关于数控车床上坐标系计算的研究

浙江 交通职业技 术学院学报 ，第 ｌ 卷 第 ４期 ，２１ 年 １ ２ ０ １ ２月
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关 于数 控 车床 上 坐标 系计算 的研 究
序 ，走刀路线 ，切削参数等 ，按规定的数码式编成 停在最前端 ，即刀架为参考点。就相当于在数控系
、
作者简介 ： 王身海 （９８ ， ，浙江杭州人 ，数控技 师 ，Ｅ Ｉ ｉ ｗｎｓ ｎａ２１ ６．ｏ。 １ 一） 男 ６ —ｎｌ ａ ｈ ｈｉ ３ ＠１３ｏｍ Ｒ－ ｇ ｅ １ ＂
第４ 期
坐标系，另一个是工件坐标系，机床坐标系是机床 上的一个 固定坐标系 ，是在机床装配 ， 调试时就已 确定下来 的是机床 的基准 ，在数控机床通电准备正
式加工之前 ，因为不论 刀架位 于机床 上的什么位
们要把原先在普通车床上加工时需要操作工人考虑 和决定 的操作内容及动作 ，例如工 步的划分与顺 程序 ，记录在数控系统存储器上。在加工时，控制 介质上的数码信息输人数控车床的控制系统后 ，控 制系统对输入信息进行运算与控制 ，以完成零件的
图１ 所示 ，式 ’ ）求得 （ ４
￡一Ｌ ＝ ＆ Ｌ （） ３
假设 刀 尖 的起 始 点 距 工 件 右 端 圆点 距 离 Ｏ原
点ｚ 方向加上零件伸 出卡盘长度距离 Ｌ 同时也可 Ｒ 得出 ＆距离，可按照图 １ 所示式 （）求得 。 ＋Ｌ ４ Ｂ Ｒ
＝＆ ห้องสมุดไป่ตู้（） ４
Ｇ ０（ Ｇ ２ ５ 或 ９ ）指令是程序 中起刀点相对于工 件原点的一个指令功能字符 ，ｘ方 向和 ｚ 方向 （ ａ ） （ ｚ ）的坐标值 ，按 图 １ Ｂ 所示。
，
当工件 坐标系原点在工件左端面时 由图 １ 所 示 ，式 （）算出，按式 （）程序段设定。 ２ ５
Ｇ Ｏ ） Ｚ￡ ５ （ ａ （） ５
当工件坐标系原点建在卡爪前端端面时 ， 执行 程序段按照图 １ 所示 ，式 （）和 （）算出式 （） ３ ４ ６
程 序设定 。
Ｇ ０ Ｘ Ｚ ５ ａ ＆
０ 引 言
在数控车床上加工零件与我们在普通车床上加
工，遵循的原则基本一致 ，使用 的方法也大致相 同。由于数控车床是微型计算机控制的 自动化程度 较高的一种机电一体化设备，所 以它不仅具有普通
１ 数控 车床 的切 削原理
机械切削主要有两大运动，即主运动和进给运 动，车床加工 回转体零件 。卡盘装夹零件旋转为主 运动 ， 刀具移动为进给运动 ，数控机床控制系统是 将程序按坐标系位置把车刀位移及其轨迹变成车刀 的实际运 动轨迹 ，加工 出所需要 的工件轮廓 的程 序。数控机床上一般采用两个坐标系。一个是机床
车床上加工的特点 ，而且还具有计算机运算与控制
的特点。在普通车床上加工零件 ， 就工序而言 ，其 工步的安排、机床运动的先后次序、位移量、走刀 路线及有关切削参数的选择等都是 由操作人员 自行 考虑 和确 定 的 ，是 采 用 手 工 操 作 的方 法 来 进 行 控 制。在数控车床上加工 ，情况完全不同，加工前我
图 １ 工 件 坐 标 系
２ 工件坐标 系设定格式
在程序 中把 Ｇ ０指令规定刀具起 刀点 （ ５ 或换 刀点 ）至工件原点 的距离 。坐标 值 ｘ ，ｚ为刀尖
（ 刀位点）在工件 坐标 系中的起始点 （ 即起刀点 ） 位置 。如图 １ 所示假设刀尖的起始点距工件右端圆 点距离 ０的 ｚ向尺寸和 ｘ向尺寸分别为 和 ａ（ 直 径值 ）即工件坐标系的原点 ０ 。假设刀尖 的起始点 距工件左端 圆点距离 Ｏ 的 ｚ向尺 寸为 ￡由图 ｌ 所
程 中的坐标系计算与划分步骤来进行 ，这样不但只需要进行一次对刀就能完成对整 个零 件的 完整加 工 ，而且 也 能对提 高加 工过程 中的零 件精度 和 生产加 工 水平起 到重
要 的作 用。
关键词：定位基准；起始点位置；计算研 究 中图分类 号 ：Ｔ ５ 文献标 识码 ：Ａ ｄｉ ０３６／．ｓ．６ １ ３ｘ２ １．４０６ Ｇ ｏ：１．９９ｊｉｎ１７ —２４ ． １０ ．０ ｓ ０ 文章编号 ：１ １ ２４ （０１ ４ ０２ — ４ ６ — ３Ｘ ２ １）０ — ０４ ０ ７
切 削加 工任务 。
收稿 日期 ：２ １ —０ —２ ０１ ９ ６
置， 此时显示器上显示的 ｘ与 ｚ的坐标值均为零 ， 需要回零操作 ，将使刀架 ｚ 方向停在最右 ，Ｘ方向 统内部建立了一个以机床原点为坐标原点的机床坐 标系。另一个是工件坐标系，也叫程序坐标系，工
件原点是人为设定的，设定的依据既要符合图样要 求 ，又要便于编程。工件原点可以选择在工件右端
王身海
：
尸 关于数控车床上坐标系计算的研究
面的 圆心上 也可 以选 择在 左端 面 的 圆心上 ，加工 时
面距 离 。
工件安装在卡盘上，机床坐标系与工件坐标是不重 合的，而工件坐标系 的 ｚ轴一般 与主轴轴线相 重
合 ，ｘ轴随工件工件原点位置不同而异 ，各轴正方 向与机床坐标系相 同。如 图 １ 示工件左端 ０ 为 所 左面的工件原点 ，０为工件右端面的工件原点 ，Ｌ 为工件 的总长度。在车床上它是 由两部分组成 ，被 夹零件长度和零件伸出卡盘长度 ，被夹零件长度为 Ｌ 和零件伸 出卡盘长度为 Ｌ ，见 图 １ Ｌ Ｒ 所示可得式 （） １ 。起始点也叫起刀点均为 同一起刀点 Ａ在机床 坐标系的同一点位置上 ，见图 １ 、５ 所示。 、４ 、６ Ｌ． ａ １ ＋Ｌ ＝Ｌ （） １
王身海
（ 杭州 电子科技大学 机械工程学 院 ，杭州 ３０ １ １０８）
摘
要：数控车床加工过程是通过程序 由机床 坐标 系来保证，要确保机床 坐标位置
与 编程 坐标 位 置的 吻合 ， 同时又要避免 切 削加 工 时产 生的切 削力和 弹性 变形 力的作 用下对零件 的损 伤 ，就 需要 确 定定位基 准和 刀尖 的起 始 点位置 ，通过 在程 序编 程过