浅析数控加工的三个坐标系和对刀操作

2011-08-15肖萍

科技传播 2011年13期

肖萍

新疆工业高等专科学校，新疆乌鲁木齐 830091

1 数控加工的三个坐标系的区别和联系

1.1 三个坐标的基本概念

机床坐标系就是用机床零点作为原点的坐标系。机床原点是机床上的一个固定的点，由制造厂家确定。因此机床坐标系是数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系。编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系，其工件原点即为编程原点。编程坐标系是供编程使用的，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际位置。工件坐标系就是以确定工件原点为基准而建立的坐标系，数控机床在加工工件的运行过程中就是在工件坐标系中运行的。

1.2 三个坐标系的关系

一般机床坐标系原点是固定的，而编程坐标系原点可自行设定。编程坐标系中各轴的方向应与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。一般通过对刀操作来确定编程原点在机床坐标系中的坐标是多少。对刀的过程就是建立编程坐标系与机床坐标系之间的关系的过程。把对刀后设置的坐标系即为工件坐标系。

2 数控加工的三个坐标系的确定方法

2.1 机床坐标系的确定

数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。机床开机后，一般采用“回零”操作来确定机床坐标系的原点。机床各坐标轴及其正方向的确定原则是：先确定Z轴，以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴。再确定X轴，X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手定则定出Y轴正方向。上述坐标轴正方向，均是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动而确定的方向，即刀具运动坐标系。

2.2 编程坐标系的确定

工件原点一般按如下原则选取：车床的工件原点一般设在主轴中心线上，多定在工件的左端面或右端面。铣床的工件原点，一般设在工件外轮廓的某一个角上或工件对称中心处，进刀深度方向上的零点，大多取在工件表面。对于形状较复杂的工件，有时为编程方便可根据需要通过相应的程序指令随时改变新的工件坐标原点；对于在一个工作台上装夹加工多个工件的情况，在机床功能允许的条件下，可分别设定编程原点独立地编程。

2.3 工件坐标系的确定

加工原点是零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。工件坐标系的确定在FANUC系统中通常有以下三种方法：

第一种是通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好，它通过刀偏与机械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。

第二种是用G50设定坐标系，对刀后将刀移动到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。

第三种方法是MDI参数，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。

3 数控机床的对刀操作方法

在进行零件加工时必须将编程原点转化为加工原点，确定好加工原点的位置后，在数控系统中给予设定。而机械坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机械坐标系中的位置，这通常由对刀过程中完成。对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。对刀的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。本文针对FANUC数控系统介绍几种常用的对刀操作方法：