چگونه مختصات محل کار را برای ماشینکاری CNC پیدا کنیم؟

منوی محتوا

● درک مختصات محل کار در ماشینکاری CNC

● نقش و اهمیت مختصات محل کار

● سیستم های مختصات مورد استفاده در ماشینکاری CNC

>> 1. سیستم مختصات ماشین (MCS)

>> 2. سیستم مختصات کاری (WCS)

>> 3. سیستم مختصات ابزار (TCS)

>> 4. سیستم مختصات برنامه (PCS)

● ابزار و تجهیزات برای یافتن مختصات محل کار

>> 1. Edge Finder

>> 2. نشانگر شماره گیری

>> 3. کاوشگر لمسی سه بعدی

>> 4. پیش تنظیم ابزار و طول سنج

>> 5. لیزر و حسگرهای نوری

● فرآیند گام به گام برای یافتن مختصات محل کار

>> مرحله 1: قطعه کار را محکم کنید

>> مرحله 2: نقطه صفر منطقی را انتخاب کنید

>> مرحله 3: مختصات X و Y را پیدا کنید

>> مرحله 4: مختصات Z را تعیین کنید

>> مرحله 5: با اجرای خشک تأیید کنید

>> مرحله 6: عملیات ماشینکاری را شروع کنید

● اشتباهات رایجی که باید از آنها اجتناب کنید

● تکنیک های پیشرفته برای تنظیم مختصات کاری

>> 1. راه اندازی به کمک پروب

>> 2. تبدیل مختصات (G68/G69)

>> 3. ثابت کردن افست و برنامه های فرعی

>> 4. اندازه گیری روی ماشین (OMM)

>> 5. یکپارچه سازی CAD/CAM

● بهترین روش ها برای دقت هماهنگی

● عیب یابی مشکلات مختصات

● نتیجه گیری

● سوالات متداول درباره مختصات محل کار در ماشینکاری CNC

>> (1) مختصات محل کار در ماشینکاری CNC چیست؟

>> (2) چرا کدهای G54–G59 مهم هستند؟

>> (3) چگونه می توانم مختصات را به طور خودکار تنظیم کنم؟

>> (4) اگر مختصات محل کار نادرست باشد چه اتفاقی می افتد؟

>> (5) آیا سیستم های CAD/CAM می توانند مختصات را مستقیماً تعریف کنند؟

● مراجع

در بخش مهندسی دقیق، ماشینکاری CNC نحوه ساخت قطعات فلزی و پلاستیکی را تغییر داده است. تکرارپذیری، دقت ابعادی و مقیاس پذیری تولید را تضمین می کند. یکی از مهم‌ترین جنبه‌های راه‌اندازی CNC، تعیین مختصات محل کار است، که گاهی اوقات به عنوان افست کار یا سیستم مختصات کار (WCS) شناخته می‌شود. بدون تنظیم مناسب مختصات محل کار، حتی پیشرفته ترین دستگاه CNC نمی تواند برش دقیق یا تولید قطعات قابل تکرار را تضمین کند.

به عبارت ساده، مختصات محل کار به عنوان 'زبان مرجع' بین کنترلر CNC و قطعه کار فیزیکی . این مقاله نحوه یافتن مختصات محل کار در ماشینکاری CNC، ابزارها و روش های مورد استفاده، اشتباهات رایج و نکاتی را برای دستیابی به بالاترین سطح دقت در عملیات خود بررسی می کند.

درک مختصات محل کار در ماشینکاری CNC

هر ماشین CNC با استفاده از یک سیستم مختصات دکارتی متشکل از سه محور خطی X، Y و Z و گاهی اوقات محورهای چرخشی اضافی مانند A، B و C کار می‌کند. تقاطع این محورها خانه یا نقطه مبدا ماشین را مشخص می‌کند که به سیستم مختصات ماشین (MCS) معروف است.

با این حال، تولید به ندرت به اپراتورها اجازه می دهد تا مستقیماً از این مبدا کار کنند. قطعات در اندازه، شکل و موقعیت روی میز متفاوت هستند. بنابراین، یک سیستم مختصات کاری (WCS) برای تعریف نقطه صفر خاص برای هر تنظیم قطعه کار ایجاد می شود.

