1、項目十三 坐標系、偏移、旋轉一、 實訓目的：1. 掌握數控機床坐標系的種類，及運動原則的確定。2. 掌握機床坐標系坐標軸方向的確定。3. 掌握如何確定工件坐標系及各個坐標軸的偏置。 4. 了解數控機床附加坐標軸及運動方向。5. 掌握工件坐標系偏移用法及注意事項。6. 掌握工件坐標系旋轉指令的應用及注意事項。二、 理論基礎：（一）坐標系 數控機床坐標系分為：a)機床坐標系b)相對坐標系c)絕對坐標系1. 機床坐標系的確定機床坐標系是機床上固有的，用來確定工件坐標系，并建立在機床原點上。機床原點是數控機床的一個基準位置，也是機床上的一個物理位置。（1） 機床相對運動的規定 在機床上，始終認為工件靜

2、止，而刀具是運動的。這樣，編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據零件圖樣，確定機床的加工過程。（2） 機床坐標系的規定 在數控機床上，機床的動作是由數控裝置來控制的，為了確定數控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動方向，這就需要通過坐標系來實現，這個坐標系被稱為機床坐標系。如圖12 / 233-1所示。圖13-1圖13-2標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾兒直角坐標系決定，如圖13-3所示（a）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90，則大拇指代表X坐標，食指代表Y坐標，中指代表Z坐標。 （b）大拇指的指向為X坐標的正方向，食指

3、的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標的正方向。（c）圍繞X、Y、Z坐標旋轉的旋轉坐標分別用A、B和C表示，根據右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標中任意軸的正向，則其余四指的旋轉方向即為旋轉坐標A、B和C的正向，如圖13-3圖13-3 (3)運動方向的規定 增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向，如圖13-4所示為數控銑床上三個運動的正方向。圖13-4（3） 坐標軸方向的確定（a） Z坐標 Z坐標的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定，即平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標，Z坐標的正方向為刀具離開工件的方向。圖13-4所示為數控銑床的Z坐標。（b） X坐標 X坐標平行于工件的裝

4、夾平面，一般在水平面內。在銑床確定X軸的方向時，要考慮兩種情況。 臥式銑床：Z坐標是水平的，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方。 立式銑床：Z坐標是垂直的，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動指向右方。如圖13-1所示為數控銑床的X坐標。（4） Y坐標 在確定X、Z坐標的正方向后，可以用根據X和Z坐標的方向，按照右手笛卡爾直角坐標系來確定Y坐標的方向。圖13-4所示為數控銑床的Y坐標。2. 工件坐標系 工件坐標系是編程人員在編程時，根據零件尺寸、形狀，為便于編程而在零件圖上設定的坐標系。該坐標系一旦確定，工件在機床上的安裝位置和方向也就確定。建立工件坐標系包括確定坐標原點和坐標

5、軸方向。坐標原點通常是建立在零件最重要的設計基準上。例如基準面的中心點、基準面和基準線的交點等。在確定原點位置時，主要考慮編程計算方便、機床調整方便、對刀方便及其毛坯上位置確定方便等。一般情況下，工件坐標的坐標系的坐標軸方向和機床坐標軸的方向相一致，當加工需要時，也可以不一致。加工時，先測量工件原點與機床原點之間的距離，即圖13-2所示X、Y、Z的偏置值，將該偏置預存到數控系統中，在加工時工件原點偏置值便自動加到工件坐標系上，使數控系統可按機床坐標系確定的加工坐標值進行加工，而編程人員則按照工件坐標系進行編程，這樣使用起來非常方便。3. 機床坐標系設置指令（1） 機床坐標系設定指令G53 機床

