数控铣床编程与加工技术项目二任务二工件的装夹与坐标系的设定

数控铣床机床坐标系和工件坐标系的概念1. 背景介绍数控铣床是一种广泛应用于机械加工领域的机床，它利用计算机控制系统来进行加工操作。

在数控铣床加工中，坐标系是一个非常重要的概念。

坐标系的正确理解和运用对于加工成品的精度和质量有着至关重要的影响。

2. 数控铣床机床坐标系数控铣床的机床坐标系是指用来描述机床定位和运动的坐标系。

在数控铣床中，机床坐标系通常采用直角坐标系来描述机床上各个点的位置。

通常情况下，数控铣床的机床坐标系是以机床主轴为参考，分别用X、Y、Z轴来描述机床上的水平、纵向和垂直方向的位置。

在程序编制和加工过程中，正确理解和确定机床坐标系的起点和方向是非常重要的。

3. 工件坐标系除了机床坐标系外，工件坐标系也是数控铣床加工中不可忽视的概念。

工件坐标系是用来描述工件加工位置和尺寸的坐标系。

在数控铣床加工中，工件坐标系通常选择合适的零件特征点作为基准点，通过定义X、Y、Z轴的方向和位置来描述工件的加工位置。

正确确定工件坐标系的位置和方向能够直接影响工件加工的精度和质量。

4. 深入探讨在数控铣床的加工中，机床坐标系和工件坐标系之间存在着一定的关系。

在程序编制中，需要根据工件的实际情况来确定工件坐标系，同时需要考虑机床坐标系的参考关系，才能正确描述工件的加工路径和位置。

在数控铣床的操作中，还需要考虑工件和刀具的相对位置，这也是工件坐标系和机床坐标系的关系之一。

5. 个人观点和理解对于数控铣床的机床坐标系和工件坐标系，我认为在加工操作中正确理解和运用坐标系是非常重要的。

机床坐标系和工件坐标系的确定需要根据具体的加工项目来进行合理选择，以确保加工精度和质量。

在实际操作中，需要根据工件设计图纸和加工要求来确定坐标系的方向和位置，同时结合机床的实际情况进行编程和操作，才能够取得理想的加工效果。

总结回顾在本文中，我们深入探讨了数控铣床的机床坐标系和工件坐标系的概念及其重要性。

正确理解和运用坐标系对于数控铣床加工具有重要的意义，需要在实际操作中灵活运用，并结合具体情况进行合理选择。

数控铣床建立工件坐标系及对刀方法1-0-0 坐标系1-1-0 右手笛卡尔直角坐标系（如图1所示）1、右手大拇指、食指、中指分别代表X、Y、Z坐标轴2、三个坐标轴互相垂直3、手指所指方向分别为X、Y、Z轴的正方向4、围绕X、Y、Z轴的回转运动分别用A、B、C旋转坐标轴表示5、回转方向用右手螺旋定则确定：四指顺旋转方向抱着坐标轴（1）大姆指与坐标轴同向为正（2）大姆指与坐标轴反向为负图1右手笛卡尔直角坐标系1-2-0 数控机床运动方向1、刀具相对静止工件而运动2、数控铣床的移动（1）实际工作台沿X与Y轴坐标方向运动，（2）假定工作台静止不动、工作台运动反方向为刀具运动、（3）主轴移动为刀具的Z方向运动3、以刀具运动表示数控机床运动1-3-0 数控铣床机床坐标系1、机床坐标系坐标位置由生产厂家设定，坐标系为XYZ2、机床坐标系原点设定在机床的右面、上面和前面的极限位置上3、机床坐标系Z轴与铣床主轴同轴线，背离工件方向为坐标轴正方向；4、机床坐标系X轴与工件安装面平行，面对工件坐标轴正方向向右；5、机床坐标系Y轴与Z轴和X轴相互正交，由右手直角坐标系原理确定Y坐标轴正方向1-4-0 数控铣床工件坐标系1、工件坐标系是设定在图纸上或者在工件上的坐标系，坐标系为XpYpZp2、工件坐标系设定原则，坐标轴与图纸设计基准重合3、工件坐标系Z轴与主轴轴线平行或重合4、工件坐标系X轴与工件安装面平行或重合5、工件坐标系X轴与Z轴和X轴相互正交6、根据右手直角坐标系原理确定X、Y和Z坐标轴的正方向2-0-0 数控铣床坐标系2-1-0 立式铣床坐标系（如图2所示）1、面对机床立柱2、向右为X轴正方向3、向前为Y轴正方向4、向上为Z轴正方向图2 立式铣床坐标系2-2-0 卧式数控铣床坐标系（如图3所示）1、背对机床立柱（操作数控卧式铣床占具的位置，便于观察刀具对工件的切削加工）2、向右为X轴正方向3、向前为Y轴正方向4、向上为Z轴正方向图3 