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工件坐标系的设定
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工件坐标系偶发偏移问题处理案例
FANUC某用户使用配置FANUC 0i-MD系统的小型龙门加工中心加工时，偶发工件坐标系突然偏移的问题。在FANUC系统中，修改工件坐标系有多种方式，所以解决该问题的思路，就是排查存在哪些改变工件坐标系的可能。1故障分析根据最终用户反映，机床在加工过程中发生过撞刀问题。操作人员查看系统坐标系设定界面后发现，第一工件坐标系G54中存储的坐标偏移量发生了改变，导致机床动作与编程路径不符，从而引发事故。从下图用户拍下的照片中可以发现，问题发生时，工件坐标系G54中的坐标值发生了变化。原有的“绝对坐标系坐标值=机械坐标系坐标值–工件坐标系坐标值”这一关系已不成立。两次故障时的具体现象如下图所示：与现场操作人员沟通后了解到，该问题出现过几次，每次出现的时间间隔不等，且并不是每次均在固定程序的固定位置出现问题。这样该问题具有较大的偶发性，不易从问题发生时的现象入手分析问题。只能列出可能引起问题的原因，进行排查，预防问题的再次发生。2方案选择考虑引起问题的原因可能是由人为错误操作或者由于系统执行了更改系统参数的功能，主要从以下几点入手查找问题：1.建议用户操作人员空运行加工程序，观察问题是否复现；2.列出可能改变工件坐标系G54中参数的方法并一一排查；3.陪同操作人员进行实际加工，观察其是否存在错误操作方式。3解决过程由于问题现象是系统中的工件坐标系G54参数突然发生变化，因此考虑逐一排查可以修改G54中参数的原因。在FANUC 0i-D系统操作说明书，明确指出了改变外部工件原点偏置量或工件原点偏置的方法。根据操作说明书的描述，有三种方法可以改变工件坐标系：(1)利用MDI面板的方法；(2)利用程序的方法（使用可编程数据输入G代码或者工件坐标系设定G代码）；(3)使用外部数据输入功能的方法。从以上三种方法分析，外部工件坐标系的修改可通过程序执行或手动操作，因此分这两大类进行问题的查找。第一类：执行程序修改G541.检查加工程序检查了用户操作人员经常使用的加工程序“O1981”，未发现编程错误。程序中有数段调用子程序的语句，对应的检测了被调用的子程序，也没有发现编程问题。这些程序中都没有使用宏语句。2.检查系统内的宏程序解除O9000号及其后宏程序的隐藏，查看宏程序和加工程序内中是否使用工件坐标系设定G代码或者可编程数据输入G代码。检测后并没有在程序中发现G92与G10 L2指令。3.检查梯形图中的窗口读写功能检查机床的梯形图，发现梯形图中包含“读取NC数据”和“写NC数据”两个子程序。这两个子程序中多次使用了PMC窗口功能。仔细阅读子程序后发现，使用PMC窗口读数据时指定了写功能的功能号，使用PMC窗口写数据时指定了读功能的功能号。在使用低速PMC窗口功能时，编写方法有误，没有在窗口功能执行完成后打断ACT信号。4.检查梯形图中的外部数据输入功能由于存在使用外部数据输入修改工件坐标系的可能，因此检查了梯形图中是否使用了外部数据输入功能。但经过查找并未发现相关程序。通过上述检测，判断梯形图中窗口功能的不正确使用可能会引起工件坐标系参数被误写入。为避免问题的发生，暂时屏蔽了这两个子程序的执行。但屏蔽相关子程序后，进行机床运行测试，并未改变影响机床的运行状况。第二类：人工操作修改G54分析该问题的第二个入手点就是排查是否存在人为误操作导致工件坐标系参数的变更。1.检查系统参数检查系统中与坐标系相关的参数（No.1201-No.1290），对照参数说明书，检查了这些参数中与工件坐标系相关的参数，发现这些参数没有特殊设定。2.浏览了报警履历通过获取报警履历，阅读履历后，定位到可能出现问题的信息处，得到了问题发生时出现的报警和机床模态信息。对比机床正常工作时的模态与出现问题时的模态，未发现不同。3.了解操作人员的使用习惯详细地了解了用户操作人员的编程和操作习惯。通过和操作人员的沟通并陪同其进行实际工件的加工，了解了其一般使用的操作方法。