数控车编程中几个关键“点”的突破

数控车编程中几个关键“点”的突破

卫子涓

卫子涓（金寨县职业教育中心安徽六安237321）

摘要：本文从数控车床坐标系和点的设置方法与作用进行阐述，认真分析四种点在机床操作和编程中的作用，总结探索出合理、灵活、高效使用四种关键点的方法，帮助数控机床的学习和操作者快速掌握这门技术。

关键词：数控车床机床原点编程原点切入与切出点安全点工作效率

一、突破机床原点，建立起机床坐标系

1.机床原点的设定

机床坐标系的原点称为机床原点，又称机械原点或机床零点。机床原点是机床上的一个固定点，由安装在机床上的零点开关或回零开关决定。通常情况下回零开关安装在X轴和Z轴正方向的最大行程处。此处也要提到机床参考点，它是机床坐标系中一个固定不变的位置点。机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点，该点通常位于机床正向极限点处。机床参考点与机床原点的距离由系统参数设定，其值可以是零，如果为零表示参考点与机床原点重合，如果不为零则机床开机回零后显示的机床坐标系的值即是系统参数中设定的距离值。

2.机床坐标系的建立

机床坐标系是CNC进行坐标计算的基准坐标系，是机床固有的坐标系。

第一，建立机床坐标系。

为了确定刀具（刀架）或工件（工作台）的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就称为机床坐标系，也叫标准坐标系。

第二，坐标系确定原则。

①部颁标准：标准的坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系。②动静原则：机床在加工过程中，不论是刀具移动还是工件移动，在编写程序时，一律规定为被加工工件相对静止不动，刀具移动。这一原则使编程人员能在不知道刀具靠近工件还是工件靠近刀具的情况下，就可以根据零件图纸，确定机床的加工过程。③坐标轴正向规定：规定刀具远离工件的方向为坐标轴的正方向。④坐标轴的规定：

Z轴——规定传递切削动力的主轴轴线为Z坐标轴。

X轴——X轴是水平的，它平行于工件装夹面，并垂直于Z轴。

Y轴——按照右手直角坐标系来确定Y坐标轴。

对于大多数数控机床，开机第一步总是首先进行返回机床参考点的操作，完成“回零操作”后，这时显示器上将显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，这样就建立了机床坐标系。

3.机床坐标系的意义

通过标准化的规定建立机床坐标系以后，不同机床生产厂家都会根据部颁标准采取统一的方式对机床进行设计和设置，为学习者和操作者提供了更加方便的渠道，也为数控机床得以普遍应用铺平了道路。

其次是使机床可数字化提供了可能。CNC有了进行坐标计算的依据，这样编程者就可以根据图纸设计加工工艺、编写加工程序。

机床中加工的刀架有前置刀架和后置刀架之分，通过机床坐标系的设置以后，也无需再考虑，只要按图纸要求进行加工就行。

二、突破编程原点，建立编程坐标系

工件坐标系是编制数控加工程序时，编程人员根据零件图纸设定的直角坐标系，因此也称编程坐标系。

工件坐标系的原点也称编程原点，一般选在工件的回转中心的右端面（O1点）或左端面（O2点），如图1所示。工件坐标系的Z轴一般选在工件的回转中心，X轴就选在工件的右端面或左端面了。

当零件装夹到机床上后，根据工件的尺寸用G代码设置刀具当前位置的绝对坐标，在CNC中就建立起了工件坐标系。当然也可以直接用刀具试切对刀建立起工件坐标系，具体操作步骤各种数控系统都大同小异。工件坐标系建立后便一直有效，直到被新的工件坐标系取代。

同一工件由于工件原点变化，程序段中的坐标尺寸也随之改变，因此，在编制加工程序前必须先确定工件坐标系(编程坐标系)和工件原点（编程原点）。

以工件右端面建立坐标系，有利于对刀，建立坐标系时简单快捷，编程从零点开始，右正左负，一目了然；以工件左端面建立坐标系，固定可靠，有利于保证工件的总长，但编程时需从尺寸中减去加工尺寸，相对来说，有点烦琐，但使用熟练，也有很好的效果。

图解机床坐标系和工件坐标系决定刀尖位置坐标关系

图中，XOZ为机床坐标系，

X1O1Z1为X坐标轴在工件右端的工件坐标系，

X2O2Z2为X坐标轴在工件左端的工件坐标系，

O为机械零点，A为刀尖，A在上述三坐标系中的坐标如下：

A点在机床坐标系中的坐标为（X，Z）；

A点在X1O1Z1坐标系中的坐标为（X1，Z1）；

A点在X2O2Z2坐标系中的坐标为（X2，Z2）；

三、突破切削起点与切削终点，完成程序的编制

加工如图2所示，本文以GSK980T车床为例加以说明，列表如下：

通过对图纸的分析，确定了切削起点和切削终点的位置坐标，在保证加工安全的前提下，得出加工路线，尽量缩短循环时间，提高加工效率。以上仅是说明举例。

四、突破安全工作点，设定退刀路线和换刀位置

1.退刀路线的设定

从上例中G90X120Z-110F200的程序段可以看出，它的循环起点是“X130Z3→G01X120→G01Z-110→G01X130→G00X130Z3”完成φ120外圆的加工循环。

从循环程序段可以看出：

①X轴从循环起点快速移动到切削起点；②从切削起点切削进给到切削终点；③X轴以切削进给速度退刀，返回到X轴绝对坐标与起点相同处；④Z轴快速移动返回到起点，一个循环结束。

从一个循环过程的分析不难看出，退刀路线的设定，不仅要注意走刀的安全，也要注意加工时的退刀速度，保证退刀不能影响工件的加工质量，才能考虑加工效率。

而在加工φ60的外圆和锥面加工时，它们的循环起点和切入点、切出点各不相同，从程序段可以看出，既要求程序段简单，又要求加工时间尽量缩短，在一个相同循环中只改变切入点与切出点，不改变循环起点。

2.换刀点的确定

数控车床在加工工件时，常有多把刀参与加工，刀架需要旋转，使加工的刀具转到加工位置，刀架换刀时在坐标上的位置叫换刀点。换刀时必须保证刀架在回转过程中，刀具不能与工件或夹具或尾座相撞。设置换刀点时，还有另一个要求是，行程不能太运，不能因换刀耽误太多时间，影响加工效率。

五、结束语

安全生产是企业的生命线，学生学好技术固然重要，更要把安全放到首位。灵活、合理地应用数控车中的关键点，则是保证质量、提高效率的有力保障。在生产实践中多思考操作要领，勤积累操作经验，数控车床的编程和操作一定会得到质的提高。

参考文献

[1]GSK980T车床CNC使用手册.2008年03月，第2版。

[2]王丽合理灵活使用数控机床中的“点”.广西轻工，2007年，09期。