1.刀位(wèi)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(xiàn),也稱編程(chéng)軌跡。
2.對刀和對刀點
對刀是(shì)指操作員在啟動數控(kòng)程序之前,通過一定的測量手段(duàn),使刀位點與對刀點重合(hé)。可以用對刀儀對刀,其(qí)操作比較簡單,測量數據也比較準確。還可(kě)以在數控機床上定位好夾具和安裝好零件之後,使用量塊、塞尺、千分表(biǎo)等,利用數控機床上的(de)坐(zuò)標對刀。對於操(cāo)作者來說,確(què)定對刀點將是非常重要的,會直接影響零件的加工(gōng)精度和(hé)程序控製的準確(què)性。在批生產過程中,更要考慮到對刀點的重複精度,操作者有必(bì)要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
在機床上容易找正,在加工中便於檢查,編程時便於(yú)計算(suàn),而且對刀誤(wù)差小。
對刀點(diǎn)可以選擇零件上(shàng)的某個點(diǎn)(如零件的(de)定位孔中心),也可以選擇零件外的某一點(如夾(jiá)具或機(jī)床上的某一點),但必須與(yǔ)零件的定位基準有一定的坐標關係。
提高對刀的準確性和精度,即便零件(jiàn)要求精度不高或者程序(xù)要求不嚴格(gé),所選對刀部位的加工精度也應高於其他位(wèi)置的加(jiā)工精度。
選擇接觸麵大、容(róng)易監測、加工過程穩定的部位作為(wéi)對刀點。
對刀點盡可(kě)能與設(shè)計基準或工藝基準統(tǒng)一,避免由於尺寸換算導致對刀精度甚至加(jiā)工精(jīng)度降低,增加數控程序或零(líng)件數控加(jiā)工(gōng)的難度。
為了提高零件的加工精度,對刀點(diǎn)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為適宜。
對刀點的精度既取決於數控設備的精度,也取決於(yú)零(líng)件(jiàn)加(jiā)工的要求,人工檢查對(duì)刀精度以提高(gāo)零件數控加工的質量。尤其在批生產中要考慮到對刀點的(de)重複精度,該精度可用對刀點(diǎn)相對機床原點的坐標值來進(jìn)行(háng)校核(hé)。
(2)對刀點的選擇方法
對於數控車床或車銑加工中(zhōng)心類數控設備,由(yóu)於中心位置(X0,Y0,A0)已有數控(kòng)設備確定,確定軸向位(wèi)置即(jí)可確(què)定(dìng)整個加工坐標係。因此,隻需要確定軸向(Z0或相對位置)的某個端(duān)麵作為對刀點即可。
對於三坐標數控銑床或三坐(zuò)標加工中心,相(xiàng)對(duì)數控車床或車銑加工中心複雜很多,根據數控程序的要(yào)求,不僅需(xū)要確定坐標係的原點位置(X0,Y0,Z0),而且要同加工坐標係G54、G55、G56、G57等(děng)的(de)確定(dìng)有關,有時也取決於操(cāo)作者的習慣。對刀點可以設在被加工(gōng)零件上,也可以設在夾具上,但是必(bì)須與零件的定位基準有一(yī)定的坐標關係,Z方向可以簡單的(de)通過(guò)確定一個容易檢測的平麵確定,而X、Y方向確定需要根(gēn)據具體零件選擇與定位基準(zhǔn)有關的平麵、圓。
對於四軸(zhóu)或五軸數控設備,增加了第4、第5個(gè)旋轉軸,同三坐標數控設備選擇對刀(dāo)點類似,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(xū)要根據具體數控設備和具體加工零件確(què)定。
