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特(tè)種加工機床

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數控編程中的基礎坐標係建立及基礎概念
2014-12-10  來源:數控機床(chuáng)市場網  作者:-


    1.刀位點(diǎn)
 
  刀位點是(shì)刀具(jù)上的一個基準點,刀位點相對運動的(de)軌跡即加工路線,也稱編程軌跡。
 
  2.對刀和對(duì)刀點
 
  對刀是指(zhǐ)操作員在啟動數控(kòng)程序之前,通過(guò)一定的測量手段,使(shǐ)刀位點與對刀點重合。可以(yǐ)用對(duì)刀儀對刀,其(qí)操作比較簡單,測(cè)量數據也比較準確。還可(kě)以在數控機床上定位好夾(jiá)具和安裝好零件之後,使用(yòng)量塊(kuài)、塞尺、千分表等,利(lì)用數控機床上的坐標對刀。對於操作者來說,確定(dìng)對刀(dāo)點將是非常重要的,會直接影響零件的(de)加工精(jīng)度和程序控製的準確性。在批生產(chǎn)過程中,更要考慮到對刀點的重複(fù)精度,操作者有必(bì)要加深對數控設備的(de)了解,掌握更多的對刀技巧。
 
  (1)對刀點的(de)選擇原則
 
  在機床上(shàng)容易找正,在(zài)加工中(zhōng)便於檢(jiǎn)查,編程時便(biàn)於計算,而且對刀誤差小。
 
  對刀點可以選(xuǎn)擇零件上(shàng)的某個(gè)點(如零件的定位孔中心),也(yě)可以選擇零件外的某一點(如夾具或機床上的某一點),但必須與(yǔ)零件的定(dìng)位基準有一定的坐標關係。
 
  提(tí)高對刀的準確性和精度,即便零件要(yào)求精度不高或者程序要求不嚴格,所選對(duì)刀部位的加工精度也應高於其他位置的加工精度。
 
  選擇接觸麵(miàn)大、容易監測、加工過程(chéng)穩定的部位作為對刀點。
 
  對刀點盡可能與設計基準或工(gōng)藝基準統一,避免由(yóu)於尺寸換算導致對刀精度甚(shèn)至加工精度降低,增加數控程序(xù)或零件數控加工的難度。
 
  為了提高零件的加工精度,對刀(dāo)點應盡(jìn)量選在零件的設計(jì)基準或工藝基準上。例如以孔定位的零件,以孔(kǒng)的中心作為對刀點(diǎn)較為適宜。
 
  對刀點的精度既取決於數控設備的精度,也取決於零件加工(gōng)的要(yào)求,人工檢查(chá)對(duì)刀精(jīng)度以提(tí)高零(líng)件數控加工的質量。尤其在批生產中要(yào)考慮到對(duì)刀點的重複精度,該精度可用對刀點相對機床原點的坐標值來進行校核。
 
  (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)已有數控設(shè)備確定(dìng),確定軸(zhóu)向位置即(jí)可確定整個加工坐標係。因此,隻需要確定軸向(Z0或相(xiàng)對(duì)位(wèi)置)的某個端麵作為對刀點即可。
 
  對於三坐標數控銑床或三坐標加工中心,相對數控(kòng)車床或車(chē)銑加工中心複雜很多,根據數控程序(xù)的要求,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(zuò)標係G54、G55、G56、G57等的(de)確定有關,有時也取決於操作者的習慣。對刀點可以設在被加工零件上(shàng),也可以設在夾具上,但是必須與零件的定位基準有一定的坐標關係,Z方向可以簡單的通過(guò)確定一個容易檢測的平麵確定,而X、Y方向確定需要根據具體(tǐ)零件選擇與定位基準有關的平麵、圓。
 
  對(duì)於四軸或五軸數控設備(bèi),增(zēng)加了第4、第5個旋轉軸,同三坐標數控設備選擇對刀點類似,由於設備更(gèng)加複(fù)雜,同(tóng)時數控(kòng)係統智能化,提供了(le)更多的對刀方法,需要根據具體數控設備和具體加工(gōng)零件確定。
 
