技术

一、数控机床的坐标系

关于数控机床的坐标轴和运动方向，ISO组织对作了统一的规定，并制订了ISO841标准；这与我国有关部门制定的相应标准JB3051-82相当。

（一）坐标轴及运动方向的规定

1.机床上一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个坐标，其中直线进给运动坐标轴为X、Y、Z轴，称为基本坐标轴，它们之间符合右手定则；围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别为A、B、C轴，它们之间符合右手螺旋定则。

2.刀具相对运动，工件相对静止原则

不同机床的进给运动部件不同，有的机床是刀具做实际的进给运动，如车床；有的是工作台带着工件做实际的进给运动，如铣床。机床坐标轴的正向规定前提：

假定工件静止，刀具相对于工件作进给运动；如要表示刀具固定，工件运动的坐标，则用X′ Y′ Z′ A′ B′ C′来表示。按相对运动关系，由于工件运动方向与刀具运动方向相反，所以有：

+X= -X′+Y= -Y′ +Z= -Z′

+A= -A′ +B= -B′ +C= -C′

3.附加坐标轴

X 、Y、 Z 基本坐标系又称第一坐标系，它表示最靠近主轴的坐标系。此外，若有平行于基本坐标系、稍远于主轴的坐标系称为第二坐标系，其坐标轴用U、V、W轴表示，称为扩展轴，它们分别平行于X 、Y、 Z轴。若还有平行于基本坐标系、更远于主轴的坐标系称为第三坐标系，其坐标轴用P、 Q、R轴表示，它们也分别平行于X 、Y、 Z轴。

同理，A、B、C 称为第一回转坐标系；若有其它回转运动轴则用D轴、E轴、F轴表示。

（二）数控机床坐标轴的确定：

1. Z坐标轴

A.对于有且只有一个主轴的机床，则规定平行于机床主轴的坐标轴为Z坐标轴；Z轴正方向是假定工件不动，刀具远离工件的方向；

B.若机床上没有主轴，则规定垂直于工件装夹面的坐标轴为Z轴；

C.若机床上有几根主轴：则规定选垂直于工件装夹面的一根主轴作为主要主轴，Z轴即为平行于主要主轴的坐标轴。

2. X坐标轴： X坐标轴都是水平的

A. 对于刀具旋转的机床

若Z轴是垂直的(立式机床)，则规定从主轴向立柱看去，X轴正方向指向右边；若Z轴是水平的(卧式机床)，则规定从主轴(刀具)的后端向工件看去，X轴正方向指向右边。

B.对工件旋转的机床，则规定X轴在工件的径向,且平行于横向滑座，X轴正向为刀具远离工件旋转中心线的方向。

C.对刀具和工件都不旋转的机床，则规定刀具切削方向为X轴正向。

3. Y坐标轴: 当Z、X坐标轴都确定后，可由右手定则确定Y坐标轴正向。

二、机床原点与机床坐标系

1.机床原点(机床坐标原点):

是机床上的一个固定点, 在机床设计调整好后,该点就被唯一的确定下来，用户不能随意改动。

对车床：机床原点一般定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点；

对立式铣床：机床原点定义在X向、Y向工作台和Z向主轴箱向正方向运动到达的极限位置；

2 .机床坐标系：

机床坐标系是以机床原点为坐标原点建立的坐标系。

3.机床参考点：

机床参考点也是机床上的一个固定点, 在机床设计调整好后,该点就被唯一的确定下来，用户不能随意改动；有些机床上机床原点与机床参考点重合。

三、工件原点和工件坐标系

1. 编程时选工件图纸上的某一固定点为原点建立的坐系，称为工件坐标系；该固定点即为工件原点。

2.工件坐标系与机床坐标系的不同。

3. 工件坐标系设定的依据：一是要符合零件图样尺寸的标注习惯；二是要便于编程时运动轨迹的计算；一般可以零件图样上的设计基准点为工件原点建立工件坐标系。

例车削加工零件时，工件原点可选择在工件右端面中心点/ 或工件左端面中心点/或卡盘前端面中心点；铣削加工时，工件原点可选择在工件上表面中心点。

4.工件坐标系与机床坐标系的联系：二者坐标轴平行、同向，但原点不同；可通过对刀 ，用G92指令建立二者的联系。

 

四、绝对坐标与相对坐标

绝对坐标与相对坐标是计量坐标值的两种方式。若运动轨迹终点坐标是相对于起点来计量的，这种坐标系称为相对坐标系（或增量坐标系）； 若所有坐标点的坐标值都相对于工件原点来计量的，这种坐标系称为绝对坐标系。

 

绝对坐标时：X_A=30    Y_A=35

X_B=12    Y_B=15

相对坐标时：X_B=-18   Y_B=-20

            X_A=18    Y_A=20

 

五、尺寸设定单位

数控编程中的尺寸设定单位一般有英制、公制和脉冲当量三种。若采用英制尺寸设定单位，则移动轴尺寸单位为英寸，旋转轴尺寸单位为度；若采用公制尺寸设定单位，则移动轴尺寸单位为毫米，旋转轴尺寸单位为度；若采用轴脉冲当量设定单位，则移动轴尺寸单位为移动轴脉冲当量，旋转轴尺寸单位为旋转轴脉冲当量；系统的最小设定单位是一个脉冲当量；即相对于每一个脉冲信号，机床移动部件的位移量；如直线位移时0.001mm /脉冲；角位移时0.001度/脉冲。

六、数控加工程序的结构

1.程序的构成

一个完整的零件加工程序是由一个个程序段组成，每个程序段是由代码字(或称指令字) 组成，每个代码字又是由地址符和地址符后带符号的数字组成。

 

注:

(1)程序段排列次序和程序段号: 程序中程序段必须按加工工步或动作的先后顺序排列; 程序段号用自然数表示; 相邻的程序段号可以连续,也可不连续; 有些数控机床的数控加工程序中,程序段号可以省略不写.

(2)程序段格式: 指程序段中代码字的排列书写方式和顺序,以及每个代码字和整个程序段的长度和规定。现在普遍采用的是地址符可变程序段格式，又称字地址程序段格式。这种格式规定，每一个代码字都以地址符开始, 后跟符号和数字；程序段中代码字的先后排列顺序没有严格要求; 程序段中不需要的代码字不要写; 程序段中与前面程序段相同的续效代码可以不写。即每个程序段的长度、代码字的字数、字长都可变。这种程序段格式的优点是程序简单、直观、可读性强、易于检查。

(3)代码字(指令字)由地址符和地址符带符号数字组成，一般符合ISO标准 ，表示控制系统的一个具体指令，用来描述工艺系统的各种操作和运动特征。数控程序中主要包含的代码字的地址符有:

地址符      功能           后跟数字范围             意义

O P %    表示程序号         0000~~9999          指定程序编号

N        程序段号           0~~9999             指定程序段号

G        准备功能           00~~99           指定机床运动状态

(使机床建立起某种加工方式)

X Y Z     坐标字    ± 0.001~~9999.999         指定坐标轴移动坐标、

I J K R                                         圆弧中心坐标、半径

                                   

F            进给功能     1~~12000mm/min    指定进给速

S             主轴转速        0~~9999r/min    指定主轴转

M            辅助功能         00~~99        定机床电器开/关动

T             刀具功能         1~~100        定刀具编号、偏置

 2.主程序和子程序

数控加工程序总体结构上可分为主程序和子程序。子程序是单独抽出来按一定的格式编写,可被主程序调用的连续的程序段。主程序和子程序必须在一个程序文件中。合适地使用子程序，可简化编程。