数控车床对刀及建立工件坐标系的方法.

1、数控车床对刀及建立工件坐标系的方法摘要： 利用数控车床进行零件加工时，开机后，我们先要执行回参考 点的操作，以便建立机床坐标系；然后要进行对刀及建立工件坐标系的操 作，最后再编制零件的程序并加工。对刀的准确与否直接会影响后面的加 工。在实际使用中，试切法对刀有三种形式，本文主要介绍这三种对刀形 式。关键字：数控车床 机床坐标系 工件坐标系 试切法对刀 正文：在数控车床上加工零件时，我们通常先开机回零，然后安装零件毛坯 和刀具，接着要进行对刀和建立工件坐标系的操作，最后才是编制程序和 自动加工。 对刀操作的正确与否， 直接会影响后续的加工。 对刀有误的话， 轻则影响零件的加工精度，重则会造成机床

2、事故。所以作为数控车床的操 作者，首先要掌握对刀及工件坐标系的建立方法。数控车床上的对刀方法有两种：试切法对刀和机外对刀仪对刀。一般 学校没有机外对刀仪这种设备，所以采用试切法对刀。而根据实际需要， 试切法对刀又可以采用三种形式，本文以华中数控 HNC-21/T 系统为例来 阐述这三种形式的对刀及工件坐标系的建立方法。一、T 对刀T 对刀的基本原理是：对于每一把刀，我们假设将刀尖移至工件右端 面中心，记下此时的机床指令 X 、Z 的位置，并将它们输入到刀偏表里该 刀的 X 偏置和 Z 偏置中。以后数控系统在执行程序指令时，会将刀具的偏 置值加到指令的 X、 Z 坐标中，从而保证所到达的位置正确

3、。其具体的操 作如下：（1）开启机床，释放“急停”按钮，按“回零，”再按“+X”和+“Z”，执行回 参考点操作。（2）按“主轴正转”启动主轴，按“手动，”将刀具移动到合适的位置然后 按“-Z”手动车削外圆，最后按“+Z”沿Z 向退刀，如图 1 所示。（3）按“主轴停止”停止主轴，然后测量试切部分的直径，测得直径为 69.934 ，按“F4（MDI ），”再按“F2 （刀偏表），”将光条移到 1 号刀的试切 直径上，回车，输入 69.934 ，再回车， 1 号刀的 X 偏置会自动计算出来，如图 3 所示- 20 -图1图2（4）移动刀具到合适的位置，按“主轴正转”启动主轴，按“手动”，然后按“-

4、X”手动车削端面，最后按“+X”沿X 向退刀，如图 2 所示。5）按“主轴停止”停止主轴，将光条移到 1 号刀的试切长度上， 回车，输入 0 ，再回车， 1 号刀的 Z 偏置会自动计算出来，如图 3 所示图32 号刀的对刀过程与 1 号刀类似，只不过不能切端面。具体如下：（ 1）按“刀位转换”将2 号刀换到切削位置，按“主轴正转”启动主轴， 按“手动，”将刀具移动到合适的位置然后按“ -Z”手动车削外圆，最后按“+Z ” 沿 Z 向退刀，如图 4 所示。（2）按“主轴停止”停止主轴，然后测量 2 号刀试切部分的直径，测得 直径为 65.980 ，将光条移到 2 号刀的试切直径上，回车，输入 6

5、5.980 ， 再回车， 2 号刀的 X 偏置会自动计算出来，如图 6 所示。（3）按“主轴正转”启动主轴，按“手动，”然后按“-Z”手动继续车削外圆， 最后按“+X”沿X 向退刀，如图 5 所示。（4）按“主轴停止”停止主轴，测量 2 号刀的试切长度， 得 33.087 ， 将 光条移到 2 号刀的试切长度上，回车，输入 -33.087 ，再回车， 2 号刀的 Z 偏置会自动计算出来，如图 6 所示。如果还有 3 号和 4 号刀具，其对刀方法与 2 号刀具是一样的，这里不 再赘述。图4图5图6使用 T 对刀需要注意两点：（ 1）G54G59 这六个坐标系的坐标原点都要设成（ 0，0），后面将

6、 会讲述。（2）程序中，每一把刀具在使用前，都应该用T 指令调用相应的刀偏，如 T0101 ，T0202 等。二、 G54G59 对刀G54G59 又称零点偏置指令， 它是将机床坐标系偏移一定的距离来建 立工件坐标系。其具体操作如下：（1）按“刀位转换”将1 号刀换到加工位置上， 按“主轴正转”启动主轴， 按“手动，”将刀具移动到合适的位置然后按“ -Z”手动车削外圆，最后按“+Z ” 沿 Z 向退刀，如图 1 所示。（2）按“主轴停止”停止主轴，然后测量 1 号刀试切部分的直径，测得 直径为 69.934 ，则半径为 34.967 。记下机床指令位置的 X 值，为-185.034 。 那么工

7、件轴线在机床坐标系下的 X 坐标为 X=-185.034-34.967=-220.001 。（3）按“主轴正转”启动主轴，按“手动，”将刀具移动到合适位置，然后 按“-X”手动车削端面，最后按“+X”沿X 向退刀，如图 2 所示。（4）按“主轴停止”停止主轴，记下机床指令位置的 Z 坐标 Z=-103.167 ， 这表示工件右端面在机床坐标系下的 Z 坐标 Z=-103.167 。（5）按“F10（返回）”返回顶层菜单，按“F4（MDI），”再按“F4（坐标 系）”，进入自动坐标系 G54 的界面，在 MDI 的提示下输入“ X-220.001 Z-103.167 ”， 如图 7 所示。（ 6

