加工中心確定工件坐標系的方法與技巧

王飛++張叢

摘 要：工件坐標系是加工中心編程時需要建立的坐標系，在加工過程中工件安裝到機床工作臺后，需要得到工件坐標系原點在機床中所處的位置，并輸入到機床的工件坐標系參數設置中，機床才能自動加工。該文詳細描述了確定工件坐標系的方法和過程，作者在實際教學中總結了大量的經驗和技巧，應用在教學中收到良好的效果。

關鍵詞：工件坐標系 方法 技巧

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（b）-0079-02

Methods and Techniques of Machining Centersworkpiece Coordinate System

Wang Fei Zhang Cong

（Tianjin University of Technology and Education， Tianjin， 300222， China）

Abstract： Workpiece coordinate system is the need to determine when programming with machining center coordinate system， need to be in the process of machining the workpiece coordinate system origin in the machine tool's position and enter into the parameter of machine tool machine can automatic processing， this paper describes in detail to determine method and process of workpiece coordinate system， the author summarizes a lot of experience and skills in practical teaching， the application received good results in teaching.

Key Words： Workpiece coordinate system； Method； Skill

工件坐標系是加工中心編程時需要建立的坐標系，在工件上選一個點建立坐標系，該點稱為坐標系的原點。在加工過程中需要得到工件坐標系的原點在機床坐標系中的位置，并輸入到機床的參數設置中，機床才能自動加工，也就是把工件的坐標原點在機床機械原點中的位置（坐標）找到，并輸入機床的坐標系設置中，通常把這個過程叫作確定工件坐標系。

1 確定工件坐標系的方法

確定工件坐標系的方法有很多，常用確定工件坐標系的方法有4種：第一種方法是試切法，常用于精度不高或工件毛坯外表面確定工件坐標系。第二種方法是使用剛性棒，用于精加工表面，剛性棒需配合量塊，用量塊確定剛性棒和工件表面的間隙，如果達到高精度需要有一定的經驗。第三種方法是使用尋邊器，用于精加工表面，尋邊器常用的有機械式尋邊器和電子尋邊器兩種。第四種方法是使用百分表，用于精加工表面。以上方法各有自身的特點，可根據實際情況進行選擇。

2 確定X、Y軸原點的方法與技巧

工件坐標系原點設置的一個特點是它的任意性，也就是說根據圖形的形狀可把工件坐標原點設在任意一個位置，但對于對稱工件一般把工件的X、Y方向的坐標原點都設置在中心上。另外，試切法在初學者中經常使用。下面就用試切法找X軸方向的原點過程進行描述：用試切法找X原點可選擇試切工件的一邊，也可試切工件的兩邊，試切工件的兩邊是把首先試切一邊的刀具位置看作起點，在機床上可用相對坐標進行計數，再把試切工件的另一邊看作終點，起點到終點之間的距離除以2就得到起點和終點的中心。具體操作方法如下：在MDI下輸入S500M03，刀具旋轉；把刀具放置在工件X軸一側，并下降到工件上表面以下，刀具和工件表面接觸后刀具抬起；調用工件相對坐標并X軸清零；刀具移動到工件X軸另一側，并使刀具和工件側面接觸；相對坐標數值除以2，把刀具移到計算出的坐標數值上，刀具就放置到起點和終點的中間，即刀具所在的位置就是工件X軸方向的中間，把刀具所處的位置在機械坐標系中的坐標值輸入G54坐標系中，再運行G54G90G0X0指令，刀具就能找到工件X軸方向的坐標原點，確定Y方向原點和X方向相同。另外，使用試切一邊進行操作時，刀具試切一邊后向工件中心方向移動工件長度的一半加刀具半徑即為工件的X軸方向的中間，因初學者在操作中經常忘記加刀具半徑或加錯刀具半徑，所以不建議使用。

試切過程中需要注意的幾個問題。

（1）試切時刀具和工件接觸，工件和刀具接觸的長度不能太短，太短的話則刀具和工件接觸的瞬間不易觀察。

（2）試切過程中，尤其是試切Y軸方向工件側面時，工件遮擋視線，不易觀察，操作者移動操作的位置效率較低，可通過聲音和觀察切屑的狀況判斷是否接觸。

（3）試切完成后應把刀具提升到工件上表面以上，再去進行其他操作，一方面刀具和工件長時間接觸刀具會磨損；另一方面首先把刀具提升到安全位置，避免進行完其他操作就移動刀具容易發生刀具和工件碰撞。

3 確定Z軸原點的方法與技巧

Z軸原點通常設置在工件上表面，工件上表面銑削完成后需要把每把刀具的長度補償數值輸入到長度補償參數設置表中，上表面通常已加工完成，不能再進行試切，常用的方法是用量塊調整刀具刀尖和工件上表面的距離，方法過程如下。

用量塊調整時刀具不能旋轉，把刀具放置在工件上表面，刀尖和工件上表面的距離大于量塊的高度，用手輪使刀具下降，手輪倍率選擇X100，刀具在下降后用量塊測量刀尖和工件上表面的間隙，刀具下移時量塊不能放在刀具的下方，以防刀具和量塊碰撞刀具崩碎傷人，移動到量塊塞不到刀尖和工件表面之間，改變手輪倍率為X10，移動刀具使刀具上升，上升到量塊剛好能塞到刀尖和工件上表面之間，現在刀尖和工件上表面的尺寸基本接近量塊的尺寸，最后用X1的倍率調整使得量塊塞到刀尖與工件上表面之間松緊合適。倍率從大到小，刀尖與工件上表面之間的距離逐漸接近量塊數值，把操作進行了過程化，提高了效率。

用量塊確定刀尖到工件上表面之間距離的精度影響銑削深度的精度。在教學過程中老師通常告訴學生，在刀尖與工件表面塞量塊時感覺推量塊的過程中量塊和工件上表面及刀尖有接觸，但是力度又不能太大，學習過程中學生無法獲得正確的認知，所以對該技能掌握的速度較慢，效果不好。最終想檢驗距離確定是否正確需要銑削一個深度，用深度千分尺測量才能知道，需要的時間較長。筆者在教學中總結了一種方法，能練習學生對量塊力度的認知，方便可行，描述如下：用一把立銑刀精銑平面，銑削完成后記錄下刀具Z軸的位置，并輸入刀具長度補償中。用量塊在精銑完的平面上練習確定刀尖和工件上表面之間的距離，確定完畢后和記錄下在刀具長度補償中的數值進行對比，如果得到的數值的絕對值加上量塊的高度比刀具長度補償的數值的絕對值大就說明距離偏小，也就是對刀緊，反之對刀松，這樣訓練能和正確的認知進行對比，訓練的精度高、效率高。

4 結語

以上是筆者在教學中對確定工件坐標系坐標零點的過程進行的總結，該方法對操作過程進行了過程化，學生容易接受，每步都進行了相應的規定，教學應用中學生對該技能掌握較快，提高了學生的操作效率，出錯或撞刀現象減少，并且在教學中收到良好的效果。

參考文獻

[1] 吳明友.數控銑床考工實訓教程[M].化學工業出版社，2008.

[2] 張君.數控機床編程與操作[M].北京理工大學出版社，2010.