数控机床对刀方法与编程时刀位点选择问题

使用维护 2016-06-16 10:32:37
  1 引言
  数控机床一经设计,在装配、调试后便确定了一个固定的点,称为机床原点。与此建立了数控机床坐标系。编程人员编程时以工件上的某个基点作为编程零点,并以编程零点为原点建立一个编程坐标系。程序里的尺寸数据均以编程原点作为基准参考点。然而数控机床运行时是按机床坐标系的坐标而运行的,因此加工前,操作人员必须把编程原点转化为加工原点,即把编程坐标系原点在机床坐标系中的位置坐标告诉数控系统,建立加工坐标系。同时通过对刀确定各把刀具在各坐标轴上的偏置补偿值。
  2 常见数控机床加工坐标系建立方法
  数控系统一般采用2种方法来建立工件坐标系:(1)通过刀具起始点与工件零点的相对位置来确定工件在机床参考点坐标系中的位置,即G92指令方式;(2)通过找出工件零点与机床原点的相对距离,把这个相对距离作为零点偏置值输入到系统中,从而达到使工件在机床坐标系中有一个正确位置的目的,也就是G54~G59的方式。这里我们介绍G54~G59的对刀方法。
  2.1数控车床的对刀
  数控车床的数控功能和操作较为简单,一般多采用试切法对刀。如图1所示轴类工件,用四把刀对毛坯加工:用90°偏刀车外圆及右端面,用切断刀切槽,用圆弧车刀车外圆弧面,用螺纹刀车右端螺纹,最后用切断刀切断。为实现精确对刀,采用试切法对刀。选定90°偏刀(01号刀)作为基准刀, 刀尖移动到与工件坐标系的原点重合时(如果不能重合,推算出理论重合时的刀具在各坐标轴的机械坐标值)刀具在各坐标轴上的机械坐标值记录下来,加工前送入G54-G59程序中使用的那个坐标系设定指令下的(X-, Z-)寄存器中。对于基准刀,X、Z向补偿值为0,转位,选定02号刀,移到刚基准刀所在的位置,记下CRT上显示的X、Z坐标值, 由操作者在CRT/MD面板上用“刀具偏置”功能键输入至刀具补偿寄存器内,采用同样方法,设置其余两把刀具的偏置量。如下表。
表1
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图1 轴类零件
  2.1数控铣床的对刀
  如图2所示工件,编程时设定工件坐标系G54、G55。即如图所示的O1和O2两点为原点。通过对刀,把O1和O2点的机床坐标值准确地找出来,输入数控系统的G54和G55的参数中。采用试切法对刀,,先用铣刀沿Y方向试切一刀左端面,则屏幕上显示机床坐标值,取X方向坐标值X1,则O1点的X向的机床坐标值XO1=X1+铣刀半径,再沿X方向试切下端面,取屏幕上显示的Y方向的坐标值Y1,则O1点的Y向的机床坐标值YO1=Y1+铣刀半径。把XO1和YO1的机床坐标值通过MDI的方式输入对应的G54,即完成了G54的对刀,对应的G55的机床坐标值XO2=XO1+50;YO2=YO1+40;同样把此对参数输入G55,即完成G55的对刀。
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图2
  3 对刀时刀位点的选择与编程时应注意的问题
  对刀是通过对刀点来完成的,以确定工件坐标系与机床坐标系之间的位置。刀具在机床上的位置,是通过刀具的刀位点来确定的。在对刀时应使对刀点和刀位点重合。这样我们编程时的运动轨迹也就是刀位点的运动轨迹。
  不同的刀具,刀位点不同。对平头立铣刀、端铣刀类刀具,刀位点为它们的底面中心;对钻头,刀位点为钻尖;对球头铣刀,则为球心;对车刀、镗刀类刀具,刀位点为其刀尖。对于切槽刀,我们可以认为有两个刀位点,即左侧刀尖和右侧刀尖。若选择左侧刀尖为刀位点进行对刀,则我们编程时一定要注意槽刀的运动位置必须由左侧刀尖位置确定。如上图1所示,若槽刀采用左侧刀尖对刀,加工如图5毫米的槽时,我们必须采用左刀点对它进行编程。尤其是加工槽右侧倒角,很容易以右刀点位置进行编程,这样必然会引起尺寸错误。所以编程时一定要注意刀具刀位点的选择位置。
  4 结束语
  依靠工件坐标系到机床坐标系之间的坐标变换建立了加工程序与数控机床的联系,介绍数控车床和数控铣床中G54~G59建立工件坐标系的方法及其对刀操作的要点,说明数控机床是如何在机床坐标系中设定工件坐标系的位置。由于数控机床所用的刀具各种各样,刀具尺寸也不统一,故对刀时应根据实际加工情况,选择好对刀方法,确定程序指令,设置好对刀参数和刀补值。以便简化数控加工程序的编制,最终加工出合格的零件。

〖参考文献〗
[1] 李军.数控机床参考点的设定[J].制造技术与机床,2000,(7):20.
[2] 张柱银 明兴祖 姚建民.数控加工中对刀问题的处理.组合机床与自动化加工技术,2002, 9.
[3] 李佳主编.数控机床及应用.北京:清华大学出版社,2001
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