学文网摘要:工件坐标系的设定和对刀在编程和加工过程中有重要作用,本文根据数控机床的加工原理以及数控机床编程和操作的实践经验,提出了数控机床对刀方法和不同的工件坐标系设定方法,通过比较读者可以选择设定工件坐标系最好的方法。本文对编程人员和操作人员都有很好的参考价值。
关键词:数控机床;机床坐标系;工件坐标系;数控车床;数控铣床;对刀
中***分类号:TP13 文献标识码:B 文章编号:1009-8631(2010)02-0075-02
1、引 言
在数控编程过程中,工件坐标系的设定方法有几种,不同方法的指令格式也不相同。本文分别对车床和铣床几种设定方法进行详细讲解。使读者能够清楚几种方法不同,根据不同的情况选择不同的方法。
2、工件坐标系
工件坐标系是指以确定的工件原点为基准所设定的坐标系。工件坐标系的原点就是工件原点。当工件在机床上固定好以后,工件原点相对机床原点的位置关系就确定了。两坐标原点的偏差通常是由机床操作人员在手动操作下,通过工件测量头或者对刀的方式来测量。此测量值可以预存在数控系统内或者编写在加工程序中,在加工时工件原点与机床原点的偏差便自动加到工件坐标系上,使数控系统按照机床坐标系确定工件的坐标值,实现零件的自动加工。
3、数控车床工件坐标系设定指令
在数控车床设定工件坐标系的方法常见有三种,分别介绍如下:
3.1 指令格式Tabcd
其中ab表示刀具号,cd表示刀具偏置号,偏置包括位置偏置、磨损偏置、半径补偿值和刀尖方位。工件坐标系的设定跟位置偏置有关。位置偏置是通过对刀[2]获得的。对刀的方法如下:
3.1.1 x向对刀:先用刀具车外圆,保证x不变,z向退刀,停主轴,记下此时x值为X1(机床坐标系中坐标值),测量被车外圆直径d1,将刀具刀位点移到工件原点的x值为X1-dl。在数控机床控制面板上找到刀具所对应的一行,对于FANUC系统可以输入MXdl或者输入x(x1 d1),对于华中数控系统在试切直径处输入dl,都可以使x位置偏置为XI-dl。
3.1.2 z向对刀:用刀具车右端面,保证z不变,x向退刀,停主轴,记下此时z值为z1(机床坐标系中坐标值),将刀具刀位点移动到工件原点的z值为z1。如果设置右端面为工件原点,在数控机床控制面板上找到刀具所对应的一行,对于Funac系统可以输入MZO或者输入z(z1),对于华中数控系统在试切长度处输入0,都可以使z位置偏置置为z1。
用这种方法设定工件坐标系在断电重启时工件坐标系仍然存在,并且跟刀具的当前位置没有关系,在工厂里面得到广泛应用。如果有多把刀具,每一把刀具都要进行对刀分别设定其位置偏置。在实际应用时一般用TOl01表示选择第一把刀并且加上了其位置偏置,即建立了第一把刀的工件坐标系。如果要用第二把刀则只需要写T0202就可以了,以此类推。
3.2 指令格式GS4-G59,可以设定6个工件坐标系。通过CRT/MDI方式将G54-G59的坐标值输入到数控机床存储空间里,其坐标值同样通过对刀获得,对刀方法跟第一种方法一样。如果对刀所得刀具刀位点移动到工件原点时在机床坐标系中的坐标值为(Xl,Z1),则在数控机床控制面板上对应G54一项输入相应x、z值为x1,Z1,在程序中输入G54就选定此工件坐标系。这种方法在断电重启后工件坐标系仍然存在,并且跟刀具的当前位置没有关系。如果有多把刀的情况,应该选一把刀作为标准刀,标准刀通过对刀获得相应的x1、z1值,但是在标准刀位置偏置x、z处的值应该为0、0,也就是说标准刀与标准刀之间是没有位置偏置的。但其它的刀具与标准刀之间就有位置偏差,这个偏差值可以通过如下方法测得:先用标准刀具试切工件的外圆,记下其x值;试切其端面,记下z值,将其它刀具的刀位点移到标准刀所切削的外圆和端面处,记下相应的x、z值,用其它刀具的x、z值减去标准刀具的x、z值就可以得到其相应的偏差,将这个偏差x、z值分别输入到对应刀具的x、z偏置处。在应用的时候,应该先写G54设定工件坐标系,再用Tabcd指令,但此时cd所对应位置偏置值x、z值与第一种方法cd所对应位置偏置值x、z值不同。
3.3 指令格式G50(G92)Xa Zc
