Unterschiede und Zusammenhänge zwischen CNC-Werkzeugursprung, Referenzpunkt und Werkstücknullpunkt

Der Einsatz von CNC-Werkzeugmaschinen in der Fertigungsindustrie erfreut sich immer größerer Beliebtheit. Gleichzeitig mit der zunehmenden Lebensdauer von CNC-Geräten wird auch die Reparatur und Wartung von CNC-Werkzeugmaschinen immer schwieriger. CNC-Maschine Werkzeuge in der Skala und im Motor-Encoder sind die wichtigsten Messsysteme, wenn beim Austausch der Skala oder des Encoders der Referenzpunkt der Werkzeugmaschine neu eingestellt werden muss; Darüber hinaus muss aufgrund des Zusammenbruchs des CNC-Systems, Datenverlust usw. auch der Referenzpunkt der Werkzeugmaschine zurückgesetzt werden.

Da sich der Referenzpunkt und der Ursprung der Maschine teilweise überlappen, kommt es in der Praxis leicht zu Verwechslungen, man kann den Unterschied und die Beziehung zwischen den beiden nicht erkennen und manche bezeichnen sie sogar als denselben Punkt. Das genaue Verständnis des Konzepts des Maschinenursprungs und des Referenzpunkts sowie das Erfassen des Unterschieds und der Verbindung zwischen beiden trägt zu einer schnellen Fehlerbehebung und effizienten Lösung solcher Probleme in der Praxis bei.

Maschinenursprung und Maschinenkoordinatensystem

Der Ursprung der Maschine, auch Nullpunkt der Werkzeugmaschine genannt, ist der Nullpunkt des Werkzeugmaschinenkoordinatensystems. Der Punkt am Anfang des Werkzeugmaschinenentwurfs wurde festgelegt, man kann sagen, dass es sich um die Werkzeugmaschine handelt Abmessungen der Designreferenz, ihre Position ist fest und kann nicht verschoben werden. Das Maschinensteuerpult zeigt die Maschinenachsenkoordinaten der Position basierend auf dem Maschinenkoordinatensystem über die Skala und andere Messsysteme an.

Daher ist der Ursprung der Maschine absolut und einzigartig. Auf dieser Grundlage wird bei der Installation, Inbetriebnahme und Wartung von CNC-Werkzeugmaschinen das Werkzeugmaschinenkoordinatensystem unter dem Koordinatenwert verwendet, anstatt das Werkstückkoordinatensystem unter dem Koordinatenwert zu verwenden.

Wie in Abbildung 1 dargestellt, wird das Maschinenkoordinatensystem durch die Konstruktionsbasis generiert und ist daher an der tatsächlichen Maschine weder sichtbar noch leicht zu messen. Der Aufbau der Maschine muss anhand der Konstruktionszeichnungen des Herstellers genau festgelegt werden Maschinenkoordinatensystem, und aus diesem Grund ist die Einführung des Referenzpunktes, Referenzpunkt ein bestimmter fester Positionspunkt, der eine Lasche oder ein Loch sein kann, der zum Nullpunkt der Werkzeugmaschine einen klaren Abstand hat und in der Praxis sein kann auf den Punkt gemessen.

Wie in Abb. 2 dargestellt, ist es nicht möglich, den Nullpunkt der X-Achse direkt zu finden. Dazu kann zunächst der Referenzpunkt der X-Achse ermittelt werden und aus der Position des Referenzpunkts die Position des Nullpunkts ermittelt werden. Nachdem jede Achse der Werkzeugmaschine einen Referenzpunkt hat, können Sie den Nullpunkt jeder Achse finden, und der Nullpunkt jeder Achse konvergiert zwangsläufig zusammen, was den Nullpunkt der Werkzeugmaschine darstellt.

Abbildung 1 Beispiel eines Maschinenkoordinatensystems

Abb. 2 Beispiel für den Zusammenhang zwischen dem Nullpunkt einer Achse und dem Referenzpunkt der Achse.

