工件坐標(biāo)系在數(shù)控車(chē)床上的應(yīng)用

程 亮，黃 琴

（1.衢州學(xué)院，浙江衢州 324000；2.衢州市工程技術(shù)學(xué)校，浙江衢州 324000）

0 引言

數(shù)控車(chē)床總共有三個(gè)常用坐標(biāo)系，分別為機(jī)械坐標(biāo)系、相對(duì)坐標(biāo)系和絕對(duì)坐標(biāo)系。其中絕對(duì)坐標(biāo)系是和加工直接相關(guān)的坐標(biāo)系，也稱為工件坐標(biāo)系。由于系統(tǒng)中的程序和卡盤(pán)上的工件在加工坐標(biāo)系建立以前是相互獨(dú)立的，所以為了使系統(tǒng)中的程序軌跡能夠準(zhǔn)確的反映在工件上，在加工前要進(jìn)行工件坐標(biāo)系建立的步驟，也稱為對(duì)刀。

工件坐標(biāo)系建立的實(shí)質(zhì)是使數(shù)控系統(tǒng)中已經(jīng)編輯的程序指令坐標(biāo)（如：X0 Z0）和夾持在卡盤(pán)上面的工件對(duì)應(yīng)點(diǎn)（一般以右端中心為零點(diǎn)基準(zhǔn)）重合。這個(gè)過(guò)程在發(fā)那科系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床中，總共有三種方法可以實(shí)現(xiàn)。分別是：G50 指令建立工件坐標(biāo)系、“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系和“G54～G59”指令建立工件坐標(biāo)系。下面分別做介紹：

1 用G50指令建立工件坐標(biāo)系

（1）如圖1 所示，當(dāng)前刀具相對(duì)工件的位置預(yù)先已經(jīng)知道（X12 Z20），在這種情況下可以利用G50指令直接建立坐標(biāo)系。建立方法見(jiàn)步驟（2）。

圖1 G50建立工件坐標(biāo)系

（2）將手動(dòng)操作面板切換到MDI 模式，系統(tǒng)面板切換到“PROG”功能模式（如圖2 所示）。利用MDI 鍵盤(pán)輸入程序段“G50 X12 Z20；”按循環(huán)啟動(dòng)鍵“CYCLE START”執(zhí)行程序。此時(shí)工件的工件坐標(biāo)系就建立好了。可直接切換為“AUTO”模式進(jìn)行加工。

（3）特點(diǎn)及應(yīng)用

圖2 MDI模式界面

在某些對(duì)精度要求比較低或者粗精加工之間有停止指令隔開(kāi)并可修正的場(chǎng)合，G50 指令是可以實(shí)現(xiàn)快速建立工件坐標(biāo)系的有效方法。如圖3所示，把刀具直接移動(dòng)到工件的右端面中心點(diǎn)，然后在MDI模式下輸入“G50 X0 Z0；”見(jiàn)圖2，按循環(huán)啟動(dòng)鍵執(zhí)行，就可直接設(shè)置右端面軸心O點(diǎn)為加工原點(diǎn)，這樣建立的工件坐標(biāo)系雖然在X 方向存在目測(cè)誤差，但誤差值一般都小于0.5 mm，可在精車(chē)時(shí)修正。筆者在加工一批連桿接頭零件時(shí)，用的車(chē)床系統(tǒng)比較老，建立加工坐標(biāo)系很麻煩，因?yàn)檫B桿接頭的外圓尺寸要求比較低，允許有0.5 mm的偏差，就用了此方法對(duì)刀，效果很好[1]。

圖3 右端面軸心點(diǎn)對(duì)刀

3 用“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系

（1）如圖4 所示，將系統(tǒng)功能模式切換為“OFS/SET”模式，按“補(bǔ)正”軟鍵。此時(shí)有“磨耗”和“形狀”兩種選擇。“磨耗”為刀具磨損修正界面，“形狀”為建立坐標(biāo)系界面。選擇“形狀”界面，把光標(biāo)移動(dòng)到對(duì)應(yīng)刀號(hào)，然后執(zhí)行手動(dòng)“JOG”操作。

（2）將手動(dòng)操作面板切換至“JOG”模式，利用高倍率將刀具沿Z-方向快速靠近右端面，當(dāng)接近右端面時(shí)，切換至低倍率模式，開(kāi)啟主軸正轉(zhuǎn)，刀具慢慢接觸右端面，如圖5 所示。然后在“形狀”界面內(nèi)輸入“Z0.”按“測(cè)量”軟鍵。Z向加工坐標(biāo)建立。

