《数控编程》-2.机床坐标系

《数控编程与加工》教案数控教研室授课班级机设2017-1、材型2017-1教研室主任签名授课时间一/1授课地点2213学习任务数控机床的坐标系课时（小时）2核心内容讲解JB3051-82《数字控机床的坐标和运动方向的命名》标准，该标准与ISO841等效。其命名原则和规定如下:(1)刀具相对静止工件而运动的原则(2)机床坐标的规定基本坐标轴X、Y、Z关系及其正方向用右手直角笛卡儿定则。大拇指的方向为X轴的正方向，食指的方向为Y轴的正方向，中指的方向为Z轴的正方向。图2-2右手笛卡儿定则(3)运动方向的规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。一、数控机床的坐标轴坐标轴判定的方法和步骤：1．先确定Z轴。（1）主轴或与主轴平行的轴为Z轴；（2）有多个主轴时，垂直于工件装夹平面的为主要主轴，平行于该轴方向的为Z轴；（3）无主轴时，垂直于工件装夹平面的方向为Z轴；（4）刀具远离工件的方向为Z轴正方向。2．再确定X轴。（1）主轴（Z轴）带工件旋转的机床，如车床，X轴分布在径向，平行于横向滑座，刀具远离主轴中心线的方向为正向；（2）主轴（Z轴）带刀具旋转的机床，如铣、钻、镗床，X轴是水平的，或平行于工件的装夹平面；（3）立式机床，主轴垂直布置,由主轴向立柱看，X轴的正方向指向右；（4）卧式机床，主轴水平布置,由主轴向工件看，X轴的正方向指向右。3最后按右手定则确定Y轴。Y轴垂直于X、Z坐标。Y轴的正方向根据X和Z坐标轴正方向按照右手直角笛卡儿定则来判断。如图2-2所示。4．旋转运动A、B和CA、B和C表示其轴线分别平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向可右手螺旋定则确定。5．附加坐标轴的定义如果在X、Y、Z坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W。若还有第三组运动，则分别指定为P、Q、R。几类常见机床的坐标轴表示方法如图2-3所示。（a）数控车床（b）数控立式铣床（c）数控卧式铣床（d）4轴联动数控机床（e）5轴联动加工中心图2-3机床坐标系二、机床坐标系与工件坐标系1．机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的X、Y、Z轴直角坐标系，称为机床坐标系。机床原点是机床上的一个固定点，也称机床零点，是数控机床设计制造的参考点。机床零点是通过机床参考点间接确定的，机床参考点也是机床上的一个固定点，其与机床零点间有一确定的相对位置，一般设置在刀具运动的X、Y、Z正向最大极限位置。在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参考点，其位置由机械行程档块初定位，然后通过电机零位脉冲精确确定。通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立起机床坐标系，即在数控系统内部建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系。一般情况下，机床坐标系在机床出厂前已经调整好，不允许用户随意变动。

2．工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称编程坐标系。在图样上设计一个基准点，各项尺寸均以此点为基准进行坐标尺寸标注。该基准点称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立的直角坐标系，称为工件坐标系。图2-4工件原点与机床原点的关系工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件原点的位置是人为设定的，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的，所以也称编程原点。同一工件，由于工件原点变了，程序段中的坐标尺寸也随之改变。因此，数控编程时，应该首先确定编程原点，确定工件坐标系。

工件坐标系的坐标轴应该是与机床坐标系相对应的，因为工件在加工时安装到机床上后，按工件坐标系编写的程序中所描述的坐标轴，实际上是指机床坐标轴。数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、左端面与Z轴的交点上。工件坐标系与机床坐标系的关系工件坐标系与机床坐标系的关系数控铣床加工零件的工件原点选择时应该注意：工件原点应选在零件图的尺寸基准上，对于对称零件，工件原点应设在对称中心上；对于一般零件，工件原点设在工件外轮廓的某一角上，这样便于坐标值的计算。对于Z轴方向的原点，一般设在工件上表面，并尽量选在精度较高的工件表面上。编程原点在数控机床上的确定，是在工件装夹完毕后，通过对刀操作来实现的。3．绝对坐标与相对坐标（1）绝对坐标是刀具(或工作台)运动轨迹的坐标值，是相对于某一固定的编程坐标原点O计算的坐标系。（2）相对坐标是刀具(或工作台)运动轨迹的坐标值，是以前一运动位置为零点进行相对位移量计算的坐标系。四、数控加工中与对刀有关的概念数控加工中对刀的本质是建立工件坐标系，确定工件坐标系在机床坐标系的相对位置，使刀具运动轨迹有一个参考依据。（1）刀位点代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。（2）起刀点是刀具相对零件运动的起点，即零件加工程序开始时刀位点的起始位置，而且往往是程序运行的终点。有时也指一段循环程序的起点。（3）对刀点与对刀对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点对准某一基准点，以便建立工件坐标系。重点与难点坐标轴的判断方法；工件坐标系与机床坐标系的关系；刀具的刀位点概念。注意事项1.右手直角笛卡尔坐标的判断与应用应先确定Z轴；2.正方向的判断是以刀具远离工件为正，且假定条件为