数控机床坐标变换功能指令的应用与技巧
各种数控指令的用法介绍
各种数控指令的用法介绍随着现代制造业的快速发展，数控技术已经成为了制造业中不可或缺的一部分。
数控机床通过预先编好程序来控制机床的动作，使其能够高精度、高速地制造工件。
为了控制数控机床，必须了解各种数控指令的使用方法。
本文将分别对常见的五个数控指令进行详细介绍。
一、加工坐标系设定指令加工坐标系设定指令主要用于确定数控机床的加工坐标系，以便程序正确地控制机床执行加工操作。
加工坐标系由三个坐标轴（X、Y、Z）组成，它们分别控制着机床的横向、纵向和上下方向。
而设定加工坐标系所需的指令通常包括以下两种：1.G90指令：绝对指令使用G90指令将机床设置为绝对坐标系模式，即使机床停机或断电，坐标系原点的位置也不会改变。
通俗来说，就是机床的零点是固定不变的，其数值在程序中必须明确指定。
此外，G90指令还可以控制机床按照指定位置的绝对坐标进行加工。
例如，可以使用以下指令将工件放置在X轴上坐标为10，Y轴上坐标为20，Z轴上坐标为5的位置：G90 G54 X10 Y20 Z52.G91指令：增量指令使用G91指令将机床设置为增量坐标系模式，其坐标轴的位置是以最后一次加工的位置为基础逐步加上加工量，达到新的位置。
上次加工结束后，程序需要明确当前坐标轴的坐标值，以便下一次加工的正确执行。
例如，可以使用以下指令将工件从当前位置向X轴正方向移动10个单位：G91 G20 X10二、插补指令插补指令主要用于控制数控机床在加工过程中的轨迹和速度。
常用的插补指令包括线性插补、圆弧插补、螺旋线插补、切线插补等。
以下是各种插补指令的详细介绍：1.G01指令：线性插补指令G01指令用于控制数控机床在加工过程中沿直线路径运动。
在使用这个指令时，必须指定目标位置和机床最大行程速度。
例如，以下指令将机床沿X轴在5秒内移动到坐标为10的位置：G01 X10 F100其中F100表示移动速度为100个单位/分钟。
2.G02/G03指令：圆弧插补指令G02指令用于控制数控机床在加工过程中沿顺时针方向弧线路径运动，G03指令则用于控制数控机床在加工过程中沿逆时针方向弧线路径运动。
数控铣床实训教案——坐标变换编程
数控铣床实训教案——坐标变换编程一、教学目标1. 理解数控铣床坐标变换编程的基本概念。
2. 学会使用数控铣床进行坐标变换编程操作。
3. 掌握坐标变换编程在实际加工中的应用。
二、教学内容1. 数控铣床坐标变换编程概述坐标变换编程的定义坐标变换编程的作用2. 坐标变换类型平移变换旋转变换缩放变换3. 坐标变换编程操作步骤输入坐标变换参数编写坐标变换程序执行坐标变换操作4. 坐标变换编程实例简单零件的坐标变换编程复杂零件的坐标变换编程三、教学方法1. 理论讲解：通过PPT、教材等资料，讲解数控铣床坐标变换编程的基本概念、坐标变换类型及操作步骤。
2. 实操演示：教师在数控铣床上进行坐标变换编程操作，学生观看并学习。
3. 学生实操：学生分组进行数控铣床操作，实践坐标变换编程，教师巡回指导。
4. 案例分析：分析实际加工中的坐标变换编程案例，提高学生应用能力。
四、教学评价1. 课堂提问：检查学生对数控铣床坐标变换编程的理解程度。
2. 实操考核：评估学生在数控铣床上的操作熟练程度及坐标变换编程能力。
3. 案例分析报告：评估学生对坐标变换编程在实际加工中的应用能力。
五、教学资源1. PPT、教材等教学资料。
2. 数控铣床及其操作设备。
3. 坐标变换编程实例零件图。
4. 编程软件及相关工具。
教案编写完毕，仅供参考。
如有需要，请根据实际情况进行调整。
六、教学过程1. 课前准备：检查数控铣床设备及工具，确保正常运行。
2. 课堂讲解：讲解坐标变换编程的基本概念、类型及操作步骤。
3. 实操演示：教师在数控铣床上进行坐标变换编程操作，展示操作过程。
4. 学生实操：学生分组进行数控铣床操作，实践坐标变换编程。
5. 案例分析：分析实际加工中的坐标变换编程案例，讨论操作技巧。
6. 课堂总结：回顾本节课所学内容，解答学生疑问。
七、教学反思1. 教师课后总结：反思教学过程中的优点和不足，提出改进措施。
2. 学生反馈：收集学生对教学内容的反馈，了解掌握程度。
数控机床技术中的工件坐标系设置与变换
数控机床技术中的工件坐标系设置与变换在数控机床技术中，工件坐标系的设置与变换是非常重要的一部分。
工件坐标系的正确设置和准确的变换可以确保机床进行精确的加工和定位。
本文将探讨数控机床技术中的工件坐标系设置与变换的相关内容。
工件坐标系的设置是指确定工件在数控机床上的位置和姿态的过程。
在数控机床上，通常使用直角坐标系（也称为笛卡尔坐标系）来描述工件的位置和姿态。
直角坐标系由三个相互垂直的轴线组成，分别是X轴、Y轴和Z轴。
X轴通常与机床的主轴平行，Y轴和Z轴则与X轴相互垂直。
通过确定X轴、Y轴和Z轴的位置和方向，可以确定工件坐标系的位置和姿态。
在数控机床上，通常有两种常用的工件坐标系设置方式。
一种是绝对坐标系，另一种是相对坐标系。
绝对坐标系是指以机床的固定位置作为参考点，确定工件的位置和姿态。
相对坐标系则是以已加工部分或其他特定位置作为参考点，确定工件的位置和姿态。
在实际应用中，根据加工的需要，可以选择使用绝对坐标系或相对坐标系进行工件坐标系的设置。
工件坐标系的变换是指将工件坐标系从一个位置或姿态变换到另一个位置或姿态的过程。
在数控机床中，常见的坐标系变换有平移、旋转和比例变换等。
平移变换是指将工件坐标系在空间中沿着X轴、Y轴或Z轴方向移动一定的距离。
旋转变换是指将工件坐标系绕X轴、Y轴或Z轴旋转一定的角度。
比例变换是指改变工件坐标系的比例尺寸，通常用于放大或缩小工件的尺寸。
在数控机床技术中，工件坐标系的设置与变换对于加工精度和定位精度非常重要。
