4种加工中心对刀方案设计绝无仅有.docx

6．8 加工中心 Z 向对刀方案设计 机床、刀具、工件的位置点及 Z 向对刀问题 图 6-8-1 立式加中心回零时的Z 向高度各点 图 6-8-1 立式加中心回零时的Z 向高度各点 如图6-8-1，以某立式加中心机床为例， 该机床设计机床参考点R与机床零点M重 合，各轴回正向极限时找到机床零点，回零时，位于主轴孔端面中心的刀具参考点F亦与R、 M重合，且刀具参考点与刀位点同在回转主轴中心线上，那么，刀位点X、Y向的位置与刀 具参考点重合，但Z向位置不重合，可见，回零操作不能让CNC直接测量到刀位点的Z向位 置。因此，机床零点、工件零点、刀位点在Z向（刀长方向）位置需要用别的方法来确定。 机床、刀具、工件在 Z 方向相对位置值及寄存 加工系统中 Z 向相对位置尺寸 图 6-8-2 加工中心回零后，Z 向四个尺寸如图 6-8-2 所示，某立式加工中心机床中， 回零后，主轴端面中心（刀具参考点）正位于机床原点位置，这是Z 轴正向行程的限位开关位置，也是所有加工中心实现自动换刀所在的位 置。此时，切削刀具、工件上表面以及工件高度在 Z 轴方向的位置关系如图 2 所示，Z 轴方向共有 a、b、c、 图 6-8-2 加工中心回零后，Z 向四个尺寸 尺寸 a——回零时，主轴端面中心到工作台的最大距离，是机床生产厂家确定已知值， 也是 b、c、d 三个尺寸的总和。 尺寸 b——主轴端面中心和刀位点之间的距离。对于标准化数控刀具，可通过机外对刀仪精确测量得到这一尺寸。 尺寸 c——刀具刀位点到工件零点 (ZWO)之间的距离。在刀具装上主轴和工件定位装夹后，通过机内对刀测量得到，反映刀具与工件间的最大Z 向相对位置值。 尺寸 d——工件相对工作台的高度(工作台上表面和工件ZWO 之间的距离)。在工件定位装夹后，操作工可通过手动操作机床测量得到的。 尺寸 e——工件ZWO 相对机床零点的高度距离，a=d+e，在工件定位装夹后，操作工可通过手动操作机床测量得到的。 2．Z 向相对位置尺寸的寄存 图 6-8-2 中所示的五个尺寸，它们通常是已知的给定尺寸或可通过测量获得，在机床的精密调试中起相当关键的作用。加工前，调整测量机床、工件和刀具在加工系统中Z 向相对位置尺寸后，还需“告知”数控系统它们的位置关系， “告知”方法一般有如下方式： 1、在程序中用位置寄存器指令“告知”，如：把加工前刀具刀位点相对工件 Z0 的位置值用格式为：“G92 Zγ”指令存储到位置寄存器。 2、把测量到的某些Z 向相对位置尺寸手动输入于工件偏置寄存器，如，把机床零点与工件零点Z 向间的尺寸存储于工件偏置寄存器G54 下的 Z～，用来调整机床零点的参考位置和程序零点参考位置间的Z 向关系。 3、把测量到的某些 Z 向相对位置尺寸用MDI 方式存储于刀具长度补偿寄存器，用来调整刀位点Z 向高度位置。在程序中，刀具的刀具长度补偿用“HXX”表示，XX 是某刀具的刀具长度补偿编号；操作工相应地在刀具长度补偿寄存器的HXX 号下输入测量长度补偿值。 这些 Z 向相对位置尺寸如何定义、以何种名义存储、存储于何处，关系到Z 向对刀方案的设计。 下面将列举加工中心的种种Z 向对刀方案并分析之。 基于机外对刀的 Z 向方案（方案 1） 图 6-8-3 机外对刀的补偿、偏置方案如图 6-8-3 所示，这是一种最直接地以刀位点到刀具参考点的Z 向刀长作为刀具长度补偿值，并把坐标系的零点高度偏置到工件零点高度的对刀方案。刀具长度补偿值绝对值就是图6-8-2 中的尺寸b，Z 向工件偏置值可最简单地设成工件零点在机床坐标系中的Z 值——图 6-8-2 中的 图 6-8-3 机外对刀的补偿、偏置方案 这种方法的Z 向确定刀具与工件位置关系的对刀原理是： 1、在保证刀具 Z 向补偿运动不超程的前提下，设定如图 6-8-3 所示的 Z 向工件偏置值， 使用工件偏置(G54～G59)，并要求在与程序选定的工件偏置指令如（G54）相应的工件偏置 寄存器的位置（G54）下填写设定的Z 向工件偏置值。 2、刀长（刀位点到刀具参考点的Z 向距离）作为刀具长度补偿值并输入数控系统。 操作人员对所用的各把刀具编号；填写刀具的调整单；将按刀号把刀具放置到刀库的相应的刀位；使用数控系统的键盘显示刀补画面；为各把刀选适当的偏置号，并将各刀具长度 作为补偿值登记到刀具长度补偿寄存器中相应位置。 若程序中的刀具补偿指令为G43，刀长作为补偿值应是一个正值，每个补偿值都应以 H 偏置值的形式输入到刀具长度偏置显示屏上。例如，设置刀具长度的偏置值为 120 ㎜，该刀具的偏置号为“H05”，操作人员在偏置显示屏上的“05”号下输入测量长度“120”。 图 6-8-3 中，可用箭头方向来判断刀长补偿值和零点偏置值的正、负，