數(shù)控機床坐標系

1、 一、數(shù)控機床坐標系的作用 描述機床的運動，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息。二、數(shù)控機床坐標系確定的依據(jù)JB3051-8（ISO841） 為簡化程序編制，保證數(shù)據(jù)的互換性。4.3 數(shù)控機床坐標系 4.2.1 4.2.1 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系1.1.機床坐標系定義機床坐標系定義 為了為了確定機床的運動方向和移動距離確定機床的運動方向和移動距離，需要在，需要在機床上建立一個坐標系，這就是機床坐標系。機床上建立一個坐標系，這就是機床坐標系。機床坐標系是為了確定工件在機床上的位置、機床坐標系是為了確定工件在機床上的位置、機床運動部件的特殊位置機床運動部件的特殊位置( (如換刀點、參考點如換刀點、參考點) )

2、以及運動范圍以及運動范圍( (如行程范圍、保護區(qū)如行程范圍、保護區(qū)) )等而建立等而建立的幾何坐標系，是的幾何坐標系，是機床上固有的坐標系。機床上固有的坐標系。 數(shù)控機床的標準坐標系：數(shù)控機床的標準坐標系：右手笛卡兒直右手笛卡兒直角坐標系。角坐標系。 直線坐標 X Y Z旋轉坐標 A B C附加坐標 U V W 假定刀具相對于固定的工件運動2. 機床相對運動的確定第二節(jié) 編程的基礎知識說明：說明：l加工過程中不論是刀具移動還是工件移動，一律加工過程中不論是刀具移動還是工件移動，一律假假定工件靜止不動定工件靜止不動，而刀具在移動，并規(guī)定刀具遠離，而刀具在移動，并規(guī)定刀具遠離工件的運動方向為坐標軸

3、的正方向。編程人員在不工件的運動方向為坐標軸的正方向。編程人員在不知道機床加工時是刀具移動還是工件移動的情況下知道機床加工時是刀具移動還是工件移動的情況下，可以根據(jù)零件圖紙確定機床的加工工藝過程。，可以根據(jù)零件圖紙確定機床的加工工藝過程。 l如果把刀具看作靜止不動，工件移動，那么在坐標如果把刀具看作靜止不動，工件移動，那么在坐標軸的字母上加軸的字母上加“” ；加；加“”字母表示的工件字母表示的工件運動正方向與不加運動正方向與不加“” 表示的刀具運動正方向表示的刀具運動正方向相反。相反。 +X = X +Y = Y +Z = Z +A = A +B =B +C=C 1. 1.正方向的確定原則：刀

4、具遠離工件的正方向的確定原則：刀具遠離工件的方向為各坐標軸的正方向，反之則為負方方向為各坐標軸的正方向，反之則為負方向。向。3.運動方向的規(guī)定運動方向的規(guī)定一、坐標軸及其運動方向一、坐標軸及其運動方向 確定原則不論機床的具體結構是工件靜止、刀具運動，或是工件運動、刀具靜止，在確定坐標系時一律看作是工件相對靜止，刀具產(chǎn)生運動 機床的直線運動X、Y、Z采用右手直角坐標系（見圖） X、Y、Z的正向是使工件尺寸增大的方向 第二節(jié) 編程的基礎知識（2）機床坐標系的確定方法）機床坐標系的確定方法1）Z坐標坐標n將平行于機床主軸的刀具運動坐標定義為將平行于機床主軸的刀具運動坐標定義為Z坐標。坐標。n所謂主軸

5、所謂主軸是指產(chǎn)生切削動力的軸，例如銑床、鉆床、鏜床上的是指產(chǎn)生切削動力的軸，例如銑床、鉆床、鏜床上的刀具旋轉軸和車床上的工件旋轉軸。刀具旋轉軸和車床上的工件旋轉軸。v當機床有幾個主軸時，選一個垂直工件裝卡面的主軸為當機床有幾個主軸時，選一個垂直工件裝卡面的主軸為Z Z軸軸v當機床沒有主軸時，選與裝卡工件的工作臺面相垂直的直線為當機床沒有主軸時，選與裝卡工件的工作臺面相垂直的直線為Z Z軸軸.v正方向：取刀具遠離工件的方向為正方向正方向：取刀具遠離工件的方向為正方向 如立式銑床，主軸箱的上、下或主軸本身的上、下即可定為Z軸，且是向上為正；若主軸不能上下動作，則工作臺的上、下便為Z軸，此時工作臺向

