1、 課題3 數(shù)控機床的坐標系及編程規(guī)則數(shù)控加工技術 浙江工業(yè)大學浙西分校主講：周建強電話：139570284159/19/20221（一） 數(shù)控加工坐標系及方向（二）常用編程指令（三）零件數(shù)控加工典型案例分析教學內(nèi)容（四）思考題9/19/202221.1 機床坐標系（機床上固有的坐標系） 1機床坐標系的確定 （1）機床相對運動的規(guī)定 編程時，假定工件靜止，刀具運動，實際恰相反；1. 數(shù)控機床的坐標系 數(shù)控機床的坐標軸和運動方向均已標準化，這給數(shù)控系統(tǒng)和機床的設計、程序編制和使用維修帶來極大的便利。（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/20223（2）機床坐標系的規(guī)定 在數(shù)控機床上，機床的動作是由

2、數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現(xiàn)，這個坐標系被稱之為機床坐標系。（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/20224 1）大拇指X坐標；食指Y坐標；中指Z 坐標； 2）各指的指向為該坐標的正方向； 3）右手螺旋定則（大拇指的指向為各坐標的正向，四指的旋轉方向為 旋轉坐標的正向） 決定圍繞X、Y、Z坐標旋轉的旋轉坐標，用A、B、C表示； 右手笛卡兒直角坐標系決定標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系：（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202252坐標軸方向的確定 （1）Z坐標 1）規(guī)定平行于主軸軸線（若

3、沒有主軸，則規(guī)定垂直于工件裝夾表面）的坐標為Z坐標； 2）若有幾根主軸，則Z坐標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坐標就是只與標準坐標系的一個坐標平行的坐標或是能與標準坐標系的多個坐標平行，但垂直于工件裝夾表面的坐標；4）Z軸的正方向是使刀具遠離工件的方向；（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/20227 若Z軸是垂直的，從主軸向立柱看（從機床正面看），對于單立柱機床，X軸的正向指向右邊； 對于雙立柱機床，從主軸向左側立柱看時，X軸的正向指向右邊；（2）X坐標 1）在刀具旋轉的機床上： 若Z軸是水平的，則從主軸向工件看（從機床后面向前看），X軸的正向指向右

4、邊；（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/20228ZYX數(shù)控龍門銑床的坐標系 返回（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/2022102）在工件旋轉的機床上，X軸的運動方向是在工件的徑向并平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉中心的方向為X軸的正向；（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202211（3）Y坐標 1）確定XZ的坐標的正方向后，用右手直角坐標系確定Y坐標的方向；（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/2022124機床原點的設置（1）機床原點是指在機床上設置的一個固定點，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，在數(shù)控機床的使用說明書上均有

5、說明；（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202214（2）數(shù)控銑床的原點 在數(shù)控銑床上，機床原點一般取在X、Y、Z坐標的正方向極限位置上 。（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202215（3）數(shù)控機床開機時，必須先回零，即確定機床原點，而確定機床原點的運動就是刀架返回參考點的操作，這樣通過確認參考點，就確定了機床原點。只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202217 在機床通電后，要在機床上建立唯一的坐標系，而大多數(shù)數(shù)控機床的位置反饋系統(tǒng)都使用增量式的旋轉編碼器或者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而機床在通電開機后，無法確定當前在機

6、床坐標系中的真實位置，所以都必須首先返回參考點，從而確定機床的坐標系原點。 （4）為什么要返回參考點？（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/2022181.2 編程坐標系 1）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。 2）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。如圖所示，其中O2即為編程坐標系原點。（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/2022193）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。 4）編程原點應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基準上，編程坐標系中各軸的方向應該與所使用的數(shù)控機床相應的坐標軸方向一致，如

7、圖所示為車削零件的編程原點。 （一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202220編程坐標系 返回車削零件的編程原點（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202221 確定編程原點 返回（一） 數(shù)控加工坐標系及方向9/19/202222絕對尺寸編程.G90;G00 X30 Y37;（二）常用編程指令9/19/202224相對尺寸編程.G91;G00 X20 Y25;（二）常用編程指令9/19/202225 G90 G01 X18. F100； H B，用絕對值表示較方便； G91 X35. Y-20.； B C，用增量值表示較方便； G90 X92.； C D，用絕對值表示較方便； Y15.；

