数控车床加工中心坐标系与工件坐标系的关系


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 前言:

 

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编程的学习,而对坐标系的设置只是机械的照搬,对各坐标系的原理和它们之间的关系却不求甚解,虽然经常强调,但在思想上还是引不起足够的重视,致使在实际使用的时候不知所措。

那么什么是加工中心坐标系?什么是加工中心原点?什么是加工中心参考点?它们与设置工件坐标系又有什么关系呢?

加工中心原点为加工中心上的一个固定点,也称加工中心零点或加工中心零位:是加工中心制造厂家设置在加工中心上的一个物理位置,在数控车床上,一般设在主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处..以加工中心原点为坐标系原点在水平面内沿直径方向和主轴中心线方向建立起来的x、z轴直角坐标系,成为加工中心坐标系:建立加工中心坐标系,其目的(功能)有三:

1加工中心坐标系是制造和调整加工中心的基础

不论是普通车床还是数控车床,在车床硬件组装和调试时,都必须首先建立一个工艺点(或坐标系),以此为基准来调整和修调一些工艺尺寸诸如加工中心导轨与主轴轴线的平行度、导轨与主轴的高度、尾座顶尖与主轴是否等高、主轴的径向跳动量、轴向窜动量等等。这是一个固定点,这个工艺点一旦确定,一般不允许随意变动。

2建立加工中心与数控系统的位置关系

我们可以把数控车床分为三大模块,_是数控系统(软件,二是车床本体(硬件),三是被加工工件(浮动件)它们分别有三个坐标系,即程序坐标系、加工中心坐标系和工件坐标系..

数控加工中心上电后,三个坐标系并没有直接的联系,因此每次开机后无论刀架停留在加工中心坐标系中的任何位置,系统都把当前位置认定为((),0),这样会造成坐标系基准的不统数控车床一般采用手动或自动方式让加工中心回零点的办法来解决这一问题。

其原理是将刀架运行到主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处(加工中心零点),这时溜板碰到了已预先精确设置好的行程开关或机械挡块信号即刻传送到计算机系统,系统复位,此时CRT上显示系统已预设置好的X0.000、/,0. 000坐标值,使加工中心与系统建立了同步关系,也就是让系统知道了加工中心零点的具体坐标位置,建立了测量加工中心运动坐标的起始点..此后C1!T上会适时准确地跟踪刀架在加工中心坐标系中运动的每一个坐标值。

但是,由数控车床的结构分析可知,将刀架中心点(对刀参考点)运行到主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处是不可能的(会发生加工中心干涉),故此我们在加工中心坐标系XZ轴的正方向的最大行程处设立_个与加工中心坐标系零点之间有精确位置关系的工艺点,并用行程开关或机械挡块或栅尺定位..这个点我们把它称为针对加工中心零点的一个参考点..当数控装置通电后让刀架回加工中心参考点,实际上就达到了加工中心回零的同样的效果..

由此可知,加工中心参考点和加工中心零点之间是有着密切联系的两个点,加工中心参考点也是加工中心上的一个固定点,是数控加工中心出厂时已设定好的,该点是加工中心坐标系的\、/,轴的正方向的最大极限处的一个固定不变的极限点。其位置由机械挡块或行程开关或栅尺确定..以参考点为原点,坐标方向与加工中心坐标方向相同,所建立的坐标系叫作参考坐标系。

3加工中心坐标系也是设置工件坐标系的基础^ 在普通车床上加工工件,由于都是靠手工操作,所以对工件坐标系没有太多的要求,但在数控车床操作中,数控系统根据所输入的工件程序,通过系统运算后,由数控装置来控制数控车床的执行


机构按工件程序的轨迹运动,来达到对工件加工的目的,但数控车床各个轴的运动都是按加工中心坐标系进行运动的:当工件在车床上安装后,虽然工件全身置于加工中心坐标系中,但具体在加工中心坐标系中的位置并没有得以确认..也就是说加工中心坐标系与工件坐标系之间还没有建立有机的统一。以加工中心坐标系运行的刀具,不可能与工件轮廓相吻合..