وقتی WCS تعریف می شود، ماشین CNC تمام حرکات ابزار را نسبت به آن نقطه تفسیر می کند. این به اپراتور اجازه می‌دهد تا فرآیند را به طور موثر در چندین بخش، وسایل یا کار بدون تنظیم مجدد کل سیستم تکرار کند.

در اکثر کنترل‌های CNC، مانند کنترل‌های Fanuc، Siemens یا Haas، سیستم‌های مختصات کاری استاندارد با استفاده از کدهای G - G54 تا G59 ذخیره می‌شوند. این کدها چندین راه اندازی را در یک دستگاه امکان پذیر می کنند و انعطاف پذیری و بهره وری را افزایش می دهند.

نقش و اهمیت مختصات محل کار

مختصات دقیق محل کار برای موفقیت هر عملیات ماشینکاری CNC ضروری است. آنها بر همه چیز، از پایان سطح گرفته تا هندسه قطعه و عمر ابزار تأثیر می گذارند. مزایای کلیدی عبارتند از:

- دقت ابعادی: مختصات صحیح تضمین می کند که ابزار برش مسیرهای دقیقی را نسبت به هندسه قطعه دنبال می کند.

- کاهش زمان تنظیم: هنگامی که افست ها ذخیره شدند، اپراتورها می توانند از آنها برای قطعات یا سفارشات تکراری استفاده مجدد کنند.

- تکرارپذیری پیشرفته: قطعات یکسان را می توان در چندین جابجایی با دقت ثابت برش داد.

- بهبود کارایی ابزار: مختصات مناسب عمق برش و مسیرهای تغذیه بهینه را تضمین می کند.

- جلوگیری از برخورد: هم ترازی مختصات صحیح خطر خرابی ابزار و آسیب ماشین را به حداقل می رساند.

بدون تنظیم مختصات دقیق، حتی مسیرهای ابزار به خوبی برنامه ریزی شده می تواند منجر به عدم دقت ابعاد، نقص سطح یا قطعات از بین رفته شود.

سیستم های مختصات مورد استفاده در ماشینکاری CNC

1. سیستم مختصات ماشین (MCS)

این سیستم چارچوب مختصات داخلی تعریف شده توسط سازنده CNC را نشان می دهد. از یک نقطه صفر دائمی استفاده می کند که با موقعیت اصلی دستگاه مطابقت دارد. ماشین هر بار که مقداردهی اولیه می شود به این مرجع اصلی حرکت می کند و از مختصات خط پایه یکدست اطمینان حاصل می کند.

2. سیستم مختصات کاری (WCS)

WCS مبدا یا نقطه صفر قطعه واقعی در حال ماشینکاری را مشخص می کند. اپراتورها می توانند این مختصات را برای هر راه اندازی جدید تغییر دهند یا دوباره تعریف کنند. سیستم هایی مانند G54 یا G55 مستقیماً در کنترلر CNC ذخیره می شوند و در طول اجرای برنامه اعمال می شوند.

3. سیستم مختصات ابزار (TCS)

هر ابزار برشی که در ماشینکاری CNC استفاده می شود، طول و قطر خاص خود را دارد. TCS این تفاوت‌ها را به حساب می‌آورد و اطمینان می‌دهد که همه ابزارها با همان صفحه مرجع هماهنگ هستند. این امر از برش بیش از حد یا زیر برش در هنگام تعویض ابزار جلوگیری می کند.

4. سیستم مختصات برنامه (PCS)

هنگام برنامه نویسی مسیرهای ابزار در نرم افزار CAM، سیستم مختصات تعریف شده در محیط دیجیتال باید با WCS در ماشین فیزیکی مطابقت داشته باشد. عدم تطابق تعاریف مختصات یکی از رایج ترین علل خطاهای ماشینکاری است.

ابزار و تجهیزات برای یافتن مختصات محل کار

1. Edge Finder

لبه یاب یکی از ساده ترین و پرکاربردترین ابزارها برای مکان یابی لبه های قطعه کار است. اپراتور ابزار را در دوک چرخانده و به آرامی به سمت قطعه کار حرکت می دهد. به محض جابجایی ابزار یا 'لگد زدن'، ماشین مکان لبه را ثبت می کند.