正确设置工件坐标系可以确保机床在加工过程中能够准确地定位工件的位置和姿态，从而保证加工的精度和质量。
同时，精确的坐标系变换也能够保证机床在进行复杂加工时能够准确地控制工具的位置和姿态，从而实现复杂形状的加工。
为确保工件坐标系的设置与变换的准确性，数控机床技术中通常使用一些辅助设备和工装。
例如，使用测量仪器来准确测量工件的位置和姿态，使用夹具和定位装置来确保工件的稳定定位，使用编程和控制系统来实现坐标系的变换等。
数控车床指令详解
数控车床指令G00 快速定位G00，X、Z轴分别会以最快速的方法到达目的点，移动路线一般是折线。
当使用G00时，会先以X 轴、Z轴的合成方向移动到目的点也就是你指定的坐标点，最后在由余下行程的某轴单独快速移动指定的坐标点。
使用G00时，轴移动速度不接受F代码来控制，受倍率的限制。
G00代码一般都是走空刀，快速移动到某点，所以G00也称快速定位，一般而言G00是不能用于切削行程中。
注意：在高速切削的时候，G00移动速度特别快，移动速度快通常也是新手们撞刀的地方，所以在没有把握的时候最好不要X,Z轴一起动。
G01 直线插补G01指令是经常要用到的指令，走刀速度由F来控制，走刀方向可以走圆柱，圆锥其实G01时的实际的走刀速度等同于F指令给定的速度与进给速度修调倍率的乘积。
一般数控机床会有主轴倍率和进给倍率，这2个倍率可以很方便的调节主轴的快慢，和走刀的快慢，无需修改程序中的走刀速度和主轴转速。
其实G01指令在有些系统具备倒圆弧角，这样简省了编程人员的时间无需在调用G02或G03指令来倒圆弧角G90 外圆切削循环（单一固定循环）G94 端面切削循环指令：GOO X(U)_Z(W)_F_;（5）锥面加工指令：G90 X(U)_Z(W)_I_F_;I为切削始点与圆锥切削终点半径值（注意I的正负）。
（6）复合指令循环（外圆粗车G71）指令：G71 U_R_;G71 P_Q_U_W_F_;U 每次进给量（0-0.15）。
R 每次退刀量（0.5）。
P 循环程序起始号。
Q 循环程序结束号。
U 径向粗车余量。
W 轴向粗车余量。
（端面粗车循环G72）指令：G71 W_R_;G71 P_Q_U_W_F_;W 每次进给量（0-0.15）。
R 每次退刀量（0.5）。
P 循环程序起始号。
Q 循环程序结束号。
U 径向粗车余量。
W 轴向粗车余量。
（精车）指令：G70 P_Q_;（7）指令：G73 U_W_R_;G73 P_Q_U_W_F_;U x轴上的总退刀量。
五轴机床里面的坐标变换原理
五轴机床及其应用领域五轴机床是一种具有五个工作轴的数控机床，分别为X、Y、Z三个线性轴和A、C 两个旋转轴。
其中，X、Y、Z轴分别代表机床的三个线性方向，而A、C轴则分别代表机床绕X轴和Z轴旋转的方向。
五轴机床具有较高的加工精度和加工效率，广泛应用于航空航天、汽车、模具等领域。
五轴机床的坐标变换原理是指通过一系列的坐标变换，将加工物体在机床坐标系下的坐标转换为工件在机床工作空间内的坐标，以实现精确的切削加工。
坐标变换原理是五轴机床能够实现复杂曲面加工的基础，下面将详细介绍与坐标变换原理相关的基本原理。
坐标系及坐标变换在五轴机床中，通常使用三个坐标系来描述加工物体的位置和姿态。
分别为机床坐标系（MCS）、工件坐标系（WCS）和刀具坐标系（TCS）。
其中，MCS是机床的固定坐标系，WCS是工件的坐标系，而TCS是刀具的坐标系。
机床坐标系（MCS）是机床固定不动的坐标系，由机床制造商定义。
它通常以机床的主轴中心为原点，X轴指向机床的前方，Y轴指向机床的左侧，Z轴指向机床的上方。
工件坐标系（WCS）是以被加工工件为参考的坐标系，它的原点和轴向可以根据加工需要进行定义。
工件坐标系的选择应能够最大程度地简化加工过程，使得刀具的运动轨迹能够与工件的几何形状相匹配。
刀具坐标系（TCS）是以刀具为参考的坐标系，它的原点和轴向通常与机床坐标系相同。
刀具坐标系的选择应能够方便地描述刀具的位置和姿态，并且与工件坐标系之间的转换关系简单明了。
坐标变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的过程。
坐标变换通常包括平移变换和旋转变换两个部分。
平移变换将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点，而旋转变换则是将工件坐标系沿着某一特定轴旋转到与机床坐标系重合。
平移变换平移变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的一种基本变换方式。
平移变换通过将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点来实现。
数控机床坐标变换
数控机床坐标变换
D T r he thi
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数控机床坐标变换
基本三维几何变换
1. 平移变换
若空间平移量为(tx, ty, tz)，则平移变换为
z
P’(x’,y’,z’)
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P(x,y,z)
y
x
补充说明：点的平移、 物体的平移、多面体 的平移
数控机床坐标变换
基本三维几何变换
对于单位矩阵
，绕哪个坐标
轴旋转，则该轴坐标的一列元素不变。按照二维 图形变换的情况，将其旋转矩阵
中的元素添入相应的位置中，即
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数控机床坐标变换
基本三维几何变换
