四轴卧式加工中心工件坐标系换算转移方法
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运用宏程 序编程 的方 法生成的加工代码最为精简 ，
最多也就 ２００个字节左右 ，并且可根据需 要方便地调整 相关参数 ，值得大 力推广应用 。
４．结语 根据以上三种对拔模斜 面进行 程序编制的分析 ，可 得 ： 曲面加工 法 获 得 的 程 序 量 最 大 （约 为 ６０ ０００字 节），即使运用 了程 式过滤功 能 ，程 序量仍然相 对较大 （约为３ ０００字节），并且相关参 数调整不方便。 平面分层 加工 法 获得 的程 序量 小 （约 为 １ ６００字 节 ），调整较方便 ，值得推荐应用。 宏程序加工法获得的程序量相对最小 （程序量仅 为 ２００字节左右）。逻辑性较强 ，调整方便 ，值得推荐应用。 对宏 程 序 运用 不 熟 练 的 用 户 以 及 基 面 轮 廓 手 动 编 程 相对复杂的情 况下 ，平面分层 加工法不失为一种又快又 好 的解 决 方 法 。ＭＷ
１一． ： Ｆ Ｌ Ｎ Ｄ
四轴 卧 式 加 工 中心 工 件 坐标 系 一 ｌｌ ２ 。
换 算 转 移 方法
中航工业航宇救生装备公 司 （湖北襄 樊 ４４１００３） 黄 芳
从儿童喜爱乘 坐的旋转轮盘 中可 以发现 ，当小朋 友 坐上轮盘 中的～个座 位，并开始启动旋转 时 ，小朋友 相 对 于轮盘轴心旋转 ，其位置随时发生着改变 ，虽然存 在 着不确定性 ，但其位置总是与旋转角度 、旋转半 径 、轮 盘轴心位置有内在 的关联性。
助作 图找点的方法 ，但操作起来都非常繁琐 ，而且人工 多次找 出的坐标点存在着误差 ，致 使精度较高的零件尺 寸难 以保证。这儿重点介绍一 种基于数学模型的宏程序 自动换算和转移工件坐标系的方法 ，可使 ＣＮＣ数控系统 根据数控程式 自动运算出结果 ，并通过偏 移的方式建立 新 的坐标系统 。因在卧式机床上 ，ｙ方 向的坐标 值不会 随着转 台的旋转而发生变化 ，所以，我 们要换算的坐标 实际上 只有 、ｚ轴 上的坐标。
：９９９９ （程 序 号 ） ６＇２７＝＃ ２ ４＋７０２．５８３＋＃２ １ （求 ｌ或 Ｘ２） ＃ ２ ８＝＃２６＋１１３９．７６６＋＃２３ （求 ｚｌ或 Ｚ２） ＃２９＝ＳＱＲＴ ［＃２７｝＃２７十ｇ２８十＃２８］（求 出旋转半径 ） ＃３０＝ＡＴＡＮ ［＃２７］／ ［＃２８］ （求初始角度 ） ＃３１＝＃２９｛ＳＩＮ ［＃３０一｝｝１］ （求 Ｘｌｌ或 Ｘ２２） ＃３２＝＃２９ ＣＯＳ ［＃３０一＃１］（求 Ｚ１１或 Ｚ２２） ＃１５＝＃３１一 ［＃２４＋７０２．５８３］ （１１点对 Ｉ点 Ｘ方 向的矢
ＺＩ） 一Ａ］
（２）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
算式 中 （Ｘ。、Ｚ。）坐标我们未知 ，剩下我们需要做
的 ，就是应用 １点和转 台中心 ０点相对于机床坐标系零
