G54指令在數(shù)控車床中的應(yīng)用

李國強(qiáng)

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?對(duì)刀是數(shù)控加工中的基礎(chǔ)操作和重要技能。在一定條件下，對(duì)刀的精度可以決定零件的加工精度，同時(shí)，對(duì)刀效率還直接影響加工效率。因此僅僅知道對(duì)刀方法是不夠的，還要知道數(shù)控系統(tǒng)的各種對(duì)刀設(shè)置方式以及這些方式在加工程序中的調(diào)用方法，同時(shí)要知道各種對(duì)刀方式的優(yōu)缺點(diǎn)、使用條件等。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?數(shù)控車床;對(duì)刀;G54

[中圖分類號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2018）26-0062-01

在數(shù)控車床加工過程中，大家普遍使用刀具號(hào)和刀補(bǔ)號(hào)的方式，即T0101（FANUC系統(tǒng)）、T1D1（西門子系統(tǒng)），采用試切對(duì)刀的方法。這種方式在做批量件，有工裝的加工情況下，一般沒有什么問題。但在加工單件并且需要多次裝夾或小批量零件的時(shí)候，需要在一臺(tái)機(jī)床上用多把刀具，很不方便，因?yàn)槊恳淮沃匦卵b夾工件之后，都需要將每一把刀具的Z方向重新對(duì)一次刀，這就增加了輔助時(shí)間，影響了效率而且還不能保證每一次對(duì)刀的精度都是一樣的，不僅對(duì)零件的尺寸精度有影響，對(duì)零件表面粗糙度也有影響。因?yàn)槠渌毒咴谶M(jìn)行Z向?qū)Φ稌r(shí)有可能破壞零件端面，影響零件外觀。

數(shù)控車床通電后，需進(jìn)行回參考點(diǎn)操作（如果是絕對(duì)編碼器可以不用），目的是建立數(shù)控車床進(jìn)行位置測量、控制、顯示的統(tǒng)一基準(zhǔn)。參考點(diǎn)的位置由機(jī)床位置傳感器決定。由于機(jī)床回參考點(diǎn)后，刀尖的位置距離機(jī)床原點(diǎn)是固定不變的，因此，為便于對(duì)刀和加工，可將機(jī)床回零后刀架的位置看作機(jī)床原點(diǎn)。

由于機(jī)床原點(diǎn)和工件原點(diǎn)在X向和Z向都有偏移距離，使得實(shí)際的刀尖位置與程序指令描述的工件位置存在同樣的偏移距離。因此，需要將這個(gè)偏差測量出來并設(shè)置到數(shù)控系統(tǒng)中，使數(shù)控系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，加工出符合零件圖紙的工件。這個(gè)補(bǔ)償偏移距離的過程就是對(duì)刀，對(duì)刀的根本目的就是測量出工件原點(diǎn)到機(jī)床原點(diǎn)在X向和Z向的偏移距離。

對(duì)刀時(shí)，使刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合，所謂刀位點(diǎn)是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)車刀來說，理論上可以認(rèn)為刀位點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)就是刀尖。對(duì)刀的目的就是確定刀尖在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值，測量刀具的刀位偏差值。對(duì)刀點(diǎn)找正的準(zhǔn)確度直接影響零件的加工精度。在實(shí)際加工零件時(shí)，通常一把刀具是無法完成零件全部加工要素的，需要使用多把刀具進(jìn)行加工。在使用多把車刀加工時(shí)，在換刀位置不變的情況下，換刀后刀尖點(diǎn)的幾何位置將出現(xiàn)偏差，這是由于刀桿、刀片形狀、尺寸等因素造成的。因此需要不同刀具在不同的起始位置開始加工時(shí)，都能保證程序正常運(yùn)行。為了解決這個(gè)問題，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)配備了刀具位置補(bǔ)償功能，利用刀具位置補(bǔ)償功能，只要事先把每把刀相對(duì)編程原點(diǎn)的偏移距離測量出并輸入數(shù)控系統(tǒng)的“刀具參數(shù)補(bǔ)正”欄指定組號(hào)里，在加工程序中利用T指令，即可在刀具軌跡中自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷睢?/p>

