坐标变换在工件加工中的应用

一、任务目标

❖掌握可编程零点偏移的格式及加工方法

❖掌握可编程坐标旋转的格式及加工方法

❖掌握子程序的意义及编程方法

❖能够运用可编程零点偏移指令和调用子程序编程

❖能够运用可编程坐标旋转指令和调用子程序编程

❖能够正确地运用所学知识优化编程

二、任务资讯

加工如图7-1 所示工件。试编写其数控铣加工程序，并在数控铣床上加工。

▲图7-1　待铣工件

可编程零点偏移（TRANS，ATRANS）

1） 功能及作用

TRANS、ATRANS 可以平移当前坐标系。该功能适用于工件上不同位置重复出现需加工的形状或结构，或者为方便编程要选用一个新的参考点的情况。使用零点偏移功能之后，系统会根据偏移量产生一个新的坐标系，新输入的尺寸均为在新的坐标系中的尺寸。

2） 指令格式

TRANS　X_　Y_　Z_ 。可编程的零点偏移，消除所有有关偏移、旋转、比例系数、镜像的指令。

ATRANS　X_　Y_　Z_ 。可编程的零点偏移，附加于当前的指令。

TRANS/ATRANS。不带数值，作为消除指令消除所有有关偏移、旋转、比例系数、镜像的指令。

【例1】　加工工件如图7-2 所示，TRANS　X20　Y15　Z30。

ATRANS　X20　Y15　Z30。

参考程序：

3） 指令说明

X_ Y_ Z_ 是指各轴的平移量。

TRANS 参考基准是当前设定的有效工件零位，即G54 ～G59 中设定的工件坐标系。

ATRANS 参考基准是当前设定的或最后编程的有效工件零位，该零位也可以是通过指令TRANS 偏移的零位。

取消原则： 采用“谁用谁取消” 原则。

【例2】　加工如图7-3 所示两个凸台工件的轮廓，试采用可编程的零点偏移指令编写其加工程序。

程序：

▲图7-2　例1 加工工件

▲图7-3　待加工凸台工件的轮廓

坐标旋转（ROT，AROT）

对于外形轮廓相似的工件，在编程过程中如能采用坐标旋转编程就会使所编程序简单明了；另外，在编程中，如能结合坐标平移指令进行编程，那么所编程序将进一步得到简化。

1） 功能及作用

ROT/AROT 命令可以使工件坐标系在选定的G17 ～G19 平面内绕着横坐标轴旋转一个角度；也可使坐标系绕着指定的几何轴X，Y 或Z 做空间旋转。使用坐标旋转功能之后，会根据旋转情况产生一个新的坐标系，新输入的尺寸均是在新坐标系中的尺寸。

2） 指令格式

ROT　RPL=_ 可编程旋转，消除所有有关偏移、旋转、比例系数、镜像的指令。

AROT　RPL=_ 可编程旋转，附加于当前轴，消除所有有关偏移、旋转、比例系数、镜像的指令。

ROT/ AROT 不带数值，作为消除指令消除所有有关偏移、旋转、比例系数、镜像的指令。

（注： 作为消除指令需单独成段）

3） 指令说明

ROT 参考基准是通过G54 ～G59 指令建立的工件坐标系零位。

AROT 参考基准是当前有效的设置或编程的零点。

RPL=在平面内的旋转角度。

对于平面旋转指令，旋转轴是与该平面相垂直的轴，从旋转轴的正方向向该平面看，逆时针方向为正方向，顺时针方向为负方向（图7-4）。

取消原则： 采用“谁用谁取消” 原则。

▲图7-4　在不同平面上旋转正方向的定义

（a） G17；（b） G18；（c） G19(www.xing528.com)

【例3】　加工如图7-1 所示的工件轮廓，试采用坐标旋转和坐标平移指令进行编程。

参考程序

三、任务实施

加工如图7-5 所示的工件。已知毛坯尺寸为90 mm×80 mm×20 mm，材质是硬铝，试编写加工程序，并在数控铣床上进行加工。

▲图7-5　待加工90 mm×80 mm×20 mm 工件

加工准备

（1） 详细阅读工件图，并按照图纸检查坯料的尺寸。

（2） 编制加工程序，输入程序并选择该程序。

（3） 用平口虎钳装夹工件，伸出钳口8 mm 左右，用百分表找正。

（4） 安装寻边器，确定工件零点为坯料上表面的中心，设定可选择工件坐标系。

（5） 选择合适的铣刀并对刀，设定加工相关参数，选择自动加工方式加工工件。

工艺分析及处理

1） 工件图样分析

了解工件的材质、尺寸要求、形位公差、精度要求、加工形状。

2） 加工工艺分析

（1） 加工机床的选择。

（2） 根据图纸要求选择合适的刀具和切削用量（ vc，f，ap）；确定工件的加工路线、下刀点、切入点、退刀点，相关工具卡和工序卡见表7-1 和表7-2。

（3） 确定工件的加工顺序、铣削方式（顺铣、逆铣） 和粗、精加工余量。

▼表7-1　刀具卡

▼表7-2　工序卡

3） 基点计算

根据图纸要求合理运用数学知识进行相关点的计算。

4） 编写程序单

5） 输入程序单

6） 模拟、加工、检验

参考程序（略）

注意事项

（1） 使用寻边器确定工件零点时应采用碰双边法。

（2） 精铣时采用顺铣方法，以提高表面加工质量。

（3） 应根据加工情况随时调整进给开关和主轴转速倍率开关。

（4） 键槽铣刀的垂直进给量不能太大，约为平面进给量的1/3 ～1/2。

四、任务评价

任务评价细则见表7-3。

表7-3　任务评价细则

五、相关资讯

1） 子程序的定义

机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种。在编制加工程序中，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要被用到，那么，可以把这个典型的加工程序做成固定程序，并单独加以命名，这类程序称为子程序。

2） 使用子程序的目的

（1） 子程序的格式和调用

格式： 在大多数数控系统中，子程序和主程序并无本质区别。对于SIEMENS 系统，子程序的命名原则与主程序命名原则一样，只是在输入子程序名时需注意扩展名“. SPF” 不可省略。当采用字符L 作为程序名的起始字符时（L…），其后的值可以有7 位（只能为整数）；扩展名系统自动生成。

如： L006　L600。

调用： L_　P_ 。L 后接调用的子程序名；P 后接调用的次数。

（2） 子程序结束。M17 或RET。

（3） 子程序嵌套。子程序不仅可以从主程序中调用，也可以从其他子程序中调用，这个过程称为子程序嵌套。SIEMENS 802D 数控系统子程序嵌套深度为7 层，也就是八级程序界面（包括主程序） （图7-6）。

图7-6　八级程序界面