在數(shù)控車床的操作與編程過程中，弄清楚基本坐標(biāo)關(guān)系和對刀原理是兩個非常重要的環(huán)節(jié)。這對我們更好地理解機(jī)床的加工原理，以及在處理加工過程中修改尺寸偏差有很大的幫助。
一、基本坐標(biāo)關(guān)系
一般來講，通常使用的有兩個坐標(biāo)系：一個是機(jī)械坐標(biāo)系 ；另外一個是工件坐標(biāo)系，也叫做程序坐標(biāo)系。兩者之間的關(guān)系可用圖1來表示。
圖1 機(jī)械坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系
在機(jī)床的機(jī)械坐標(biāo)系中設(shè)有一個固定的參考點(diǎn)(假設(shè)為(X，Z))。這個參考點(diǎn)的作用主要是用來給機(jī)床本身一個定位。因為每次開機(jī)后無論刀架停留在哪個位置，系統(tǒng)都把當(dāng)前位置設(shè)定為(0，0)，這樣勢必造成基準(zhǔn)的不統(tǒng)一，所以每次開機(jī)的第一步操作為參考點(diǎn)回歸(有的稱為回零點(diǎn))，也就是通過確定(X，Z)來確定原點(diǎn)(0，0)。
為了計算和編程方便，我們通常將程序原點(diǎn)設(shè)定在工件右端面的回轉(zhuǎn)中心上，盡量使編程基準(zhǔn)與設(shè)計、裝配基準(zhǔn)重合。機(jī)械坐標(biāo)系是機(jī)床唯一的基準(zhǔn)，所以必須要弄清楚程序原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置。這通常在接下來的對刀過程中完成。
二、對刀方法
1. 試切法對刀
試切法對刀是實際中應(yīng)用的最多的一種對刀方法。下面以采用MITSUBISHI 50L數(shù)控系統(tǒng)的RFCZ12車床為例，來介紹具體操作方法。
工件和刀具裝夾完畢，驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，移動刀架至工件試切一段外圓。然后保持X坐標(biāo)不變移動刀具遠(yuǎn)離工件，測量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應(yīng)的刀具參數(shù)中的刀長中，系統(tǒng)會自動用刀具當(dāng)前X坐標(biāo)減去試切出的那段外圓直徑，即得到工件坐標(biāo)系X原點(diǎn)的位置。再移動刀具試切工件一端端面，在相應(yīng)刀具參數(shù)中的刀寬中輸入Z0，系統(tǒng)會自動將此時刀具的Z坐標(biāo)減去剛才輸入的數(shù)值，即得工件坐標(biāo)系Z原點(diǎn)的位置，參見圖2。
例如，2#刀刀架在X為150.0車出的外圓直徑為25.0，那么使用該把刀具切削時的程序原點(diǎn)X值為150.0-25.0=125.0；刀架在Z為180.0時切的端面為0，那么使用該把刀具切削時的程序原點(diǎn)Z值為180.0-0=180.0。分別將(125.0，180.0)存入到2#刀具參數(shù)刀長中的X與Z中，在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐標(biāo)系。
事實上，找工件原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置并不是求該點(diǎn)的實際位置，而是找刀尖點(diǎn)到達(dá)(0，0)時刀架的位置。采用這種方法對刀一般不使用標(biāo)準(zhǔn)刀，在加工之前需要將所要用刀的刀具全部都對好。
圖2試切法對刀
2. 對刀儀自動對刀
現(xiàn)在很多車床上都裝備了對刀儀，使用對刀儀對刀可免去測量時產(chǎn)生的誤差，大大提高對刀精度。由于使用對刀儀可以自動計算各把刀的刀長與刀寬的差值，并將其存入系統(tǒng)中，在加工另外的零件的時候就只需要對標(biāo)準(zhǔn)刀，這樣就大大節(jié)約了時間。需要注意的是使用對刀儀對刀一般都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)刀具，在對刀的時候先對標(biāo)準(zhǔn)刀。
下面以采用FANUC 0T系統(tǒng)的日本W(wǎng)ASINO LJ-10MC車削中心為例介紹對刀儀工作原理及使用方法。對刀儀工作原理如圖3所示。刀尖隨刀架向已設(shè)定好位置的對刀儀位置檢測點(diǎn)移動并與之接觸，直到內(nèi)部電路接通發(fā)出電信號(通常我們可以聽到嘀嘀聲并且有指示燈顯示)。在2#刀尖接觸到a點(diǎn)時將刀具所在點(diǎn)的X坐標(biāo)存入到圖2所示G02的X中，將刀尖接觸到b點(diǎn)時刀具所在點(diǎn)的Z坐標(biāo)存入到G02的Z中。其他刀具的對刀按照相同的方法操作。
圖3 對刀儀工作原理
事實上，在上一步的操作中只對好了X的零點(diǎn)以及該刀具相對于標(biāo)準(zhǔn)刀在X方向與Z方向的差值，在更換工件加工時再對Z零點(diǎn)即可。由于對刀儀在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置總是一定的，所以在更換工件后，只需要用標(biāo)準(zhǔn)刀對Z坐標(biāo)原點(diǎn)就可以了。操作時提起Z軸功能測量按鈕“Z-axis shift measure”，CRT出現(xiàn)如圖4所示的界面。
圖4 對刀數(shù)值界面
手動移動刀架的X、Z軸，使標(biāo)準(zhǔn)刀具接近工件Z向的右端面，試切工件端面，按下“POSITION RECORDER”按鈕，系統(tǒng)會自動記錄刀具切削點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中Z向的位置，并將其他刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀在Z方向的差值與這個值相加從而得到相應(yīng)刀具的Z原點(diǎn)，其數(shù)值顯示在WORK SHIFT工作畫面上，如圖5所示。
圖5 WORK SHIFT工作界面
三、小結(jié)
以上根據(jù)筆者在多年的數(shù)控機(jī)床編程與操作中積累的一些經(jīng)驗與體會，介紹了在數(shù)控車床操作中容易犯錯的幾個地方，所述內(nèi)容皆經(jīng)過筆者的實際操作驗證 |