6、下運動的方向定為正向。 (2)(2)X X軸：軸：X X軸為水平方向且垂直于軸為水平方向且垂直于Z Z軸并平行于工件軸并平行于工件裝面。裝面。 工件旋轉運動的機床工件旋轉運動的機床( (車床、磨床車床、磨床):): X X軸在工件徑向上，平行于橫滑座。軸在工件徑向上，平行于橫滑座。 X X軸正方向：為刀具離開工件旋轉中心的方向。軸正方向：為刀具離開工件旋轉中心的方向。 3.運動方向的規(guī)定運動方向的規(guī)定 刀具旋轉運動的機床刀具旋轉運動的機床( (如銑床、鏜床如銑床、鏜床): ): X X軸：為水平的、平行于工件裝夾面的坐標軸。軸：為水平的、平行于工件裝夾面的坐標軸。 立式立式： 正方向：從主軸向

7、立柱看，立柱右方為正。正方向：從主軸向立柱看，立柱右方為正。 X X軸軸: :為水平的、平行于工件裝夾平面的坐標軸。為水平的、平行于工件裝夾平面的坐標軸。 臥式臥式： 正方向：從主軸向工件看，工件右方為正。正方向：從主軸向工件看，工件右方為正。 對于無主軸的機床對于無主軸的機床( (如刨床如刨床) )，X X軸正方向平行于切削軸正方向平行于切削 方向。方向。 (3)(3)Y Y軸：軸：Y Y軸與軸與X X、Z Z軸垂直。當軸垂直。當X X、Z Z軸確定后，按右手法軸確定后，按右手法 則確定則確定Y Y軸正方向。軸正方向。3.運動方向的規(guī)定運動方向的規(guī)定 臥臥式式車車床床的的坐坐標標系系第二節(jié)

8、編程的基礎知識臥式銑床坐標系臥式銑床坐標系 立式銑床坐標系立式銑床坐標系 4）A、B、C坐標坐標 A、B、C坐標分別為繞坐標分別為繞X、Y、Z坐標的回轉進給運動坐標，確坐標的回轉進給運動坐標，確定定X、Y、Z坐標的正方向后，可按右手螺旋定則來確定坐標的正方向后，可按右手螺旋定則來確定A、B、C坐標的正方向。坐標的正方向。5）附加運動坐標）附加運動坐標 X、Y、Z為機床的主坐標系或稱第一坐標系；如除第一坐標系為機床的主坐標系或稱第一坐標系；如除第一坐標系以外還有平行于主坐標系的其它坐標系則稱為附加坐標系。以外還有平行于主坐標系的其它坐標系則稱為附加坐標系。 附加的第二坐標系命名為、。附加的第二坐

9、標系命名為、。 附加的第三坐標系命名為附加的第三坐標系命名為P、Q 、。、。第二節(jié) 編程的基礎知識6.絕對坐標系與相對坐標系絕對坐標系與相對坐標系(1)絕對坐標系絕對坐標系 所有坐標值均從坐標原點計量的坐標系，所有坐標值均從坐標原點計量的坐標系，在這個坐標系中移動的尺寸稱為絕對坐標，所用的編程指令稱為絕對指令。所用的編程指令稱為絕對指令。絕對坐標絕對坐標常用常用X X、Y Y、Z Z代碼表示代碼表示。(2)增量坐標系增量坐標系 運動軌跡的終點坐標值相對于起點計量的坐標系，其坐標原點運動軌跡的終點坐標值相對于起點計量的坐標系，其坐標原點是移動的，是移動的，在這個坐標系中移動的尺寸稱為增量坐標，也

