數(shù)控機床坐標(biāo)系簡介

1、1-21-2數(shù)控機床坐標(biāo)系數(shù)控機床坐標(biāo)系 1-2 1-2 數(shù)控機床的坐標(biāo)系數(shù)控機床的坐標(biāo)系 本節(jié)內(nèi)容要點:一、數(shù)控機床坐標(biāo)系的作用六、工件的運動機床坐標(biāo)系的關(guān)系五、機床附加坐標(biāo)系四、機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系(難點)三、坐標(biāo)軸運動方向的確定(重點)二、數(shù)控機床坐標(biāo)系確定原則一、數(shù)控機床坐標(biāo)系的作用 數(shù)控機床坐標(biāo)系是為了確定工件在機床中的位置，機床運動部件特殊位置及運動范圍，即描述機床運動，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的幾何坐標(biāo)系。通過機床坐標(biāo)系的建立，可確定機床位置關(guān)系，獲得所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。 工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系原點原點機床坐標(biāo)系機床坐標(biāo)系原點原點二、數(shù)控機床坐標(biāo)系確定原則 1、刀具相對靜止工件而運動

2、的原則 假設(shè)：工件固定，刀具相對工件運動。這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就能根據(jù)零件圖樣確定機床的加工過程。反過來，如果假設(shè)當(dāng)工件運動時，在坐標(biāo)軸符號上加“”表示。 2、標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系（機床坐標(biāo)系）的規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手直角笛卡兒定則。基本坐標(biāo)軸x x、Y Y、z z的關(guān)系及其正方向用右手直角定則判定。拇指為x軸，食指為Y軸，中指為z軸，圍繞x、Y、z各軸的回轉(zhuǎn)運動及其正方向+ +A A、 +B +B、 +C +C分別用右手螺旋定則判定，拇指為x x、Y Y、z z的正向，四指彎曲的方向為對應(yīng)的A、B、C的正向。 n拇指為x軸，n食指為Y軸，n中指為z軸1

3、）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。2) 大拇指的指向為X坐標(biāo)的正方向，食指的指向為Y坐標(biāo)的正方向，中指的指向為Z坐標(biāo)的正方向。3) 圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向 。(1)不論機床的具體結(jié)構(gòu)，一律看作是工件相對靜止，刀具運動。一律看作是工件相對靜止，刀具運動。ISOISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：(3) 增大工件與刀具之間距離的方向為坐標(biāo)軸正方向增大工件與刀具之間距離的方向為坐標(biāo)軸正方向 (2) 機床的直線

4、坐標(biāo)軸機床的直線坐標(biāo)軸X、Y、Z的判定順序是：先的判定順序是：先Z軸，再軸，再X軸，最軸，最后按右手定則判定后按右手定則判定Y軸。軸。三、坐標(biāo)軸運動方向的確定 1、X、Y、Z坐標(biāo)軸與正方向的確定 （1）Z坐標(biāo)軸 3）、若機床有幾個主軸，可選擇一個垂直與工件裝夾面的主要軸為主軸，并以它確定Z坐標(biāo)軸。 1）、 Z坐標(biāo)軸的運動由傳遞切削力的主軸決定，與主軸平行的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸為Z坐標(biāo)軸，其正方向為增加刀具和工件之間距離的方向。2）、若機床沒有主軸（刨床），則Z坐標(biāo)軸垂直與工件裝夾面。（2）、X坐標(biāo)軸 4）、對刀具和工件均不旋轉(zhuǎn)的機床（刨床），X坐標(biāo)平行于主要切削方向，并以該方向為正方向。 1）、X坐標(biāo)軸

5、的運動是水平的，它平行于工件裝夾面，是刀具或工件定位平面內(nèi)的運動的主要坐標(biāo)。2）、對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（車床、磨床），X坐標(biāo)的方向在工件的徑向上，并且平行與橫滑座，刀具離開工件回轉(zhuǎn)中心的方向為X坐標(biāo)的正方向。3）、對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床（銑床），若Z坐標(biāo)軸是水平的（臥式銑床），當(dāng)由主軸向工件看時，X坐標(biāo)軸的正方向指向右方；若Z坐標(biāo)軸是垂直的（立式銑床），當(dāng)由主軸向立柱看時，X坐標(biāo)軸的正方向指向右方；對于雙立柱的龍門銑床，當(dāng)由主軸向左側(cè)立柱看時，X坐標(biāo)軸的正方向指向右方。（3）、Y坐標(biāo)軸 根據(jù)X、Z坐標(biāo)軸，按照右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定。注：如在X、Y、Z主要直線運動之外還有第二組平行于它們的運動，可分

