何冬花

摘要：對(duì)數(shù)控編程中容易混淆的幾個(gè)“點(diǎn)”進(jìn)行了詳細(xì)的討論，闡明了機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系下機(jī)床原點(diǎn)、編程原點(diǎn)和加工原點(diǎn)之間的相互關(guān)系及其使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：坐標(biāo)系 機(jī)床原點(diǎn) 編程原點(diǎn) 對(duì)刀點(diǎn)

在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，數(shù)控編程是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通常情況下，它涉及的知識(shí)面比較廣，涉及的內(nèi)容比較多。要熟練掌握數(shù)控編程，常常遇到容易混淆的幾個(gè)點(diǎn)的問(wèn)題理解不準(zhǔn)確，導(dǎo)致編程時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)。對(duì)主要問(wèn)題進(jìn)行歸納和總結(jié)，可以概括為七點(diǎn)一系，也就是理解，并掌握床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)、編程原點(diǎn)、加工原點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)、刀位點(diǎn)、換刀點(diǎn)，以及坐標(biāo)系。

1 坐標(biāo)系

坐標(biāo)系是數(shù)控編程時(shí)的基準(zhǔn)參照和關(guān)鍵，在數(shù)控機(jī)床中已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在數(shù)控編程中也已經(jīng)規(guī)范化。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和我國(guó)JB3051-82標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定：用X、Y、Z表示直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸，稱為基本坐標(biāo)軸；用右手螺旋定則確定其相互關(guān)系，如圖1（a）所示。分別用 A、B、C表示圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸，稱為附加坐標(biāo)軸；用右手螺旋定則確定其相互關(guān)系，如圖1（b）所示[1-2]。

圖1

判定各坐標(biāo)軸方向，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：要堅(jiān)持“刀具相對(duì)于靜止工件而運(yùn)動(dòng)的原則”，進(jìn)而在一定程度上增大工件與刀具之間距離的方向?yàn)楦鬏S正方向。X、Y、Z軸的判定順序是：先Z軸（平行于主軸的軸線），再X軸（水平軸且平行于工件裝夾面），最后按右手定則判定Y軸[4]。實(shí)際使用中有立式、臥式、龍門式等模型，在實(shí)踐中注意觀察、結(jié)合實(shí)際，熟記下來(lái)就可以應(yīng)用。

2 機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)

通常情況下，所謂機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置一個(gè)固定的點(diǎn)，該點(diǎn)通常情況下就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，或者稱為機(jī)床零點(diǎn)。在裝配、調(diào)試機(jī)床的過(guò)程中，基本已經(jīng)確定了機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并且在一定程度上將此作為加工數(shù)控機(jī)床的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。通常情況下，在數(shù)控車床上，機(jī)床原點(diǎn)主要位于卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處。機(jī)床原點(diǎn)對(duì)于數(shù)控銑床來(lái)說(shuō)，通常情況下位于X、Y、Z坐標(biāo)軸正方向的極限位置上[5]。

機(jī)床參考點(diǎn)又叫固定原點(diǎn)或機(jī)械原點(diǎn)，通常情況下，用機(jī)械行程擋鐵或限位開(kāi)關(guān)精確設(shè)定與機(jī)床原點(diǎn)之間的位置。大多數(shù)機(jī)床將刀具沿坐標(biāo)軸正方向運(yùn)動(dòng)的極限點(diǎn)作為參考點(diǎn)，該點(diǎn)位置在出廠時(shí)已經(jīng)確定，不需要用戶自己設(shè)定或者改變[3]。

對(duì)數(shù)控裝置進(jìn)行上電時(shí)，對(duì)于機(jī)床的原點(diǎn)來(lái)說(shuō)，通常情況下是并不知道的，當(dāng)機(jī)床進(jìn)行工作時(shí)，為了對(duì)機(jī)床坐標(biāo)系進(jìn)行正確的建立，通常情況下需要在每個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)范圍內(nèi)，設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)。

3 編程原點(diǎn)、加工原點(diǎn)

所謂編程原點(diǎn)，通常情況下是指，根據(jù)加工零件圖樣在一定程度上對(duì)編制零件程序的原點(diǎn)進(jìn)行確定，也就是編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上選擇編程原點(diǎn)，并且在一定程度上考慮編程的方便性，與所用數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸相比，在方向上需要編程坐標(biāo)系中各軸保持一致。在主軸中心線與零件右端面或左端面的交點(diǎn)處選擇數(shù)控車床的編程原點(diǎn)；數(shù)控銑床X、Y軸的編程原點(diǎn)可選在規(guī)范幾何體的一角，或者選為零件的對(duì)稱中心上，Z軸方向的零點(diǎn)，一般設(shè)在零件上表面[5]。

