數(shù)控機床的坐標系和數(shù)控機床編程及加工

數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)1數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。編程工作主要包括：（1）分析零件圖樣和制定工藝方案（2）數(shù)學(xué)處理（3）編寫零件加工程序（4）程序檢驗分析零件圖樣和制定工藝方案數(shù)

學(xué)

處

理編

寫

程

序程

序

校

驗修改22、數(shù)控程序編制的方法數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。（1）手工編程手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作。零件圖樣工藝人員夾具表機床表刀具表工藝規(guī)程編程人員加

工

程

序

初

稿加工程序修改編程手冊3數(shù)控機床在加工時，坐標系頁面上一般都顯示四個坐標系：相對坐標系、剩余坐標系、絕對坐標系（工件坐標系）和機床坐標系。在數(shù)控編程時，需要重點掌握和了解的是機床坐標系和工件坐標系。 1.機床坐標系 機床坐標系是機床上固有的坐標系，它是制造、調(diào)整機床的基礎(chǔ)，也是建立工件坐標系的基礎(chǔ)。機床坐標系在出廠前已經(jīng)調(diào)整好，一般情況下，不允許用戶進行變動。機床坐標系的原點(一般用M表示)也叫機床零點。機床零點M是建立其它坐標系的基準。不同的機床，機床的零點的位置也不同。機床零點一般不能直接測量，所以在設(shè)計機床時就設(shè)定一個與機床零點有固定位置關(guān)系的點，這個點叫機床參考點（一般用R表示），通過讓機床返回參考點來建立起數(shù)控機床的坐標系。 4機床原點的設(shè)置

機床原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，即機床坐標系的原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點。（1）數(shù)控車床的原點在數(shù)控車床上，機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處。同時，通過設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機床原點設(shè)定在X、Z坐標的正方向極限位置上。

5機床參考點機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機床原點的坐標是一個已知數(shù)。通常在數(shù)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。下圖為數(shù)控車床的參考點與機床原點。

6編程坐標系編程坐標系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。編程坐標系一般供編程使用，確定編程坐標系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。如下圖所示，其中O2即為編程坐標系原點。7編程原點是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點。編程原點應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，編程坐標系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機床相應(yīng)的坐標軸方向一致，如下圖所示為車削零件的編程原點。8加工坐標系1、加工坐標系的確定

加工坐標系是指以確定的加工原點為基準所建立的坐標系。加工原點也稱為程序原點，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點在機床坐標系中的位置。92、加工坐標系的設(shè)定

在機床坐標系中直接設(shè)定加工原點。例：以下圖為例，在配置FANUC-OM系統(tǒng)的立式數(shù)控銑床上設(shè)置加工原點03。（1）加工坐標系的選擇編程原點設(shè)置在工件軸心線與工件底端面的交點上。設(shè)工作臺工作面尺寸為800mm×320mm，若工件裝夾在接近工作臺中間處，則確定了加工坐標系的位置，其加工原點03就在距機床原點O1為X3、Y3、Z3處。并且X3=-345.700mm,Y3=-196.220mm,Z3=-53.165mm。（2）設(shè)定加工坐標系指令1）G54～G59為設(shè)定加工坐標系指令。G54對應(yīng)一號工件坐標系，其余以此類推。可在MDI方式的參數(shù)設(shè)置頁面中，設(shè)定加工坐標系。如對已選定的加工原點O3，將其坐標值10數(shù)控機床的坐標系

坐標軸的運動方向及其命名

統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機床坐標軸及其運動的方向，可使編程方便，并使編出的程序?qū)ν愋蜋C床有通用性。同時也給

維修和使用帶來極大的方便。ISO和我國都擬定了命名的標準。11進給運動坐標系

ISO和中國標準規(guī)定：數(shù)控機床的每個進給軸(直線進給、圓進給)定義為坐標系中的一個坐標軸。數(shù)控機床坐標系統(tǒng)標準：右手笛卡兒坐標系統(tǒng)；12基本坐標系：直線進給運動的坐標系（X.Y.Z）。坐標軸相互關(guān)系：由右手定則決定?；剞D(zhuǎn)坐標軸轉(zhuǎn)動的圓進給坐標軸分別用A.B.C表示，坐標軸相互關(guān)系由右手螺旋法則而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A13坐標軸方向：定義為刀具相對工件運動的方向。編程時不必知道機床運動的具體配置，就能正確地進行編程。附加坐標軸：平行于基本坐標系中坐標軸的進給軸，用U.V.W表示。14Z坐標（軸）方位Z坐標平行主軸軸線的進給軸。沒有主軸或有多個主軸：垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標。主軸能擺動：在擺動的范圍內(nèi)只與標準坐標系中的某一坐標平行時，則這個坐標便是Z坐標；若在擺動的范圍內(nèi)與多個坐標平行，則取垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標。15立式5軸數(shù)控銑床的坐標系Z坐標正方向規(guī)定：刀具遠離工件的方向。+Z+Z16+Z17X坐標

