一、刀位點(diǎn)
刀位點(diǎn)是刀具上的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),刀位點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡即加工路線,也稱編程軌跡。
對(duì)刀是指操作員在啟動(dòng)數(shù)控程序之前,通過(guò)一定的測(cè)量手段,使刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合??梢杂?a href="http://ckfnk.cn/gallery-78-grid.html" type="url" title="對(duì)刀儀">對(duì)刀儀對(duì)刀,其操作比較簡(jiǎn)單,測(cè)量數(shù)據(jù)也比較準(zhǔn)確。還可以在數(shù)控機(jī)床上定位好夾具和安裝好零件之后,使用量塊、塞尺、千分表等,利用數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)對(duì)刀。對(duì)于操作者來(lái)說(shuō),確定對(duì)刀點(diǎn)將是非常重要的,會(huì)直接影響零件的加工精度和程序控制的準(zhǔn)確性。在批生產(chǎn)過(guò)程中,更要考慮到對(duì)刀點(diǎn)的重復(fù)精度,操作者有必要加深對(duì)數(shù)控設(shè)備的了解,掌握更多的對(duì)刀技巧
(1)對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則 在機(jī)床上容易找正,在加工中便于檢查,編程時(shí)便于計(jì)算,而且對(duì)刀誤差小。
對(duì)刀點(diǎn)可以選擇零件上的某個(gè)點(diǎn)(如零件的定位孔中心),也可以選擇零件外的某一點(diǎn)(如夾具或機(jī)床上的某一點(diǎn)),但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)關(guān)系。提高對(duì)刀的準(zhǔn)確性和精度,即便零件要求精度不高或者程序要求不嚴(yán)格,所選對(duì)刀部位的加工精度也應(yīng)高于其他位置的加工精度。選擇接觸面大、容易監(jiān)測(cè)、加工過(guò)程穩(wěn)定的部位作為對(duì)刀點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)統(tǒng)一,避免由于尺寸換算導(dǎo)致對(duì)刀精度甚至加工精度降低,增加數(shù)控程序或零件數(shù)控加工的難度。
為了提高零件的加工精度,對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。例如以孔定位的零件,以孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)較為適宜。
對(duì)刀點(diǎn)的精度既取決于數(shù)控設(shè)備的精度,也取決于零件加工的要求,人工檢查對(duì)刀精度以提高零件數(shù)控加工的質(zhì)量。尤其在批生產(chǎn)中要考慮到對(duì)刀點(diǎn)的重復(fù)精度,該精度可用對(duì)刀點(diǎn)相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值來(lái)進(jìn)行校核。
(2)對(duì)刀點(diǎn)的選擇方法
對(duì)于數(shù)控車床或車銑加工中心類數(shù)控設(shè)備,由于中心位置(X0,Y0,A0)已有數(shù)控設(shè)備確定,確定軸向位置即可確定整個(gè)加工坐標(biāo)系。因此,只需要確定軸向(Z0或相對(duì)位置)的某個(gè)端面作為對(duì)刀點(diǎn)即可。
對(duì)于三坐標(biāo)數(shù)控銑床或三坐標(biāo)加工中心,相對(duì)數(shù)控車床或車銑加工中心復(fù)雜很多,根據(jù)數(shù)控程序的要求,不僅需要確定坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置(X0,Y0,Z0),而且要同加工坐標(biāo)系G54、G55、G56、G57等的確定有關(guān),有時(shí)也取決于操作者的習(xí)慣。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在被加工零件上,也可以設(shè)在夾具上,但是必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)關(guān)系,Z方向可以簡(jiǎn)單的通過(guò)確定一個(gè)容易檢測(cè)的平面確定,而X、Y方向確定需要根據(jù)具體零件選擇與定位基準(zhǔn)有關(guān)的平面、圓。
對(duì)于四軸或五軸數(shù)控設(shè)備,增加了第4、第5個(gè)旋轉(zhuǎn)軸,同三坐標(biāo)數(shù)控設(shè)備選擇對(duì)刀點(diǎn)類似,由于設(shè)備更加復(fù)雜,同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)智能化,提供了更多的對(duì)刀方法,需要根據(jù)具體數(shù)控設(shè)備和具體加工零件確定。
對(duì)刀點(diǎn)相對(duì)機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)關(guān)系可以簡(jiǎn)單地設(shè)定為互相關(guān)聯(lián),如對(duì)刀點(diǎn)的坐標(biāo)為(X0,Y0,Z0),同加工坐標(biāo)系的關(guān)系可以定義為(X0+Xr,Y0+Yr,Z0+Zr),加工坐標(biāo)系G54、G55、G56、G57等,只要通過(guò)控制面板或其他方式輸入即可。這種方法非常靈活,技巧性很強(qiáng),為后續(xù)數(shù)控加工帶來(lái)很大方便。