Konzept der Referenzpunkte und Rolle der Referenzpunkte

1. Das Konzept des Bezugspunkts

Der Referenzpunkt einer CNC-Werkzeugmaschine ist ein fester Positionspunkt, der zur Erkennung und Steuerung der Bewegung der Werkzeugmaschine verwendet wird. Die Position des Werkzeugmaschinen-Referenzpunkts wird vom Werkzeugmaschinenhersteller in jeder Vorschubachse genau eingestellt, und der Koordinatenwert des festen Positionspunkts wurde in den Parametern des CNC-Systems aufgezeichnet.

Die Position des Referenzpunkts der Maschine muss innerhalb des effektiven Verfahrbereichs liegen. Im Prinzip kann es unzählige Referenzpunkte geben, sodass der Referenzpunkt einer bestimmten Achse mit dem Ursprung der Maschine zusammenfallen kann, weshalb manche Leute denken, dass der Referenzpunkt und der Ursprung gleich sind.

CNC-Werkzeugmaschinen müssen nach dem Einschalten den Nullpunkt erreichen. Dies liegt daran, dass die Werkzeugmaschine bei einem Stromausfall die Koordinaten der Position im Speicher verliert, sodass wir bei der Stromversorgung die Achsen wieder an die Maschine anschließen müssen Werkzeug zu einem festen Punkt, dieser feste Punkt ist der Referenzpunkt der Maschine. Das Zurückfahren der Maschine zu diesem festen Betriebspunkt wird als Zurück zum Referenzpunkt oder Zurück-zu-Null-Betrieb bezeichnet.

2. CNC-Werkzeugmaschinen kehren zur Rolle des Bezugspunkts zurück

Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass der Referenzpunkt einen wichtigen Einfluss auf die Koordinatenposition jeder Achse der Werkzeugmaschine hat, und die Rolle des Referenzpunkts spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden zwei Aspekten wider:

(1) Das System bestimmt die Ursprungsposition der Werkzeugmaschine, indem es den Referenzpunkt zurückgibt, um das Koordinatensystem der Werkzeugmaschine korrekt festzulegen.

(2) Pitch-Fehlerkompensation und Spielkompensation werden wirksam, und der Soft-Limit-Verfahrschutz wird wirksam.

Voraussetzungen für das Zurücksetzen des Maschinenreferenzpunkts

Im Allgemeinen besteht keine Notwendigkeit, den Referenzpunkt nach der Installation und Inbetriebnahme der Maschine zu ändern oder zu kalibrieren, sie ist jedoch in den folgenden Fällen erforderlich:

(1) Wenn eine Achse der Skala oder des Encoders ausgetauscht wird, muss der Referenzpunkt der Achse neu eingestellt werden.

(2) Wenn eine große mechanische Kollision auftritt, muss der Referenzpunkt der relevanten Achse erkannt und eingestellt werden.

(3) Wenn das CNC-System abstürzt oder die Systemparameter verloren gehen, müssen die Referenzpunkte jeder Achse zurückgesetzt werden.

1. Festlegen von Methoden für Referenzpunkte der X-, Y- und Z-Achse

Im Folgenden wird beschrieben, wie Sie die Referenzpunkte für die X-, Y- und Z-Achse auf einem 5-Achs-Horizontal-Bearbeitungszentrum von GROB Machine Tools festlegen.

2. Festlegen der X- und Y-Achsen-Referenzpunkte

Messwerkzeug: Werkzeughalter, Messuhr und Kurzmessstab Toleranz: 0.02 mm Verfahren und Punkte:

(1) Positionieren Sie die A-Achse im manuellen Modus auf 0°.

(2) Notieren Sie die Koordinaten des Referenzlochs auf dem Etikett. Die Koordinaten des Referenzlochs auf dem Etikett lauten beispielsweise X: 104.963 Y-81.024 Z287.878, wie in Abb. 3 dargestellt.

Abbildung 3 Koordinatenwert des Referenzlochs

Hier ist das Referenzloch ein fester Positionspunkt, wobei das Referenzloch als Referenzpunkt für die Festlegung des Maschinenkoordinatensystems sowie der X- und Y-Koordinaten des Mittelpunkts des Referenzlochs im Maschinenkoordinatensystem vom Nullpunkt aus verwendet wird der Größe; Z-Koordinaten der Endfläche der Referenzbohrung im Maschinenkoordinatensystem vom Nullpunkt der Z-Achse der Größe.

