数控机床迅猛发展使得对产品的加工质量的要求越来越高。正确建立工件坐标系, 处理好工件坐标系、对刀与工装的关系, 对提高产品的加工质量能起到事半功倍的效果。
1 对刀与坐标系之间的关系
众所周知, 数控加工必须对刀。在工件坐标系确定后, 用对刀来确定工件坐标系与机床坐标系间的相对位置关系, 使刀架上的刀具都能准确到达指定的加工位置, 因此对刀是数控加工操作中的重要技能。
常用的试切对刀法简单方便, 但会留下切削痕迹;标准棒对刀法, 不会在工件表面留下痕迹, 因此六方体嵌套件就采用标准棒对刀法。
工件坐标系是为了编程方便而专门设置的一种坐标系, 用来确定刀具与工件的相对运动。编程、对刀操作, 能让系统准确控制刀具按编程的轨迹加工工件。
2 正确选择工件坐标系
数控机床在加工中无论设置哪一种坐标系, 都必须进行加工前的对刀。常用的工件坐标系有 (G92/G54) 方法。
第一, G92指令是通过设定刀具起点相对于工件坐标原点的位置建立工件坐标系。坐标系建立后, 加工中的绝对值都是此坐标系中的坐标值。因此使用G92应注意: (1) G92坐标系只要机床重新启动, 就必须重新对刀; (2) G92坐标系原点的位置会随起刀点的位置变化。在操作中必须使刀具返回到起刀点, 否则造成产品尺寸的误差。
第二, CRT/MDI参数法 (G54-G59) 是将工件零点与机床参考点的相对距离作为零点偏置值输入到系统中, 使工件在机床坐标系中有一个正确位置。偏置值输入后一直有效。而设定工件坐标系时, 用CRT/MDI方式, 指定从机械原点到各坐标系原点间的距离。
例图1, 设定G54、G55和O1、O2两点。对刀是要把O1和O2点的机床坐标值准确地找出来, 输入到系统的G54、G55的参数中。方法是在Y轴左端面试切, 则屏幕上显示机床坐标值X1, 则O1点的X坐标值:XO1=X1+R铣刀;再沿X轴下端面试切, 显示坐标值Y1, 则O1点的Y坐标值:YO1=Y1+R铣刀;把XO1和YO1的坐标值在MDI的方式输入对应的G54中, 即对刀完毕。同理, 完成G55的对刀。
使用这种方法时, 必须通过人工计算确定原点的位置。方法比G92麻烦一点。但在数控铣加工中, 为提高编程效率, 都采用G54-G59建立工件坐标系。
六方体型腔加工。用G54~G59把坐标偏置值输入系统中, 工件坐标系就由机床坐标系决定。用夹具来控制工件原点, 调用子程序加工相同的形状。因此采用在各个不同侧面设置自己的编程原点, 简化编程难度。现以华中数控机床说明加工过程。
3 六方体加工的操作技巧
3.1 六方体加工工艺
1) 加工前的准备 (Φ65*65mm的棒料) 。
分析图纸:掌握六方体嵌套件六个面相同的结构特点。
刀具:用Φ20mm、Φ8mm的立式铣刀, 刀宽4mm的切断刀, 各一把。在机床上安装好。
2) 加工工艺安排。
(1) 粗加工。工件在铣床上, 用Φ20mm的铣刀加工平面和边长45mm的四方;
(2) 工件在车床上, 车端面控制长度45.05mm切断.
(3) 精加工。将六方体返回到铣床上精加工六面的圆环。
根据工件的精度的要求, 确定安装方式。利用虎钳的底面定位, 工件的一面于虎钳口的侧面用刀口尺对齐不漏光, 虎钳口加铜皮控制转动六方体的位置。用Φ8mm铣刀加工圆环。加工—转动—安装—再加工—六个面完成。
3) 为保证质量, 一定要首件试加工。并在对刀后将Z向刀补值输入在刀具补偿表中。
3.2 对刀过程
1) 在铣床上粗加工对刀 (安装毛坯、铣刀) 。
(1) X方向。在工件的左边, 移动刀具下至工件表面2~3mm, 使铣刀周刃轻轻接触工件, 记录机床坐标系的当前值-250.550, 设置总菜单—坐标系—光标到G54中的X向—当前值—记录1—将铣刀朝Z轴法线退离工件—用同样的方法, 移动到工件的右边—记录2如-350.550—分中。X的坐标值{-250.550+ (-350.550) }/2=-300.550, 确定。
(2) Y方向。同上, 只是刀具在工件的前后方操作。
(3) Z方向。移动刀具靠近被测工件的上表面, 坐标系设定并轻轻接触工件表面, 确定当前的坐标值。
试切法对刀测量的数据X、Y、Z, 经计算后输入到G54表中。刀具的原点就确定.效验正确后, 执行程序加工四边形45*45*55 mm的长方体工件。
2) 车床的对刀 (安装工件和切断刀) 。
(1) 使刀具Z向靠近工件车削端面, 刀具在+X向移出后, 在刀编表中将Z轴置零。
(2) 手轮控制刀具-Z向移动45.05mm切断。
3) 铣床的精加工对刀。图3所示采用分中加标准棒法。它与试切对刀法相似, 只是对刀时主轴不转动, 在刀具和工件之间加入标准棒, 以标准棒恰好不能自由抽动为准。
(1) 工件安装。六方体嵌套件的加工时, 为了减少对刀的次数, 要考虑对刀和装夹的精度。因此利用虎钳的底面定位, 工件的一面于虎钳口的侧面用刀口尺对齐不漏光, 虎钳口加铜皮控制进行六个面加工。
(2) X向对刀。让刀具靠近标准棒左边—标准棒在工件与刀具之间移动, 感觉有轻微的阻力—设置总菜单—坐标系—光标移到G54的X向—当前值记录1—刀具朝Z轴法线退离工件—移动到工件标准棒的右边—记录2—分中—确定。
(3) Y方向。同上, 只是在工件的前后方向。
(4) Z方向。手轮控制刀具靠近标准棒的上表面, 记录测量值--设置--坐标--G54--确定当前的坐标值。
刀具的X、Y、Z方向坐标系原点正确, 执行程序加工嵌套件。
(5) 在批量生产中, 考虑Z向刀具长度自动补偿。
(6) 校验。工件坐标系原点设定后, 进行校验。按F10—MDI—G54—自动—运行—输入—G54 GOO X0 Y0 Z2O—运行MDI—复查刀具X、Y、Z移动的正确位置。
4) 程序。
数控的对刀操作是工件加工的关键。采用分中加标准棒法进行六方转体的加工, 利用工装和工件坐标系G54的特点, 来保证六方嵌套件的加工质量。
摘要：处理好工件坐标系、对刀与工艺工装的关系, 提高六方体嵌套件加工的质量。
关键词：六方体,坐标系,对刀
参考文献
[1] 韩东先.数控加工中工件坐标系的建立及对刀方法的探讨[J].山西工业技术.