數（shù）控編程中的坐標（biāo）係（xì）建立概念及（jí）測頭（tóu）自（zì）動對刀刀（dāo）具補償（cháng）

1.刀具位置

刀位是刀具上的一（yī）個參考點，刀位相對（duì）運動的路徑就是加工路徑，也（yě）稱為編程路徑。

2.刀具設置和刀具設置（zhì）點

對刀是指操作者在啟動數控程序之前，通過一定的測量手（shǒu）段使刀具位置與對刀點（diǎn）重合。使（shǐ）用對刀儀或數控測頭進行對刀（dāo），操作簡單，測量數（shù）據準確。也可以在數控機床上定位夾具和安裝零件，然後用量塊、塞尺、千分表等。使用數控機床上（shàng）的（de）坐標來設置刀具。對於操作者來說，確定對刀點（diǎn）是非常重要的，它（tā）將直接影響零件的加工精度和（hé）程序控製的精度。在批量生產（chǎn）過程中，更要注意對刀的重複精度。操作人（rén）員有必要加（jiā）深對數（shù）控設備的了解，掌握更多的對刀（dāo）技巧。

(1)刀具刀尖選擇的原則

在機床上找正，加工時檢查，編程時計算，容易導致對刀誤差。可以選擇零件上的一點(如零件的定位孔中心)或零件外的一點(如夾具或機床上的（de）一點)進行對刀，但必須與零件的定位基準有一定的坐標關係。提高對（duì）刀的準確度和精（jīng）度。即使（shǐ）零件（jiàn）要求精度不（bú）高或程序（xù）要求不嚴格，所選對刀位置的加工精度也要高（gāo）於其他（tā）位置。選擇接觸麵大、易於監控、加工過程穩定的零件作為對刀點。對刀點應盡可能與設計基準或工藝基準統一，避免因（yīn）尺寸換算導致對（duì）刀精度甚至加工精度降低，增加數控程序或零件數控（kòng）加（jiā）工的難度（dù）。為了提高（gāo）零件的（de）加工精度（dù），對刀點（diǎn）應盡可能選在零件的設計基準或工藝（yì）基準上（shàng）。比如用孔定位的零件，以孔的中心為對刀點比較合適。對刀（dāo）精度不僅取決於數控設備的精度，還取決（jué）於零件加工的要求。手動檢查對刀精度，提高零件數控（kòng）加工（gōng）質量。特別是在（zài）批量生產中（zhōng），要考慮對刀的重複精度，可以通過對刀相對於機床原點的坐標值來檢查。

(2)刀點的選（xuǎn）擇方法

對於數控車床或車銑加工中心數控設備，由於（yú）中心位置(X0，Y0，A0)已經由數控設備確定，所以整個加工坐標係可以通過確定軸向位置來（lái）確定。因此，隻需要確定軸向上的一個端麵(Z0或相對位（wèi）置)作為刀具設定點。對於三（sān）坐標數（shù）控銑床或三坐標加工中心（xīn）來說，比數控車床或車銑加工中（zhōng）心複雜得多（duō）。根據數控程序的要（yào）求，不僅要確定坐標係的原點位置(X0，Y0，Z0)，還要確（què）定加工坐標係（xì）G54，G55，G56，G57等。，有時取決（jué）於操作者的習慣。對刀點可以設置在被加工零件上，也可以設置在（zài）夾具上，但必須與零件的定位基準有一定（dìng）的坐標關係。Z方（fāng）向可以簡單地通過確定一個（gè）容易（yì）檢測的平麵（miàn）來確定，而X和Y方向則需要根據具體零件選擇與定位基準相關的平（píng）麵和圓。對於4軸或5軸數控設備，增加第4和第5旋（xuán）轉軸，類似於（yú）3軸數控設（shè）備對刀點的選擇。因為設備更複雜，數控係統智能化，所以提供了更多的對刀方式，需要根據具（jù）體的數（shù）控設備和具體加工的零件來確（què）定（dìng）。可以簡單地將刀具設（shè）定點和機床坐標係（xì）之間的坐（zuò）標關係設定為相互（hù）關聯（lián）。比如對刀點的坐標為（wéi）(X0，Y0，Z0)，與加（jiā）工坐（zuò）標係的關係可以定義（yì）為（wéi）(X0+Xr，Y0+Yr，Z0+Zr)，加工（gōng）坐標係G54，G55，G56，G57等。，可通過控製麵板或其（qí）他方式輸入。這種方（fāng）法非常靈活巧妙，為後續的數控加工帶來了（le）極大的便利（lì）。