该操作人员一般将可能用到的加工动作对应的加工程序保存在O1981号程序中，程序内部存有多种动作的程序，每段程序以M30结束。操作者在开始一个工件的加工后，先手动安装好测量用具，找到工件坐标系的原点，存储到G54中。在确定工件原点后，手动换好加工用刀具，在O1981中找到这一步工序的程序段，适当修改后执行该段程序。一道工序完成后，切换到JOG方式，手动更换刀具。由于刀具长度不同，重新确定G54中Z轴的坐标。再在O1981中找到合适的程序段，适当修改后执行下一道工序。通过这样一个过程完成对工件的加工。询问操作人员为何使用手动换刀而不用机床具有的自动换刀功能，得到的答复是厂内刀具有限，一把刀具要用在多台机床上，因此不能固定在刀库中使用。询问操作人员为何将多段程序写到一个程序中。操作者认为这样比较方便，符合其每加工一道工序后换刀、对刀再加工的操作过程，且其称多年以来一直用该方法进行加工，都没有出现问题。4.修改系统参数查看O1981号程序后发现，编程者使用了G52指令建立局部坐标系。如果操作者在使用G52建立局部坐标系后没有取消，而直接开始了下一段程序的执行，就可能引起工件坐标系偏移的问题。沟通过程中发现，操作人员在每完成一段加工后都会习惯性的按下RESET键。根据这一习惯，设定参数No.，通过复位来取消局部坐标系。这样在每次按下RESET键后G52局部坐标系就被取消，防止了由于操作者误操作而引起问题的发生。在设定后进行多次加工试验，均未再发生坐标系偏移问题，说明确实与操作人员不合理的操作习惯有关，通过修改参数，可以避免坐标系偏移问题的发生。总结：机床操作人员不合规的操作方式有可能带来各种各样的异常情况，严重时甚至导致机床撞机危及生产。此案例中通过修改参数规避了不合理操作带来的影响，但是，我们仍然强烈建议，机床用户应按照标准的机床操作规范进行相关操作和使用。
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文档介绍：
现代制造 85 在数控车床的编程和操作过程中,工件坐标系的设定和对刀是两个很重要的环节,对程序的简练和加工精度的高低会带来直接的影响,这两个环节也是初学数控编程者难以掌握的地方。数控车床的工件坐标系(又称编程坐标系)是以工件(或图纸)上的某一点为坐标原点建立起来的X- Z直角坐标系统。从理论上讲,工件坐标系的原点选取在工件上任何一点都可以,但这可能带来烦琐的计算问题。为计算方便和简化编程,通常是把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上,具体位置可考虑设置在工件的左端面(或右端面)上,应尽量使编程基准与设计、安装基准重合。一、常用的设定工件坐标系的方法 1.用G50指令设定工件坐标系工件坐标系用下列指令设定:G50 X(α)Z(β), 式中,α,β为刀尖距工件坐标系原点的距离。用G50 X(α)Z(β)指令所建立的坐标系,是一个以工件原点为坐标系原点,确定***当前所在位置的工件坐标系。这个坐标系的特点是:X方向的坐标零点在主轴回转中心线上,Z方向的坐标零点可以根据图纸技术要求设在右端面或左端面,也可以设在其他位置。下面介绍如图1所示的三种设定方法。图1 Z坐标零点设置表1 Z坐标零点设置的三种方法 Z坐标零点设置程序刀尖距原点距离设在工件左端面 G50 X200.0 Z263.0 X=200.0
Z=263.0 设在工件右端面 G50 X200.0Z123.0 X=200.0
Z=123.0 设在卡盘端面 G50 X200.0 Z253.0 X=200.0
Z=253.0 需要说明的是,在有的数控系统中,是用G92 指令来设定工件坐标系,而不是用G50。 2.用G54~G59指令来设定工件坐标系除上面的方法外,在一些数控系统中,还可以用G54~G59六个指令来设定工件坐标系。用G54~G59 设定工件坐标系时,首先必须测定这六个坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移量,然后通过“偏置页面”把偏移量设置在寄存器中。编程时再用程序指定。所以用G54~G59设定工件坐标系,也叫工件坐标系的偏置。 G50(或G92)与G54~G59不能同时存在于一个程序中,否则G50(或G92)会被G54~G59取代, G54~G59一经建立,后面的程序就在指定的坐标系中工作。用G54~G59编程格式如下所示: N1
