數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系及編程規(guī)則

課題3數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系及編程規(guī)則數(shù)控加工技術(shù)

浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校主講：周建強(qiáng)電話：139570284159/29/20231（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向（二）常用編程指令（三）零件數(shù)控加工典型案例分析教學(xué)內(nèi)容（四）思考題9/29/202321.1機(jī)床坐標(biāo)系（機(jī)床上固有的坐標(biāo)系）1．機(jī)床坐標(biāo)系的確定（1）機(jī)床相對運(yùn)動的規(guī)定編程時，假定工件靜止，刀具運(yùn)動，實(shí)際恰相反；1.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動方向均已標(biāo)準(zhǔn)化，這給數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的設(shè)計(jì)、程序編制和使用維修帶來極大的便利。（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/20233（2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定

在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動和輔助運(yùn)動，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動的位移和運(yùn)動的方向，這就需要通過坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)，這個坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/20234

1）大拇指—X坐標(biāo)；食指—Y坐標(biāo)；中指—Z坐標(biāo)；2）各指的指向?yàn)樵撟鴺?biāo)的正方向；3）右手螺旋定則（大拇指的指向?yàn)楦髯鴺?biāo)的正向，四指的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)樾D(zhuǎn)坐標(biāo)的正向）決定圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，用A、B、C表示；右手笛卡兒直角坐標(biāo)系決定標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系：（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/20235（3）運(yùn)動方向的規(guī)定(a)右手直角坐標(biāo)系統(tǒng)(b)X、Y、Z移動軸A、Ｂ、Ｃ旋轉(zhuǎn)軸（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202362．坐標(biāo)軸方向的確定

（1）Z坐標(biāo)1）規(guī)定平行于主軸軸線（若沒有主軸，則規(guī)定垂直于工件裝夾表面）的坐標(biāo)為Z坐標(biāo)；2）若有幾根主軸，則Z坐標(biāo)平行與垂直于工件裝夾表面的一根主軸；3）若主軸能擺動（在擺動范圍內(nèi)），Z坐標(biāo)就是只與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的一個坐標(biāo)平行的坐標(biāo)或是能與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的多個坐標(biāo)平行，但垂直于工件裝夾表面的坐標(biāo)；4）Z軸的正方向是使刀具遠(yuǎn)離工件的方向；（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/20237若Z軸是垂直的，從主軸向立柱看（從機(jī)床正面看），對于單立柱機(jī)床，X軸的正向指向右邊；對于雙立柱機(jī)床，從主軸向左側(cè)立柱看時，X軸的正向指向右邊；（2）X坐標(biāo)1）在刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上：若Z軸是水平的，則從主軸向工件看（從機(jī)床后面向前看），X軸的正向指向右邊；（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/20238＋Z＋Y＋X臥式數(shù)控銑床的坐標(biāo)系返回（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/20239＋Z＋Y＋X數(shù)控龍門銑床的坐標(biāo)系返回（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/2023102）在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上，X軸的運(yùn)動方向是在工件的徑向并平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄軸的正向；（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202311（3）Y坐標(biāo)1）確定XZ的坐標(biāo)的正方向后，用右手直角坐標(biāo)系確定Y坐標(biāo)的方向；（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/2023123．附加坐標(biāo)系為了編程和加工的方便，有時還要設(shè)置附加坐標(biāo)系。對于直線運(yùn)動，通常建立的附加坐標(biāo)系有：1）指定平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)；2）指定不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸也可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)；

（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/2023134．機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置（1）機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個固定點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動的基準(zhǔn)參考點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床的使用說明書上均有說明；（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202314（2）數(shù)控銑床的原點(diǎn)在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/2023155．機(jī)床參考點(diǎn)（1）機(jī)床參考點(diǎn)是用于對機(jī)床運(yùn)動進(jìn)行檢測和控制的固定位置點(diǎn)。（2）機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個已知數(shù)。注意：通常在數(shù)控銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的；而在數(shù)控車床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。

（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202316（3）數(shù)控機(jī)床開機(jī)時，必須先回零，即確定機(jī)床原點(diǎn)，而確定機(jī)床原點(diǎn)的運(yùn)動就是刀架返回參考點(diǎn)的操作，這樣通過確認(rèn)參考點(diǎn)，就確定了機(jī)床原點(diǎn)。只有機(jī)床參考點(diǎn)被確認(rèn)后，刀具（或工作臺）移動才有基準(zhǔn)。（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202317

在機(jī)床通電后，要在機(jī)床上建立唯一的坐標(biāo)系，而大多數(shù)數(shù)控機(jī)床的位置反饋系統(tǒng)都使用增量式的旋轉(zhuǎn)編碼器或者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而機(jī)床在通電開機(jī)后，無法確定當(dāng)前在機(jī)床坐標(biāo)系中的真實(shí)位置，所以都必須首先返回參考點(diǎn)，從而確定機(jī)床的坐標(biāo)系原點(diǎn)。（4）為什么要返回參考點(diǎn)？（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/2023181.2編程坐標(biāo)系1）編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。2）編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。如圖所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)。（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/2023193）編程原點(diǎn)是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