一旦因?yàn)榫幊虆?shù)輸入錯(cuò)誤,機(jī)床發(fā)生碰撞,對(duì)機(jī)床精度的影響是致命的。所以對(duì)于高精度數(shù)控車床來(lái)說(shuō),碰撞事故要杜絕。
(3)碰撞發(fā)生的最主要的原因:
a.對(duì)刀具的直徑和長(zhǎng)度輸入錯(cuò)誤;
b.對(duì)工件的尺寸和其他相關(guān)的幾何尺寸輸入錯(cuò)誤以及工件的初始位置定位錯(cuò)誤;
c.機(jī)床的工件坐標(biāo)系設(shè)置錯(cuò)誤,或者機(jī)床零點(diǎn)在加工過(guò)程中被重置,而產(chǎn)生變化,機(jī)床碰撞大多發(fā)生在機(jī)床快速移動(dòng)過(guò)程中,這時(shí)候發(fā)生的碰撞的危害也最大,應(yīng)絕對(duì)避免。
所以操作者要特別注意機(jī)床在執(zhí)行程序的初始階段和機(jī)床在更換刀具的時(shí)候,此時(shí)一旦程序編輯錯(cuò)誤,刀具的直徑和長(zhǎng)度輸入錯(cuò)誤,那么就很容易發(fā)生碰撞。
在程序結(jié)束階段,數(shù)控軸的退刀動(dòng)作順序錯(cuò)誤,那么也可能發(fā)生碰撞。
為了避免上述碰撞,操作者在操作機(jī)床時(shí),要充分發(fā)揮五官的功能,觀察機(jī)床有無(wú)異常動(dòng)作,有無(wú)火花,有無(wú)噪音和異常的響動(dòng),有無(wú)震動(dòng),有無(wú)焦味。發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止程序,待機(jī)床問(wèn)題解決后,機(jī)床才能繼續(xù)工作。
三、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象
零點(diǎn)漂移現(xiàn)象是受數(shù)控設(shè)備周圍環(huán)境影響因素引起的,在同樣的切削條件下,對(duì)同一臺(tái)設(shè)備來(lái)說(shuō)、使用相同一個(gè)夾具、數(shù)控程序、刀具,加工相同的零件,發(fā)生的一種加工尺寸不一致或精度降低的現(xiàn)象。
零點(diǎn)漂移現(xiàn)象主要表現(xiàn)在數(shù)控加工過(guò)程的一種精度降低現(xiàn)象或者可以理解為數(shù)控加工時(shí)的精度不一致現(xiàn)象。零點(diǎn)漂移現(xiàn)象在數(shù)控加工過(guò)程中是不可避免的,對(duì)于數(shù)控設(shè)備是普遍存在的,一般受數(shù)控設(shè)備周圍環(huán)境因素的影響較大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響數(shù)控設(shè)備的正常工作。影響零點(diǎn)漂移的原因很多,主要有溫度、冷卻液、刀具磨損、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度變化大等。
四、刀具補(bǔ)償
經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的數(shù)控加工后,刀具的磨損是不可避免的,其主要表現(xiàn)在刀具長(zhǎng)度和刀具半徑的變化上,因此,刀具磨損補(bǔ)償也主要是指刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。
五、刀具半徑補(bǔ)償
在零件輪廓工中,由于刀具總有一定的半徑如銑刀半徑,刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡并不等于所需加工零件的實(shí)際軌跡,而是需要偏置一個(gè)刀具半徑值,這種偏移習(xí)慣上成為刀具半徑補(bǔ)償。因此,進(jìn)行零件輪廓數(shù)控加工時(shí)必須考慮刀具的半徑值。需要指出的是,UG/CAM數(shù)控程序是以理想的加工狀態(tài)和準(zhǔn)確的刀具半徑進(jìn)行編程的,刀具運(yùn)動(dòng)軌跡為刀心運(yùn)動(dòng)軌跡,沒(méi)有考慮數(shù)控設(shè)備的狀態(tài)和刀具的磨損程度對(duì)零件數(shù)控加工的影響。因此,無(wú)論對(duì)于輪廓編程,還是刀心編程,UG/CAM數(shù)控程序的實(shí)現(xiàn)必須考慮刀具半徑磨損帶來(lái)的影響,合理使用刀具半徑補(bǔ)償。
六、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
在數(shù)控銑、鏜床上,當(dāng)?shù)毒吣p或更換刀具時(shí),使刀具刀尖位置不在原始加工的編程位置時(shí),必須通過(guò)延長(zhǎng)或縮短刀具長(zhǎng)度方向一個(gè)偏置值的方法來(lái)補(bǔ)償其尺寸的變化,以保證加工深度或加工表面位置仍然達(dá)到原設(shè)計(jì)要求尺寸。
七、機(jī)床坐標(biāo)系
數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸命名規(guī)定為機(jī)床的直線運(yùn)動(dòng)采用笛卡兒坐標(biāo)系,其坐標(biāo)命名為X、Y、Z,通稱為基本坐標(biāo)系。以X、Y、Z坐標(biāo)軸或以與X、Y、Z坐標(biāo)軸平行的坐標(biāo)軸線為中心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng),分別稱為A軸、B軸、C軸,A、B、C的正方向按右手螺旋定律確定。
Z軸:通常把傳遞切削力的主軸規(guī)定為Z坐標(biāo)軸。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床,如鏜床、銑床、鉆床等,刀具旋轉(zhuǎn)的軸稱為Z軸。
X軸:X軸通常平行與工件裝夾面并與Z軸垂直。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床,例如臥式銑床、臥式鏜床,從刀具主軸向工件方向看,右手方向?yàn)閄軸的正方向,當(dāng)Z軸為垂直時(shí),對(duì)于單立柱機(jī)床如立式銑床,則沿刀具主軸向立柱方向看,右手方向?yàn)閄軸的正方向。