G54 ??;建立工件坐标系??;?.?.;Ni
M30; 3.利用机床的功能自动设定工件坐标系在有些数控车床上,开机时先让刀架回参考点,然后通过试切或***测量仪,测出***的偏置值,可以自动设定工件坐标系。在回参考点之后实际值存储器以及实际值的显示均以机床零点为基准, 而工件的加工程序则以工件零点为基准,这之间的差值就作为可设定的零点偏移量输入。具体操作过程如下: 数控车床工件坐标系的设定及对刀方法湖南工业职业技术学院周晓宏现代制造 86 ☆开机之后,在“手动”方式下,让机床执行“回参考点”操作。☆换为某一把***,在“手动”方式下移动该***,使刀尖到达一个已知坐标值的机床位置,这可能是工件上一个已知位置的点。☆输入此时刀尖点在工件坐标系中的坐标数值,利用F点的实际位置(机床坐标)和刀尖点此时的工件坐标值,系统可以在所预选的坐标轴X或Z方向计算出***补偿值长度1或长度2(如图2所示)。用同样的方法,可设置其他***的长度补偿值。图2 车刀长度补偿计算二、常用的对刀方法在数控车削加工中,应首先确定零件的加工原点,以建立准确的加工坐标系,同时,还要考虑***不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。常用的对刀方法有以下几种。 1.一般对刀一般对刀是指在机床上作手动对刀。在数控车床上,目前常用的方法为试切对刀。此方法主要用于用G50设定工件坐标系的情况。下面以KENT-18T数控系统为例,介绍试切对刀的方法。将工件装夹之后,先用手动方式操纵机床,用己选好的***(一般为1号刀)将工件端面车一刀,然后保持***在纵向(Z向)尺寸不变,沿横向(X向)退刀。当取工件右端面中心O为工件原点时,在录入方式(MDI)下输入指令:G50 Z0,并按“循环启动”键, 当取工件左端中心为工件原点时,则需要测量从左端面到加工面的长度δ。然后在录入方式下输入指令:G50 Zδ,并按“循环启动”键,如图3a所示。用同样的方法,再将工件外圆表面车一刀,然后保持***在横向上尺寸不变,沿纵向退刀,停止主轴转动,再量出工件车削后的直径(如图3b所示),然后在录入方式下输入指令:G50 Xd,并按“循环启动”键。
(b) 图3 试切法对刀通过上述操作,实际上己将用于试切的***设定为标准刀(即***长度补偿值为零)。刀架上的其他***则要通过和标准刀作比较,比较它们在X和Z向的长度之差,把该差值作为***长度补偿值输入数控车床的“***补偿表”中。方法是利用工件上的试切表面作间接比较,在此不作详述。 2.机外对刀仪对刀机外对刀的本质是测量出***假想刀尖点到***台基准之间在X及Z方向的距离,即***X和Z 向的长度。利用机外对刀仪可将***预先在机床外校对好,以便装上机床即可以使用。图4是一种较典型的机外对刀仪,它可适用于各种数控车床,针对某台具体的数控车床,应制作相应的对刀***台,将其安装在***台安装座上。这个对刀***台与刀座的连结结构及尺寸,应与机床刀架相应结构及尺寸相同。机外对刀的大体顺序是:将***随同刀座一起紧固在对刀***台上,摇动X向和Z向进给手柄,使移动部件载着投影放大镜沿着两个方向移动,直至假想刀尖点与放大镜中十字线交点重合为止(如图5所示)。这时通过X和Z向的微型读数器分别读出X和Z向的长度值,就是这把***的对刀长度。图4