8、D E，用絕對值表示較方便； G91 X -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9/19/202227Y -15.； F G，用增量值表示之；X -32.； G程序原點，理由同上； Y60.； 程序原點A，理由同上。（二）常用編程指令9/19/202228坐標平面選擇指令是用來選擇圓弧插補的平面和刀具補償平面的。（1）G17選擇XY平面；（數(shù)銑和加工中心默認，編程時可省掉）（2）G18選擇ZX平面；（數(shù)車默認，編程時可省掉）（3）G19選擇YZ平面。2.2坐標平面選擇指令（G17、G18、G19）（二）常用編程指令9/19/2022292.3快速點定位指令（G

9、00）1、編程格式 G00 X 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的值為點定位后的終點坐標值； 3）只要是非切削的移動，通常使用G00指令（如由機械原點快速定位至切削起點，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9/19/2022302、注意： 1）以數(shù)控系統(tǒng)預先調(diào)定的最大進給速度移動，可以通過控制面板上的“快速進給率”按鈕調(diào)整； 2）快速點定位指令控制刀具以點位控制的方式快速移動到目標位置，其移動速度由參數(shù)來設定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個坐標方向同時按參數(shù)設定的速度移動，最后減速到達終點。 （二）

10、常用編程指令9/19/202231 一般都設定成斜進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、同時到達終點b、單向移動至終點（二）常用編程指令9/19/202232圖示刀具由A點快速定位至B點：用絕對值表示：G90 G00 X92. Y35.；用增量值表示：G91 G00 X62. Y -25.；（二）常用編程指令9/19/2022332.4直線插補指令（G01）1、編程格式 G01 X Y Z F ；其中： 1）G01是續(xù)效指令，如相同可省略； 2）X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標值； 3）F為進給速度（F是持續(xù)有效的指令，故切削速率相同時，下

11、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9/19/202234OABCDE假設刀具由程序原點往上銑削輪廓外形。G90 G01 Y17. F80； X -10. Y30.； G91 X -40.； Y -18.； G90 X -22. Y0； X0.； ：（二）常用編程指令9/19/2022352.5圓弧插補指令（G02順時針圓弧插補指令；G03逆時針圓弧插補指令）1、編程格式（1）XY平面上的圓?。?）ZX平面上的圓?。?）YZ平面上的圓?。ǘ┏Ｓ镁幊讨噶?/19/202236 根據(jù)右手坐標系統(tǒng)，視線朝向平面垂直軸的正方向往負方向看，順時

12、針為G02，逆時針為G03。（二）常用編程指令9/19/202237其中： 1）X Y Z 是圓弧插補的終點坐標，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： 當圓弧對應的圓心角180時，R是正值； 當圓弧對應的圓心角180時，R是負值；（二）常用編程指令9/19/202238 3）（圓心法）I、J、K是圓心相對于圓弧起點的坐標增量，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（即不用計算，即可看出數(shù)值者）為取舍，當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9/19/202

13、239走刀方向起點（終點）OA5）若要銑削一全圓時，只能用圓心法表示，半徑法無法執(zhí)行。若用半徑法以二個半圓相接 ，其真圓度誤差會太大。 如圖，銑削一全圓的指令寫法： G02 I -50；（二）常用編程指令9/19/202240假設刀具由程序原點向上沿輪廓銑削。G90 G01 Y12. F80；G02 X38.158 Y40. I38. 158 J -12.；G91 G01 X11.；G03 X24. R12.； G01 X8.0；（二）常用編程指令9/19/202241G02 X10. Y -10. R10.；G01 G90 Y10.； G91 X -15. Y -10.；X -20.；G90

14、 G03 X20.158 R18.；G01 X0.；G90 G01 Y12. F80；G02 X38.158 Y40. I38. 158 J -12.；G91 G01 X11.；G03 X24. R12.； G01 X8.0；（二）常用編程指令9/19/202242 （1）一般CNC銑床或MC開機后，即設定為G17（XY平面），故在XY平面上銑削圓弧，可省略G17指令； （2）當一單節(jié)中同時出現(xiàn)I、J和R時，以R為優(yōu)先（即有效），I、J無效； （3）I0或J0或K0時，可省略不寫； （4）省略X、Y、Z終點坐標指令時，表示起點和終點為同一點，是切削全圓，若用半徑法則刀具無運動產(chǎn)生；3、使用G0

