任务3 数控车床坐标系

《数控车削编程与加工项目教程》教案

课程《数控车床编程与加工》授课时数2总第9、1()节

课题任务3.1知识准备：数控机床坐标系授课形式理论课地点：教室

教学1.掌握数控机床坐标系的定义、概念及其意义。

目标2.掌握工件坐标系的定义及对刀方法。

1.机床坐标系的概念、笛卡儿右手直角坐标系；

教学2.运动方向的确定；

内容3.机床原点、机床参考点的意义；

4.工件坐标系的意义。

一、导入

通过编写一个完整的加工程序，导入新课。

二、新授课

1.机床坐标系，笛卡儿右手直角坐标系

2.运动方向的确定

()1Z轴坐标的运动

(2)X轴坐标的运动

教学3.机床原点(也称机械零点)，机床的参考点

设计举例

4.工件坐标系，对刀的意义和方法

举例：

三、小结

总结本节课学习的内容，提出下次实训课的任务和要准备的内容。

四、作业及思考题

(1)课后练习题。

(2)做好实训课准备。

教学

启发式教学

方法

重点

机床包标系的意义、工件包标系的意义、对刀方法

难点

教具

彩色粉笔、工件样品

器材

问题

反馈

对学生要多鼓励，要进行赏识教育，快乐教育。使学生乐于接受知识。“教育并不是万

教学

能的，它不能使一个人不受他所生活的那种环境的影响而成为一个幸福的人。但教育必须保

心得

护孩子们心灵中巨大的、无可比拟的精神财产和精神财富一一欢乐和幸福。”

3.1知识准备：数控机床坐标系

1.机床坐标系

在数控机床上，机床的动作是由数控装置控制的，为了确定机床的成形运动和辅助运动，必须先

确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要一个坐标系才能实现，这个坐标系就称为机床坐标系。

机床坐标系中X,Y,Z轴的关系，采用右手直角笛卡儿坐标系，如图1所示。用右手拇指、食

指和中指分别代表X,Y,Z轴，三个手指互相垂直，所指方向分别为X,Y,Z的正方向。围绕X,Y,

Z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,+A,+B,

十C相反的方向分别用+X'.十Y',十Z,+A',+B',十C'衣示。

图1笛卡儿右手直角坐标系与右手螺旋法则

2.运动方向的确定

确定机床坐标轴时，一般是先确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y釉。机床的某一运动部件的运