2. نشانگر شماره گیری

نشانگرهای صفحه به اندازه گیری تغییرات کوچک در هنگام تنظیم سطح قطعه کار به موازات میز دستگاه کمک می کنند. آنها دقت بسیار خوبی را در تراز X و Y ارائه می دهند که برای ماشینکاری چند وجهی بسیار مهم است.

3. کاوشگر لمسی سه بعدی

یک کاوشگر لمسی سه بعدی تشخیص مختصات خودکار را فراهم می کند. چندین نقطه روی سطح قطعه کار را اندازه گیری می کند و داده ها را مستقیماً در کنترلر ثبت می کند. این ابزار به ویژه برای اجزای پیچیده سه بعدی یا زمانی که به تنظیمات با سرعت بالا نیاز است مفید است.

4. پیش تنظیم ابزار و طول سنج

این ابزارها طول دقیق هر ابزار برش را نسبت به خط گیج دوک اندازه گیری می کنند. پس از ذخیره سازی، مختصات محور Z می تواند به طور خودکار در طول عملیات برش جبران شود.

5. لیزر و حسگرهای نوری

مراکز ماشینکاری پیشرفته CNC اغلب دارای سیستم های اندازه گیری لیزری یا ابزارهای تراز نوری برای تشخیص خطوط و لبه ها بدون تماس فیزیکی هستند. آنها برای مواد ظریف یا نازکی که می توانند تحت فشار تغییر شکل دهند ایده آل هستند.

فرآیند گام به گام برای یافتن مختصات محل کار

مرحله 1: قطعه کار را محکم کنید

قبل از تنظیم مختصات محل کار، مطمئن شوید که قطعه کار به طور محکم بسته شده است. هر حرکتی پس از صفر کردن، دقت را به خطر می اندازد. بررسی کنید که دستگاه نصب تمیز، پایدار و عاری از تراشه یا باقیمانده روغن باشد.

مرحله 2: نقطه صفر منطقی را انتخاب کنید

یک نقطه مرجع ثابت و آسان برای تعیین مکان مانند یک گوشه، سوراخ مرکزی یا سطح مبنا انتخاب کنید. نقطه مرجع باید با مبدا تعریف شده در فایل CAD شما برای دقت برنامه نویسی سازگار مطابقت داشته باشد.

مرحله 3: مختصات X و Y را پیدا کنید

با استفاده از لبه یاب یا پروب، ابزار را به صورت تدریجی حرکت دهید تا زمانی که با لبه های قطعه کار تماس پیدا کند. مختصات دستگاه را در جایی که تماس رخ می دهد ضبط کنید، سپس نقطه میانی را به عنوان مبدا X و Y خود تنظیم کنید.

مرحله 4: مختصات Z را تعیین کنید

برای یافتن صفر محور Z، ابزار یا پروب را به آرامی پایین بیاورید تا سطح بالایی قطعه را لمس کند. این موقعیت ارتفاع ابزار را برای آن کار خاص مشخص می کند. آفست را تحت کد WCS انتخابی خود ذخیره کنید (به عنوان مثال، G54).

مرحله 5: با اجرای خشک تأیید کنید

همیشه قبل از برش واقعی یک 'چرخه خشک' شبیه سازی شده اجرا کنید. ابزار بدون تماس با مواد در مسیر برنامه ریزی شده حرکت می کند و تأیید می کند که همه مقادیر مختصات صحیح و بدون برخورد هستند.

مرحله 6: عملیات ماشینکاری را شروع کنید

پس از تأیید، فرآیند ماشینکاری CNC واقعی را شروع کنید. اگر تمام افست ها به طور دقیق تنظیم و مستند شده باشند، می توانید این عملیات را با اطمینان در ده ها یا حتی صدها قسمت تکرار کنید.

اشتباهات رایجی که باید از آنها اجتناب کنید

حتی ماشین‌کاران باتجربه گهگاه در تنظیمات مختصات خطا می‌کنند. درک این اشتباهات رایج می تواند در زمان و مواد صرفه جویی کند:

- انتخاب نادرست افست: استفاده از G55 به جای G54 می تواند باعث ایجاد ناهماهنگی فوری شود.