卧式铣床坐标系3-0-0 板坯零件工件坐标系3-1-0 对称轮廓板坯零件工件坐标系3-1-1 对称轮廓板坯零件建立工件坐标系方法1、工件轮廓左、右面和前、后面分别对称2、工件轮廓最高点为工件坐标系Z坐标原点3、工件坐标系原点为左右对称面交线与工件上表面的交点3-1-2 对刀法建立工件坐标系（如图4所示、刀位尺寸如表1所示）图4 对刀法建立工件坐标系表1刀位尺寸【X】=221X X+【Y】=221YY+【Z】=Z3-1-3工件坐标系与机床坐标系相互位置关系（如表2所示）表2 工件坐标系与机床坐标系相互位置关系3-2-0 非对称轮廓板坯零件工件坐标系3-2-1 非对称轮廓板坯零件建立工件坐标系方法1、工件轮廓上表面的前侧为X坐标轴2、工件轮廓上表面的左侧为Y坐标轴3、工件轮廓上表面为Z坐标轴原点3-2-2 对刀法建立工件坐标系（如图5所示）图5 非对称轮廓板坯零件工件坐标系【X】=X+2D【Y】=Y+2D【Z】=Z3-2-3工件坐标系与机床坐标系相互位置关系（如表3所示）表3 工件坐标系与机床坐标系相互位置关系4-0-0 盘类零件工件坐标系（如图6所示）4-1-0 盘类零件建立工件坐标系方法1、工件坐标系原点在盘类零件中心上2、工件坐标系原点在盘类零件上表面上图6盘类零件工件坐标系4-2-0 对刀法建立工件坐标系（如图7所示）图7 百分表找准建立工件坐标系4-2-1 X和Y方向对刀1、磁力表座将杠杆百分表吸在机床主轴端面上2、手动操作移动表头使表头压住被测表面3、表头旋转一周，指针跳动量在允许对刀误差内，则认定主轴旋转中心与被测圆柱面中心重合4、记录CRT中X、Y坐标，即为工件坐标系原点在机床坐标系中坐标值4-2-2 Z向对刀1、刀具端面与工件上表面接触2、记录CRT中Z坐标，即为工件坐标系原点在机床坐标系中坐标值4-3-0工件坐标系与机床坐标系相互位置关系（如表4所示）表4 工件坐标系与机床坐标系相互位置关系4-4-0 设定工件坐标系方法1、点击键盘OFFSET/SETTING功能键2、按键盘软键“坐标系”3、选择坐标系4、选择坐标轴5、输入对刀对数（工件坐标系坐标轴原点在机床坐标系中坐标值）5-0-0 G92指令5-1-0 G92指令格式指令格式 G92 X A Y B Z C指令功能通过刀具起点或换刀点位置设定工件坐标系指令说明坐标值A、B与C表示刀具起点或换刀点在工件坐标系中坐标值(如图8所示)图8 起点或换刀点位置设定工件坐标系5-2-0 工件坐标系G92指令应用(如图9所示)1、刀位点在新建坐标系中坐标：20、15、102、坐标的相反坐标：-20、-15、-10为新建坐标系原点相对刀位点的坐标图9 G92指令的应用6-0-0 工件坐标系指令G54～G596-1-0 工件坐标系指令G54～G59格式指令格式 G54～G59指令功能设定工作坐标系指令说明对刀法设定工件坐标系零点在机床坐标系中坐标1、运用坐标平移原理2、偏置机床坐标系原点3、寄存偏移参数在G54～G59指令指定的坐标之中6-2-0 机床坐标系表示工件坐标系（G54～G59）坐标X机床=X G54-G59+X工件Y机床=Y G54-G59+Y工件Z机床=Z G54-G59+Z工件式中X机床、Y机床、Z机床为机床坐标系坐标X G54-G59、Y G54-G59、Z G54-G59为工件坐标系原点在机床坐标系中坐标X工件、Y工件、Z工件为工件在工件坐标系中坐标6-3-0 机床坐标系表示工件坐标系G54～G59与工件坐标系G92坐标X机床=X G54-G59+X G92+X工件Y机床=Y G54-G59+Y G92+Y工件Z机床=Z G54-G59+Z G92+Z工件式中X机床、Y机床、Z机床为机床坐标系坐标X G54-G59、Y G54-G59、Z G54-G59为工件坐标系原点在机床坐标系中坐标X G92、Y G92、Z G92为G92坐标系原点在G54～G59坐标系中坐标X工件、Y工件、Z工件为工件在工件坐标系中坐标6-4-0应用机床坐标系表示工作坐标系坐标（如表5所示）。

