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數控編程中的基礎坐標係建(jiàn)立及基礎概念
2014-12-10  來源:數控機(jī)床市場網  作(zuò)者:-


    1.刀位點
 
  刀位點是刀具上的一個基準點,刀位點相對運動的軌跡即加工路線,也稱(chēng)編程軌跡。
 
  2.對刀和對刀點
 
  對(duì)刀是指操(cāo)作員(yuán)在啟動數控程序之前,通過一定的測(cè)量手段,使刀位點與對刀點重合。可以用對刀儀對刀,其(qí)操作比較簡單,測(cè)量數據也比較準(zhǔn)確。還可以(yǐ)在(zài)數控機床上定位好夾具和安裝好(hǎo)零件之後,使用量塊、塞尺、千(qiān)分表等,利用(yòng)數控(kòng)機床上的坐標對刀。對於操作者來說,確定對刀點(diǎn)將是非常(cháng)重要的,會直接(jiē)影響零件(jiàn)的加工精度和程序控(kòng)製的準確性。在批生產過程中,更要考慮到對刀點的重複(fù)精度,操作者有必(bì)要(yào)加深對數控設備的了解,掌握更多的對刀技巧。
 
  (1)對刀點的選擇原則(zé)
 
  在機床上容易找正,在加工中便於檢查,編程時便於計算,而且對刀(dāo)誤差小。
 
  對刀點可以選擇零件上的某(mǒu)個點(如零件(jiàn)的定位孔中心),也可以選(xuǎn)擇零件外的某一點(如夾具或機床上的某(mǒu)一點),但必須與零件的(de)定位基準有一定的坐(zuò)標關係。
 
  提高對刀的準確性和(hé)精度,即便零件要(yào)求精度不高或者程序要求不嚴格,所選對刀部位的加工(gōng)精度也應高於其他位置的加工精度。
 
  選擇接觸麵大、容易監測、加工過程穩定的部位作為對刀點。
 
  對刀點盡可能與(yǔ)設計基準或工藝基準統一,避免由於尺寸換算導致對刀精度甚至加工精度降低,增加數控程序或零件數控加工的難度。
 
  為(wéi)了提高零(líng)件的加工精度,對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。例如以孔定位的零件,以孔的中心作為對刀點較(jiào)為適宜。
 
  對刀點的精(jīng)度既取決於數控設備的精度,也取決於零件加工的要求,人工檢查對刀精度以提高(gāo)零件數控加工的質量。尤其在批(pī)生產中要(yào)考慮到對刀點的重複精(jīng)度,該精度可用(yòng)對刀點相(xiàng)對機床原點的坐(zuò)標值來進行校核。
 
  (2)對刀點的選擇方法
 
  對於(yú)數控車床或車銑加工中心類數控(kòng)設備,由於中心位置(X0,Y0,A0)已(yǐ)有數控設備(bèi)確定,確定軸(zhóu)向位置即可確定整個加工坐(zuò)標係。因此,隻需要確定軸向(Z0或(huò)相對位置)的某個端麵作為(wéi)對刀點即可。
 
  對於三坐標數控銑床或三(sān)坐標加工中心,相對(duì)數控車床或車銑加工中心(xīn)複雜很多,根據數控程序的要求,不僅需要確定坐標係的原點位置(zhì)(X0,Y0,Z0),而且要同加(jiā)工坐標係G54、G55、G56、G57等(děng)的確定有關,有時也取決於操作者的習(xí)慣。對刀點可以(yǐ)設在被加工零件上,也可以設在夾(jiá)具上,但是必須與零件的定(dìng)位基準有一定的坐標關係(xì),Z方向可以簡單(dān)的(de)通過確定一個容易檢(jiǎn)測的平麵確定,而X、Y方向確定需(xū)要(yào)根據具體零件(jiàn)選擇與定(dìng)位基準有關的平(píng)麵(miàn)、圓。
 
  對於四軸或五軸數控設備,增加了第4、第5個旋轉軸,同三坐標數控設備選擇對刀點類(lèi)似(sì),由於設備更加複雜,同時數控係統智能化,提供了更多的對刀方法,需要根據(jù)具體數控設備和具體加工零件確定。
 
