加工中心确定工件坐标系的方法与技巧

王飞++张丛

摘 要：工件坐标系是加工中心编程时需要建立的坐标系，在加工过程中工件安装到机床工作台后，需要得到工件坐标系原点在机床中所处的位置，并输入到机床的工件坐标系参数设置中，机床才能自动加工。该文详细描述了确定工件坐标系的方法和过程，作者在实际教学中总结了大量的经验和技巧，应用在教学中收到良好的效果。

关键词：工件坐标系 方法 技巧

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（b）-0079-02

Methods and Techniques of Machining Centersworkpiece Coordinate System

Wang Fei Zhang Cong

（Tianjin University of Technology and Education， Tianjin， 300222， China）

Abstract： Workpiece coordinate system is the need to determine when programming with machining center coordinate system， need to be in the process of machining the workpiece coordinate system origin in the machine tool's position and enter into the parameter of machine tool machine can automatic processing， this paper describes in detail to determine method and process of workpiece coordinate system， the author summarizes a lot of experience and skills in practical teaching， the application received good results in teaching.

Key Words： Workpiece coordinate system； Method； Skill

工件坐標系是加工中心编程时需要建立的坐标系，在工件上选一个点建立坐标系，该点称为坐标系的原点。在加工过程中需要得到工件坐标系的原点在机床坐标系中的位置，并输入到机床的参数设置中，机床才能自动加工，也就是把工件的坐标原点在机床机械原点中的位置（坐标）找到，并输入机床的坐标系设置中，通常把这个过程叫作确定工件坐标系。

1 确定工件坐标系的方法

确定工件坐标系的方法有很多，常用确定工件坐标系的方法有4种：第一种方法是试切法，常用于精度不高或工件毛坯外表面确定工件坐标系。第二种方法是使用刚性棒，用于精加工表面，刚性棒需配合量块，用量块确定刚性棒和工件表面的间隙，如果达到高精度需要有一定的经验。第三种方法是使用寻边器，用于精加工表面，寻边器常用的有机械式寻边器和电子寻边器两种。第四种方法是使用百分表，用于精加工表面。以上方法各有自身的特点，可根据实际情况进行选择。

2 确定X、Y轴原点的方法与技巧

工件坐标系原点设置的一个特点是它的任意性，也就是说根据图形的形状可把工件坐标原点设在任意一个位置，但对于对称工件一般把工件的X、Y方向的坐标原点都设置在中心上。另外，试切法在初学者中经常使用。下面就用试切法找X轴方向的原点过程进行描述：用试切法找X原点可选择试切工件的一边，也可试切工件的两边，试切工件的两边是把首先试切一边的刀具位置看作起点，在机床上可用相对坐标进行计数，再把试切工件的另一边看作终点，起点到终点之间的距离除以2就得到起点和终点的中心。具体操作方法如下：在MDI下输入S500M03，刀具旋转；把刀具放置在工件X轴一侧，并下降到工件上表面以下，刀具和工件表面接触后刀具抬起；调用工件相对坐标并X轴清零；刀具移动到工件X轴另一侧，并使刀具和工件侧面接触；相对坐标数值除以2，把刀具移到计算出的坐标数值上，刀具就放置到起点和终点的中间，即刀具所在的位置就是工件X轴方向的中间，把刀具所处的位置在机械坐标系中的坐标值输入G54坐标系中，再运行G54G90G0X0指令，刀具就能找到工件X轴方向的坐标原点，确定Y方向原点和X方向相同。另外，使用试切一边进行操作时，刀具试切一边后向工件中心方向移动工件长度的一半加刀具半径即为工件的X轴方向的中间，因初学者在操作中经常忘记加刀具半径或加错刀具半径，所以不建议使用。

试切过程中需要注意的几个问题。

（1）试切时刀具和工件接触，工件和刀具接触的长度不能太短，太短的话则刀具和工件接触的瞬间不易观察。

（2）试切过程中，尤其是试切Y轴方向工件侧面时，工件遮挡视线，不易观察，操作者移动操作的位置效率较低，可通过声音和观察切屑的状况判断是否接触。

（3）试切完成后应把刀具提升到工件上表面以上，再去进行其他操作，一方面刀具和工件长时间接触刀具会磨损；另一方面首先把刀具提升到安全位置，避免进行完其他操作就移动刀具容易发生刀具和工件碰撞。

3 确定Z轴原点的方法与技巧

Z轴原点通常设置在工件上表面，工件上表面铣削完成后需要把每把刀具的长度补偿数值输入到长度补偿参数设置表中，上表面通常已加工完成，不能再进行试切，常用的方法是用量块调整刀具刀尖和工件上表面的距离，方法过程如下。

用量块调整时刀具不能旋转，把刀具放置在工件上表面，刀尖和工件上表面的距离大于量块的高度，用手轮使刀具下降，手轮倍率选择X100，刀具在下降后用量块测量刀尖和工件上表面的间隙，刀具下移时量块不能放在刀具的下方，以防刀具和量块碰撞刀具崩碎伤人，移动到量块塞不到刀尖和工件表面之间，改变手轮倍率为X10，移动刀具使刀具上升，上升到量块刚好能塞到刀尖和工件上表面之间，现在刀尖和工件上表面的尺寸基本接近量块的尺寸，最后用X1的倍率调整使得量块塞到刀尖与工件上表面之间松紧合适。倍率从大到小，刀尖与工件上表面之间的距离逐渐接近量块数值，把操作进行了过程化，提高了效率。

用量块确定刀尖到工件上表面之间距离的精度影响铣削深度的精度。在教学过程中老师通常告诉学生，在刀尖与工件表面塞量块时感觉推量块的过程中量块和工件上表面及刀尖有接触，但是力度又不能太大，学习过程中学生无法获得正确的认知，所以对该技能掌握的速度较慢，效果不好。最终想检验距离确定是否正确需要铣削一个深度，用深度千分尺测量才能知道，需要的时间较长。笔者在教学中总结了一种方法，能练习学生对量块力度的认知，方便可行，描述如下：用一把立铣刀精铣平面，铣削完成后记录下刀具Z轴的位置，并输入刀具长度补偿中。用量块在精铣完的平面上练习确定刀尖和工件上表面之间的距离，确定完毕后和记录下在刀具长度补偿中的数值进行对比，如果得到的数值的绝对值加上量块的高度比刀具长度补偿的数值的绝对值大就说明距离偏小，也就是对刀紧，反之对刀松，这样训练能和正确的认知进行对比，训练的精度高、效率高。

4 结语

以上是笔者在教学中对确定工件坐标系坐标零点的过程进行的总结，该方法对操作过程进行了过程化，学生容易接受，每步都进行了相应的规定，教学应用中学生对该技能掌握较快，提高了学生的操作效率，出错或撞刀现象减少，并且在教学中收到良好的效果。

参考文献

[1] 吴明友.数控铣床考工实训教程[M].化学工业出版社，2008.

[2] 张君.数控机床编程与操作[M].北京理工大学出版社，2010.