(1) 绕z轴正向旋转
角，旋转后点的z坐标值不变, x、y
坐标的变化相当于在xoy平面内作正
角旋转。
(2)绕x轴正向旋转 角，旋转后点的x坐标值不变， Y、z坐标的变化相当于在yoz平面内作正 角旋转。
v 3. 工件坐标系（Workpiece Coordinate System,WCS)是
定义代加工零件表面的坐标系，即为工件设计坐标系。
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数控机床坐标变换
T T he las
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数控机床坐标变换
五轴机床空间运动学分析
五轴机床空间运动学分析：
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数控机床坐标变换
数控机床坐标变换
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2020/11/21
数控机床坐标变换
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T T s he fir
数控机床坐标变换
Z1 X1
Y1 Z2 X2
Y2
Z3 Y3
X3
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数控铣床的机床坐标系的建立方法的应用
数控铣床的机床坐标系的建立方法的应用1、G54坐标系的建立方法：O点为机床坐标系的原点，点为工件坐标系的原点，为工件编程原点在机床坐标系中的坐标值，C点是机床（工件）上的任意一点，为C点在工件坐标系中的坐标值，为C点在机床坐标系中的坐标值。
根据矢量图关系得到：，从而，，假设C点与O点重合，则：。
在机床上电后，返回参考点，即建立机床坐标系，然后把刀具移动到工件编程的原点，此时机械坐标值（屏幕上的值）即为，把此值记忆在电脑内部G54坐标系中（为负值）。
当程序执行到G54时，随即建立工件坐标系，此时O点相对于工件坐标系的值为，也就是-，这完成了机床坐标系与工件坐标系的变换。
2、G92坐标系的建立方法：很多数控系统提供了G92，用于在工件坐标系中来转移工件坐标系原点，程序中只写G92 X-- Y--- Z--- 表示主轴当前所处的位置在新坐标系中的位置为 X-- Y--- Z--例如上图：用G92定义新坐标系若刀具A点在原坐标系中的位置为 X10 Y15 ，执行 G92 X100 Y90 的结果是新坐标系的原点移动到了原坐标系中的 X-90 Y-75 处。
特别注意是：执行G92指令刀具并不移动。
3、两种方法的比较及使用注意事项1）G92坐标系与机床坐标系无关，G54则与机床坐标系有关。
2）G92只建立工件坐标系，不移动机床，编程格式为 G92 X— Y— Z--。
而G54编程格式为G54，不需要输入坐标值。
3）使用G92在每次工作前或故障后（停电、急停、限位等故障，或执行擦机床操作），必须重新对刀。
G54则只须重新返回参考点即可。
4）使用G92坐标系，刀具只能在G92对刀点处起刀，加工后也必须返回到起刀点处才能进行重复加工。
而使用G54坐标系，则可以在任意点起刀，也可以返回到任意点（工艺所容许的点）。
数控车床代码大全及使用方法
数控车床代码大全及使用方法数控车床是一种自动化加工设备，通过预先编写好的代码来控制机床进行加工操作。
在数控车床代码大全中，包含了各种常用的G代码和M代码，用于控制车床的各项功能。
下面将介绍一些常用的数控车床代码及其使用方法。
1. G代码：G代码用于控制加工过程中的各种运动方式，如刀具的直线或曲线运动、进给速度的调整等。
常用的G代码有：- G00：快速定位，用于将刀具迅速移动到指定位置，不进行加工。
- G01：直线插补，用于控制刀具按直线路径进行加工。
- G02/G03：圆弧插补，用于控制刀具按圆弧路径进行加工，G02表示顺时针方向，G03表示逆时针方向。
- G90：绝对定位，用于以机床坐标系中的绝对坐标进行加工。
- G91：增量定位，用于以刀具当前位置为基准，按照增量值进行加工。
2. M代码：M代码用于控制机床的一些辅助功能，如切割润滑、切削进给等。
常用的M代码有：- M03：主轴正转，开启主轴旋转。
- M04：主轴反转，反转主轴旋转。
- M05：主轴停止，停止主轴旋转。
- M08：冷却液开启，开启切削液供给。
- M09：冷却液关闭，关闭切削液供给。
在使用数控车床代码时，首先需要了解机床的坐标系和工件坐标系。
机床坐标系是机床固有的坐标系，而工件坐标系是以工件作为参考的坐标系。
在编写代码时，需要根据加工需要选择合适的坐标系。
其次，需要了解数控车床控制系统的具体操作界面，如何编辑和输入代码。
通常可以通过专门的数控编程软件进行代码编辑，并通过U盘或网络传输到机床控制系统。
另外，在编写代码时需要注意安全性和合理性。
合理设置切削参数、进给速度、切削深度等，以避免加工过程中出现问题。
总之，数控车床代码是控制机床加工操作的重要工具。
通过掌握常用的G代码和M代码，并了解其使用方法，可以更好地利用数控车床进行加工操作，提高加工效率和质量。
数控机床坐标变换
坐标的变化相当于在xoy平面内作正
角旋转。
(2)绕x轴正向旋转 角，旋转后点的x坐标值不变， Y、z坐标的变化相当于在yoz平面内作正 角旋转。
基本三维几何变换
(3) 绕y轴正向旋转 角，y坐标值不变，z、x的坐标相当
于在zox平面内作正
角旋转，于是
即
这就是说，绕y轴的旋转变换的矩阵与绕x轴和z 轴变换的矩阵从表面上看在符号上有所不同。
数控机床坐标变换
2020年7月15日星期三