(3) Im manuellen Modus bewegen Sie die X- und Y-Achsen mit dem Handrad in die Nähe der Referenzlochposition, fahren die Spindel aus, montieren den Werkzeughalter auf der Spindel und saugen dann die Messuhr und die Messstange an Werkzeughalter. Bewegen Sie die Z-Achse und setzen Sie die Messgerätenadel auf die Innenwand des Referenzlochs, spannen Sie sie etwa 0.2 mm vor und stellen Sie das Messgerät an der X0-Position auf Null, wie in Abb. 4 gezeigt.

(4) Drehen Sie die Spindel um 180° und stoppen Sie die Messnadel an der Position X1. Beobachten Sie die Schwenkrichtung der Messgerätenadel. Wenn das Messgerät beispielsweise an der Position X0.3 +1 anzeigt, bewegen Sie die so dass die Messgerätenadel an der X0.15-Position stoppt, um zu sehen, ob die Messgerätenadel immer noch bei +0 steht. Wenn nicht, verschieben Sie die X-Achse erneut, bis der Meterwert sowohl in der linken als auch in der rechten Richtung gleich ist. Wenn nicht, verschieben Sie die X-Achse erneut, bis der Prozentwert in beiden Richtungen gleich oder Null ist.

Bewegen Sie die Y-Achse auf die gleiche Weise, bis die Nadel in beiden Richtungen gleich oder Null ist. Zu diesem Zeitpunkt liegen die Mitte der Spindel und die Mitte des Referenzlochs auf derselben Linie, was bedeutet, dass zu diesem Zeitpunkt die X- und Y-Koordinaten des Bedienfelds theoretisch mit den Referenzlochkoordinaten übereinstimmen sollten.

Abb. 4 Messung der Mitte des Referenzlochs mit einem Prozentmessgerät

(5) Überprüfen Sie, ob die Koordinatenwerte der X- und Y-Achse auf dem Panel-Display im Vergleich zu den angegebenen Werten auf dem Etikett außerhalb der Toleranz liegen.

(6) Wenn der Unterschied zu groß ist, zum Beispiel ist die X-Achsen-Koordinate X108.029 und die Y-Achsen-Koordinate -135.1, was weit außerhalb der Toleranz liegt, muss der Referenzpunkt von X zurückgesetzt werden. und Y-Achse. Drücken Sie „Hauptmenü→Inbetriebnahme→Maschinendaten→Benutzeransicht“ auf dem Bedienfeld, um die Schnittstelle der Motor-Encoder-Parameter der X- und Y-Achse wie in Abb. 5 zu finden. Suchen Sie den Parameter MD34100 unter der X-Achse und geben Sie die angegebenen Koordinaten ein Geben Sie den Wert der X-Achse der Mitte des Referenzlochs auf 104.963 ein und ändern Sie dann den Parameter von MD34210 von 2 auf 1. Drücken Sie dann „Machine Tool“, um den Parameter von 2 auf 1 zu ändern. Ändern Sie dann den Parameter von MD34210 von 2 auf 1 und drücken Sie „Machine Data Valid“ → „Reset“, drehen Sie dann den Multiplikationsknopf der Maschine auf 0 und drücken Sie „Machine → JOG → Ref point → +“. Drücken Sie dann „Maschine → JOG → Referenzpunkt → +“, und Sie können sehen, wie sich der Koordinatenwert der X-Achse von X108.029 auf 104.963 geändert hat. Zurück zur Schnittstelle des Motor-Encoder-Parameters wird der Parameter MD34210 automatisch von 1 auf 2 geändert, was anzeigt, dass die Kalibrierung erfolgreich war.

