление: обычно +X — это движение «вправо», если смотреть со стороны шпинделя на заготовку.

Ось Y:

• Замыкает систему координат. Она перпендикулярна и оси X, и оси Z, определяемой по правилу правой руки.
• Практическое направление: на вертикальном станке +Y — это движение «от оператора». Положительное направление движения по оси Y следует выбирать так, чтобы ось Y вместе с осями Z и X образовывала правую прямоугольную систему координат.

Кроме того, бывают и дополнительные вращательные оси (A, B, C). Их добавляют к линейным осям для обработки сложных деталей с нескольких сторон:

• Ось A — вращение вокруг оси X.
• Ось B — вращение вокруг оси Y.
• Ось C — вращение вокруг оси Z.

Станок с осями X, Y, Z, A и C называется 5-осевым и может обрабатывать деталь с пяти сторон без переустановки. 

Система координат для каждого станка различна. Например, оси токарного станка с ЧПУ — это Z и X. Фрезерный станок имеет оси X, Y, Z и дополнительные оси вращения, а токарно-фрезерный станок использует гибридную систему координат.

Главная особенность — шпиндель вращает заготовку, а не инструмент.

• Ось Z. Всегда совпадает с осью вращения шпинделя (и заготовки). Это движение вдоль детали. +Z: обычно движение суппорта (с резцом) вправо, от шпинделя. -Z: движение влево, к шпинделю.
• Ось X. Это радиальное движение, перпендикулярное оси Z. +X: Обычно движение резца от центра заготовки (увеличение радиуса). -Х — движение к центру заготовки (уменьшение радиуса, проточка).
• Вращательные оси C. На простейших токарных станках их нет. Заготовка просто вращается, но ее угловое положение не управляется программой.

Таким образом, для токарного станка с ЧПУ рабочими являются 2 линейные оси (X, Z). Движение прямолинейное, цель — создать деталь вращения.

Данный тип оборудования предусматривает, что шпиндель вращает инструмент (фрезу), а заготовка при этом неподвижна или движется линейно.

• Ось Z. Совпадает с осью вращения шпинделя с инструментом.
• Оси X и Y. Определяют перемещение в плоскости, перпендикулярной шпинделю.
• Вращательные оси (A, B, C). Добавляются на 4-х и 5-ти осевых станках для наклона инструмента или заготовки.

Таким образом, фрезерный станок с ЧПУ имеет 3 и более осей. Движение может быть разнообразным, цель — обработка сложных 3D-поверхностей.

Сколько осей имеет токарно-фрезерный обрабатывающий центр? Это гибрид, и здесь система осей становится комбинированной. Такой станок объединяет в одном корпусе функции токарного и фрезерного станков.

• Работают оси X и Z (как у обычного токарного станка). В револьверную головку устанавливается приводной блок, в который устанавливается фреза. 

Для фрезерования используются:

• Ось C. Управление углом поворота основного шпинделя с заготовкой. Это превращает станок в делительный стол. Например, чтобы просверлить отверстие по кругу, командуют: «Повернуть ось C на 90°, подвести инструмент по оси Z, просверлить, и так 4 раза».
• Ось Y. На более прогрессивных токарно-фрезерных центрах добавляется вертикальная ось Y, которая позволяет инструменту двигаться вверх-вниз относительно центра заготовки. Это открывает возможности для обработки заготовок сложной формы на токарно-фрезерном станке.

Инженер-программист в CAM-системе создает траекторию движения инструмента, которая записывается как последовательность команд перемещения по осям (например, G01 X10 Y20 Z-5). Затем производится настройка станка: оператор выставляет «нулевую точку» — начало координат на заготовке, от которой будет работать программа. После запуска станок включает шпиндель и начинает выполнять программу, точно перемещая инструмент относительно "нуля" по координатам X, Y, Z, отсчитывая координаты от того «нуля», который выставил оператор.

Если вы задумались об автоматизации вашего бизнеса, создаете производство с нуля или хотите оптимизировать действующее, наши специалисты непременно вам помогут! Компания «Юнит Станко» работает на рынке промышленного оборудования уже не первый год. В каталоге вы найдете не только станки «UNIT-S», но и инструменты, и оснастку AST.

Наш ассортимент оборудования очень широк. Это:

1. Токарно-фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ и осью Y, например, токарно-фрезерный обрабатывающий центр с осью Y UTM-351BY.
2. Токарно-фрезерные станки с ЧПУ, контр-шпинделем и осью Y, например, токарно-фрезерный обрабатывающий центр с осью Y UTM-351BSY.
3. Токарно-фрезерные станки с ЧПУ с приводным инструментом и осью С, например, Токарно-фрезерный обрабатывающий центр с приводным инструментом и осью С UTM-459M.
4. Токарные станки с ЧПУ, например, токарный обрабатывающий центр UTM-690AW.
5. Пятиосевые фрезерные обрабатывающие центры, например, 5-осевой фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ UMC-650B.
6. Вертикальные фрезерные обрабатывающие центры, например, 3-х осевой фрезерный обрабатывающий центр UVM-855Р с двумя паллетами.
7. Горизонтальные фрезерные обрабатывающие центры, например, 4-х осевой горизонтальный фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ HMC-1000w.
8. Фрезерные обрабатывающие центры портального типа, например, фрезерный обрабатывающий центр портального типа UGM-1640m.

Вы сможете максимально точно подобрать необходимый тип оборудования, чтобы ваше производство работало еще более эффективно. Позвоните нам по указанному телефону или воспользуйтесь формой обратной связи, и наши специалисты обязательно ответят на все ваши вопросы.