G54指令在數控車床中的應用

李國強

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?對刀是數控加工中的基礎操作和重要技能。在一定條件下，對刀的精度可以決定零件的加工精度，同時，對刀效率還直接影響加工效率。因此僅僅知道對刀方法是不夠的，還要知道數控系統的各種對刀設置方式以及這些方式在加工程序中的調用方法，同時要知道各種對刀方式的優缺點、使用條件等。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?數控車床;對刀;G54

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2018）26-0062-01

在數控車床加工過程中，大家普遍使用刀具號和刀補號的方式，即T0101（FANUC系統）、T1D1（西門子系統），采用試切對刀的方法。這種方式在做批量件，有工裝的加工情況下，一般沒有什么問題。但在加工單件并且需要多次裝夾或小批量零件的時候，需要在一臺機床上用多把刀具，很不方便，因為每一次重新裝夾工件之后，都需要將每一把刀具的Z方向重新對一次刀，這就增加了輔助時間，影響了效率而且還不能保證每一次對刀的精度都是一樣的，不僅對零件的尺寸精度有影響，對零件表面粗糙度也有影響。因為其他刀具在進行Z向對刀時有可能破壞零件端面，影響零件外觀。

數控車床通電后，需進行回參考點操作（如果是絕對編碼器可以不用），目的是建立數控車床進行位置測量、控制、顯示的統一基準。參考點的位置由機床位置傳感器決定。由于機床回參考點后，刀尖的位置距離機床原點是固定不變的，因此，為便于對刀和加工，可將機床回零后刀架的位置看作機床原點。

由于機床原點和工件原點在X向和Z向都有偏移距離，使得實際的刀尖位置與程序指令描述的工件位置存在同樣的偏移距離。因此，需要將這個偏差測量出來并設置到數控系統中，使數控系統據此調整刀具的運動軌跡，加工出符合零件圖紙的工件。這個補償偏移距離的過程就是對刀，對刀的根本目的就是測量出工件原點到機床原點在X向和Z向的偏移距離。

對刀時，使刀位點與對刀點重合，所謂刀位點是指刀具的定位基準點，對車刀來說，理論上可以認為刀位點、對刀點就是刀尖。對刀的目的就是確定刀尖在機床坐標系中的絕對坐標值，測量刀具的刀位偏差值。對刀點找正的準確度直接影響零件的加工精度。在實際加工零件時，通常一把刀具是無法完成零件全部加工要素的，需要使用多把刀具進行加工。在使用多把車刀加工時，在換刀位置不變的情況下，換刀后刀尖點的幾何位置將出現偏差，這是由于刀桿、刀片形狀、尺寸等因素造成的。因此需要不同刀具在不同的起始位置開始加工時，都能保證程序正常運行。為了解決這個問題，機床數控系統配備了刀具位置補償功能，利用刀具位置補償功能，只要事先把每把刀相對編程原點的偏移距離測量出并輸入數控系統的“刀具參數補正”欄指定組號里，在加工程序中利用T指令，即可在刀具軌跡中自動補償刀具位置偏差。

確定工件坐標系常用的方法有以下兩種：

第一種：通過試切法進行對刀，然后將數據寫入對刀參數中從而獲得工件坐標系。這種方法操作簡單，可靠性好，通過刀偏與機械坐標系緊密聯系在一起，只要不更換刀片、不改變刀偏值，工件坐標系就會存在且不會變，即使斷電，重啟后進行回參考點操作，工件坐標系還在原來的位置。用這種方法對刀，最大的優點就是任何一把刀具都是獨立的，也就是說工作中哪一把刀具磨損了，只要更換那一把，其余互不影響。缺點是后續刀具對刀時，工件表面質量、精度可能會受到一定影響。

第二種：運用G54-G59可以設定六個坐標系。這個坐標系相對于參考點是不變的，這種方法適用于批量生產且工件在卡盤上有固定裝夾位置的零件加工。這些坐標系存儲在機床存儲器中，在機床重新開機時仍然存在，在加工時可以分別選取其中一個使用，此種方法多應用于加工中心上。

現在把第一種和第二種方法綜合在一起，進行一種綜合的對刀操作。這種方法可以在第一次完成所有刀具的對刀操作后，通過G54-G56將其他刀具與基準刀一起進行偏移，這樣每次更換工件后只需要將基準刀進行Z向定位，知道前后兩個工件Z向的差值，就可以通過機床坐標直接得到數據。最后將差值填入G54-G56中就可以了，其他刀具不需要再進行Z向的對刀操作。不僅保證了對刀精度，還提高了加工效率。

舉例說明，如果你加工批量件或多個單件，工件不能精確定位，并且需要4把刀具依次完成。完成第一件以后，上第二件，此時你完全不需要將另外三把刀的Z軸全部重新對刀。只需要把一號刀（相當于基準刀）換到加工位置后，車削端面或移動到端面，看當前的絕對坐標位置Z顯示多少。如果顯示Z：10。那么此時在G54的Z軸當前數據上（假設當前數據為0）輸入10，然后點擊“+輸入”即可。也可以直接輸入數據10，最后在程序的開頭加上G54，這樣4把刀全部偏移過去了，然后按循環啟動鍵即可繼續加工。

這個方法是因為有基準刀，如果基準刀具磨損了，重新對刀后，其余沒有磨損的刀具也必須根據基準重新對刀。所以為了保證基準刀具的使用壽命，可以將外圓精車刀作為基準刀，這樣就可以盡量延長基準刀具的使用時間，提高生產效率，保證加工精度。有人會說，為什么不把每把刀Z向的偏移數據存儲到對應刀具的“磨損/磨耗”中，因為存儲到“磨損/磨耗”需要對每一把刀進行數據輸入，操作比較麻煩，而使用G54，就可以方便地實現所有刀具的偏移。如果零件需要多次裝夾或者不是所有刀具全部偏移，還可以分別使用G55-G59指令，進行單獨的偏移設置。

下面以FANUC系統為例，參考程序如下：

%

O1;

T0101;（基準刀）

G54（在1號刀的當前坐標上偏移一個數據，Z向往正方向偏移了10 mm）

G00 X82 Z2

G71 U1.5 R1

G71P1Q3U0.5W0.05F0.15

N1 G0 X0;

G01 Z0 ;

…

…

N3 G1 X50

G00 X150 Z200

M30;

%

參考文獻：

[1]劉立.數控車床編程與操作[M].北京理工大學出版社，2009.

[2]席鳳征，畢可順.數控車床編程與操作[M].科學出版社，2014.