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數控機床中機床坐標系機床參考點與工件坐標系的關系

發布時間:2021-08-25 09:50:40 點擊率:

我們可以把數控機床分為三大模塊,一是數控系統,二是機床本體,三是被加工工件。它們分別有三個坐標系,編程坐標系、機床坐標系和工件坐標系。那么什么是機床坐標系?什么是機床原點?什么是機床參考點?它們與設置工件坐標系又有什么關系呢?下面就和匡錦數控機床維修小編一起來看看吧!

機床原點為機床上的一個固定點,是機床制造廠家設置在機床上的一個物理位置,在數控機床上,一般設在主軸旋轉軸心與卡盤背后端面之交點處。以機床原點為坐標系原點在水平面內沿直徑方向和主軸中心線方向建立起來的X、Z軸直角坐標系,稱為機床坐標系。建立機床坐標系,其目的有三:

一、機床坐標系是制造和調整機床的基礎。不論是普通機床還是數控機床,在機床硬件組裝和調試時,都必須首先建立一個工藝點(或坐標系),以此作為基準來調整和修調一些工藝尺寸。諸如機床導軌與主軸軸線的平行度、導軌與主軸的高度、尾座與主軸是否等高、主軸的徑向跳動量、軸向竄動量等等。這是一個固定點,這個工藝點一旦確定,一般不允許隨意變動。


   二、建立機床與數控系統的位置關系。數控機床上電后,三個坐標系并沒有直接的聯系,因此每次開機后無論刀架停留在機床坐標系中的任何位置,系統都把當前位置認定為(Z0,X0),這樣會造成坐標系基準的不統一,數控機床一般采用手動或自動方式讓機床回零點的辦法來解決這一問題。其原理是將刀架運行到主軸旋轉中心與卡盤后端面之交點處(機床原點),這時溜板碰到了已預先精確設置好的行程開關或機械擋塊,信號即刻傳送到計算機系統,系統復位,此時屏幕上顯示系統已預設置好的(Z0,X0)坐標值,使機床與系統建立了同步關系,也就是讓系統知道了機床零點的具體坐標位置,建立了測量機床運動坐標的起始點。

此后屏幕上會適時準確地跟蹤刀架在機床坐標系中運動的每一個坐標值。但是,由數控機床的結構分析可知,將刀架中心點(對刀參考點)運行到主軸旋轉中心與卡盤后端面之交點處是不可能的(會發生機床干涉),故此我們在機床坐標系X、Z軸的正方向的大行程處設立一個與機床坐標系零點之間有精確位置關系的工藝點,并用行程開關或機械擋塊或柵尺定位。這個點我們把它稱為針對機床零點的一個參考點。

當數控裝置通電后讓刀架回機床參考點,實際上就達到了機床回零的同樣的效果。由此可知,機床參考點和機床零點之間是有著密切聯系的兩個點,機床參考點也是機床上的一個固定點,是數控機床出廠時已設定好的,該點是機床坐標系的X、Z軸的正方向的大極限處的一個固定不變的極限點。其位置由機械擋塊或行程開關或柵尺確定。以參考點為原點,坐標方向與機床坐標方向相同,所建立的坐標系叫作參考坐標系。如下圖:


數控機床維修


三、機床坐標系也是設置工件坐標系的基礎。在普通機床上加工工件,由于都是靠手工操作,所以對工件坐標系沒有太多的要求,但在數控機床操作中,數控系統根據所輸入的工件程序,通過系統運算后,由數控裝置來控制數控機床的執行機構按工件程序的軌跡運動,來達到對工件加工的目的,但數控機床各個軸的運動都是按機床坐標系進行運動的。當工件在機床上安裝后,雖然工件全身置于機床坐標系中,但具體在機床坐標系中的位置并沒有得以確認。也就是說機床坐標系與工件坐標系之間還沒有建立有機的統一。以機床坐標系運行的刀具,不可能與工件輪廓相吻合。在實際操作中,人們通常采用試切對刀法來解決這一問題(確定工件坐標系在機床坐標系中的具體位置)。

