数控车床坐标系

HEATS

　　摘 要：数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。数控坐标系还因系统而异，略有不同，先就常见系统做简单介绍。

; V) ^1 Y$ T5 T& h, d6 h 0 T9 ~; Q+ a. G8 G( L

　　引言

　　我们单位的数控车床现有两种，一种是宝鸡机床厂生产的CJK1630，采用的是FANUC系统，另一种是云南机床厂生产的CYNCP320，采用的是航天数控系统。在使用中我们发现两种系统不太一样，从而使我们对数控车床坐标系特别关注，继而进行了分析。

　　1 数控坐标系简介

; X3 w# R& q5 m! B/ m% X" D : i& y+ c* u" S3 F2 n6 J+ n

　　数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。

$ E9 v0 }7 k' X+ w$ f( X) h6 I 7 R* i4 I' H Y5 k) S

　　数控车床有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。它是在机床装配、调试时已经确定下来的，是机床加工的基准点。在使用中机械坐标系是由参考点来确定的，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。编程坐标系是编程序时使用的坐标系，一般把我们把Z轴与工件轴线重合，X轴放在工件端面上。工件坐标系是机床进行加工时使用的坐标系，它应该与编程坐标系一致。能否让编程坐标系与工坐标系一致，使操作的关键。

% k! U6 \( ~, r5 b5 G& l+ d 2 Y3 k9 J8 p' c5 n7 K( y! t

　　在使用中我们发现，FANUC系统与航天数控系统的机械坐标系确定基本相同，都是在系统启动后回参考点确定。

/ j6 D, L8 d3 ~1 W/ C3 L . m* C1 z3 l n4 C% @6 i0 n" o

　　2 浅谈两种系统坐标系的确定

' u* J4 e! }. b4 O' U) k. u

　　FANUC系统确定工件坐标系有三种方法。

/ s0 m6 K5 q/ } % h# b- R. {0 I0 r: d0 o9 M

　　第一种是：通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好，他通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置。

4 @6 Q7 d2 k" L$ f$ `% d2 w9 g4 g7 D" \

　　第二种是：用G50设定坐标系，对刀后将刀移动到G50设定的位置才能加工。对到时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的。第三种方法是MDI参数，运用G54~G59可以设定六个坐标系，这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关。这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。

. b/ }1 Z+ k" s/ l

　　航天数控系统的工件坐标系建立是通过G92 Xa zb(类似于FANUC的G50)语句设定刀具当前所在位置的坐标值来确定。加工前需要先对刀，对到实现对的是基准刀，对刀后将显示坐标清零，对其他刀时将显示的坐标值写入相应刀补参数。然后测量出对刀直径Фd，将刀移动到坐标显示X=a-d Z=b的位置，就可以运行程序了(此种方法的编程坐标系原点在工件右端面中心)。在加工过程中按复位或急停健，可以再回到设定的G92起点继续加工。但如果出意外如：X或Z轴无伺服、跟踪出错、断电等情况发生，系统只能重启，重其后设定的工件坐标系将消失，需要重新对刀。如果是批量生产，加工完一件后回G92起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系，需重新对刀。鉴于这种情况，我们就想办法将工件坐标系固定在机床上。我们发现机床的刀补值有16个，可以利用，于是我们试验了几种方法。

8 c! C# C `0 e2 l; z2 G

　　第一种方法：在对基准刀时，将显示的参考点偏差值写入9号刀补，将对刀直径的反数写入8号刀补的X值。系统重启后，将刀具移动到参考点，通过运行一个程序来使刀具回到工件G92起点，程序如下：

% R" L: f. k3 U' ]1 Y

　　N001 G92 X0 Z0;

6 N$ G% W4 ~3 ], m0 H

　　N002 G00 T19;

) {; C2 q. r6 T/ l; f0 A / l6 C0 s* V; m2 G6 D2 [: @* E9 c& t0 k

　　N003 G92 X0 Z0;

. E2 N% U: ~% `$ I / U2 o6 T1 w7 r1 l6 x G( j

　　N004 G00 X100 Z100;

1 O" j/ x# z- ~# e2 j) t , b9 Y+ I3 o0 G2 [7 P( Z2 M

　　N005 G00 T18;

' |* X1 `4 e8 G6 ~$ q9 f. G4 {" U

　　N006 G92 X100 Z100;

& Z& s1 o- @% m/ h8 o! N : W6 C5 o2 S. ^- {. ^. Y

　　N007 M30;

4 L9 ?/ z, E4 [' B; a. \: B) f

　　程序运行到第四句还正常，运行第五句时，刀具应该向X的负向移动，但却异常的向X、Z的正向移动，结果失败。分析原因怀疑是同一程序调一个刀位的两个刀补所至。

3 e, m( B- C0 _+ o ) r4 ~3 M& n1 x2 O8 B

　　第二种方法：在对基准刀时，将显示的与参考点偏差的Z值写入9号刀补的Z值，将显示的X值与对刀直径的反数之和写入9好刀补的X值。系统重启后，将刀具移至参考点，运行如下程序：

5 x6 r' x, q3 t8 X

　　N001 G92 X0 Z0;

+ w2 M6 T' e: y& q9 j( E3 N( a

　　N002 G00 T19;

7 u$ [9 S; L" E

　　N003 G00 X100 Z100;

/ h' b$ K* g! \ J+ T U K x, O 5 L8 W9 o8 e* I" [' f/ g

　　N004 M30;

, \4 ?$ P. f3 | M& Z & h0 q4 j* P# S! a2 E& W3 t! i5 G

　　程序运行后成功的将刀具移至工件G92起点。但在运行工件程序时，刀具应先向X、Z的负向移动，却又异常的向X、Z的正向移动，结果又失败。分析原因怀疑是系统运行完一个程序后，运行的刀补还在内存当中，没有清空，运行下一个程序时它先要作消除刀补的移动。

6 C; X/ W: ]& \( E) f

　　第三种方法：用第二种方法的程序将刀具移至工件G92起点后，重启系统，不会参考点直接加工，试验后能够加工。但这不符合机床操作规程，结论是能行但不可行。

4 F2 ?2 v) ]: ^1 X' G* J; ]

　　第四种方法：在对刀时，将显示的与参考点偏差值个加上100后写入其对应刀补，每一把刀都如此，这样每一把刀的刀补就都是相对于参考点的，加工程序的G92起点设为X100 Z100，试验后可行。这种方法的缺点是每一次加工的起点都是参考点，刀具移动距离较长，但由于这是G00快速移动，还可以接受。

3 _: v0 m! r, Q5 p/ i/ n7 O, u7 P

　　第五种方法：在对基准刀时将显示的与参考点偏差及对刀直径都记录下来，系统一旦重启，可以手动的将刀具移动到G92起点位置。这种方法麻烦一些，但还可行。

# R. u; g( s* L! k 1 m. Z9 |# N; U4 A& v+ n

　　3 结束语

" ~( M$ V' ?2 e; J1 }

　　数控机床的工件坐标系确定是影响加工精度的一大因素，对于不同型号的机床又有不同的要求，只有准确掌握、灵活运用这些知识，才能操作好数控机床。【MechNet】

& u$ q; R1 r9 P* }* ^0 n