小议工件坐标系与编程坐标系工件坐标系与编程坐标系

时间：2018-12-23 19:49:25　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：文章通过介绍编程与操作实例，阐述编程时坐标原点的设立与对刀时的工件坐标原点设立之间的矛盾统一关系，要求编程员在编程时要注意：编程原点的设立要与工件坐标系设定方法相适应，对刀时刀具补偿量的设置也应与工件坐标系的设定方法相呼应，务必保证程序运行时编程原点与工件坐标原点相一致。
　　关键词：对刀工件坐标系工件原点刀补
　　
　　前言
　　
　　数控车削加工中，工件坐标系的原点位置是由操作者自己设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定，它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不作改变。编程坐标系的程序原点是编程人员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点，有时也称工件原点。工件坐标系与编程坐标系两者必须统
　　一，即在加工时，工件坐标系和编程坐标系是一致的。数控程序一般按工件坐标系编程，对刀的过程就是建立工
　　件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。
　　
　　一、编程及及操作实例
　　
　　例：毛坯尺寸Φ32mm棒料，材料45#钢，试车削如图所示圆锥小轴。
　　刀具：T01――93°粗、精车外圆刀
　　T02――切断刀（刀宽3mm）
　　
　　1.编程
　　工件原点设定：为了方便测量工件的长度和直径，工件原点设定于工件的右端中心位置。
　　00010
　　G50X100Z100（设定参考点在坐标系中的位置）
　　M03S600T0101（设定主轴转向与转速，设定刀具及刀补）
　　G99
　　G00X35Z2
　　G94X0Z0.2F0.2（端面加工）
　　Z0F0.1
　　G90X28.4Z-35F0.3（圆柱面加工）
　　X32Z-30R3.2F0.3（圆锥面加工）
　　X28.4
　　G00X21.6Z2
　　G01X28Z-30F0.1
　　Z-53
　　X35
　　G00X100Z100（返回参考点）
　　T0100
　　S335T0202（换切断刀）
　　G00X35Z-53
　　G01X0F0.1
　　G00X35
　　G00X100Z100
　　T0200
　　T0100
　　M30
　　2.加工操作
　　（1）对刀设定工件坐标系：通过试切对刀，确定工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值，在刀具补偿参数设定界面中，输入适当参数，用刀具补偿量确立工件坐标系。
　　外圆车刀的对刀：①主轴正转，以手轮操作方式车削工件端面，沿X轴方向退刀（Z轴位置保持不变），在刀具形状补偿状态下输入MZ0，设定Z轴补偿量；②以手轮操作车削工件外径，沿Z轴方向退刀（X轴位置保持不变），停主轴，测量外径X1，在刀具补偿状态下输入MXX1，设定X轴补偿量。
　　切断刀：①主轴正转，以手轮操作方式使刀具接触工件端面，在刀具形状补偿状态下输入MZ0，设定Z轴补偿量；②以手轮操作方式车削工件外径，停主轴，测量外径X2，在刀具补偿状态下输入MXX2，设定X轴补偿量。
　　（2）将开关打至AUTO状态，开始运行程序进行切削加工。
　　
　　二、故障分析
　　
　　以上编程与操作采用的是FANUC系统，单独看来，编程和操作都没有问题。但是，如果所编程序，采用上述的对刀方法，问题就出现了。
　　要了解综合使用上述程序与操作到底出现什么问题，首先应了解FANUC系统确定工件坐标系的方法。FANUC系统确定工件坐标系的常用方法有如下几种：
　　第一种是：用刀具补偿量确立工件坐标系，即通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系（上述例子中，数控车床加工操作所用的工件坐标系的确立方法就是这种方法）。采用这种方法对刀，在程序中，只要执行刀具补偿指令，则工件坐标系建立完成。例如执行程序指令Ｔ0101，则０１号外圆粗车刀的工件坐标系立即建立。具体操作如上所述。这种方法操作简单，可靠性好，它通过刀偏与机床坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置。这种方法在对刀中应用最为普遍。
　　第二种是：用G50设定坐标系，对刀后将刀具移动到G50设定的位置才能加工。对刀时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的。
