1、項(xiàng)目十三 坐標(biāo)系、偏移、旋轉(zhuǎn)一、 實(shí)訓(xùn)目的：1. 掌握數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的種類，及運(yùn)動(dòng)原則的確定。2. 掌握機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)軸方向的確定。3. 掌握如何確定工件坐標(biāo)系及各個(gè)坐標(biāo)軸的偏置。 4. 了解數(shù)控機(jī)床附加坐標(biāo)軸及運(yùn)動(dòng)方向。5. 掌握工件坐標(biāo)系偏移用法及注意事項(xiàng)。6. 掌握工件坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令的應(yīng)用及注意事項(xiàng)。二、 理論基礎(chǔ)：（一）坐標(biāo)系 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系分為：a)機(jī)床坐標(biāo)系b)相對(duì)坐標(biāo)系c)絕對(duì)坐標(biāo)系1. 機(jī)床坐標(biāo)系的確定機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的，用來(lái)確定工件坐標(biāo)系，并建立在機(jī)床原點(diǎn)上。機(jī)床原點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)基準(zhǔn)位置，也是機(jī)床上的一個(gè)物理位置。（1） 機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定 在機(jī)床上，始終認(rèn)為工件靜

2、止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣，編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過(guò)程。（2） 機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定 在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來(lái)控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)方向，這就需要通過(guò)坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱為機(jī)床坐標(biāo)系。如圖12 / 233-1所示。圖13-1圖13-2標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾兒直角坐標(biāo)系決定，如圖13-3所示（a）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90，則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。 （b）大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指

3、的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。（c）圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B和C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B和C的正向，如圖13-3圖13-3 (3)運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定 增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖13-4所示為數(shù)控銑床上三個(gè)運(yùn)動(dòng)的正方向。圖13-4（3） 坐標(biāo)軸方向的確定（a） Z坐標(biāo) Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正方向?yàn)榈毒唠x開工件的方向。圖13-4所示為數(shù)控銑床的Z坐標(biāo)。（b） X坐標(biāo) X坐標(biāo)平行于工件的裝

4、夾平面，一般在水平面內(nèi)。在銑床確定X軸的方向時(shí)，要考慮兩種情況。 臥式銑床：Z坐標(biāo)是水平的，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方。 立式銑床：Z坐標(biāo)是垂直的，觀察者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)指向右方。如圖13-1所示為數(shù)控銑床的X坐標(biāo)。（4） Y坐標(biāo) 在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)的方向。圖13-4所示為數(shù)控銑床的Y坐標(biāo)。2. 工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)，根據(jù)零件尺寸、形狀，為便于編程而在零件圖上設(shè)定的坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系一旦確定，工件在機(jī)床上的安裝位置和方向也就確定。建立工件坐標(biāo)系包括確定坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)

5、軸方向。坐標(biāo)原點(diǎn)通常是建立在零件最重要的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上。例如基準(zhǔn)面的中心點(diǎn)、基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線的交點(diǎn)等。在確定原點(diǎn)位置時(shí)，主要考慮編程計(jì)算方便、機(jī)床調(diào)整方便、對(duì)刀方便及其毛坯上位置確定方便等。一般情況下，工件坐標(biāo)的坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向和機(jī)床坐標(biāo)軸的方向相一致，當(dāng)加工需要時(shí)，也可以不一致。加工時(shí)，先測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離，即圖13-2所示X、Y、Z的偏置值，將該偏置預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)中，在加工時(shí)工件原點(diǎn)偏置值便自動(dòng)加到工件坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機(jī)床坐標(biāo)系確定的加工坐標(biāo)值進(jìn)行加工，而編程人員則按照工件坐標(biāo)系進(jìn)行編程，這樣使用起來(lái)非常方便。3. 機(jī)床坐標(biāo)系設(shè)置指令（1） 機(jī)床坐標(biāo)系設(shè)定指令G53 機(jī)床