Y軸:Y軸垂直于X軸和Z軸,其方向可根據(jù)已確定的X軸和Z軸,按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定。
旋轉(zhuǎn)軸的定義也按照右手定則,繞X軸旋轉(zhuǎn)為A軸,繞Y軸旋轉(zhuǎn)為B軸,繞Z軸旋轉(zhuǎn)為C軸。
機(jī)床原點(diǎn)就是機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)。機(jī)床上有一些固定的基準(zhǔn)線,如主軸中心線;也有一些固定的基準(zhǔn)面,如工作臺(tái)面、主軸端面、工作臺(tái)側(cè)面等。當(dāng)機(jī)床的坐標(biāo)軸手動(dòng)返回各自的原點(diǎn)以后,用各坐標(biāo)軸部件上的基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面之間的距離便可確定機(jī)床原點(diǎn)的位置,該點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床的使用說(shuō)明書(shū)上均有說(shuō)明。
八、零件加工坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)
工件坐標(biāo)系又稱編程坐標(biāo)系,是由編程員在編制零件加工程序時(shí),以工件上某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系。零件坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為零件零點(diǎn)(零件原點(diǎn)或程序零點(diǎn)),而編程時(shí)的刀具軌跡坐標(biāo)是按零件輪廓在零件坐標(biāo)系的坐標(biāo)確定的。
加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中稱為調(diào)整點(diǎn)。在加工時(shí),零件隨夾具安裝在機(jī)床上,零件的裝夾位置相對(duì)于機(jī)床是固定的,所以零件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置也就確定了。這時(shí)測(cè)量的零件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離稱作零件零點(diǎn)偏置,該偏置需要預(yù)先存儲(chǔ)到數(shù)控系統(tǒng)中。
在加工時(shí),零件原點(diǎn)偏置便能自動(dòng)加到零件坐標(biāo)系上,使數(shù)控系統(tǒng)可按機(jī)床坐標(biāo)系確定加工時(shí)的絕對(duì)坐標(biāo)值。因此,編程員可以不考慮零件在機(jī)床上的實(shí)際安裝位置和安裝精度,而利用數(shù)控系統(tǒng)的偏置功能,通過(guò)零件原點(diǎn)偏置值,補(bǔ)償零件在機(jī)床上的位置誤差,現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床都有這種功能,使用起來(lái)很方便。零件坐標(biāo)系的位置以機(jī)床坐標(biāo)系為參考點(diǎn),在一個(gè)數(shù)控機(jī)床上可以設(shè)定多個(gè)零件坐標(biāo)系,分別存儲(chǔ)在G54/G59等中,零件零點(diǎn)一般設(shè)在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)處,便于計(jì)算尺寸。
一般數(shù)控設(shè)備可以預(yù)先設(shè)定多個(gè)工作坐標(biāo)系(G54~G59),這些坐標(biāo)系存儲(chǔ)在機(jī)床存儲(chǔ)器內(nèi),工作坐標(biāo)系都是以機(jī)床原點(diǎn)為參考點(diǎn),分別以各自與機(jī)床原點(diǎn)的偏移量表示,需要提前輸入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng),或者說(shuō)是在加工前設(shè)定好的坐標(biāo)系。
加工坐標(biāo)系(MCS)是零件加工的所有刀具軌跡輸出點(diǎn)的定位基準(zhǔn)。加工坐標(biāo)系用OM-XM-YM-ZM表示。有了加工坐標(biāo)系,在編程時(shí),無(wú)需考慮工件在機(jī)床上的安裝位置,只要根據(jù)工件的特點(diǎn)及尺寸來(lái)編程即可。
加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)即為工件加工零點(diǎn)。工件加工零點(diǎn)的位置是任意的,是由編程人員在編制數(shù)控加工程序時(shí)根據(jù)零件的特點(diǎn)選定。工件零點(diǎn)可以設(shè)置在加工工件上,也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上。為了提高零件的加工精度,工件零點(diǎn)盡量選在精度較高的加工表面上;為方便數(shù)據(jù)處理和簡(jiǎn)化程序編制,工件零點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上,對(duì)于對(duì)稱零件,最好將工件零點(diǎn)設(shè)在對(duì)稱中心上,容易找準(zhǔn),檢查也方便。
九、裝夾原點(diǎn)
裝夾原點(diǎn)常見(jiàn)于帶回轉(zhuǎn)(或擺動(dòng))工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床和加工中心,比如回轉(zhuǎn)中心,與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量可通過(guò)測(cè)量存入數(shù)控系統(tǒng)的原點(diǎn)偏置寄存器中,供數(shù)控系統(tǒng)原點(diǎn)偏移計(jì)算用。