  對刀點相對機床坐標係的坐標(biāo)關係可以簡(jiǎn)單地設定(dìng)為互相關聯,如對刀點的(de)坐(zuò)標為(wéi)(X0,Y0,Z0),同加(jiā)工坐標係(xì)的關係(xì)可以(yǐ)定義為(X0+Xr,Y0+Yr,Z0+Zr),加工坐標(biāo)係G54、G55、G56、G57等,隻要通過控製(zhì)麵板或其他方式輸入即可。這種方(fāng)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(xiàng)
 
  零點漂移(yí)現象是受數控(kòng)設備周圍環(huán)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(tóng)一個夾具、數控程序、刀具,加工相同的零件,發生的一種加工尺寸不一致或精度降低的現象。
 
  零點漂移現象主(zhǔ)要表現在數控加工過程的(de)一(yī)種精度降低現象或(huò)者可以理解為數控加工時的(de)精度(dù)不一(yī)致現象。零點漂移現象在數控加工過程中是不可避(bì)免的,對於數控設備是普遍存在的,一般受數控設備周圍環境因素的(de)影響較(jiào)大,嚴重時會影響數控設備的正常工作。影響零點漂移的原因很多,主要(yào)有溫度、冷(lěng)卻液、刀具磨損、主軸轉速和進(jìn)給速(sù)度變化大(dà)等。
 
  4.刀具補償
 
  經過(guò)一定時間的數控(kòng)加(jiā)工後,刀具的磨損是不可避免的,其主要表現在刀具長度和(hé)刀具半徑的變化上,因此,刀具磨損(sǔn)補償也主(zhǔ)要是指刀具長度補償和刀具半徑補償。
 
  5.刀具半(bàn)徑補償
 
  在(zài)零件輪廓加工中,由於刀具總有一定的半徑如(rú)銑刀半徑,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,而是需要偏(piān)置一個刀具半徑值,這種偏移習慣上成為刀具半徑補償。因此,進行(háng)零件輪廓數控加工時必須考慮刀具的半徑值。需要指出的是,UG/CAM數控程序是以理想(xiǎng)的加(jiā)工狀態(tài)和準確的(de)刀具半徑進行編程的,刀具運(yùn)動軌跡為刀心運動軌跡(jì),沒有考慮數控設備的狀態和刀具的磨損(sǔn)程度對零件數控加工的影響。因此,無論對(duì)於輪(lún)廓編(biān)程,還是刀心(xīn)編(biān)程,UG/CAM數控程序的實現必須(xū)考慮(lǜ)刀具半徑磨損帶來的影響,合理使用刀具(jù)半徑補償。
 
  6.刀具長度補償(cháng)
 
  在(zài)數控銑、鏜床上(shàng),當刀具磨損或更換刀具時,使刀具刀尖位置不在原始加工(gōng)的編程位置時,必須通(tōng)過延長或縮短刀(dāo)具(jù)長(zhǎng)度方向一(yī)個偏置值的方法(fǎ)來補償其尺寸的變化,以保證加工(gōng)深度或加工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(chuáng)的直線運動采用笛卡兒坐標係,其(qí)坐(zuò)標命名為X、Y、Z,通稱(chēng)為基本坐標係。以X、Y、Z坐標軸(zhóu)或以與X、Y、Z坐(zuò)標軸平行的坐標軸線為中心旋轉的運(yùn)動,分別稱為A軸、B軸、C軸,A、B、C的正方(fāng)向按(àn)右手螺旋定律確定。
 
  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、鑽床等,刀具(jù)旋轉的軸稱為Z軸。
 
  X軸:X軸通(tōng)常平行與工件裝夾麵並與Z軸垂直。對於刀具旋轉的機床,例如臥式銑床、臥式鏜床,從刀具(jù)主軸向工件方向看,右手方向為(wéi)X軸的正方(fāng)向,當Z軸(zhóu)為垂直時,對於單立柱機(jī)床(chuáng)如立式(shì)銑床,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(zhóu):Y軸垂直於X軸和Z軸,其方向可(kě)根據已確定的X軸和(hé)Z軸,按右手直角笛卡兒坐標係確定。
 