圖4 “形狀”界面

圖5 Z向建立加工坐標(biāo)

因?yàn)閄 向零點(diǎn)在軸心上，刀具不能直接移動(dòng)到此點(diǎn)，所以要利用“試切”外圓間接得到X 向坐標(biāo)尺寸，然后確定X向加工坐標(biāo)，如圖6所示。

圖6 X向建立加工坐標(biāo)

“試切”后的外圓用量具測(cè)量，將數(shù)值輸入“形狀”界面內(nèi)對(duì)應(yīng)的刀號(hào)中，按“測(cè)量”軟鍵。X向加工坐標(biāo)建立。由此工件坐標(biāo)系建立[2]。

（3）特點(diǎn)及應(yīng)用

利用“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系是數(shù)控車(chē)床最常用的方法。此方法與G50 功能建立工件坐標(biāo)系方法相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是X 方向坐標(biāo)誤差很小，適用于加工精度要求較高的零件。另外G50建立工件坐標(biāo)系，一次只能建立一把刀具的坐標(biāo)系，而利用“形狀”功能建立工件坐標(biāo)系，一次能實(shí)現(xiàn)多把刀具同時(shí)建立工件坐標(biāo)系。

4 用“G54～G59”功能建立工件坐標(biāo)系

（1）按系統(tǒng)上MDI 鍵盤(pán)上的“OFS/SET”鍵進(jìn)入選擇界面，按“坐標(biāo)系”軟鍵。進(jìn)入G54～G59坐標(biāo)系選擇界面，如圖7所示。

圖7 “G54～G59”界面

選擇其中一個(gè)坐標(biāo)作為當(dāng)前的加工坐標(biāo)系，重復(fù)“形狀”功能建立加工坐標(biāo)系（2）、（3）兩個(gè)步驟。然后將數(shù)值輸入對(duì)應(yīng)的功能坐標(biāo)下，工件坐標(biāo)系建立完成。

（2）特點(diǎn)及應(yīng)用

G54～G59 功能建立坐標(biāo)系和G50 一樣，單個(gè)坐標(biāo)系只能對(duì)應(yīng)單把刀具，不能像“形狀”補(bǔ)正界面一樣，可同時(shí)建立全部刀具同一工序的工件坐標(biāo)系。所以在車(chē)床的一般加工中用的也不多。但是在某些特殊的場(chǎng)合，比如加工的零件只需用少數(shù)幾把刀具完成，但是需建立多個(gè)工件坐標(biāo)系，這時(shí)“G54～G59”功能就比較方便。來(lái)舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子。如圖8所示固定接頭零件，加工這個(gè)零件總共需三把刀具，外圓車(chē)刀、外螺紋車(chē)刀和內(nèi)孔車(chē)刀。根據(jù)圖示可知，零件需要二次裝夾，調(diào)頭加工另一側(cè)的外圓面、螺紋和內(nèi)孔。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，利用“G54～G59”按不同的工步建立6個(gè)坐標(biāo)系（如圖9所示），就可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)車(chē)床的多批次小批量加工[3]。

圖8 固定接頭零件圖

圖9 G54～G59加工坐標(biāo)系建立圖

（3）加工坐標(biāo)系建立參考程序

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O2008 左端

G54 T101 T101為外圓車(chē)刀

…

G55 T202 T202為外螺紋車(chē)刀

…

G56 T303 T303為內(nèi)孔車(chē)刀

…

M30

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O1013 右端

G59 T101 T101為外圓車(chē)刀

…

G58 T202 T202為外螺紋車(chē)刀

…

G57 T303 T303為內(nèi)孔車(chē)刀

…

M30

%

5 結(jié)語(yǔ)

三種工件坐標(biāo)系的建立方法各有特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)不同的加工環(huán)境，靈活選擇。

［1］陳志群.采用G50 建立工件坐標(biāo)系的原理及應(yīng)用分析［J］.機(jī)床與液壓，2011（8）：124-126.

［2］FANUC Series 0i-TD操作說(shuō)明書(shū)［Z］.發(fā)那科機(jī)電有限公司，2008.

［3］彼得·斯密德.數(shù)控編程手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.