對刀點相對機床坐標係的坐(zuò)標關係可以簡單地設(shè)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(X0+Xr,Y0+Yr,Z0+Zr),加工坐標係G54、G55、G56、G57等,隻要通過控製麵板或其他方式(shì)輸入即可。這種方法非常靈活,技巧性很強,為後續數控加工帶來很大方便。
3.零點(diǎn)漂移現象
零點漂移現象是受數控設備(bèi)周圍(wéi)環境影響因素引起的,在同樣的(de)切削條件下,對同一台設備來說(shuō)、使用相同一個(gè)夾具、數(shù)控程序、刀(dāo)具,加工相同的零件,發生的一種加工尺(chǐ)寸不一致或精度降低的現象。
零點漂移現象主要表現在數控加工(gōng)過程的一種精(jīng)度降低現象或者(zhě)可以理解為數控加工時的精度不一致現象。零點漂移現象在數控加工過程中是不可避免的,對於數控設備(bèi)是普遍存在的,一般受數控設備周圍環境因素的影響較大,嚴重(chóng)時會影響數控設備的(de)正常工作。影響零點漂移的原因(yīn)很多,主(zhǔ)要有溫度、冷卻液、刀具磨損、主軸轉速和進給速度變化大等(děng)。
4.刀具補償
經(jīng)過一定(dìng)時間的數控加工後(hòu),刀具(jù)的(de)磨損是不可避免的,其主要表現在刀具(jù)長度和刀具半徑的變化上(shàng),因此,刀具磨損(sǔn)補償也主要是指(zhǐ)刀(dāo)具長度補償和刀具(jù)半徑補償。
5.刀具半徑補償
在零件輪廓加工中,由於刀具總有一定的半徑如銑(xǐ)刀半徑,刀具中心的運動軌跡並不等於所需加工零件(jiàn)的實際軌跡(jì),而是需要偏置一個刀具半徑值,這種偏移習慣上成為(wéi)刀具半徑補償。因此,進行零件輪廓數控加工時必須考慮刀具的半徑(jìng)值。需要指出的是,UG/CAM數控程序是以理(lǐ)想的加工狀態和準確的刀具半徑進行編(biān)程(chéng)的,刀具運動軌跡為刀(dāo)心運動軌跡,沒有考慮數控設備(bèi)的狀(zhuàng)態和刀具的磨損程度對零件(jiàn)數控(kòng)加工(gōng)的影響(xiǎng)。因此,無論(lùn)對(duì)於輪廓編程,還是刀心編程,UG/CAM數控程序的實現必須考慮刀具半徑磨損帶來的影(yǐng)響,合理使用刀具半徑補償。
6.刀具長度補償
在數控銑(xǐ)、鏜床上(shàng),當刀(dāo)具磨損或更換刀具時,使(shǐ)刀具(jù)刀尖位置(zhì)不在原始加工(gōng)的編程位置時,必須通過延長或縮短刀(dāo)具(jù)長度(dù)方向一個偏置(zhì)值的方法來補償其(qí)尺寸的變化,以保證加工深度或加工(gōng)表麵位置仍然達到原設計要求尺寸。
7.機床坐標係
數控機床的坐標軸命名規定為機床的直線運動采用笛卡兒坐標係,其坐標(biāo)命名為X、Y、Z,通稱為基本坐標係。以X、Y、Z坐標軸或以與X、Y、Z坐標(biāo)軸平行(háng)的坐標軸線為中心旋轉的運動,分別稱為A軸、B軸、C軸,A、B、C的正方(fāng)向按右手螺旋定律確定。
Z軸:通常把(bǎ)傳遞切削力的主軸規定為Z坐標軸。對於刀具旋轉(zhuǎn)的機床,如鏜床、銑床、鑽床等,刀具旋轉的軸稱為Z軸。
X軸:X軸通常平(píng)行與工件裝夾麵並與Z軸垂直。對於刀具旋轉的機床,例如臥式銑床、臥式鏜床,從刀具主軸向(xiàng)工件方向看,右手方向為(wéi)X軸的正方(fāng)向,當Z軸為垂直時,對於單立柱(zhù)機床如立式(shì)銑床(chuáng),則沿刀具主軸向立柱方(fāng)向看,右手方向為(wéi)X軸的正方向。
Y軸:Y軸垂直於X軸和(hé)Z軸,其(qí)方向可根據(jù)已確定的(de)X軸和(hé)Z軸,按右(yòu)手直角笛卡兒坐標係確定。
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(zhuǎn)為C軸。
