数控车床基本坐标关系及几种对刀方法比较
在数控车床的操作与编程过程中,弄清楚基本坐标关系和对刀原理是两个非常重要的环节.这对我们更好地理解机床的加工原理,以及在处理加工过程中修改尺寸偏差有很大的帮助.
一、基本坐标关系
一般来讲,通常使用的有两个坐标系：一个是机械坐标系 ；另外一个是工件坐标系,也叫做程序坐标系.两者之间的关系可用图1来表示.
图1 机械坐标系与工件坐标系的关系
在机床的机械坐标系中设有一个固定的参考点(假设为(X,Z)).这个参考点的作用主要是用来给机床本身一个定位.因为每次开机后无论刀架停留在哪个位置,系统都把当前位置设定为(0,0),这样势必造成基准的不统一,所以每次开机的第一步操作为参考点回归(有的称为回零点),也就是通过确定(X,Z)来确定原点(0,0).
为了计算和编程方便,我们通常将程序原点设定在工件右端面的回转中心上,尽量使编程基准与设计、装配基准重合.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.这通常在接下来的对刀过程中完成.
二、对刀方法
1.试切法对刀
试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法.下面以采用MITSUBISHI 50L数控系统的RFCZ12车床为例,来介绍具体操作方法.工件和刀具装夹完毕,驱动主轴旋转,移动刀架至工件试切一段外圆.然后保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件,测量出该段外圆的直径.将其输入到相应的刀具参数中的刀长中,系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径,即得到工件坐标系X原点的位置.再移动刀具试切工件一端端面,在相应刀具参数中的刀宽中输入Z0,系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值,即得工件坐标系Z原点的位置.
例如,2#刀刀架在X为150.0车出的外圆直径为25.0,那么使用该把刀具切削时的程序原点X值为150.0-25.0=125.0；刀架在Z为180.0时切的端面为0,那么使用该把刀具切削时的程序原点Z值为180.0-0=180.0.分别将(125.0,180.0)存入到2#刀具参数刀长中的X与Z中,在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐标系.
事实上,找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置,而是找刀尖点到达(0,0)时刀架的位置.采用这种方法对刀一般不使用标准刀,在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好.
2.对刀仪自动对刀
现在很多车床上都装备了对刀仪,使用对刀仪对刀可免去测量时产生的误差,大大提高对刀精度.由于使用对刀仪可以自动计算各把刀的刀长与刀宽的差值,并将其存入系统中,在加工另外的零件的时候就只需要对标准刀,
这样就大大节约了时间.需要注意的是使用对刀仪对刀一般都设有标准刀具,在对刀的时候先对标准刀.下面以采用FANUC 0T系统的日本WASINO LJ-10MC车削中心为例介绍对刀仪工作原理及使用方法.对刀仪工作原理如图3所示.刀尖随刀架向已设定好位置的对刀仪位置检测点移动并与之接触,直到内部电路接通发出电信号(通常我们可以听到嘀嘀声并且有指示灯显示).在2#刀尖接触到a点时将刀具所在点的X坐标存入到图2所示G02的X中,将刀尖接触到b点时刀具所在点的Z坐标存入到G02的Z中.其他刀具的对刀按照相同的方法操作.
事实上,在上一步的操作中只对好了X的零点以及该刀具相对于标准刀在X方向与Z方向的差值,在更换工件加工时再对Z零点即可.由于对刀仪在机械坐标系中的位置总是一定的,所以在更换工件后,只需要用标准刀对Z坐标原点就可以了.操作时提起Z轴功能测量按钮“Z-axis shift