❖ 数控加工是按照事先编制好的零件加工程序，经机 床数控系统处理后，使机床自动完成零件的加工。 程序编制的质量直接影响数控机床的正确使用及数 控加工特性的发挥，因此，使用数控机床加工零件 时，程序编制是一项重要的工作。所谓数控编程就 是根据零件图样要求的图形尺寸和技术要求，确定 工件加工的工艺过程、工艺参数、机床运动及刀具 等内容，并按照数控机床的编程格式及能识别的语 言代码记录在程序单上的过程。
❖ 机床原点（又称机床零点）是数控机床上的固定点， 由机床厂家设定，如图2-5和图2-6所示的M点；机 床参考点是指刀架回转中心（数控车床）或主轴底 部端面中心（数控铣床）距离机床原点X、Y、Z轴 的正向极限位置处，该极限位置通常在机床出厂前 由厂家调试好并将参数输入数控系统，如图2-5和图 2-6中的R点。在数控机床实际使用过程中，通常将 以点R为坐标原点建立的坐标系称为机床坐标系。
❖ 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检 验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机 可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及 时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得 正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制 人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十 倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许 多复杂零件的编程难题。
❖ 项目设计
❖ 本项目分为三个任务：数控机床坐标系、数 控机床和刀具轨迹的控制、程序编制的格式 和代码。这三个任务由理论到实践，循序渐 进，涵盖了零件在数控加工过程中所应掌握 的编程知识和技能。
任务一 数控机床坐标系
❖ 知识目标 ❖ 掌握标准坐标系的定义及其方向的规定；掌握机床
坐标系、机床原点及机床参考点的含义；掌握工件 坐标系的定义及工件原点的选取原则；掌握加工坐 标系及加工原点的含义。 ❖ 技能目标 ❖ 熟悉标准坐标系的正方向；掌握机床原点及参考点 的位置；能熟练确定适合编程的工件原点。
❖ 手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误， 无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计， 当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机 床上运行加工的实际时间之比，平均约为30：1， 而数控机床不能开动的原因中有20%~30%是由于 加工程序编制困难，编程时间较长。
❖ 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和 制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机 辅助完成。
❖ 方便工件装夹、测量和检验。
❖ 尽可能选在尺寸精度、表面质量要求比较高的工件表面上， 这样可以提高加工精度和一致性。
❖ 零件有对称几何形状时，工件原点选在对称中心或对称轴上。
图2-7 数控车床工件原点的选择
图2-8 数控铣床工件原点的选择
❖ 4．加工原点与加工坐标系
❖ 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的 坐标系。
❖ 加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后， 相应的编程原点在机床坐标系中的位置。在加工过 程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工 原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制 程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、 建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件 毛坯装夹的实际位置。
❖ 图2-5 数控车床的机床原点和机床参考点位置
❖ 图2-6 数控铣床的机床原点机床参考点位置
❖ 3．工件原点（编程原点）与工件坐标系
❖ 工件坐标系是编程人员在编程时采用的坐标系。工件坐标系 原点，又称工件原点或编程原点，它在零件上的位置是由编 程人员自行设定的。
❖ 工件原点选择原则：
❖ 选在工件图样的尺寸基准上，这样可以减少编程坐标值的计 算工作量。
❖ 1．数控程序编制的内容及步骤
❖ （1）分析零件图样和制定工艺方案 ❖ （2）数学处理 ❖ （3）编写程序 ❖ （4）程序检验
❖ 2．数控程序编制的方法
❖ 数控加工程序的编制方法主要有两种： ❖ 手工编制程序 ❖ 自动编制程序
❖ 一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序 不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。
❖ 任务分析
❖ 通过这一部分的学习，能够掌握标准坐标系、 机床坐标系、工件坐标系的概念，熟悉每种 机床的原点和参考点，对于每一个具体的零 件能找到合适的工件原点，具备实际动手设 置机床加工坐标系的能力。掌握清楚数控机 床坐标系，是编制程序以及后续加工操作的 理论基础。
❖ 任务实施
❖ 在数控编程时，为了描述机床的运动，简化 程序编制的方法及保证纪录数据的互换性， 数控机床的坐标系和运动方向均已标准化。 目前国际标准化组织（ISO）已经统一了标 准坐标系，我国机械工业部也颁布了JB/T 3051-1999《数字控制机床坐标和运动方向 的命名》的标准，对数控机床的坐标和运动 方向作了明文规定。
❖ （5）坐标轴方向的确定
❖ 运动方向的规定：增大刀具与工件距离的方 向即为各坐标轴的正方向。
❖ 在某些数控机床上是工件固定、刀具运动， 如数控车床；而在某些数控机床是刀具固定、 工件运动，如数控铣床。依据标准规定，始 终假设工件静止、刀具运动，以此为基础， 数控机床的坐标轴及其方向确定如。
❖ 2．机床原点、机床参考点与机床坐标系
❖ 图2-9 数控铣削的加工原点
❖ 小结
❖ 本任务详细说明了数控加工经常用到的四个坐标系，即标 准坐标系、机床坐标系、工件坐标系及加工坐标系，并说 明了机床原点和参考点的定义，同时给出了工件原点定义 及选取原则。
❖ （1）标准坐标系为右手笛卡尔坐标系。
❖ 1．标准坐标系
❖ （1）标准坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡 尔直角坐标系决定。
❖ （2）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大 拇指代表X轴，食指代表Y轴，中指代表Z轴。
❖ （3）大拇指的指向为X轴的正方向，食指的指向为Y轴的正 方向，中指的指向为Z轴的正方向。
❖ （4）围绕X、Y、Z轴旋转的旋转坐标轴分别用A、B、C表 示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z轴中任意 轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的 正向，如图2-3所示。