机床的坐标系分为机床坐标系和工件坐标系
数控技术复习题及参考答案
1填空题1、 数控机床坐标系采用的是 右手笛卡尔直角 坐标系。
2、 数控机床坐标系的正方向规定为 增大刀刀具与工件距离的方向 。
3、 数控机床坐标系中Z 轴的方向指的是 与主轴平行 的方向，其正方向是 刀具远离工件的方向 。
4、 数控机床中旋转坐标有 A 轴、 B 轴、 C 轴，其正方向的判断是用 右手螺旋定则 。
5、 数控车床中X 轴的方向是 工件的径向 ，其正方向是 远离工件的方向 。
6、 数控机床坐标系一般可分为 机床坐标系 和 工件坐标系 两大类。
7、 数控机床坐标系按坐标值的读法不同可分为 绝对坐标系 和 增量坐标系 。
8、 在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以 坐标原点 为计算基准，而增量坐标系中所有运动轨迹的坐标值都相对 前一位置 进行计算的。
9、 数控系统的插补是指根据给定的 数学函数 ，在理想的轨迹和轮廓上的已知点之间进行 数据密化处理 的过程。
10、大多数数控系统都具有的插补功能有 直线插补和圆弧插补 。
11、插补的精度是以 脉冲当量 的数值来衡量的。
12、所谓脉冲当量是指 数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的位移量。
13、数控机床插补过程中的四个节拍是： 偏差差别 、 坐标进给 、 偏差计算 、 终点差别 。
14、插补过程中终点判别的具体方法有： 单向一、计数 、 双向计数 、 分别计数 。
15、数控编程是从 零件图样 到获得 数控机床所能识别的数控加工程序 的全过程。
16、数控编程的步骤有 工艺分析、数值计算、编写程序单、程序输入、程序检验和首件加工。
17、数控机床程序段的格式有 固定程序段格式 和 可变程序段格式 。
18、数控机床的编程方法有 手动编程 和 自动编程 。
19、以下指令的含义：G00 快速点定位 ；G01 直线插补 ；G02 顺时针圆弧插补 ；G03 逆时针圆弧插补 。
20、准备功能G 代码有 模态代码 和 非模态代码 两大类。
二、判断题1、 数控加工程序是由若干程序段组成，而且一般常采用可变程序进行编程。
五轴机床里面的坐标变换原理
五轴机床及其应用领域五轴机床是一种具有五个工作轴的数控机床，分别为X、Y、Z三个线性轴和A、C 两个旋转轴。
其中，X、Y、Z轴分别代表机床的三个线性方向，而A、C轴则分别代表机床绕X轴和Z轴旋转的方向。
五轴机床具有较高的加工精度和加工效率，广泛应用于航空航天、汽车、模具等领域。
五轴机床的坐标变换原理是指通过一系列的坐标变换，将加工物体在机床坐标系下的坐标转换为工件在机床工作空间内的坐标，以实现精确的切削加工。
坐标变换原理是五轴机床能够实现复杂曲面加工的基础，下面将详细介绍与坐标变换原理相关的基本原理。
坐标系及坐标变换在五轴机床中，通常使用三个坐标系来描述加工物体的位置和姿态。
分别为机床坐标系（MCS）、工件坐标系（WCS）和刀具坐标系（TCS）。
其中，MCS是机床的固定坐标系，WCS是工件的坐标系，而TCS是刀具的坐标系。
机床坐标系（MCS）是机床固定不动的坐标系，由机床制造商定义。
它通常以机床的主轴中心为原点，X轴指向机床的前方，Y轴指向机床的左侧，Z轴指向机床的上方。
工件坐标系（WCS）是以被加工工件为参考的坐标系，它的原点和轴向可以根据加工需要进行定义。
工件坐标系的选择应能够最大程度地简化加工过程，使得刀具的运动轨迹能够与工件的几何形状相匹配。
刀具坐标系（TCS）是以刀具为参考的坐标系，它的原点和轴向通常与机床坐标系相同。
刀具坐标系的选择应能够方便地描述刀具的位置和姿态，并且与工件坐标系之间的转换关系简单明了。
坐标变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的过程。
坐标变换通常包括平移变换和旋转变换两个部分。
平移变换将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点，而旋转变换则是将工件坐标系沿着某一特定轴旋转到与机床坐标系重合。
平移变换平移变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的一种基本变换方式。
平移变换通过将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点来实现。
