工件坐標(biāo)系在數(shù)控車床上的應(yīng)用

程 亮，黃 琴

（1.衢州學(xué)院，浙江衢州 324000；2.衢州市工程技術(shù)學(xué)校，浙江衢州 324000）

0 引言

數(shù)控車床總共有三個(gè)常用坐標(biāo)系，分別為機(jī)械坐標(biāo)系、相對坐標(biāo)系和絕對坐標(biāo)系。其中絕對坐標(biāo)系是和加工直接相關(guān)的坐標(biāo)系，也稱為工件坐標(biāo)系。由于系統(tǒng)中的程序和卡盤上的工件在加工坐標(biāo)系建立以前是相互獨(dú)立的，所以為了使系統(tǒng)中的程序軌跡能夠準(zhǔn)確的反映在工件上，在加工前要進(jìn)行工件坐標(biāo)系建立的步驟，也稱為對刀。

工件坐標(biāo)系建立的實(shí)質(zhì)是使數(shù)控系統(tǒng)中已經(jīng)編輯的程序指令坐標(biāo)（如：X0 Z0）和夾持在卡盤上面的工件對應(yīng)點(diǎn)（一般以右端中心為零點(diǎn)基準(zhǔn)）重合。這個(gè)過程在發(fā)那科系統(tǒng)數(shù)控車床中，總共有三種方法可以實(shí)現(xiàn)。分別是：G50 指令建立工件坐標(biāo)系、“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系和“G54～G59”指令建立工件坐標(biāo)系。下面分別做介紹：

1 用G50指令建立工件坐標(biāo)系

（1）如圖1 所示，當(dāng)前刀具相對工件的位置預(yù)先已經(jīng)知道（X12 Z20），在這種情況下可以利用G50指令直接建立坐標(biāo)系。建立方法見步驟（2）。

圖1 G50建立工件坐標(biāo)系

（2）將手動操作面板切換到MDI 模式，系統(tǒng)面板切換到“PROG”功能模式（如圖2 所示）。利用MDI 鍵盤輸入程序段“G50 X12 Z20；”按循環(huán)啟動鍵“CYCLE START”執(zhí)行程序。此時(shí)工件的工件坐標(biāo)系就建立好了。可直接切換為“AUTO”模式進(jìn)行加工。

（3）特點(diǎn)及應(yīng)用

圖2 MDI模式界面

在某些對精度要求比較低或者粗精加工之間有停止指令隔開并可修正的場合，G50 指令是可以實(shí)現(xiàn)快速建立工件坐標(biāo)系的有效方法。如圖3所示，把刀具直接移動到工件的右端面中心點(diǎn)，然后在MDI模式下輸入“G50 X0 Z0；”見圖2，按循環(huán)啟動鍵執(zhí)行，就可直接設(shè)置右端面軸心O點(diǎn)為加工原點(diǎn)，這樣建立的工件坐標(biāo)系雖然在X 方向存在目測誤差，但誤差值一般都小于0.5 mm，可在精車時(shí)修正。筆者在加工一批連桿接頭零件時(shí)，用的車床系統(tǒng)比較老，建立加工坐標(biāo)系很麻煩，因?yàn)檫B桿接頭的外圓尺寸要求比較低，允許有0.5 mm的偏差，就用了此方法對刀，效果很好[1]。

圖3 右端面軸心點(diǎn)對刀

3 用“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系

（1）如圖4 所示，將系統(tǒng)功能模式切換為“OFS/SET”模式，按“補(bǔ)正”軟鍵。此時(shí)有“磨耗”和“形狀”兩種選擇?！澳ズ摹睘榈毒吣p修正界面，“形狀”為建立坐標(biāo)系界面。選擇“形狀”界面，把光標(biāo)移動到對應(yīng)刀號，然后執(zhí)行手動“JOG”操作。

（2）將手動操作面板切換至“JOG”模式，利用高倍率將刀具沿Z-方向快速靠近右端面，當(dāng)接近右端面時(shí)，切換至低倍率模式，開啟主軸正轉(zhuǎn)，刀具慢慢接觸右端面，如圖5 所示。然后在“形狀”界面內(nèi)輸入“Z0.”按“測量”軟鍵。Z向加工坐標(biāo)建立。

