2.1　工件坐标系建立的方法

所谓设定工件坐标系，就是确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置。工件坐标系可由G92或G54～G59指令设定两种方法。

2.1.1　G92设定工件坐标系

G92是以刀具当前位置设置工件坐标系。工件坐标系的原点由G92后面的坐标值建立。

指令格式：G92 X a— Y b— Z c—；

使用G92设定工件坐标系的原理如图2-1所示。

图2-1　使用G92设定工件坐标系

G92指令仅仅用来建立工件坐标系，在G92指令段中机床不发生运动。使用G92的程序结束后，若机床没有回到上一次程序的起点，就再次启动此程序，程序就以当前所在位置确定工件坐标系。两次程序运行的工件坐标系原点不一致，容易发生事故。

实际中使用G92设定工件坐标系，一般采用以刀尖当前的位置建立的方法（图2-2），指令如下：

图2-2　使用刀尖设定工件坐标系

G92 X25.0 Z25.0；

技巧：刀具的起始位置与机床坐标系的参考点重合，程序运行中，由于某种原因终止运行，在下一次运行程序之前，只需机床回零，即可运行程序，操作简单。

2.1.2　G54～G59设定工件坐标系

G54～G59是在程序运行前设定工件坐标系，它通过确定工件坐标系的原点在机床坐标系的位置来建立工件坐标系。用G54～G59指令可以建立六个工件坐标系，使用G54～G59指令运行程序时与刀具的初始位置无关。G54～G59在批量加工中广泛使用。

G54工件坐标系的原点的设置，需要在 MDI（手动数据输入） 方式下，将工件坐标系原点的机械坐标输入到G54偏置寄存器中。输入画面如图2-3所示。 G55～G59设置的方法与G54设置的方法相同。

图2-3　G54设定工件坐标系

例：在图2-4所示的数控机床（机床X、Y轴移动，通过工作台移动实现，Z轴移动通过主轴移动实现）上加工工件1（300×240×30）和工件2（340×280×35）的两块钢板，定位点不变，对应的工件坐标系分别为G54、G55，在G54坐标确定的情况下，可通过计算确定G55工件坐标系的原点。工件定位如图2-5所示。

图2-4　数控机床坐标系

图2-5　利用计算设定工件坐标系

G54坐标的原点如图2-6所示。

图2-6　工件坐标系

G55工件坐标系的原点X轴的机械坐标为：-470-（340-300）/2=-490

G55工件坐标系的原点Y轴的机械坐标为：-170.123+（280-240）/2=-150.123

G55工件坐标系的原点Z轴的机械坐标为：-411+（35-30）=-406.909

例：图2-7表示了下面的一段程序的运行结果。

图2-7　G54与G92的优先级

N1 G92 X0 Y0 Z0； （以刀具当前位置建立工件坐标系）

N2 G90 G00 G54 X60 Y20 Z20； （快速移动到G54工件坐标系的X60 Y20 Z20位置）由于G92优先于G54，在执行N2段指令时，刀具快速移动到由G92确定的工件坐标系的位置，而不是G54工件坐标系中的X60 Y20 Z20位置。

提示：现代CNC编程中，一般用G54～G59来代替G92。

G92优先级别高于G54～G59，使用G92就没有必要再使用G92，否则G54～G59会被替换，应当避免。

2.1.3　卧式加工中心工件坐标系的确定

卧式加工中心工件坐标系确定有三种方法：

①在工件的每个加工面上分别建立坐标系。由于每个工件坐标系都要通过测量确定，不仅效率低，而且不可避免地存在着测量误差，为了减少误差，一般都要对每个工件坐标系重复测量，求出平均值，费工费力。

②只完整地建立一个工件坐标系，其余坐标系由相互关系推导。这种方法在整个建立过程中只需完整地测量一个工件坐标系即可，最大程度地降低了测量误差对建立坐标系的影响，零件加工的合格率将会明显上升。

③工件坐标系中心和工作台回转中心重合。

在实际编程和加工中主要使用第二种方法，现就具体的推导过程叙述如下：

已知条件：机床原点相对工作台回转中心的距离（图2-8）X、Y、Z值，不同的机床 X、Y、Z值各不相同，但对每台机床来说又是固定不变的，可以通过查机床说明书直接得到。

图2-8　工件坐标系1

（1）第一个工件坐标系的建立（G54）

通过测量确定其中的一个工件坐标系（G54），即确定出X1、Y1、Z1 （图2-8），其中：

ΔX=X1-X

ΔZ=Z-Z1

通过ΔX、ΔZ数值，工作台按照90°的整数倍旋转，其余的三个工件坐标系就能通过它们相互之间的几何关系被准确地计算出来。

（2）工作台旋转90°工件坐标系的确定（G55）

假设工件坐标系2（G55）为坐标系1逆时针旋转90°而得，根据图2-9可以得出：

图2-9　工件坐标系2

X2=X+ΔZ=X+Z-Z1

Y2=Y1

Z2=Z+ΔX=Z+X1-X

（3）工作台旋转180°工件坐标系的确定（G56）

同样工件坐标系1逆时针旋转180°得到工件坐标系3（G56），如图2-10所示。

图2-10　工件坐标系3

X3=X-ΔX=X-X1+X=2X-X1

Y3=Y1

Z3=Z+ΔZ=Z+Z-Z1=2Z-Z1

（4）工作台旋转270°工件坐标系的确定

将坐标系1逆时针旋转270°得到工件坐标系4（G57），如图2-11所示。

图2-11　工件坐标系4

X4=X-ΔZ=X-Z+Z1

Y4=Y1

Z4=Z-ΔX=Z-X1+X

工作台旋转后工件坐标系的确定，是在第一个工件坐标系的基础上通过理论计算得到，满足其他坐标系的精度要求，工作效率大大提高。

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