数控车床试切法对刀
外圆刀 螺纹刀 切断刀 Z
X
3）加工之前要检查对刀数据
试切法对刀小结：
1. 完成对刀操作，是正确执行零件加工程序的前提。 2．试切法对刀不需要任何辅助设备，操作简单方便。 3．试切法对刀要较多地占用机床时间。 4．其他对刀方法。
② 通过手轮移动刀具切外圆。
X
③ 沿+Z方向退刀，X方向不移动。
2）数控车床试切法X向对刀数据输入 车削外圆后Z向退刀停车测量外圆直径在左上角输入测量值
3）数控车床试切法对刀数据调用
调用T指令后系统可识别工件坐标系的位置
G00 Z40 ;
O、 z、
X、
40
六、注意事项
1）刀补调用指令（T指令）在程序中的正确使用 2）加工中用到的每把刀具均需进行对刀
1）数控车床试切法Z向对刀步骤
O
Z
① 在ＭＤＩ(录入)状态下旋转工件 。
② 通过手轮移动刀具平端面。
X
③ 沿 +X 方向退出刀具， Z方向不移动。
2）数控车床试切法Z向对刀数据输入 车削端面后在左上角Z的位置输入0或者点清零
2. X向对刀 1）数控车床试切法X向对刀步骤
O
Z
① 在MDI状态下旋转工件。
数控车床试切法对刀
一、机床坐标系和工件坐标系 （1）数控车床机床坐标系
O
机床坐标系中，坐标 值描述红色点位置 （靠近工件为负）
Z
200
X
一、机床坐标系和工件坐标系 （2）数控车床工件坐标系
工件坐标系中，坐标 值描述刀尖点位置
O、 z、
X、
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三 工件坐标系位置的影响因素
1）工件坐标系原点Z坐标位置随着毛坯伸出卡盘长度而变化
CNC机床坐标系的确定及工件坐标系
CNC机床坐标系的规定及工件坐标系1进给运动与坐标系数控加工必须准确描述进给运动。
加工过程中，刀具相对工件运动轨迹和位置决定了零件加工的尺寸、形状。
数控加工就是让数控机床按照数控程序所描述的刀具相对工件运动的轨迹进行切削运动，从而加工出零件的表面形状。
把刀具相对工件的进给运动轨迹简称刀轨，数控机床必须确切知道刀轨，编程人员必须准确描述表达刀轨。
刀轨一般由直线段或圆弧段组成，线段起点、终点、交点、切点的位置是表达刀轨的最主要信息。
数学中，点位可以在坐标系里定义为坐标值。
如果在数控机床上规定建立一个笛卡儿直角坐标系的数控机床坐标系，就可以方便地在机床或在工件的图样上描述刀轨。
CNC编程中，使用数字来“翻译”图纸，将图纸的尺寸变成刀轨。
国际数控标准I S0841规定数控机床标准坐标系采用右手笛卡儿坐标系，如图1所示，用右手笛卡儿坐标系来规定数控机床标准坐标系。
图1右手笛卡儿坐标系规定数控机床标准坐标系2机床标准坐标系规定1.机床坐标系基本规定⑴刀具相对工件运动的原则编程人员编程时可以假定机床加工时工件是静止的。
如果能假定刀具是相对于静止的工件进行进给运动，那么，编程人员可以不必考虑具体机床在加工时是刀具移向工件，还是工件移向刀具，可直接依据零件图样，确定机床加工过程及编程。
⑵机床进给运动的名称、方向规定机床进给运动的坐标轴向用X、Y、Z表示。
表示机床进给运动的坐标系中，X，Y，Z轴向的关系符合右手直角笛卡儿坐标系规则，用右手的拇指、食指和中指分别代表X，Y，Z三轴，三个手指互相垂直，所指方向分别为X，Y，Z轴的正方向。
如图1。
围绕平行X、Y、Z旋转坐标轴的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示。
数控车床坐标系
一、基本坐标系机床坐标轴：为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制定了统一的标准，规定直线进给坐标轴用X,Y,Z表示，称基本坐标轴。
X,Y,Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔法则确定，如下图所示图中大拇指指向X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向Z轴的正方向。
小结：机床坐标系坐标轴应遵循的原则运动方向的确定刀具相对与静止工件而运动的原则，且刀具远离工件的方向为坐标轴正方向。
