课题三 数控机床的坐标系及编程规则

教 师 课 时 授 课 计 划教师姓名 课程名称 数控原理与编程实训授课时数0.5天 累计 3天教 学 过 程 一、旧课复习(建议用时：10分钟)二、新课的教学内容(建议用时：70分钟)课题三 数控机床的坐标系及编程规则 1.数控机床坐标轴的确定 2.数控机床的两种坐标系 3. 数控编程的种类及步骤 4. FANUC 0i系统的编程指令 5. 数控加工程序的结构 三、实训内容(建议用时：90分钟) 四、课堂小结(建议用时：10分钟)

授课日期 班 次 课 题

1、了解手工编程的一般步骤及数控程序的 结构 教学目的 2、掌握数控机床坐标轴的确定方法 3、熟悉常用F、S、T、M指令的应用

重 点 难 点

常用F、S、T、M指令的应用 数控机床坐标系的确定方法 计算机

教 具作 业

实训报告

参考书

课后小记数控加工技术

数控加工实训

课题三 数控机床的坐标系 及编程规则一、旧课复习

1、什么是刀具半径补偿？2、什么是刀具长度补偿？ 3、试述刀具补偿原理？

二、新课的教学内容(一)数控机床坐标轴的确定数控机床的标准坐标系及其运动 方向，在国际标准中有统一规定， 我国的标准JB 3052-82与之等效。

1.规定原则(1)右手笛卡尔坐标系 图3.1 右手笛卡尔坐标系 标准的机床坐标系是一个右手 笛卡尔坐标系，用右手螺旋法则判定，如图3.1所示。右手的拇指、食指、中 指互相垂直，并分别代表+X、+Y、+Z轴。围绕+X、+Y、+Z轴的回转运动分 别用+A、+B、+C表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z、+A、 +B、+C相反的方向用带“′”的+X′、+Y′、+Z′、+A′、+B′、+C′表 示。

(2)刀具运动坐标与工件运动坐标统一规定：用字母不带“′”的坐标表示 刀具相对“静止”工件而运动的刀具运动坐标； 用字母带“′”的坐标表示工件相对“静止” 刀具而运动的工件运动坐标。

(3)运动的正方向规定使刀具与工件距离增大的方向为运动 的正方向。

2.坐标轴确定的方法及步骤(1)Z轴一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离 工件的方向为正向，当机床有几个主轴时，选一个与 工件装夹面垂直的主轴为Z轴。当机床无主轴时，选与 工件装夹面垂直的方向为Z轴。

图3.3 立式数控铣床

图3.2

数控车床坐标系

(2)X轴 位于平行工件装夹面的水平面内。对于工件作回转切削运动 的机床(如车床、磨床等),在水平面内取垂直工件回转轴线 (Z轴)的方向为X轴，刀具远离工件的方向为正向，如图3-3所示。 对于刀具作回转切削运动的机床(如铣床、镗床等),当Z 轴垂直时，人面对主轴，向右为正X方向，如图3.4所示；当Z轴水 平时，则向左为正X方向，如3.5所示。

对于无主轴的机床(如刨床),以切削方向为正X方向。

图3.4

卧式数控铣床

图3.5

数控车床的机床坐标系

(3)Y轴 根据已确定的X、Z轴，按 右手笛卡尔坐标系确定。 (4)A、B、C轴 此三轴为回转进给 运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用 右手螺旋定则确定。

(二)数控机床的两种坐标系数控机床的坐标系包括机床坐标系和编程坐标系两种。 1.机床坐标系 又称机械坐标系，其坐标和运动方向视机床的种类和 结构而定。 当数控车床配置后置式刀架时，其机床坐标系如图 3.5所示，Z轴与车床导轨平行(取卡盘中心线),正方向 是离开卡盘的方向；X轴与Z轴垂直，正方向为刀架远离主 轴轴线的方向。 机床坐标系的原点也称机床原点或机械原点，如图 3.5、图3.6(a)所示的O点，从机床设计的角度来看，该 点位置可任选，但从使用某一具体机床来看，这点却是机 床上一个固定的点。

数控铣床的机床坐标系数控铣床的坐标系(XYZ)的原点O和机床 零点是重合的，如图3.6(a)所示。

图3.6

立式数控铣床坐标系和机床原点、工件原点

2.编程坐标系1) 又称工件坐标系，是编程时用来定义工件形 状和刀具相对工件运动的坐标系。 2) 为保证编程与机床加工的一致性，工件坐标 系也应是右手笛卡尔坐标系。 3) 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。 4) 编程坐标系的原点，也称编程原点或工件原 点，其位置由编程者确定，如图3.6(b)所示的o2点，

(三)数控编程的种类及步骤1.数控编程的种类常见的数控编程方法有手工编程和计算机自动编 程。

2.数控加工程序编制的步骤(1)确定工艺过程 (2)计算刀具轨迹的坐标值 (3)编写加工程序 (4)将程序输入数控机床 (5)程序检验

G代码 (1) G00 G01 G02

模 态 01 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 17 17 02 02 02 06 06 点定位 直线插补

