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数控铣床


数控铣编程
第 2 章 数控铣床编程几何基础

知识目标 ◎掌握数控铣床坐标系的确定方法 ◎能确定工件坐标系 ◎理解刀具运动轨迹计算的原因 ◎能利用绝对和增量方法计算基点坐 标
◎能合理选择工件原点

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

机床坐标系和工件坐标系 机床参考点和工件零点
绝对坐标和相对坐标 基点的计算

节点的计算
刀具轨迹的坐标值计算

2.1 机床坐标系和工件坐标系
2.1.1 机床坐标系
数控机床标准坐标系采用右手笛卡儿 坐标系,如图2.1所示。

图2.1 右手笛卡儿坐标系

1.机床坐标系基本规定
(1)刀具相对工件运动的原则。
编程人员编程时可以假定机床加工时 工件是静止的。

(2)机床进给运动的名称、方向。
规定机床进给运动的坐标轴向用X、Y、 Z表示。 X、Y、Z轴向的关系符合右手直角笛 卡儿坐标系规则,围绕平行X、Y、Z旋转 坐标轴的圆周进给坐标轴分别用A、B、C 表示。 其正向用右手螺旋定则确定

图2.2 立式铣床的坐标运动

2.确定机床坐标轴的具体名称
机床往往有多个直线运动坐标轴的方 向,在具体确定某机床各直线运动的坐标 轴的具体名称时(或X或Y或Z),一般 是先确定机床Z轴,再确定X轴,最后确 定Y轴。

(1)Z轴坐标的运动方向。

一般取产生切削动力的主轴轴线方向 为Z轴方向。

(2)X轴坐标的运动方向。
① 当Z轴竖直(立式)时,人从刀具主 轴向立式机床的立柱面向时,他的右手方向 为+X方向。 ② 当Z轴水平(卧式)时,人从刀具主 轴向工件面向时,他的右手方向为+X方向。

图2.3 卧式铣床的坐标运动

2.1.2

工件坐标系

在数控编程的过程中,需要在零件图 纸上也设定一个坐标系,通常称为编程坐 标系或工件坐标系,工件坐标系坐标轴的 名称和方向应与所选用机床的坐标系坐标 轴的名称和方向一致。

图2.4 立式数控铣床机床坐标系与工件坐标系

图2.5 卧式数控铣床机床坐标系与工件坐标系

2.2 机床参考点和工件零点
机床参考点(R点)是机床坐标系中 一个固定不变的位置点,通过机床回参考 点操作,确认某进给运动方向的坐标测量 初始点。

工件原点的一般选用原则有如下4点。

(1)工件原点选在工件图样的尺寸 基准上。 (2)所选的工作原点能使工件方便 地装卡、测量和检验。

(3)工件原点尽量选在尺寸精度较 高、表面粗糙度值低的工件表面上。 (4)对于有对称形状的几何零件, 工件原点最好选在对称中心上。

2.3 绝对坐标和相对坐标
绝对坐标:在数控编程时,以编程原 点计算得出的点的坐标值。 增量坐标:运动轨迹的终点坐标是相 对于其起点坐标计算得出的。

图2.6 绝对坐标与增量坐标的计算

【例2.1】 求图2.6中的点A、点B的绝 对坐标与增量坐标。 解: 绝对坐标:A点X=40,Y=70;B点 X=100,Y=30。 增量坐标:B相对于A的增量坐标为 X=60,Y=?40。

2.4 基点的计算
2.4.1 基点的含义
零件的轮廓曲线一般由直线、圆弧、 二次曲线等不同的几何元素组成,通常把 各个几何元素间的连接点称为基点。

基点可以直接作为刀具运动轨迹的起 点或终点,如图2.7中的A、B、C、D、E 都是该零件轮廓上的基点。

图2.7 基点的计算

2.4.2

基点计算的内容

基点计算的内容主要包括:每条运动 轨迹(线段)的起点或终点的坐标值和圆 弧运动轨迹的圆心坐标值等。 【例2.2】 如图2.8所示,铣削半径为R 的圆弧,已知圆弧的起点、终点坐标,求 圆心坐标。

图2.8 圆弧基点计算

2.5 节点的计算

2.5.1 节点的含义
采用拟合原理,用直线或圆弧去逼近 被加工曲线。 拟合过程中出现的点称为节点。

图2.9 节点的计算

2.5.2

节点坐标值计算

非圆曲线轮廓零件的数值,多按以下 步骤进行。

(1)选择插补方式,即采用直线还 是圆弧逼近非圆曲线。 (2)确定编程允许误差,保证拟合 误差。

(3)选择数学模型,确定计算方法。 主要考虑两方面因素:一是尽可能按 等误差条件,确定节点坐标;二是尽 可能寻找简便算法。 (4)根据算法,画出计算机处理流 程图。 (5)用高级语言编写程序,上机调 试,获得节点坐标数据。

2.6 刀具轨迹的坐标值计算
当用立铣刀进行铣削加工时,因刀位 点和切削点不重合,编程时应根据工件的 加工轮廓和设定的刀具半径量,按刀具半 径补偿方法编制刀具中心运动轨迹的程序 段,刀具中心运动轨迹如图2.10所示。

图2.10 刀具轨迹的计算

目前,多数数控铣床都有刀具补偿功能, 所以可按工件轮廓尺寸进行编制程序,建立 刀具补偿后,数控系统自动计算,刀位点自 动调整到刀具运动轨迹上。


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