在刀具旋轉(zhuǎn)的機床上（銑床、鉆床、鏜床等）。Z軸水平（臥式），則從刀具(主軸)向工件看時，X坐標的正方向指向右邊。+Z+X18Z軸鉛直（立式）：單立柱機床，從刀具向立柱看時，X的正方向指向右邊；+Z立式5軸數(shù)控銑床的坐標系+Z+X+X19+ZZ軸鉛直（立式）：雙立柱機床(龍門機床)，從刀具向左立柱看時，X軸的正方向指向右邊。+X20在工件旋轉(zhuǎn)的機床上（車床、磨床等），X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向溜板，且刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。+Z+X21Y坐標利用已確定的X、Z坐標的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y坐標的正方向。右手定則：大姆指指向+X，中指指向+Z，則+Y方向為食指指向。右手螺旋法則：在XZ平面，姆指之外四指從Z抓向X，姆指所指的方向為+y。22立、臥式數(shù)控銑床+Z+X+Z+X+Y+Y23+Z+X+Y立式5軸聯(lián)動數(shù)控銑床+Z+X+Y龍門數(shù)控銑床24+Z+Y+Z+Y/+C+A+C5.回轉(zhuǎn)坐標A、B、C+X+X25立式5軸數(shù)控銑床的坐標系+Z+X+Y+A+C+W6.輔助坐標U、V、W

26二、機床坐標系與工件坐標系編程總是基于某一坐標系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機床坐標系和工件坐標系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的。27機床原點與機床坐標系機床原點機床坐標系的零點。這個原點是在機床調(diào)試完成后便確定了，是機床上固有的點。機床原點的建立：用回零方式建立。機床原點建立過程實質(zhì)上是機床坐標系建立過程28機床坐標系以機床原點為坐標系原點的坐標系，是機床固有的坐標系，它具有唯一性。機床坐標系是數(shù)控機床中所建立的工件坐標系的參考坐標系。注意：機床坐標系一般不作為編程坐標系，僅作為工件坐標系的參考坐標系。29工件原點與工件坐標系工件原點：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點或與之相關(guān)的點。該點也可以是對刀點重合。工件坐標系：以工件原點為零點建立的一個坐標系，編程時，所有的尺寸都基于此坐標系計算。工件原點偏置：工件隨夾具在機床上安裝后，工件原點與機床原點間的距離?，F(xiàn)代數(shù)控機床均可設(shè)置多個工件坐標系，在加工時通過G指令進行轉(zhuǎn)換。30Y軸偏置量X軸偏置量工件原點Z軸偏置量Y軸機床原點X軸Z軸臥式數(shù)控機床的坐標系X軸Z軸偏置量Y軸Y軸偏置量X軸偏置量機床原點工件原點立式數(shù)控機床的坐標系Z軸31三、絕對坐標編程和相對坐標編程定義絕對坐標編程：工件所有點的坐標值基于某一坐標系（機床或工件）零點計量的編程方式。相對坐標編程：運動軌跡的終點坐標值是相對于起點計量的編程方式（增量坐標編程）。32絕對坐標增量坐標X25Y50X15Y2533表達方式：G90/G91；X.Y.Z絕對，U.V.W相對選用原則：主要根據(jù)具體機床的坐標系，考慮編程的方便(如圖紙尺寸標注方式等)及加工精度的要求，選用坐標的類型。34四、分辨率（Resolution）分辨率(對控制系統(tǒng))，可以控制的最小位移量。數(shù)控機床的最小位移量（最小設(shè)定單位，最程單位，最小指令增量，脈沖當量（步進電機））是指數(shù)控機床的最小移動單位，它是數(shù)控機床的一個重要技術(shù)指標。一般為0.0001~0.01mm，視具體機床而定。）脈沖當量——對應(yīng)于每一個指令脈沖（最小位移指令）機床位移部件的運動量。35數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結(jié)合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機床各坐標的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機床完成相應(yīng)的運動。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗及試切數(shù)控機床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標準硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機械工程實驗教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返回程序零點G28

G92定義絕對坐標系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯編譯等。每一個工件程序由若干個程序段組成；每一個程序段完成一個加工步驟；每一個程序指令有程序段號和若干個指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復(fù)使用；