数控车床坐标系

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　　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。
　　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。
$ p; O# Q3 M+ e% E" S　　1 数控坐标系简介
8 w/ b, K" V: x; E$ 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。
: T- Q) I; j7 F9 }9 y　　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。
　　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。
　　2 浅谈两种系统坐标系的确定
　　FANUC系统确定工件坐标系有三种方法。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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：
　　N001 G92 X0 Z0;
　　N002 G00 T19;
( g" e9 S# C/ G# I5 b　　N003 G92 X0 Z0;
$ e4 n' _6 l: ]% J　　N004 G00 X100 Z100;
　　N005 G00 T18;
9 T1 [* l; ^2 \2 _　　N006 G92 X100 Z100;
　　N007 M30;
　　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。
; r3 Q5 a+ u6 m0 d* |( g8 `　　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：
　　N001 G92 X0 Z0;
　　N002 G00 T19;
　　N003 G00 X100 Z100;
　　N004 M30;
　　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 a" a& o+ ~& g; g3 G% ]3 J2 e# A# q　　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。
　　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。
　　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。
　　3 结束语
　　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】
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