6、坐標系也稱也稱為機床參考點坐標系。在FANUC/SIMENS系統中，用G53指令來指令目標點在機床坐標系中的位置。G53指令用于移動刀具或工作臺，類似于快速移動指令。該指令格式：G90 G53 X_Y_Z_式中，X、Y、Z機床坐標系下的絕對坐標值。（2） 工件坐標系設定指令G54G59使用G54G59指令設置機床坐標系。在用試切法進行對刀時，預先用面板G54G59等指令，利用系統中的刀具位置測量功能，自動計算工件坐標系零點在機床坐標系中的位置，這樣可設定6個對應的工件系。編程格式：G54G59(G90)GOO X_Y_Z_式中，X、Y、Z任意一個合適點的坐標值。（注：類似起刀點位置）注意事項如

7、果使用G53指令，必須是在G90方式使用如果使用G54G59指令對刀來設定工件坐標系，在執行加工程序之前，刀具可以在任何位置（但要考慮安全因素），也就是說刀具可以在任何位置上啟動加工程序。用G54G59指令建立坐標系，必須在接通電源后做一次手動返回參考點的操作，才能正確建立工件坐標系。（二）坐標系偏移(局部坐標系)坐標系偏移是為了方便編程，在工件坐標系中設定的子坐標系，實際上就是通常所說的坐標系變換功能。 在工件坐標系中，可以設置局部坐標系。局部坐標的原點可以設定在工件坐標系中的任意指定位置。當局部坐標系設定時，后面的以絕對方式（G90）指令的移動是局部坐標系中的坐標值。為了取消局部坐標系并在

8、工件坐標系中指定坐標值，應使局部坐標系零點與工件坐標系零點一致。指令格式：FANUCG52 X Y Z _ (在單獨的程序段編程) G52 X0 Y0 Z0 (取消局部坐標系)式中 X、Y局部坐標系原點在原工件坐標系中的坐標值。局部坐標系SIMENSTRANS X Y Z _(在單獨的程序段編程)ATRANS X Y Z _(在單獨的程序段編程)TRANS (取消局部坐標系)指令參數意義： TRANS：坐標系轉換（局部坐標系） ATRANS：是附加的坐標系轉換，相對于已經存在的局部坐標系。圖13-5 TRANS/A TRANS的關系注意事項 局部坐標系設定不改變工件坐標系和機床坐標系。 局部坐

9、標系使用完之后必須要取消局部坐標系指令。 局部坐標系暫時清除刀具半徑補償中的偏置。 絕對值方式中，在局部坐標系指令之后立即指定運動指令。（三）坐標系旋轉 編程形狀能夠旋轉。用該功能（旋轉指令）可將工件旋轉某一指定角度。另外，如果工件的形狀由許多相同的圖形組成，則可將圖形單元編成子程序，然后用主程序的旋轉指令調用。這樣可簡化編程。指令格式：FANUCG17G18 G68 R;坐標系開始旋轉G19G69: 坐標系旋轉取消G17 (G18或G19): 平面選擇，在其上包含旋轉的形狀。 與指令的坐標平面（G17、G18、G19）相應的X_Y_Z_中的兩個軸的絕對指令，在G68后面指定旋轉中心。R_ 角

10、度位移，正值表示逆時針旋轉。負值表示順時針旋轉。旋轉中心（）旋轉角度R（絕對值）旋轉角度R（增量值）圖13-6SIMENS:1.編程格式： ROT X_Y_Z_ROT RPL=_開始坐標系旋轉 AROT X_Y_Z_AROT RPL=_ ROT 取消坐標系旋轉每一個指令必須在單獨的一個NC程序段內編程。2. 指令和參數意義： ROT：工件坐標系的零點的絕對旋轉。 AROT：可編程的零點的相對旋轉。 X_Y_Z_:在空間的旋轉，旋轉所繞的幾何軸。 RPL: 在平面內的旋轉，坐標系旋轉轉過的角度。3功能 ROT/AROT可以圍繞幾何軸（X,Y,Z）中的一個旋轉坐標系，也可以在給定的平面內（G17G

