建立与选择工件坐标系的方法和技巧

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：图2.2-8 工件坐标系的转换FS-0iMD扩展工件坐标系可用指令G54.1或G54选择，指令格式如下：n为扩展工件坐标系序号，可输入1～48。

1.工件坐标系

建立工件坐标系的目的是为了方便程序编制。由于加工程序的编制需要根据零件图进行，为了便于计算、检查尺寸，一般希望能程序的坐标原点和零件图的尺寸基准统一。

由于机床坐标系的原点由机床生产厂家设定，因此，它很难做到与零件图的尺寸基准一致，为此需要根据零件图，重新建立新的编程坐标系，这一坐标系称为工件坐标系，亦称图纸坐标系。

为了便于变换零件或进行多零件的同时加工，CNC允许建立多个工件坐标系，不同工件坐标系可以同时存在于机床，加工时可通过不同的指令进行工件坐标系的变换。

如图2.2-4所示，工件坐标系和机床坐标系的坐标轴和方向必须统一，但原点可不同。建立工件坐标系就是要确定工件坐标系原点在机床坐标系上的位置。

图2.2-4 工件坐标系

2.工件坐标系的建立

FS-0iD建立工件坐标系的方法有以下两种：

1）对于无回参考点功能、不能建立机床坐标系的经济型、普及型数控机床，可通过手动操作，将刀具移动到特定的基准位置（对基准），然后以该点为基准，通过G92或G50指令，指定该点的坐标值，以此来建立工件坐标系。

2）对于有机床坐标系的数控机床，既可以通过上述方法，利用对基准操作和G92或G50指令，建立工件坐标系；也可以直接设定工件坐标系原点在机床坐标系上的位置（称为零点偏置），直接建立G54～G59或G54.1工件坐标系。

利用G92或G50设定的工件坐标系原点是“浮动”零点，它可根据需要随时改变，原点位置在CNC断电后一般不能记忆，故适合于单件加工。通过零点偏置设定的G54～G59工件坐标系原点固定不变，CNC断电后可以保持，在程序中可根据需要选用和转换，故适合于批量加工。

3.G92/G50工件坐标系设定

工件坐标系原点可通过G92或G50指令进行设定，指令G92用于镗铣类数控机床（FS-0iMD）或数控车床（FS-0iTD）的编程代码体系B、C，G50用于数控车床（FS-0iTD）的编程代码体系A，两者的使用方法、功能相同，指令格式如下：

G92或G50指令编程应注意以下几点：

1）G92、G50指令应在刀具完成基准位置定位后使用，指令中的x₀、y₀、z₀是刀具现在位置（基准点）在所建立的工件坐标系上的坐标值，工件坐标系的原点要根据刀具现在位置、坐标值倒过来推出。

2）执行G92、G50指令，实质上是强制设定了CNC的当前位置值，因此，机床并不产生运动。

例如，如图2.2-5所示，假设执行G92指令前，刀具在基准点定位后，CNC的位置显示为（400，500），如在该点执行指令“G92 X200.0 Y250.0；”，其结果是机床不产生运动；但坐标系的原点被强制设定到点O₁，原来的原点O₀被撤销；CNC的现行坐标值自动变成为（200，250）。

3）G92/G50为单段有效指令，但所设定的工件坐标系保持，执行指令后的坐标值均为新工件坐标系的位置值。

图2.2-5 G92/G50工件坐标系设置

4.G54～G59工件坐标系设定

G54～G59工件坐标系原点设定，一般通过如图2.2-6所示的MDI操作进行。通过输入不同的零点偏置值，可在机床上建立G54～G59六个不同的工件坐标系。

所谓零点偏置就是工件坐标系原点在机床坐标系中的位置，修改零点偏置值即可改变工件坐标系原点。如图2.2-7所示，如果是在G55、G56工件坐标系上分别输入零点偏置（x₁，y₁）、（x₂，y2），便可以建立图示的工件坐标系G55、G56。

在FS-0 iD上，零点偏置值也可通过后述的指令“G10 L2 P n X x₀ Y y₀ Z z₀；”输入，零点偏置一经输入，只要不进行修改、删除，便可永久存在，所设定的工件坐标系也将保留。

5.工件坐标系选择

利用G92/G50设定的工件坐标系为临时坐标系，它在执行G92/G50指令后即生效，无需利用其他编程指令进行选择。

利用零点偏置所建立的工件坐标系G54～G59，需要用指令G54～G59进行选择。以G54为例，指令的格式如下：

G54 X　x Y　y Z　z ；

图2.2-6 零点偏置设定页面

图2.2-7 G54～G59工件坐标系设置

执行指令可将刀具移动到工件坐标系G54的（x、y、z）点上，如果选择其他工件坐标系，只需将指令中的G54换成G55～G59即可。

G54～G59属于同组G代码，指令模态有效，因此，G54～G59工件坐标系在程序中可根据随时进行转换，但任意时刻只能是其中之一生效。

例如，假设G55、G56的零点偏置值分别为（100，200）、（200，80），执行以下程序段，刀具的移动轨迹如图2.2-8所示。

图2.2-8中的X_M、Y_M为机床坐标系，程序中的G00为快速移动指令、G90为绝对编程（详见后述）。

6.扩展工件坐标系

对于镗铣类加工机床，由于工件种类多、安装灵活，为了满足多品种、小批量或多零件加工的需要，FS-0iMD系列CNC可在G54工件坐标系的基础上，增加48个扩展工件坐标系。扩展工件坐标系的原点设定方法与G54～G59相同，零点偏置值也可通过后述的指令“G10 L20 P n X x₀ Y y₀ Z z₀；”指令输入。