T T s he fir
Z1 X1
Y1 Z2 X2
Y2
Z3 Y3
X3
❖ 描述船舶在海中航行时姿态
X Y
Z
nD T o he Sec
数控机床坐标系相关概念
数控机床坐标系相关概念
数控机床坐标系相关概念
数控机床坐标系相关概念
2.2 坐标变换原理
D T r he thi
基本三维几何变换
1. 平移变换
若空间平移量为(tx, ty, tz)，则平移变换为
z
P’(x’,y’,z’)
P(x,y,z)
y
x
补充说明：点的平移 、物体的平移、多面 体的平移
基本三维几何变换
2. 绕坐标轴的旋转变换
三维空ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中的旋转变换比二维空间中的旋转 变换复杂。除了需要指定旋转角外，还需指定旋 转轴。
加工时定义的坐标系，其原点通常设在轴线交点处，各坐标轴方向 与MCS各坐标轴方向一致。在加工过程中，RCS的原点和各轴方向 始终保持不变。
❖ 3. 工件坐标系（Workpiece Coordinate System,WCS)是
定义代加工零件表面的坐标系，即为工件设计坐标系。
数控编程中的工件坐标系与机床坐标系的转换技巧
数控编程中的工件坐标系与机床坐标系的转换技巧在数控编程中，工件坐标系与机床坐标系的转换是非常重要的技巧之一。
工件坐标系是以工件为基准建立的坐标系，而机床坐标系则是以机床为基准建立的坐标系。
正确地进行坐标系转换可以确保数控机床按照预期进行加工。
一、工件坐标系与机床坐标系的定义与关系工件坐标系是以工件上某一特定点为原点，建立的三维坐标系。
通常情况下，工件坐标系的原点选取为工件的中心点或者某一特定零件的中心点。
工件坐标系的三个坐标轴分别与工件的三个主轴相平行。
机床坐标系是以数控机床的参考点为原点，建立的三维坐标系。
机床坐标系的三个坐标轴分别与机床的三个主轴相平行。
机床坐标系是固定不变的，而工件坐标系则是随着工件的不同而变化的。
工件坐标系与机床坐标系之间的转换关系可以通过坐标变换公式来表示。
常用的坐标变换公式有三个，分别是平移变换、旋转变换和比例变换。
通过这些变换公式，可以将工件坐标系中的坐标值转换为机床坐标系中的坐标值。
二、平移变换的技巧平移变换是将工件坐标系中的坐标值沿着各个坐标轴方向进行平移。
在数控编程中，常常需要将工件坐标系的原点与机床坐标系的原点重合。
这时，可以通过平移变换来实现。
平移变换的技巧是确定平移的距离和方向。
通常情况下，平移的距离可以通过测量工件坐标系原点与机床坐标系原点之间的距离来确定。
而平移的方向则需要根据机床坐标系的正方向来确定。
三、旋转变换的技巧旋转变换是将工件坐标系中的坐标值绕某一轴进行旋转。
在数控编程中，常常需要将工件坐标系与机床坐标系进行旋转对齐。
这时，可以通过旋转变换来实现。
旋转变换的技巧是确定旋转的角度和旋转轴。
旋转的角度可以通过测量工件坐标系与机床坐标系之间的夹角来确定。
而旋转的轴则需要根据机床坐标系的轴方向来确定。
四、比例变换的技巧比例变换是将工件坐标系中的坐标值按照比例进行缩放。
在数控编程中，常常需要将工件坐标系的尺寸与机床坐标系的尺寸进行匹配。
这时，可以通过比例变换来实现。
最新数控铣削加工编程与操作精品课件坐标系旋转指令编程与操作
试编写如图所示零件的钻孔加工程序。
试一试
零件示例
加工工艺分析
编写加工程序
知识目标
熟练应用坐标系旋转指令进行简化编程。
技能目标
掌握平面外轮廓加工方法。
一、坐标系旋转指令
指令格式： G17 G68 X_ Y_ R_； G69
指令说明： （1）G68 （2）G69 （3）X、Y （4）R
二、坐标系旋转指令使用注意事项
数控系统各指令的执行顺序为镜像—比例缩放—坐标 （1） 系旋转—刀具半径补偿。
0.5倍，缩放中心坐标 B
坐标系旋转并缩放
加工程序编写如下 : 如图所示，用 G90指令编程，要求刀具进给路
O0100 A —B—C—A。
… G51 X50.0 Y40.0 I0.5 J0.5 G17 G68 X30.0 Y20.0 R30.0； G41 G01 X10.0 Y5.0 D01 F300 Y70.0 X40.0 G02 X50.0 Y60.0 R10.0 G03 X70.0 Y40.0 R20.0 G02 X80.0 Y30.0 R10.0 G01 Y10.0 X5.0 G40 X0 Y0 G69 G50 …
在取消坐标系旋转后的第一个移动指令必须指定绝对 （2） 坐标值，否则不能执行正确移动。
在坐标系旋转指令中不能指定返回参考点指令（G27～ （3） G30）和改变坐标系指令（G54～G59、G92）。如需指定，需 在执行G69指令之后进行。
引例 解析
请看下面的案例
A先执行比例缩放，X轴、Y 为（50.0，40.0），再绕点（30.0，20.0）旋转30
数控铣床编程指令
数控铣床编程指令子程序1、坐标轴运动〔插补〕功能指令(1〕点定位指令G00点定位指令(G00)为刀具以快速移动速度移动到用绝对值指令或增量值指令指定的工件坐标系中的位置。
指令格式：G00X—Y—Z一；式中X—Y—Z一为目标点坐标。
以绝对值指令编程时，刀具移动到终点的坐标值；以增量值指令编程时，指刀具移动的距离，用符号暗示标的目的。
例：图4.6使用G00指令用法如下。
如上图所示，刀具由A点快速定位到B点其程序为：G00G90X120．Y60．；〔绝对坐标编程〕(2〕直线插补指令G01用G01指定直线进给，其作用是指令两个坐标或三个坐标以联动的方式，按指定的进给速度F，从当前地点位置沿直线移动到指令给出的目标位置，插补加工出任意斜率的平面或空间直线。
指令格式：G0lX—Y—Z—F一；式中X—Y—Z一为目标点坐标。
