Układy współrzędnych w środowisku obróbki NX CAM
Użytkownicy modułu Wytwarzanie (CAM) w systemie Siemens NX mogą podczas pracy spotkać się z kilkoma rodzajami układów współrzędnych. W niniejszym opracowaniu przedstawimy krótką charakterystykę i zastosowanie układów współrzędnych w środowisku obróbki NX CAM.
Układy współrzędnych pliku części
Pliki części NX, dla których opracowywany będzie program obróbki, zawierają zawsze dwa układy współrzędnych, niezależnie od tego, czy geometria w nich zawarta została zamodelowana w NX, czy pochodzi z innych systemów.
Podstawowym odniesieniem w pliku części jest Bezwzględny układ współrzędnych (ACS – Absolute Coordinate System). Jest on niewidoczny dla użytkownika i nie można zmienić jego położenia, ani orientacji. Kierunki osi tego układu współrzędnych są reprezentowane na Triadzie widoku (wyświetlana w lewym dolnym rogu okna graficznego programu), ale mają inny początek (X = 0, Y = 0, Z = 0). Bezwzględny układ współrzędnych pozwala na jednoznaczne określenie położenia i orientacji obiektów w przestrzeni.
Rys. 1. Triada widoku wskazująca kierunki osi układu bezwzględnego
Pomocniczym odniesieniem w pliku części jest Roboczy układ współrzędnych (WCS – Work Coordinate System). Ten układ może być wyświetlany (polecenie Wyświetl WCS) w postaci kolorowego symbolu z oznaczeniem osi (XC, YC, ZC). Domyślnie w nowych częściach układ ten pokrywa się z układem bezwzględnym, jednak można go przemieszczać w dowolne miejsce dla łatwiejszego modelowania geometrii o wymaganym położeniu i orientacji.
Rys. 2. Symbol roboczego układu współrzędnych WCS
Po wykorzystaniu WCS można go łatwo umieścić z powrotem w domyślnym położeniu dzięki poleceniu Ustaw WCS jako bezwzględny.
Układy współrzędnych pliku obróbki NX CAM
Plik obróbki (setup), będący domyślnie nadrzędnym plikiem złożenia wobec pliku części obrabianej, zawiera również wymienione powyżej dwa układy współrzędnych. Podobnie jak w przypadku pliku części, układ bezwzględny stanowi tu stałe odniesienie, a układ roboczy daje możliwość bazowania względem zmodyfikowanej orientacji. Osie układu roboczego mogą być wykorzystane m.in. do wyznaczania wektorów określających oś narzędzia lub kierunek obróbki w szykach ZIG i ZYGZAK (kąt od osi XC). Zgodnie z osią ZC wyświetlany jest także podgląd tworzonych/dodawanych narzędzi.
Rys. 3. Osie układu roboczego WCS podczas wyznaczania wektora
Chociaż określanie wektorów z użyciem WCS jest szybkie i wygodne, to należy pamiętać, że wektory wyznaczone w ten sposób nie są w żaden sposób powiązane z geometrią. Lepszą więc metodą jest wskazywanie wektorów na podstawie elementów geometrii (ścianki, krawędzie, punkty), co ułatwi ich aktualizację w przypadku wystąpienia zmian w modelu.
Z punktu widzenia programu obróbki najważniejszą rolę będzie odgrywał jednak Maszynowy układ współrzędnych (MCS – Machine Coordinate System), względem którego w trakcie postprocessingu generowany jest kod NC. Układ MCS domyślnie umieszczony jest zgodnie z układem bezwzględnym pliku obróbki, jednak należy go umieścić odpowiednio do obrabianej geometrii. Oś ZM jest bowiem domyślnym kierunkiem osi narzędzia dla większości operacji, a poziomy obróbki są wyznaczane w płaszczyznach prostopadłych do osi narzędzia. Symbol tego układu jest domyślnie wyświetlany, jednak można go wyłączyć poleceniem Wyświetl MCS.
