数控机床坐标变换

五轴机床里面的坐标变换原理五轴机床在现代制造业中扮演着重要的角色，它能够实现复杂零件的高效加工。

而要实现精确的加工，就需要对五轴机床中的坐标变换原理有深入的理解。

本文将从深度和广度两个标准出发，对五轴机床中的坐标变换原理进行评估和探讨，以帮助读者更全面、深刻地理解这一概念。

一、坐标系介绍在探讨坐标变换原理之前，首先需要介绍一下坐标系的概念。

在机床的加工过程中，我们需要确定三维空间中各个点的位置。

为了方便表示和计算，我们引入了坐标系的概念。

常用的坐标系有世界坐标系（或零点坐标系）、机床坐标系、工件坐标系和刀具坐标系等。

二、五轴机床的坐标变换原理5轴机床通过机械的旋转和移动，可以实现复杂零件的加工。

为了控制机器的运动，需要进行坐标变换。

五轴机床中的坐标变换原理主要包括以下几个方面：1. 机械结构5轴机床通常由三线性轴和两旋转轴组成，每个轴都涉及到坐标变换。

对于线性轴，可以通过平移运动改变刀具或工件的位置；而旋转轴则可以改变刀具或工件的方向。

机械结构的变化需要通过坐标变换来进行控制。

2. 世界坐标系和机床坐标系的转换五轴机床中，通常会存在世界坐标系和机床坐标系之间的转换。

世界坐标系是一个固定的全局坐标系，用于描述工件在机床上的位置和姿态。

而机床坐标系是相对于机床本身而言的坐标系，用于描述机床上各个部件的位置和运动。

3. 工件坐标系和刀具坐标系的变换为了更好地控制刀具相对于工件的位置和姿态，五轴机床中常常需要进行工件坐标系和刀具坐标系的变换。

工件坐标系是以工件为基准的坐标系，用于描述工件上各个点的位置和姿态；而刀具坐标系是以刀具为基准的坐标系，用于描述刀具上各个点的位置和姿态。

4. 坐标变换矩阵为了实现坐标变换，可以使用坐标变换矩阵来描述不同坐标系之间的转换关系。

坐标变换矩阵通常由旋转矩阵和平移矩阵组成，其中旋转矩阵用于描述旋转变换，平移矩阵用于描述平移变换。

通过将不同的坐标变换矩阵进行组合，可以实现复杂的坐标变换。

数控铣床实训教案——坐标变换编程一、教学目标1. 理解数控铣床坐标变换编程的基本概念。

2. 学会使用数控铣床进行坐标变换编程操作。

3. 掌握坐标变换编程在实际加工中的应用。

二、教学内容1. 数控铣床坐标变换编程概述坐标变换编程的定义坐标变换编程的作用2. 坐标变换类型平移变换旋转变换缩放变换3. 坐标变换编程操作步骤输入坐标变换参数编写坐标变换程序执行坐标变换操作4. 坐标变换编程实例简单零件的坐标变换编程复杂零件的坐标变换编程三、教学方法1. 理论讲解：通过PPT、教材等资料，讲解数控铣床坐标变换编程的基本概念、坐标变换类型及操作步骤。

2. 实操演示：教师在数控铣床上进行坐标变换编程操作，学生观看并学习。

3. 学生实操：学生分组进行数控铣床操作，实践坐标变换编程，教师巡回指导。

4. 案例分析：分析实际加工中的坐标变换编程案例，提高学生应用能力。

四、教学评价1. 课堂提问：检查学生对数控铣床坐标变换编程的理解程度。

2. 实操考核：评估学生在数控铣床上的操作熟练程度及坐标变换编程能力。

3. 案例分析报告：评估学生对坐标变换编程在实际加工中的应用能力。

五、教学资源1. PPT、教材等教学资料。

2. 数控铣床及其操作设备。

3. 坐标变换编程实例零件图。

4. 编程软件及相关工具。

教案编写完毕，仅供参考。

如有需要，请根据实际情况进行调整。

六、教学过程1. 课前准备：检查数控铣床设备及工具，确保正常运行。

2. 课堂讲解：讲解坐标变换编程的基本概念、类型及操作步骤。

3. 实操演示：教师在数控铣床上进行坐标变换编程操作，展示操作过程。

4. 学生实操：学生分组进行数控铣床操作，实践坐标变换编程。

5. 案例分析：分析实际加工中的坐标变换编程案例，讨论操作技巧。

6. 课堂总结：回顾本节课所学内容，解答学生疑问。

七、教学反思1. 教师课后总结：反思教学过程中的优点和不足，提出改进措施。

2. 学生反馈：收集学生对教学内容的反馈，了解掌握程度。

数控机床坐标变换功能指令的应用与技巧2011-7-22 来源：《数控机床市场》杂志作者：沈阳第一机床厂张述江张春艳摘要：本文介绍了海德汉iTN530系统图形变换的部分功能和相应的例子，通过这些指令能够做到编程简单化，使程序变得更加的简洁，减少操作者或编程者的工作量，并且可以减少机床的内存的占有量。