4）編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致，如圖所示為車削零件的編程原點(diǎn)。

（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202320編程坐標(biāo)系返回車削零件的編程原點(diǎn)（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202321確定編程原點(diǎn)返回（一）數(shù)控加工坐標(biāo)系及方向9/29/202322（二）常用編程指令2.1絕對尺寸指令（G90）和增量尺寸指令（G91）（1）G90－所有運(yùn)動軌跡坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值都從某一固定的坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量；（2）G91—運(yùn)動軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)是相對于該段軌跡的起點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)量。注意：1）在同一個程序里，可單獨(dú)使用，也可混合使用，以不用加減計(jì)算即可得到坐標(biāo)值的原則來選用；2）但在同一條程序段中，只能使用一種，不能混用；3）如果加工精度要求比較高，就選用G90，因?yàn)槭褂肎91會產(chǎn)生累計(jì)誤差。9/29/202323絕對尺寸編程…..G90………;G00X30Y37;……（二）常用編程指令9/29/202324相對尺寸編程…..G91………;G00X20Y25;……（二）常用編程指令9/29/202325練習(xí)與思考：假設(shè)銑刀已定位至H點(diǎn)，接著沿A→B→C→D→E→F→G→程序原點(diǎn)→A點(diǎn)，試完成輪廓切削的程序。（二）常用編程指令9/29/202326G90G01X18.F100；＝＞H→B，用絕對值表示較方便；G91X35.Y-20.； ＝＞ B→C，用增量值表示較方便；G90X92.； ＝＞ C→D，用絕對值表示較方便；Y15.； ＝＞ D→E，用絕對值表示較方便；G91X-60.； ＝＞ E→F，用增量值表示較方便；程序編制如下：（二）常用編程指令9/29/202327Y-15.； ＝＞ F→G，用增量值表示之；X-32.； ＝＞ G→程序原點(diǎn)，理由同上；Y60.； ＝＞程序原點(diǎn)→A，理由同上。（二）常用編程指令9/29/202328坐標(biāo)平面選擇指令是用來選擇圓弧插補(bǔ)的平面和刀具補(bǔ)償平面的。（1）G17—選擇XY平面；（數(shù)銑和加工中心默認(rèn)，編程時可省掉）（2）G18—選擇ZX平面；（數(shù)車默認(rèn)，編程時可省掉）（3）G19—選擇YZ平面。2.2坐標(biāo)平面選擇指令（G17、G18、G19）（二）常用編程指令9/29/2023292.3快速點(diǎn)定位指令（G00）1、編程格式G00X

Y

Z

；（不需指定F）其中：1）格式中可三軸聯(lián)動或兩軸聯(lián)動或一軸聯(lián)動；2）X、Y、Z的值為點(diǎn)定位后的終點(diǎn)坐標(biāo)值；3）只要是非切削的移動，通常使用G00指令（如由機(jī)械原點(diǎn)快速定位至切削起點(diǎn)，切削完成的Z軸退刀及X、Y軸的定位等，以節(jié)省加工時間）。（二）常用編程指令9/29/2023302、注意：1）以數(shù)控系統(tǒng)預(yù)先調(diào)定的最大進(jìn)給速度移動，可以通過控制面板上的“快速進(jìn)給率”按鈕調(diào)整；2）快速點(diǎn)定位指令控制刀具以點(diǎn)位控制的方式快速移動到目標(biāo)位置，其移動速度由參數(shù)來設(shè)定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個坐標(biāo)方向同時按參數(shù)設(shè)定的速度移動，最后減速到達(dá)終點(diǎn)。

（二）常用編程指令9/29/202331一般都設(shè)定成斜進(jìn)45°（又稱為非直線型定位）方式，而不以直線型定位方式移動。3）G00快速定位的路徑a、同時到達(dá)終點(diǎn)b、單向移動至終點(diǎn)（二）常用編程指令9/29/202332圖示刀具由A點(diǎn)快速定位至B點(diǎn)：用絕對值表示：G90G00X92.Y35.；用增量值表示：G91G00X62.Y-25.；（二）常用編程指令9/29/2023332.4直線插補(bǔ)指令（G01）1、編程格式G01X

Y

Z

F

；其中：1）G01是續(xù)效指令，如相同可省略；2）X、Y、Z的值是直線插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)值；3）F為進(jìn)給速度（F是持續(xù)有效的指令，故切削速率相同時，下一程序段可省略），單位是mm/min；4）可三軸聯(lián)動或二軸聯(lián)動或單軸移動；（二）常用編程指令9/29/202334OABCDE假設(shè)刀具由程序原點(diǎn)往上銑削輪廓外形。G90G01Y17.F80；X-10.Y30.；

G91X-40.；

Y-18.；

G90X-22.Y0；

X0.；

：（二）常用編程指令9/29/2023352.5圓弧插補(bǔ)指令（G02—順時針圓弧插補(bǔ)指令；G03—逆時針圓弧插補(bǔ)指令）1、編程格式（1）X－Y平面上的圓?。?）Z－X平面上的圓弧（3）Y－Z平面上的圓?。ǘ┏Ｓ镁幊讨噶?/29/202336根據(jù)右手坐標(biāo)系統(tǒng)，視線朝向平面垂直軸的正方向往負(fù)方向看，順時針為G02，逆時針為G03。（二）常用編程指令9/29/202337其中：1）X

Y

Z

是圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)，可用絕對值（G90）或增量值（G91）表示；2）（半徑法）R是圓弧半徑，以半徑值表示：當(dāng)圓弧對應(yīng)的圓心角≦180°時，R是正值；當(dāng)圓弧對應(yīng)的圓心角＞180°時，R是負(fù)值；（二）常用編程指令9/29/2023383）（圓心法）I、J、K是圓心相對于圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)增量，在X(I)、Y(J)、Z(K)軸上的分向量；4）選用原則：以使用較方便者（即不用計(jì)算，即可看出數(shù)值者）為取舍，當(dāng)同一程序段中同時出現(xiàn)I、J和R時，以R為優(yōu)先（即有效），I、J無效。

（二）常用編程指令9/29/202339走刀方向起點(diǎn)（終點(diǎn)）