我們可以在所裝工件上任取一特殊點(一般是工件的左端或右端與工件軸線的交點),這一點我們稱為工件坐標系原點,它是工件上所有轉折點坐標值之基準點,(為了提高零件的加工精度,避免尺寸換算和基準不重合誤差等,工件原點應盡量設定在零件的設計基準或工藝基準上)。以此點建立的坐標系,稱之為工件坐標系。在手動方式下,分別用車刀試切工件的端面和外圓找到工件原點,測量出工件原點到機床原點在X、Z方向間的距離,這個距離稱為工件原點偏置值,即機床原點在工件坐標系中的坐標值。將這個偏置值預存到數控系統中,加工時,工件原點偏置值能適時自動地加到以機床坐標系運動的各軸上,使數控系統通過機床坐標系+工件偏置值來確定加工工件的各坐標值。通過這些操作,我們又建立了工件坐標系與機床坐標系及數控系統之間的聯系。

不過由于各廠家的習慣不同,機床零點參數設置不盡相同,系統顯示坐標值也不一樣,大多數數控機床會將參考點顯示為(X0,Z0), 表明機床坐標系零點與機床參考點重合。 也有少部分機床參考點與之相反,系統顯示為參考點到機床零點的實際距離,比如(X600,Z1000)。 即機床坐標系零點與機床參考點分離。由于數控機床的機床零點和參考點設置的不同,在設置工件坐標系時,也就出現了不同的情況。

 一、機床坐標系零點與參考點重合:(如西門子SINUMERIK 808D數控系統)機床上電后,執行機床回參考點操作動作,當刀架移動到X、Z軸正向大行程處時,裝在縱向和橫向拖板上的行程開關碰到了機械擋塊,瞬時向數控系統發出信號,由系統控制拖板停止運動,既回到了參考點,并且以此點為原點建立了機床坐標系,此時系統顯示(X0.000,Z0.000),即機床坐標系零點與參考點重合。此后,刀具及X、Z軸的移動范圍以及工件的放置位置都在機床坐標系的負方向。如圖:左圖為機床回到參考點后顯示機床坐標值為(X0.000,Z0.000)。右圖為機床實際加工操作時X、Z軸坐標值均為負方向。

數控機床維修

數控機床維修




圖片上圖為機床坐標系零點與參考點重合示意圖



二、機床坐標系零點與參考點分離:(如廣州數控980TDa數控系統)機床上電后,執行機床回參考點操作動作,當滑板移動到X、Z軸正方向大行程處時,裝在縱向和橫向拖板上的行程開關碰到了機械擋塊,瞬時向數控系統發出信號,由系統控制拖板停止運動,表示回到了參考點,此時系統顯示如X600、Z1000,由系統顯示可知,車機床參考點距機床零點的距離在X方向為600.000,在Z方向1000.000,說明機床坐標系零點與機床參考點分離。機床參考點仍設在機床坐標系X、Z軸的正方向的大行程處,而機床的機床原點則定義在主軸旋轉中心線與卡盤后端面的交點處。由此看出,刀具及X、Z軸的移動范圍以及工件的放置位置都在機床坐標系的正方向。如圖:左圖為機床回到參考點后顯示機床坐標值為(X519.999,Z635.950)右圖為機床實際加工操作時X、Z軸坐標值均為正方向

數控機床維修

數控機床維修



上圖為機床坐標系零點與參考點分離示意圖



由上述分析可知,數控機床的機床零點和參考點的重合與分離,將直接影響著零點偏置值的確定,直接關系著工件坐標系的設置,在實際操作中要根據不同的數控機床區別對待。

綜上所述,由機床回參考點操作,我們建立了數控系統(軟件)與數控機床(硬件)之間的聯系,又通過對刀操作建立了數控機床與工件之間的聯系,換言之,將輸入數控系統的所編程序的坐標系和機床坐標系、工件坐標系達到了有機的統一(前題是工件坐標系和編程坐標系是一致的),又通過系統對所編工件程字各數值的計算,驅動機床上的伺服機構帶動刀具,將工件完全“復制”出來。

通過上面的論述我們可知,在學習數控編程和操作時,各坐標系之間的關系是何等的重要,如果深刻的理解了機床坐標系、機床參考點與工件坐標系的關系,在理論學習中許多問題可以迎刃而解,在實際操作中對不同的數控機床將會靈活運用,對我們更好地理解掌握數控機床的加工原理,以及在處理加工過程中的許多問題都有很大的幫助。


好了,今天數控機床維修小編的分享就先到這里了,如果有任何關于機床問題,歡迎來和小編一起探討哦!

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