项目十三 坐标系偏移旋转.docx
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项目十三坐标系偏移旋转
项目十三 坐标系、偏移、旋转
一、实训目得:
1.掌握数控机床坐标系得种类，及运动原则得确定。
2.掌握机床坐标系坐标轴方向得确定.
3.掌握如何确定工件坐标系及各个坐标轴得偏置。
4.了解数控机床附加坐标轴及运动方向。
5.掌握工件坐标系偏移用法及注意事项。
6.掌握工件坐标系旋转指令得应用及注意事项.
二、理论基础:
（一）坐标系
数控机床坐标系分为：
a）机床坐标系b）相对坐标系c）绝对坐标系
1.机床坐标系得确定
机床坐标系就是机床上固有得，用来确定工件坐标系，并建立在机床原点上。
机床原点就是数控机床得一个基准位置,也就是机床上得一个物理位置.
（1）机床相对运动得规定 在机床上,始终认为工件静止，而刀具就是运动得。
这样,编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动得情况下，就可以依据零件图样,确定机床得加工过程.
（2）机床坐标系得规定 在数控机床上,机床得动作就是由数控装置来控制得，为了确定数控机床上得成形运动与辅助运动,必须先确定机床上运动得位移与运动方向,这就需要通过坐标系来实现,这个坐标系被称为机床坐标系。
如图１３－1所示。
图13—1
图１3—2
标准机床坐标系中Ｘ、Y、Z坐标轴得相互关系用右手笛卡尔儿直角坐标系决定,如图13-3所示（a）伸出右手得大拇指、食指与中指,并互为９０,则大拇指代表X坐标,食指代表Y坐标,中指代表Ｚ坐标。
（b）大拇指得指向为X坐标得正方向，食指得指向为Y坐标得正方向，中指得指向为Z坐标得正方向。
（c）围绕X、Y、Ｚ坐标旋转得旋转坐标分别用Ａ、B与C表示，根据右手螺旋定则,大拇指得指向为X、Y、Ｚ坐标中任意轴得正向，则其余四指得旋转方向即为旋转坐标Ａ、Ｂ与Ｃ得正向,如图１3－３
图１3－３
（３）运动方向得规定增大刀具与工件距离得方向即为各坐标轴得正方向,如图13-4所示为数控铣床上三个运动得正方向。
图１３－4
（3）坐标轴方向得确定
（a）Z坐标 Z坐标得运动方向就是由传递切削动力得主轴所决定，即平行于主轴轴线得坐标轴即为Z坐标,Z坐标得正方向为刀具离开工件得方向。
图１3—４所示为数控铣床得Ｚ坐标.
（b）Ｘ坐标 X坐标平行于工件得装夹平面,一般在水平面内。
在铣床确定X轴得方向时，要考虑两种情况。
1卧式铣床：
Z坐标就是水平得,观察者沿刀具主轴向工件瞧时，＋X运动方向指向右方.
2立式铣床：
Z坐标就是垂直得，观察者面对刀具主轴向立柱瞧时，+X运动指向右方。
如图1３—1所示为数控铣床得X坐标。
（4）Y坐标在确定X、Z坐标得正方向后，可以用根据X与Z坐标得方向,按照右手笛卡尔直角坐标系来确定Y坐标得方向。
图１３—４所示为数控铣床得Y坐标。
2.工件坐标系
工件坐标系就是编程人员在编程时，根据零件尺寸、形状，为便于编程而在零件图上设定得坐标系。
该坐标系一旦确定，工件在机床上得安装位置与方向也就确定。
建立工件坐标系包括确定坐标原点与坐标轴方向。
坐标原点通常就是建立在零件最重要得设计基准上。
例如基准面得中心点、基准面与基准线得交点等。
在确定原点位置时,主要考虑编程计算方便、机床调整方便、对刀方便及其毛坯上位置确定方便等。
一般情况下,工件坐标得坐标系得坐标轴方向与机床坐标轴得方向相一致，当加工需要时，也可以不一致.