6、別將它們坐標(biāo)定為U、V、W。 上述坐標(biāo)軸正方向，均是假定工件不動，刀具相對于工件作進給運動而確定的方向，即刀具運動坐標(biāo)系。但在實際機床加工時，有很多都是刀具相對不動，而工件相對于刀具移動實現(xiàn)進給運動的情況。此時，應(yīng)在各軸字母后加上“”表示工件運動坐標(biāo)系。按相對運動關(guān)系，工件運動的正方向恰好與刀具運動的正方向相反，即有： +X = X +Y = Y +Z = Z +A = A +B =B +C=C （4）工件的運動 臥式車床的坐標(biāo)系立式車床的坐標(biāo)系2、旋轉(zhuǎn)運動 旋轉(zhuǎn)運動A、B、C相應(yīng)地表示其軸線平行于X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)運動，其正方向按照右旋螺紋旋轉(zhuǎn)的方向。 4 4軸聯(lián)動的數(shù)控機床的坐標(biāo)系軸聯(lián)動的數(shù)

7、控機床的坐標(biāo)系5 5軸聯(lián)動的加工中心軸聯(lián)動的加工中心的坐標(biāo)系的坐標(biāo)系主軸正旋轉(zhuǎn)方向：從主軸尾端向前端(裝刀具或工件端)看順時針方向旋轉(zhuǎn)為主軸正旋轉(zhuǎn)方向?qū)τ谄胀ㄅP式數(shù)控車床，主軸的正旋轉(zhuǎn)方向與C軸正方向相同 3、主軸正旋轉(zhuǎn)方向與c軸正方向的關(guān)系對于鉆、鏜、銑加工中心機床，主軸的正旋轉(zhuǎn)方向為右旋螺紋進入工件的方向，與c軸正方向相反 附加坐標(biāo)系 對于直線運動，通常建立的附加坐標(biāo)系有： 指定平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。 如果還有平行或不平行于A、B、C的第二回轉(zhuǎn)運動，可指定為D、E和F。 指定不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸也可以采用的附加坐標(biāo)系

8、：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。對于回轉(zhuǎn)運動，例：根據(jù)圖1.8所示的數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)圖，試確定X、Y、Z直線坐標(biāo)。 （1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開工件的方向為正。 （2）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對刀具主軸向立柱方向看，向右為正。 （3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定后，用右手直角坐標(biāo)系來確定。 事實上，不管是刀具運動還是工件運動，在進行編程計算時，一律都是假定工件不動，按刀具相對運動的坐標(biāo)來編程。機床操作面板上的軸移動按鈕所對應(yīng)的正負運動方向，也應(yīng)該是和編程用的刀具運動坐標(biāo)方向相一致。比如，對立式數(shù)控銑床而言，按+X軸移動鈕或執(zhí)行程序中+X移動指令，應(yīng)該是達到假想工件

9、不動，而刀具相對工件往右(+X)移動的效果。但由于在X、Y平面方向，刀具實際上是不移動的，所以相對于站立不動的人來說，真正產(chǎn)生的動作卻是工作臺帶動工件在往左移動(即+X運動方向)。若按+Z軸移動鈕，對工作臺不能升降的機床來說，應(yīng)該就是刀具主軸向上回升；而對工作臺能升降而刀具主軸不能上下調(diào)節(jié)的機床來說，則應(yīng)該是工作臺帶動工件向下移動，即刀具相對于工件向上提升。四 機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系 1機床坐標(biāo)系與機床原點、機床參考點(1)機床坐標(biāo)系 機床坐標(biāo)系是機床上固有的坐標(biāo)系，是用來確定工件坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，是確定刀具(刀架)或工件(工作臺)位置的參考系，并建立在機床原點上。(2)機床原點 現(xiàn)代數(shù)控機

10、床都有一個基準(zhǔn)位置，稱為機床原點，是機床制造商設(shè)置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標(biāo)的起始點。 機床坐標(biāo)系原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，即機床原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準(zhǔn)參考點。一般取在機床運動方向的最遠點。 通常車床的機床零點多在主軸法蘭盤接觸面的中心即主軸前端面的中心上。主軸即為Z軸，主軸法蘭盤接觸面的水平面則為X軸。+X軸和+Z軸的方向指向加工空間。同時，通過設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機床原點設(shè)定在X、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。在數(shù)控銑床上，機床原點一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，見下圖 （3）機床

11、參考點 機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機床原點的坐標(biāo)是一個已知數(shù)。 通常在數(shù)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。右圖所示為數(shù)控車床的參考點與機床原點。 數(shù)控機床開機時，必須先確定機床原點，而確定機床原點的運動就是刀架返回參考點的操作，這樣通過確認參考點，就確定了機床原點。只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準(zhǔn)。 每次開機啟動后，或當(dāng)機床因意外斷電、緊急制動等原因停機而重新啟動時，都應(yīng)該先讓各軸返回參考