关键词：平移指令、镜像指令、坐标系旋转指令、缩放指令坐标变换循环功能是数控系统所具备的功能，海德汉iTN530数控系统提供了7种图形变换指令功能。

但是在加工一般零件的过程中经常用到的指令有四种功能，即：原点平移指令、镜像指令、坐标系旋转指令和缩放系数指令。

通过坐标变换指令可将程序用于不同位置处和不同规格尺寸的工件上。

这些指令与子程序巧妙的结合能够简化程序编制、使程序能够更加的灵活、提高编程效率。

一、原点平移指令的应用在现在的机械制造过程中，有许多零件上存在着相同的需要加工的形状和结构或者在加工零件的时候选用了一个新的坐标原点，那么就需要坐标平移指令，一但定义好“原点平移”循环，此后的全部数据都是基于新的坐标原点的。

在iNC530系统中，原点平移指令为：CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFTCYCL DEF 7.1 X_CYCL DEF 7.2 Y_CYCL DEF 7.3 Z_坐标X_、Y_、Z_坐标值表示新的坐标原点的位置，它在发生变化或者被取消之前一直保持有效状态。

在建立新坐标系同时也删除了其它坐标系偏置。

如果将原点平移指令删除，只需要将每个轴的坐标设置为0即可。

加工如图1的零件时，可以看到在零件三个不同的位置上有相同轮廓，如果按照最基本的编程方式，需要编制三段程序，而且每段程序的坐标值都不相同，这样不仅增大编程者的工作量而且也使程序变得复杂化同时也增大了机床内存的占有量。