可以用绝对值坐标，也可以用增量坐标。
F〔mm／min)为刀具移动的速度。
加工时进给速度F可以通过CNC的控制面板上的旋钮在〔0—120％〕之间变化。
程序段G01X10．Y20．Z20．F80．使刀具从当前位置以80mm／min的进给速度沿直线运动到(10,20,20)的位置。
例3：假设当前刀具地点点为X-50.Y-75.，那么如下程序段图4.7N1G ；N2X50.Y75.；将使刀具走出如下列图轨迹。
(3〕圆弧插补指令G02和G03G02暗示按指定速度进给的顺时针圆弧插补指令，G03暗示按指定速度进给的逆时针圆弧插补指令。
顺圆、逆圆的判别方法是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴由正标的目的向负标的目的看去，顺时针标的目的为G02，逆时针标的目的为G03，程序格式：XY 平面：G17G02X ～Y ～I ～J ～(R ～)F ～ G17G03X ～Y ～I ～J ～(R ～)F ～ ZX 平面：G18G02X ～Z ～I ～K ～(R ～)F ～ G18G03X ～Z ～I ～K ～(R ～)F ～ YZ 平面：G19G02Z ～Y ～J ～K ～(R ～)F ～ G19G03Z ～Y ～J ～K ～(R ～)F ～式中X 、Y 、Z 为圆弧终点坐标值，可以用绝对值，也可以用增量值，由G90或G91决定。
数控机床的坐标系设定与对刀操作
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! 陕西省教育厅科学研究基金资助项目 （项目编号：
数控机床建立工件坐标系的方法
收稿日期：2005 年 10 月
04JK308）
编程是在工件坐标系进行的， 程序确定了刀具
（7） ： 铣削力仿真 . 上海交通大学学报， 2001 ， 35 1003 ~ 1007 2 马万太， 王宇生 . 考虑弹性变形时的球头铣刀 切 削 力 模 型 的研究 . 南京航空航天大学学报， （6） ： 1998 ， 30 633 ~ 640 3 闫 兵， 张大卫， 徐安平等 . 球 头 铣 刀 铣 削 表 面 形 貌 建 模 与仿真 . 计算机辅助设计与图形学报，2001 ， （2） ： 13 135 ~ 140 4 倪其民，李从心，吴 光 林 等 . 考 虑 刀 具 变 形 的 球 头 铣 刀 铣削力建模与仿真 . 机械工程学报， （3） ： 2002 ， 38 108 ~ 112 5 J A BrandOn and K J H . AI-shareef On the vaIidity Of severaI cOmmOn assumptiOns in the design Of machine tOOI spindIe-bearing system . Int J . Mach . TOOIs Manufact VOI . 31 . NO . 2 . pp . 235 ~ 248 ，1991 6 An-Chen Lee ， Chia-shang Liu，shiuh-tarng Chiang . AnaIysis Of chatter vibratiOn in a cutter-wOrkpiece system . Int J . Mach . TOOIs Manufact VOI . 31 . NO . 2 . pp . 221 ~ 234 ， 1991 7 Minyang Yang，Heeduck Park . The predictiOn Of cutting fOrce in baII-end miIIing . Int J . Mach . TOOIs Manufact VOI . 31 . NO . 1 . pp . 45 ~ 54 ，1991 第一 作 者：张 滢，沈 阳 航 空 工 业 学 院 CAD / CAM 中 心，110034 沈阳市
数控机床坐标变换.pptx
(2)绕x轴正向旋转 角，旋转后点的x坐标值不变，
Y、z坐标的变化相当于在yoz平面内作正 角旋转。
1 0
0 0
x y z1 x y z 10 cos sin 0
0 sin cos 0
0 0
0 1
基本三维几何变换
(3) 绕y轴正向旋转 角，y坐标值不变，z、x的坐标相当
于在zox平面内作正
。2020年8月8日星期六下午10时43分10秒22:43:1020.8.8
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T H E E N D 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年8月下午10时43分20.8.822:43August 8, 2020
sin 0 cos 0
0
0
0
1
绕 z 轴旋转 绕 x 轴旋转 绕 y 轴旋转
基本三维几何变换
3. 旋转变换矩阵规律:
xyz
x 1 0 0 0
对于单位矩阵
y 0 z 0
1 0
0 1
0 0
，绕哪个坐标
0 0 0 1
轴旋转，则该轴坐标的一列元素不变。按照二维
图形变换的情况，将其旋转矩阵
cos sin
加工时定义的坐标系，其原点通常设在轴线交点处，各坐标轴方向 与MCS各坐标轴方向一致。在加工过程中，RCS的原点和各轴方向 始终保持不变。
❖ 3. 工件坐标系（Workpiece Coordinate System,WCS)是
定义代加工零件表面的坐标系，即为工件设计坐标系。
T T he las
五轴机床空间运动学分析
基本三维几何变换
1. 平移变换
若空间平移量为(tx, ty, tz)，则平移变换为
x y
数控机床绝对坐标与增量坐标编程运用，一学便会
