2-2数控车床的坐标系及对刀操作（课件） -《数控车削编程与加工技术》同步教学（机工版）

项目2-2 数控车床坐标系及 对刀操作 知识点二 数控车床对刀原理 任务 知识点三 数控车床对刀步骤 任务 知识点一 任务 机床坐标系与工件坐标系 项目2-2 数控车床坐标系及对刀操作 仿真环节 知识点一：机床坐标系与工件 坐标系 1 机床坐标系 ●机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用 来确定工件坐标系的基本参考系，也用来 确定方刀具(刀架)的移动位置。 ●机床原点通常位于卡盘端面与主轴中心线 的交点处，一般用M表示，以机床原点建 立的坐标系就是机床坐标系。 ●机床原点是生产厂家在机床生产、调配时 就已经确定下来的固定点，操作者不能改 变的。 ●机床参考点也是机床上的一个固定点， 不同于机床原点,一般取在机床运动方 向的最远点； ●机床参考点与机床原点的相对位置是 固定的，可以根据机床参考点在的坐 标值间接确定机床原点的坐标值； ●回零操作（回参考点）后表明机床坐 标系建立。 右手直角笛卡尔法则 ●拇指、食指、中指伸开成90度，拇指为x轴，食指为Y轴，中指为z轴； 补充1 机床坐标系方向 ●Z坐标轴平行于主轴，正方向为刀具离开工件的方向； ●X坐标轴平行与横滑座，在工件的径向上，正方向为刀具离开工件的方向； ●坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手直角笛卡尔定则判定Y轴； 补充 +Z +Y +X 补充 +Z +X +X 前置刀架 后置刀架 +Y +Z +Y 练习 2 工件坐标系 ●工件原点是编程人员根据零件图样选定的坐标原点，也称编程原点，一般用W表示，以 工件原点建立的坐标系就是工件坐标系； ●工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系；工件坐标系与机床坐 标系坐标轴方向一致； +Z +X 工件坐标系原点设计原则； ●与图纸的设计基准一致； ●尽量选在尺寸精度高的工件表面； ●最好在工件的对称中心上； ●要便于测量和检测。 +Z +X ●坐标轴X和Z的方向一致：远离工件是正向，接近工件是负向； ●原点位置不同：机床原点在主轴与法兰盘端面的交点，工件原点位于工件右端面中心； ●机床坐标系是固定的，而工件坐标系建立在机床坐标系之中，工件不同，坐标系就不同； ●作用不同：工件坐标系是编程用的，机床坐标系是基础坐标系，方刀架运动只认机床坐标系。 3 坐标系对比 仿真环节 知识点二：数控车床对刀原理 1 对刀必要性 CNC（数控系统）进行控制、运算所参照的坐标系是机床坐标系，而工件坐标系是为便 于编程人为设定的，两者之间必须建立对应关系，才能工件坐标转换为机床坐标，才能正 确控制刀具的运动轨迹（数控机床只认机床坐标系）； 找这种对应关系的操作称为“对刀操作”。 2 刀具补偿值 刀架内有一个刀架基准点，CNC通过控制该刀架基准点的运动，间接地控制每把刀的刀位点运动。 因每把刀的几何形状，刀位点，安装位置各不同，所以刀架基准点也各不相同，必须要通过对刀操作 来设定每把刀的刀具补偿指，并输入到补偿寄存器中； ●CNC内部对刀具补偿值的公式：机床坐标=工件图纸坐标+刀具补偿值； ●数控机床执行到T指令后，CNC会读取对应的刀具补偿值，然后用工件的图纸坐标再加上刀具补偿 值，计算出当前的机床坐标，从而对刀具轨迹进行正确的运算、控制。 工件原点W 机床原点M 仿真环节 知识点三：数控车床对刀操作 步骤 •T0101，前两位01表示刀位号，后两位01表 示刀具补偿地址，里面装有刀具补偿值； •执行该指令时，CNC会自动调用01号刀具的 刀具补偿值进行计算，正确控制刀具轨迹按 图纸坐标运动； •编程时，所有的运动指令如G00、G01…… 必须在T指令后出现，读取了刀具补偿值之 后，否则易发生撞刀事故。 试切法对刀 T0101 首先试切工件右端面 •在JOG模式或HNDL模式下，启动主轴正转，T01移动到适当位置，试切端面 （将此端面中心设为工件坐标系的原点）； •Z向位置保持不变，X向退出至工件外（注意原路返回，不能左右方向动）； 对刀界面Offset输入Z0按【测量】 •）在MDI面板上按 ，CNC显示屏的页面调整到“工具补正/形状”，移 动光标键，将光标置于01号刀补地址上； •输入“Z0”，确认后，按[测量]下方软键，CNC自动计算出Z向补偿值； 然后试切工件外圆表面测量直径 •T01移动到适当位置，试切外圆； •X向位置保持不变，Z向退出至工件外，主轴停（必须停下来），用游标卡尺 （或外径千分尺）测量当前外圆直径（如φ45.563）； 输入直径值X按【测量】 •确认页面未变，光标仍置于01号刀补地址上，输入外圆直径值（刀位点当前的工 件坐标值） “X45.563” ，按[测量]下方软键，CNC自动计算出X向补偿值； •刀具移动到安全换刀位置，对刀操作完成。 •按下【 Offset 】，找到补正/形状界面，调整到对刀界面； •首先进行Z向对刀，试切工件右端面(原路返回)，输入Z0，按【测量】； •然后进行X向对刀，试切工件外圆表面(原路返回) ，输入X_，按【测量】； 对刀总结 ●了解机床坐标系和工件坐标系的区别与联系； ●明白数控车床的对刀原理； ●熟练掌握 ”试切法对刀“的操作步骤； ●完成一次93°外圆刀的试切法对刀操作（仿真）； ●完成上传的作业。 仿真环节 • 这种设定工件坐标系的指令可以理解为预置 工件坐标； •程序中出现： G50 X100 Z100;（设定工件 坐标系指令，程序运行时应预先放置到 X100Z100）T0101；（调用01号刀01号刀 补，注：01号刀补地址中的补偿值应为零； •使用G50指令设定工件坐标系时，当前1号刀 位的刀具刀位点必须预先放置在工件坐标系 中的X100Z100的位置上，作为程序运行的 起点。 2 G50设定坐标系 G50 X100 Z100; T0101; ……. 首先试切工件右端面 •在JOG模式或HNDL模式下，启动主轴正转，T01移动到适当位置，试切端面 （将此端面中心设为工件坐标系的原点）； •Z向位置保持不变，X向退出至工件外（注意原路返回，不能左右方向动）； 按POS键使相对坐标为W0 •在MDI面板上按 ，CNC显示屏的页面调整到“现在位置/（相对坐标）” ，输入“W”，确认后，按[起源]下方软键，相对坐标变为W0.000，即把试切 的端面作为工件坐标系的Z0； 然后试切工件外圆表面测量直径 •T01移动到适当位置，试切外圆； •X向位置保持不变，Z向退出至工件外，主轴停（必须停下来），用游标卡尺 （或外径千分尺）测量当前外圆直径（如φ45.563）； 输入相对坐标为U48.016 •确认页面未变，仍在“现在位置/（相对坐标）”，输入试切后当前外圆直径值 ，即刀位点当前的工件坐标值“U48.016”确认后，按[预定]下方软键，相对 坐标变为U48.016，即把试切的外圆作为工件坐标系的X48.016； HNDL模式下刀位点预置到X100，Z100 •在HNDL模式下，调整合适的手轮倍率，观察相对坐标，将T01预置到 U100.000W100.000，即实现刀位点预置到工件坐标系的X100，Z100处，完 成对刀操作； •程序第一句G50 X100 Z100; T0101; 注意01号刀补地址中的皆为0； •这种设定工件坐标系的方法，可以理解为将机床 坐标系的原点偏置到G54（或G55、G56、G57 、G58、G59）中； •此种方法数控铣/加工中心常用，数控车中一般 不用； •对刀完成后，刀具可放在任意的安全换刀位置运 行程序； •01号刀补地址中的皆为0； •使用其它设定工件坐标系指令时，一定要将G54 中的X、Z坐标数据清零，否则易发生事故。 3 G54-G59设定坐标系 G54 G99 G97; T0101; ……. 首先试切工件右端面 •在JOG模式或HNDL模式下，启动主轴正转，T01移动到适当位置，试切端面 （将此端面中心设为工件坐标系的原点）； •Z向位置保持不变，X向退出至工件外（注意原路返回，不能左右方向动）； 按Offset在G54坐标系下输入Z0测量 •在MDI面板上按 ，在CNC显示屏的页面中按[坐标系]下方软键，将页面调整到 “WORK COONDATES”，移动光标键，将光标置于01（G54）Z地址上； •输入“Z0”，确认后，按[测量]下方软键，CNC自动计算出Z向机床坐标系偏置值； 然后试切工件外圆表面测量直径 •T01移动到适当位置，试切外圆； •X向位置保持不变，Z向退出至工件外，主轴停（必须停下来），用游标卡尺 （或外径千分尺）测量当前外圆直径（如φ45.563）； G54坐标系下输入X直径测量 •确认页面未变，移动光标键，将光标置于01（G54）X地址上； •输入试切后当前外圆直径值，即刀位点当前的工件坐标值“X46.016”，确认后按 [测量]下方软键，CNC自动计算出X向机床坐标系偏置值； •刀具移动到安全换刀位置，对刀操作完成。 补充：磨耗 •在零件粗加工后，即程序运行到M00停止机床转动、程序停止后，测量零件尺寸是否符合要求，如 有偏差，则要在精车前及时修正，通过调整磨耗来修正； •如粗车后，测得实际尺寸比零件要求外径大 0.02 mm ，则在刀具补正/磨耗界面找到对应的刀补号 ，输入 -0.02 ，按［输入］键，完成刀具磨损补偿； •反之，若加工后的实际尺寸比工件要求尺寸小0.02mm，则输入“+0.02”。 $$