8、）按回车，结果 G54 的界面就会显示“X-220.001 Z-103.167 ，”如图 8 所示图7图82 号刀的对刀过程与 1 号刀类似，只不过不能切端面。具体如下：（ 1）按“刀位转换”将2 号刀换到切削位置，按“主轴正转”启动主轴， 按“手动，”将刀具移动到合适的位置然后按“ -Z”手动车削外圆，最后按“+Z 沿 Z 向退刀，如图 4 所示。（2）按“主轴停止”停止主轴，然后测量 2 号刀试切部分的直径，测得 直径为 65.980 ，则半径为 32.990 。记下机床指令位置的 X 值，为-108.99 那么工件轴线在机床坐标系下的 X 坐标为 X=-108.99-32.99=-141

9、.980 。3）按“主轴正转”启动主轴，按“手动，”然后按“-Z”手动继续车削外圆，最后按“+X”沿X 向退刀，如图 5 所示。（4）按“主轴停止”停止主轴，测量2 号刀的试切长度，得 33.087 。记 下机床指令位置的 Z 值，为-70.559 。那么工件右端面在机床坐标系下的 Z 坐标 Z=-70.559-33.087=-103.646 。（5）按“F10（返回）”返回顶层菜单，按“F4（MDI），”再按“F4（坐标 系），”进入自动坐标系 G54 的界面，按“PgDn ”键进入G55 的界面，在 MDI 的提示下输入“X-141.980 Z-103.646 ，”按回车，结果 G55 的

10、界面就会显示 “X-141.980 Z-103.646 ”，如图 9 所示。如果还有 3号和 4 号刀具，其对刀方法与 2号刀具是一样的，这里不 再赘述。使用 G54G59 对刀需要注意以下几点：（ 1）刀偏表中所有刀具的 X 偏置和 Z 偏置都要设为 0。这是因为如 果采用 G54G59 进行了零点偏移，而同时在刀偏表中设置了刀具偏置， 程序执行时会进行双重偏置，系统会产生超程报警，不予执行。图9（ 2）程序中，每一把刀具在使用前，都应该用 G54G59 指令调用相 应的工件坐标系，如：%0001G54调用 G54 坐标系）M03 S800 T0101 （用 1 号刀）G55（调用 G55

11、坐标系）T0202（用 2 号刀）M30（程序结束）三、 G92 设定工件坐标系上面介绍的 T 对刀和 G54G59 对刀都是在程序执行之前手动进行的。 我们也可以在程序执行的过程中动态地建立工件坐标系，这就要用到 G92 指令。它的格式是 G92 X Z。其原理是：以刀具当前位置为基准，建立 一个坐标系，使得刀尖在该坐标系下的坐标值是（，） 。用法如下：（1）按“刀位转换”将1 号刀换到加工位置上， 按“主轴正转”启动主轴， 按“手动，”将刀具移动到合适的位置然后按“ -Z”手动车削外圆，最后按“+Z ” 沿 Z 向退刀。（2）按“主轴停止”停止主轴，然后测量 1 号刀试切部分的直径，测得

12、直径为 69.934 ，则半径为 34.967 。记下机床指令位置的 X值，为-185.034 。 那么工件轴线在机床坐标系下的 X 坐标为 X=-185.034-34.967=-220.001 。（3）按“主轴正转”启动主轴，按“手动，”将刀具移动到合适位置，然后 按“-X”手动车削端面，最后按“+X”沿X 向退刀。（4）按“主轴停止”停止主轴，记下机床指令位置的 Z 坐标 Z=-103.167 ， 这表示工件右端面在机床坐标系下的 Z 坐标 Z=-103.167 。（5）按“F10（返回）”返回顶层菜单，按“F4（MDI），”再按“F6（MDI运行），”在 MDI 方式下，逐行输入以下程序

13、段。每输入一行后敲回车，并 按“循环启动。”M03 S600（主轴正转，转速 600r/min ）G53 G90 G01 Z-103.167 F100 （直接机床坐标系编程，刀具移动到工件右端平面上）G53 G90 G01 X-220.001 F100 （直接机床坐标系编程，刀具移动到工件右端面中心，如图10 ）G91 G00 X100 Z50 （相对编程，刀具相对右端面中心，沿 X 正向移动 100，Z 正向移动 50 ，如图 11 、图 12 ）M05主轴停止）图 10图 11进行以上操作后，编写程序时，程序开头应该有 G92 X100 Z50 。例如：%0002G92 X100 Z50M03 S600G00 X100 Z50M30图 12使用 G92 应该注意以下问题：（ 1）G92 只是在程序开头动态建立工件坐标系，实际系统执行该指 令时，刀具并不产生动作。（2）使用 G92 时， 1 号刀的 X 偏置和 Z 偏置都要设为 0，G54G59 这六个坐标系的 X 和 Z 也都要设为 0 。（3）MDI 方式下将刀具移动到（ 100 ，50）后，在程序执行前不要再 手动移动刀具。（4）程序结束前，应该将刀具移动到（ 100 ，50）的位置。否则下次 执行程序时会产生偏移。（ 5）本例中只给了一把刀具，如果有