数控机床绝对坐标与增量坐标编程运用，一学便会先说绝对坐标点，如下图：也就是说所有的坐标点都是以原点（0，0）为参照的，即X轴到0点的距离和Y轴到0点的距离，就是每个坐标点。
就跟读尺子的刻度一样，读出来的数值多少就是多少。
增量坐标点增量坐标的坐标点都是相对于前一个坐标位置来写的。
上图中的从A点到B点，如果当前刀具在A点，用程序写为 G01 X20 Y50 这样就走到B点了。
它的取点不看原点，只看下个点到当前的点的值是多少就写多少。
B点X方向到A点X方向距离是40-20=20，B点Y方向到A点Y方向距离是60-10=50，那么要走的坐标就是看到的尺子刻度相减的结果（20，50）。
再看E点的坐标（-10，-30），用上面的减法，直接减就可以了:X上60-70=-10，Y上0-30=-30。
简单来说，X方向B到A的距离就是X坐标值，Y方向B到A的距离就是Y坐标值。
往正方向移动就是正数，往负方向移动就是负数。
这样的话总的来看，绝对坐标每一个点的数值都是是相对于原点的。
增量坐标某个点坐标值是相对于前一个点的。
绝对坐标值是刀具相对与加工坐标系原点的距离，也即是刀具移动到终点的坐标位置。
相对坐标值又叫增量坐标值。
刀具运动位置的坐标值是相对于前一位置，而不是相对于固定的加工坐标系原点。
数控车床实例：加工中心实例：用G90编程时，程序段中的坐标尺寸为绝对值，即在工件坐标系中的坐标值。
用G91编程时，程序段中的坐标尺寸为增量坐标值，即刀具运动的终点相对于前一位置的坐标增量。
例如：要求刀具由A点直线插补到B点（图2-3），用G90、G91编程时，程序段分别为N100 G90 G01 X15.0 Y30.0 F100；N100 G91 G01 X-20.0 Y10.0 F100；数控系统通电后，机床一般处于G90状态。
此时所有输入的坐标值是以工件原点为基准的绝对坐标值，并且一直有效，直到在后面的程序段中出现G91指令为止。
带回转刀架的数控机床坐标变换原理及实现方法
带回转刀架的数控机床坐标变换原理及实现方法*王宇房小艳黄嵩原（上海机床厂有限公司上海200093）摘要合理地实现坐标变换是数控机床电气调试的关键内容，也是实现面向用户编程的基础。
首先阐述了机床加工工件坐标系变换原理；结合西门子840Dsl数控系统，给出了坐标变换的实现方法；最后通过试验台模拟，验证了坐标变换原理的准确性和实现方法的可行性。
关键词数控机床坐标变换西门子数控系统传统数控机床坐标变换比较简单，根据加工后工件的尺寸及当前显示的机械坐标值得到偏差值，将机床坐标系进行相应的平移得到用户工件坐标系。
有些机床甚至不做任何变换，直接利用机床坐标系的值，通过记录特征位置的机床坐标值，来实现数控NC程序编程。
这样做有两个弊端，一方面，程序或加工过程可读性弱，数控机床显示的坐标值与加工工件的径向、轴向尺寸或位置没有对应关系；另一方面，如遇到带多刀具的复杂数控机床，使用过程中涉及到频繁更换刀具或者同一刀具转换角度，再寻找特征位置编辑数控程序不切实际。
合理地实现复杂数控机床坐标系统的自动变换，对于机床制造商来说，是用户编程软件开发的基础；对于用户来说，界面显示坐标值直接反映工件加工信息，提高用户操作安全性。
本文阐述了机床通过刀架回转换刀，加工工件坐标系变换原理；结合西门子840Dsl数控系统，给出了坐标变换的实现方法；最后通过试验台模拟验证坐标变换原理的准确性和实现方法的可行性。
1 带回转刀架的数控机床坐标变换原理高档数控机床通常配置多把刀具，通过回转刀架换刀，加工工件时，通过绕刀架中心回转实现刀具的变换或实现同一刀具回转不同的角度，从而满足加工的需要。
*国家高档数控机床与机床制造装备重大专项编号：2016ZX04004003这里研究的数控机床，其回转式刀架通过回转实现刀具定位功能，不参与机床插补运动。
机床坐标系指示机床X轴、Z轴的位置，工件坐标系指示刀具参考点相对工件的位置，工件坐标系通过机床坐标系做平移得到，机床坐标系和工件坐标系都建立在机床床身上，只是坐标原点不同。
FANUC数控系统加工中心工件坐标系建立与操作技巧
FANUC数控系统加工中心工件坐标系建立与操作技巧摘要由FANUC Series0i-MB控制的加工中心加工稳定、加工精度高、操作灵活。
阐述该加工中心工件坐标系、机床坐标系及其关系。
在数控程序中通过相应指令建立坐标,通过加工中心的具体操作实现工件坐标系设定,完成零件的数控加工。
关键词FANUC数控系统;加工中心;坐标系;操作综合运用计算机技术、自动控制技术、微电子技术、自动检测技术及精密制造等的计算机数字控制机床在企业中得到了广泛应用。
在利用数控设备加工零件的过程中,无论是加工程序的编制,还是机床的操作都涉及到坐标系的建立和设置问题,它是保证零件的精度和优化加工工艺的条件。
本文以使用的发那科数控系统FANUC Series0i-MB 进行分析,该系统加工稳定、加工精度高、操作灵活。
1坐标系的建立编写工件加工的数控程序,涉及工件坐标系的正确建立;当零件安装并加工时涉及到工件在加工中心上的定位,工件相对于刀具的位置,就要在机床上确定工件的坐标系FANUC系统的机床坐标系是当工作台在最左端,床鞍在最前端,主轴箱在最上端是的位置时,X轴、Y轴和Z轴完成手动返回参考点,主轴轴线与主轴前端面的交点就是加工中心机床的机床坐标原点,各轴方向按规定确定。
工件坐标系则是编程人员在编写加工程序时在工件上建立的坐标系,这种坐标的建立往往只考虑编程的方便性,一般不考虑工件在机床中的位置。
工件坐标系的各轴方向应保证与机床坐标系的对应轴方向一致,同时工件坐标系的原点即程序原点在机床坐标系中的位置也必须明确。
通常当机床回零后,测量程序原点相对于机床原点的偏置量确定两坐标关系。
图示1为程序原点相对于机床原点分别在三个坐标方向的偏置量。
