淺談數控車床的對刀、坐標系確定在加工中的應用

安豐金，王宗玲東營科技職業學院

淺談數控車床的對刀、坐標系確定在加工中的應用

安豐金，王宗玲
東營科技職業學院

摘要：機械加工時為了保證機床的走刀路線準確無誤，需要按照圖紙的工藝要求、制定加工工藝單，來確定加工路線，同時要選擇正確的加工順序和工件刀具裝夾方法。為了保證工件加工質量，數控車床的對刀，坐標系的確定在加工中是非常重要的。

關鍵詞：走刀路線；加工順序；數控程序

數控車床的對刀是機械加工的主要組成部分，又是數控加工中的主要操作和重要技能，數控加工實際操作時加工編程和機床實操是分開進行的。編程員根據零件的圖紙要求，首先選擇一個便于編程的坐標系及其原點，稱之為程序坐標系和程序原點。程序原點又稱為工件原點。數控加工前，操作者應該認真學習機床說明書和機床操作安全注意事項，避免操作失誤造成撞刀事故，一般來說首先要對數控車床通電后，然后進行機床回零（參考點）操作，目的是對數控車床進行位置測量找到車床基準，機床原點就確定了，機床原點的位置由傳感器決定。因機床回零后，刀具（刀尖）的位置距離機床原點是固定不變的，因此，為便于對刀與加工，回零后刀尖的位置看作機床原點。

編程人員是按照程序坐標系數據編制刀具運動軌跡，因為刀具的初始位置和程序原點存在偏移距離，這樣實際的刀尖位置和程序指令的位置就會在x，z軸方向出現偏移距離，因此，須將這個距離測量出來并告訴數控系統，使車床系統根據在x，z軸方向出現偏移距離調整刀尖的運動軌跡。這樣，數控機床才能根據編定的程序對工件進行切削加工，這里要說明的，對于數控機床裝有絕對坐標編碼器的，機床開機后可以不用回參考點。如果未裝有絕對坐標編碼器，機床回參考點時要注意主軸的運動軌跡和工件之間是否有干涉，就是不能使車床主軸和工件有發生碰撞！

一、數控車床加工試切法進行對刀

所謂對刀，就是側量程序原點與機床原點之間分別在x,z軸的偏移距離并設置程序原點在以刀尖為參照的機床坐標系里的坐標。

數控車床加工時可用對刀儀或試切法等方式進行對刀。就目前而言，最常用的對刀方法為手動試切對刀。數控車床對刀方法基本上都是相同的，首先將工件放在三爪卡盤上裝夾，用手動方法操作機床，具體操作步驟如下：

（一）機床回參考點的操作步驟

首先要檢查操作面板上回原點指示燈是否亮，如果指示燈亮，說明已進入回原點模式；若指示燈不亮，則要進入回原點模式，應點擊“回原點”按鈕；再在回原點模式下，要先將X軸回原點，點擊操作面板上的“X軸正方向”按鈕，直到X軸方向移動指示燈亮，此時X軸將回原點，待X軸回原點燈變亮，同樣方法，再點擊“Z軸的正方向選擇”按鈕，使指示燈變亮，Z軸回原點燈亮，通過對”X軸、Z軸”正方向移動這樣就完成機床回零的操作。

（二）試切對刀

首先確定操作方式，選擇手動操作，置模式為：“JOG”位置，然后啟動主軸，調用刀具試切工件外圓，車削的長度要方便測量，X軸方向不要移動，一旦移動，對刀數據就會發生錯誤，然后沿Z軸的正方向退出來，此時停止主軸，測量所車的外圓尺寸為X，按面板上的“OFS/SET”鍵進入參數設定頁面，按刀偏，選中“形狀”項，將光標移到與刀具號對應的位置上，輸入“X”值，再按顯示器下面的軟鍵“測量”，便會在對應的刀補位上就會生成對應刀補值。

同樣在手動方式下，再用該把刀車削工件端面，端面車削后，沿X正方向退出來，此時Z方向不動，主軸停止，按“OFS/SET”鍵，進入“形狀”補償設定頁面，將光標移到與刀位號相對應的位置后，輸入“Z0”，按顯示器下面的軟鍵“測量”，便會在在對應的刀補位上生成對應的刀補值。

（三）注意的事項

刀具補償有“磨損”和“形狀”補償兩個頁面，對刀時應把相關的參數放在“形狀”里，不應該放在“磨損”，磨損里放尺寸的調整和刀具磨耗。車刀偏移量補償參數主要是通過刀具補償“磨損”和“形狀”補償兩部分組成。

當前刀具就對刀完畢后，可以在”MDI”工作模式下檢驗對刀是否正確，點擊”MDI”后選擇“PROG”,輸入一段指令：T0101; G00X21 Z0;然后目測觀察機床刀具運行位置，如果運行位置正確說明對刀操作無誤，如果程序中需要用到的其他刀具，可以采用同樣的方法重復以上過程，生成相應的刀補，從而完成對刀。

二、機床坐標系的確定

在編程時，為確定機床運動，簡化程序編制，數控機床的坐標系和運動方向都標準化，我國擬定了命名的標準。首先要確定機床坐標系、編程坐標系、加工坐標系。

機床坐標系的確定:在機床上，我們始終認為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據零件圖樣，確定機床的加工過程。數控機床的運動是由數控機床裝置來控制的，為了確定數控機床上的運動，要先確定機床上運動位移和運動的方向，這要通過坐標系來完成，這個坐標系就是數控機床坐標系，它們相互關系可以用右手笛卡爾直角坐標系來確定。

（一）數控車床坐標軸的確定

車床上，有機床的縱向運動和橫向運動。在數控加工中用機床坐標系來描述。機床坐標系中X、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾直角坐標系決定：伸出右手拇指、食指和中指，三指相互垂直為90度。拇指代表X坐標，指向X坐標的正方向，中指代表Z坐標，指向為Z坐標正方向；繞X、Z三坐標旋轉的旋轉坐標可以分別用A、C表示，其余四指的旋轉方向為旋轉坐標A、C的正向,運動方向規定：使刀具與工件距離的方向增大即為各坐標軸的正方向。

（二）工件坐標系

編程時，通常要先在零件圖紙上規定刀具的相對工件的運動軌跡，這就需要工藝員在零件圖紙上也設定一個正確的便于編程工件坐標系，我們通常稱之為編程坐標系或者是工件坐標系，工件坐標系坐標軸的名稱和方向應當與所選用機床的坐標系坐標軸的名稱和方向一致，坐標零點可以有編程人員確定，編制程序時盡量滿足零件設計基準、工藝基準。這樣編程數據簡單、減少尺寸換算、加工誤差小，從而達到尺寸工藝要求。從操作者角度來看工件零點，它還代表工件在機床坐標系中的位置，操作人員在加工前需要測量工件在機床坐標中的坐標值，并告訴機床的控制裝置，以免出現加工誤差。

數控車床比普通車床的工柔性優越的多，就單一零件的生產效率而言，與普通車床還存在差距。因此，提高數控車床的效率成為關鍵，合理的數控車床對刀和坐標系的確定就十分重要。