点的位置坐标 ，求 出 １点相 对 于转 台 中心 的位 置坐 标
（ 。、 ），这只是简单 的相对位置计算 ，通过这 两点 在
机床坐标系 （ｍ） 的坐标值 进行计算 ，方 法如下 ：Ｘ ＝
Ｘ ｍ一 ｍＺ ＝Ｚ ｍ—Ｚ０ｍ。通过 以上 的数学演算 ，我 们
就求出了 １１点相对 于转 台中心的位置坐标 （ 。，ｚ。 ）。
２．宏程序 的编制及 应 用方法
基于以上数学模型的运算 ，我们 可以应用机床 ＣＮＣ 的宏编程语 言，将数学运算转换为数控程 序 ，并将该程 序固化在 ＣＮＣ存储 器 中 ，通 过 机床运 行程 序 ， 自动计 算出转台旋转 后 的新 坐标 点 ，并将 坐 标系 进行 转 移设 置。具体宏程序的编制方法 ，本文不在赘述 ，以 ＦＡＮＵＣ 操作系统为例 ，程序 内容如下 （转台 中心在机 械坐标系 中的位置为 ＝一７０２．５８３，ｚ：一１ １３９．７６６）：
带 曰轴四轴 （ 、ｙ、ｚ、 卧式加 工 中心在应用 过程 中，如果工件坐标系与工作转台的 回转 中心位置 不 重合 ，转台分度一定 的角度后 ，工件坐标系相对于机 床 坐标系的位 置就会发生改变 ，编程和操作时 ，需要计算 出转移后的工件坐标 系或重新建立工件坐标系。
带 轴 四轴卧式加工中心 的丁作状态 与旋转轮盘 的 道理如 出一辙 ，本文介 绍几 种应用方 法。通常情 况下 ， 大多会采用设 多个坐标系的方法 ，也可以通过计算机辅
１．建立数学模型 机床转位后工件坐标系的换算 ，我 们首先可以建立 如附 图所示 的一个数学模型。Ｏ点 为转 台中心 ，工件在 转位前的编程坐标 系原点为 １点 （ ，ｚ ），在 转台旋 转一 个角度 Ａ后 ，（逆时针旋 转时 Ａ为负值 ，顺 时针旋
ＡＡ：ＧｌＸ ＝５０￥ＣＯＳ （Ｒ１０）Ｙ＝２５ ＳＩＮ （Ｒ１０）
）均是 以转 台中心为原 点
建立 的直角坐标系中的坐标值 。
Ｚ
数学模型 建立几何模型后 ，我们通过三角 函数 的运算 ，可 以
建立以下两个列式 ：
Ｘ１１＝ＳＱＲＴ （Ｘ１｛Ｘ１＋Ｚ１ Ｚ１） ｝ＳＩＮ ［ＡＴＡＮ （Ｘ１／Ｚ１）
一 Ａ］
（１）
Ｚ１１＝ＳＱＲＴ （Ｘ１｝ ｌ＋ｚ１ Ｚ１） ＣＯＳ ［ＡＴＡＮ （Ｘ１／
（收 稿 日期 ：２０１００６１０）
２０１０年第 １８期
ＷＷＷ．ｍ ｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ ７９５０ ｃｏｍ
参曷 工冷加工
圜
转 时 Ａ 为 正值 ），１点 在 转 台上 所 在 的位 置 为 ｌ１点
（ ｚ。 ），通过几何运算 ，我们 可 以求 出 。 和 ｚ。 的
数值 。（ 。，ｚ。）、 （
Ｒ １０ ： Ｒ １０ ＋ ｌ ＩＦ Ｒ１０ ＜ ＝３６０ ＧＯＴＯＢ ＡＡ Ｇ４０Ｇ０Ｘ６０Ｙ０ Ｒ １ ＝Ｒ １ ＋Ｒ３ １７，２ ＝ Ｒ２ 一 Ｒ３ ￥０．】７６３ ＩＦ Ｒ１ ＜ ＝ ２０ Ｇ０ＴＯＢ ＢＢ Ｇ（ｘ）Ｚ２ｏ０Ｍ ５ Ｍ ３Ｏ