根据零件的特点，可以将零件上相同的形状和结构编制成一个子程序。

然后根据主程序的需要进行原点平移调用子程序的方法来加工零件上相同形状。

数控机床技术中的工件坐标系设置与变换在数控机床技术中，工件坐标系的设置与变换是非常重要的一部分。

工件坐标系的正确设置和准确的变换可以确保机床进行精确的加工和定位。

本文将探讨数控机床技术中的工件坐标系设置与变换的相关内容。

工件坐标系的设置是指确定工件在数控机床上的位置和姿态的过程。

在数控机床上，通常使用直角坐标系（也称为笛卡尔坐标系）来描述工件的位置和姿态。

直角坐标系由三个相互垂直的轴线组成，分别是X轴、Y轴和Z轴。

X轴通常与机床的主轴平行，Y轴和Z轴则与X轴相互垂直。

通过确定X轴、Y轴和Z轴的位置和方向，可以确定工件坐标系的位置和姿态。

在数控机床上，通常有两种常用的工件坐标系设置方式。

一种是绝对坐标系，另一种是相对坐标系。

绝对坐标系是指以机床的固定位置作为参考点，确定工件的位置和姿态。

相对坐标系则是以已加工部分或其他特定位置作为参考点，确定工件的位置和姿态。

在实际应用中，根据加工的需要，可以选择使用绝对坐标系或相对坐标系进行工件坐标系的设置。

工件坐标系的变换是指将工件坐标系从一个位置或姿态变换到另一个位置或姿态的过程。

在数控机床中，常见的坐标系变换有平移、旋转和比例变换等。

平移变换是指将工件坐标系在空间中沿着X轴、Y轴或Z轴方向移动一定的距离。

旋转变换是指将工件坐标系绕X轴、Y轴或Z轴旋转一定的角度。

比例变换是指改变工件坐标系的比例尺寸，通常用于放大或缩小工件的尺寸。

在数控机床技术中，工件坐标系的设置与变换对于加工精度和定位精度非常重要。

正确设置工件坐标系可以确保机床在加工过程中能够准确地定位工件的位置和姿态，从而保证加工的精度和质量。

同时，精确的坐标系变换也能够保证机床在进行复杂加工时能够准确地控制工具的位置和姿态，从而实现复杂形状的加工。

为确保工件坐标系的设置与变换的准确性，数控机床技术中通常使用一些辅助设备和工装。

例如，使用测量仪器来准确测量工件的位置和姿态，使用夹具和定位装置来确保工件的稳定定位，使用编程和控制系统来实现坐标系的变换等。

五轴机床及其应用领域五轴机床是一种具有五个工作轴的数控机床，分别为X、Y、Z三个线性轴和A、C 两个旋转轴。

其中，X、Y、Z轴分别代表机床的三个线性方向，而A、C轴则分别代表机床绕X轴和Z轴旋转的方向。

五轴机床具有较高的加工精度和加工效率，广泛应用于航空航天、汽车、模具等领域。

五轴机床的坐标变换原理是指通过一系列的坐标变换，将加工物体在机床坐标系下的坐标转换为工件在机床工作空间内的坐标，以实现精确的切削加工。

坐标变换原理是五轴机床能够实现复杂曲面加工的基础，下面将详细介绍与坐标变换原理相关的基本原理。

坐标系及坐标变换在五轴机床中，通常使用三个坐标系来描述加工物体的位置和姿态。

分别为机床坐标系（MCS）、工件坐标系（WCS）和刀具坐标系（TCS）。

其中，MCS是机床的固定坐标系，WCS是工件的坐标系，而TCS是刀具的坐标系。

机床坐标系（MCS）是机床固定不动的坐标系，由机床制造商定义。

它通常以机床的主轴中心为原点，X轴指向机床的前方，Y轴指向机床的左侧，Z轴指向机床的上方。

工件坐标系（WCS）是以被加工工件为参考的坐标系，它的原点和轴向可以根据加工需要进行定义。

工件坐标系的选择应能够最大程度地简化加工过程，使得刀具的运动轨迹能够与工件的几何形状相匹配。

刀具坐标系（TCS）是以刀具为参考的坐标系，它的原点和轴向通常与机床坐标系相同。

刀具坐标系的选择应能够方便地描述刀具的位置和姿态，并且与工件坐标系之间的转换关系简单明了。

坐标变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的过程。

坐标变换通常包括平移变换和旋转变换两个部分。

平移变换将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点，而旋转变换则是将工件坐标系沿着某一特定轴旋转到与机床坐标系重合。

平移变换平移变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的一种基本变换方式。

平移变换通过将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点来实现。

带回转刀架的数控机床坐标变换原理及实现方法*王宇房小艳黄嵩原（上海机床厂有限公司上海200093）摘要合理地实现坐标变换是数控机床电气调试的关键内容，也是实现面向用户编程的基础。

首先阐述了机床加工工件坐标系变换原理；结合西门子840Dsl数控系统，给出了坐标变换的实现方法；最后通过试验台模拟，验证了坐标变换原理的准确性和实现方法的可行性。

关键词数控机床坐标变换西门子数控系统传统数控机床坐标变换比较简单，根据加工后工件的尺寸及当前显示的机械坐标值得到偏差值，将机床坐标系进行相应的平移得到用户工件坐标系。

有些机床甚至不做任何变换，直接利用机床坐标系的值，通过记录特征位置的机床坐标值，来实现数控NC程序编程。

这样做有两个弊端，一方面，程序或加工过程可读性弱，数控机床显示的坐标值与加工工件的径向、轴向尺寸或位置没有对应关系；另一方面，如遇到带多刀具的复杂数控机床，使用过程中涉及到频繁更换刀具或者同一刀具转换角度，再寻找特征位置编辑数控程序不切实际。

合理地实现复杂数控机床坐标系统的自动变换，对于机床制造商来说，是用户编程软件开发的基础；对于用户来说，界面显示坐标值直接反映工件加工信息，提高用户操作安全性。

本文阐述了机床通过刀架回转换刀，加工工件坐标系变换原理；结合西门子840Dsl数控系统，给出了坐标变换的实现方法；最后通过试验台模拟验证坐标变换原理的准确性和实现方法的可行性。

1 带回转刀架的数控机床坐标变换原理高档数控机床通常配置多把刀具，通过回转刀架换刀，加工工件时，通过绕刀架中心回转实现刀具的变换或实现同一刀具回转不同的角度，从而满足加工的需要。

*国家高档数控机床与机床制造装备重大专项编号：2016ZX04004003这里研究的数控机床，其回转式刀架通过回转实现刀具定位功能，不参与机床插补运动。

机床坐标系指示机床X轴、Z轴的位置，工件坐标系指示刀具参考点相对工件的位置，工件坐标系通过机床坐标系做平移得到，机床坐标系和工件坐标系都建立在机床床身上，只是坐标原点不同。

不论是数控车还是数控铣，有时候在加工零件时，需要对工件坐标系进行整体平移或偏移。

这样可简化编程！如何操作呢？依据我个人经验，有三种方法！
第一种方法，利用系统提供的6个工件坐标系G54～G59。

例如，一次装夹加工六个工件，第一个工件在G54里面对刀，第二个工件与第一个工件在X或Z方向偏移了多少，那你就在G55里面把偏移或平移的量输入进去即可！其它类推，对刀完毕后，在程序里面选用相应的G54～G59就可以了！
第二种方法，直接采用工件坐标系偏移指令G50X－Z－。

例如，工件坐标系想在Z的负方向偏移10mm，直接在程序里写为G52W－10
第三种方法，可能是大家不太常用的系统参数输入法，G10P－X－Z－。

假如你想把1号刀，往Z的正方向偏移10mm，只需要在程序里面输入G10P1W10；如果是2号刀只需要把P1改为P2即可！
以上三种方法，选择一种适合你的方法，去试下在一个轴上切10个槽，参考程序如下：
%O1;G52
M3S800
T0101
G0X52
Z-10
M98P02L10
G52W-60
G0X52
Z2
M5M30
%O2
G0Z-10
G01X40F0.1
G0X52
G52W-10
M99
%O3;G10
M3S800
T0101
G0X52
#1=0
N1Z-10
G01X40F0.1
G0X52
#1=#1-10
G10P1W#1
IF[#1GE-60]GOTO1 G0X100
Z2
M5M30。