数控技术应用专业教案课程数控编程铣床课题项目二数控机床坐标系执教班级110132、110152课型专业课地点数控编程室时间第二周课时安排总课时 6 学习内容第1-3课时右手直角笛卡尔坐标系辨别第4-6课时机床坐标系和工件坐标系教学目标确定教学目标设定依据按照课程标准的要求；110152班的基础要稍好些教学目标知识与技能目标1、明确数控机床的右手直角笛卡尔坐标系辨别2、知道机床坐标系和工件坐标系的区别3、知道机床参考点的意义过程与方法目标通过观察、交流讨论，形成对坐标系概念的基本认识情感、态度与价值观目标1、通过互助学习，形成团结协作意识教学重点右手直角笛卡尔坐标系机床坐标系和工件坐标系的区别教学难点机床坐标系和工件坐标系的区别教学方法与手段讲解法、PPT演示教学资源各类型机床图片教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图导入回顾数控机床基本概念提问：数控机床与普通机床的区别由学生回答，教师归纳回顾上一项目的知识点，以便数控装置的组成于本项目的衔接新课教学一、数控机床的坐标轴1.坐标轴与运动方向命名的原则（1）标准的坐标系是一个右手直角笛卡儿坐标系（图2-1）。

（2）假定刀具相对于静止的工件运动。

当工件运动时，即在坐标轴符号上加“ˊ”表示。

（3）刀具远离工件的运动方向为坐标的正方向。

（4）机床旋转坐标运动的正方向是按照右手螺旋定则来判定。

如车床主轴顺时针旋转的方向即为“+Cˊ”。

图2-12.坐标轴的确定确定机床坐标轴时，一般是先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。

（1）Z坐标轴1）在机床坐标系中，规定传递教师讲授教师演示，并组织小游戏环节学生记录笔记学生伸出自己右手，进行判别使学生能较为简单的辨别坐标轴切削动力的主轴轴线为Z坐标轴。

2）对于没有主轴的机床（数控龙门刨床），则规定Z坐标轴垂直于工件装夹面方向。

如图2-4 3）如机床上有多个主轴，则选一垂直于工件装夹面的主轴作为主要的主轴。

4）当主轴始终平行于标准坐标系的一个坐标，则该坐标即为Z 坐标，例如卧式铣床的水平主轴。

任务七建立工件坐标系（对刀）[教学目标]1.了解工件坐标系的建立方法；2.掌握工件坐标系参数表的设置；3.了解寻边器、Z轴设定器结构；3.掌握试切法对刀的方法及步骤；4.掌握使用寻边器、Z轴设定器对刀的方法及步骤；5.能通过对刀操作建立工件坐标系。