12、點，進行一次位置校準(zhǔn)，以消除上次運動所帶來的位置誤差。 通常在數(shù)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。機床原點的設(shè)置（銑床）機床參考點（車床）2工件坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系原點(1)工件坐標(biāo)系 編程人員在編程時根據(jù)零件圖樣及加工工藝設(shè)定的坐標(biāo)系，也稱為編程坐標(biāo)系。 工件坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的確定與機床坐標(biāo)系坐標(biāo)軸方向一致。編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。 (2)工件坐標(biāo)系原點 也稱為工件原點或編程原點，由編程人員根據(jù)編程計算方便性、機床調(diào)整方便性、對刀方便性、在毛坯上位置確定的方便性等具體情況定義在工件上的幾

13、何基準(zhǔn)點，一般為零件圖上最重要的設(shè)計基準(zhǔn)點n工件原點選擇：n1.與設(shè)計基準(zhǔn)一致n2.盡量選在尺寸精度高，粗糙度低 的工件表面n3.最好在工件的對稱中心上n4.要便于測量和檢測工件坐標(biāo)工件坐標(biāo)系原點系原點 車床的工件原點一般設(shè)在主軸中心線上，多定在工件的左端面或右端面。銑床的工件原點，一般設(shè)在工件外輪廓的某一個角上或工件對稱中心處，進刀深度方向上的零點，大多取在工件表面。對于形狀較復(fù)雜的工件，有時為編程方便可根據(jù)需要通過相應(yīng)的程序指令隨時改變新的工件坐標(biāo)原點；對于在一個工作臺上裝夾加工多個工件的情況，在機床功能允許的條件下，可分別設(shè)定編程原點獨立地編程，再通過工件原點預(yù)置的方法在機床上分別設(shè)定各

14、自的工件坐標(biāo)系。XWM參 考 點定 位 開 關(guān)XZXZXYZMRWZ機 床 原 點參 考 點程 序 原 點MWP工 件 原 點RRMXZMRZXXZ參 考 點定位開關(guān)工件原點程序原點參考點機床原點RZWPRXYZMRWPW工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系原點原點機床坐標(biāo)系機床坐標(biāo)系原點原點機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系3、加工坐標(biāo)系 （1）加工坐標(biāo)系的確定 加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。 加工原點也稱為程序原點，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點在機床坐標(biāo)系中的位置。 在加工過程中，數(shù)控機床是按照工件裝夾好后所確定的加工原點位置和程序要求進行加工的。編程人員在編制程序時，只要根據(jù)零件圖

15、樣就可以選定編程原點、建立編程坐標(biāo)系、計算坐標(biāo)數(shù)值，而不必考慮工件毛坯裝夾的實際位置。對于加工人員來說，則應(yīng)在裝夾工件、調(diào)試程序時，將編程原點轉(zhuǎn)換為加工原點，并確定加工原點的位置，在數(shù)控系統(tǒng)中給予設(shè)定（即給出原點設(shè)定值），設(shè)定加工坐標(biāo)系后就可根據(jù)刀具當(dāng)前位置，確定刀具起始點的坐標(biāo)值。在加工時，工件各尺寸的坐標(biāo)值都是相對于加工原點而言的,這樣數(shù)控機床才能按照準(zhǔn)確的加工坐標(biāo)系位置開始加工。 （2）加工坐標(biāo)系的設(shè)定 在機床坐標(biāo)系中直接設(shè)定加工原點 加工坐標(biāo)系的選擇 編程原點設(shè)置在工件軸心線與工件底端面的交點上。 假設(shè)編程原點02就在距機床原點O1為X3、Y3、Z3處。并且X3=-345.700mm,

16、 Y3=-196.220mm, Z3=-53.165mm。見右圖設(shè)定加工坐標(biāo)系指令 G54G59為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令。G54對應(yīng)一號工件坐標(biāo)系，其余以此類推。可在MDI 方式的參數(shù)設(shè)置頁面中，設(shè)定加工坐標(biāo)系。如對已選定的加工原點O3，將其坐標(biāo)值X3= -345.700mm Y3= -196.220mmZ3=-53.165mm設(shè)在G54中，則表明在數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)定了1號工件加工坐標(biāo)。 G54G59在加工程序中出現(xiàn)時，即選擇了相應(yīng)的加工坐標(biāo)系。 G92的應(yīng)用程序為 G92 X50 Y50 Z10 G92 指令不使機床運動，其指定的坐標(biāo)軸只是設(shè)定了工件原點在機床坐標(biāo)系中的位置，刀具并不產(chǎn)生運動。工件坐標(biāo)系設(shè)定指令（工件坐標(biāo)系設(shè)定指令（G50） 工件坐標(biāo)系設(shè)定指令以程序原點為工件坐標(biāo)系的中心（原點），指定刀具出發(fā)點的坐標(biāo)值（如圖3-19所示）。圖圖G50設(shè)定工作坐標(biāo)系設(shè)定工作坐標(biāo)系 輸入格式：G50 X Z ，式中X、Z的值