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數(shù)控車床前對刀原理及對刀方法
數(shù)控車床前對刀原理及對刀方法:對刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。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數(shù)控加工效率。 僅僅知道對刀方法是不夠的,還要知道數(shù)控系統(tǒng)的各種對刀設(shè)置方式,以及這些方式在加工程序中的調(diào)用方法,同時要知道各種對刀方式的優(yōu)缺點、使用條件(下面的論述是以FANUC OiMate數(shù)控系統(tǒng)為例)等。
1. 為什么要對刀
一般來說,零件的數(shù)控加工編程和上機床加工是分開進行的。數(shù)控編程員根據(jù)零件的設(shè)計圖紙,選定一個方便編程的坐標(biāo)系及其原點,我們稱之為程序坐標(biāo)系和程序原點。程序原點一般與零件的工藝基準(zhǔn)或設(shè)計基準(zhǔn)重合,因此又稱作工件原點。
數(shù)控車床通電后,須進行回零(參考點)操作,其目的是建立數(shù)控車床進行位置測量、控制、顯示的統(tǒng)一基準(zhǔn),該點就是所謂的機床原點,它的位置由機床位置傳感器決定。由于機床回零后,刀具(刀尖)的位置距離機床原點是固定不變的,因此,為便于對刀和加工,可將機床回零后刀尖的位置看作機床原點。
在圖1中,O是程序原點,O'是機床回零后以刀尖位置為參照的機床原點。
編程員按程序坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制刀具(刀尖)的運行軌跡。由于刀尖的初始位置(機床原點)與程序原點存在X向偏移距離和Z向偏移距離,使得實際的刀尖位置與程序指令的位置有同樣的偏移距離,因此,須將該距離測量出來并設(shè)置進數(shù)控系統(tǒng),使系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整刀尖的運動軌跡。
所謂對刀,其實質(zhì)就是側(cè)量程序原點與機床原點之間的偏移距離并設(shè)置程序原點在以刀尖為參照的機床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)。
2. 試切對刀原理
對刀的方法有很多種,按對刀的精度可分為粗略對刀和精確對刀;按是否采用對刀儀可分為手動對刀和自動對刀;按是否采用基準(zhǔn)刀,又可分為絕對對刀和相對對刀等。但無論采用哪種對刀方式,都離不開試切對刀,試切對刀是根本的對刀方法。
以圖2為例,試切對刀步驟如下:
①在手動操作方式下,用所選刀具在加工余量范圍內(nèi)試切工件外圓,記下此時顯示屏中的X坐標(biāo)值,記為Xa。(注意:數(shù)控車床顯示和編程的X坐標(biāo)一般為直徑值)。
②將刀具沿+Z方向退回到工件端面余量處一點(假定為α點)切削端面,記錄此時顯示屏中的Z坐標(biāo)值,記為Za。
③測量試切后的工件外圓直徑,記為φ。
如果程序原點O設(shè)在工件端面(一般必須是已經(jīng)精加工完畢的端面)與回轉(zhuǎn)中心的交點,則程序原點O在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為
Xo=Xa-φ(1)
Zo=Za
注意:公式中的坐標(biāo)值均為負值。將Xo、Zo設(shè)置 進數(shù)控系統(tǒng)即完成對刀設(shè)置。
3. 程序原點(工件原點)的設(shè)置方式
在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中,有以下幾種設(shè)置程序原點的方式:①設(shè)置刀具偏移量補償;②用G50設(shè)置刀具起點;③用G54~G59設(shè)置程序原點;④用“工件移”設(shè)置程序原點。
程序原點設(shè)置是對刀不可缺少的組成部分。每種設(shè)置方法有不同的編程使用方式、不同的應(yīng)用條件和不同的工作效率。各種設(shè)置方式可以組合使用。
(1)設(shè)置刀具偏移量補償車床的刀具補償包括刀具的“磨損量”補償參數(shù)和“形狀”補償參數(shù),兩者之和構(gòu)成車刀偏移量補償參數(shù)。試切對刀獲得的偏移一般設(shè)置在“形狀”補償參數(shù)中。
試切對刀并設(shè)置刀偏步驟如下: ①用外圓車刀試車-外圓,沿+Z軸退出并保持X坐標(biāo)不變。
②測量外圓直徑,記為φ。
③按“OFSET SET”(偏移設(shè)置)鍵→進入“形狀”補償參數(shù)設(shè)定界面→將光標(biāo)移到與刀位號相對應(yīng)的位置后,輸人Xφ(注意:此處的φ代表直徑值,而不是一符號,以下同),按“測量”鍵,系統(tǒng)自動按公式(1)計算出X方向刀具偏移量(如圖3所示)。
注意:也可在對應(yīng)位置處直接輸人經(jīng)計算或從顯示屏得到的數(shù)值,按“輸人”鍵設(shè)置。④用外圓車刀試車工件端面,沿+X軸退出并保持Z坐標(biāo)不變。
⑤按“OFSET SET”鍵→進人“形狀”補償參數(shù)設(shè)定界面→將光標(biāo)移到與刀位號相對應(yīng)的位置后,輸人Zo,按“測量”鍵,系統(tǒng)自動按公式(1)計算出Z方向刀具偏移量。同樣也可以自行“輸入”偏移量。
⑥設(shè)置的刀具偏移量在數(shù)控程序中用T代碼調(diào)用。
這種方式具有易懂、操作簡單、編程與對刀可以完全分開進行等優(yōu)點。同時,在各種組合設(shè)置方式中都會用到刀偏設(shè)置,因此在對刀中應(yīng)用為普遍。
(2)用G50設(shè)置刀具起點
①用外圓車刀試車一段外圓,沿+Z軸退至端面余量內(nèi)的一點(假定為a點)。
②測量外圓直徑,記為φ。
③選擇“MDI”(手動指令輸入)模式,輸人GO1 U一φF0. 3,切端面到中心(程序原點)。
④選擇“MDI”模式,輸人G50 X0 ZO,按“啟動”按鈕。把刀尖當(dāng)前位置設(shè)為機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(0,0),此時程序原點與機床原點重合。
⑤選擇“MDI”模式,輸入GO X150 2200,使刀尖移動到起刀點。該點為刀具離開工件、便于換刀的任意位置,此處假設(shè)為b點,坐標(biāo)為(1.50、200)。
⑥加工程序的開頭必須是G50 X150 2200,即把刀尖所在位置設(shè)為機床坐標(biāo)系的坐標(biāo)(150,200)。此時刀尖的程序坐標(biāo)(150,200)與刀尖的機床坐標(biāo)(150,200)在同一位置,程序原點仍與機床原點重合。
⑦當(dāng)用G50 X150 2200設(shè)置刀具起點坐標(biāo)時,基準(zhǔn)刀程序起點位置和終點位置必須相同,即在程序結(jié)束前,需用指令GO X150 2200使基準(zhǔn)刀具回到同一點,才能保證重復(fù)加工不亂刀。
⑧若用第二參考點G30,并在數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)里將第二參考點設(shè)為起刀點位置,能保證重復(fù)加工不亂刀,此時程序開頭為:G30 UO WO; G50 X150 Z200。
⑨若不用上述③、④、⑤步驟中的GO1 U~φF0.3、G50 XO ZO.GO X150 2200指令來獲得起刀點位置,也可用下述公式計算指定起刀點在機床坐標(biāo)系(顯示屏)中的坐標(biāo):
Xb=Xa-φ+150(2) Zb=Za+200
然后用點動或脈沖操作,使刀尖移動到(Xb,Zb)位置。
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2011年9月16日
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