则坐标系用加“’”的字母表示，按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，则有：•+X=-X′ +Y=-Y′ +Z=-Z′•+A=-A′ +B=-B′ +C=-C′确定机床坐标轴的正方向坐标轴方向的确定1、Z轴坐标的运动一般取产生切削力的主轴轴线方向为Z轴方向2、X轴坐标的运动X轴一般位于平行于工件装夹面的水平面内，且垂直于Z轴，车床上是对应刀架的径向移动方向。
3、Ｙ轴坐标的运动Ｙ轴（车床上通常设为虚轴）于Ｘ轴和Ｚ轴一起构成遵循右手笛卡尔坐标系。
确定机床坐标系各坐标轴的具体方位的方法二、坐标系的类型1、机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的直角坐标系称为机床坐标系。
机床坐标系是机床固有的，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。
其坐标轴及方向按标准规定，其坐标原点的位置则由各机床生产厂设定，一般情况下，不允许用户随意变动。
刀具运动的参照坐标系机床坐标系2、工件坐标系工件坐标系也称编程坐标系，专供编程时使用，选择工件上的某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。
，如下图所示。
工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的坐标系所代替为止。
工件坐标系编制程序所用的参照坐标系机床坐标系和工件坐标系的对比工件坐标系机床坐标系三、各个基本点及关系画龙点睛1、机床原点机床坐标系的原点又称为机床原点或机床零点，这是一个固有的点，通常有机床制造厂确定。
它是数控车床进行加工运动的基准参考点。
简述机床坐标系与工件坐标系的定义
简述机床坐标系与工件坐标系的定义
机床坐标系和工件坐标系是数控加工中常用的两种坐标系，分别用于描述机床和工件的位置和运动。
机床坐标系是用来描述数控机床各个部件相对位置关系的坐标系。
一般情况下，机床坐标系由三个轴线组成：X轴、Y轴和Z轴。
X轴通常指横向移动方向，即左右移动；Y 轴通常指纵向移动方向，即前后移动；而Z轴通常指垂直于工作台面的方向，即上下移动。
机床坐标系的原点通常为机床的主轴中心点，也可以根据需要进行重新定义。
工件坐标系是用来描述工件相对于机床坐标系的位置和姿态的坐标系。
通常情况下，工件坐标系的原点位于工件的中心位置，并且可以通过旋转和平移等操作调整工件在坐标系中的位置和姿态。
在数控加工过程中，程序通常是针对工件坐标系编写的，即通过G代码指定工件坐标系中的加工点和路径。
在数控加工过程中，机床坐标系和工件坐标系的转换关系是十分重要的。
通过坐标系转换，可以将程序中针对工件坐标系编写的加工点和路径转化为机床坐标系中的运动轨迹，控制数控机床完成加工任务。
数控机床坐标系和原点概述
工件坐标系和机床坐标系的关系
工件坐标系和机床坐标系的关系工件坐标系和机床坐标系是CNC加工中两个非常重要的概念之一。
其中，工件坐标系是指被加工零件的坐标系，而机床坐标系则是指机床自身的坐标系。
两者之间的关系十分密切，合理地处理两者之间的关系能够确保在CNC 加工过程中保证加工精度和效率。
一、工件坐标系工件坐标系是指被加工零件的坐标系，它是用来定义零件尺寸和几何形状的基准点，其确定需要根据具体被加工零件的尺寸、几何形状以及加工工艺来考虑。
通常情况下，工件坐标系的定义需要满足以下几个要点：1、工件坐标系的原点必须在被加工零件的几何中心、重心或者确定的基准点上。
2、工件坐标系的x、y、z三个方向需要根据零件尺寸和几何形状来确定，以实现对零件三维几何特征的描述。
3、工件坐标系的方向应与加工要求相适应，比如，在加工一个立方体时，其工件坐标系应与立方体边缘相垂直。
二、机床坐标系机床坐标系是指机床自身的坐标系，它是用来描述机床各个轴线的运动方向，以及机床加工范围的基准点。
在CNC机床中，通常用三轴坐标系表示机床坐标系。
其中，x、y、z三个方向分别对应机床的横向、纵向、爬刃方向，它们的起点通常定义在机床的机械中心或加工平台的中心。
三、工件坐标系和机床坐标系的关系工件坐标系和机床坐标系之间的关系十分密切，合理地处理两者之间的关系能够确保在CNC加工过程中保证加工精度和效率。
一般来说，需要通过以下几个步骤实现工件坐标系和机床坐标系之间的转换。
1、零点的设定在进行CNC加工之前，首先要将机床的坐标系与所加工零件的坐标系建立联系。
对此，需要根据工件的尺寸和几何图形确定工件坐标系的原点，然后通过机床手动操作，将机床坐标系的原点（通常为机床零点）与工件坐标系的原点重合。