在实际操作中,人们通常采用试切对刀法来解决这一问题(确定工件坐标系在加工中心坐标系中的具体位置h

我们可以在所装工件上任取一特殊点(_般是工件的左端或右端),这一点我们称为工件坐标系原点,它是工件上所有转折点坐标值之基准点,(为了提高零件的加工精度,避免尺寸换算和基准不重合误差等,工件原点应尽量设定在零件的设计基准或工艺基准上):以此点建立的坐标系,称之为工件坐标系:在手动方式下,分别用车刀试切工件的端面和外圆找到工件原点,测量出工件原点到加工中心原点在XZ方向间的距离,这个距离称为工件原点偏置值,即加工中心原点在工件坐标系中的绝对坐标值:将这个偏置值预存到数控系统中,加工时,工件原点偏置值能适时自动地加到以加工中心坐标系运动的各轴上,使数控系统通过加工中心坐标系+工件偏置值来确定加工工件的各坐标值:通过这些操作,我们又建立了工件坐标系与加工中心坐标系及数控系统之间的联系:

不过由于各厂家的习惯不同,加工中心零点参数设置不尽相同,CRT位置界面显示值也不_样,大多数数控车床会参考点后urr显示为X().()()()Z0.000,表明加工中心坐标系零点与加工中心参考点重合..也有少部分车床参考点与之相反,:RT显示为参考点到加工中心零点的实际距离,比如X600.00CKZ1010.000..即加工中心坐标系零点与机床参考点分离:

由于数控车床的加工中心零点和参考点设置的不同,在设置工件坐标系时,也就出现了不同的情况:

3. 1加工中心坐标系零点与参考点重合

加工中心上电后,执行加工中心回参考点操作动作,当刀架移动到X、Z轴正向最大行程处时,装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块,瞬时向数控系统发出信号,由系统控制拖板停止运动,既回到了参考点,并且以此点为原点建立了加工中心坐标系,此时CRT显示X0.000、Z0.000(如图1所示),即加工中心坐标系零点与参考点重合。此后,刀具及XZ轴的移动范围以及工件的放置位置都在加工中心坐标系的负方向。

3.2加工中心坐标系零点与参考点分离

加工中心上电后,执行加工中心回参考点操作动作,当滑板移动到X、Z轴正方向最大行程处时,装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块,瞬时向数控系统发出信号,由系统控制拖板停止运动,表示回到了参考点,此时CRT显示如X600. 000、Z1010. 000(如图2所示),:I;T显示可知,车加工中心参考点距加工中心零点的距离在\方向为600. 000,在Z方向1010. 000,说明加工中心坐标系零点与加工中心参考点分离..车床参考点仍设在加工中心坐标系\、Z轴的正方向的最大行程处,而车床的加工中心原点则定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点处。由此看出,刀具及\、Z轴的移动范围以及工件的放置位置都在加工中心坐标系的正方向..

同样,如果我们用对刀设置工件坐标系,用刀具试切工件外圆和右端面,当刀具切削至试端面,输入Z0,当刀具切削外圆一段测量直径是30毫米,输入X:W系统即刻由加工中心坐标系转换成了以〇为原点的工件坐标系,即工件坐标系设置完成..

由上述分析可知,数控车床的加工中心零点和参考点的重合与分离,直接影响着零点偏置值的确定,直接关系着工件坐标系的设置,在实际操作中要根据不同的数控车床区别对待。

4结语

综上所述,由加工中心回参考点操作,我们建立了数控系统(软件)与数控加工中心(硬件之间的联系,又通过对刀操作建立了数控加工中心与工件(浮动件)之间的联系,换言之,将输入数控系统的所编程序的坐标系和加工中心坐标系、工件坐标系达到了有机的统一(前题是工件坐标系和编程坐标系是一致的),又通过系统对所编工件程序各数值的计算,驱动加工中心上的伺服机构带动刀具,将工件完全“复制”出来。

 

通过上面的论述我们可知,在学习数控编程和操作时,各坐标系之间的关系是何等的重要,如果深刻的理解了加工中心坐标系、加工中心参考点与工件坐标系的关系,在理论学习中许多问题可以迎刃而解,在实际操作中对不同的数控加工中心将会灵活运用,对我们更好地理解掌握数控加工中心的加工原理,以及在处理加工过程中的许多问题都有很大的帮助..

 

 

伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括:CNC加工中心钻攻中心龙门加工中心雕铣机石墨机五轴加工中心立式加工中心卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市,目前其生产的加工中心70%出口,其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务!

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