10、叫增量尺寸，所用的編程指令稱為增量指令。所用的編程指令稱為增量指令。增量坐標常用增量坐標常用U U、V V、W W代碼代碼表示。表示。說明：說明：同樣的加工軌跡，既可用絕對編程也可用相對編程，或者同樣的加工軌跡，既可用絕對編程也可用相對編程，或者二者混用；采用恰當?shù)木幊谭绞?，可以大大簡化程序的編寫。因二者混用；采用恰當?shù)木幊谭绞?，可以大大簡化程序的編寫。因此，實際編程時應根據(jù)使用狀況選用合適的編程方式。此，實際編程時應根據(jù)使用狀況選用合適的編程方式。第二節(jié) 編程的基礎知識例：如圖加工直線例：如圖加工直線AB， 在絕對坐標系中表示在絕對坐標系中表示B點坐標值：點坐標值： XB30，YB50； 在

11、增量坐標系中表示在增量坐標系中表示B點坐標值為：點坐標值為： UB20，VB30 4.3.2 4.3.2 工件坐標系工件坐標系( (編程坐標系編程坐標系) ) 工件坐標系的原點就是工件原點，也叫做工件零點。與機床坐標系不同，工件坐標系是人為設定的，坐標軸的方向應與坐標軸的方向應與機床坐標系一致機床坐標系一致, 并且與之有確定的尺寸關系。并且與之有確定的尺寸關系。選擇工件坐標系的原點的一般原則是： 1盡量選在工件圖樣的基準上，便于計算，減少錯誤，以利于編程。 2盡量選在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3要便于測量和檢驗。 4對于對稱的工件，最好選在工件的對稱中心上

12、。 5對于一般零件，選在工件外輪廓的某一角上。 6Z軸方向的原點，一般設在工件表面。 4.3.3 4.3.3 加工坐標系加工坐標系 1、加工坐標系的確定 加工坐標系是指以確定的加工原點為基準所建立的坐標以確定的加工原點為基準所建立的坐標系。系。 加工原點也稱為程序原點，是指零件被裝夾好后，相應是指零件被裝夾好后，相應的編程原點在機床坐標系中的位置。的編程原點在機床坐標系中的位置。 1.1.機床原點機床原點 機床坐標系的原點，即機床基本坐標系的原點，它是一機床坐標系的原點，即機床基本坐標系的原點，它是一 個被確定的點，稱為機床零點或機械零點個被確定的點，稱為機床零點或機械零點( (M M) )。

13、它是機。它是機 床上的一個固定的點，床上的一個固定的點，由制造廠家確定。由制造廠家確定。 數(shù)控車床的機床原點多定在主軸前端面的中心。數(shù)控車床的機床原點多定在主軸前端面的中心。 數(shù)控銑床的機床原點多定在進給行程范圍的正極限點處，數(shù)控銑床的機床原點多定在進給行程范圍的正極限點處， 但也有的設置在機床工作臺中心，使用前可查閱機床用戶手但也有的設置在機床工作臺中心，使用前可查閱機床用戶手冊。冊。4.4 4.4 數(shù)控機床上的有關點數(shù)控機床上的有關點 機床原點的設置（車床）：機床原點的設置（車床）：多定在主軸前端面的多定在主軸前端面的中心。中心。 4.4 4.4 數(shù)控機床上的有關點數(shù)控機床上的有關點機床原

14、點 機床原點的設置（銑床）：機床原點的設置（銑床）：多定在進給行程范圍多定在進給行程范圍的正極限點處的正極限點處4.4 4.4 數(shù)控機床上的有關點數(shù)控機床上的有關點 2. 2. 工件坐標系原點工件坐標系原點工件坐標系的原點，也叫編程零點。工件坐標系的原點，也叫編程零點。一般選擇原則：一般選擇原則： (1) (1) 工件零點選在工件圖樣的尺寸基準上；工件零點選在工件圖樣的尺寸基準上； (2) (2) 能使工件方便地進行裝夾、測量和檢驗；能使工件方便地進行裝夾、測量和檢驗； (3) (3) 工件零點盡量選在尺寸精度比較高、粗糙度比較低工件零點盡量選在尺寸精度比較高、粗糙度比較低 的工件表面上；的工

