数控车床对刀与偏置、补偿应用 标注版.doc.doc

1．2 数控车床对刀与偏置、补偿应用 1．2．1 数控车床坐标系及机床各点 1．数控车床原点及机床的坐标系 数控车床一般这样规定坐标系：平行主轴线的运动方向取名Z轴方向，横滑座上导轨方向名为X轴方向，且规定刀架离开工件方向为正向。如图8-2-1a，若数车生产厂把机床坐标零点设在主轴线与卡盘定位面之交点M，则建立了以M为原点的数控车床坐标系。如图8-2-1b，数车生产厂把机床坐标零点M设在X、Z正向的极限行程点。 2．机床参考点 对于增量式测量系统的数控机床，机床厂家设置另一固定的点——机床参考点，机床参考点通常设在X、Z正向的极限行程点，用于标定进给测量系统的测量起点。机床参考点相对机床零点具有准确坐标值，出厂前由机床厂家精密测量并固化存储在数控装置的内存里。 一些机床将机床参考点和机床原点不设为同一点。如图8-2-1a，机床参考点在机床坐标系中坐标值为（X600，Z1010）。 一些机床将机床参考点和机床原点设为同一点。如图8-2-1b，机床参考点在机床坐标系中坐标值为（X0，Z0）。 3．刀架参考点 机床坐标系无法直接提供追踪测量刀具相对工件坐标位置的功能，是因为数车生产厂无法预先确定具体工件和刀具的位置。数车生产厂选择刀架上一定点——刀架参考点，作为机床坐标系直接追踪测量的目标。刀架参考点用来代表刀架在机床的位置，如图8-2-1中的刀架中心。 4．回参考点操作 增量式测量的数控机床开机后，首先要执行回参考点操作，让刀架参考点与机床参考点重合，确立进给测量系统的测量起点及坐标值，然后，机床具有在坐标系上对测量目标的位置测量功能。 若机床将机床参考点和机床原点设为同一点，则起始坐标值为零坐标值，返回参考点操作又称为回零操作。值得注意的是参考点操作不能让CNC直接测量到刀具刀位点相对工件位置，数控车床坐标系追踪测量的目标是刀架参考点的坐标位置。 5．刀位点 刀具相对工件的进给运动中，工件轮廓的形成往往是由刀具上的特征点直接决定的，如外圆车刀的刀尖点的位置决定工件的直径，端面车刀的刀尖点的位置决定工件的被加工端面的轴向位置，钻削时，刀具的刀尖中心点代表刀具钻入工件的深度，圆弧形车刀的圆弧刃的圆心距加工轮廓总是一个刀具半径值 ，用这些点可表示刀具实际加工时的具体位置。选择刀具的这些点作为代表刀具车削加工运动的特征点，称为刀具刀位点。 图8-2-2所示为一些常见车刀具的刀位点。其中对（a）（b）（f）刀具刀位点并不在刀具上，而是刀具外的一个点，我们可称之为假想的刀尖，其位置是由对刀的方法和特点决定的。 6．工件原点及工件坐标系 选择工件一点，为工件零点，代表工件在机床的位置。如图8-2-1 a 、b，取工件右端面中心为工件零点，取与机床坐标系名称和方向相同的坐标轴，建立工件坐标系。工件坐标系坐标的零点随编程者的意愿确定。 1．2．2 数控车床的对刀 1．两个坐标系的差异 在零件图纸上规划刀具相对工件的运动轨迹并形成编程数据，无疑是方便的，但值得注意的是，编程数据表达的是刀位点相对工件零点的位置。而CNC机床在机床坐标系内，所能直接追踪测量的目标是刀架参考点的坐标位置。因此，即使当程序已经输入，工件、刀具已经安装上机床，机床CNC也不能直接理解编程数据，更不能精确控制刀位点在工件坐标系内按程序进给，根本原因是机床坐标系与工件坐标系存在差别。 差别表现在以下两个方面： ⑴ 坐标系追踪测量的目标不一致，机床坐标系追踪测量刀架参考点的坐标，编程坐标表达刀位点坐标。 ⑵ 坐标的零点不一致。从编程者角度看，工件零点也就是工件编程原点。从机床数控系统的角度看，它事先并不知道工件及零点装在机床的什么位置。 我们认识到CNC不能理解编程数据的根本原因是两种的坐标表达的差别，于是，测量它们间的差别进行弥补，使两个坐标测量统一起来，以便CNC能认识理解编程数据代表的具体位置，并正确控制刀具相对工件的运动轨迹。弥补差别的方法通常有零点偏置和几何位置补偿。 2．零点偏置 如图8-2-3，以机床参考点和机床原点设为同一点的机床为例。当执行回参考点（回零）操作后，刀架参考点与机床原点重合，此时，机床坐标系追踪测量目标——刀架参考点坐标值为（X0，Z0），此时，机床认为位置坐标是（X0，Z0）。 如果手动操作机床移动刀架，使刀位点到达工件零点W，此时，工件坐标系追踪测量目标——刀位点坐标值为（X0，Z0）。此时，工件坐标认为是（X0，Z0）。 由图8-2-3可见：刀位点到达工件零点W时，刀架参考点处于P，刀架参考点在此位置时，机床坐标系认为机床坐标是（X＝－167.08×2，Z－734.91）。由此可见，当刀具与工件如图安装时，两坐标系显示坐标的差别是： XM—XW＝A＝－167.08×2－0＝－167.08×2； ZM—ZW ＝B＝－734.91－0＝－734.