　　（1）用基准刀（外圆刀）试切工件设定基准：按开始键，令主轴正转，移动基准刀切外圆，沿Z方向退刀，停止主轴旋转，将相对坐标中“U”清零，测量外圆直径Xa。令主轴正转，移动基准刀到工件端面余量处一点（假定为α点），选择“MDI”（手动指令输入）模式，输入GO1 U―XaF0.1，切端面到中心（程序原点）。将相对坐标中“W”清零。选择“MDI”模式，输入G50 X0 ZO，按“启动”按钮。把刀尖当前位置设为工件坐标系中的坐标（0，0）。
　　（2）非基准刀（切断刀）对刀：移动非基准刀轻触端面，此时相对坐标的显示读数为W1，在刀具形状补偿的状态下输入ZW1。移动非基准刀轻触基准刀加工的圆柱面，此时相对坐标的显示读数为U1，在刀具形状补偿的状态下输入XU1。
　　（3）选择“MDI”模式，输入G00 X100 Z100，将刀具移动到G50设定的位置（100，100）使刀尖移动到起刀点。该点为刀具离开工件、便于换刀的任意位置。刀具移动到该点后便可执行程序了。
　　采用这种方法要注意的是：运行程序前要先将基准刀移到设定的参考点位置。在用G50设置基准刀刀具的起点时，一般要将该刀的刀偏值设为零。程序开头要用G50 X100 Z100 ……而且是起点和终点必须一致，即X100 Z100，这样才能保证重复加工不乱刀。
　　此方式的缺点是起刀点位置要在加工程序中设置，且操作较为复杂，但它提供了用手工精确调整起刀点的操作方式。
　　第三种方法是运用G54~G59可以设定六个坐标系，这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关。这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。
　　此种方法通过对刀来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。获得工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值的方法，与方法1的对刀方法相似。所不同的是，这种方法是将对基准刀得到的工件在机床上的坐标值输入到G54~G59中去，确定机床开始自动加工时的位置，且基准刀刀具补偿参数默认为0。
　　具体操作如下：
　　1．按开始键，令主轴正转，移动基准刀切外圆，沿Z方向退刀，停止主轴旋转，将相对坐标中“U”清零，测量外圆直径Xa。令主轴正转，移动基准刀到工件端面余量处一点（假定为α点），选择“MDI”（手动指令输入）模式，输人GO1 U一XaF0.1，切端面到中心（程序原点）。
　　2.把当前的X和Z轴坐标直接输入到G54~G59中的其中之一里，程序直接调用如:G54X50Z50……
　　3.非基准刀的刀偏值设置如方法二的第（2）。
　　从三种工件坐标系设立的方法，我们可以看出，例子所使用的编程与操作方法在运行时所以出现事故，是因为重复建立工件坐标系。从所编程序可看出，编程者的设想是：在Ｇ50Ｘ100Z100这句定义参考点在工件坐标系中的位置，从而建立工件坐标系；在M03S600T0101建立刀补。但是操作者却用刀具补偿量来确立工件坐标系，操作中只要执行指令Ｔ0101，则０１号外圆粗车刀的工件坐标系即建立完成。所以在执行时，就出现了坐标系重复定义的情况了。因而出现刀具不能到达预期加工位置的故障。
　　从该例子可看到，操作时工件坐标系的确立方法，影响到能否正常执行程序。该实例中，若希望在操作中能正常运行程序，则可作如下改动：①按操作者的方法对刀并设立工件坐标系，可把程序中的程序段G50X100Z100改为Ｇ28，即可安全执行程序了。②按编程者的方法确立编程坐标，即工件坐标系的确立及刀补的设定就要用到方法二了。③为减少加工中的操作时间，提高生产效率，实现批量生产的话，那么最好就采用第三种方法了。只要在加工过程中，保证工件坐标系与编程坐标系一致，就能够使刀具按编程者的既定轨迹进行运行。
　　
　　结束语
　　
　　在编程时，要根据生产批量要求，考虑好工件坐标系的确定方法，务必保证工件坐标系与编程坐标系两者的统一，切忌盲目大意，造成事故。
　　
　　参考文献：
　　［１］谢晓红.数控车削编程与加工技术.电子工业出版社.
　　［２］徐昌.数控技术.中国轻工业出版社，2004年4月第1版.
　　［３］周志强，张晓红.模具数控加工技术.高等教育出版社，2002年4月第1版.
　　［４］韩鸿鸾.基础数控技术.机械工业出版社，2000年6月第一版.

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