注意 ：在执行 Ｇ４２ＴＩＤ１Ｘ５０Ｙ０时 ，若 Ｔ１Ｄ１下原 来 的设定值不为 ０，则最终执行过程中的补偿 效果等于 Ｒ２ 值 与 Ｄ１值的和。
最多也就 ２００个字节左右 ，并且可根据需 要方便地调整 相关参数 ，值得大 力推广应用 。
４．结语 根据以上三种对拔模斜 面进行 程序编制的分析 ，可 得 ： 曲面加工 法 获 得 的 程 序 量 最 大 （约 为 ６０ ０００字 节），即使运用 了程 式过滤功 能 ，程 序量仍然相 对较大 （约为３ ０００字节），并且相关参 数调整不方便。 平面分层 加工 法 获得 的程 序量 小 （约 为 １ ６００字 节 ），调整较方便 ，值得推荐应用。 宏程序加工法获得的程序量相对最小 （程序量仅 为 ２００字节左右）。逻辑性较强 ，调整方便 ，值得推荐应用。 对宏 程 序 运用 不 熟 练 的 用 户 以 及 基 面 轮 廓 手 动 编 程 相对复杂的情 况下 ，平面分层 加工法不失为一种又快又 好 的解 决 方 法 。ＭＷ
１一． ： Ｆ Ｌ Ｎ Ｄ
四轴 卧 式 加 工 中心 工 件 坐标 系 一 ｌｌ ２ 。
换 算 转 移 方法
中航工业航宇救生装备公 司 （湖北襄 樊 ４４１００３） 黄 芳
从儿童喜爱乘 坐的旋转轮盘 中可 以发现 ，当小朋 友 坐上轮盘 中的～个座 位，并开始启动旋转 时 ，小朋友 相 对 于轮盘轴心旋转 ，其位置随时发生着改变 ，虽然存 在 着不确定性 ，但其位置总是与旋转角度 、旋转半 径 、轮 盘轴心位置有内在 的关联性。
助作 图找点的方法 ，但操作起来都非常繁琐 ，而且人工 多次找 出的坐标点存在着误差 ，致 使精度较高的零件尺 寸难 以保证。这儿重点介绍一 种基于数学模型的宏程序 自动换算和转移工件坐标系的方法 ，可使 ＣＮＣ数控系统 根据数控程式 自动运算出结果 ，并通过偏 移的方式建立 新 的坐标系统 。因在卧式机床上 ，ｙ方 向的坐标 值不会 随着转 台的旋转而发生变化 ，所以，我 们要换算的坐标 实际上 只有 、ｚ轴 上的坐标。
：９９９９ （程 序 号 ） ６＇２７＝＃ ２ ４＋７０２．５８３＋＃２ １ （求 ｌ或 Ｘ２） ＃ ２ ８＝＃２６＋１１３９．７６６＋＃２３ （求 ｚｌ或 Ｚ２） ＃２９＝ＳＱＲＴ ［＃２７｝＃２７十ｇ２８十＃２８］（求 出旋转半径 ） ＃３０＝ＡＴＡＮ ［＃２７］／ ［＃２８］ （求初始角度 ） ＃３１＝＃２９｛ＳＩＮ ［＃３０一｝｝１］ （求 Ｘｌｌ或 Ｘ２２） ＃３２＝＃２９ ＣＯＳ ［＃３０一＃１］（求 Ｚ１１或 Ｚ２２） ＃１５＝＃３１一 ［＃２４＋７０２．５８３］ （１１点对 Ｉ点 Ｘ方 向的矢
ＺＩ） 一Ａ］
（２）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
算式 中 （Ｘ。、Ｚ。）坐标我们未知 ，剩下我们需要做
的 ，就是应用 １点和转 台中心 ０点相对于机床坐标系零
点的位置坐标 ，求 出 １点相 对 于转 台 中心 的位 置坐 标
（ 。、 ），这只是简单 的相对位置计算 ，通过这 两点 在