图12坐标系的设置操作关于工件坐标系的设置方法有三种。
用G92建立工件坐标系的程序段是: G92XαYβZγ程序中字母α、β和γ是刀具刀位点在工件坐标系的坐标值,其实质就是刀具相对于工件坐标系的原点的偏置值。
数控机床工件坐标系偏移的方法
不论是数控车还是数控铣，有时候在加工零件时，需要对工件坐标系进行整体平移或偏移。
这样可简化编程！如何操作呢？依据我个人经验，有三种方法！
第一种方法，利用系统提供的6个工件坐标系G54～G59。
例如，一次装夹加工六个工件，第一个工件在G54里面对刀，第二个工件与第一个工件在X或Z方向偏移了多少，那你就在G55里面把偏移或平移的量输入进去即可！其它类推，对刀完毕后，在程序里面选用相应的G54～G59就可以了！
第二种方法，直接采用工件坐标系偏移指令G50X－Z－。
例如，工件坐标系想在Z的负方向偏移10mm，直接在程序里写为G52W－10
第三种方法，可能是大家不太常用的系统参数输入法，G10P－X－Z－。
假如你想把1号刀，往Z的正方向偏移10mm，只需要在程序里面输入G10P1W10；如果是2号刀只需要把P1改为P2即可！
以上三种方法，选择一种适合你的方法，去试下在一个轴上切10个槽，参考程序如下：
%O1;G52
M3S800
T0101
G0X52
Z-10
M98P02L10
G52W-60
G0X52
Z2
M5M30
%O2
G0Z-10
G01X40F0.1
G0X52
G52W-10
M99
%O3;G10
M3S800
T0101
G0X52
#1=0
N1Z-10
G01X40F0.1
G0X52
#1=#1-10
G10P1W#1
IF[#1GE-60]GOTO1 G0X100
Z2
M5M30。
数控机床的工件坐标系命令的实现
数控机床的工件坐标系命令的实现发表时间：2009-12-24T10:25:16.810Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年9月上旬刊供稿作者：罗华安张颖利[导读] 数控加工编程中为方便编程需用到工件坐标系命令指令,根据标准规定一般用 G54-G59 进行工件坐标系的设置罗华安张颖利（南京信息职业技术学院机电学院）摘要：结合数控渐近成形机的开发，分析了机床坐标系与工件坐标系的特点及实现机理，提出了一种基于PMAC的矩阵转换功能实现G54－G59工件坐标系的方法,及实现转换的PLC程序。
经实践，完全能满足加工要求。
关键词：坐标系 PMAC 矩阵转换子程序0 引言数控加工编程中为方便编程需用到工件坐标系命令指令,根据标准规定一般用 G54-G59 进行工件坐标系的设置，分别称为工件坐标系1，工件坐标系2…。
这6个工件坐标系也称为零点偏置指令，它实际上表示的是每个工件坐标系原点相对机床坐标系原点的偏移量，而预先在机床坐标系建立起来的坐标系，G54工件坐标系表示G54工件坐标系的原点与机床坐标系的原点在X、Y、Z方向分别偏移100mm、50mm、20mm(以公制单位编程)。
工件坐标系功能是数控机床的重要功能之一。
本文对G54-G59工件坐标系的特点进行了详尽分析,并提出了一种基于PMAC多轴运动控制卡是的工件坐标系的实现方法。
1 数控机床的坐标系[1]数控机床的坐标系包括有机床坐标系和工件坐标系以利于零件的编程加工。
由于一般数控机床采用旋转编码器作为位置检测元件，其上电起始位置为零，决定了刀具起始位置在数控机床中的不确定性。
为保证零件的加工精度，必需要知道刀具相对于机床某一固定点——机床参考点的确切位置。
机床参考点一般选机床上的一个确定位置，并用限位开关精确调整好的。
与之相应的机床坐标系是机床故有的坐标系，其原点是在机床设计、制造、调整好后就被确定下来，不同类型的机床其原点在机床上的位置不同，数控铣床一般在X、Y、Z的极限正方，机床原点与机床参考点之间的距离是固定的。
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数控机床坐标变换功能指令的应用与技巧
2011-7-22 来源：《数控机床市场》杂志作者：沈阳第一机床厂张述江张春艳
摘要：本文介绍了海德汉iTN530系统图形变换的部分功能和相应的例子，通过这些指令能够做到编程简单化，使程序变得更加的简洁，减少操作者或编程者的工作量，并且可以减少机床的内存的占有量。
关键词：平移指令、镜像指令、坐标系旋转指令、缩放指令坐标变换循环功能是数控系统所具备的功能，海德汉iTN530数控系统提供了7种图形变换指令功能。
但是在加工一般零件的过程中经常用到的指令有四种功能，即：原点平移指令、镜像指令、坐标系旋转指令和缩放系数指令。
通过坐标变换指令可将程序用于不同位置处和不同规格尺寸的工件上。
这些指令与子程序巧妙的结合能够简化程序编制、使程序能够更加的灵活、提高编程效率。
一、原点平移指令的应用
在现在的机械制造过程中，有许多零件上存在着相同的需要加工的形状和结构或者在加工零件的时候选用了一个新的坐标原点，那么就需要坐标平移指令，一但定义好“原点平移”循环，此后的全部数据都是基于新的坐标原点的。
在iNC530系统中，原点平移指令为：
CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT
CYCL DEF 7.1 X_
CYCL DEF 7.2 Y_
CYCL DEF 7.3 Z_
坐标X_、Y_、Z_坐标值表示新的坐标原点的位置，它在发生变化或者被取消之前一直保持有效状态。
在建立新坐标系同时也删除了其它坐标系偏置。
如果将原点平移指令删除，只需要将每个轴的坐标设置为0即可。
