数控加工中心课件第3章-数控铣床加工中心编程几何基础.ppt

数控铣床/加工中心编程与操作 第 3 章 数控铣床/加工中心编程几何基础 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 3.1 机床坐标系和工件坐标系 　 3.1.1 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3.1所示。 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 （3）机床进给运动正方向的确定。 　　即刀具靠近工件表面为负方向，标注为－X，－Y，－Z，刀具远离工件表面为正方向，标注为+X，+Y，+Z。 （4）产生机床正向运动的工件运动的名称。  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。 3.1.2 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。 3.2 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。 3.3 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。 　　【例3.1】 求图3.6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。 3.4 基点的计算 　 3.4.1 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3.7中的A、B、C、D、E都是该零件轮廓上的基点。 3.4.2 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3.2】 如图3.8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。 3.5 节点的计算 　 3.5.1 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。 3.5.2 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。 3.6 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3.10所示。 　　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。 图3.9 节点的计算 * 机床坐标系和工件坐标系 3.1 机床参考点和工件零点 3.2 绝对坐标和相对坐标 3.3 基点的计算 3.4 节点的计算 3.5 刀具轨迹的坐标值计算 3.6 图3.1 右手笛卡儿坐标系