FANUC0i-T D數(shù)控車(chē)床對(duì)刀理論及用法的探討

在數(shù)控加工操作中，重要的一環(huán)就是建立工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系的建立是通過(guò)對(duì)刀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)刀的目的有兩個(gè)，一方面通過(guò)對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系，另一方面通過(guò)對(duì)刀可以找出非基準(zhǔn)刀與基準(zhǔn)刀之間的刀位偏差（簡(jiǎn)稱(chēng)刀偏）。

（一）刀偏法和相對(duì)刀偏法對(duì)刀的實(shí)質(zhì)加工工件時(shí)，通常要使用多把刀具，我們將其

中的一把常用的刀稱(chēng)為基準(zhǔn)刀，把其它的刀稱(chēng)為非基準(zhǔn)刀。如果刀位偏差為零，如圖1所示，則每一把刀轉(zhuǎn)到加工位置時(shí)，其刀位點(diǎn)都應(yīng)在圖1A所示的位置。但由于每一把刀的幾何形狀及其安裝位置的不同，不同刀位上的刀具轉(zhuǎn)到工作位置時(shí)，它們的刀位點(diǎn)的位置并不重合，如圖2所示，而在X、Z向存在一定的偏差。我們將非基準(zhǔn)刀的刀位點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)刀的刀位點(diǎn)（或基準(zhǔn)點(diǎn)）在X、Z向的偏差ΔΧ、ΔΖ稱(chēng)為刀位偏差(簡(jiǎn)稱(chēng)刀偏)。

根據(jù)非基準(zhǔn)刀刀位點(diǎn)相對(duì)位置的不同，可以把刀位偏差分為刀偏和相對(duì)刀偏。某一把的刀偏是指該把刀的刀位點(diǎn)位于工件原點(diǎn)時(shí)，刀架的轉(zhuǎn)塔中心相對(duì)于機(jī)床零點(diǎn)在X和Z向的偏差。而相對(duì)刀偏是指非基準(zhǔn)刀的刀位點(diǎn)位于工件原點(diǎn)時(shí)刀架的轉(zhuǎn)塔中心相對(duì)于基準(zhǔn)刀的刀位點(diǎn)位于工件原點(diǎn)時(shí)刀架的轉(zhuǎn)塔中心在Ｘ、Ｚ方向的偏差。根據(jù)所采用的刀位偏差的不同，對(duì)刀又可以分為刀偏對(duì)刀法和相對(duì)刀偏對(duì)刀法。相對(duì)刀偏法只為基準(zhǔn)刀建立了一個(gè)工件坐標(biāo)系，而非基準(zhǔn)刀是根據(jù)其刀位偏差的正負(fù)，來(lái)確定它在對(duì)應(yīng)的X、Z方向應(yīng)比基準(zhǔn)刀多走或少走一個(gè)刀位偏差，從而使長(zhǎng)度不一樣的刀具達(dá)到同一實(shí)際位置。一般來(lái)說(shuō)，如果某一非基準(zhǔn)刀在X或Z方向的刀位偏差為負(fù)值，說(shuō)明這把刀在對(duì)應(yīng)的X或Z向比基準(zhǔn)刀短。程序運(yùn)行時(shí)，通過(guò)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償使該把刀在對(duì)應(yīng)的方向比基準(zhǔn)刀多走一個(gè)刀位偏差。如果某一非基準(zhǔn)刀的刀位偏差為正值，說(shuō)明這把刀在對(duì)應(yīng)的X或Z向比基準(zhǔn)刀長(zhǎng)。程序運(yùn)行時(shí)，通過(guò)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償使該把刀在對(duì)應(yīng)的方向比基準(zhǔn)刀少走一個(gè)刀位偏差。

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刀偏法對(duì)刀的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是壓某一把刀的刀位點(diǎn)與工件原點(diǎn)重合時(shí)，找出刀架的轉(zhuǎn)塔中心在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。只是我們沒(méi)有把這個(gè)坐標(biāo)存儲(chǔ)在G54這個(gè)寄存器中，而是直接把它存儲(chǔ)到刀補(bǔ)寄存器中，這樣調(diào)用T指令進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償時(shí)，就相當(dāng)于為每一把刀建立了一個(gè)工件坐標(biāo)系。每一把刀的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)實(shí)質(zhì)上并不是建立在刀位點(diǎn)上，而是建在刀架的轉(zhuǎn)塔中心上，但是不管那一把刀轉(zhuǎn)到工作位置，當(dāng)?shù)都艿霓D(zhuǎn)塔中心位于該把刀的工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)如圖3的A時(shí)，這把刀的刀位點(diǎn)都應(yīng)在O點(diǎn)，為了便于描述，所以我們通常說(shuō)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)建在O點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上它是在A點(diǎn)的。