3.零漂移現象

零點漂移現象是由（yóu）數控設備周圍的環境（jìng）因素引起的。在相同的切削條件下，同一設備使用（yòng）相同的夾具（jù）、數控程序和刀具加工相同的零件時（shí），會出現加工尺寸不一致或精度降低的（de）現象。零點（diǎn）漂移現象主要表現為（wéi）數（shù）控加工過程（chéng）中的一種精度降低現象或者可以理（lǐ）解為數控加工中的精（jīng）度不一致現象。零點（diǎn）漂移現象在數控加工（gōng）過程（chéng）中是不可避免的（de），對於數控設備來說是常見的。一般受（shòu）數控設備周圍環境因素影（yǐng）響較大，嚴重時會影響數控設備的正常（cháng）工作。影響零點漂移的因素很多，如溫度、冷卻液、刀具磨損、主軸轉速和進給速度的（de）大幅度變化等。

4.工具補（bǔ）償

數（shù）控加工（gōng）經過一定（dìng）時期（qī）後，刀具磨（mó）損是不可避免的，主要表現在刀具長度和刀具半徑的變化。所以刀具（jù）磨損補償主要是指刀具（jù）長度（dù）補償和刀具半（bàn）徑補償（cháng）。

5.刀具半徑補償

在零件輪廓加（jiā）工中（zhōng），由於刀具總是有一定的半徑（jìng），如銑刀的半徑，刀具中心的運動軌跡並不等於被加工零件的（de）實際軌跡，而是需要偏移（yí）一個刀具半徑值，習（xí）慣上稱為刀具半徑補償。因此，數控加工零件輪（lún）廓時，必須考慮（lǜ）刀具的半徑值。需要指出的是，UG/CAM數控程序是用理（lǐ）想的加工狀（zhuàng）態和精確的刀（dāo）具半徑編程的，刀（dāo）具軌跡（jì）是刀具中心軌跡（jì），沒有考慮數控設備的狀態和刀具磨損程度對零件數控加工的影響。因此，無論是（shì）輪廓編程還是刀具（jù）中心編程，UG/CAM數控程序的實現都必須考慮刀具半徑磨損的影響，合理利用刀具（jù）半徑補償（cháng）。

6.刀具（jù）長（zhǎng）度補償（cháng）

在數（shù）控銑床和鏜床上，當刀（dāo）具（jù）磨損或改變，使刀尖位置不在原加工的編程位置時，需要通過在刀具長度方向上延長或縮短一個偏（piān）移值來補償其（qí）尺寸的變化，以（yǐ）保證加工深度或加工表麵位（wèi）置（zhì）仍滿足原設計要求。

7.機床坐標係

數控（kòng）機床的坐標軸命名規定是機床（chuáng）的直線運動（dòng）采用笛卡爾坐標係，其坐標命名為（wéi）X、Y、Z，俗（sú）稱基本坐標係。繞X、Y、Z坐標軸旋轉或平行（háng）於（yú）X、Y、Z坐標軸旋轉的運動分（fèn）別稱為A軸、B軸和（hé）C軸。根據右手螺旋定律確定A、B、C的正方向。Z軸:通常將傳遞切削（xuē）力的主軸定義為Z軸。對於有刀具旋轉的機床，如鏜床、銑床、鑽床等。，刀具旋轉的軸稱為Z軸。x軸（zhóu）:x軸通常平行於工件夾緊麵，垂直於z軸（zhóu）。對於（yú）帶有旋轉刀具的機床，如臥式銑床和臥式鏜（táng）床，右手方向是從刀具主軸到（dào）工件看X軸的正方向。當Z軸垂直時，對於單柱機床（chuáng）(如立式銑床),從刀具主軸看，右手方向是X軸的正（zhèng）方向。Y軸:Y軸垂直於X軸和Z軸，可以根據（jù）確定的X軸和Z軸以及右手笛卡爾坐標係確定其方向。

