前言
在数控机床上加工零件,首先必须编制零件加工的数控程序,即将加工零件的全部工艺过程、工艺参数、位移数据和方向、操作步骤以及规定的代码和程序格式写出。而在数控编程之前,首要工作之一就是确定工件坐标系,并调整机床,完成对刀操作。
机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。也就是绝对座标。它是在机床装配、调试时已经确定下来的，是机床加工的基准点。在使用中机械坐标系是由参考点相对座标来确定的，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。
在数控加要中,工件坐标系选定后,还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置,即常说的对刀。所谓刀位点,是指刀具的定位基准点。例如:车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心;平底立铣刀为铣刀轴线与底面的交点; 球头铣刀为球头的球心;等等。数控机床上,可采用对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等来对刀;而在经济型数控机床上,常用的对刀方法为手动试切对刀,此法调整简单、可靠,且经济。
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第一章 坐标系的建立与对刀
1.1工件坐标系和机床坐标系
数控加工中必定会遇到2个坐标系：(1)编程时以工件上的某个基点作为工件零点，并以工件零点为原点建立起来的工件坐标系；(2)以机床参考点为原点建立的机床参考点坐标系。机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系，机床坐标系的原点也称机床原点或零点? 。这个原点在机床一经设计和制造调整后，便被确定下来，它是固定的点。而工件坐标系是随不同工件的变化而变化的，数控机床加工工件时，要求刀具是按程序的指令值而运行，编程时也是按工件坐标系来编制的指令值，即工件坐标系的坐标值。但数控机床运行时是按机床坐标系的坐标而运行的，因此，机床操作者，在加工工件前，要将工件坐标系和机床坐标系统一起来，建立两者之间的关系，使机床能识别用工件坐标系编制的程序，即要进行对刀及有关的数据处理过程。
1.2数控加工中工件坐标系的建立
编程时一般是选择工件上的某一点作为程序原点(或程序零点)，并以这个原点作为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的所取代。程序原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算少、引起的加工误差小等条件。一般情况下，以坐标式尺寸标注的零件，程序原点应选在尺寸标注的基准点；对称零件或以同心圆为主的零件，程序原点应选在对称中心线或圆心上，z轴的程序原点通常选在工件的上表面。程序编制时选用的编程原点是程序原点。程序被用来加工工件后，程序原点即是工件原点。数控系统一般采用2种方法来建立工件坐标系： 1.2.1 G92方式
定义工件零点与程序起刀点的相对位置来确定工件在机床参考点坐标系中的位置，即G92指令方式.
1) G92的建立过程
G92指令通过设定刀具起点(对刀点)相对于工
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件坐标原点的相对位置建立工件坐标系。此坐标系 一旦建立起来，后边的绝对值指令都是此工件坐标 系中的坐标值，如图1所示。G92的编程格式如下：
G92 X —Y —Z—A —B —C— U— V —W 一其中 、y、z、A、 、C、 、 、 为工件坐标原点到刀具起点的有向距离 J。
起刀点就是刀具从这点开始对工件进行切削。当需要换刀时，刀具也要定位到这点(若采用的是自动换刀要进行刀具长度补偿)，所以这点也称为换刀点。要考虑换刀，所以这点离工件就要求有一定的距离，因为要考虑工件回转时不要碰上刀具。这种建立工件坐标系的方法实际上是通过刀具的位置来确定工件坐标系的原点。如车削图1所示的零件时，编程时是以工件右端面的轴心 为原点建立了一个工件坐标系，起刀点E定义在离工件右端面30 inn1、径向70 mm(直径值)的位置上。图中还表达了以机床参考点尺为原点的机床参考点坐标系。粗加工帕0 rain×40 inn1外圆表面的数控程序的编制如下
P1
N10 G92 X70 z30 N20 G00 x30．2 z2 s500
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N30 GO1 Z一40 F1O0 N40 X70 N50 G00 Z30 N6O M30
数控加工中工件坐标系的建立及其对刀技巧从编程者的角度来说，上面这个加工程序已经编制完毕，它完全是一个基于工件坐标系的数控程序，丝毫看不出与机床参考点坐标系有任何联系，但要把工件装夹到机床上去加工时，就必须确定工件在机床上的正确位置。这个确定位置的过程就是通过操作者的对刀来实现的。“对刀”就是把刀尖准确地定位到G92所定义的起刀点E的位置上，也即是通过定义刀尖与工件零点的相对位置来保证工件在机床坐标系中的正确位置n。
2)对刀方法
要把刀尖准确地定位到起刀点E，就必须知道E点在机床参考点坐标系中的位置。也即是要知道E点在机床屏幕上的显示值。“对刀”的功能就是把工件坐标系中起刀点E点的坐标值换算成机床参考点坐标系中的显示值，再根据这个显示值来精确地定义刀尖位置。
其具体对刀的操作如下：
采用试切法来确定E点的屏幕显示值。具体做法是：
先用车刀在工件右端面上车一刀，如果把这个试切端面就定义为工件零点的所在面，则这个试切端面在工件坐标系中的z值为零(Z=0)，这时屏幕上还显示了z方向的机床坐标值。即工件零点在机床坐标系中z方向的坐标值，记作z，。再试切一段外圆，这时可得到一个 方向的屏幕值，这个显示值在直径编程时，是表示刀尖在机床参考坐标系中的直径值，记作 朗。这时测量一下所车的外圆，可以得到一个直径测量值 。通过这2次试切所得到的数值就可以计算出工件零点在机床参考点坐标系中的坐标值，也即屏幕值。由上可知，工件零点在机床参考点坐标系中的z方向坐标值为zr，设工件零点在机床坐标系中的方向坐标值为 ，则：Xr= XEl一根据G92后面的 、z设定值，就很容易计算出起刀点E的显示值。设E点在机床坐标系的坐标值为 、 ，则：
XE=XW+X ZE=ZW+Z 其中 、z为G92后面的设定值。
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假如试切端面时得到的z方向的显示值zr=一100．5，试切外圆时得到的 方向的显示值XE=一50，工件直径测得是 30．5，则对刀点的机床坐标值
XE=Xw+70=- 50-30+70= -10 Ze= Zr+30= 一100．5+30= 一70.5
计算好了起刀点E的机床坐标值后，就可以用 手动方式将刀尖精确地运动到起刀点上。 1.2.2 G54-G59的编程格式和对刀方法
通过找出工件零点与机床参考点的相对距离，把这个相对距离作为零点偏置值输入到系统中，从而达到
使工件在机床坐标系中有一个正确位置的目的，也就是G54-G59的方式。 1)编程格式
G54一G59同样是工件坐标系设定指令，也即是把机床参考点坐标系与机床坐标系联系起来的指令。其编程格式如下：
G54 X_ Y_ Z_ C55 X_ Y_ Z_ G56 X_ Y_ Z_ C57 X_ Y_ Z_ G58 X_ Y_ Z_ G59 X_ Y_ Z_
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