机外对刀仪 3.ATC对刀它是在机床上利用对刀显微镜自动地计算出车刀长度的简称。对刀镜与支架不用时取下,需要对刀时才装到主轴箱上。对刀时,用手动方式将刀尖移到对刀镜的视野内,再用手动脉冲发生器微量移动刀(下转第88页) 现代制造 88 了前后工步的跳转交叉。同时利用双向链表结构也可以很容易地实现工步的删除、添加等功能。三、应用实例图2为火车车轮轮箍的加工工步图。在粗车图中所示的踏面和喉部时,为了避免从一侧多刀车削产生“闷刀”现象,加工时从喉部到踏面,再从踏面到喉部交替进行加工,故产生了工步交叉。笔者基于美国Bentley公司的MicroStation Mod- eler三维软件平台,使用内嵌的开发语言 MDL(MicroStation Development Language),以双向链表为数据存储形式,对上述工步交叉实现了自动编程。其算法是:先找出需工步交叉的程序段,再在需工步交叉的程序段开始时处理跳转,接着调用加工过程,最后在段结束时处理跳转。下面给出了算法的主要部分: Private PlanChain *createProcessCode(PlanChain *nodeP) {
PlanChain *currNodeP; int
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数控机床的工件坐标系命令的实现
来源:《中小企业管理与科技》2009年9月上旬刊供稿文/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。
&&&&&&& 工件坐标系是用来方便编程人员编程加工的，由编程人员选定工件上某一已知点（一般与工艺原点重合），而不必考虑零件装夹位置，使零件编程方便、尺寸换算少、计算容易。数控机床中设定工件加工坐标系的指令有G92指令与G54-G59指令，其在使用中是有区别的：
&&&&&&& G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。指令格式为：G92& X_ Y_ Z_，例如用语句G92 X50Y50Z10设定工件坐标系，即表明当前刀具在工件坐标系中的位置为X50Y50Z10，此时刀具并不移动，G92指令一般放在一个零件程序的第一段。
&&&&&&& G54-G59工件坐标系指令是系统预定的6 个工件坐标系，可根据需要任意选用。工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值，而不管当前刀具在什么位置。这在相同零件的加工时，只要定位不变，初始时手动各坐标回零后，即可调程序进行加工，减少对刀工作量，因此采用工件坐标系G54-G59进行编程加工在实际实际生产中得到了广泛应用。
&&&&&&& 2 工件坐标系的特点及设置[2]
&&&&&&& 设置工件坐标系G54-G59可以通过MDI方式进行设置，也可以通过编程方式。通过编程方式设置时，通过书写指令进行设置。例如在数控铣床编程中可通过书写格式：G54 X- Y- Z- 即可设置工件坐标系G54，X、Y、Z后的坐标值即为工件坐标系原点在机床坐标系中的位置。例如图1所示的G54工件坐标系在程序中通过语句G54 X100Y50Z20来实现，此时刀具不移动(在FANUC系统中采用G10和G92编程指令[1])。该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是该选定的工件加工坐标系中的位置。通过MDI操作面板方式设置时，通过操作面板输入6个G54-G59预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值(即工件零点与机床原点的偏置值)，系统自动记忆，以后在程序中直接调用即可。G54-G59指令程序段可以和G00、G01指令组合，如G54 G90 G01(G00) X 10 Y50 F-时，则刀具在选定的加工坐标系中进行移动,程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的X 10 Y 50 点上，在数控渐近成形机床的开发中即采用的后一种方式设置。
&&&&&&& 3 数控渐近成形机的工件坐标系功能
&&&&&&& 数控渐近成形机床采用的是基于IPC+PMAC卡的开放式数控系统，以PMAC运动控制卡为其控制核心。IPC（工控机）作为其上位机，主要负责其文件的输入、管理、加工状态的显示等任务，下位机PMAC卡主要负责其伺服、插补等实时性强的任务。G54-G59工件坐标系命令的实现，主要是通过在操作面板中输入X,Y,Z轴的偏移量，由上位机以文件的形式保存，其偏移功能则是由下位机（PMAC）实现的。数控渐近成形机的工件坐标系功能是利用PMAC的矩阵转换功能并用PMAC子程序来实现的。
