🎯 Souřadnice a nulové body

Mapa a adresa

O čem to je

Když se domlouváš s kamarádem, kde se sejdete, potřebujete stejnou mapu a stejný výchozí bod. „Dvě ulice doprava“ nic neznamená, když nevíte, odkud počítat.

CNC stroj je na tom stejně. Číslo X50 v programu má smysl, jen když stroj ví, odkud se 50 mm měří a kterým směrem. K tomu slouží souřadnicový systém a nulové body.

Nové pojmy

Souřadnicový systémTři navzájem kolmé osy X, Y, Z, které se protínají v jednom bodě – počátku (nule). Každý bod v prostoru pak popíšeš třemi čísly.Bod X30 Y20 Z−5 je 30 mm ve směru X, 20 mm ve směru Y a 5 mm pod nulou v ose Z.
Pravidlo pravé rukyPomůcka pro směry os: palec pravé ruky ukazuje +X, ukazovák +Y, prostředníček +Z. Takový systém se jmenuje pravotočivý a používají ho CNC stroje podle normy ISO 841.Natáhni palec doprava, ukazovák dopředu – prostředníček pak míří nahoru, jako osa Z u svislé frézky.
Osa ZOsa, která je rovnoběžná s osou vřetena. Kladný směr +Z je ten, kterým se nástroj vzdaluje od obrobku.U svislé frézky míří +Z nahoru, ke stropu.
Nulový bod stroje MPočátek souřadnic samotného stroje. Určí ho výrobce a nedá se změnit.Často leží v krajní poloze os nebo na čele vřetena.
Referenční bod RPřesně známý bod v pracovním prostoru, na který stroj po zapnutí najede, aby si „srovnal“ odměřování s nulovým bodem stroje. Potřebují to hlavně stroje s inkrementálním (přírůstkovým) odměřováním.Po zapnutí stroje stiskneš „najetí do reference“ a osy dojedou k R.
Nulový bod obrobku WPočátek souřadnic, který si zvolí programátor na obrobku – tak, aby se z výkresu dobře počítalo. Od něj se měří všechny souřadnice v programu.Levý přední horní roh kvádru nebo střed čela hřídele.

Proč tři různé body

  • M zná stroj – je pevný, ale programátorovi k ničemu, protože neví, kde na stole bude obrobek.
  • R slouží k tomu, aby stroj po zapnutí věděl, kde je M.
  • W zná programátor – je na obrobku a na něj jsou vztažené kóty z výkresu.

Obsluha při seřízení zjistí, jak daleko je W od M, a zapíše to do tabulky posunutí nulového bodu. V programu se toto posunutí vyvolá funkcí, typicky G54 (další G55–G59).

Nulový bod obrobku W je od nulového bodu stroje posunutý o X200 a Y150. V programu je bod X30 Y20. Kde je tento bod v souřadnicích stroje?
Souřadnice se sčítají s posunutím: X = 200 + 30 = 230, Y = 150 + 20 = 170. Programátor ale počítá jen s X30 Y20 – přepočet udělá řídicí systém.

Soustruh je jiný

U soustruhu se točí obrobek. Osa Z leží v ose vřetena (podél obrobku), osa X je kolmá na ni – míří od osy obrobku ven, k průměru. Osu Y běžný soustruh nemá.

Většina soustruhů se programuje v průměru: X40 znamená průměr 40 mm, tedy nástroj je 20 mm od osy.

Na soustruhu je W na čele obrobku v ose rotace. Máš osoustružit válec průměru 36 mm délky 25 mm. Jaký bude bod konce válcové plochy?
Průměr se píše přímo do X: X36. Délka jde od čela do záporu (od čela směrem ke sklíčidlu): Z−25. Bod je tedy X36 Z−25.

Vyzkoušej si

  • M – nulový bod stroje – určí výrobce
  • R – referenční bod – najíždí se po zapnutí
  • W – nulový bod obrobku – volí programátor
  • +Z – směr, kterým se nástroj vzdaluje od obrobku
✗Kladný směr osy Z míří do obrobku, protože tam se obrábí.
✓+Z míří od obrobku. Do materiálu jedeš do záporných Z.

Norma tak zaručuje, že kladný pohyb v Z je bezpečný – nástroj odjíždí.

