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CNC車床加工圓弧研究

文檔作者：侯紅玲1 孫小毅2 文檔來源： 1．陜西理工學(xué)院機械工程學(xué)院 2．漢川機床集團有限公司，		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月01日
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· 機械制造與研究· 侯紅玲，等·CNC車床加工圓弧研究
CNC車床加工圓弧研究
侯紅玲 。孫小毅
(1．陜西理工學(xué)院機械工程學(xué)院，陜西漢中723003；2．漢川機床集團有限公司，陜西漢中723003)
摘要：在數(shù)控編程中，要求編程坐標系和機床的標準坐標系一致，由于數(shù)控車床有刀架前置
和后置兩種方式，因此就有兩種編程坐標系。為了使同一個零件的程序在同一數(shù)控系統(tǒng)下的
不同數(shù)控車床上具有互換性，提出了一種簡便的判斷圓弧和編程的方法，這種方法要求在同一
個數(shù)控系統(tǒng)下的數(shù)控車床上加工零件時，不管機床結(jié)構(gòu)，只需要建立一樣的編程坐標系，而且
圓弧判斷方法簡單，容易掌握，不出錯。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；刀架；機床坐標系；編程坐標系；圓弧方向
中圖分類號：TH16；TG518 文獻標志碼：B 文章編號：1671-5276(2010)05-0064-02
Study of Manufacturing Arc on the CNC Lathe
HOU Hong．1ing ，SUN Xiao-yi
(1．School of Mechanical Engineering of Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，China；
2．Hanland Machine Toel Group Co．，Ltd．，Hanzhong 723003，China)
Abstract：In order to program part which is made Interchangeable in diferent CNC lathe with the,same numerical control system，this
paper puts forward a method of simple judgement are and program possessing interchangeability，If only this method is used．a(chǎn)nd it
needs to establish the same programming coordinate system，all pads can be machined on any CNC lathe of the same CNC system ，
regardless of the machine structure．
Key words：CNC lathe；toolpost；machine coordinate system；programming coordinate system；arc direction
0 數(shù)控車床概述
CAK40100vl型數(shù)控車床主要用來加工零件的旋轉(zhuǎn)表
面的。一般能夠自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面以及
螺紋的加工，還能加工一些復(fù)雜的回轉(zhuǎn)面，如雙曲面等。
從總體上看該數(shù)控車床的機械結(jié)構(gòu)與普通車床相似，由床
身、主軸箱、刀架、進給系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻和潤滑系統(tǒng)等
部分組成。數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，
它沒有傳動的進給箱和交換齒輪架，而是直接用伺服電動
機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀架，實現(xiàn)進給運動，因而進
給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化。
1 數(shù)控車床坐標系
在普通機床上加工零件時，由操作人員按照工藝卡要
求，手工進行加工；而在數(shù)控機床上加工零件時，要把圖樣
上的信息代碼化，即用代碼的形式記錄下來，用它來控制
并驅(qū)動機床運動，從而實現(xiàn)加工。為了精確地描述機床運
動，在數(shù)控機床上，刀具的定位點、移動距離、運動軌跡都