Abbildung 5 Parameterbildschirm für den Achsenreferenzpunkt

3. Y-Achsen-Kalibrierung

Für die Kalibrierung der Y-Achse wird der gleiche Vorgang ausgeführt. Beachten Sie, dass der Y-Achsen-Koordinatenwert auf dem Etikett in den Systemparameter eingegeben werden muss, anstatt den aktuellen Koordinatenwert der Y-Achse, den aktuellen Koordinatenwert, einzugeben Die Darstellung der X-Achse und der Y-Achse dient nur zur Beurteilung der Überfülle oder Nicht-Überfülle.
Die X- und Y-Achsen sollten während des Kalibrierungsvorgangs nicht bewegt werden, nachdem die Mitte des Referenzlochs gefunden wurde, da es sonst zu einem schwerwiegenden Fehler kommt und der gesamte Vorgang erneut durchgeführt werden muss.

4. Nullpunkterkennung und Kalibrierung der Z-Achse

Messgerät: Standardblock (100 mm) Toleranz: 0.02

Arbeitsschritte und Punkte:

(1) Positionieren Sie die A-Achse im manuellen Modus auf null Grad und notieren Sie die Z-Achsen-Koordinaten auf dem Etikett, wie in Abb. 3 Z: 287.878 gezeigt.

(2) Stoppen Sie die Spindel in der Nähe der X- und Y-Koordinaten der Mitte des Referenzlochs.

(3) Bewegen Sie die Z-Achse aus der Spindel heraus, in der Spindelendfläche nahe an der Endfläche des Referenzlochs mit der Menge an Block, um den Abstand zwischen den beiden zu messen, bis der 100-mm-Block in der Spindelendfläche erreicht ist und die Endfläche des Referenzlochs zwischen der Dichtheit kann angemessen sein, das heißt, nach der Freigabe fällt der Block nicht ab und kann gleichzeitig zum Herausnehmen des Blocks verwendet werden. Wie in Abbildung 6 dargestellt.

(4) Vergleichen Sie den aktuellen Koordinatenwert der Z-Achse auf dem Panel mit dem Koordinatenwert auf dem Etikett und beurteilen Sie, ob das Ergebnis zu schlecht ist.

(5) Wenn die Differenz zu groß ist, müssen die Parameter des Z-Achsen-Motor-Encoders auf die gleiche Weise wie oben geändert werden.

Hinweis: Bei der Eingabe des Z-Achsen-Parameters handelt es sich nicht um den Wert auf dem Etikett, sondern um den Wert von 100 der Blockgröße, also nicht 287.878, sondern 287.878+100=387.878. Gleichzeitig kann die Z-Achsenposition nicht mehr verschoben werden, bis der gesamte Kalibrierungsprozess abgeschlossen ist.

Abb. 6 Einstellen des Z-Achsen-Referenzpunkts

Prinzip der maschinellen Ursprungseinstellung

Da es nicht einfach ist, die Positionen von Um die Abmessungen des Gutes genau zu messen und eine gute Aufzeichnung für die zukünftige Verwendung zu erstellen (dh die Koordinaten der XYZ-Achse), müssen Sie in Zukunft die Position von X0 zurücksetzen. Y0 muss nur die Position des Referenzpunkts ermitteln und bewegen Sie sich dann von dieser Position zu den oben genannten Maßen. Wenn Sie dann in Zukunft die Position von X0 und Y0 zurücksetzen müssen, müssen Sie nur zuerst die Position des Referenzpunkts finden und dann den Abstand der oben genannten Messungen von dieser Position aus verschieben. In der Praxis ist es nicht erforderlich, den oben genannten Abstand zu verschieben, sondern lediglich den Abstand vom Nullpunkt zum Referenzpunkt in den Systemparametern aufzuzeichnen.

Werkstücknullpunkt und Werkstückkoordinatensystem

Der Nullpunkt des Werkstücks wird auch Programmnullpunkt genannt, der durch definiert wird CNC-Programmierer entsprechend den Eigenschaften des Werkstücks, um die Vorbereitung der Werkzeugwegbahn und des Referenzpunkts zu erleichtern. Das Koordinatensystem, in dem sich der Nullpunkt des Werkstücks befindet, wird Werkstückkoordinatensystem genannt. Das Werkstückkoordinatensystem hängt vom Werkstück ab, während die Richtung der Achsen des Werkstückkoordinatensystems mit der Richtung der Achsen der Maschine übereinstimmen muss Koordinatensystem.