加工原點(diǎn)也稱之為程序原點(diǎn)，工件上的編程坐標(biāo)系在加工時(shí)又被稱為工件坐標(biāo)系或加工坐標(biāo)系，編程原點(diǎn)即加工原點(diǎn)（工件原點(diǎn)）。工件坐標(biāo)系的位置以機(jī)床坐標(biāo)系為參考點(diǎn)，其坐標(biāo)軸的方向與機(jī)床坐標(biāo)軸的方向保持一致。在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，通常情況下，需要按照工件裝夾好后的加工原點(diǎn)及程序要求進(jìn)行加工的[5]。

4 刀位點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)

刀位點(diǎn)是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。刀位點(diǎn)主要是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、端銑刀刀頭底面的中心；球頭銑刀的球頭中心[5]。通常情況下，在機(jī)床加工過(guò)程中，出現(xiàn)了相應(yīng)的刀具半徑、長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)裙δ苤噶?，進(jìn)而在一定程度上解決刀具形狀對(duì)零件的影響以及給編程帶來(lái)的不便問(wèn)題。就是在編程過(guò)程中，通過(guò)刀位點(diǎn)編制刀具的軌跡，由刀具的輪廊切削工件形成實(shí)際的加工軌跡。與實(shí)際的加工軌跡相比，刀具軌跡并非重合，但是存在一定的聯(lián)系。對(duì)于編程人員來(lái)說(shuō)，要對(duì)這一聯(lián)系進(jìn)行充分的利用，進(jìn)而在一定程度上設(shè)置補(bǔ)償或偏置，降低編程難度。

對(duì)刀點(diǎn)[1]通常情況下又稱程序的起點(diǎn)或起刀點(diǎn)，在數(shù)控加工的過(guò)程中，對(duì)刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行確定。對(duì)刀的目的是確定程序原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，因?yàn)榱慵募庸ば枰毒吲c工件的相對(duì)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)刀點(diǎn)不僅是加工程序的起點(diǎn)，而且往往也是加工程序的終點(diǎn)，所以在編程時(shí)應(yīng)正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在工件（如工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)）上，也可以設(shè)在夾具或機(jī)床上（夾具或機(jī)床上設(shè)有相應(yīng)對(duì)刀裝置）。其選擇需要遵守：①便于對(duì)數(shù)值進(jìn)行處理和簡(jiǎn)化編制程序（對(duì)刀點(diǎn)相對(duì)于編程原點(diǎn)的位置要方便表達(dá)）；②在機(jī)床上容易找正；③便于加工時(shí)檢查；④引起的加工誤差小[1]。只有綜合考慮以上因素，才能選出合適的對(duì)刀點(diǎn)。

零件在加工之前，必須通過(guò)“對(duì)刀”來(lái)建立機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的位置關(guān)系。所謂“對(duì)刀”，是指將刀具移向?qū)Φ饵c(diǎn)，使刀具的刀位點(diǎn)和對(duì)刀點(diǎn)重合的操作[3]。常見(jiàn)的對(duì)刀方法有：試切手工對(duì)刀、機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀、自動(dòng)對(duì)刀。

所謂換刀點(diǎn)通常情況下是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置點(diǎn)[5]。該點(diǎn)通常情況下可以是某一固定點(diǎn)（如加工中心機(jī)床，其換刀機(jī)械手的位置是固定的），或者是任意的一點(diǎn)（如車床）。在工件或夾具的外部設(shè)置換刀點(diǎn)，其標(biāo)準(zhǔn)是刀架轉(zhuǎn)位時(shí)不碰傷工件及其他部件。通過(guò)實(shí)際測(cè)量方法或計(jì)算確定其設(shè)定值。

5 結(jié)論

通常情況下，掌握機(jī)床各坐標(biāo)系和編程時(shí)所涉及到各點(diǎn)的具體含意及相應(yīng)選擇，這是進(jìn)行數(shù)控編程的關(guān)鍵所在。本文已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的論述，它們的概念和彼此之間的聯(lián)系已經(jīng)闡述清楚。在實(shí)際運(yùn)用中善于分析比較，加強(qiáng)練習(xí)，結(jié)合加工實(shí)踐，就很容易掌握數(shù)控編程中幾個(gè)“點(diǎn)”的使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王洪.數(shù)控加工程序編制[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007 .

[2]余曉明.常用數(shù)控編程技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[3]陸全龍.數(shù)控機(jī)床[M].華中科技大學(xué)出版社，2008.

[4]肖日增.數(shù)控車床加工任務(wù)驅(qū)動(dòng)教程[M].清華大學(xué)出版社，2010.

[5]吳曉蘇.數(shù)控編程與機(jī)床操作[M].清華大學(xué)出版社，2010.endprint