6、坐標(biāo)系也稱也稱為機(jī)床參考點(diǎn)坐標(biāo)系。在FANUC/SIMENS系統(tǒng)中，用G53指令來(lái)指令目標(biāo)點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。G53指令用于移動(dòng)刀具或工作臺(tái)，類似于快速移動(dòng)指令。該指令格式：G90 G53 X_Y_Z_式中，X、Y、Z機(jī)床坐標(biāo)系下的絕對(duì)坐標(biāo)值。（2） 工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G54G59使用G54G59指令設(shè)置機(jī)床坐標(biāo)系。在用試切法進(jìn)行對(duì)刀時(shí)，預(yù)先用面板G54G59等指令，利用系統(tǒng)中的刀具位置測(cè)量功能，自動(dòng)計(jì)算工件坐標(biāo)系零點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，這樣可設(shè)定6個(gè)對(duì)應(yīng)的工件系。編程格式：G54G59(G90)GOO X_Y_Z_式中，X、Y、Z任意一個(gè)合適點(diǎn)的坐標(biāo)值。（注：類似起刀點(diǎn)位置）注意事項(xiàng)如

7、果使用G53指令，必須是在G90方式使用如果使用G54G59指令對(duì)刀來(lái)設(shè)定工件坐標(biāo)系，在執(zhí)行加工程序之前，刀具可以在任何位置（但要考慮安全因素），也就是說(shuō)刀具可以在任何位置上啟動(dòng)加工程序。用G54G59指令建立坐標(biāo)系，必須在接通電源后做一次手動(dòng)返回參考點(diǎn)的操作，才能正確建立工件坐標(biāo)系。（二）坐標(biāo)系偏移(局部坐標(biāo)系)坐標(biāo)系偏移是為了方便編程，在工件坐標(biāo)系中設(shè)定的子坐標(biāo)系，實(shí)際上就是通常所說(shuō)的坐標(biāo)系變換功能。 在工件坐標(biāo)系中，可以設(shè)置局部坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)的原點(diǎn)可以設(shè)定在工件坐標(biāo)系中的任意指定位置。當(dāng)局部坐標(biāo)系設(shè)定時(shí)，后面的以絕對(duì)方式（G90）指令的移動(dòng)是局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。為了取消局部坐標(biāo)系并在

8、工件坐標(biāo)系中指定坐標(biāo)值，應(yīng)使局部坐標(biāo)系零點(diǎn)與工件坐標(biāo)系零點(diǎn)一致。指令格式：FANUCG52 X Y Z _ (在單獨(dú)的程序段編程) G52 X0 Y0 Z0 (取消局部坐標(biāo)系)式中 X、Y局部坐標(biāo)系原點(diǎn)在原工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。局部坐標(biāo)系SIMENSTRANS X Y Z _(在單獨(dú)的程序段編程)ATRANS X Y Z _(在單獨(dú)的程序段編程)TRANS (取消局部坐標(biāo)系)指令參數(shù)意義： TRANS：坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換（局部坐標(biāo)系） ATRANS：是附加的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，相對(duì)于已經(jīng)存在的局部坐標(biāo)系。圖13-5 TRANS/A TRANS的關(guān)系注意事項(xiàng) 局部坐標(biāo)系設(shè)定不改變工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系。 局部坐

9、標(biāo)系使用完之后必須要取消局部坐標(biāo)系指令。 局部坐標(biāo)系暫時(shí)清除刀具半徑補(bǔ)償中的偏置。 絕對(duì)值方式中，在局部坐標(biāo)系指令之后立即指定運(yùn)動(dòng)指令。（三）坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn) 編程形狀能夠旋轉(zhuǎn)。用該功能（旋轉(zhuǎn)指令）可將工件旋轉(zhuǎn)某一指定角度。另外，如果工件的形狀由許多相同的圖形組成，則可將圖形單元編成子程序，然后用主程序的旋轉(zhuǎn)指令調(diào)用。這樣可簡(jiǎn)化編程。指令格式：FANUCG17G18 G68 R;坐標(biāo)系開始旋轉(zhuǎn)G19G69: 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消G17 (G18或G19): 平面選擇，在其上包含旋轉(zhuǎn)的形狀。 與指令的坐標(biāo)平面（G17、G18、G19）相應(yīng)的X_Y_Z_中的兩個(gè)軸的絕對(duì)指令，在G68后面指定旋轉(zhuǎn)中心。R_ 角

10、度位移，正值表示逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。負(fù)值表示順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)中心（）旋轉(zhuǎn)角度R（絕對(duì)值）旋轉(zhuǎn)角度R（增量值）圖13-6SIMENS:1.編程格式： ROT X_Y_Z_ROT RPL=_開始坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn) AROT X_Y_Z_AROT RPL=_ ROT 取消坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)每一個(gè)指令必須在單獨(dú)的一個(gè)NC程序段內(nèi)編程。2. 指令和參數(shù)意義： ROT：工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)。 AROT：可編程的零點(diǎn)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。 X_Y_Z_:在空間的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)所繞的幾何軸。 RPL: 在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。3功能 ROT/AROT可以圍繞幾何軸（X,Y,Z）中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，也可以在給定的平面內(nèi)（G17G