&&&&&&& 3.1 PMAC的矩阵转换功能 PMAC卡是美国Delta Tau公司出品的一款功能先进的多轴运动控制卡，其功能非常强大，其丰富的坐标平移、旋转功能能实现复杂的坐标转换。将不同的电机分配到一个坐标系的X、Y、Z轴&后即能实现多达8轴的联动控制。PMAC的坐标转换实际上是通过对X，Y，Z轴的矩阵转换（matrix transformation）操作实现的，其特点是能在程序运行过程中进行X、Y、Z轴的平移、旋转、放大、镜像等矩阵运算，可广泛用于坐标轴的公英制转换、原点移动、复制镜像、角度偏移等。实现轴矩阵转换需使用PMAC的Q变量及DEFINE TBUF,TSEL,TINIT,ADIS,IDIS,
&&&&&&& 3.2 基于PMAC的工件坐标系的实现 根据G54-G59工件坐标系命令的特点，只需使用矩阵转换中的坐标平移运算即可，即只需对上述矩阵中的D1、D2、D3赋值，D1、D2、D3是由连续的三个Q变量赋值的，具体实现方法如下（为节省篇幅又不失代表性，仅以G54、G55工件坐标系为例）：
&&&&&&& 保存G54、G55坐标系的坐标偏移量到PMAC的Q变量中。将按加工编程要求测得的G54、G55坐标系的坐标偏移量通过操作面板保存到Q11-Q13、Q21-Q23中（按XYZ三坐标机床），例如按图1所示即可设Q11=100、Q12=50、Q13=20三个Q变量作为G54的坐标偏移量，在上位机中将上述Q变量以初始化文件（.ini）的方式保存，并在数控程序加工前通过上、下位机通讯将其下传保存到PMAC卡的内存中，以备加工调用。设置Q10作为标志变量，以识别不同的坐标系，即Q10=1对应G54，Q10=2对应G55等&,作为以后坐标反变换运算显示时使用。
&&&&&&& 编写G54代码子程序。在IPC+PMAC结构型的数控系统中，标准G代码运动程序是通过将其先下载到PMAC卡内存后，再发命令执行的。PMAC为编写一般通用的数控G、M、T、D代码定义了专门的运动程序缓冲区Program 1000、Program 1001、Program 1002和Program 1003。当运动程序执行G54、G55等G代码指令时，即是调用Program 1000中N54000、N54000程序段，执行相应的子程序。因为机床工件坐标系为模态指令，要恢复到机床坐标系需用到G53机床坐标系指令将其注销[5]。在将相应Q变量下载到PMAC后，只需调用矩阵选择命令TSELn即可，相应代码如下：
&&&&&&& N53000
&&&&&&& CMD&Q10=0&；设Q10标志为0，即为机床坐标系G53
&&&&&&& TSEL0；取消坐标偏移转换
&&&&&&& RETURN；返回
&&&&&&& N54000
&&&&&&& TSEL1；选择转换矩阵1
&&&&&&& CMD&Q10=1&；设Q10标志为1，即为工件坐标系G54
&&&&&&& ADIS11；调用Q11、Q12、Q13值执行偏移转换
&&&&&&& RETURN；返回
&&&&&&& N55000
&&&&&&& TSEL2；选择转换矩阵1
&&&&&&& CMD&Q10=2&；设Q10标志为2，即为工件坐标系G55
&&&&&&& ADIS21；调用Q21、Q22、Q23执行偏移转换
&&&&&&& RETURN；返回
&&&&&&& 注意：在执行上述坐标转换前需先设置矩阵缓冲区，用DEFINE TBUF 6设置六个转换矩阵缓冲区。
&&&&&&& 4 结束语
&&&&&&& 本文对数控机床的坐标系进行了介绍，并对工件坐标系的类型、功能、特点及其对加工编程中的应用进行了详细论述。在数控渐近成形机的开发中，利用PMAC的矩阵转换功能实现了G54－G59工件坐标系机能，经调试证实完全能满足加工要求。
参考文献：
[1]王永章，杜文君，程国全.数控技术.高等教育出版社.2001年12月第1版.34-37页.