  對刀點相對機床坐(zuò)標係的坐標關係可以簡單地設定為互相關聯,如對刀點的坐標為(X0,Y0,Z0),同加工坐標係的關係可以定義為(wéi)(X0+Xr,Y0+Yr,Z0+Zr),加工坐標係G54、G55、G56、G57等,隻要通過(guò)控製麵板或其他方式輸入(rù)即可。這(zhè)種方法非常靈活,技巧性很強,為後續數控加工帶來很大方便。
 
  3.零點漂移現象
 
  零點漂移(yí)現象是受數控設備周圍環境影響因素引起的,在(zài)同樣的切削條件下,對同一台設備來說、使用相同一個夾具、數控程序、刀具,加工相同的零件(jiàn),發生的(de)一種加工尺寸不一致或精度降低的現象(xiàng)。
 
  零點漂移現象主要表現在數控加工過(guò)程的一種精度降低現象或者可以理解為數控加工時的精(jīng)度不一致(zhì)現象。零點漂移現象在數控加(jiā)工過程中是(shì)不可避免的(de),對於數控(kòng)設備是普遍存在的,一般受(shòu)數控設備周圍環境因素的影(yǐng)響較大(dà),嚴重時會影響數控設備(bèi)的正常工作。影響(xiǎng)零點漂移的原因很多(duō),主(zhǔ)要有溫度、冷卻液、刀具磨(mó)損、主軸轉速和進給速度變化大(dà)等。
 
  4.刀具補償
 
  經過(guò)一定時間的數控(kòng)加工後(hòu),刀具的磨(mó)損(sǔn)是不可避免的,其主要表現在(zài)刀具長度和刀具半徑的變化上,因此,刀具磨損補償(cháng)也主要是指(zhǐ)刀具長度補償和刀具半徑補償。
 
  5.刀具半(bàn)徑補償
 
  在零件(jiàn)輪廓加工中,由於刀(dāo)具總有一定的半徑如銑刀半(bàn)徑,刀具中心的運(yùn)動軌跡並不等於(yú)所需加工零(líng)件的實際軌跡,而是需要偏置一個刀具半徑值,這種偏移習慣(guàn)上成為刀具半徑補償。因此,進行零件輪廓數(shù)控加工(gōng)時必須考慮(lǜ)刀具的半(bàn)徑值。需要指(zhǐ)出的是,UG/CAM數控程序是以理想的加工狀態和準確的刀具半徑進行編程的,刀具運動軌跡為刀心運動軌跡,沒有考慮數(shù)控設備的狀態和刀具的磨損程度對零件(jiàn)數控(kòng)加工的影響。因此,無論對於輪廓編程,還是刀心(xīn)編程(chéng),UG/CAM數控程序的實現必須(xū)考(kǎo)慮刀具半徑磨(mó)損帶(dài)來的影響,合理使用刀具半徑補償。
 
  6.刀具長度補償
 
  在數控銑、鏜床上,當(dāng)刀具磨損或更換刀具時(shí),使刀具刀尖位置不在原始加工的編程位置時,必須通(tōng)過延長或縮短刀具長度方向一個偏置值的(de)方法(fǎ)來補償其尺寸的變化,以保證加工深度或加工表麵位置仍然(rán)達到原設計要求尺寸。
 
  7.機床坐(zuò)標係
 
  數控機床的坐標軸命名規定為機床(chuáng)的直線運動采用笛卡(kǎ)兒坐標係,其坐標命名為X、Y、Z,通稱為基本坐標係(xì)。以X、Y、Z坐標軸或以與X、Y、Z坐標軸平行的坐標軸線為中心旋轉的運動,分別稱為A軸、B軸、C軸(zhóu),A、B、C的正方向按右手螺旋定律(lǜ)確定。
 
  Z軸:通常把傳遞切削力的主軸規定為Z坐標軸。對於刀具(jù)旋轉的機床,如鏜床、銑床(chuáng)、鑽床等,刀(dāo)具旋轉的軸(zhóu)稱為(wéi)Z軸(zhóu)。
 
  X軸:X軸通常平行與工件裝夾麵並與Z軸垂直。對於刀具旋轉的機床,例如臥(wò)式銑床(chuáng)、臥式(shì)鏜床,從刀具主軸向工件方向看,右手方向為X軸的正方(fāng)向,當Z軸為垂直時,對於單(dān)立(lì)柱機床如立式銑(xǐ)床,則沿刀具主軸向立柱方向看,右手方向為X軸的正方向。
 