功 能 (3)

G代码 (1) G50.1 G51.1 G52 G53 G54 G54.1 G55 G57 G58 G59 G60 G61 G62 G63 G64 G65 G66 G67

模 态 22 22 00 00 14 14 14 14 14 14 00/01 15 15 15 15 00 12 12

功 能 (3) 可编程镜像取消 可编程镜像有效 局部坐标系设定 选择机床坐标系 选择工件坐标系1 选择附加工件坐标系 选择工件坐标系2 选择工件坐标系4 选择工件坐标系5 选择工件坐标系6 单方向定位 准确停止方式 自动拐角倍率 攻丝方式 切削方式 宏程序调用 宏程序模态调用 宏程序模态调用取消

顺圆弧插补/螺旋插补CW 逆圆插补/螺旋插补CCW 暂停、准确停止

(四) FANU C 0i系 统的编 程指令

G03 G04 G05.1 G07.1 (G107) G08 G09 G10 G11 G15 G16 G17 G18 G19 G20 G21

预读控制(超前读程序段)圆柱插补 预读控制 准确停

止 可编程数据输入 可编程数据输入方式取消 极坐标指令消除 极坐标指令 选择XY平面 选择XZ平面 选择YZ平面 英寸输入 毫米输入

G22 G23 G27 G28 G29 G30 G31 G33 G37 G39 G40 G41 G42 G40.1( G41.1( G42.1(

04 04 00 00 00 00 00 01 00 00 07 07 07 18 18 18

存储行程检测功能接通 存储行程检测功能断开 返回参考点检测 返回参考点 从参考点返回 返回第2、3、4参考点 跳转功能 螺纹切削 自动刀具长度测量 拐角偏置圆弧插补 刀具半径补偿取消 刀具半径补偿，左侧 刀具半径补偿，右侧 法线方向控制取消方式 法线方向控制左侧接通 法线方向控制右侧接通

G68 G69 G73 G74 G76 G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88 G89 G90

16 16 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 03

坐标旋转有效 坐标旋转取消 深孔钻循环 左旋攻丝循环 精镗循环 固循环取消/外操作功能取消 钻、锪镗循环或外操作功能 钻孔循环或反镗循环 深孔钻循环 攻丝循环 镗孔循环 镗孔循环 背镗循环 镗孔循环 镗孔循环 绝对值编程 增量值编程 设坐标系最大主轴速度控制 工件坐标系预置 每分钟进给 主轴每转进给 恒周速控制(切削速度) 恒周速控制取消 固定循环返回到初始点 固定循环返回到R点

G43 G44 G45G46 G47 G48 G49 G50 G51 G56

08 08 0000 00 00 08 11 11 14

正向刀具长度补偿 负向刀具长度补偿 刀具位置偏置加刀具位置偏置减 刀具位置偏置加2倍 刀具位置偏置减2倍 刀具长度补偿取消 比例缩放取消 比例缩放有效 选择工件坐标系3

G91 G92 G92.1G94 G95 G96 G97 G98 G99

03 00 0005 05 13 13 10 10

2.F、S、T指令(1)进给功能F指令 F指令表刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干数 字组成。数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定 方法。 (2)主轴转速功能S指令 S指令表示机床主轴的转速。其表示方法有以下三种： ①转速 S表示主轴转速，单位为r/min。如S1000表示主轴 转速为1000r/min。 ②恒线速 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位 为m/min。如S60表示切削点的线速度恒定为60 m/min。 ③代码 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示 转速或线速的数值，而只是主轴速度的代号。

(3)刀具功能T指令①采用T指令编程 由T和数字组成。有T××和T××××两种格式，数 字的位数由所用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀 具号和刀具补偿号。 ②采用T、D指令编程 利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。

3.M指令(1)程序停止 指令：M00 功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止 自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用 循环启动使自动运行重新开始。(2)程序计划停止 指令：M01 功能：与M00类似，执行完包含M01的

程序段 后，机床停止自动运行，只是当机床操作面板上的 任选停机的开关置1时，这个代码才有效。

(3)主轴正转、反转、停止 指令：M03、M04、M05 功能：M03、M04指令可使主轴正、反转。与 同段程序其他指令一起开始执行。M05指令可使主 轴在该程序段其他指令执行完成后停转。 (4)换刀 指令：M06 功能：自动换刀。用于具有自动换 刀装置的机床，如加工中心、数控车床。 (5)程序结束 指令：M02或M30 功能：该指令表示主程序结束，同时机床停止 自动运行， M30还可使控制返回到程序的开头。

(五)数控加工程序的结构一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干 个程序段、程序结束部分组成。 一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一 个“字”由地址符和数字组成。N10 G01 X40.0 Z-25.4 F200 ; 程序段结束 进给速度指令 坐标移动距离指令 运动方式指令(直线) 程序段号

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