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CNC车床加工圆弧研究

文档作者：侯红玲1 孙小毅2 文档来源： 1．陕西理工学院机械工程学院 2．汉川机床集团有限公司，		点击数：	更新时间： 2021年06月01日
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· 机械制造与研究· 侯红玲，等·CNC车床加工圆弧研究
CNC车床加工圆弧研究
侯红玲 。孙小毅
(1．陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中723003；2．汉川机床集团有限公司，陕西汉中723003)
摘要：在数控编程中，要求编程坐标系和机床的标准坐标系一致，由于数控车床有刀架前置
和后置两种方式，因此就有两种编程坐标系。为了使同一个零件的程序在同一数控系统下的
不同数控车床上具有互换性，提出了一种简便的判断圆弧和编程的方法，这种方法要求在同一
个数控系统下的数控车床上加工零件时，不管机床结构，只需要建立一样的编程坐标系，而且
圆弧判断方法简单，容易掌握，不出错。
关键词：数控车床；刀架；机床坐标系；编程坐标系；圆弧方向
中图分类号：TH16；TG518 文献标志码：B 文章编号：1671-5276(2010)05-0064-02
Study of Manufacturing Arc on the CNC Lathe
HOU Hong．1ing ，SUN Xiao-yi
(1．School of Mechanical Engineering of Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，China；
2．Hanland Machine Toel Group Co．，Ltd．，Hanzhong 723003，China)
Abstract：In order to program part which is made Interchangeable in diferent CNC lathe with the,same numerical control system，this
paper puts forward a method of simple judgement are and program possessing interchangeability，If only this method is used．and it
needs to establish the same programming coordinate system，all pads can be machined on any CNC lathe of the same CNC system ，
regardless of the machine structure．
Key words：CNC lathe；toolpost；machine coordinate system；programming coordinate system；arc direction
0 数控车床概述
CAK40100vl型数控车床主要用来加工零件的旋转表
面的。一般能够自动完成内外圆柱面、圆锥面、球面以及
螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。
从总体上看该数控车床的机械结构与普通车床相似，由床
身、主轴箱、刀架、进给系统、液压系统、冷却和润滑系统等
部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，
它没有传动的进给箱和交换齿轮架，而是直接用伺服电动
机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架，实现进给运动，因而进
给系统的结构大为简化。
1 数控车床坐标系
在普通机床上加工零件时，由操作人员按照工艺卡要
求，手工进行加工；而在数控机床上加工零件时，要把图样
上的信息代码化，即用代码的形式记录下来，用它来控制
并驱动机床运动，从而实现加工。为了精确地描述机床运
动，在数控机床上，刀具的定位点、移动距离、运动轨迹都
是以坐标值的形式给出的。因此为了实现刀具的运动控
制，必须建立数控机床的坐标系。
目前国际上数控机床的坐标轴和运动方向均已标准
化，这样所编写的程序在同一类机床上具有互换性。其中
CAK40100vl型数控车床的坐标系规定如下：平行主轴轴
线的方向为 轴； 沿工件径向，两个坐标轴的正方向均为
刀具远离工件的方向，机床原点在卡盘夹持的中心点。机
床坐标系见图1。
图1 前置刀架数控车床结构图
作为编程人员关注的是编程坐标系，按照要求，编程
坐标系要和机床的标准坐标系保持一致，因此对于不同结
构的数控车床，编程坐标系有所不同。刀架前置和后置的
编程坐标系分别如图2和图3所示。正是由于机床结构、
作者简介：侯红玲(1976一)，女，陕西扶风人，陕西理工学院讲师，工学硕士，主要从
· 64·
与制造方面的教学工作。
http：／／ZZHD．chinajourna1．net．ca E-mail：ZZHD@chainajouma1．net．ca《机械制造与自动化>
· 机械制造与研究· 侯红玲，等·CNC车床加工圆弧研究
编程坐标系不同，所以按照常规的方法，对同一零件进行
手工编程时，要考虑将使用的设备，建立相应的编程坐
标系。
方向垂直纸面向里，若沿0．B—C．D—E来走刀，则圆弧BC
就是一段逆时针圆弧，CD是一段顺时针圆弧。两段圆弧
的插补语句如下：
GO3 XC ZC RBC F；
G02 XD ZD RCD；
(a)刀架前置式坐标系
0
(b)刀架后置式坐标系
图2 前置刀架坐标系 图3 后置刀架坐标系 图5 编程坐标系对圆弧方向的影响
2 数控车床中顺逆圆弧的判断
数控车床主要加工回转类零件，这类零件的形状不
外乎直线和圆弧组成。要加工出符合图样要求的零件，
除了进行工艺分析以外，对于数控机床而言最重要的一
点就是数控程序。其中的圆弧方向的判断是编写程序
的重点。
2．1 常规的圆弧判断及编程方式
圆弧方向判断方法：按圆弧所在平面的另外一根坐标
轴的负方向看去，是顺时针就用GO2，逆时针就用GO3。
由于数控车床是两坐标的，判断时，编程人员必须按照右
手定则找到第三个坐标轴后进行判断。按照以上方向判
断原则，图4表示了几种不同坐标系下的圆弧判断得到的
方向。
图4 圆弧方向的判断
但这种方法在实际应用中总是出现问题，原因就是要
找出第三个坐标轴，并且要沿负方向看，步骤多，容易
出错。
2．2 圆弧统一的判断方法
按数控编程的要求：在车床上加工的回转类零件建立
坐标系时，应该和原来的机床坐标系一致，假设在刀架前
置和后置的两种不同结构的数控车床上要加工图5所示
图形，零件由两段相切的圆弧BC和CD 以及直线DE
组成。
I)刀架前置。按照标准坐标系的规定，建立如图5
(a)所示的坐标系，根据右手定则，此时第三个坐标轴Y
Machine Building 8 Automation，Oct 2010，39(5)：64～
2)刀架后置。刀架后置时建立的编程坐标系如图5
(b)所示。按照判断方法，第三个坐标轴Y垂直纸面向
外，此时BC圆弧是一段逆时针方向，而CD圆弧是顺时
针。两段圆弧的插补语句如下：
GO3 XC ZC RBC F；
GO2 XD ZD RCD；
2．3 编程要点
a)不管数控车床上刀架是前置还是后置式，同一个
零件，对应部分的圆弧方向是一致的。也就是说，同一个
零件，在不同结构的数控车床上加工，编写的程序具有互
换性；
b)在数控车床，不论把 坐标垂直 轴向下建立还
是向上建立，不影响圆弧方向的判断；
e) 轴垂直向上建立时，Y轴向外指向编程人员，顺
逆圆弧方向判断符合编程常规，不易出错。
3 结语
对于数控车床，由于加工的是回转体零件， 轴垂直
轴向上或向下，不影响被加工的圆弧方向判断，为了判断
方便，不管车床刀架是前置式还是后置式，建议采用 轴
垂直向上建立，在上半部分进行圆弧判断和编程，这不影
响编程的正确性。
参考文献：
[I]王爱玲．现代数控编程技术及应用[M]．北京：国防工业出版
社，2002．
[2]刘坚．数控加工与编程[M]．北京：北京航空航天大学出版
社，2009，
收稿日期：2010—03—17
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