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談談操作數控機床的經驗
（作者未知） 2009/7/23
數控車床基本坐標關系及幾種對刀方法比較
在數控車床的操作與編程過程中，弄清楚基本坐標關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、基本坐標關系
一般來講，通常使用的有兩個坐標系：一個是機械坐標系 ；另外一個是工件坐標系，也叫做程序坐標系。兩者之間的關系可用圖1來表示。
圖1 機械坐標系與工件坐標系的關系
在機床的機械坐標系中設有一個固定的參考點(假設為(X，Z))。這個參考點的作用主要是用來給機床本身一個定位。因為每次開機后無論刀架停留在哪個位置，系統(tǒng)都把當前位置設定為(0，0)，這樣勢必造成基準的不統(tǒng)一，所以每次開機的第一步操作為參考點回歸(有的稱為回零點)，也就是通過確定(X，Z)來確定原點(0，0)。
為了計算和編程方便，我們通常將程序原點設定在工件右端面的回轉中心上，盡量使編程基準與設計、裝配基準重合。機械坐標系是機床唯一的基準，所以必須要弄清楚程序原點在機械坐標系中的位置。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用的最多的一種對刀方法。下面以采用MITSUBISHI 50L數控系統(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，驅動主軸旋轉，移動刀架至工件試切一段外圓。然后保持X坐標不變移動刀具遠離工件，測量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應的刀具參數中的刀長中，系統(tǒng)會自動用刀具當前X坐標減去試切出的那段外圓直徑，即得到工件坐標系X原點的位置。再移動刀具試切工件一端端面，在相應刀具參數中的刀寬中輸入Z0，系統(tǒng)會自動將此時刀具的Z坐標減去剛才輸入的數值，即得工件坐標系Z原點的位置，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Z值為180.0-0=180.0。分別將(125.0，180.0)存入到2#刀具參數刀長中的X與Z中，在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐標系。
事實上，找工件原點在機械坐標系中的位置并不是求該點的實際位置，而是找刀尖點到達(0，0)時刀架的位置。采用這種方法對刀一般不使用標準刀，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準刀，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有標準刀具，在對刀的時候先對標準刀。
下面以采用FANUC 0T系統(tǒng)的日本WASINO 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。刀尖隨刀架向已設定好位置的對刀儀位置檢測點移動并與之接觸，直到內部電路接通發(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點時將刀具所在點的X坐標存入到圖2所示G02的X中，將刀尖接觸到b點時刀具所在點的Z坐標存入到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的零點以及該刀具相對于標準刀在X方向與Z方向的差值，在更換工件加工時再對Z零點即可。由于對刀儀在機械坐標系中的位置總是一定的，所以在更換工件后，只需要用標準刀對Z坐標原點就可以了。操作時提起Z軸功能測量按鈕“Z-axis shift measure”，CRT出現如圖4所示的界面。
圖4 對刀數值界面
手動移動刀架的X、Z軸，使標準刀具接近工件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在工件坐標系中Z向的位置，并將其他刀具與標準刀在Z方向的差值與這個值相加從而得到相應刀具的Z原點，其數值顯示在WORK SHIFT工作畫面上，如圖5所示。
圖5 WORK SHIFT工作界面
三、小結
以上根據筆者在多年的數控機床編程與操作中積累的一些經驗與體會，介紹了在數控車床操作中容易犯錯的幾個地方，所述內容皆經過筆者的實際操作驗證。
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