巧设铣床/加工中心工件坐标系技术分析

段瑞永

（黄冈师范学院，湖北 黄冈 438000）

巧设铣床/加工中心工件坐标系技术分析

段瑞永

（黄冈师范学院，湖北 黄冈 438000）

在数控铣削加工中，工件坐标系的应用非常重要。文章从工件坐标系与机床坐标系的关系、工件坐标系的设定原则、方法及对刀方法等方面说明，为实验、实训中学生快速掌握工件坐标系的设定提供帮助。

编程原点；工件坐标系；工件坐标系设定

1 工件坐标系的概念

工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。工件坐标系是编程人员在编写程序时，为编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的坐标系。工件坐标系原点也称为工件原点（工件零点）或编程原点（编程零点），一般设定为G54～G59或G92指令设定。

理论上工件零点设置是任意的，但实际上，工件坐标系的设定要便于操作人员对刀，它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性、方便对刀、找正而设定的。

2 工件坐标系设定原则

选择工件坐标系时应注意：①工件零点应选在零件的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误；②工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；③对于对称零件，工件零点设在对称中心上；④对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上；⑤便于操作人员在工件上进行对刀、测量、找正的位置；⑥Z轴方向上零点一般设在工件上、下表面处。

加工时，工件随夹具安装在机床上，这时测量工件原点与机原点之间的距离，即工件原点偏置值。通过机床面板的有关设置，把该偏置值输入到工件坐标系G54～G59中或用G92设定工件坐标系即可以实现该零件的加工。

对刀的目的：数控机床的对刀操作，是正确加工零件的前提，其目的是让编程坐标系和工件坐标系重合，也就是编程坐标系具体到工件上，即在机床中找到工件坐标系原点的具体位置，也就是找到工件坐标系原点在机床坐标系下的坐标值。

根据零件要求不同，在对刀时可用试切法对刀，或用寻边器、分中棒、对刀仪对刀，如图1所示。

五面试切：机床坐标系X，Y方向各2个试切值求平均。如图2所示，Z轴值直接在试切在工件上表面，把该值输到机床G54中。具体操作如下：手动方式下主轴正转，移动坐标轴，使刀具靠近工件，在距工件侧面10～20 mm时，加工方式换为“增量（或手摇）”方式下对毛坯左边进行试切，在试切时注意增量（或手摇）的倍率选择，离工件较远时可用大倍率，刀具离工件较近时应用小倍率，防止过量试切，提高对刀精度。试切后先将Z轴在“手动”或“手摇”方式下提到一定高全的高度，并同时记下此时X值的坐标值，此坐标值必须是在机床坐标系下的坐标值。

以同样的方式，将刀具分别移动到毛坯右、前、后、上表面进行试切，如图1所示。将测得刀具在毛坯左、右、前、后、上表面时机床显示的坐标值记下，为X1，X2，Y1，Y2，Z。可得到工件点坐标为：X：（X1+X2）/2，Y：（Y1+Y2）/2，Z。

若使用寻边器对刀，对刀方法相同，但不需要启动主轴，当寻边器碰到毛坯时就会有指示灯亮或发出提示声。Z 轴可用“Z轴对刀仪”对刀，同样不需要主轴转动，使用对刀仪时应减去对刀仪的高度。

图1 机床试切法对刀示意图

图2 X，Y方向对刀示意图

双边分中：试切对刀过程与试切法相似，其不同点在于，试切完成工件一个侧面时，不需要记下该坐标值，大大减少了数据的计算和处理，只要利用机床坐标系中的相对坐标系功能即可设定该点为相对零点，使用相对坐标系，试切对边后，通过MDI方式返回到该值一半，数据计算大为减少。然后再用相同的方式试切相邻的一组对边，Z轴直接对到表面上，刀具不动，切换回机床坐标系，输机床坐标系下当前机床位置值到G54。其缺点在于，当对刀完成一组对边时，刀具不能够在该方向上移动。若要移动只能方向的数值输到坐标系中之后才能移动。

单边进数：适用于毛坯相互垂直的边的交点，或工件坐标系原点距离边的尺寸固定是固定值。机床坐标系→知道工件长度，单边试切后，单段或增量方式进一定距离，在机床坐标系，输机床坐标系下当前机床位置值到G54。

同样试切法方法进行对刀，但只须试切工件坐标系原点所在毛坯相互垂直的边。得到X1，Y1，根据实际对刀的位置和工件坐标系原点相对关系，加上或减去所用刀具或寻边器半径，就可得到工件坐标系原点的位置X：（X1±R），Y：（Y1±R）。如工件坐标系原点距工件边有一定距离 “L”，要确定工件坐标系原点也要把些距离“L”和刀具半径或寻边器半径“R”一起算到数值里面。

3 设定工件坐标系

对通过以上方法对刀所得到的工件坐标系原点在机床坐标系下的坐标值，通过设定工件坐标系功能，将其输到工件坐标G54～G59中，即可完成工件坐标系的设定。

基于华中数控21型数控系统其设定方法为：在主菜单功能下按F4（MDI）→F3（坐标系）→显示为G54工件坐标系在下方光标处输入通过对刀所得到的X，Y，Z值，即完成G54工件坐标系的设定。设定G54。

①对刀操作得到毛坯原点的坐标X：（X1+X2）/2，Y：（Y1+Y2）/2，Z。如X（-316.235）Y（-189.567）Z（-321.456）；② 在主菜单功能下按F4键“MDI F4”进入MDI方式的子菜单，再按F3键“坐标系F3（坐标系）”进入工件坐标系设定；③ 在“MDI”空白输入栏内，输入坐标系的值：X-316.235Y-189.567Z-321.456，按“Enter”键，即可完成坐标系的设定；④按“Pgdn”或“Pgup”键，可选择要输入的数据类型G55，G56，G57，G58，G59 等工件坐标系。

4 结语

通过对常用对刀方法的简单介绍，使读者对对刀方法和工件从标系的设定有一定的了解，希望给初学者带来帮助，能够在工作和生产中起到作用。

［1］方新.数控机床与编程［M］.北京：高等教育出版社，2007.

［2］刘雄伟.数控加工编程的理论基础［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［3］武汉华中数控股份有限公司.世纪星铣床数控系统编程说明书［Z］.武汉：武汉华中数控股份有限公司，2002.

Analysis on setting workpiece coordinate system of machining center/ milling

Duan Ruiyong

（Huanggang Normal University，Huanggang 438000，China）

In NC milling，the application of workpiece coordinate system is very important.This paper explained the relationship between workpiece coordinate system and the machine tool coordinate system，the setting principles and the methods of workpiece coordinate system，as well as the presetting cutter methods，to offer help for the experimental and practical middle school students to quickly grasp the setting of workpiece coordinate system .

program zero；work piece coordinate system；setting work piece coordinate system

段瑞永（1981—），男，山东临沂，硕士，讲师，实验师；研究方向：数控技术加工。