圖4 “形狀”界面

圖5 Z向建立加工坐標(biāo)

因?yàn)閄 向零點(diǎn)在軸心上，刀具不能直接移動到此點(diǎn)，所以要利用“試切”外圓間接得到X 向坐標(biāo)尺寸，然后確定X向加工坐標(biāo)，如圖6所示。

圖6 X向建立加工坐標(biāo)

“試切”后的外圓用量具測量，將數(shù)值輸入“形狀”界面內(nèi)對應(yīng)的刀號中，按“測量”軟鍵。X向加工坐標(biāo)建立。由此工件坐標(biāo)系建立[2]。

（3）特點(diǎn)及應(yīng)用

利用“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系是數(shù)控車床最常用的方法。此方法與G50 功能建立工件坐標(biāo)系方法相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是X 方向坐標(biāo)誤差很小，適用于加工精度要求較高的零件。另外G50建立工件坐標(biāo)系，一次只能建立一把刀具的坐標(biāo)系，而利用“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系，一次能實(shí)現(xiàn)多把刀具同時(shí)建立工件坐標(biāo)系。

4 用“G54～G59”功能建立工件坐標(biāo)系

（1）按系統(tǒng)上MDI 鍵盤上的“OFS/SET”鍵進(jìn)入選擇界面，按“坐標(biāo)系”軟鍵。進(jìn)入G54～G59坐標(biāo)系選擇界面，如圖7所示。

圖7 “G54～G59”界面

選擇其中一個(gè)坐標(biāo)作為當(dāng)前的加工坐標(biāo)系，重復(fù)“形狀”功能建立加工坐標(biāo)系（2）、（3）兩個(gè)步驟。然后將數(shù)值輸入對應(yīng)的功能坐標(biāo)下，工件坐標(biāo)系建立完成。

（2）特點(diǎn)及應(yīng)用

G54～G59 功能建立坐標(biāo)系和G50 一樣，單個(gè)坐標(biāo)系只能對應(yīng)單把刀具，不能像“形狀”補(bǔ)正界面一樣，可同時(shí)建立全部刀具同一工序的工件坐標(biāo)系。所以在車床的一般加工中用的也不多。但是在某些特殊的場合，比如加工的零件只需用少數(shù)幾把刀具完成，但是需建立多個(gè)工件坐標(biāo)系，這時(shí)“G54～G59”功能就比較方便。來舉個(gè)簡單的例子。如圖8所示固定接頭零件，加工這個(gè)零件總共需三把刀具，外圓車刀、外螺紋車刀和內(nèi)孔車刀。根據(jù)圖示可知，零件需要二次裝夾，調(diào)頭加工另一側(cè)的外圓面、螺紋和內(nèi)孔。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，利用“G54～G59”按不同的工步建立6個(gè)坐標(biāo)系（如圖9所示），就可實(shí)現(xiàn)單臺車床的多批次小批量加工[3]。

圖8 固定接頭零件圖

圖9 G54～G59加工坐標(biāo)系建立圖

（3）加工坐標(biāo)系建立參考程序

%

O2008 左端

G54 T101 T101為外圓車刀

…

G55 T202 T202為外螺紋車刀

…

G56 T303 T303為內(nèi)孔車刀

…

M30

%

O1013 右端

G59 T101 T101為外圓車刀

…

G58 T202 T202為外螺紋車刀

…

G57 T303 T303為內(nèi)孔車刀

…

M30

%

5 結(jié)語

三種工件坐標(biāo)系的建立方法各有特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)不同的加工環(huán)境，靈活選擇。

［1］陳志群.采用G50 建立工件坐標(biāo)系的原理及應(yīng)用分析［J］.機(jī)床與液壓，2011（8）：124-126.

［2］FANUC Series 0i-TD操作說明書［Z］.發(fā)那科機(jī)電有限公司，2008.

［3］彼得·斯密德.數(shù)控編程手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.