15、件表面上； (4) (4) 對于有對稱幾何形狀的零件，工件零點最好選在對對于有對稱幾何形狀的零件，工件零點最好選在對 稱中心點上。稱中心點上。 工件隨夾具安裝在機工件隨夾具安裝在機床上，這時測得的工件原床上，這時測得的工件原點與機床原點間的距離稱點與機床原點間的距離稱作作工件原點偏置工件原點偏置。然后用然后用MDI方式方式將其輸入到數(shù)將其輸入到數(shù)控系統(tǒng)的工件坐標系偏置控系統(tǒng)的工件坐標系偏置值存儲器中。值存儲器中。加工時，工加工時，工件件原點偏置量原點偏置量自動加到工自動加到工件坐標系上，使機床實現(xiàn)件坐標系上，使機床實現(xiàn)準確的坐標運動。因此，準確的坐標運動。因此，編程人員可以不考慮工件編程人員可

16、以不考慮工件在機床上的安裝位置，直在機床上的安裝位置，直接按圖樣尺寸編程。接按圖樣尺寸編程。 3. 機床參考點機床參考點 參考點參考點( (或機床原點或機床原點) )是用于對機床工作臺是用于對機床工作臺( (或滑板或滑板) )與刀與刀 具相對運動的測量系統(tǒng)進行具相對運動的測量系統(tǒng)進行定標與控制的點定標與控制的點。 一般都是設定在各軸一般都是設定在各軸正向行程極限點正向行程極限點的位置上。該位置的位置上。該位置 是在每個軸上用擋塊和限位開關精確地預先調整好的，是在每個軸上用擋塊和限位開關精確地預先調整好的， 它它相對于機床原點的坐標是一個已知數(shù)，一個固定值。相對于機床原點的坐標是一個已知數(shù)，一個

17、固定值。 每次開機啟動后，或當機床因意外斷電、緊急制動等原每次開機啟動后，或當機床因意外斷電、緊急制動等原 因停機而重新啟動時，都因停機而重新啟動時，都應該先讓各軸返回參考點應該先讓各軸返回參考點，進，進 行一次位置校準，以消除上次運動所帶來的位置誤差。行一次位置校準，以消除上次運動所帶來的位置誤差。4.4 4.4 數(shù)控機床上的有關點數(shù)控機床上的有關點為什么要返回參考點？為什么要返回參考點？ 數(shù)控機床開機時，必須先回零，即確定機床原點，而確數(shù)控機床開機時，必須先回零，即確定機床原點，而確定機床原點的運動就是定機床原點的運動就是刀架返回參考點刀架返回參考點的操作，這樣通過的操作，這樣通過確認參考

18、點，就確定了機床原點。確認參考點，就確定了機床原點。只有機床參考點被確認只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。后，刀具（或工作臺）移動才有基準。 在機床通電后，要在機床上建立唯一的坐標系，而大多在機床通電后，要在機床上建立唯一的坐標系，而大多數(shù)數(shù)控機床的位置反饋系統(tǒng)都使用增量式的旋轉編碼器或數(shù)數(shù)控機床的位置反饋系統(tǒng)都使用增量式的旋轉編碼器或者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而機床在通電開機后，機床在通電開機后，無法確定當前在機床坐標系中的真實位置，無法確定當前在機床坐標系中的真實位置，所以都必須首所以都必須首先返回參考點，從而確定機床的坐標系原點

19、。先返回參考點，從而確定機床的坐標系原點。 第第3 3章數(shù)控加工程序編制基礎及數(shù)學處理章數(shù)控加工程序編制基礎及數(shù)學處理 機床參考點（車床）機床參考點（車床） 用刀具體上與零件表面形成有密切關系的理想的或假想的點來描述刀具位置； 對刀時，必須使加工起點與刀具上的刀位點重合；不同刀具的刀位點各有不同1. 刀位點刀位點（用以確定刀具位置的參考點）4.4.2 刀位點和對刀點刀位點和對刀點 2. 2. 對刀點及其位置的確定對刀點及其位置的確定對刀點：可指刀具相對于工件運動的起點。選擇對刀點的原則如下：選擇對刀點的原則如下： (1) (1) 便于數(shù)學處理便于數(shù)學處理( (基點和節(jié)點的計算基點和節(jié)點的計算) )和程序編和程序編 制簡單；制簡單； (2)