一、數控機床的坐標系

關于數控機床的坐標軸和運動方向，ISO組織對作了統一的規定，并制訂了ISO841標準；這與我國有關部門制定的相應標準JB3051-82相當。

（一）坐標軸及運動方向的規定

1.機床上一個直線進給運動或一個圓周進給運動定義一個坐標，其中直線進給運動坐標軸為X、Y、Z軸，稱為基本坐標軸，它們之間符合右手定則；圍繞X、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別為A、B、C軸，它們之間符合右手螺旋定則。

2.刀具相對運動，工件相對靜止原則

不同機床的進給運動部件不同，有的機床是刀具做實際的進給運動，如車床；有的是工作臺帶著工件做實際的進給運動，如銑床。機床坐標軸的正向規定前提：

假定工件靜止，刀具相對于工件作進給運動；如要表示刀具固定，工件運動的坐標，則用X′ Y′ Z′ A′ B′ C′來表示。按相對運動關系，由于工件運動方向與刀具運動方向相反，所以有：

+X= -X′+Y= -Y′ +Z= -Z′

+A= -A′ +B= -B′ +C= -C′

3.附加坐標軸

X 、Y、 Z 基本坐標系又稱第一坐標系，它表示最靠近主軸的坐標系。此外，若有平行于基本坐標系、稍遠于主軸的坐標系稱為第二坐標系，其坐標軸用U、V、W軸表示，稱為擴展軸，它們分別平行于X 、Y、 Z軸。若還有平行于基本坐標系、更遠于主軸的坐標系稱為第三坐標系，其坐標軸用P、 Q、R軸表示，它們也分別平行于X 、Y、 Z軸。

同理，A、B、C 稱為第一回轉坐標系；若有其它回轉運動軸則用D軸、E軸、F軸表示。

（二）數控機床坐標軸的確定：

1. Z坐標軸

A.對于有且只有一個主軸的機床，則規定平行于機床主軸的坐標軸為Z坐標軸；Z軸正方向是假定工件不動，刀具遠離工件的方向；

B.若機床上沒有主軸，則規定垂直于工件裝夾面的坐標軸為Z軸；

C.若機床上有幾根主軸：則規定選垂直于工件裝夾面的一根主軸作為主要主軸，Z軸即為平行于主要主軸的坐標軸。

2. X坐標軸： X坐標軸都是水平的

A. 對于刀具旋轉的機床

若Z軸是垂直的(立式機床)，則規定從主軸向立柱看去，X軸正方向指向右邊；若Z軸是水平的(臥式機床)，則規定從主軸(刀具)的后端向工件看去，X軸正方向指向右邊。

B.對工件旋轉的機床，則規定X軸在工件的徑向,且平行于橫向滑座，X軸正向為刀具遠離工件旋轉中心線的方向。

C.對刀具和工件都不旋轉的機床，則規定刀具切削方向為X軸正向。

3. Y坐標軸: 當Z、X坐標軸都確定后，可由右手定則確定Y坐標軸正向。

二、機床原點與機床坐標系

1.機床原點(機床坐標原點):

是機床上的一個固定點, 在機床設計調整好后,該點就被唯一的確定下來，用戶不能隨意改動。

對車床：機床原點一般定義在主軸旋轉中心線與卡盤后端面的交點；

對立式銑床：機床原點定義在X向、Y向工作臺和Z向主軸箱向正方向運動到達的極限位置；

2 .機床坐標系：

機床坐標系是以機床原點為坐標原點建立的坐標系。

3.機床參考點：

機床參考點也是機床上的一個固定點, 在機床設計調整好后,該點就被唯一的確定下來，用戶不能隨意改動；有些機床上機床原點與機床參考點重合。

三、工件原點和工件坐標系

1. 編程時選工件圖紙上的某一固定點為原點建立的坐系，稱為工件坐標系；該固定點即為工件原點。

2.工件坐標系與機床坐標系的不同。

3. 工件坐標系設定的依據：一是要符合零件圖樣尺寸的標注習慣；二是要便于編程時運動軌跡的計算；一般可以零件圖樣上的設計基準點為工件原點建立工件坐標系。

例車削加工零件時，工件原點可選擇在工件右端面中心點/ 或工件左端面中心點/或卡盤前端面中心點；銑削加工時，工件原點可選擇在工件上表面中心點。

4.工件坐標系與機床坐標系的聯系：二者坐標軸平行、同向，但原點不同；可通過對刀 ，用G92指令建立二者的聯系。

 