[2]陆曲波，王世辉.数控加工编程与操作.华南理工大学出版社.2006年8月第一版.86-87页.
[3]PMAC/PMAC2& SOFTWARE& MANUAL& Delta Tau Data Systems, Inc. April 22,2004 Page3-59.
[4]PMAC USER MANUAL& Delta Tau Data Systems, Inc. April 22, 2004.Page199-202.
[5]王爱玲，沈兴全，吴淑琴，彭彬彬.现代数控编程技术及应用.国防工业出版社.2002年1月第一版.29页.
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6.1实训目的
掌握G92、G54、G91、G90、G00 G01、G43、G44、G49指令的功能及编程格式；初步掌握简单程序的编写。
6.2相关知识
案例6.2：如图6.1所示槽形，进给速度F=100mm/min，主轴转速S=1000r/min，用?6的铣刀，试编写其加工程序。
0 && image.height>0){if(image.width>=510){this.width=510;this.height=image.height*510/image.}}" id=_x height=363 src="/jingpingkc/webs/jd/lljc/6.files/6_clip_image002.gif" width=500>
图6.1案例6.2
6.2.1设置工件坐标系G92
工件加工时使用的坐标系称为工件坐标系。一般一个加工程序设置一个工件坐标系。
常两种方法设置工件坐标系：
（1）用G92设置工件坐标系
功能：G92指令是规定工件坐标系坐标原点（程序零点）的指令。
格式：G92X_Y_Z_
说明：坐标值x、y、z为刀具中心点在工件坐标系中（相对于程序零点）的坐标。执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动。以图6.2为例，在加工之前，用手动方式使刀具中心（刀位点）位于刀具起点A，若已知刀具起点相对工件坐标的坐标值为（α,β,γ），则执行程序段：G92XαYβZγ后即建立了以工件零点OP为坐标原点的工件坐标系。
0 && image.height>0){if(image.width>=510){this.width=510;this.height=image.height*510/image.}}" id=_x height=148 src="/jingpingkc/webs/jd/lljc/6.files/6_clip_image004.jpg" width=231>
图6.2建立工件坐标系
（2）用G54到G59设置工件坐标系（又称零点偏置）
所谓零点偏置就是在编程过程中进行编程坐标系（工件坐标系）的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。
若在工作台上同时加工多个相同零件或一个较复杂的零件时，可以设定不同的程序零点，简化编程。见图6.3，可建立G54～G59共6个加工坐标系。其中：G54——加工坐标系1，G55——加工坐标系2，G56——加工坐标系3，G57——加工坐标系4，G58——加工坐标系5，G59——加工坐标系6。
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图6.3工件零点偏置
其坐标原点（程序零点）可设在便于编程的某一固定点上，这样只要按选择的坐标系编程。G54～G59指令可使其后的坐标值视为用加工坐标系1～6表示的绝对坐标值。
该指令执行后，所有坐标字指定的尺寸坐标都是指选定的工件加工坐标系中的位置。这六个工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式输入，系统自动记忆。
注意：使用G54～G59时，不用G92设定坐标系。G54～G59和G92不能混用。
6.2.2绝对值G90与增量值G91
数控铣床有两种方法指令刀具的移动，绝对值指令与增量值指令。G90指令按绝对值设定输入坐标，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z都是以工件坐标系坐标原点（程序零点）为基准来计算。G91指令按增量值设定输入坐标，即移动指令的坐标值X、Y、Z都是以始点为基准来计算，再根据终点相对于始点的方向判断正负，与坐标轴正方向一致则取正，相反取负。