CNC stroje mají pravotočivý systém X, Y, Z (pravá ruka), Z leží v ose vřetena a +Z jde od obrobku. M je pevná nula stroje, R slouží k najetí po zapnutí, W si volí programátor a stroj ho zná díky posunutí (G54).

Krok za krokem

O čem to je

Než stroj vyrobí první díl, musí obsluha „spojit“ program s obrobkem na stole. Projdeme to jako postup u stroje: od zapnutí po první souřadnici v programu.

Nové pojmy

Kartézský souřadnicový systémOsy X, Y, Z kolmé na sebe, s počátkem v nule. Poloha bodu = tři čísla.X10 Y0 Z0 leží 10 mm od počátku po ose X.
Pravotočivý systém (pravidlo pravé ruky)Palec = +X, ukazovák = +Y, prostředníček = +Z. Tak jsou podle ISO 841 orientované osy CNC strojů.Rotační osy A, B, C se točí kolem X, Y, Z.
Pohyb nástroje vůči obrobkuProgramátor si vždy představuje, že se pohybuje nástroj a obrobek stojí – i když na stroji ve skutečnosti jede stůl.Když stůl jede doleva, nástroj se vůči obrobku posouvá doprava.
M – nulový bod strojePevný počátek souřadnic stroje, daný výrobcem.
R – referenční bodBod, který stroj po zapnutí najede, aby věděl, kde je M. Nutný u inkrementálního odměřování (snímač měří jen změny polohy, ne absolutní polohu).
W – nulový bod obrobkuPočátek, který si zvolí programátor na obrobku podle výkresu.
Posunutí nulového boduVzdálenost W od M v jednotlivých osách. Zapisuje se do tabulky v řídicím systému a v programu se zapne funkcí G54 až G59.G54: X−412,350 Y−260,100 Z−385,020 (čísla jsou příklad).

Postup u frézky

Zapni stroj a najeď do reference R (pokud to stroj vyžaduje). Systém teď ví, kde je M.
Upni obrobek a zvol, kde bude W – podle výkresu, nejčastěji roh nebo střed obrobku, Z0 na horní ploše.
Najeď nástrojem nebo dotykovou sondou na hrany obrobku a změř polohu W v souřadnicích stroje.
Zapiš hodnoty do tabulky posunutí, např. do G54.
V programu zavolej G54 – od teď všechny souřadnice platí od W.

Osy u frézky a soustruhu

Svislá frézkaSoustruh
osa Zsvisle, v ose vřetena; +Z nahorupodél obrobku, v ose vřetena; +Z od sklíčidla
osa Xvodorovně, nejdelší pojezd stolukolmo na osu, k průměru; +X od osy ven
osa Yvodorovně, kolmo na Xběžný soustruh ji nemá
typické Wroh nebo střed polotovaru, Z0 nahořestřed čela obrobku
W na frézce leží v levém předním horním rohu kvádru 100 × 60 × 30 mm. Jaké souřadnice má pravý zadní roh na spodní ploše? (X doprava, Y dozadu.)
X roste doprava o délku 100 → X100. Y roste dozadu o šířku 60 → Y60. Spodní plocha je 30 mm pod Z0 → Z−30. Bod: X100 Y60 Z−30.
Na soustruhu je W na pravém čele hřídele. Osazení má průměr 50 a začíná 40 mm od čela. Zapiš bod začátku osazení.
Průměrové programování: X50. Vzdálenost od čela směrem ke sklíčidlu je záporná: Z−40. Bod X50 Z−40.

Vyzkoušej si

✗Programátor píše souřadnice od nulového bodu stroje M.
✓Programuje se od nulového bodu obrobku W; posun k M dopočítá systém z G54.

Programátor předem neví, kam přesně obsluha obrobek upne. Díky W platí stejný program při každém upnutí.

✗Na soustruhu X20 znamená, že nástroj je 20 mm od osy.
✓Při průměrovém programování X20 znamená průměr 20 mm, nástroj je 10 mm od osy.

Na výkresech se kótují průměry, proto se tak i programuje. Zda stroj čte X jako průměr, nebo poloměr, je nastavení systému.

Osy podle pravé ruky, Z v ose vřetena, +Z od obrobku. Po zapnutí reference R, pak změřit W a zapsat do G54. Program se píše od W; na soustruhu X většinou jako průměr.
⚙️Princip CNC stroje a jeho části📜Struktura programu a G-kód