數控機床的坐標(biāo)軸如下圖所示。
數控機床的坐標軸
機床(chuáng)原點就(jiù)是機床坐標係的坐標原點。機床上有一(yī)些(xiē)固定的基準線,如(rú)主軸中心線;也有一些固定的基準麵,如工作台麵、主軸端麵、工(gōng)作台側麵等。當機(jī)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之間的距離便可確定機床原點的(de)位置,該點在數控(kòng)機床的使用說明書上均(jun1)有說明。
8.零件加(jiā)工(gōng)坐標係和坐標原點(diǎn)
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(gōng)件上某一固定(dìng)點為(wéi)原點建立的坐標係。零件坐標係的原點稱為零件零點(零(líng)件原(yuán)點或程序零點),而編程時的刀具軌跡坐標是按零件輪廓在零件坐標係的坐標確(què)定的。
加工坐標係的原點在機床坐標係中稱為調整點(diǎn)。在加工時,零件隨(suí)夾具安裝在機床上,零件的裝(zhuāng)夾位置相對於機床是固定的,所以零件坐標係(xì)在機床坐標係中的(de)位置也(yě)就(jiù)確定了。這時測量的(de)零件原點與機床原點之間(jiān)的距(jù)離稱作零件零點偏置,該偏置需要預先存儲到數控係統中。
在加工時,零件原點偏置便能(néng)自動加到(dào)零件坐標係上,使數控係統可按機床坐標係確定加(jiā)工時的絕對坐標值。因此(cǐ),編程員可以不考慮零件在機床上的實際安裝位置和安裝精度,而(ér)利用數控係統的偏置功能,通過零件原點(diǎn)偏(piān)置值,補償零件在機床(chuáng)上的位置(zhì)誤差,現在的數控機(jī)床都有這種(zhǒng)功能,使用起來很方便。零件坐標係的位置以機床坐標(biāo)係為參考點,在一個數控機床上(shàng)可以設定(dìng)多個零件(jiàn)坐標係,分別存儲在G54/G59等中,零件零點一般設在(zài)零件的設計基準、工藝基準處,便於計算尺(chǐ)寸。
一般(bān)數控設備可以預先設定多個工作坐標係(xì)(G54~G59),這些坐標係存儲在機床存儲器內,工作坐標係都是以機(jī)床原點為(wéi)參考點,分別以各自與機床原點的偏移量表示,需要提前輸入機床數控係統,或者說是(shì)在加工前設定好的坐標係(xì)。
加工坐標係(MCS)是零件加(jiā)工的所有刀具軌跡輸出點的定位基準。加工坐標係用(yòng)OM-XM-YM-ZM表示(shì)。有(yǒu)了(le)加工坐標係(xì),在編程時(shí),無需考慮工(gōng)件在機床上的安裝位置,隻要根據工件的特點及尺寸來編程即可。
加(jiā)工(gōng)坐標係的原點即為工件加(jiā)工零點(diǎn)。工件(jiàn)加工零點的位置是任意的,是由編程人(rén)員在編製數控加工(gōng)程序時根據零件的特點選定(dìng)。工件零點可(kě)以設置在加工工(gōng)件上,也可(kě)以設置在(zài)夾具上或機(jī)床上。為了(le)提高零件(jiàn)的加工精度(dù),工件零點盡量選在精度較(jiào)高的加工表麵上;為方便數據處理和簡化程序編製,工件(jiàn)零點應盡量設置在零件的設計基準或(huò)工藝基準上,對於對稱零件,最好將工件零點設在對稱中(zhōng)心上,容易找準,檢查也方便。
9.裝夾(jiá)原點
裝夾(jiá)原點常見於帶回轉(或擺動)工作台的數控(kòng)機床和加工中心,比如回轉中心,與機床參考點的偏移量可通過測(cè)量存入數控係(xì)統的原點偏置寄存器中(zhōng),供數控係統原(yuán)點偏移計算用。
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