Rys. 4. Symbol maszynowego układu współrzędnych MCS
Pozycjonowanie części w pliku obróbki
Części modelowane w kontekście złożenia często zawierają geometrię przesuniętą i obróconą względem układu bezwzględnego. Po ich umieszczeniu w środowisku obróbki, położenie takie jest dość niewygodne podczas programowania obróbki, gdyż większość danych wejściowych będzie domyślnie odnosić się do układów ACS i WCS pliku obróbki. Dlatego dobrze jest na początku pracy w module Wytwarzanie odpowiednio zmienić położenie modelu. W tym celu należy użyć polecenia Przemieść komponent, a bardzo wygodną opcją ruchu będzie w tym przypadku CSYS do CSYS, która pozwala na przeniesienie układu zdefiniowanego na części bezpośrednio do układu bezwzględnego pliku obróbki.
Jeśli geometria części jest nieregularna, to dla łatwiejszego wyznaczenia orientacji układu współrzędnych można utworzyć kostkę ograniczającą (polecenie Obiekt ograniczający) i wykorzystać jej krawędzie i ścianki. Opcja Utwórz niewyrównany obiekt minimalny pozwala na szybkie określenie kostki ograniczającej o najmniejszej objętości. Po umieszczeniu części w docelowym położeniu pomocnicza kostka może zostać zmodyfikowana i wykorzystana jako przygotówka do obróbki.
Definiowanie położenia MCS
Maszynowy układ współrzędnych definiuje się analogicznie jak inne układy współrzędnych, poprzez określenie położenia punktu początkowego i orientacji poszczególnych osi (XM, YM, ZM).
Rys. 6. MCS w trybie edycji dynamicznej
Od aktualizacji 1953 moduł Wytwarzania systemu NX został rozszerzony o dodatkowe opcje ułatwiające pozycjonowanie MCS. Po określeniu geometrii części i przygotówki w obiekcie WORKPIECE, w oknie definiowania MCS dostępne są nowe możliwości pozycjonowania początku układu współrzędnych. Można tu wybrać jeden z punktów charakterystycznych ścianek kostki ograniczającej część lub przygotówkę – wierzchołek, środek ściany lub środek krawędzi.
MCS Bazowy i Lokalny
Definiując układ MCS można określić jego przeznaczenie jako bazowe lub lokalne.
MCS Bazowy definiuje środek obrotu osi obrotowej i umieszczany jest w zerze maszynowym obrabiarki. W pliku obróbki może występować tylko jeden tego typu układ współrzędnych.
MCS Lokalny może z kolei służyć zarówno do wyznaczania lokalnych obszarów obróbczych, np. w obracanym przyrządzie technologicznym, jak i do określenia punku zerowego obróbki. W odróżnieniu od układu bazowego, układów lokalnych może być kilka. Mogą one reprezentować położenie detalu w różnych zamocowaniach na obrabiarce.
W przypadku stosowania układów lokalnych możemy decydować o sposobie ich wykorzystania w generowanym kodzie NC:
– opcja Użyj głównego MCS spowoduje, że ścieżki wygenerowane w układzie lokalnym będą w kodzie NC przeliczone na współrzędne układu bazowego;
– opcja Odsuniecie układu lokalnego spowoduje, że w kodzie NC zostaną zastosowane współrzędne danego układu lokalnego i informacja o zastosowanej bazie obróbczej;
– opcja Obrót CSYS spowoduje, ze zostaną zastosowane współrzędne lokalne, ale po wcześniejszym obrocie tego układu względem układu bazowego.
Rys. 8. Opcje definiowania MCS lokalnego
Numer bazy obróbczej w kodzie NC jest uzależniony od wartości parametru Odsunięcie układu lokalnego. Domyślna wartość 1 odpowiada G54, wartość 2 – G55 itd., choć zależność ta może być zmieniona w poszczególnych postprocesorach.
Układ współrzędnych odniesienia (RCS)
Układ współrzędnych odniesienia (RCS – Reference Coordinate System) ma za zadanie mapować odniesienia operacji (kierunki wektorów, płaszczyzny bezpieczne, punkty prowadzące itp.) podczas przemieszczania lub kopiowania operacji. Domyślnie umiejscowiony jest zgodnie z układem bezwzględnym, a użytkownik może go zdefiniować w wybranym miejscu na modelu lub użyć opcji Połącz RCS z MCS, aby automatycznie podążał za bieżącą orientacją MCS.
Opracował: Piotr Menchen