这一步操作通常通过手动调节电动缸、旋钮、数字表等实现，具体方法因机床型号和加工内容而异。
2、坐标系的变换在确定机床坐标系与工件坐标系原点重合后，需要进行坐标系的变换，以便机床路径生成系统能根据工件坐标系生成正确的程序代码。
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机床的坐标系分为机床坐标系和工件坐标系。
一般来说，数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图样、工件处理、数学处理、分析零件图样、编写程序单输入程序及程序检验。
G00快速定位指令，在编程中常用作快速接近工件切削起点或快速返回换刀点刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹换成刀具中心轨迹。
切削用量包括主轴转速切削深度和宽度、进给速度等。
数控铣床加工零件的工作原点选择时应该注意：工件原点应选在零件图的尺寸基准对于对称零件，工件原点应设在对称中心上。
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择，其计算公式为n=1000V/πD
数控铣床加工零件时，对于Z轴方向的工件原点，一般设在工件表面或工件的最高点
在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。
G83表示啄钻循环
数控铣床的最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
刀具补偿有长度补偿和直径补偿。
在输入的零件加工程序中，含有的辅助信息是指M、S、T代码。
刀具磨损分为初期磨损正常磨损和急剧磨损三个阶段。
在铣床上镗台阶孔时，镗刀的主偏角应取75度。
机床原点一般设置在刀具运动的X、Y、Z正向最大极限位置。
主轴转速的编码方式一般用S代码和4位数表示时，单位为r/min
在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。
G17是指选择XY平面，G90指绝对指令，G80_取消镗削循环
刀具半径右补偿指令是G42
顺/逆时针圆弧切削指令是G02/G03
选择XY平面的指令是G17
MDI运转可以通过操作面板输入一段指令并执行该程序段
刀具半径左补偿指令是G41
铣床CNC中，刀具长度补偿指令是G43,G44,G49
准备功能G90指令代码的是定义绝对尺寸
铣床的切削深度是指垂直与铣刀轴线所度量的切削层尺寸。
铣削数控系统中进给功能字F后的数字表示每分钟进给量（mm/min）
G81指令是指钻镗循环动作
数控系统常用的两种插补功能是直线插补和圆弧插补
准备功能G02代码的功能是顺时针方向圆弧插补
坐标系设定的预置寄存指令为G92
15、数控铣床编程时，除了用主轴功能(S功能)来指定主轴转速外，还要用M功能指定主轴的方向。
加工中心按照功能特征分类，可分为复合、卧式和三轴加工中心。
G73、G83为攻丝循环指令。
在程序中利用变量进行赋值及处理，使程序具有特殊功能，这种程序叫小程序。
宏程序最后用M00返主程序。
变量包括大变量、混合变量和小变量三种。
2.5维加工是四坐标运动，三坐标联动。
在立式铣床上加工封闭式键槽时，通常采用立铣刀铣削，而且不必钻落刀孔。
在立式铣床上镗孔，镗杆过长，会产生弹性偏让，使孔径超差产生废品。
数控系统的指令模态是指令一经设置一直有效，直到程序重新设置。
0
M02指令可以使程序结束，回到起始程序并开始段并开始运行。
1、简述数控铣床的刀具长度补偿的目的和执行过程
答：刀具长度补偿的目的是为了在编程时不受实际刀具长度的影响，只按零件轮廓编程，在实际加工时只需将实际刀具值输入偏量存储器中，不改变程序只改变刀具长度补偿值就可以使用不用长度的刀具加工零件。
刀具长度补偿的执行过程：在执行刀具补偿指令时根据指令所指的刀具长度补偿号取出对应补偿值，再按G43或G44以快速速度向正向（G43）或只向（G44）移动补偿值的长度，并存储当前长度补偿值。
2、简述数控机床的半闭环伺服系统的特点及应用场合。
答：半闭环伺服系统在进给丝杆轴端或电动机轴端安装有角位移测量元件。
这种系统未将丝杆螺母副、齿轮传动副等传动装置包含在闭环反馈系统中，不能补偿该部分装置的传动误差，所以半闭环伺服系统的加工精度低于闭环伺服系统的加工精度。
但是，半闭环系统调试容易，稳定性好，在生产中应用机当普遍。