確定工件坐標(biāo)系常用的方法有以下兩種：

第一種：通過試切法進(jìn)行對(duì)刀，然后將數(shù)據(jù)寫入對(duì)刀參數(shù)中從而獲得工件坐標(biāo)系。這種方法操作簡單，可靠性好，通過刀偏與機(jī)械坐標(biāo)系緊密聯(lián)系在一起，只要不更換刀片、不改變刀偏值，工件坐標(biāo)系就會(huì)存在且不會(huì)變，即使斷電，重啟后進(jìn)行回參考點(diǎn)操作，工件坐標(biāo)系還在原來的位置。用這種方法對(duì)刀，最大的優(yōu)點(diǎn)就是任何一把刀具都是獨(dú)立的，也就是說工作中哪一把刀具磨損了，只要更換那一把，其余互不影響。缺點(diǎn)是后續(xù)刀具對(duì)刀時(shí)，工件表面質(zhì)量、精度可能會(huì)受到一定影響。

第二種：運(yùn)用G54-G59可以設(shè)定六個(gè)坐標(biāo)系。這個(gè)坐標(biāo)系相對(duì)于參考點(diǎn)是不變的，這種方法適用于批量生產(chǎn)且工件在卡盤上有固定裝夾位置的零件加工。這些坐標(biāo)系存儲(chǔ)在機(jī)床存儲(chǔ)器中，在機(jī)床重新開機(jī)時(shí)仍然存在，在加工時(shí)可以分別選取其中一個(gè)使用，此種方法多應(yīng)用于加工中心上。

現(xiàn)在把第一種和第二種方法綜合在一起，進(jìn)行一種綜合的對(duì)刀操作。這種方法可以在第一次完成所有刀具的對(duì)刀操作后，通過G54-G56將其他刀具與基準(zhǔn)刀一起進(jìn)行偏移，這樣每次更換工件后只需要將基準(zhǔn)刀進(jìn)行Z向定位，知道前后兩個(gè)工件Z向的差值，就可以通過機(jī)床坐標(biāo)直接得到數(shù)據(jù)。最后將差值填入G54-G56中就可以了，其他刀具不需要再進(jìn)行Z向的對(duì)刀操作。不僅保證了對(duì)刀精度，還提高了加工效率。

舉例說明，如果你加工批量件或多個(gè)單件，工件不能精確定位，并且需要4把刀具依次完成。完成第一件以后，上第二件，此時(shí)你完全不需要將另外三把刀的Z軸全部重新對(duì)刀。只需要把一號(hào)刀（相當(dāng)于基準(zhǔn)刀）換到加工位置后，車削端面或移動(dòng)到端面，看當(dāng)前的絕對(duì)坐標(biāo)位置Z顯示多少。如果顯示Z：10。那么此時(shí)在G54的Z軸當(dāng)前數(shù)據(jù)上（假設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)為0）輸入10，然后點(diǎn)擊“+輸入”即可。也可以直接輸入數(shù)據(jù)10，最后在程序的開頭加上G54，這樣4把刀全部偏移過去了，然后按循環(huán)啟動(dòng)鍵即可繼續(xù)加工。

這個(gè)方法是因?yàn)橛谢鶞?zhǔn)刀，如果基準(zhǔn)刀具磨損了，重新對(duì)刀后，其余沒有磨損的刀具也必須根據(jù)基準(zhǔn)重新對(duì)刀。所以為了保證基準(zhǔn)刀具的使用壽命，可以將外圓精車刀作為基準(zhǔn)刀，這樣就可以盡量延長基準(zhǔn)刀具的使用時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，保證加工精度。有人會(huì)說，為什么不把每把刀Z向的偏移數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)刀具的“磨損/磨耗”中，因?yàn)榇鎯?chǔ)到“磨損/磨耗”需要對(duì)每一把刀進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，操作比較麻煩，而使用G54，就可以方便地實(shí)現(xiàn)所有刀具的偏移。如果零件需要多次裝夾或者不是所有刀具全部偏移，還可以分別使用G55-G59指令，進(jìn)行單獨(dú)的偏移設(shè)置。

下面以FANUC系統(tǒng)為例，參考程序如下：

%

O1;

T0101;（基準(zhǔn)刀）

G54（在1號(hào)刀的當(dāng)前坐標(biāo)上偏移一個(gè)數(shù)據(jù)，Z向往正方向偏移了10 mm）

G00 X82 Z2

G71 U1.5 R1

G71P1Q3U0.5W0.05F0.15

N1 G0 X0;

G01 Z0 ;

…

…

N3 G1 X50

G00 X150 Z200

M30;

%

參考文獻(xiàn)：

[1]劉立.數(shù)控車床編程與操作[M].北京理工大學(xué)出版社，2009.

[2]席鳳征，畢可順.數(shù)控車床編程與操作[M].科學(xué)出版社，2014.