15、2、G03圓弧切削指令時應注意下列幾點：（二）常用編程指令9/19/202243 （5）當終點坐標與指定的半徑值非交于同一點時，會顯示警示訊息； （6）直線切削后面接圖弧切削，其G指令必須轉換為G02或G03，若再行直線切削時，則必須再轉換為G01指令，這些是很容易被疏忽的； （7）使用切削指令（G01，G02，G03）須先指令主軸轉動，且須指令進給速率F。（二）常用編程指令9/19/202244 在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。 為了避免計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補償功能。2.6刀具半徑補償指令（二

16、）常用編程指令9/19/202245a、無刀具補償銑削外形b、無刀具補償銑削型腔刀具直徑8mm（二）常用編程指令9/19/202246a、有刀具補償銑削外形b、有刀具補償銑削型腔（二）常用編程指令9/19/202247 G41為左偏刀具半徑補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件左側的刀具半徑補償，見下圖所示。 刀具半徑左補償?shù)呐袛喾椒ǎǘ┏Ｓ镁幊讨噶?/19/202248 G42為右偏刀具半徑補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件右側的刀具半徑補償，見下圖所示。刀具半徑右補償?shù)呐袛喾椒ǎǘ┏Ｓ镁幊讨噶?/19/2022491、編程格式 G00/G01

17、 G41/G42 X Y D ； . G00/G01 G40 X Y ； . 其中：1）X、Y的值是建立補償直線段的終點坐標值； 2）D是刀具半徑補償代號地址字（數(shù)控系統(tǒng)的 內(nèi)存地址），后跟兩位數(shù)字表示。（二）常用編程指令9/19/2022502、使用刀補時應注意以下事項： 1）不能和G02、G03一起使用，只能與G00或G01一起使用，且刀具必須要移動（即激活刀徑補正指令，必須在前一單節(jié)激活） ； 2）程序制作時，程序中只給予刀徑補正號碼，如D11、D12每一個刀徑補償號碼均代表一個 補償值，此補償值可由參數(shù)設定為銑刀的直徑或半徑值（使用上，一般皆設定成銑刀的半徑值），而此銑刀半徑值是加工時

18、，預先由操作者鍵入控制系統(tǒng)之刀具補償號碼畫面之相對應 號碼內(nèi)； 3）一般鍵入補正值（即銑刀半徑值）皆采用正值較合理；（二）常用編程指令9/19/202251（三）零件數(shù)控加工典型案例分析掌握：1.工件坐標系的建立與刀補值的設置方法2.輪廓銑削程序編程方法 主要訓練指令：G00、G01、G02、G03、G41、G42、G40、 9/19/2022521、工藝分析1）零件幾何特點零件的毛坯為方形，該零件為輪廓加工的平面二維圖形，輪廓由直線和兩段圓弧組成（三）零件數(shù)控加工典型案例分析9/19/2022532）加工工序（1）毛坯為10010020板材，外輪廓和上表面已精加工過，要求銑削平面輪廓，工件材

19、料為45鋼。（2）根據(jù)零件圖樣要求，選用XK5032數(shù)控銑床即可達到要求。（3）以底面為定位基準，兩側用機用平口鉗夾緊，固定于銑床工作臺上 （4）采用16的立銑刀(銑輪廓)，安裝在機床主軸上（5）建立右刀補，按零件圖樣外形采用逆銑，考慮到立銑刀不能垂直切入工件，下刀點選擇在工件右下方，沿直線切入銑削輪廓。（6）確定切削用量（三）零件數(shù)控加工典型案例分析9/19/202254切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)該機床性能、相關的手冊并結合實際經(jīng)驗確定，詳見加工程序。2.加工過程 （三）零件數(shù)控加工典型案例分析9/19/202255%O2000N10G54G49G40G90S400M03;N20 G01 Z30 F200;N30 X95Y-35;N40Z-3F100;N50G42X95Y-20D01;N60Y30;N70X60.489Y81.318;N80G03X24.74Y77.26R20;（三）零件數(shù)控加工典型案例分析9/19/202256N90G01X5Y25;N100G03X25Y5R20;N110G01X80;N120X95Y20;N130Y