加工时，先测量工件原点与机床原点之间得距离，即图13－2所示Ｘ、Ｙ、Z得偏置值，将该偏置预存到数控系统中,在加工时工件原点偏置值便自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定得加工坐标值进行加工,而编程人员则按照工件坐标系进行编程，这样使用起来非常方便。
3.机床坐标系设置指令
（1）机床坐标系设定指令G53
机床坐标系也称也称为机床参考点坐标系。
在ＦANUＣ/SＩＭENS系统中，用Ｇ53指令来指令目标点在机床坐标系中得位置。
Ｇ53指令用于移动刀具或工作台，类似于快速移动指令.该指令格式：
G９0 G5３X_Y＿Z_
式中,Ｘ、Y、Z——机床坐标系下得绝对坐标值。
（2）工件坐标系设定指令Ｇ54~G59
使用G54～G5９指令设置机床坐标系。
在用试切法进行对刀时，预先用面板Ｇ5４～G59等指令，利用系统中得刀具位置测量功能，自动计算工件坐标系零点在机床坐标系中得位置，这样可设定6个对应得工件系。
编程格式:
G54~Ｇ5９（G90）GOＯX_Ｙ_Z_
式中,X、Ｙ、Z——任意一个合适点得坐标值。
（注:
类似起刀点位置）
注意事项
①如果使用G5３指令,必须就是在G90方式使用
②如果使用Ｇ54~G５９指令对刀来设定工件坐标系,在执行加工程序之前，刀具可以在任何位置（但要考虑安全因素）,也就就是说刀具可以在任何位置上启动加工程序。
③用G54～G59指令建立坐标系，必须在接通电源后做一次手动返回参考点得操作,才能正确建立工件坐标系。
（二）坐标系偏移（局部坐标系）
坐标系偏移就是为了方便编程，在工件坐标系中设定得子坐标系,实际上就就是通常所说得坐标系变换功能。
在工件坐标系中，可以设置局部坐标系。
局部坐标得原点可以设定在工件坐标系中得任意指定位置。
当局部坐标系设定时,后面得以绝对方式（G90）指令得移动就是局部坐标系中得坐标值。
为了取消局部坐标系并在工件坐标系中指定坐标值,应使局部坐标系零点与工件坐标系零点一致.指令格式：
FANUC
G52 X_ Y＿Z_＿（在单独得程序段编程）
G52 X0 Y0 Z0（取消局部坐标系）
式中 X、Ｙ——局部坐标系原点在原工件坐标系中得坐标值。
局部坐标系
ＳIMEＮＳ
TRAＮSX＿ Y_Ｚ_＿（在单独得程序段编程）
ATRANＳX＿ Ｙ_Z＿_（在单独得程序段编程）
TＲANS（取消局部坐标系）
指令参数意义:
1TRANS:
坐标系转换（局部坐标系）
2ATRANS：
就是附加得坐标系转换，相对于已经存在得局部坐标系。
图1３-5TRANS/AＴRAＮS得关系
注意事项
1局部坐标系设定不改变工件坐标系与机床坐标系.
2局部坐标系使用完之后必须要取消局部坐标系指令。
3局部坐标系暂时清除刀具半径补偿中得偏置。
4绝对值方式中,在局部坐标系指令之后立即指定运动指令。
（三）坐标系旋转
编程形状能够旋转。
用该功能（旋转指令）可将工件旋转某一指定角度.另外,如果工件得形状由许多相同得图形组成,则可将图形单元编成子程序,然后用主程序得旋转指令调用。
这样可简化编程.指令格式:
FANUC
Ｇ17
G１8G68α_β＿Ｒ＿;坐标系开始旋转
G１9
Ｇ69:
坐标系旋转取消
G１7（G１8或G19）:
平面选择，在其上包含旋转得形状。
α＿β_与指令得坐标平面（G1７、G18、Ｇ19）相应得X＿Y_Z_中得两个轴得绝对指令,在G6８后面指定旋转中心。
R_角度位移，正值表示逆时针旋转。
负值表示顺时针旋转。
图13-6
SIMＥNS：
1、编程格式：
1
ROＴＸ_Y_Ｚ_RＯTＲPL=_
开始坐标系旋转
2AROＴＸ_Y＿Z＿AROTＲPL=＿
3RＯT 取消坐标系旋转
每一个指令必须在单独得一个NC程序段内编程。
2、指令与参数意义：
①ROT：
工件坐标系得零点得绝对旋转.
②AROＴ:
可编程得零点得相对旋转。
4X_Ｙ_Z＿：
在空间得旋转，旋转所绕得几何轴.
5RPL:
在平面内得旋转，坐标系旋转转过得角度。
３。
功能
ROT/AROＴ可以围绕几何轴（X,Y，Z）中得一个旋转坐标系，也可以在给定得平面内（Ｇ１7～G19）（或围绕垂直于她们得进给轴）旋转一定得角度得到旋转后得坐标系。
这使得倾斜得表面或几个工件边在一次设置中被加工出来。
4.在空间得旋转
替代指令ROTX_Y_Ｚ_就是通过围绕特定轴旋转一个编程得角度来实现坐标系绝对旋转，旋转基点就是上一次通过Ｇ54～G５9设置得一个工件坐标系原点。
相对指令ＡＲOTX_Y_Ｚ_也就是通过围绕特定轴旋转一个编程得角度来实现坐标系相对旋转。
不过它就是以当前得或上一次得编程零点位置作为旋转参考点。
如图１3-7
图13—7
5.平面内得旋转
坐标系在Ｇ１７~G19所确定得平面内得旋转。
替代指令RＯＴRPL=__：
相对指令ＡＲOTＲPL=_＿。
坐标系在目前得平面内旋转通过编程角度RPL＝__确定。
注意事项：
FＡNUC
1坐标系旋转指令用完之后要立即取消.
