数控机床坐标系.doc

教 案授课题目数控机床坐标系授课学时1课时授课形式授课地点授课班级授课人教学目标1.了解数控机床坐标系的作用；2.掌握坐标和运动方向的命名原则；3掌握机床坐标系的规定4.能够熟练应用右手笛卡尔直角坐标系定则；5.掌握坐标轴及运动方向的确定。教学重点内容教学方法1.熟练应用右手笛卡尔直角坐标系定则；2.掌握坐标轴及运动方向的确定。讲授法、 小组讨论法、 演示法教学难点内容教学方法1.掌握坐标轴及运动方向的确定。 实习法 教学方法讲授法、小组讨论法、演示法、实习法 教具机床模型教学手段多媒体教学时间分配1导入新课（9分钟）；2讲授新课（30分钟）； 3小结 （5分钟）； 4布置作业（1分钟）。教学过程教学过程教学过程教学过程教学内容教学活动形式一、导入新课 提问：什么是坐标系？ 为了说明质点的位置、运动的快慢、方向等，必须选取其坐标系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。坐标系的种类很多，常用的坐标系有：笛卡尔直角坐标系、平面极坐标系、柱面坐标系（或称柱坐标系）和球面坐标系(或称球坐标系)等。中学中常用的坐标系，为直角坐标系，或称为正交坐标系。 数控机床坐标系的作用提问：在数控加工过程中，数控机床是通过什么来识别工件的加工位置的呢？ 机床坐标系。提问，学生回答，教师总结为了准确的描述机床的运动，简化程序的编制方法及保证记录数据的互换性，目前国际上数控机床的坐标轴和运动方向均已实现标准化。掌握机床坐标系，是具备人工设置编程坐标系和机床加工坐标系的基础。那我们应该如何去建立机床坐标系呢，怎样去判定机床的运动方向呢？带着这些问题，我们去学习今天的学习内容：数控机床坐标系。二、讲授新课（一）、坐标和运动方向的命名原则数控机床的进给运动是相对的，有的是刀具相对于工件运动（如数控车床），有的是工件相对于刀具运动（如数控铣床），为了使编程人员能在不知道是刀具移向工件，还是工件移向刀具的情况下，可以确定机床的加工过程，统一规定：假定刀具相对于静止的工件运动。（二）、标准坐标系（机床坐标系）的规定 在数控机床上加工零件，机床的动作是由数控系统的指令来控制。为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系，也叫机床坐标系。1右手笛卡尔直角坐标系数控机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。如图2-3所示。它规定了X、Y、Z三坐标轴的关系：用右手的拇指、食指和中指分别代表X、Y、Z三轴，三个手指互相垂直，所指方向分别为X、Y、Z轴的正方向。围绕X、Y、Z各轴的回转运动分别用+A、+B、+C表示，其正方向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z、+C相反的方向用带“”的+X、+Y、+Z、+C表示。图2-3 右手直角坐标系2刀具运动坐标与工件运动坐标数控机床的坐标系是机床运动部件进给运动的坐标系。由于进给运动可以是刀具相对于工件的运动(车床)，也可以是工件相对于刀具的运动(铣床)，所以统一规定：有字母不带“”的坐标表示刀具相对于“静止”的工件而运动的刀具运动坐标；带“”的坐标表示工件相对于“静止”的刀具而运动的工件运动坐标。3运动的正方向运动的正方向是使刀具与工件之间距离增大的方向。（三）、X、Y、Z坐标轴与正方向的确定1Z坐标轴（1） Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。（2）若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹平面。（3）若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹平面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。 2X坐标轴 （1）X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹平面，并垂直于Z坐标轴。是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标轴（2）对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标轴的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标轴的正方向。（3）对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。（4）对刀具和工件均不旋转的机床（刨床），X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。 3Y坐标轴 根据X、Z坐标轴，按照右手笛卡儿直角坐标系确定。注：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W。 立式数控铣床的坐标方向为：Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。卧式升降台铣床的坐标方向为：Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上。图2-5 数控铣床(a)立式； (b)卧式4旋转坐标A、B、C轴旋转坐标A、B、C轴相应地表示其轴线平行于X、Y、Z轴的旋转运动，可根据右手螺旋定则来确定(如图2-3所示)。大拇指的指向为X、Y、Z轴的正方向。四指弯曲的方向为对应的A、B、C轴的正方向。5附加坐标若机床除有X、Y、Z轴(第一组)主要直线运动外，还有平行于它们的坐标运动，则分别命名为U、V、W轴(第二组)；若还有第三组运动，则分别命名为P、Q、R轴。若除了A、B、C轴(第一组)回转运动外，还有其它回转运动，则命名为D、E、F轴等。提问，学生回答，教师总结教师通过多媒体讲解，模型演示，学生分组讨论，教师巡回指导教师通过多媒体讲解，模型演示，学生分组练习，教师巡回指导小结机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系。确定数控机床坐标系时总是假设工件固定，刀具相对工件运动。标准坐标系采用右手笛卡儿直角定则判断，直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴为Z坐标轴。X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹平面，并垂直于Z轴。 Y坐标轴根据X、Z