數(shù)控機(jī)床Simens系統(tǒng)零點(diǎn)偏置的應(yīng)用

李保國(guó) 王雋 劉勇 劉明雪 鮑洪陽(yáng) 王建軍

摘要：數(shù)控機(jī)床加工前的對(duì)刀操作，原點(diǎn)確定及零點(diǎn)偏置的程序編制是正確運(yùn)行加工程序、生產(chǎn)合格零件的重要前提和保證。作者通過(guò)對(duì)語(yǔ)言指令的研究和多年的加工實(shí)踐，分析歸納并靈活運(yùn)用了工件零點(diǎn)偏置的編程方法和編程指令。

關(guān)鍵詞：坐標(biāo)系；工件原點(diǎn)；零點(diǎn)偏置；平移分量

1 概述

數(shù)控機(jī)床已在世界各國(guó)得到了普遍的應(yīng)用，它具有高精度、高效率等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床使用兩套坐標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系M和工件坐標(biāo)系W。機(jī)床坐標(biāo)系是由機(jī)床設(shè)計(jì)和制造單位確定的，它包括機(jī)床實(shí)際存在的機(jī)床軸，數(shù)控系統(tǒng)據(jù)此確定刀具的位置，通常在使用過(guò)程中是不允許用戶(hù)改變的。工件坐標(biāo)系一般都是直角坐標(biāo)系，可以在坐標(biāo)系內(nèi)描述工件的幾何形狀。它是技術(shù)人員編制加工程序時(shí)設(shè)定的坐標(biāo)系，也稱(chēng)為編程坐標(biāo)系，工件原點(diǎn)也稱(chēng)為程序原點(diǎn)。

2 工件的零點(diǎn)偏置

工件裝夾到機(jī)床上一般是無(wú)法保證兩坐標(biāo)系完全重合的，為保證編程和加工的一致性，工件裝夾后應(yīng)使兩坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向一致，兩坐標(biāo)系在各方向上的差異稱(chēng)為工件零點(diǎn)偏置，數(shù)值上等于工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。通過(guò)對(duì)刀操作就可以知道這個(gè)偏置值。

一般的數(shù)控機(jī)床有G54-G57四個(gè)工件零點(diǎn)偏置寄存器，可以預(yù)存四個(gè)工件原點(diǎn)坐標(biāo)。將對(duì)刀得到的零點(diǎn)偏置值存儲(chǔ)到某個(gè)偏置寄存器中，編程時(shí)只需要寫(xiě)上相應(yīng)的寄存器地址即可，與當(dāng)前的刀具位置無(wú)關(guān)。經(jīng)常用來(lái)修改零點(diǎn)絕對(duì)（相對(duì)）平移分量指令是：TRANS（ATRANS）和G58（G59）。G58應(yīng)用與TRANS相似本文不作詳述。

3 零點(diǎn)偏置的應(yīng)用

3.1 單刀具單工件原點(diǎn)

普通數(shù)控銑床上加工不太復(fù)雜的單個(gè)零件是多屬于這一類(lèi)。一般情況下可以使用一把刀具完成加工，確實(shí)需要多把刀具時(shí)，采用手動(dòng)換刀后重新對(duì)刀的方式完成。

3.2 單刀具多工件原點(diǎn)

當(dāng)加工的零件復(fù)雜或有多個(gè)相同的結(jié)構(gòu)時(shí)，為方便編程計(jì)算，常常在零件上選定多個(gè)程序原點(diǎn)或當(dāng)一次裝夾多個(gè)相同零件時(shí)也可以選擇多原點(diǎn)編程。對(duì)多程序原點(diǎn)的編程，可以用TRANS來(lái)定義調(diào)換工件坐標(biāo)系，也可以用G54-G57來(lái)選擇變換程序原點(diǎn)。當(dāng)工作臺(tái)一次加工三個(gè)相同零件或一個(gè)零件上有三個(gè)相同加工結(jié)構(gòu)時(shí)的多程序原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的關(guān)系如下。

3.2.1 采用TRANS調(diào)換工件原點(diǎn)

3.2.2 采用G54-G57選擇工件原點(diǎn)

當(dāng)采用數(shù)控機(jī)床同時(shí)加工三個(gè)相同的工件時(shí)，需要對(duì)刀三次，分別輸入零件1 G55，零件2 G56，零件3 G57三個(gè)原點(diǎn)的偏置值，加工時(shí)直接調(diào)用即可。如果是批量生產(chǎn)的工件，可以制作專(zhuān)用定位工裝，這樣只需在第一次加工時(shí)對(duì)刀，后續(xù)加工使用前期存儲(chǔ)的原點(diǎn)偏置值即可。

3.3多刀具多工件原點(diǎn)

對(duì)于有自動(dòng)換刀裝置的加工中心，既可以是單工件原點(diǎn)，也可以是多工件原點(diǎn)，只需要按照?qǐng)D紙上的尺寸編制程序，因?yàn)槠渚哂辛说毒咂霉δ?。先將各刀具分別對(duì)刀或者使用對(duì)刀儀器測(cè)量出刀具參數(shù)后，在刀具表內(nèi)輸入刀具長(zhǎng)度、半徑等多個(gè)參數(shù)尺寸，執(zhí)行程序時(shí)使其生效，控制器從刀具表中拾取偏置數(shù)據(jù)并給不同的刀具修正走刀路徑，如此就可以使用任何刀具加工編程輪廓。

對(duì)T01刀具可輸入Z-148存入G54中，T02刀具可輸入Z-197存入G55中，X-Y方向的工件零點(diǎn)偏置為實(shí)際對(duì)刀位置上的坐標(biāo)值，并在程序中用G41/G42進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。

對(duì)于可設(shè)定多刀具多工件原點(diǎn)的工作中心，各刀具建立的加工坐標(biāo)系雖然不同，但是一般只是刀具長(zhǎng)度方向上不同而已。我們除了采用上面的方法，還可以采用更加簡(jiǎn)便的方法。我們把其中一把刀作為基準(zhǔn)刀具對(duì)刀，然后在工件零點(diǎn)偏置寄存器存入的Z值為CRT顯示數(shù)據(jù)加上基準(zhǔn)刀具的矢量長(zhǎng)度。

在程序段N10中，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償有效，趨近X50不帶補(bǔ)償。在程序段N20中，刀具半徑補(bǔ)償有效，趨近點(diǎn)X50/Y50不帶補(bǔ)償。此種方式，只要確認(rèn)刀具表中的參數(shù)正確，使用不同的刀具進(jìn)行加工，無(wú)需重新對(duì)刀。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上加工技術(shù)，已經(jīng)在FOOKE、HAGE等數(shù)控機(jī)床的工件加工中得到充分應(yīng)用，實(shí)際效果達(dá)到了使用要求。工件零點(diǎn)偏置的數(shù)控編程方法很多，也很靈活。深刻理解各指令的內(nèi)涵，多用多實(shí)踐，就能夠做到不斷學(xué)習(xí)不斷進(jìn)步。

（作者單位：中國(guó)中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司）