- محاسبه نادرست افست ابزار: فراموش کردن به روز رسانی افست Z هنگام تغییر ابزارها منجر به تناقض در عمق می شود.

- نادیده گرفتن گرم کردن دستگاه: افزایش دما می تواند نقطه صفر را کمی تغییر دهد، به خصوص در قطعات بزرگ.

- سطوح فیکسچر کثیف: تراشه های زیر قطعه کار، ارجاعات تراز نادرست ایجاد می کنند.

- رد شدن از تأیید: اجرا نشدن چرخه خشک یا برنامه تأیید یکی از دلایل مکرر ضایع شدن مواد است.

با اصلاح این عادات نصب، ماشین‌کارها تحمل‌های سخت‌تر و نتایج قابل تکرار بیشتری را حفظ می‌کنند.

تکنیک های پیشرفته برای تنظیم مختصات کاری

1. راه اندازی به کمک پروب

سیستم های کاوشگر لمسی اکنون در اکثر مراکز ماشینکاری مدرن CNC استاندارد هستند. چرخه های کاوشگر به طور خودکار نقاط مختصات، جهت گیری قطعه و حتی عدم تراز فیکسچر را اندازه گیری می کنند. بسیاری از ماشین ها همچنین می توانند WCS را به طور خودکار با استفاده از برنامه های ماکرو به روز کنند.

2. تبدیل مختصات (G68/G69)

این کدهای G به اپراتور این امکان را می دهد که به جای بستن مجدد فیزیکی قطعه، سیستم مختصات را به صورت دیجیتالی بچرخاند یا منعکس کند. این به ویژه در هنگام ماشینکاری قطعات با ویژگی های زاویه دار یا زمانی که نیاز به استفاده مجدد از یک تنظیم ثابت دارید، مفید است.

3. ثابت کردن افست و برنامه های فرعی

محیط های تولیدی پیچیده از استفاده از چندین افست فیکسچر سود می برند. به عنوان مثال، یک دستگاه ممکن است از G54 برای قسمت A و G55 برای قسمت B استفاده کند. برنامه های فرعی می توانند این انتقال ها را بدون دخالت دستی خودکار کنند.

4. اندازه گیری روی ماشین (OMM)

ماشین‌های پیشرفته اندازه‌گیری مختصات را مستقیماً در تولید ادغام می‌کنند. آنها با استفاده از چرخه‌های کاوشگر، ابعاد کلیدی را در اواسط فرآیند اندازه‌گیری می‌کنند و به‌طور خودکار افست‌ها را تنظیم می‌کنند. این ضایعات را کاهش می دهد و ثبات قطعه را در کل دسته تضمین می کند.

5. یکپارچه سازی CAD/CAM

در ماشینکاری دیجیتال CNC، برنامه نویس WCS را مستقیماً در CAD/CAM تعریف می کند. منشاء قطعه، جهت گیری ابزار و موقعیت های فیکسچر با کنترل دستگاه هماهنگ شده است. این یکپارچه سازی یکپارچه باعث حذف کارهای تکراری و کاهش خطای انسانی در هنگام راه اندازی می شود.

بهترین روش ها برای دقت هماهنگی

- همیشه قبل از هر گونه اندازه گیری مختصات، یک چرخه خانه کامل دستگاه را انجام دهید.

- قبل از نصب قطعه کار، هم سطح کار و هم پایه جیگ را تمیز کنید.

- سیستم های کاوشگر و لبه یاب ها را به طور منظم کالیبره کنید.

- از یک روش اندازه گیری ثابت برای کارهای تکراری استفاده کنید.

- برای حفظ قابلیت ردیابی، تمام مقادیر افست را در یک برگه تنظیم ثبت کنید.

- اسپیندل دستگاه را گرم کنید تا از اعوجاج حرارتی در طول کارهای طولانی جلوگیری شود.

- پس از هر گونه خرابی ابزار، فعالیت تعمیر و نگهداری یا تغییر وسایل، مختصات را دوباره بررسی کنید.

پیروی از این بهترین شیوه های جهانی، فرآیند ماشینکاری پایدار و قابل پیش بینی را تضمین می کند و زمان خرابی و ضایعات را کاهش می دهد.

