淺析數(shù)控加工的三個坐標(biāo)系和對刀操作

肖 萍

新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校，新疆 烏魯木齊 830091

1 數(shù)控加工的三個坐標(biāo)系的區(qū)別和聯(lián)系

1.1 三個坐標(biāo)的基本概念

機(jī)床坐標(biāo)系就是用機(jī)床零點(diǎn)作為原點(diǎn)的坐標(biāo)系。機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床上的一個固定的點(diǎn)，由制造廠家確定。因此機(jī)床坐標(biāo)系是數(shù)控機(jī)床安裝調(diào)試時(shí)便設(shè)定好的固定坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系，其工件原點(diǎn)即為編程原點(diǎn)。編程坐標(biāo)系是供編程使用的，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際位置。工件坐標(biāo)系就是以確定工件原點(diǎn)為基準(zhǔn)而建立的坐標(biāo)系，數(shù)控機(jī)床在加工工件的運(yùn)行過程中就是在工件坐標(biāo)系中運(yùn)行的。

1.2 三個坐標(biāo)系的關(guān)系

一般機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)是固定的，而編程坐標(biāo)系原點(diǎn)可自行設(shè)定。編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致。一般通過對刀操作來確定編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是多少。對刀的過程就是建立編程坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間的關(guān)系的過程。把對刀后設(shè)置的坐標(biāo)系即為工件坐標(biāo)系。

2 數(shù)控加工的三個坐標(biāo)系的確定方法

2.1 機(jī)床坐標(biāo)系的確定

數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系是采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系。機(jī)床開機(jī)后，一般采用“回零”操作來確定機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。機(jī)床各坐標(biāo)軸及其正方向的確定原則是：先確定Z軸，以平行于機(jī)床主軸的刀具運(yùn)動坐標(biāo)為Z軸。再確定X軸，X軸為水平方向且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。在確定了X、Z軸的正方向后，即可按右手定則定出Y軸正方向。上述坐標(biāo)軸正方向，均是假定工件不動，刀具相對于工件作進(jìn)給運(yùn)動而確定的方向，即刀具運(yùn)動坐標(biāo)系。

2.2 編程坐標(biāo)系的確定

工件原點(diǎn)一般按如下原則選?。很嚧驳墓ぜc(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線上，多定在工件的左端面或右端面。銑床的工件原點(diǎn)，一般設(shè)在工件外輪廓的某一個角上或工件對稱中心處，進(jìn)刀深度方向上的零點(diǎn)，大多取在工件表面。對于形狀較復(fù)雜的工件，有時(shí)為編程方便可根據(jù)需要通過相應(yīng)的程序指令隨時(shí)改變新的工件坐標(biāo)原點(diǎn)；對于在一個工作臺上裝夾加工多個工件的情況，在機(jī)床功能允許的條件下，可分別設(shè)定編程原點(diǎn)獨(dú)立地編程。

2.3 工件坐標(biāo)系的確定

加工原點(diǎn)是零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。工件坐標(biāo)系的確定在FANUC系統(tǒng)中通常有以下三種方法：

第一種是通過對刀將刀偏值寫入?yún)?shù)從而獲得工件坐標(biāo)系。這種方法操作簡單，可靠性好，它通過刀偏與機(jī)械坐標(biāo)系緊密的聯(lián)系在一起，只要不斷電、不改變刀偏值，工件坐標(biāo)系就會存在且不會變，即使斷電，重啟后回參考點(diǎn)，工件坐標(biāo)系還在原來的位置。

第二種是用G50設(shè)定坐標(biāo)系，對刀后將刀移動到G50設(shè)定的位置才能加工。對刀時(shí)先對基準(zhǔn)刀，其他刀的刀偏都是相對于基準(zhǔn)刀的。

第三種方法是MDI參數(shù)，運(yùn)用G54～G59可以設(shè)定六個坐標(biāo)系，這種坐標(biāo)系是相對于參考點(diǎn)不變的，與刀具無關(guān)。這種方法適用于批量生產(chǎn)且工件在卡盤上有固定裝夾位置的加工。

3 數(shù)控機(jī)床的對刀操作方法

在進(jìn)行零件加工時(shí)必須將編程原點(diǎn)轉(zhuǎn)化為加工原點(diǎn)，確定好加工原點(diǎn)的位置后，在數(shù)控系統(tǒng)中給予設(shè)定。而機(jī)械坐標(biāo)系是機(jī)床唯一的基準(zhǔn)，所以必須要弄清楚程序原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置，這通常由對刀過程中完成。對刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。對刀的準(zhǔn)確性決定了零件的加工精度，同時(shí)，對刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。本文針對FANUC數(shù)控系統(tǒng)介紹幾種常用的對刀操作方法：

1）直接用刀具試切對刀

步驟如下：

（1）用外圓車刀先試車一外圓，記住當(dāng)前X坐標(biāo)，測量外圓直徑后，用X坐標(biāo)減外圓直徑，所的值輸入offset界面的幾何形狀X值里。

（2）用外圓車刀先試車一外圓端面，記住當(dāng)前Z坐標(biāo)，輸入offset界面的幾何形狀Z值里。

（3）其它刀具分別盡可能接近試切過的外圓面和端面，把第一把刀的X方向測量值和Z0直接鍵入到offset工具補(bǔ)正/形狀界面里相應(yīng)刀具對應(yīng)的刀補(bǔ)號X、Z中，按測量即可。

（4）刀具刀尖半徑值可直接進(jìn)入編輯運(yùn)行方式輸入到offset工具補(bǔ)正/形狀界面里相應(yīng)刀具對應(yīng)的刀補(bǔ)號R中。

2）用G50設(shè)置工件零點(diǎn)

步驟如下：

（1）用外圓車刀先試車一外圓，測量外圓直徑后，把刀沿Z軸正方向后退一些，切端面到中心（X軸坐標(biāo)減去直徑值）。

（2）選擇MDI方式，輸入G50 X0 Z0，啟動START鍵，把當(dāng)前點(diǎn)設(shè)為零點(diǎn)。

（3）選擇MDI方式，輸入G0 X150 Z150 ，使刀具離開工件進(jìn)刀加工。

（4）、（5）步驟同方法 1 的步驟（4）、（5）。

3）用G54-G59設(shè)置工件零點(diǎn)

步驟如下：

（1）用外圓車刀先試車一外圓，測量外圓直徑后，把刀沿Z軸正方向退點(diǎn)，切端面到中心。

（2）把當(dāng)前的X和Z軸坐標(biāo)直接輸入到G54----G59里,程序直接調(diào)用如:G54X50Z50。

（3）、（4）步驟同方法 1 的步驟（4）、（5）。

4 結(jié)論

要弄清楚程序原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置，先要清楚對刀操作的過程，而對刀操作必須搞清楚機(jī)床的三個坐標(biāo)系之間的關(guān)系。因此在數(shù)控編程和加工中，只有弄清出基本坐標(biāo)關(guān)系和掌握對刀操作，才能用數(shù)控機(jī)床加工出合格的零件。

[1]顧京主編.數(shù)控加工編程及操作.

[2]樓章華主編.數(shù)控編程與加工.

[3]王建平，黃登紅.數(shù)控加工中的對刀方法[J].工具技術(shù)，2005.