数控车床对刀及建立工件坐标系的方法.docx

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数控车床对刀及建立工件坐标系的方法

数控车床对刀及建立工件坐标系的方法

摘要:

利用数控车床进行零件加工时,开机后，我们先要执行回参考点的操作，以便建立机床坐标系;然后要进行对刀及建立工件坐标系的操作，最后再编制零件的程序并加工。

对刀的准确与否直接会影响后面的加工。

在实际使用中，试切法对刀有三种形式，本文主要介绍这三种对刀形式。

关键字：

数控车床　　机床坐标系　　工件坐标系　　　试切法对刀

正文:

在数控车床上加工零件时，我们通常先开机回零，然后安装零件毛坯和刀具,接着要进行对刀和建立工件坐标系的操作，最后才是编制程序和自动加工。

对刀操作的正确与否，直接会影响后续的加工。

对刀有误的话,轻则影响零件的加工精度，重则会造成机床事故。

所以作为数控车床的操作者,首先要掌握对刀及工件坐标系的建立方法。

数控车床上的对刀方法有两种：

试切法对刀和机外对刀仪对刀。

一般学校没有机外对刀仪这种设备,所以采用试切法对刀。

而根据实际需要,试切法对刀又可以采用三种形式,本文以华中数控ＨNC-2１/T系统为例来阐述这三种形式的对刀及工件坐标系的建立方法。

一、T对刀

T对刀的基本原理是:

对于每一把刀，我们假设将刀尖移至工件右端面中心,记下此时的机床指令X、Ｚ的位置，并将它们输入到刀偏表里该刀的X偏置和Ｚ偏置中。

以后数控系统在执行程序指令时，会将刀具的偏置值加到指令的Ｘ、Z坐标中，从而保证所到达的位置正确。

其具体的操作如下:

（1）开启机床,释放“急停”按钮，按“回零”,再按“+X”和“+Z”,执行回参考点操作。

（２）按“主轴正转”启动主轴,按“手动”，将刀具移动到合适的位置然后按“-Z”手动车削外圆，最后按“+Z”沿Z向退刀,如图1所示。

（3）按“主轴停止”停止主轴，然后测量试切部分的直径，测得直径为Φ69.93４，按“F4（ＭDI）”,再按“F2（刀偏表）”，将光条移到1号刀的试切直径上,回车，输入69.934，再回车，1号刀的X偏置会自动计算出来,如图3所示。

图1　　　　　　　　　　　图2

（4）移动刀具到合适的位置，按“主轴正转”启动主轴，按“手动”，然后按“-X”手动车削端面，最后按“+X”沿X向退刀,如图2所示。

（5）按“主轴停止”停止主轴，将光条移到１号刀的试切长度上,回车,输入0,再回车,1号刀的Z偏置会自动计算出来,如图3所示。

图3

2号刀的对刀过程与1号刀类似，只不过不能切端面。

具体如下：

（1）按“刀位转换”将2号刀换到切削位置,按“主轴正转”启动主轴,按“手动”,将刀具移动到合适的位置然后按“-Z”手动车削外圆，最后按“+Z”沿Z向退刀,如图４所示。

（２）按“主轴停止”停止主轴,然后测量2号刀试切部分的直径，测得直径为Φ65.９80，将光条移到2号刀的试切直径上，回车,输入65.980,再回车,2号刀的X偏置会自动计算出来，如图６所示。

（３）按“主轴正转”启动主轴，按“手动”，然后按“-Z”手动继续车削外圆,最后按“+X”沿X向退刀,如图5所示。

（4）按“主轴停止”停止主轴，测量2号刀的试切长度，得３3.087,将光条移到2号刀的试切长度上，回车,输入-３3.08７，再回车，2号刀的Ｚ偏置会自动计算出来，如图6所示。

如果还有3号和4号刀具，其对刀方法与２号刀具是一样的,这里不再赘述。

图4　　　　　　　　　　　　图５

图6

使用Ｔ对刀需要注意两点:

（1）Ｇ54~G59这六个坐标系的坐标原点都要设成（0,0）,后面将会讲述。

（2）程序中，每一把刀具在使用前，都应该用Ｔ指令调用相应的刀偏,如T０101，Ｔ０２02等。

二、G５４~G5９对刀

Ｇ5４~G59又称零点偏置指令,它是将机床坐标系偏移一定的距离来建立工件坐标系。

其具体操作如下：

（1）按“刀位转换”将1号刀换到加工位置上,按“主轴正转”启动主轴,按“手动”,将刀具移动到合适的位置然后按“-Z”手动车削外圆,最后按“＋Z”沿Z向退刀，如图1所示。

（2）按“主轴停止”停止主轴,然后测量1号刀试切部分的直径，测得直径为Φ69.934，则半径为34.9６7。

记下机床指令位置的X值，为-１85.034。

那么工件轴线在机床坐标系下的Ｘ坐标为Ｘ=-185.０3４-3４.967=-220.０0１。

（3）按“主轴正转”启动主轴，按“手动”，将刀具移动到合适位置，然后按“－Ｘ”手动车削端面,最后按“＋X”沿X向退刀,如图2所示。

（4）按“主轴停止”停止主轴,记下机床指令位置的Z坐标Ｚ＝-103.1６7,这表示工件右端面在机床坐标系下的Z坐标Z＝－103.167。

（５）按“Ｆ10（返回）”返回顶层菜单，按“Ｆ4（ＭＤＩ）”,再按“F４（坐标系）”,进入自动坐标系G5４的界面，在MＤI的提示下输入“X-2２0.001　Z－1０3.16７”，如图7所示。

（6）按回车,结果G54的界面就会显示“X-２20.001Z－103.1６7”,如图８所示。

图7

图8

2号刀的对刀过程与1号刀类似,只不过不能切端面。

具体如下:

（1）按“刀位转换”将２号刀换到切削位置，按“主轴正转”启动主轴,按“手动”，将刀具移动到合适的位置然后按“-Z”手动车削外圆，最后按“+Z”沿Ｚ向退刀，如图4所示。

（2）按“主轴停止”停止主轴，然后测量2号刀试切部分的直径,测得直径为Φ65．98０,则半径为3２.99０。

记下机床指令位置的X值,为-1０８.９９。

那么工件轴线在机床坐标系下的Ｘ坐标为Ｘ=－108.9９－３2.99=-141．９80。

（3）按“主轴正转”启动主轴，按“手动”，然后按“-Z”手动继续车削外圆，最后按“+Ｘ”沿X向退刀，如图5所示。

（4）按“主轴停止”停止主轴，测量2号刀的试切长度,得33．０87。

记下机床指令位置的Z值，为-7０.５５９。

那么工件右端面在机床坐标系下的Z坐标Ｚ＝-70.55９-3３.087=－103.６４6。

（5）按“Ｆ10（返回）”返回顶层菜单,按“Ｆ4（MＤI）”，再按“F4（坐标系）”，进入自动坐标系G54的界面,按“PgDn”键进入Ｇ55的界面，在MＤＩ的提示下输入“X－14１.9８0　Z-１０3.６4６”,按回车，结果Ｇ5５的界面就会显示“X-1４１．98０Ｚ-1０3．646”,如图9所示。

如果还有3号和4号刀具，其对刀方法与2号刀具是一样的,这里不再赘述。

使用G5４～G59对刀需要注意以下几点:

（1）刀偏表中所有刀具的X偏置和Z偏置都要设为0。

这是因为如果采用Ｇ54～G5９进行了零点偏移,而同时在刀偏表中设置了刀具偏置，程序执行时会进行双重偏置，系统会产生超程报警，不予执行。

图9

（２）程序中，每一把刀具在使用前,都应该用G54~Ｇ59指令调用相应的工件坐标系，如：

%0０01

Ｇ５4　　　　　　　（调用G5４坐标系）

　　　　　　　M03S8０0T0101　　（用1号刀）

……

……

G55　　　　　（调用G55坐标系）

T０２02　　　　　　　　（用２号刀）

……

……

Ｍ３0　　　　（程序结束）

三、Ｇ92设定工件坐标系

上面介绍的T对刀和Ｇ５4~G５9对刀都是在程序执行之前手动进行的。

我们也可以在程序执行的过程中动态地建立工件坐标系，这就要用到G９2指令。

它的格式是G92XαZβ。

其原理是:

以刀具当前位置为基准,建立一个坐标系，使得刀尖在该坐标系下的坐标值是（α，β）。

用法如下：

（1）按“刀位转换”将1号刀换到加工位置上，按“主轴正转”启动主轴,按“手动”，将刀具移动到合适的位置然后按“-Z”手动车削外圆,最后按“+Z”沿Z向退刀。

（2）按“主轴停止”停止主轴，然后测量１号刀试切部分的直径，测得直径为Φ6９.9３４,则半径为34.967。

记下机床指令位置的X值，为-1８５.034。

那么工件轴线在机床坐标系下的Ｘ坐标为X=-1８5.034-３4．９67=-2２0.001。

（3）按“主轴正转”启动主轴，按“手动”,将刀具移动到合适位置,然后按“-X”手动车削端面,最后按“＋X”沿X向退刀。

（４）按“主轴停止”停止主轴，记下机床指令位置的Z坐标Ｚ=-103.167，这表示工件右端面在机床坐标系下的Ｚ坐标Z＝-１03．167。

（5）按“F10（返回）”返回顶层菜单,按“F４（MDI）”,再按“F6（MDI运行）”，在MＤI方式下,逐行输入以下程序段。

每输入一行后敲回车，并按“循环启动”。

Ｍ0３S６00

（主轴正转，转速６00r/ｍｉｎ）

G53　Ｇ90G0１Z-103.1６7Ｆ10０

（直接机床坐标系编程,刀具移动到工件右端平面上）

Ｇ５3G９0G０１Ｘ-220．00１Ｆ1００

（直接机床坐标系编程,刀具移动到工件右端面中心，如图10）

G9１　G００X100Z５0

（相对编程，刀具相对右端面中心，沿X正向移动100，Ｚ正向移动５0，如图11、图12）

M05

　　（主轴停止）

图10　　　　　　　　　　图１１

进行以上操作后，编写程序时,程序开头应该有Ｇ9２Ｘ1０0　Ｚ50。

例如:

%０002

G９２　Ｘ10０Z50

M03S600

……

G00X1０0　Ｚ50

M30

图12

使用Ｇ９2应该注意以下问题:

（１）G9２只是在程序开头动态建立工件坐标系,实际系统执行该指令时，刀具并不产生动作。

（２）使用G9２时,１号刀的X偏置和Z偏置都要设为0，G54~G59这六个坐标系的X和Z也都要设为0。

（3）MDI方式下将刀具移动到（10０，５0）后，在程序执行前不要再手动移动刀具。

（４）程序结束前,应该将刀具移动到（1０0，50）的位置。

否则下次执行程序时会产生偏移。

（５）本例中只给了一把刀具，如果有几把刀具，则其它刀具的X偏置和Z偏置只能设置为相对于1号刀的相对刀偏。

至于怎么设置，本文不作深入讨论,有兴趣的读者可以自行研究。

四、结论

对刀方法灵活多样,初学者容易迷惑。

建议初学者开始只使用T对刀,等慢慢熟练后,再试用另外两种方法并且掌握它们。

这样,我们就可以根据不同的场合需要而采用相应的对刀方法。

参考文献：

《华中数控HＮC-2１/T编程说明书》

《华中数控HNC－2１/T操作说明书》

《宇龙数控仿真系统使用说明书》