四、絕對坐標與相對坐標

絕對坐標與相對坐標是計量坐標值的兩種方式。若運動軌跡終點坐標是相對于起點來計量的，這種坐標系稱為相對坐標系（或增量坐標系）； 若所有坐標點的坐標值都相對于工件原點來計量的，這種坐標系稱為絕對坐標系。

 

絕對坐標時：X_A=30    Y_A=35

X_B=12    Y_B=15

相對坐標時：X_B=-18   Y_B=-20

            X_A=18    Y_A=20

 

五、尺寸設定單位

數控編程中的尺寸設定單位一般有英制、公制和脈沖當量三種。若采用英制尺寸設定單位，則移動軸尺寸單位為英寸，旋轉軸尺寸單位為度；若采用公制尺寸設定單位，則移動軸尺寸單位為毫米，旋轉軸尺寸單位為度；若采用軸脈沖當量設定單位，則移動軸尺寸單位為移動軸脈沖當量，旋轉軸尺寸單位為旋轉軸脈沖當量；系統的最小設定單位是一個脈沖當量；即相對于每一個脈沖信號，機床移動部件的位移量；如直線位移時0.001mm /脈沖；角位移時0.001度/脈沖。

六、數控加工程序的結構

1.程序的構成

一個完整的零件加工程序是由一個個程序段組成，每個程序段是由代碼字(或稱指令字) 組成，每個代碼字又是由地址符和地址符后帶符號的數字組成。

 

注:

(1)程序段排列次序和程序段號: 程序中程序段必須按加工工步或動作的先后順序排列; 程序段號用自然數表示; 相鄰的程序段號可以連續,也可不連續; 有些數控機床的數控加工程序中,程序段號可以省略不寫.

(2)程序段格式: 指程序段中代碼字的排列書寫方式和順序,以及每個代碼字和整個程序段的長度和規定。現在普遍采用的是地址符可變程序段格式，又稱字地址程序段格式。這種格式規定，每一個代碼字都以地址符開始, 后跟符號和數字；程序段中代碼字的先后排列順序沒有嚴格要求; 程序段中不需要的代碼字不要寫; 程序段中與前面程序段相同的續效代碼可以不寫。即每個程序段的長度、代碼字的字數、字長都可變。這種程序段格式的優點是程序簡單、直觀、可讀性強、易于檢查。

(3)代碼字(指令字)由地址符和地址符帶符號數字組成，一般符合ISO標準 ，表示控制系統的一個具體指令，用來描述工藝系統的各種操作和運動特征。數控程序中主要包含的代碼字的地址符有:

地址符      功能           后跟數字范圍             意義

O P %    表示程序號         0000~~9999          指定程序編號

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

G        準備功能           00~~99           指定機床運動狀態

(使機床建立起某種加工方式)

X Y Z     坐標字    ± 0.001~~9999.999         指定坐標軸移動坐標、

I J K R                                         圓弧中心坐標、半徑

                                   

F            進給功能     1~~12000mm/min    指定進給速

S             主軸轉速        0~~9999r/min    指定主軸轉

M            輔助功能         00~~99        定機床電器開/關動

T             刀具功能         1~~100        定刀具編號、偏置

 2.主程序和子程序

數控加工程序總體結構上可分為主程序和子程序。子程序是單獨抽出來按一定的格式編寫,可被主程序調用的連續的程序段。主程序和子程序必須在一個程序文件中。合適地使用子程序，可簡化編程。