大多数数控系统用G50t*J,也有少部分数控系统用G92。其中a,c为刀具起始点在工件坐标系中的坐标值,如***1所示。G50(G92)对刀具的起始点有严格要求,若刀具当前点不在G50(G92)设定的点处,则工件原点与编程原点不一致,加工出的产品就有误差或报废,甚至出现危险。因此在执行此指令时,刀具当前点必须回到(a,c)处。在执行对刀操作找到工件坐标原点后,还需要多一步定位刀具到(a,c)处的操作,相对其它几种工件坐标系设定指令较麻烦。用G50(G92)设定的工件坐标系在断电重启时设定的工件坐标系不存在,需要重新设定。因此这种方法一般很少用。如果有多把刀具的情况跟第二种方法一样需要先选一把标准刀具,要测量其它刀具与标准刀具的位置偏差。在应用的时候应该先将刀具移动到刀具设定的起始点,再用G50(G92)Xazc指令设定工件坐标系,选用刀具的时候仍然用Tabcd指令,cd跟第二种方法一样含义。
4、数控铣床工件坐标系设定
数控铣床工件坐标系设定相对车床工件坐标设定来说更简单。方法只有两种,并且这两种方法跟车床设定类似。在介绍指令之前先介绍一下数控铣床对刀。数控铣床有三个坐标轴x、Y、z,所以比车床要多一个Y轴。x、Y轴对刀可以采用试切对刀和寻边器对刀两种方法,这里介绍试切对刀方法。
方法如下:假设工件毛坯为长方体,选择工件顶面中心为工件坐标原点。
X轴对刀:用刀具侧面铣工件x方向两个侧面,分别记下刚好切削时其值X1、X2,工件坐标系x坐标值为:(X1+X2)/2;
Y轴对刀:用刀具侧面铣工件Y方向两个侧面,分别记下刚好切削时其值Y1、Y2,工件坐标系Y坐标值为:(Y1+Y2)/2;
z轴对刀:用刀具端面接触工件上表面,当有切削时停止进给,记下此时其值z1,工件坐标系z坐标值为:Z1;
上面所求得x、Y、z坐标值即为刀具刀位点移到工件原点时在机床坐标系中的x、Y、z值。
4.1 指令格式G54-G59
可以设定6个工件坐标系。通过CRT/MDI方式将G54-G59的坐标值输入到数控机床存储空间里,其坐标值用上面介绍的方法获得。在数控机床控制面板上对应G54一项输入相应x、Y、z值分别为(X1+X2)/2、(Y1+Y2)/2、z1,在程序中输入G54就选定此工件坐标系。这种方法在断电重启后工件坐标系仍然存在,并且跟刀具的当前位置没有关系。如果在使用的时候要用到多把刀,因为每把刀装在主轴上时其x、Y轴的坐标值都一样,所以x、Y值不变,只是z值不同。将对刀的那把刀作为标准刀,测出其它刀具跟标准刀具的长度差值,此长度差值可以在机床外用专用的对刀仪测出来,也可以把刀具装在机床上用对刀的方法获得。在应用的时候,应该先写G54设定工件坐标系,选用标准刀时直接用就可以了,用其它刀具时只需要加上相应的长度补偿指令G43(G44)就可以了,补偿值为与标准刀长度差值。此种方法在工厂里面应用广泛。
4.2 指令格式G92XaYbZc
其中a,b,c为刀具起始点在工件坐标系中的坐标值,如***2所示。铣床G92指令跟车床G50指令一样对刀具的起始点有严格要求,若刀具当前点不在G92设定的点处,则工件原点与编程原点不一致,加工出的产品就有误差或报废,甚至出现危险。
因此在执行此指令时,刀具当前点必须回到(a,b,c)处。在执行对刀操作找到工件坐标原点后,还需要多一步定位刀具到(a,b,c)处的操作,相对其它几种工件坐标系设定指令较麻烦。用G92设定的工件坐标系在断电重启时设定的工件坐标系不存在,需要重新设定。因此这种方法一般很少用。如果有多把刀具的情况跟第一种方法一样需要先选一把标准刀具,测量其它刀具与标准刀具的长度差值。在应用的时候应该先将刀具移动到刀具设定的起始点,再用G92Xa Yb zc指令设定工件坐标系,选用其它刀具的时候只需要加上刀具长度补偿指令G43即可。
5、结束语
上述车床和铣床各种工件坐标系设定方法都是笔者在深入理解工件坐标系后所得出结论,适合不同数控系统,并在FANUC系统和华中系统中实践验证。
参考文献:
[1]马克立,张丽华,数控编程与加工技术[M],大连:大连理工大学出版社,2004:9-10
[2]颜伟,欧彦江,数控编程与加工[M],成都:西南交通大学出版社。2008:117
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