李保國 王雋 劉勇 劉明雪 鮑洪陽 王建軍
摘要:數(shù)控機床加工前的對刀操作,原點確定及零點偏置的程序編制是正確運行加工程序、生產(chǎn)合格零件的重要前提和保證。作者通過對語言指令的研究和多年的加工實踐,分析歸納并靈活運用了工件零點偏置的編程方法和編程指令。
關(guān)鍵詞:坐標系;工件原點;零點偏置;平移分量
1 概述
數(shù)控機床已在世界各國得到了普遍的應(yīng)用,它具有高精度、高效率等優(yōu)點。數(shù)控機床使用兩套坐標系,機床坐標系M和工件坐標系W。機床坐標系是由機床設(shè)計和制造單位確定的,它包括機床實際存在的機床軸,數(shù)控系統(tǒng)據(jù)此確定刀具的位置,通常在使用過程中是不允許用戶改變的。工件坐標系一般都是直角坐標系,可以在坐標系內(nèi)描述工件的幾何形狀。它是技術(shù)人員編制加工程序時設(shè)定的坐標系,也稱為編程坐標系,工件原點也稱為程序原點。
2 工件的零點偏置
工件裝夾到機床上一般是無法保證兩坐標系完全重合的,為保證編程和加工的一致性,工件裝夾后應(yīng)使兩坐標系的坐標軸方向一致,兩坐標系在各方向上的差異稱為工件零點偏置,數(shù)值上等于工件原點在機床坐標系中的坐標。通過對刀操作就可以知道這個偏置值。
一般的數(shù)控機床有G54-G57四個工件零點偏置寄存器,可以預(yù)存四個工件原點坐標。將對刀得到的零點偏置值存儲到某個偏置寄存器中,編程時只需要寫上相應(yīng)的寄存器地址即可,與當(dāng)前的刀具位置無關(guān)。經(jīng)常用來修改零點絕對(相對)平移分量指令是:TRANS(ATRANS)和G58(G59)。G58應(yīng)用與TRANS相似本文不作詳述。
3 零點偏置的應(yīng)用
3.1 單刀具單工件原點
普通數(shù)控銑床上加工不太復(fù)雜的單個零件是多屬于這一類。一般情況下可以使用一把刀具完成加工,確實需要多把刀具時,采用手動換刀后重新對刀的方式完成。
3.2 單刀具多工件原點
當(dāng)加工的零件復(fù)雜或有多個相同的結(jié)構(gòu)時,為方便編程計算,常常在零件上選定多個程序原點或當(dāng)一次裝夾多個相同零件時也可以選擇多原點編程。對多程序原點的編程,可以用TRANS來定義調(diào)換工件坐標系,也可以用G54-G57來選擇變換程序原點。當(dāng)工作臺一次加工三個相同零件或一個零件上有三個相同加工結(jié)構(gòu)時的多程序原點與機床原點之間的關(guān)系如下。
3.2.1 采用TRANS調(diào)換工件原點
3.2.2 采用G54-G57選擇工件原點
當(dāng)采用數(shù)控機床同時加工三個相同的工件時,需要對刀三次,分別輸入零件1 G55,零件2 G56,零件3 G57三個原點的偏置值,加工時直接調(diào)用即可。如果是批量生產(chǎn)的工件,可以制作專用定位工裝,這樣只需在第一次加工時對刀,后續(xù)加工使用前期存儲的原點偏置值即可。
3.3多刀具多工件原點
對于有自動換刀裝置的加工中心,既可以是單工件原點,也可以是多工件原點,只需要按照圖紙上的尺寸編制程序,因為其具有了刀具偏置功能。先將各刀具分別對刀或者使用對刀儀器測量出刀具參數(shù)后,在刀具表內(nèi)輸入刀具長度、半徑等多個參數(shù)尺寸,執(zhí)行程序時使其生效,控制器從刀具表中拾取偏置數(shù)據(jù)并給不同的刀具修正走刀路徑,如此就可以使用任何刀具加工編程輪廓。
對T01刀具可輸入Z-148存入G54中,T02刀具可輸入Z-197存入G55中,X-Y方向的工件零點偏置為實際對刀位置上的坐標值,并在程序中用G41/G42進行刀具半徑補償。
對于可設(shè)定多刀具多工件原點的工作中心,各刀具建立的加工坐標系雖然不同,但是一般只是刀具長度方向上不同而已。我們除了采用上面的方法,還可以采用更加簡便的方法。我們把其中一把刀作為基準刀具對刀,然后在工件零點偏置寄存器存入的Z值為CRT顯示數(shù)據(jù)加上基準刀具的矢量長度。
在程序段N10中,刀具長度補償有效,趨近X50不帶補償。在程序段N20中,刀具半徑補償有效,趨近點X50/Y50不帶補償。此種方式,只要確認刀具表中的參數(shù)正確,使用不同的刀具進行加工,無需重新對刀。
4 結(jié)束語
以上加工技術(shù),已經(jīng)在FOOKE、HAGE等數(shù)控機床的工件加工中得到充分應(yīng)用,實際效果達到了使用要求。工件零點偏置的數(shù)控編程方法很多,也很靈活。深刻理解各指令的內(nèi)涵,多用多實踐,就能夠做到不斷學(xué)習(xí)不斷進步。
(作者單位:中國中車長春軌道客車股份有限公司)