数控机床工件坐标系的设定方法分析

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２１卷　第２期　新乡师范高等专科学校学报　Ｖｏ１．２１，Ｎｏ．２　２００７年３月　Ｊ０ｌ瓜ＮＡＩ．ＯＦＸ￣ＭＡＮＧＴＥＡＣＨＥＲＳ　ＣＯＬＬＥＧＥ　ＭＡＲ，２００７　数控机床工件坐标　系的　设定方法分析　冯琪玲　（辽宁工程技术大学职业技术学院，辽宁阜新１２３Ｏ００）　摘要：介绍了数控机床常用的工件坐标系的设定方法及思路，以华中世纪星铣床数控系统为例总结介绍了几　种工件坐标系的设定方法。阐明了Ｇ５４一Ｇ９２指令的功能和应用实例。　关键词：数控机床；坐标系的设定；华中世纪星数控系统Ｇ５４一Ｇ９２指令应用　中图分类号：ＴＰ１３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８．７６１３（２００ｒ７）０２　Ｄ删２　０引言　系。　在数控机床上加工零件，刀具与工件的相对运动是以数　编程时首先根据被加工零件的几何形状和尺寸，在零件　字的形式体现的。因此，必须建立相应的坐标系，才能明确　图上设定工件坐标系，使零件图上的所有几何元素在坐标系　刀具与工件的相对位置。所以每一个数控编程员和数控机　中都有确定的位置，为编程提供轨迹坐标和运动方向。　床的操作者，都必须对数控机床的坐标系有一个完整且正确　工件坐标系的坐标轴，要根据工件在机床上的安装位置　的理解。否则，程序编制将发生错误，操作机床时也会发生　和加工方法来确定。一般工件坐标系的ｚ轴要与机床坐标　事故。因此。对Ｇ５４一Ｇ９２指令进行认真研究和实践校验具　系的ｚ轴平行，且正方向一致，与工件的主要定位支撑面垂　有很强的实际意义。　直；工件坐标系的　轴选在零件尺寸较大或切削时的主要进　１机床坐标系与坐标原点　给方向上，且与机床坐标系的　轴平行且正向一致；工件坐　机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的　、ｙ、ｚ　标系的ｙ轴，可根据右手定则确定　Ｊ。　轴直角坐标系，称为机床坐标系…。机床原点为机床上的一　工件原点即工件坐标系原点。也称程序原点或编程原　个固定点，也称机床零点，用“　”表示。机床零点是通过机　点，用“　’表示。它是编程时定义在工件上的几何基准点。　床参考点间接确定的，机床参考点也是机床上的一个固定　该点在机床坐标系中的位置可通过Ｇ代码来设置。　点，其与机床零点间有一确定的相对位置，一般设置在刀具　工件原点要根据编程计算方便、机床调整方便、对刀方　运动的　、ｙ、ｚ正向最大极限位置。在机床每次通电之后、　便以及零件的特点来确定。一般应选在零件的设计基准、工　工作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参　艺基准或精度要求较高的工件表面上；对于几何元素对称的　考点，其位置由机械档块确定。这样，通过机床回零操作，确　零件，工件原点应设在零件的对称中心上，对于一般零件，工　定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控　件原点应设在零件外轮廓的某一角上；ｚ轴方向的原点一般　系统内部建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。　设在零件的上表面。　机床坐标系是机床固有的坐标系，一般情况下，机床坐标系　数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、　在机床出厂前已经调整好，不允许用户随意变动。　左端面或卡爪的前端面与ｚ轴的交点上。　机床原点的作用是使机床与控制系统同步，建立测量机　数控铣床加工零件的工件原点选择时应该注意：工件原　床运动坐标的起始位置。　点应选在零件图的尺寸基准上，对于对称零件，工件原点应　机床原点一般设在　、ｙ、ｚ三轴回零的交会点，该点是　设在对称中心上；对于一般零件，工件原点设在工件外轮廓　一个三维面的交点，无法直接表示，只有通过各坐标轴的零　的某一角上，这样便于坐标值的计算。对于ｚ轴方向的原　点作相应的平行切面，这些切面的交点，即为机床原点。　点，一般设在工件表面，并尽量选在精度较高的工件表面。　２工件坐标系与工件坐标系原点　同一工件，由于工件原点变了，程序段中的坐标尺寸也　工件坐标系是编程时使用的坐标系，又称为编程坐标　随之改变。因此，数控编程时，应该首先确定编程原点，确定　收稿日期．