G54–G59 и коррекция на длину инструмента: как привязать ноль детали и инструмент к станку

Три нуля станка

Когда оператор говорит «выставил ноль», он может иметь в виду разные вещи. На станке их три, и путаница между ними объясняет половину аварий на наладке.

Нуль станка (машинный ноль, референтная точка) определяется датчиками и концевиками: после включения станок «находит» его при поиске нулей. Эти координаты не меняют, от них считается всё остальное.

После каждого включения станка сначала отправляют его в дом по концевикам, и только потом в ноль заготовки; нулевую точку удобно ставить в левый ближний угол. Дом и ноль заготовки не должны совпадать: тогда по Z не остаётся хода, и стойка, например NC Studio, выдаёт ошибку «out of limit».

Нуль детали — точка, от которой отсчитаны размеры в программе. Обычно это угол заготовки или центр отверстия на верхней плоскости. Для фрезеровки оператор находит её кромкоискателем или щупом и записывает как смещение от нуля станка.

Нуль инструмента — длина инструмента от базы шпинделя до вершины. Благодаря коррекции программируемая точка совпадает с вершиной, а не со шпинделем.

Что хранят G54–G59

Шесть классических систем G54–G59 есть практически везде. В LinuxCNC их девять: G54–G59, G59.1, G59.2 и G59.3. У Fanuc к шести добавляются дополнительные G54.1 P1–P48 при наличии опции, их используют в производствах с палетами и многодетальной оснасткой.

Таблица составлена по документации LinuxCNC; на стойках Fanuc и совместимых эти команды работают так же, но детали (например, G10 L20) зависят от модели.

Смысл разделения прост. В каждой системе G54–G59 лежит привязка детали на своём месте стола: в G54 тиски слева, в G55 справа. Одна программа выполняется на любом месте с одной заменой G54 на G55, а ноль детали выставляется один раз при установке.

Привязка детали по шагам

Для Z ноль обычно выбирают на верхней плоскости заготовки. Если заготовки в партии разной высоты, берут нижнюю плоскость, то есть стол или упор. От этого выбора зависит, как будет работать коррекция на длину инструмента.

При автоматическом датчике нуля по Z в параметры вводят реальную толщину таблетки, измеренную штангенциркулем. Первую проверку делают с поднятым шпинделем и без фрезы, цепь фреза-таблетка прозванивают тестером, а саму таблетку изолируют от корпуса станка. На диэлектриках и на шпинделях с керамическими подшипниками такая схема не работает.

Коррекция на длину инструмента

У фрезы в патроне и у сверла вылет разный, а программа рассчитана на то, что вершина инструмента окажется там, где указано Z. Стойка не знает, какой инструмент в шпинделе, пока не получит номер коррекции. Команда G43 H1 говорит: возьми длину из ячейки 1 и добавь её к программируемому Z.

Расчёт на числах. Ноль по Z — на верхней плоскости детали, в G54 записано Z0, длины хранятся в таблице коррекций как машинная координата касания.

Глубина 10 мм: G1 Z-10 у фрезы приведёт шпиндель в −322,456, у сверла в −304,256. Программа одна, а положения шпинделя разные, потому что инструменты разные. Именно это и нужно.

Есть и второй способ: хранить в коррекции только разность длины относительно эталонного инструмента, а Z детали записывать в G54. Он удобнее, когда длины инструментов измеряют вне станка на установщике. Какой способ принят в цехе, надо знать заранее: при смешении двух способов вылеты вычитаются дважды.

Две детали на столе: пример с G54 и G55

Допустим, в двух позициях стоят одинаковые заготовки с шагом 100 мм по X. Нуль первой детали найден и записан в G54: X −412,300, Y −198,750. Вторую позицию вручную искать не нужно, если шаг выдержан оснасткой: в G55 записывают X −312,300 при том же Y. Программа обработки одна, а в основном кадре меняется только вызов системы:

G54
M98 P1001
G55
M98 P1001

Подпрограмма O1001 содержит обработку одной детали, а станок сам переносит траекторию на нужное место. Если ошибка в шаге оснастки 0,05 мм, она целиком уходит во вторую деталь, поэтому для точных размеров вторую позицию лучше привязывать касанием, а не расчётом. Во сколько обходится лишняя наладка на каждую деталь, видно в статье о стоимости нормо-часа станка с ЧПУ.

Токарная привязка

На токарном станке всё устроено так же, но корректируются две оси. Кадр T0202 вызывает инструмент 2 и его ячейку коррекции 2. Ноль по Z обычно на торце готовой детали, по X на оси шпинделя, поэтому диаметр заготовки измеряют.

Порядок: проточить пробную шейку на длине 3–5 мм, не меняя X, остановить шпиндель, измерить диаметр. Пусть получилось Ø49,82 мм: это значение вводят в ячейку X функцией замера, и стойка сама вычислит смещение. Для Z касаются торца и вводят Z0. Затем отдельно ведут геометрию и износ: геометрия отвечает за привязку резца, износ за подгонку размера. Если деталь вышла на 0,04 мм больше чертежа, в износ по X вносят −0,04, привязку не трогают. Подробнее о цикле, который использует эти коррекции, — в разборе G71 и G70.

Ошибки, которые ломают первую деталь

• G92 вместо G54. G92 смещает ноль от текущей позиции и в LinuxCNC остаётся после сброса, пока его не отменят G92.1. Вторая программа, запущенная «с другого места», уедет на то же смещение. Для постоянной привязки используйте G54–G59.
• Привязка по относительным координатам. В окне стойки удобно нажать «обнулить», но в G54 это не попадает. После перезагрузки деталь «потеряется». Всегда записывайте значение в таблицу смещений.
• Забытая отмена. В конце программы без G49 и возврата в безопасную точку следующая программа стартует с чужой коррекцией. Начинайте любую программу с «безопасной строки», как в статье о G-коде для начинающих.
• Сменили инструмент в патроне, а ячейку не обновили. Фреза вынута и поставлена заново с другим вылетом, а H осталось прежним. Разница в миллиметры выглядит как «станок режет глубже».
• Нет проверки после аварии. Удар по детали или зажиму сбивает привязку заготовки. Перед продолжением заново касаются кромок и сверяют с записанным значением.
• Постпроцессор выдаёт другой номер. CAM пишет G54, а оператор привязывал в G55. Если стойка отказывается идти, проверьте, какую систему вызывает программа, и какой постпроцессор выбран.