11、19）(或圍繞垂直于他們的進(jìn)給軸)旋轉(zhuǎn)一定的角度得到旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)系。這使得傾斜的表面或幾個(gè)工件邊在一次設(shè)置中被加工出來(lái)。4. 在空間的旋轉(zhuǎn)替代指令ROT X_Y_Z_是通過(guò)圍繞特定軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)編程的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系絕對(duì)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)基點(diǎn)是上一次通過(guò)G54G59設(shè)置的一個(gè)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。相對(duì)指令A(yù)ROT X_Y_Z_也是通過(guò)圍繞特定軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)編程的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系相對(duì)旋轉(zhuǎn)。不過(guò)它是以當(dāng)前的或上一次的編程零點(diǎn)位置作為旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)。如圖13-7圖13-75. 平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系在G17G19所確定的平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。替代指令ROT RPL=_:相對(duì)指令A(yù)ROT RPL=_。坐標(biāo)系在目前的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)通過(guò)編程角度R

12、PL=_確定。注意事項(xiàng)：FANUC 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令用完之后要立即取消。 在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)G代碼的程序段之前指定平面選擇代碼（G17G19）。平面選擇代碼不能在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)方式中指定。 不編程時(shí)，則G68程序段的刀具當(dāng)前位置認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)中心。 R 角度位移，從第三軸正方向看，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，反之為正。 在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)之后，執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具偏置和其它補(bǔ)償操作。 當(dāng)G68被編程時(shí)，在G68之后，絕對(duì)值指令之前，增量值指令的旋轉(zhuǎn)中心是刀具位置。 取消坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)方式的G代碼（G69）可以指定在其它指令的程序段中。也可以單獨(dú)一段。SIMENS 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令用完之后要立即取消。 空間繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)

13、 X Y Z后跟角度值。 平面坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令ROT RPL在ROT 和RPL之間要輸入空格。 平面旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，系統(tǒng)默認(rèn)刀具當(dāng)前位置為旋轉(zhuǎn)中心。 ROT RPL 后跟角度值，從第三軸的正方向看順時(shí)針為負(fù)，反之為正。實(shí)訓(xùn)步驟：課后題1（必做）深度1mm課后題2（選作）課后題3（選作）1.所需材料：100X100X20 鋁塊2.所需工具：10三刃立銑刀 平口鉗 游標(biāo)卡尺 尋邊器 Z軸設(shè)定器 墊塊3.切削參數(shù)：S800 F200 D=5 H=04.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 53 每超差0.01mm扣一分，扣完為止 總分5分 30 每超差0.01mm扣一分。 總分5分 深度1每超差0.01mm扣一分 總分5分 偏移旋

14、轉(zhuǎn)定位尺寸 20 30每超差0.01mm扣一分。 總分10分注意事項(xiàng)：圖一：用偏移和旋轉(zhuǎn)時(shí)要考慮之間的前后關(guān)系。 偏移指令用完之后在程序最后要取消偏移指令 旋轉(zhuǎn)指令的角度如何來(lái)判斷。解決方案： 先用偏移指令后用旋轉(zhuǎn)指令。 從Z軸正方向看順時(shí)針為負(fù)，逆時(shí)針為正。FANUCSIMENSO1111AB1111G90 G54G17G00Z100; G90 G54G17G00Z100;M03S800F200 M03S800F200X-10Y-10 X-10Y-10Z5 Z5G01Z-2G01Z-2G41D1X0Y0G41D1X0Y0Y30Y30X10X10XTAN30*20+10Y10,R6X=TAN(

15、30)*20+10Y10RND=6X38X38G03Y22R6G03Y22CR=6Y30Y30X52X52X60Y22X60Y22Y7Y7G03X53Y0R7G03X53Y0CR=6X0X0G40X-10 Y-10G40X-10 Y-10G00Z100G00Z100M30M30O2222AB2222G90 G54G17G00Z100; G90 G54G17G00Z100;G52X20Y40 TRANSX20Y40G68X0Y0R45 ROT RPL=45M03S800F200M03S800F200X-10Y-10X-10Y-10Z5Z5G01Z-2G01Z-2G41D1X0Y0G41D1X0Y0Y30Y30X10X10XTAN30*20+10Y1