（二）G54對(duì)刀的實(shí)質(zhì)及方法

FANUC系統(tǒng)有三種對(duì)刀方法可以將工件坐標(biāo)系建立起來(lái)。第一種方法是用G54~G59選擇工件坐標(biāo)系，從而將工件坐標(biāo)系建立起來(lái)。這種方法是一種相對(duì)刀偏對(duì)刀法，它實(shí)際上是通過(guò)尋找工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，從而將基準(zhǔn)刀的工件坐標(biāo)系建立起來(lái)。我們可以把G54~G59看成是六個(gè)寄存器，對(duì)刀過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)尋找工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并把這個(gè)坐標(biāo)存在六個(gè)寄存器中的任一一個(gè)寄存器的過(guò)程。而調(diào)用G54~G59的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是從對(duì)應(yīng)的寄存器中將工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)取出來(lái)，并在該坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)上將工件坐標(biāo)系建立起來(lái)的過(guò)程。

在FANUC 0I 系統(tǒng)中用G54～G59設(shè)置工件零點(diǎn)

的對(duì)刀步驟如下：

1.基準(zhǔn)刀的對(duì)刀。

（1）手動(dòng)切削端面。

（2）沿X軸移刀具但不改變Z坐標(biāo)，然后停止主軸。

（3）按下功能鍵OFFSET/SETING。

（4）按下軟鍵[WORK]，顯示工件原點(diǎn)偏置的設(shè)定畫(huà)面。

（5）將光標(biāo)定位在所需設(shè)定的工件原點(diǎn)偏置G54上。

（6）按下所設(shè)定偏置的軸的地址鍵Z，輸入0，然后按下[MEASUR]，工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的Z坐標(biāo)就存儲(chǔ)在G54的Z存儲(chǔ)單元。

（7）動(dòng)切削外圓。

（8）沿Z軸移動(dòng)刀具但不改變X坐標(biāo)然后主軸停止（9）測(cè)量外圓直徑D，然后輸入直徑XD，按下[MEASUR]，工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的X坐標(biāo)就存儲(chǔ)在G54的X存儲(chǔ)單元。

（9）在MDI模式，輸入G54G1XDZ0M03S600后，按循環(huán)啟動(dòng)鍵,若刀具剛好走到圖4的位置，則說(shuō)明對(duì)刀是正確的，工件坐標(biāo)系剛好建在了工件前端面的正中心。

2.非基準(zhǔn)刀的對(duì)刀。

（1）驗(yàn)證完第一把刀后，暫時(shí)不要將第一把刀移開(kāi)，先將相對(duì)坐標(biāo)清零，其操作如下：按功能鍵POS，按軟鍵[（OPRT）]，按軟鍵[ORIGIN]，按軟鍵[ALLEXE]，所有軸的相對(duì)坐標(biāo)均復(fù)位為0。

（2）移第二把刀的刀位點(diǎn)如圖5所示的位置；

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（3）按功能鍵POS，再按軟鍵[REL]，記下X、Z后的相對(duì)坐標(biāo)值，該值即為非基準(zhǔn)刀相對(duì)于基準(zhǔn)刀在X、Z方向的刀補(bǔ)值。

（4）按功能鍵OFFSET/SETING，再按軟鍵[OFFSET]。

（三）G50對(duì)刀的實(shí)質(zhì)及方法

第二種方法是用G50來(lái)建立工件坐標(biāo)系。這種方法對(duì)刀的實(shí)質(zhì)是通過(guò)確定對(duì)刀點(diǎn)或起刀點(diǎn)（調(diào)用程序加工之前，刀具所在的位置點(diǎn)）在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，從而將工件坐標(biāo)系建立起來(lái)。它的格式為：G50 X_ Z_，其中X_ 、Z_是對(duì)刀點(diǎn)或起刀點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。這種對(duì)刀方法采用的也是一種相對(duì)刀偏法。

用G50設(shè)置工件零點(diǎn)的步驟如下：

1.基準(zhǔn)刀的對(duì)刀。

（1）用外圓車(chē)刀先試切一段外圓，按功能鍵POS，按軟鍵[（OPRT）]，當(dāng)未顯示[WRK-CD]時(shí)，按菜單繼續(xù)鍵＞，按軟鍵[WRK-CD]，輸入X0，按軟鍵[AXS-CD]。

