项目三数控车床编程基础(一)

1、数控车床坐标系，也称为标准坐标系，包括直角坐标系、坐标原数控车床坐标系，也称为标准坐标系，包括直角坐标系、坐标原点和运动方向。建立车床的坐标系是用来确定刀具和工件之间的相对点和运动方向。建立车床的坐标系是用来确定刀具和工件之间的相对运动方向和移动距离，作为刀具运动路径的依据。运动方向和移动距离，作为刀具运动路径的依据。统一规定数控机床坐标系各轴的名称及其正负方向，不但可以简统一规定数控机床坐标系各轴的名称及其正负方向，不但可以简化数控程序编制，还能使编制的程序对同类型机床具备互换性。化数控程序编制，还能使编制的程序对同类型机床具备互换性。机床/工件坐标系机床原点、机床参考点机床坐标轴的确定方法

2、工件坐标系的建立方法一、机床坐标系一、机床坐标系数控车床的坐标系采用右手数控车床的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系，如图笛卡尔直角坐标系，如图3-1-1所所示。基本坐标轴为示。基本坐标轴为X，Y，Z ；相；相对于每个坐标轴的旋转运动坐标对于每个坐标轴的旋转运动坐标轴为轴为A、B、C，根据右手螺旋定，根据右手螺旋定则进行判定。则进行判定。图图3-1-1 右手笛卡尔直角坐标系右手笛卡尔直角坐标系1、右手笛卡尔直角坐标系、右手笛卡尔直角坐标系2、坐标轴及其运动方向、坐标轴及其运动方向普通数控车床有两跟坐标轴：普通数控车床有两跟坐标轴：X轴和轴和Z轴，两轴相互垂直，轴，两轴相互垂直，X轴表示刀具轴表示刀

3、具的横向切削运动，的横向切削运动，Z轴表示刀具的纵向切削运动。机床各坐标轴正方向的定轴表示刀具的纵向切削运动。机床各坐标轴正方向的定义：假设工件不动，规定刀具远离工件的方向为坐标的正方向，如图义：假设工件不动，规定刀具远离工件的方向为坐标的正方向，如图3-1-2、图图3-1-3所示。所示。（1）Z轴的确定轴的确定机床主轴是传递主要切削动力的轴，可以表现为加工过程中带动工件机床主轴是传递主要切削动力的轴，可以表现为加工过程中带动工件旋转，如卧式旋转，如卧式/立式数车、数控外圆磨床等；也可以表现为带动刀具旋转，立式数车、数控外圆磨床等；也可以表现为带动刀具旋转，如数铣、数钻、数控攻丝机等。如数铣、

4、数钻、数控攻丝机等。数控车床数控车床Z轴定义为平行于车床主轴的坐标轴，其正方向为刀具远离工轴定义为平行于车床主轴的坐标轴，其正方向为刀具远离工件的运动方向。件的运动方向。（2）X轴的确定轴的确定X轴是水平的，一般平行于工件装夹面且与轴是水平的，一般平行于工件装夹面且与Z轴垂直。数车的轴垂直。数车的X方向在方向在工件的径向上，且平行于横向滑座或其导轨，规定刀具远离工件旋转中心工件的径向上，且平行于横向滑座或其导轨，规定刀具远离工件旋转中心的方向为的方向为X轴的正方向。轴的正方向。当当Z、X两轴确定完成后，使用右手笛卡尔坐标系的原则确定。两轴确定完成后，使用右手笛卡尔坐标系的原则确定。（3）Y轴的

5、确定轴的确定图图3-1-2 前置刀架数车机床坐标系前置刀架数车机床坐标系图图3-1-3 后置刀架数车机床坐标系后置刀架数车机床坐标系3、机床原点、机床原点机床原点，也称为机械原点，它是车床坐标系的原点。该点是车床上机床原点，也称为机械原点，它是车床坐标系的原点。该点是车床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。改变。机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点，也是制造和调整机床机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点，也是制造和调整机床的基础。数控车床的机床原点一般设置在主轴回转中心与卡盘后端面的交的

6、基础。数控车床的机床原点一般设置在主轴回转中心与卡盘后端面的交点上。点上。4、机床参考点、机床参考点该点是机床上一个固定的点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移该点是机床上一个固定的点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。该点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置，其值由机床动的极限位置。该点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置，其值由机床制造厂测定后输入数控系统，并且记录在机床说明书中，用户不得更改，如制造厂测定后输入数控系统，并且记录在机床说明书中，用户不得更改，如图图3-1-4所示。所示。图图3-1-4 机床原点与机床参考点机床原点与机床参考点通过通过“返回参考点返回参考点

7、”操作，数控车床自动建立机床坐标系。操作，数控车床自动建立机床坐标系。二、工件坐标系二、工件坐标系工件坐标系，也称为编程坐标系，是用户在编程时用来定义工件形状工件坐标系，也称为编程坐标系，是用户在编程时用来定义工件形状和刀具相对于工件运动的坐标系。和刀具相对于工件运动的坐标系。为保证编程与机床加工的一致性，工件坐标系也应采用右手笛卡尔坐为保证编程与机床加工的一致性，工件坐标系也应采用右手笛卡尔坐标系建立各坐标轴。工件装夹到机床上时，应使工件坐标系与机床坐标系标系建立各坐标轴。工件装夹到机床上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。的坐标轴方向保持一致。1、工件坐标系原点、工件坐标系

