在數(shù)控車床的操作與編程過(guò)程中，弄清楚基本坐標(biāo)關(guān)系和對(duì)刀原理是兩個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。這對(duì)我們更好地理解機(jī)床的加工原理，以及在處理加工過(guò)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(lái)講，通常使用的有兩個(gè)坐標(biāo)系：一個(gè)是機(jī)械坐標(biāo)系 ；另外一個(gè)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(lái)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(gè)固定的參考點(diǎn)(假設(shè)為(X，Z))。這個(gè)參考點(diǎn)的作用主要是用來(lái)給機(jī)床本身一個(gè)定位。因?yàn)槊看伍_(kāi)機(jī)后無(wú)論刀架停留在哪個(gè)位置，系統(tǒng)都把當(dāng)前位置設(shè)定為(0，0)，這樣勢(shì)必造成基準(zhǔn)的不統(tǒng)一，所以每次開(kāi)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(guò)確定(X，Z)來(lái)確定原點(diǎn)(0，0)。
為了計(jì)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(jì)、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(lái)的對(duì)刀過(guò)程中完成。
二、對(duì)刀方法
1. 試切法對(duì)刀
試切法對(duì)刀是實(shí)際中應(yīng)用的最多的一種對(duì)刀方法。下面以采用MITSUBISHI 50L數(shù)控系統(tǒng)的RFCZ12車床為例，來(lái)介紹具體操作方法。
工件和刀具裝夾完畢，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)刀架至工件試切一段外圓。然后保持X坐標(biāo)不變移動(dòng)刀具遠(yuǎn)離工件，測(cè)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(zhǎng)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(dòng)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(huì)自動(dòng)將此時(shí)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(jiàn)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(shí)的程序原點(diǎn)X值為150.0-25.0=125.0；刀架在Z為180.0時(shí)切的端面為0，那么使用該把刀具切削時(shí)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(zhǎng)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(shí)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(shí)際位置，而是找刀尖點(diǎn)到達(dá)(0，0)時(shí)刀架的位置。采用這種方法對(duì)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(duì)好。
圖2試切法對(duì)刀
2. 對(duì)刀儀自動(dòng)對(duì)刀
現(xiàn)在很多車床上都裝備了對(duì)刀儀，使用對(duì)刀儀對(duì)刀可免去測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，大大提高對(duì)刀精度。由于使用對(duì)刀儀可以自動(dòng)計(jì)算各把刀的刀長(zhǎng)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(shí)候就只需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刀，這樣就大大節(jié)約了時(shí)間。需要注意的是使用對(duì)刀儀對(duì)刀一般都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)刀具，在對(duì)刀的時(shí)候先對(duì)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(duì)刀儀工作原理及使用方法。對(duì)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(duì)刀儀位置檢測(cè)點(diǎn)移動(dòng)并與之接觸，直到內(nèi)部電路接通發(fā)出電信號(hào)(通常我們可以聽(tīng)到嘀嘀聲并且有指示燈顯示)。在2#刀尖接觸到a點(diǎn)時(shí)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(shí)刀具所在點(diǎn)的Z坐標(biāo)存入到G02的Z中。其他刀具的對(duì)刀按照相同的方法操作。
圖3 對(duì)刀儀工作原理
事實(shí)上，在上一步的操作中只對(duì)好了X的零點(diǎn)以及該刀具相對(duì)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(shí)再對(duì)Z零點(diǎn)即可。由于對(duì)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(duì)Z坐標(biāo)原點(diǎn)就可以了。操作時(shí)提起Z軸功能測(cè)量按鈕“Z-axis shift measure”，CRT出現(xiàn)如圖4所示的界面。
圖4 對(duì)刀數(shù)值界面
手動(dòng)移動(dòng)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(huì)自動(dòng)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(gè)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(yàn)與體會(huì)，介紹了在數(shù)控車床操作中容易犯錯(cuò)的幾個(gè)地方，所述內(nèi)容皆經(jīng)過(guò)筆者的實(shí)際操作驗(yàn)證 |
