數控銑床/加工中心

編程與操作第3章數控銑床/加工中心編程幾何基礎知識目標◎掌握數控銑床坐標系的確定方法◎能確定工件坐標系◎理解刀具運動軌跡計算的原因◎能利用絕對和增量方法計算基點坐標◎能合理選擇工件原點機床坐標系和工件坐標系3.1機床參考點和工件零點3.2絕對坐標和相對坐標3.3基點的計算3.4節點的計算3.5刀具軌跡的坐標值計算3.63.1機床坐標系和工件坐標系

3.1.1機床坐標系數控機床標準坐標系采用右手笛卡兒坐標系，如圖3.1所示。圖3.1右手笛卡兒坐標系1．機床坐標系基本規定（1）刀具相對工件運動的原則。編程人員編程時可以假定機床加工時工件是靜止的。（2）機床進給運動的名稱、方向。規定機床進給運動的坐標軸向用X、Y、Z表示。

X、Y、Z軸向的關系符合右手直角笛卡兒坐標系規則，圍繞平行X、Y、Z旋轉坐標軸的圓周進給坐標軸分別用A、B、C表示。其正向用右手螺旋定則確定（3）機床進給運動正方向的確定。即刀具靠近工件表面為負方向，標注為－X，－Y，－Z，刀具遠離工件表面為正方向，標注為+X，+Y，+Z。（4）產生機床正向運動的工件運動的名稱。

圖3.2立式銑床的坐標運動2．確定機床坐標軸的具體名稱

機床往往有多個直線運動坐標軸的方向，在具體確定某機床各直線運動的坐標軸的具體名稱時（或Ｘ或Ｙ或Ｚ），一般是先確定機床Ｚ軸，再確定X軸，最后確定Ｙ軸。（1）Ｚ軸坐標的運動方向。一般取產生切削動力的主軸軸線方向為Z軸方向。（2）X軸坐標的運動方向。①當Z軸豎直（立式）時，人從刀具主軸向立式機床的立柱面向時，他的右手方向為+X方向。②當Z軸水平（臥式）時，人從刀具主軸向工件面向時，他的右手方向為+X方向。圖3.3臥式銑床的坐標運動3.1.2工件坐標系在數控編程的過程中，需要在零件圖紙上也設定一個坐標系，通常稱為編程坐標系或工件坐標系，工件坐標系坐標軸的名稱和方向應與所選用機床的坐標系坐標軸的名稱和方向一致。圖3.4立式數控銑床機床坐標系與工件坐標系圖3.5臥式數控銑床機床坐標系與工件坐標系3.2機床參考點和工件零點機床參考點（R點）是機床坐標系中一個固定不變的位置點，通過機床回參考點操作，確認某進給運動方向的坐標測量初始點。工件原點的一般選用原則有如下4點。（1）工件原點選在工件圖樣的尺寸基準上。（2）所選的工作原點能使工件方便地裝卡、測量和檢驗。（3）工件原點盡量選在尺寸精度較高、表面粗糙度值低的工件表面上。（4）對于有對稱形狀的幾何零件，工件原點最好選在對稱中心上。3.3絕對坐標和相對坐標絕對坐標：在數控編程時，以編程原點計算得出的點的坐標值。增量坐標：運動軌跡的終點坐標是相對于其起點坐標計算得出的。圖3.6絕對坐標與增量坐標的計算

【例3.1】求圖3.6中的點A、點B的絕對坐標與增量坐標。解：絕對坐標：A點X=40，Y=70；B點X=100，Y=30。增量坐標：B相對于A的增量坐標為X=60，Y=?40。3.4基點的計算

3.4.1基點的含義零件的輪廓曲線一般由直線、圓弧、二次曲線等不同的幾何元素組成，通常把各個幾何元素間的連接點稱為基點?；c可以直接作為刀具運動軌跡的起點或終點，如圖3.7中的A、B、C、D、E都是該零件輪廓上的基點。圖3.7基點的計算3.4.2基點計算的內容

基點計算的內容主要包括：每條運動軌跡（線段）的起點或終點的坐標值和圓弧運動軌跡的圓心坐標值等。

【例3.2】如圖3.8所示，銑削半徑為R的圓弧，已知圓弧的起點、終點坐標，求圓心坐標。圖3.8圓弧基點計算3.5節點的計算

3.5.1節點的含義采用擬合原理，用直線或圓弧去逼近被加工曲線。擬合過程中出現的點稱為節點。圖3.9節點的計算3.5.2節點坐標值計算

非圓曲線輪廓零件的數值，多按以下步驟進行。（1）選擇插補方式，即采用直線還是圓弧逼近非圓曲線。（2）確定編程允許誤差，保證擬合誤差。（3）選擇數學模型，確定計算方法。主要考慮兩方面因素：一是盡可能按等誤差條件，確定節點坐標；二是盡可能尋找簡便算法。（4）根據算法，畫出計算機處理流程圖。（5）用高級語言編寫程序，上機調試，獲得節點坐標數據。3.6刀具軌跡的坐標值計算當用立銑刀進行銑削加工時，因刀位點和切削點不重合，編程時應根據工件的加工輪廓和設定的刀具半徑量，按刀具半徑補償方法編制刀具中心運動