2在坐标系旋转Ｇ代码得程序段之前指定平面选择代码（Ｇ1７~G19）。
平面选择代码不能在坐标系旋转方式中指定.
3αβ不编程时，则G68程序段得刀具当前位置认为就是旋转中心。
4R角度位移,从第三轴正方向瞧，顺时针方向为负,反之为正。
5在坐标系旋转之后,执行刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具偏置与其它补偿操作。
6当G68被编程时，在G68之后,绝对值指令之前,增量值指令得旋转中心就是刀具位置。
7取消坐标系旋转方式得G代码（G69）可以指定在其它指令得程序段中。
也可以单独一段.
SＩMENS
1坐标系旋转指令用完之后要立即取消。
2空间绕坐标轴旋转 XYZ后跟角度值。
3平面坐标系旋转指令RＯＴRPL在ＲOＴ 与RＰL之间要输入空格。
4平面旋转坐标系，系统默认刀具当前位置为旋转中心。
5ROTＲPL 后跟角度值,从第三轴得正方向瞧顺时针为负，反之为正。
实训步骤：
课后题1（必做）深度1ｍｍ
课后题2（选作）
课后题3（选作）
1、所需材料:
100Ｘ10０Ｘ20铝块
2、所需工具:
Φ10三刃立铣刀平口钳 游标卡尺 寻边器Ｚ轴设定器垫块
3、切削参数：
S８00 F200 D=5H=0
4、评分标准:
①5３每超差0.01mm扣一分，扣完为止 总分5分
② ３0 每超差0.01mm扣一分。
总分5分
③深度1每超差０．01mm扣一分总分5分
5偏移旋转定位尺寸 ２03０每超差0．01mm扣一分。
总分1０分
注意事项：
图一:
①用偏移与旋转时要考虑之间得前后关系。
②偏移指令用完之后在程序最后要取消偏移指令
③旋转指令得角度如何来判断。
解决方案:
①先用偏移指令后用旋转指令。
②从Z轴正方向瞧顺时针为负，逆时针为正.
ＦANＵC
ＳIMENS
O1１11
AB1111
G９0G54G１7G00Z100;
G9０G54G17G０0Z10０;
M０3S８00F200
M0３S８0０F2０0
X－10Y-10
X—10Ｙ－1０
Z５
Z5
Ｇ0１Z－2
Ｇ01Z—2
Ｇ41Ｄ１Ｘ0Ｙ0
G４1D１X０Y0
Y３0
Y30
Ｘ1０
X10
Ｘ［TAＮ[３０］*20＋10]Y10,R６
X=TAN（３0）*20＋10Y10ＲND＝6
Ｘ38
X３8
G0３Y2２R６
G０3Y2２CR=６
Ｙ30
Ｙ3０
X52
X５２
X60Y22
X60Ｙ22
Y7
Y7
Ｇ03X53Ｙ0R7
G03X53Y0ＣＲ=6
X0
X0
G40Ｘ—10Ｙ－１0
Ｇ40X－10Y-１0
G00Z１00
G00Z1０0
M30
Ｍ３0
O222２
AＢ2２22
G９0 G54Ｇ１7Ｇ00Z１00；
G90G54Ｇ17Ｇ０0Ｚ100;
G52X2０Y４0
TRＡNＳX２０Y40
Ｇ68X0Ｙ０R4５
ROＴRPL=45
M０３S800F200
M03S800Ｆ200
X-10Ｙ—10
X-１0Y－10
Z5
Z5
G01Z－2
G0１Z－2
G4１Ｄ１X0Ｙ０
G４1D１X0Y0
Ｙ３0
Y30
X１０
X10
X［ＴAN[30］*20+10]Y1０，Ｒ６
Ｘ=TＡN（30）＊20+10Y1０RND=6
Ｘ38
X３８
Ｇ03Y22R６
G03Y2２CＲ=６
Y30
Y30
X５2
X５2
X60Y２2
X60Ｙ22
Y７
Y７
Ｇ03X５3Y0R7
G03X５3Y0CR＝6
G5２Ｘ0Ｙ0
X0
X0
G４0Ｘ-10 Y－10
G40X－10Y—1０
ROT
Ｇ69
ＴRＡNS
G00Z100
G00Z10０
M3０
M30
思考题
思考题１
下次课预习内容
1比例缩放、镜像、极坐标理论知识。
2FAＮＵＣ与SIMENＳ比例缩放、镜像、极坐标之间区别。
3预习所附例题.
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