是以坐標值的形式給出的。因此為了實現(xiàn)刀具的運動控
制，必須建立數(shù)控機床的坐標系。
目前國際上數(shù)控機床的坐標軸和運動方向均已標準
化，這樣所編寫的程序在同一類機床上具有互換性。其中
CAK40100vl型數(shù)控車床的坐標系規(guī)定如下：平行主軸軸
線的方向為 軸； 沿工件徑向，兩個坐標軸的正方向均為
刀具遠離工件的方向，機床原點在卡盤夾持的中心點。機
床坐標系見圖1。
圖1 前置刀架數(shù)控車床結(jié)構(gòu)圖
作為編程人員關(guān)注的是編程坐標系，按照要求，編程
坐標系要和機床的標準坐標系保持一致，因此對于不同結(jié)
構(gòu)的數(shù)控車床，編程坐標系有所不同。刀架前置和后置的
編程坐標系分別如圖2和圖3所示。正是由于機床結(jié)構(gòu)、
作者簡介：侯紅玲(1976一)，女，陜西扶風(fēng)人，陜西理工學(xué)院講師，工學(xué)碩士，主要從
· 64·
與制造方面的教學(xué)工作。
http：／／ZZHD．chinajourna1．net．ca E-mail：ZZHD@chainajouma1．net．ca《機械制造與自動化>
· 機械制造與研究· 侯紅玲，等·CNC車床加工圓弧研究
編程坐標系不同，所以按照常規(guī)的方法，對同一零件進行
手工編程時，要考慮將使用的設(shè)備，建立相應(yīng)的編程坐
標系。
方向垂直紙面向里，若沿0．B—C．D—E來走刀，則圓弧BC
就是一段逆時針圓弧，CD是一段順時針圓弧。兩段圓弧
的插補語句如下：
GO3 XC ZC RBC F；
G02 XD ZD RCD；
(a)刀架前置式坐標系
0
(b)刀架后置式坐標系
圖2 前置刀架坐標系 圖3 后置刀架坐標系 圖5 編程坐標系對圓弧方向的影響
2 數(shù)控車床中順逆圓弧的判斷
數(shù)控車床主要加工回轉(zhuǎn)類零件，這類零件的形狀不
外乎直線和圓弧組成。要加工出符合圖樣要求的零件，
除了進行工藝分析以外，對于數(shù)控機床而言最重要的一
點就是數(shù)控程序。其中的圓弧方向的判斷是編寫程序
的重點。
2．1 常規(guī)的圓弧判斷及編程方式
圓弧方向判斷方法：按圓弧所在平面的另外一根坐標
軸的負方向看去，是順時針就用GO2，逆時針就用GO3。
由于數(shù)控車床是兩坐標的，判斷時，編程人員必須按照右
手定則找到第三個坐標軸后進行判斷。按照以上方向判
斷原則，圖4表示了幾種不同坐標系下的圓弧判斷得到的
方向。
圖4 圓弧方向的判斷
但這種方法在實際應(yīng)用中總是出現(xiàn)問題，原因就是要
找出第三個坐標軸，并且要沿負方向看，步驟多，容易
出錯。
2．2 圓弧統(tǒng)一的判斷方法
按數(shù)控編程的要求：在車床上加工的回轉(zhuǎn)類零件建立
坐標系時，應(yīng)該和原來的機床坐標系一致，假設(shè)在刀架前
置和后置的兩種不同結(jié)構(gòu)的數(shù)控車床上要加工圖5所示
圖形，零件由兩段相切的圓弧BC和CD 以及直線DE
組成。
I)刀架前置。按照標準坐標系的規(guī)定，建立如圖5
(a)所示的坐標系，根據(jù)右手定則，此時第三個坐標軸Y
Machine Building 8 Automation，Oct 2010，39(5)：64～
2)刀架后置。刀架后置時建立的編程坐標系如圖5
(b)所示。按照判斷方法，第三個坐標軸Y垂直紙面向
外，此時BC圓弧是一段逆時針方向，而CD圓弧是順時
針。兩段圓弧的插補語句如下：
GO3 XC ZC RBC F；
GO2 XD ZD RCD；
2．3 編程要點
a)不管數(shù)控車床上刀架是前置還是后置式，同一個
零件，對應(yīng)部分的圓弧方向是一致的。也就是說，同一個
零件，在不同結(jié)構(gòu)的數(shù)控車床上加工，編寫的程序具有互
換性；
b)在數(shù)控車床，不論把 坐標垂直 軸向下建立還
是向上建立，不影響圓弧方向的判斷；
e) 軸垂直向上建立時，Y軸向外指向編程人員，順
逆圓弧方向判斷符合編程常規(guī)，不易出錯。
3 結(jié)語
對于數(shù)控車床，由于加工的是回轉(zhuǎn)體零件， 軸垂直
軸向上或向下，不影響被加工的圓弧方向判斷，為了判斷
方便，不管車床刀架是前置式還是后置式，建議采用 軸
垂直向上建立，在上半部分進行圓弧判斷和編程，這不影
響編程的正確性。
參考文獻：
[I]王愛玲．現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版
社，2002．
[2]劉堅．數(shù)控加工與編程[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版
社，2009，
收稿日期：2010—03—17
· 65 ·

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