  旋轉軸的定義也按照右手(shǒu)定則,繞(rào)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(biāo)軸如下圖所示。

    
                                  數控機(jī)床的坐標(biāo)軸
 
  機床(chuáng)原點就是機床坐標係的坐(zuò)標原點。機床上有一些固定的基準線,如主軸中心線;也有一些固定的基準麵(miàn),如工作台麵、主軸端麵、工作台側(cè)麵等。當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(xiàn)和基準麵之間的距離便可確(què)定機床原點的位置,該點在數控機床的使用(yòng)說(shuō)明(míng)書上均有說明。
 
  8.零件(jiàn)加工坐(zuò)標係和坐(zuò)標原點
 
  工件坐標係又稱(chēng)編程坐標(biāo)係,是由編程員在編製(zhì)零件加工程序時,以工件上某一固定點為原點建立的坐(zuò)標係。零件坐標係的原點稱為零件零點(零(líng)件(jiàn)原點或程序零點),而編程時的刀具軌跡坐標是按零件輪廓在(zài)零件(jiàn)坐標係的坐標確(què)定的。
  
  加(jiā)工坐標係的原點在機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,零件的裝(zhuāng)夾位置相對於機床是固定的(de),所以零件坐標係在機床坐標(biāo)係中的位置也就確定了。這時測量的零(líng)件原點與機床原點之間的距離(lí)稱作零件零(líng)點偏置,該偏置需要預先存儲到數控係統中(zhōng)。
 
  在加工時,零件原點偏置便能自動加到(dào)零件坐標(biāo)係(xì)上,使數控係統(tǒng)可按機床坐標係確定加工時的絕對坐(zuò)標值。因此,編程員可以不考慮零件在機床上的實際安(ān)裝位置和(hé)安裝精度,而利用數控係統的偏置功(gōng)能,通過零件原(yuán)點偏置值,補(bǔ)償零件在機床上的(de)位置誤(wù)差,現在的(de)數控機床都有這種功能(néng),使(shǐ)用起來很方便。零件坐標係的位置以機床坐標係為參考點,在一個數控機床上可以設定多個零件坐標係,分(fèn)別存儲在G54/G59等中,零(líng)件零點一般設在零件的設計基準(zhǔn)、工藝(yì)基(jī)準(zhǔn)處,便於計算尺寸。
 
  一般數控(kòng)設備可以預(yù)先設定多個工作坐標係(G54~G59),這些坐標係存儲在(zài)機床存儲器內,工(gōng)作坐標係都(dōu)是以機床原點為參考點(diǎn),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(zhě)說是在加工前設定好的坐標係。
 
  加(jiā)工坐標係(MCS)是零件加工的所有刀具(jù)軌跡輸出點的定位基(jī)準(zhǔn)。加工坐標係用OM-XM-YM-ZM表示。有了加工坐標(biāo)係,在(zài)編(biān)程時,無需考慮工件在機床(chuáng)上的安裝位置,隻要根據工件的特點及尺寸(cùn)來編程即可。
  
  加工坐標係的原點即為工件加工零點。工件加工零點的位置是(shì)任意的(de),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(gōng)件(jiàn)零點可以設置在加工工件上,也可以設置在夾具上或機床上。為了提高零件的(de)加工(gōng)精(jīng)度,工件零點(diǎn)盡(jìn)量選在精度(dù)較高的加工表麵(miàn)上;為方便數據處理和簡化程序編製,工件零點(diǎn)應盡量設置在零(líng)件的設計基準或工藝基準上,對於(yú)對稱零件,最好(hǎo)將工件零點設在對稱中心上,容(róng)易(yì)找準,檢查也方便。
 
  9.裝夾原點
 
  裝夾(jiá)原點常見於帶回轉(zhuǎn)(或擺動)工(gōng)作台的數控機床和加工中心,比如回(huí)轉中心,與機床參考點的(de)偏移量可通過(guò)測量存入數控係統的原點偏置寄存器中,供數控係統原點偏移計算用。

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