工件坐标系在数控铣床加工中的应用

Internal Combustion Engine & Parts
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工件坐标系在数控铣床加工中的应用
张晓明
(兰州理工大学技术工程学院）
摘要:分析数控铣床编程中工件坐标系的建立原则，针对零件设计中尺寸精度以及定位精度的的要求，提出相应的措施，以有效
提高数控加工的质量和效率。

关键词院工件坐标系；尺寸精度;定位精度;公差;轮廓尺寸；孔距
0引言
工件坐标系是编程时使用的坐标系，又称编程坐标 系，该坐标系是人为设定的。

建立工件坐标系是数控机床 加工前的必不可少的一步。

在现代制造业中担任了越来越
重要的角色。

在应用数控机床进行机械零件的加工时，要
保证零件的加工质量，除了数控机床自身的精度，以及工
艺处理外，其实工件坐标系的灵活应用也是一个突破□， 笔者从工件坐标系的建立原则、多坐标系的建立方法及工 件坐标系的偏移方法入手，就影响数控加工质量中工件坐 标系的问题论述，以提高数控加工的精度。

1工件坐标系建立的原则工件坐标系的原点位置为工件零点。

理论上工件零点 设置是任意的，但实际上，它是编程人员根据零件特点为 了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。

选择工件坐标系 时应注意：① 工件零点应选在零件的尺寸基准上，这样便于坐标 值的计算，并减少错误；② 工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被 加工零件的加工精度；③ 对于对称零件，工件零点设在对称中心上；④ 对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上；⑤ z 轴方向上零点一般设在工件表面。

2工件坐标系的应用2.1零件图的分析分析零件的数控铣削加工时，首先对零件图进行工 艺分析，零件图的分析目的除分析零件的设计基准、零件 的要求、零件的材料，关键是分析零件的尺寸标注、零件 的结构工艺性是否符合数控加工特点，保证零件的加工 精度，还有就是加工效率，由于零件需要大批量生产，加机构脱模，或利用侧向抽芯机构倒模，但是由于螺旋机构 整体过于复杂，因此最终确定为侧向抽芯机构倒模。

本产品选用D 型滑块组间，滑块整体14主要由滑块
15连接杯头螺纹与销定位，斜推杆16起到驱动作用，在 滑块15的带动下滑块体14通过前后运动实现抽芯过程。

合模的过程中，需要从前端斜度与推板上凸出的侧边斜度 对滑块体14进行精密定位，以此确保两个半圆对症的准 确性，同时滑块体顶部斜度凸块17与定模分型面斜度实 现凹度上的准确配合，最终在滑块抵抗注塑的过程中，锁 定塑胶对滑块的推力。

工的效率也是我们需要考虑的重要因素，根据以上要素，
加工此零件将会一次装夹，使用一把铣刀，在铣床上实现 加工，减少换刀以提高加工效率，零件的精度要求较高，—方面需要保证两个图的轮廓尺寸（70-004伊70-004方和
渍30+〇04孔）这两个尺寸精度我们通过以下步骤:①合理的
工艺；②移动公差带，将编程的尺寸改为（
69.98±0.02x 69.98±0.02和渍30.02±0.02 );③利用数控的刀具补偿。

通 过以上几个步骤将有效保证零件图的尺寸精度，但值得注意的是还有一个渍30+〇04孔的定位精度（35±0.04x 35±
0.04)的孔距如何保证？
2.2多坐标系的建立如上所述，将工件坐标系建立在图1中的对称中心 处，虽然能保证工件的轮廓精度，但很难保证定位精度。

这 就需要建立两个工件坐标系，G 54:工件毛坯的左下角（如
图1 )。

G 55:工件毛坯的对称中心处（如图1 )，虽然在同一 个零件上，并且用一把刀具加工的情况下，我们根据图纸 要求建立两个工件坐标系，这样为后面的工件坐标系的偏 移做好准备，当然在同一个点也可以建立多个工件坐标 系，例如：工件原点在工件对称中心处，可以1号刀对应
G 54坐标系，2号刀对应G 55坐标系，3号刀对应G 56坐 标系等。

虽然也可以在一个工件坐标系下利用机床提供的 刀具长度补偿来实现不同的刀具，但在FANUC 系统的数 控铣床上，如果运用刀具长度补偿让正在加工的程序在某 程序段停下来，要想重新从停下来的程序段开始运行的是 不可行的，程序必须从刀具长度补偿段程序处开始重新加 工，这就造成了不必要的空走刀，而不同的刀具对应不同
的工件坐标系，由于机床有默认的功能，程序就可以从停 下来的程序段直接开始启动加工。