Normalerweise können ein oder mehrere Werkstückkoordinatensysteme auf einem Werkstück definiert werden, und spezielle G-Codes werden verwendet, um verschiedene Werkstückkoordinatensysteme wie G54, G55, G56 usw. darzustellen. Wie in Abbildung 7 gezeigt, ist das Werkstückkoordinatensystem abhängig auf dem Werkstück und die Richtung jeder Achse des Werkstückkoordinatensystems muss mit der Richtung jeder Achse des Maschinenkoordinatensystems übereinstimmen. Wie in Abbildung 7 dargestellt, wird das Werkstückkoordinatensystem vom Maschinenbediener mithilfe von Werkzeugen wie Fräsern, Rubinsonden oder Kantentaster erstellt, um Elemente wie Flächen oder Löcher im Werkstück zu messen.

Abbildung 7 Maschinen- und Werkstückkoordinatensysteme

Unterschied und Beziehung zwischen Maschinenkoordinatensystem und Werkstückkoordinatensystem

Das Werkzeugmaschinenkoordinatensystem und das Werkstückkoordinatensystem werden in der praktischen Arbeit häufig als zwei Koordinatensysteme verwendet, und es gibt offensichtliche Unterschiede zwischen den beiden und sie haben eine enge Beziehung.

1. Hauptunterschiede

(1) unterschiedliche Konzepte

Wie bereits erwähnt, ist das Werkzeugmaschinenkoordinatensystem die Grundlage für die Konstruktion der Werkzeugmaschine. Seine Position ist fest und kann nicht verschoben werden. Das Werkzeugmaschinenkoordinatensystem hat nur ein Absolut und eine Einzigartigkeit. Das Werkstückkoordinatensystem basiert auf den Eigenschaften des Werkstücks und wird vom Programmierer gemäß den Programmieranforderungen und der freien Definition festgelegt. Es kann mehr als eines geben und kann geändert oder gelöscht werden.

(2) Verschiedene Rollen

Das Maschinenkoordinatensystem wird für die Konstruktion von Werkzeugmaschinen und die Bewegungssteuerung von Werkzeugmaschinen verwendet. Das Werkstückkoordinatensystem soll die Erstellung von CNC-Programmierungen erleichtern.

(3) Die Etablierung verschiedener Methoden

Das Maschinenkoordinatensystem dient der Werkzeugmaschineneinstellung oder -wartung, indem das Personal den Referenzpunkt jeder Achse festlegt und festlegt. Das Werkstückkoordinatensystem dient dem Maschinenbediener dazu, das Werkstück durch das Werkzeug oder andere Werkzeuge anzutasten und festzulegen.

2. Beziehung

(1) Die Richtung jeder Achse des Werkstückkoordinatensystems muss mit der Richtung jeder Achse des Maschinenkoordinatensystems übereinstimmen. Sowohl das Werkstückkoordinatensystem als auch das Maschinenkoordinatensystem sind kartesische kartesische Koordinatensysteme, die gemäß der rechten Handregel erstellt wurden. Daher müssen die Namen sowie die positiven und negativen Richtungen der Achsen konsistent sein.

(2) Das Maschinenkoordinatensystem ist die Basis des Werkstückkoordinatensystems, und die Nullposition des Werkstückkoordinatensystems ist ein relativer Positionspunkt unter dem Maschinenkoordinatensystem durch das Prinzip der Koordinatenversatztransformation.

Abschluss

Zusammenfassend ist der Ursprung der Nullpunkt des Maschinenkoordinatensystems. Das Maschinenkoordinatensystem wird durch Festlegen des Referenzpunkts jeder Achse der Werkzeugmaschine festgelegt. Seine Aufgabe besteht darin, die Bewegung der Werkzeugmaschine zu erkennen und zu steuern absolut, Stabilität und Einzigartigkeit; Der Nullpunkt des Werkstücks ist der Nullpunkt des Werkstückkoordinatensystems. Dies liegt an der Notwendigkeit der Programmierung und der Festlegung des Referenzpunkts, der mehr als eins sein und geändert werden kann.