根據右手（shǒu）定則，旋轉軸的定義是:繞X軸旋轉為A軸，繞Y軸旋轉為B軸，繞Z軸旋（xuán）轉（zhuǎn）為C軸。數控機床的坐標軸如下圖所示。

機床原點是（shì）機床坐標係（xì）的坐標原點。機床上有一些固（gù）定的基準線，如主軸中（zhōng）心線（xiàn）；還有一些固定的（de）基準麵，如台麵、主軸端麵、工作台側麵等（děng）。當（dāng）機床各坐標軸手動返回各（gè）自原點時，可以利用各坐標軸部件上基準線與（yǔ）基準麵之間的距離來（lái）確定機床原點的位置，這一（yī）點在數控機床的使用說明書中（zhōng）有說明。

8.零件加工坐標係和坐標原點

工件坐標係也稱編程坐標係（xì），是程序（xù）員在編程零件時，以工件上的一（yī）個固定點為原點建立的（de）坐標係。零件坐標係（xì）的原點稱為零（líng）件零點（diǎn）(零件原點或程序零點)，編程時的刀具軌跡坐標是根據零件輪廓在零件坐標係中的坐標確定的。加工坐標係的原點在機床坐標係中稱為調整點。加工時，零（líng）件用夾具安裝在機床上，零件的夾緊（jǐn）位置相對於機床是固定的，因此確定了零（líng）件坐標係在機床坐標係中的位置。此時測得的零件原（yuán）點與機床原點之間的距（jù）離（lí）稱為零件零偏，需要預先存儲在數控係（xì）統中。在加工過程（chéng）中，可以將零件原點的偏移量自（zì）動（dòng）添加到零件的坐標係中，這樣數控係（xì）統就可以根據機床的坐標係（xì）來確定加工過程中的絕對坐標值。因此，程序員可以利用數控係統的偏置功能，通過零件原點的偏（piān）置值來補償零件在機床上的位置誤差，而不用考慮零件（jiàn）在機床上的實際安裝（zhuāng）位（wèi）置（zhì）和精度（dù）。現在所（suǒ）有數控機床都有這個功能，用起來很方便。零件坐標係的位置（zhì）基於機床坐標係。在（zài）一台數控機床上（shàng）可以設置多個零（líng）件坐標係，這些坐標係存儲在G54/G59等中。零件的（de）零點一般位於零件的設計基準和（hé）工藝基準上，便於計算尺寸。一般數控設備（bèi）可以預置幾個工（gōng）作坐標係(G54~G59)，這些（xiē）坐標（biāo）係存儲在機床的存（cún）儲器中。工作坐標係（xì）都是基於機床原點的（de），用各自相對於（yú）機（jī）床原點的偏移量來表示。需要事先輸入機床數控係統，或者（zhě）加工前設定的坐標（biāo）係。加工坐標係(MCS)是零件加工中所（suǒ）有刀軌（guǐ）輸出點的定位基準。加工坐標（biāo）係用OM-XM-YM-ZM表示。有了（le）加工（gōng）坐標係，編（biān）程時就不用考（kǎo）慮（lǜ）工件在機床上的安裝（zhuāng）位置，而是根據工件（jiàn）的特點和尺寸進行編程。加工坐標係的原點是工件的加工（gōng）零點。工件零點的位置是任意的，由程序員在編製數控加工程序時根據零件的特點選擇（zé）。零點可以設置在加工工件上，也可以設置在夾具或（huò）機床上。為了（le）提高零件的加工精度，工件的零點應盡可能選在精度較高的加（jiā）工麵上；為了便於數據處理（lǐ）和簡化編程，工件（jiàn）的零點應盡可（kě）能設置（zhì）在零件的設計基準或工藝基準上。對（duì）於對稱的零件，最好將（jiāng）工件的零點設置在對稱中心上，這樣便於查找和檢查。

9.夾緊原點

夾緊原（yuán）點常見（jiàn）於（yú）帶有旋轉(或（huò）擺動)工作台的數控機床和加工中心，如回轉（zhuǎn）中心。從機床參考點的偏移可以通過測量存（cún）儲在CNC係統的原點偏移寄存器中，其可以用於CNC係統的原點（diǎn）偏移的計算。