加工如图1的零件时，可以看到在零件三个不同的位置上有相同轮廓，如果按照最基本的编程方式，需要编制三段程序，而且每段程序的坐标值都不相同，这样不仅增大编程者的工作量而且也使程序变得复杂化同时也增大了机床内存的占有量。
根据零件的特点，可以将零件上相同的形状和结构编制成一个子程序。
然后根据主程序的需要进行原点平移调用子程序的方法来加工零件上相同形状。
下面这个程序就是在加工这个零件时候的主程序和子程序：QWUT.H
0 BEGIN PGM BILI MM
1 BLK FORM 0.1 Z X-100 Y-100 Z-30 确定零件毛坯料
2 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z+0
3 TOOL CALL 1 Z S2000 F280 调用刀具
4 L Z+200 R0 FMAX
5 CALL LBL 1 调用子程序
6 CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT 原点平移
7 CYCL DEF 7.1 X+50
8 CYCL DEF 7.2 Y+60
9 CALL LBL 1
10 CYCL DEF 7.0 DA TUM SHIFT 取消原点平移
11 CYCL DEF 7.1 X+0
12 CYCL DEF 7.2 Y+0
13CYCL DEF 7.0 DA TUM SHIFT
14 CYCL DEF 7.1 X-60
15 CYCL DEF 7.2 Y+30
16 CALL LBL 1
17 CYCL DEF 7.0 DA TUM SHIFT
18 CYCL DEF 7.1 X+0
19 CYCL DEF 7.2 Y+0
20 M30
21 LBL 1 子程序标示
22 LX+0 Y+0 R0 FMAX 子程序
23 L Z+2 R0 FMAX M3
24 L X0 Y+15 RL F AUTO RL左补偿
25 L Z-1 直线补偿命令
26 L X+40
27 L Y+10
28 L X+35
29 RND R3 倒圆角命令
30 L Y-5
31 RND R3
32 L X+20
33 RND R5
34 L Y-15
35 L X+0
36 CR X+0 Y+15 R+15 DR- 圆弧加工命令
37 LBL 0
38 END PGM BILI MM
二、镜像、旋转、缩放指令与原点偏移指令的巧妙结合
2.1轮廓镜像指令的应用
海德汉系统坐标变换循环功能中有一种功能是镜像功能，这种功能是为了在加工某些坐标轴对称或者原点对称的图形。
海德汉系统是一种人机对话式的系统，当调用系统中某一个命令的时候，系统中自动会出现相应的操作键面，只要将相对应的参数输入到参数位置就可以实现这个功能了，例如：轮廓的镜像功能为：
CYCL DEF 8.0 MIRROR IMAGE
CYCL DEF 8.1 X Y Z
在图二所示的图形中，图形A和图形C的关系就是以坐标系原点为镜像点的关系，程序可以写成：
CYCL DEF 8.0 MIRROR IMAGE
CYCL DEF 8.1 X Y
2.2缩放系数指令的应用
有的时候工件上有形状相同、大小不同的加工部位时，就可以使用缩放系数指令，缩放指令可以对所有坐标系进行缩放，并且根据需要每个轴的缩放系数可以是不同的。
在图二中图形A和图形B的关系就是比例缩放的。
因为它们图形轮廓是一样的但是图形的大小不同，这个时候就可以使用比例缩放指令。
缩放系数指令的格式为：
CYCL DEF 11.0 SCALING
CYCL DEF 11.1 SCL_
按照图二可以将工件进行坐标系进行增量偏移，然后在进行比例缩放。
CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT 坐标系进行增量偏移
CYCL DEF 7.1 IX-80
CYCL DEF 7.2 IY-10
CYCL DEF 11.0 SCALING
CYCL DEF 11.1 SCL 1.3 进行比例缩放
CALL LBL 1 调用子程序
CYCL DEF 11.0 SCALING 取消比例缩放
CYCL DEF 11.1 SCL 1
CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT 取消坐标系偏移
CYCL DEF 7.1 X0
CYCL DEF 7.2 Y0
2.3坐标系的旋转指令的应用
当工件上的图形与坐标轴成一定角度的时候，就可以使用坐标系旋转指令，在图二中图形D就和X轴成10°角。
那么在加工图形D的时候就可以采用先进行坐标系平移然后进行坐标系旋转。
坐标系旋转的指令格式为：
CYCL DEF 10.0 ROTA TION
CYLE DEF 10.1 ROT_
按照图二可以将工件进行原点进行增量偏移，然后在进行旋转。
CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT 坐标系进行增量偏移
CYCL DEF 7.1 IX+45
CYCL DEF 7.2 IY-30
CYCL DEF 10.0 ROTA TION
CYLE DEF 10.1 IROT+180 进行坐标系旋转
CALL LBL 1 调用子程序
CYCL DEF 10.0 ROTA TION
CYLE DEF 10.1 IROT0 取消旋转
CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT 取消坐标系偏移
CYCL DEF 7.1 X0
下边这张图就是在编程后加工的轨迹曲线。
三、总结
通过对加工图形分析了海德汉系统坐标变换指令，在熟练使用这些指令之后，就可以减少编程者的工作强度、简化加工程序、有利于提高生产效率并且减少机床内存占有空间，能够做到举一反三的效果。