عیب یابی مشکلات مختصات

هنگامی که مشکلاتی در ماشینکاری CNC رخ می دهد، ناهماهنگی مختصات اغلب مقصر است. در اینجا نحوه عیب یابی آمده است:

- علامت: برش ابزار خیلی عمیق است

علت: نادرست Z-offset یا عدم جبران طول ابزار.

راه حل: با استفاده از عملکرد تنظیم کننده ابزار، ارتفاع ابزار را مجددا کالیبره کنید.

- علامت: مسیر ابزار در مرکز نیست

علت: منشاء نادرست WCS یا فشار گیره ناهموار.

راه‌حل: موقعیت‌های X/Y را مجدداً بررسی کنید و مطمئن شوید که قطعه کار محکم قرار گرفته است.

- علامت: دریفت افست در طول زمان

علت: نوسان دما یا فرسودگی ماشین.

راه حل: یک روش صفر کردن مجدد و اندازه گیری مجدد پس از گرم کردن دستگاه انجام دهید.

اجرای یک رویکرد مبتنی بر چک لیست برای هماهنگی راستی آزمایی می تواند مسائل تکراری را به شدت کاهش دهد.

نتیجه گیری

درک چگونگی یافتن مختصات محل کار برای ماشینکاری CNC یک نیاز اساسی برای ساخت دقیق است. چه از ابزارهای دستی مانند لبه یاب یا سیستم های کاوش خودکار پیشرفته استفاده کنید، هر راه اندازی به تعریف صحیح سیستم مختصات کار بستگی دارد.

مدیریت مختصات مناسب نتایج ثابت، زمان راه‌اندازی کوتاه‌تر و عمر ابزار طولانی‌تر را تضمین می‌کند - سه رکن اساسی بهره‌وری ماشین‌کاری مدرن CNC. با ترکیب دانش فنی، نظم و انضباط و یکپارچگی دیجیتالی، ماشین‌کاران می‌توانند دقت هزاران قطعه را حفظ کنند و تولید را کارآمد و رقابتی در بازار جهانی نگه دارند.

برای دریافت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید!

سوالات متداول درباره مختصات محل کار در ماشینکاری CNC

(1) مختصات محل کار در ماشینکاری CNC چیست؟

مختصات محل کار به مبدأ یا نقطه صفر اشاره دارد که محل شروع ماشینکاری ماشین CNC را مشخص می کند. آنها موقعیت قطعه را نسبت به میز یا دوک دستگاه تنظیم می کنند.

(2) چرا کدهای G54–G59 مهم هستند؟

این کدهای G چندین سیستم مختصات کار را تعریف می‌کنند و به اپراتورها اجازه می‌دهند تا قطعات کار یا وسایل مختلف را بدون تنظیم مجدد دستگاه هر بار تنظیم کنند.

(3) چگونه می توانم مختصات را به طور خودکار تنظیم کنم؟

می‌توانید از یک پروب لمسی سه بعدی یا سیستم اندازه‌گیری یکپارچه استفاده کنید که داده‌های سطح شناسایی‌شده را به کنترل CNC ارسال می‌کند و به‌طور خودکار افست‌ها را به‌روزرسانی می‌کند.

(4) اگر مختصات محل کار نادرست باشد چه اتفاقی می افتد؟

مختصات نادرست محل کار می تواند منجر به عدم تراز، پوشش ضعیف سطح، خطاهای ابعادی و حتی برخورد ابزار شود.

(5) آیا سیستم های CAD/CAM می توانند مختصات را مستقیماً تعریف کنند؟

بله. پلتفرم های مدرن CAD/CAM به شما امکان می دهند WCS را به صورت دیجیتالی تعریف کنید. هنگامی که برنامه پس از پردازش می شود، آن مختصات در G-code گنجانده شده و با تنظیمات فیزیکی در حین ماشینکاری مطابقت داده می شود.

مراجع

1. https://www.haascnc.com

2. https://www.cnccookbook.com

3. https://www.autodesk.com/manufacturing

4. https://www.siemens.com/motioncontrol

5. https://www.mastercam.com