數控機床Simens系統零點偏置的應用

李保國 王雋 劉勇 劉明雪 鮑洪陽 王建軍

摘要：數控機床加工前的對刀操作，原點確定及零點偏置的程序編制是正確運行加工程序、生產合格零件的重要前提和保證。作者通過對語言指令的研究和多年的加工實踐，分析歸納并靈活運用了工件零點偏置的編程方法和編程指令。

關鍵詞：坐標系；工件原點；零點偏置；平移分量

1 概述

數控機床已在世界各國得到了普遍的應用，它具有高精度、高效率等優點。數控機床使用兩套坐標系，機床坐標系M和工件坐標系W。機床坐標系是由機床設計和制造單位確定的，它包括機床實際存在的機床軸，數控系統據此確定刀具的位置，通常在使用過程中是不允許用戶改變的。工件坐標系一般都是直角坐標系，可以在坐標系內描述工件的幾何形狀。它是技術人員編制加工程序時設定的坐標系，也稱為編程坐標系，工件原點也稱為程序原點。

2 工件的零點偏置

工件裝夾到機床上一般是無法保證兩坐標系完全重合的，為保證編程和加工的一致性，工件裝夾后應使兩坐標系的坐標軸方向一致，兩坐標系在各方向上的差異稱為工件零點偏置，數值上等于工件原點在機床坐標系中的坐標。通過對刀操作就可以知道這個偏置值。

一般的數控機床有G54-G57四個工件零點偏置寄存器，可以預存四個工件原點坐標。將對刀得到的零點偏置值存儲到某個偏置寄存器中，編程時只需要寫上相應的寄存器地址即可，與當前的刀具位置無關。經常用來修改零點絕對（相對）平移分量指令是：TRANS（ATRANS）和G58（G59）。G58應用與TRANS相似本文不作詳述。

3 零點偏置的應用

3.1 單刀具單工件原點

普通數控銑床上加工不太復雜的單個零件是多屬于這一類。一般情況下可以使用一把刀具完成加工，確實需要多把刀具時，采用手動換刀后重新對刀的方式完成。

3.2 單刀具多工件原點

當加工的零件復雜或有多個相同的結構時，為方便編程計算，常常在零件上選定多個程序原點或當一次裝夾多個相同零件時也可以選擇多原點編程。對多程序原點的編程，可以用TRANS來定義調換工件坐標系，也可以用G54-G57來選擇變換程序原點。當工作臺一次加工三個相同零件或一個零件上有三個相同加工結構時的多程序原點與機床原點之間的關系如下。

3.2.1 采用TRANS調換工件原點

3.2.2 采用G54-G57選擇工件原點

當采用數控機床同時加工三個相同的工件時，需要對刀三次，分別輸入零件1 G55，零件2 G56，零件3 G57三個原點的偏置值，加工時直接調用即可。如果是批量生產的工件，可以制作專用定位工裝，這樣只需在第一次加工時對刀，后續加工使用前期存儲的原點偏置值即可。

3.3多刀具多工件原點

對于有自動換刀裝置的加工中心，既可以是單工件原點，也可以是多工件原點，只需要按照圖紙上的尺寸編制程序，因為其具有了刀具偏置功能。先將各刀具分別對刀或者使用對刀儀器測量出刀具參數后，在刀具表內輸入刀具長度、半徑等多個參數尺寸，執行程序時使其生效，控制器從刀具表中拾取偏置數據并給不同的刀具修正走刀路徑，如此就可以使用任何刀具加工編程輪廓。

對T01刀具可輸入Z-148存入G54中，T02刀具可輸入Z-197存入G55中，X-Y方向的工件零點偏置為實際對刀位置上的坐標值，并在程序中用G41/G42進行刀具半徑補償。

對于可設定多刀具多工件原點的工作中心，各刀具建立的加工坐標系雖然不同，但是一般只是刀具長度方向上不同而已。我們除了采用上面的方法，還可以采用更加簡便的方法。我們把其中一把刀作為基準刀具對刀，然后在工件零點偏置寄存器存入的Z值為CRT顯示數據加上基準刀具的矢量長度。

在程序段N10中，刀具長度補償有效，趨近X50不帶補償。在程序段N20中，刀具半徑補償有效，趨近點X50/Y50不帶補償。此種方式，只要確認刀具表中的參數正確，使用不同的刀具進行加工，無需重新對刀。

4 結束語

以上加工技術，已經在FOOKE、HAGE等數控機床的工件加工中得到充分應用，實際效果達到了使用要求。工件零點偏置的數控編程方法很多，也很靈活。深刻理解各指令的內涵，多用多實踐，就能夠做到不斷學習不斷進步。

（作者單位：中國中車長春軌道客車股份有限公司）