  Y軸:Y軸垂直於X軸和(hé)Z軸,其方向可根據已確定的X軸和Z軸,按右手直角笛卡兒坐(zuò)標係確定。
 
  旋轉軸的定義也按照右手定則,繞X軸旋轉為A軸,繞Y軸旋轉為B軸,繞Z軸旋轉為C軸。
      
  數控機床的坐標軸如下圖所示。

    
                                  數控機床的坐標軸
 
  機(jī)床原點就是機(jī)床坐(zuò)標係的坐標原點。機床上有一些固定的基準線,如主(zhǔ)軸中心線;也有一些固定的(de)基準麵,如工作台麵、主軸端麵、工作台側麵等。當(dāng)機床的坐標軸手動返回各自的原點以後,用各坐標軸部件上的基準線和基準麵(miàn)之間的距離便可確定(dìng)機床原點的位置,該點在數控機床的使用說明書上均(jun1)有說明。
 
  8.零件加工坐標係和坐標原點
 
  工件坐標係又稱編程坐標係,是由編程員在編製零件加工程序時,以工件(jiàn)上某一固定(dìng)點為原點建立的坐標係。零件坐標係的原點稱為零件零點(零件原點或程序零點),而編程時的刀具軌跡坐標是按零件輪(lún)廓(kuò)在零件坐標係的坐標確定的。
  
  加工坐標係的原點在(zài)機(jī)床坐標係中稱為調整點。在加工時,零件隨夾具安裝在機床上(shàng),零件(jiàn)的裝夾位置相對於機床是固定(dìng)的,所以零件坐標係在機床坐標係中的位置(zhì)也就確定了。這時測量的零件原點與(yǔ)機床原點之間的距離稱作(zuò)零(líng)件零點偏置,該偏(piān)置需要預先存(cún)儲到數控係統中。
 
  在加工時,零件原(yuán)點偏置便能自動加到零件坐標(biāo)係上(shàng),使數(shù)控係統可(kě)按機床坐標係確定加工(gōng)時的絕對坐標值。因此,編程員可以不考慮零件在機床上的實際安裝位置和安(ān)裝精度,而利用數控係統的偏置(zhì)功能,通過零件原點偏置值,補償零件在機床上的位置誤差(chà),現(xiàn)在的數控(kòng)機床(chuáng)都有這種功能,使用起來很(hěn)方便。零件坐標係的位(wèi)置以機床坐標係為參考點,在一(yī)個數控機床上(shàng)可以設定多個零件坐標係,分(fèn)別存儲在G54/G59等中,零件零點一般設在零件的設計基準、工藝基準處,便於計算尺寸。
 
  一般數控設備可以預先設定多個工作坐標係(G54~G59),這些坐標係存儲在機床存儲(chǔ)器內,工作(zuò)坐標係都是以機床原點為參考點,分別以(yǐ)各自與機床原點的偏移量表示,需要提前輸入(rù)機(jī)床數(shù)控係統,或者說是在加工前設(shè)定好的坐標係。
 
  加(jiā)工坐(zuò)標係(MCS)是零件加工的所有刀具軌跡輸出(chū)點的(de)定位基準。加(jiā)工坐(zuò)標係用OM-XM-YM-ZM表示。有了加工坐標係,在編程時,無需考慮工件在機床上的安裝位置,隻要根據(jù)工件的特點及尺寸來編程(chéng)即可。
  
  加工坐標係的原點即為工件加工零(líng)點(diǎn)。工件加工零點的位(wèi)置是任意的,是由編程人員在編製數控加工程序時根據零件的特點選定。工件零點可以設置在加工工件上,也可(kě)以(yǐ)設置在夾具上(shàng)或機床上。為了提高零件的加工精度,工件零點盡量(liàng)選在精度較高的加工表麵上;為方便數據處理和簡化程序(xù)編製,工件(jiàn)零點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基準上,對於(yú)對稱零件,最好(hǎo)將工件零(líng)點設在對稱中心上(shàng),容易找準,檢查(chá)也方便。
 
  9.裝夾原點
 
  裝夾原點常見於帶(dài)回轉(zhuǎn)(或擺(bǎi)動)工作台的數控機床和加工中心,比如回轉中心,與機床參考點的偏(piān)移(yí)量可通過測量存入數控係統的原點偏置寄(jì)存器中,供數控係(xì)統原點偏移計算用。

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