11、19）(或圍繞垂直于他們的進給軸)旋轉一定的角度得到旋轉后的坐標系。這使得傾斜的表面或幾個工件邊在一次設置中被加工出來。4. 在空間的旋轉替代指令ROT X_Y_Z_是通過圍繞特定軸旋轉一個編程的角度來實現坐標系絕對旋轉，旋轉基點是上一次通過G54G59設置的一個工件坐標系原點。相對指令AROT X_Y_Z_也是通過圍繞特定軸旋轉一個編程的角度來實現坐標系相對旋轉。不過它是以當前的或上一次的編程零點位置作為旋轉參考點。如圖13-7圖13-75. 平面內的旋轉坐標系在G17G19所確定的平面內的旋轉。替代指令ROT RPL=_:相對指令AROT RPL=_。坐標系在目前的平面內旋轉通過編程角度R

12、PL=_確定。注意事項：FANUC 坐標系旋轉指令用完之后要立即取消。 在坐標系旋轉G代碼的程序段之前指定平面選擇代碼（G17G19）。平面選擇代碼不能在坐標系旋轉方式中指定。 不編程時，則G68程序段的刀具當前位置認為是旋轉中心。 R 角度位移，從第三軸正方向看，順時針方向為負，反之為正。 在坐標系旋轉之后，執行刀具半徑補償、刀具長度補償、刀具偏置和其它補償操作。 當G68被編程時，在G68之后，絕對值指令之前，增量值指令的旋轉中心是刀具位置。 取消坐標系旋轉方式的G代碼（G69）可以指定在其它指令的程序段中。也可以單獨一段。SIMENS 坐標系旋轉指令用完之后要立即取消。 空間繞坐標軸旋轉

13、 X Y Z后跟角度值。 平面坐標系旋轉指令ROT RPL在ROT 和RPL之間要輸入空格。 平面旋轉坐標系，系統默認刀具當前位置為旋轉中心。 ROT RPL 后跟角度值，從第三軸的正方向看順時針為負，反之為正。實訓步驟：課后題1（必做）深度1mm課后題2（選作）課后題3（選作）1.所需材料：100X100X20 鋁塊2.所需工具：10三刃立銑刀 平口鉗 游標卡尺 尋邊器 Z軸設定器 墊塊3.切削參數：S800 F200 D=5 H=04.評分標準： 53 每超差0.01mm扣一分，扣完為止 總分5分 30 每超差0.01mm扣一分。 總分5分 深度1每超差0.01mm扣一分 總分5分 偏移旋

14、轉定位尺寸 20 30每超差0.01mm扣一分。 總分10分注意事項：圖一：用偏移和旋轉時要考慮之間的前后關系。 偏移指令用完之后在程序最后要取消偏移指令 旋轉指令的角度如何來判斷。解決方案： 先用偏移指令后用旋轉指令。 從Z軸正方向看順時針為負，逆時針為正。FANUCSIMENSO1111AB1111G90 G54G17G00Z100; G90 G54G17G00Z100;M03S800F200 M03S800F200X-10Y-10 X-10Y-10Z5 Z5G01Z-2G01Z-2G41D1X0Y0G41D1X0Y0Y30Y30X10X10XTAN30*20+10Y10,R6X=TAN(

15、30)*20+10Y10RND=6X38X38G03Y22R6G03Y22CR=6Y30Y30X52X52X60Y22X60Y22Y7Y7G03X53Y0R7G03X53Y0CR=6X0X0G40X-10 Y-10G40X-10 Y-10G00Z100G00Z100M30M30O2222AB2222G90 G54G17G00Z100; G90 G54G17G00Z100;G52X20Y40 TRANSX20Y40G68X0Y0R45 ROT RPL=45M03S800F200M03S800F200X-10Y-10X-10Y-10Z5Z5G01Z-2G01Z-2G41D1X0Y0G41D1X0Y0Y30Y30X10X10XTAN30*20+10Y1