[教学重点]1.了解工件坐标系的建立方法；2.掌握工件坐标系参数表的设置[教学难点]1.了解工件坐标系的建立方法；2.掌握工件坐标系参数表的设置。

[教学过程]新课教学所谓对刀，其目的就是确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置，从而建立机床坐标系，即将对刀后的数据输入工件坐标系G54-G59的参数表中，在程序中调用该坐标系。

工件坐标系G54-G59的参数是该原点在机床坐标系的坐标值，它储存在机床内，无论停电、关机或者换班后，它都能保持不变。

同时，通过对刀可以确定加工刀具和基准刀具的刀补，即通过对刀确定出加工刀具与基准刀具在Z轴方向上的长度差，以确定其长度补偿值。

根据工件表面是否已经被加工，可将对刀分为试切法对刀和借助仪器或量具对刀两种方法。

一、试切法对刀试切法对刀适用于尚需加工的毛坯表面或加工精度要求较低的场合。

具体操作步骤如下：(1)首先启动主轴。

按下按钮机床操作面板上的MDI按钮和数控操作面板上的程序按钮，输入“M03 S800”，然后按下循环启动按钮，主轴开始正转。

(2)按下手动操作按钮，然后通过操作按钮，将刀具移动到工件附近，并在X轴方向上使刀具离开工件一段距离， Z轴方向上使刀具移动到工件表面以下，然后换用手轮将刀具慢慢移向工件的左表面，当刀具稍稍切到工件时，停止X方向的移动。

此时，按下数控操作面板上的位置功能键，显示出机床的机械坐标值，并记录该数值。

将刀具离开工件左边一定距离，抬刀，移至工件的右侧，再下刀，在工件的右表面再进行一次试切，并记录下该处的机械坐标值。

将两处的机械坐标值相加再除以2，就得到该工件的中心坐标的机械坐标值，将所得的值输入到G54的X坐标中即可。

工件坐标系原点设定的几种方法和比较(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--数控铣床对刀操作步骤及工件坐标系原点的几种设定方法和比较清远市职业技术学校刘远林摘要：数控铣床操作教学中，因很多教师都不很详细介绍对刀操作步骤及工件坐标系原点的设定方法，甚至很多教师都只掌握工件坐标系原点设定的一、两种方法，不知道哪一种设定方法更为方便、快捷。

本文通过对数控铣床对刀操作步骤及工件坐标系原点的几种设定方法的介绍，以供大多数数控铣床操作者或教学者参考。

关键词：数控铣床对刀操作操作步骤工件坐标系设定在数控铣床操作的教学过程中，我发现很多学生对对刀这一操作及工件坐标系原点的设定相对较难掌握。

因很多教科书或数控铣床的相关操作手册并没有提到对刀操作的具体步骤，所以学生掌握对刀操作的具体步骤就只能靠教师的讲授和演示。

而工件坐标系的设定，不同的数控系统设定的方法又往往不同，且设定的方法较多种,如G92对刀方法G54对刀方法等。

这就是学生在学习数控铣床对对刀操作及工件坐标系原点设定的方法较难掌握的原因之一。

我根据多年对数控铣床的操作经验，总结出以下较常用的试切对刀操作步骤及工件坐标系原点的几种设定方法，并对工件坐标系原点的几种设定方法进行比较，以供大多数数控铣床的操作者尤其是初学者进行选用和参考。

下面以华中数控系统HNC－21／22M对对刀操作步骤及工件坐标系原点设定的几种方法进行说明和比较。

一、试切对刀操作步骤。

假设对刀点为图a两相互垂直直线的交点,且z轴零点在工件上表面上，其操作步骤为：（1）将工件毛胚准确定位装夹到工作台上。

安装时要使零件的基准方向和X、Y、Z轴的方向一致，并且切削时刀具不会碰到夹具或工作台。

（2）将所用铣刀装到主轴上并使主轴中速转动。

（3）移动（手动移动或手轮摇动）铣刀靠近被测边，并使铣刀周刃轻微接触到被测边，如图a铣刀所在A点（或B点）位置。