3结语
总之，本次产品设计利用新型模架制模法，在日用产 品设计及制造过程中，这种以“铁立方超级模架”作为础平 台的日用塑胶件模具设计方式可以有效降低成本及交模
时间，可以为企业创造非常大的经济利润，有效提升产生 效益，可见这种方式是一种值得推广应用的制模技术和制 模方法。

参考文献：[1]陈鸿南.智能产品中塑胶类似金属拉丝的工艺设计方法J 1.
中国公共安全，2013(20): 72-74.
• 56 •内燃机与配件CAD/CAE技术在机械设计与模具设计中的应用
赵亚飞
(贵阳万江航空机电有限公司，贵州550018 )
摘要:产品制造行业的快速发展，产品呈现出多元化与功能化的特点，为了更好地适应市场竞争，产品研发生产工作的要求相应 被提升。

利用CAD/CAE技术进行研发，产品研发的周期能够有效地缩短，产品与工艺也能够实现最优配置，企业成本能够得到有效控制。

关键词：CAD/CAE技术;机械模具设计;应用
0引言
模具加工与设计如果采用传统的方法，对工作人员的技能要求较高，相关数据缺乏无法为工作开展提供支撑。

模具投入生产后才能对产品合理性进行分析论证，开发的成本高，而资源容易被浪费。

鉴于多方面的需要，CAD/ CAE技术被引入产品设计工作中。

1CAD/CAE技术
CAD是利用计算机技术对实物进行模拟设计，展现产品结构、质感、色彩、外形。

技术发展拓展了其应用范围，除过工业外，印刷行业也有广泛应用，最早CAD应于汽车制造，电子工业，航空航天等领域。

现代CAD功能包括了设计修改，版本控制，标准组件自动产生，组件重用，装配
2.3工件坐标系的偏移
利用两个坐标系，G54为渍30+〇04孔的坐标系，G55为70-0M x70-0M方的坐标系，这样通过偏移工件坐标系G54的方法就可以实现渍30+_孔定位距离（35 ±0.04伊35 ±0.04)的精度，例如：图中零件机床粗加工时轮廓尺寸(69.98±0.02x69.98±0.02 方和渍30.02±0.02 孔）单边留余件，设计模拟，工程文档输出。

CAE是一种分析求解的方
法，辅助求解的对象包括了刚度，动力响应，弹塑等方面。

CAD/CAE常用的软件包括了 Pro/Engineer，软件的特
点体现在参数化设计，在产品制造与模具设计领域应用的
非常广泛，3D建模功能强大，工作人员可以在该平台完成
设计工作。

除此之外对于模型修改也提供了有力的支持，
能够对部件进行自动修模，自带有标准件库。

UG软件，该
软件是三维造型软件，与前者相比，该软件的参数化设计
相对较弱，但是操作非常简单，在PC上应用增长非常的
迅速，是模具行业三维设计的主流应用之一。

Moldflow是
一款仿真软件，在模具设计过程中应用也比较的广泛，能
够为工作人员对零件优化与注塑成型等提供一定帮助，并
量0.3mm，粗加工完的尺寸为（70.78伊70.78方和准29.22)
这样轮廓尺寸误差为0.2,单边为0.1，这个误差通过机床
的刀具补偿就实现图中要求的尺寸精度，但孔距（35±
0.04伊35±0.04 )粗加工后的测量尺寸为（35.21伊34.86 )X轴
误差为0.21，Y轴误差为0.25,这个误差较大，如果不进
行坐标系偏移的话很难实现图中要求精度，下面以笔者
—直使用的FANUC-oi系统为例。

具体为：对刀的G54原
值为X-432.86，Y-231.28，Z-518.14，由于要实现孔距的
定位精度，在将G54的值改为X-432.86-0.21，Y-231.28+
0.14后启动机床进行精加工，这样保证了孔距的精度，当
然如果孔的深度如果有精度要求的话，也可以便宜Z坐
标来保证。

3结束语
在数控机床编程和加工的过程中，合理安排加工工
艺，灵活应用工件坐标系，既能实训零件的高精度，又大大
提高了加工效率，减少由于对刀等因素造成的零件定位精
度的偏差。

参考文献：
[1] 华茂发.数控加工工艺[M].北京：机械工业出版社,2000.
[2]霍苏萍.数控铣床编程中的工艺分析[J].机械研究与应用，2005.
[3]张超英.罗学科.数控机床加工与编程实训[M].北京:高等教 育出版社,2002.
[4]翟瑞波.数控铣床/加工中心编程与操作实例[M].北京机械 工业出版社,2012.
[5]李荣兵.数控铣床/加工中心操作工技能鉴定培训教程[M].
北京化学工业出版社,009.。