（5）這時(shí)程序開(kāi)頭：G50 X150 Z150 ……

（6）注意：用G50 X150 Z150，程序起點(diǎn)和終點(diǎn)必須一致即X150 Z150，這樣才能保證重復(fù)加工不亂刀。

2.非基準(zhǔn)刀的對(duì)刀

用G50對(duì)刀，其非基準(zhǔn)刀的對(duì)法與G54的對(duì)法相同。

（四）T指令對(duì)刀的實(shí)質(zhì)及方法

第三種方法是直接用T指令建立工件坐標(biāo)系，它采用的是刀偏法對(duì)刀，實(shí)質(zhì)就是使某一把刀的刀位點(diǎn)與工件原點(diǎn)重合時(shí)，找出刀架的轉(zhuǎn)塔中心在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并把它存儲(chǔ)到刀補(bǔ)寄存器中。

采用T指令對(duì)刀前，應(yīng)注意回一次機(jī)床參考點(diǎn)（零點(diǎn)）。

直接用T指令建立工件坐標(biāo)系的對(duì)刀步驟如下：

1.基準(zhǔn)刀的對(duì)法。

（1）在手動(dòng)方式中用一把實(shí)際刀具切削端面。

（2）僅僅在X軸方向上退刀，不要移動(dòng)Z軸，停止主軸。

（3）測(cè)量工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)至端面的距離β（或0）。

（4）按功能鍵OFFSET/SETING。

（5）按軟鍵[OFFSET]。

（6）按軟鍵[GEOM]。

（7）將光標(biāo)移動(dòng)至欲設(shè)定的偏置號(hào)處。

（8）輸入Zβ（或0）。

（9）按軟鍵[MESURE]。

（10）在手動(dòng)方式中用一把實(shí)際刀具切削外圓。

（11）僅僅在Z方向上退刀，不要移動(dòng)X，停止主軸。

（12）測(cè)量被車(chē)削部分的直徑D。

（13）按功能鍵OFFSET/SETING。

（14）按軟鍵[OFFSET]。

（15）按軟鍵[GEOM]。

（16）將光標(biāo)移動(dòng)至欲設(shè)定的偏置號(hào)處。

（17）輸入XD。

（18）按軟鍵[MESURE]。

2.非基準(zhǔn)刀的對(duì)法。

（1）移第二把刀的刀位點(diǎn)如圖5所示的位置。

（2）按功能鍵OFFSET/SETING。

（3）按軟鍵[OFFSET]。

（4）按軟鍵[GEOM]。

（5）將光標(biāo)移動(dòng)至欲設(shè)定的偏置號(hào)處。

（6）輸入Zβ（或0）。

（7）按軟鍵[MESURE]。

（6）輸入XD。

（7）按軟鍵[MESURE]。

（五）結(jié)束語(yǔ)

對(duì)刀在數(shù)控加工中非常重要，在實(shí)際加工中應(yīng)根據(jù)不同的加工要求和編程方法進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x用。G50指令是根據(jù)刀具當(dāng)前所在位置，即起刀點(diǎn)來(lái)設(shè)定工件坐標(biāo)系的，在加工中受斷電或手動(dòng)回零點(diǎn)及起刀點(diǎn)位置的影響，用G50對(duì)刀時(shí)，應(yīng)注意加工前使刀具回到工件坐標(biāo)系設(shè)定的起刀點(diǎn)位置，否則執(zhí)行程序時(shí)，由于工件坐標(biāo)原點(diǎn)的位置產(chǎn)生移動(dòng)，可能導(dǎo)致工件報(bào)廢，甚至造成嚴(yán)重事故。利用G54~G59設(shè)定工件坐標(biāo)系后，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中

的位置不變，它與刀具的當(dāng)前位置無(wú)關(guān)。一旦刀偏值被輸入，一直有效。對(duì)于用同一夾具加工同批工件時(shí)，只對(duì)第一件工件對(duì)刀即可，且用該指令建立工件坐標(biāo)系一次可同時(shí)對(duì)6把刀或一次裝夾可加工6個(gè)工件，自動(dòng)化程度高。T指令對(duì)刀是三種對(duì)刀方的一種方法，利用它建立的工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的位置也是不變的，且與刀具的當(dāng)前位置無(wú)關(guān)。利用G54~G59和T指令對(duì)刀時(shí)，應(yīng)注意在建立工件坐標(biāo)系之前，首先機(jī)床各軸需回一次零點(diǎn)。

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