例1：如图6.4所示，已知刀具中心轨迹为“A→B→C”，使用绝对坐标方式与增量坐标方式时各动点的坐标分别为：
G90时：A（10，10）、B（35，50）、C（90，50）；
G91时：B（25，40）、C（55，0）
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图6.4绝对、增量坐标
6.2.3快速点位运动G00
格式：G00X_Y_Z__
功能：刀具以快速移动速度，从刀具当前点移动到目标点。它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，G00移动速度是机床设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。
（1）常见G00轨迹如图6.5所示。
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图6.5铣床G00轨迹
刀具从A点快速点位运动到E点有五种方式：直线AE、直角线ADE、ACDE、ABDE、折线AFDE。在后四种方式中，当Z轴按指令靠近工件时，先XY平面运动，再Z轴运动；当Z轴按指令离开工件时，先Z轴运动，再XY平面运动。
（2）X、Y、Z是目标点的坐标；
（3）在未知G00轨迹的情况下，应尽量不用三坐标编程，避免刀具碰撞工件或夹具。
6.2.4直线插补G01
格式：G01X _Y_Z_F_
功能：刀具以指定的进给速度，从当前点沿直线移动到目标点。
（1）X、Y、Z是目标点的坐标。
（2）F代码是进给速度指令代码。直到新的值被指定之前，一直有效。
（3）如果F代码不指定，进给速度被当作零。
例4：如图6.6所示，刀具从A点直线插补到B点。
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图6.6直线插补
G90G01X45Y30F100或G91G01X35Y15F100
6.2.5刀具长度补偿G43、G44、G49
刀具长度补偿功能用于Z轴方向的刀具补偿，它可以使刀具在Z轴方向的实际位移量大于或小于程序给定值。有了刀具长度补偿功能，编程者可在不知道刀具长度的情况下，按假定的标准刀具长度编程，即编程不必考虑刀具的长度，实际用刀长度与标准刀长不同时，可用长度补偿功能进行补偿。同样，当加工中刀具因磨损、重磨、换新刀而长度发生变化时，也不必修改程度中的坐标值，只要修改刀具参数库中的长度补偿值即可。其次，若加工一个零件需用几把刀，各刀的长短不一，编程时也不必考虑刀具长短对坐标值的影响，只要把其中一把刀设为标准刀，其余各刀相对标准刀设置长度补偿值即可。
指令：G43 建立刀具长度正补偿
G44 建立刀具长度负补偿
G49取消刀具长度补偿
格式：G43（G44）Z_H_
（1）Z为补偿轴的终点坐标，H为长度补偿偏置号。
（2）刀具长度正补偿即刀具实际位移量小于指令给定位移量时,为刀具长度正补偿;反之则为刀具长度负补偿。
（3）G43和G44为模态指令。
案例6.2编程：工件零点选择在工件中心，其程序如下：
程序1：用绝对值指令编程
N1 G90 G54 G00X0 Y0 T01；
N2 G43 Z50 H01；
N3 M03 S1000；
N4 G00 X-30 Y-25 Z1 ；
N5 G01 Y25Z-2 F50；
N6 X30F100；
N10 G00 Z100；
N11 X0 Y0G49；
设置工件零点，选择刀具
建立刀具长度补偿
主轴正转，转速为1000 r/min
刀具快速降至（-30，-25，1）
刀具斜线下刀至Z-2mm处
刀具Z向快退
刀具回起刀点，取消长度补偿
程序2：用增量值指令编程
N1 G90 G92 X0 Y0 Z100；
N3 M03 S1000；
N4 G00 X-30 Y-25 Z1 ；
N5 G91 G01 Y50 Z-3 F50；
N6 X60 F100；
N10 G90 G00 Z100；
N11 X0 Y0 M05；
设置工件零件于O点
主轴正转，转速为1000 r/min
刀具快速降至（-30，-25，1）
斜线下刀至-2mm处
刀具Z向快退
刀具回起刀点，主轴停转
参考知识库
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