8、原点工件坐标系的原点，也称为工件原点或编程原点，是定义在工件上的几何工件坐标系的原点，也称为工件原点或编程原点，是定义在工件上的几何基准点。编程人员可根据实际情况自行选择，但为计算方便、简化编程，一般基准点。编程人员可根据实际情况自行选择，但为计算方便、简化编程，一般应遵循以下原则：应遵循以下原则： 工件原点选在工件图样的基准上，以便于编程；工件原点选在工件图样的基准上，以便于编程； 工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上；工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上； 工件原点最好选在工件的对称中心上；工件原点最好选在工件的对称中心上； 要便于测量和检验。要便于测量和检验。

9、一般情况下，将编程原点设置在工件的回转中心线与工件右端面的交点上。一般情况下，将编程原点设置在工件的回转中心线与工件右端面的交点上。2、绝对坐标与相对坐标、绝对坐标与相对坐标数控加工程序中表示工件轮廓几何点的坐标位置有绝对坐标（数控加工程序中表示工件轮廓几何点的坐标位置有绝对坐标（X，Z）、）、增量坐标（增量坐标（U、W）或混合坐标（）或混合坐标（X/U，Z/W）。）。 绝对坐标绝对坐标刀具即将到达的目标点，相对于工件原点的坐标位置，如图刀具即将到达的目标点，相对于工件原点的坐标位置，如图3-1-5所示：所示：绝对坐标：A（X50，Y20）B（X80，Y40）C（X100，Y60）D（X120

10、，Y80）图图3-1-5 绝对坐标绝对坐标 相对坐标相对坐标刀具即将到达的目标点，相对于前一几何点坐标尺寸的增量来表示其坐刀具即将到达的目标点，相对于前一几何点坐标尺寸的增量来表示其坐标位置，如图标位置，如图3-1-6所示：所示：相对坐标：A（X50，Y20）B（X40，Y20）C（X20，Y20）D（X20，Y20）图图3-1-6 相对坐标相对坐标3、数车中工件轮廓上几何点坐标位置、数车中工件轮廓上几何点坐标位置在数控车床编程中，工件在数控车床编程中，工件X方向的坐标值无论是采用绝对方式还是增量方向的坐标值无论是采用绝对方式还是增量方式，一般都用直径值表示，这时刀具实际的移动距离是直径值的一

11、半。方式，一般都用直径值表示，这时刀具实际的移动距离是直径值的一半。编程时要根据零件的加工精度要求及编程方便与否选用合适的坐标类编程时要根据零件的加工精度要求及编程方便与否选用合适的坐标类型。在数控程序中，绝对坐标与增量坐标可单独使用，也可在不同程序段型。在数控程序中，绝对坐标与增量坐标可单独使用，也可在不同程序段上交叉设置使用；上交叉设置使用；数控车床上还可以在同一程序段中混合使用。使用原则主要是看何数控车床上还可以在同一程序段中混合使用。使用原则主要是看何种方式编程更方便。种方式编程更方便。【例例1】：如图：如图3-1-7所示，试用绝对、增量方式表示工件几何点所示，试用绝对、增量方式表示工

12、件几何点A、B、C和和D的坐标值。的坐标值。绝对坐标： 相对坐标：A（X0，Z0） A（U0，W0）B（X22，Z0） B（U22，W0）C（X22，Z-20） C（U0，W-20）D（X40，Z-20） D（U18，W0）图图3-1-7思考：若工件的编程原点建立在主轴回转中心线与工件左端面的交点思考：若工件的编程原点建立在主轴回转中心线与工件左端面的交点处，各几何点的坐标值又该如何表示？处，各几何点的坐标值又该如何表示？【例例2】：如图：如图3-1-8所示，试用绝对、增量方式表示工件各几何点坐标值。所示，试用绝对、增量方式表示工件各几何点坐标值。图图3-1-8绝对坐标：绝对坐标： 相对坐标：

13、相对坐标：A（X0，Z0） A（U0，W0）B（X20，Z0） B（U22，W0）C（X22，Z-12） C（U0，W-20）D（X40，Z-31） D（U18，W0）E（X40，Z-55） E（U0，W-24）F（X70，Z-55） F（U30，W0）G（X70，Z-70） G（U0，W-15）三、其它相关概念三、其它相关概念1、对刀、对刀确定工件在机床上的位置，也就是确定工件坐标系与机床坐标系的相确定工件在机床上的位置，也就是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系，通过刀偏建立两者之间的联系。互位置关系，通过刀偏建立两者之间的联系。2、刀位点、刀位点刀位点是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点。刀位点是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点。3、换刀点、换刀点在加工过程中，更换刀具时，刀具在工件坐标系中的位置为了防止换在加工过程中，更换刀具时，刀具在工件坐标系中的位置为了防止换刀时刀具冲撞到工件或机床的其他部件而设置的中间点。刀时刀具冲撞到工件或机床的其他部件而设置的中间点。本课题主要讲解了笛卡尔直角坐标系在车床上的建立、机床坐标系及本课题主要讲解了笛卡尔直角坐标系在车床上的建立、机床坐标系及工件坐标系的区别、绝对坐标与相对坐标的区别和作用，引申到工件坐标工件坐标系的区别、绝对坐标与相