－２￣０１－１４　作者简介：冯琪玲（１９６３－），女，辽宁阜新人，辽宁工程技术大学职业技术学院讲师，主要从事机械制造、数控加工实训与　计算机辅助设计专业的教学研究工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　冯琪玲：数控机床工件坐标系的设定方法分析　工件坐标系。编程原点在机床坐标系中位置的确定是在工　３．２采用Ｇ９２指令设置工件坐标系，Ｇ９２与刀具当前位置有　件装夹完毕后，通过对刀确定。　关　３工件坐标系的设定　机床原点与工件原点之间的距离，可以间接地通过刀具　工件坐标系的设定，实际上是在机床坐标系中建立工件　的位置来确定。即确定工件原点与刀具当前位置的距离。　坐标系。使刀具在工件坐标系中沿工件的编程轨迹运动，实　以工件原点为基准，测量刀具起始点的坐标值，并把这个坐　现零件的切削加工。　标值通过Ｇ９２指令编到程序中，作为零件所有加工尺寸的基　编程人员在编程时，只据零件图纸选择编程原点，该点　准点。因此，在每个程序的开头，都要设定工件原点的偏置　在机床坐标系中的位置可通过Ｇ代码来设置，建立编程坐标　值，其格式如下：Ｇ９２　Ｘ－Ｙ－Ｚ－　系（工件坐标系）。编程尺寸均按编程坐标系中的尺寸给定、　其中　，】，，ｚ的值为工件原点与刀具当前位置Ａ的距离。如　计算进行编程，而不考虑工件毛坯装夹的实际位置。　图２所示。　当工件在机床上固定以后，工件原点与机床原点也就有　了确定的位置关系，即两坐标原点的偏差就已确定。这个偏　差值通常是由机床操作者在手动操作下，通过工件测量头或　碰刀的方式测量的。该测量值预存到数控系统或编入Ｇ代　码中，运行时即可实现工件原点向机床原点的偏移，使两点　重合。　方法是测量工件原点与机床原点之间的距离，即工件原　点与机床原点的偏差值，该偏差值可以预存在数控系统内或　图２　Ｇ９２指令设置工件坐标　编写在加工程序中，在加工时工件原点与机床原点的偏差值　便自动加到工件坐标系上，使数控系统按照机床坐标系确定　Ｎ００１０　Ｇ９２　Ｘａ　Ｙｂ　Ｚｃ［在机床坐标系中设置工件坐标系］　……工件的坐标值，实现零件的自动加工。　［加工零件］　３．１在机床坐标系中直接采用Ｇ５４一Ｇ５９指令设定加工原点，　采用Ｇ９２指令设置工件坐标系注意：Ｇ９２指令不使机床　Ｇ５４一Ｇ５９与刀具当前位置无关　运动，其指定的坐标值只是设定了工件原点在机床坐标系中　首先将Ｇ５４一Ｇ５９的坐标值设置在原点偏置寄存器中，　的位置，刀具并不产生运动。　编程时再用Ｇ５４一Ｇ５９指令调用。例如，采用Ｇ５４指令设置　用Ｇ９２指令设置工件坐标系，是在程序中用程序段中的　工件坐标系，如１所示。　坐标值直接进行设置，然后再用手动将刀具移到　玢ｚｃ点　调用。　用Ｇ９２指令设置工件坐标系，发生断电重启时Ｇ９２指令　设置的工件坐标系不存在，需要重新对刀。而Ｇ５４一Ｇ５９指　令设置工件坐标系仍然存在，不用重新对刀　。　４结束语　上述各种方法，是笔者在深入理解工件坐标系的设定并　结合华中世纪星铣削系统的特点的基础上进行的全面总结，　所有方法均已通过实践验证。教学实践表明，这些方法简　便、实用、有效，能满足数控技能考证和工业生产的要求。在　图１　Ｇ５４一Ｇ５９指令设置工件坐标系　粗、精对刀的多种方法中，从保证对刀精度并兼顾对刀效率　考虑，笔者推荐采用Ｇ５４一Ｇ５９指令设置工件坐标方案。它　（１）将编程原点在机床坐标系的坐标值通过工件测量头　不仅适合于华中数控系统也适合于其他数控系统。　或碰刀的方式测量出来，输入到坐标系下Ｇ５４原点偏置寄存　器中，其格式如下：Ｇ５４；Ｘ１２．０；Ｙ８．０；Ｚ０；……　参考文献：　（２）编程时再用Ｇ５４～Ｇ５９指令调用，其格式如下：　Ｎ００１０　Ｇ５４　［在机床坐标系中设置第一个工件坐标系］　［１］马立克．数控编程与加工技术［Ｍ］．大连理工大学出版　……　［加工第一个零件］　社，２００４：７—９．　Ｎ００７０　Ｇ５５　［在机床坐标系中设置第二个工件坐标系］　［２］王宝成．现代数控机床实用教程［Ｍ］．天津科学技术出版　……　［加工第二个零件］　社，２０００：５．　Ｎ０１００　Ｇ５６　［在机床坐标系中设置第三个工件坐标系］　［３］华中科大数控技术研究中心．数控铣床编程与操作基础　……　［加工第三个零件］　［Ｍ］．武汉：２００５：１３—１４．　使用Ｇ５４一Ｇ５９指令，可以在机床行程范围内设置６个　【责任编辑邢怀民】　不同的工件坐标系。　显然，对于多工件原点设置，采用Ｇ５４一Ｇ５９原点偏置寄　存器存储所有工件原点与机床原点的偏置值，然后在程序中　直接调用Ｇ５４一Ｇ５９指令进行原点偏置是很方便的。　４１