机床坐标系 （ｍ） 的坐标值 进行计算 ，方 法如下 ：Ｘ ＝
Ｘ ｍ一 ｍＺ ＝Ｚ ｍ—Ｚ０ｍ。通过 以上 的数学演算 ，我 们
就求出了 １１点相对 于转 台中心的位置坐标 （ 。，ｚ。 ）。
２．宏程序 的编制及 应 用方法
基于以上数学模型的运算 ，我们 可以应用机床 ＣＮＣ 的宏编程语 言，将数学运算转换为数控程 序 ，并将该程 序固化在 ＣＮＣ存储 器 中 ，通 过 机床运 行程 序 ， 自动计 算出转台旋转 后 的新 坐标 点 ，并将 坐 标系 进行 转 移设 置。具体宏程序的编制方法 ，本文不在赘述 ，以 ＦＡＮＵＣ 操作系统为例 ，程序 内容如下 （转台 中心在机 械坐标系 中的位置为 ＝一７０２．５８３，ｚ：一１ １３９．７６６）：
带 曰轴四轴 （ 、ｙ、ｚ、 卧式加 工 中心在应用 过程 中，如果工件坐标系与工作转台的 回转 中心位置 不 重合 ，转台分度一定 的角度后 ，工件坐标系相对于机 床 坐标系的位 置就会发生改变 ，编程和操作时 ，需要计算 出转移后的工件坐标 系或重新建立工件坐标系。
带 轴 四轴卧式加工中心 的丁作状态 与旋转轮盘 的 道理如 出一辙 ，本文介 绍几 种应用方 法。通常情 况下 ， 大多会采用设 多个坐标系的方法 ，也可以通过计算机辅
１．建立数学模型 机床转位后工件坐标系的换算 ，我 们首先可以建立 如附 图所示 的一个数学模型。Ｏ点 为转 台中心 ，工件在 转位前的编程坐标 系原点为 １点 （ ，ｚ ），在 转台旋 转一 个角度 Ａ后 ，（逆时针旋 转时 Ａ为负值 ，顺 时针旋
ＡＡ：ＧｌＸ ＝５０￥ＣＯＳ （Ｒ１０）Ｙ＝２５ ＳＩＮ （Ｒ１０）
）均是 以转 台中心为原 点
建立 的直角坐标系中的坐标值 。
Ｚ
数学模型 建立几何模型后 ，我们通过三角 函数 的运算 ，可 以
建立以下两个列式 ：
Ｘ１１＝ＳＱＲＴ （Ｘ１｛Ｘ１＋Ｚ１ Ｚ１） ｝ＳＩＮ ［ＡＴＡＮ （Ｘ１／Ｚ１）
一 Ａ］
（１）
Ｚ１１＝ＳＱＲＴ （Ｘ１｝ ｌ＋ｚ１ Ｚ１） ＣＯＳ ［ＡＴＡＮ （Ｘ１／
（收 稿 日期 ：２０１００６１０）
２０１０年第 １８期
ＷＷＷ．ｍ ｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ ７９５０ ｃｏｍ
参曷 工冷加工
圜
转 时 Ａ 为 正值 ），１点 在 转 台上 所 在 的位 置 为 ｌ１点
（ ｚ。 ），通过几何运算 ，我们 可 以求 出 。 和 ｚ。 的
数值 。（ 。，ｚ。）、 （
Ｒ １０ ： Ｒ １０ ＋ ｌ ＩＦ Ｒ１０ ＜ ＝３６０ ＧＯＴＯＢ ＡＡ Ｇ４０Ｇ０Ｘ６０Ｙ０ Ｒ １ ＝Ｒ １ ＋Ｒ３ １７，２ ＝ Ｒ２ 一 Ｒ３ ￥０．】７６３ ＩＦ Ｒ１ ＜ ＝ ２０ Ｇ０ＴＯＢ ＢＢ Ｇ（ｘ）Ｚ２ｏ０Ｍ ５ Ｍ ３Ｏ
注意 ：在执行 Ｇ４２ＴＩＤ１Ｘ５０Ｙ０时 ，若 Ｔ１Ｄ１下原 来 的设定值不为 ０，则最终执行过程中的补偿 效果等于 Ｒ２ 值 与 Ｄ１值的和。