动正方向规定为增大工件与力宾之间距离的方向.即刀具远离工件为正方向，反之为负方向。

数控机床的进给运动，有的是主轴带动刀具运动来实现（例如立式数控铳床Z轴），有的由工作

台带动工件运动来实现（例如立式数控铳床X、Y轴）。数控车床是主轴带动工件旋转，刀架带动车刀

作进给运动。因此标准规定假定工件不动，刀具相对静止的工件而运动。这一原则使编程人员在编写

程序时不必考虑是刀具移向工件，还是工件移向刀具，而永远假定工件是静止的，刀具相时静止的工

件而运动。

（1）Z轴坐标的运动。一般取产生切削力的轴线即主轴轴线为Z轴。主轴带动工件旋转的机床

有车床等。主轴带动刀具旋转的机床有铳床等。当机床有几个主轴时，选择一个垂直于工件装夹面的

上釉为Z轴，如龙门轮廓诜床。当机床无土轴时，选择与装夹工件的工作台面相垂直的直线Z轴。

Z轴的正方向是增大刀具和工件之间距离的方向。

（2）X轴坐标的运动。X轴一般位于平行工件装夹面的水平面内，是刀具或工件定位平面内运动

的主要坐标。在没有主轴的机床上（如刨床），X坐标平行于主要切削方向，以该方向为正方向。对

于工件做回转切削运动的机床（如车床），在水平面内取垂直于工件回转轴线（Z轴）的方向为X轴,

刀具远离工件的方向为正方向。

（3）Y轴坐标的运动。丫轴正方向，根据X,Z轴的运动，按照右手直角笛卡儿坐标系来确定。

水平床身数控车床和倾斜床身数控车床的坐标轴及其方向如图图2所示。

<a）水平床身数控车床（前置刀架）（b）倾斜床身数控车床（后置刀架）

图2数控车床坐标轴及其方向

3.机床原点

以机床原点（也称机械零点）为坐标原点建立起来的直角坐标系称为机床坐标系。机末坐标系是

机床固有的，对于某具体机床来说，在经过设计制造调整后，这个原点便被确定下来，它是机床上的

固定点。数控机床的机床原点各厂家不一致，数控车床的原点一般是设在卡盘端面与主轴的中心线上,

也有的设在X,Z轴的极限位置处。按右手直角笛卡儿坐标系规定，以刀尖远离零件的方向为正方向。

如图3所示。

图3数控机床的机床原点与机床参考点

4.机床参考点

为了正确建立机床坐标系，通常设置一个机床参考点作为测晟起点，该点就是机床的参考点。机

床参考点是由机床制造厂在机床装配、调试时确定的一个固定不变点。机床参考点是硬件点，其位置

是由机床制造厂家在每个进给轴行程的正极限位置处用限位开关精确调整好的，一般通过减速行程开

关粗定位而由零位脉冲精确定位找到机床参考点。机床参考点可以和机床零点重合，如图4a所示；

也可以不重合，如图4b所示。当参考点和机床零点重合时，回参考点的操作也叫回零。

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_r

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机床原点与

机床，考点（■台）

（a）机床原点与机床参考点重合<b）机床原点与机床参考点不重合

图4数控车床的机床原点与机床参考点（前置刀架）

当机床开机后，应首先回参考点（或称回零）以便建立机床坐标系。目前.,大多数数控机床均采

用增量式编码器来做位置反馈元件，由于不是绝对式，在机床处于断电状态时CNC系统会失去对机械

坐标系值的记忆。因此每次开机必须重新问参考点，如果没有I川参考点操作，机床会产生意想不到的

运动而发生危险。回参考点后，刀具就在机床坐标系中有了一个确定的坐标位置。对于FANUC系统的

机床，除每次开机手动返回参考点外，在机床工作过程中如出现按下紧急停止按钮，或超程等操作，

都必须重新操作回参考点操作一次。

对于使用伺服电机是带有记忆功能绝对编码器的数控机床，己设定的参考点当电源关断时也能记

忆机械位置，当系统卜.电后，机械坐标系白动建立，因此不需耍回参考点。

1.2.2工件坐标系

在数控编程的过程中，编程人员选择工件上的某一已知点为工件坐标系原点，建立一个新的坐标

系，通常称为编程坐标系或工件坐标系。工件坐标系坐标轴的名称和方向应与所选用机床的坐标系坐

标轴的名称和方向一致，坐标系的原点由编程人员根据工件的结构特点来选定。

为了方便，数控车床工件坐标系原点一般设在工件右端面的轴心上，它通过对刀来实现。工件直

径方向为X轴，工件轴线方向为Z轴，刀具远离工件的方向为正方向。如图5所示。

图5数控车床工件坐标系

《数控车削编程与加工项目教程》教案

课程《数控车床编程与加工》授课时数2第9、10节

课题项目3.2训练任务：数控车床基本操作（2）授课形式实训课地点：车间

教学

熟练掌握机床基本操作以及培养职业素养。

目标

1.熟悉安全操作规程；

教学2.程序的输入、编辑、查找；

内容

3.机床基本操作及对刀。

1.在黑板上写上简要操作步骤。

2.强调安全注意事项。

3.教师演示操作步骤。

4.分组：开2台机床，按机床分为2个小组。每个小组选出或指定一名小组长。组

教学

长负责小组的组织和指导学生加工操作，作为教师的助手。

设计

5.学生进行训练。

6.教师重点指导：根据现场情况，发现问题，及时处理。个别指导。

7.总结与点评；根据训练情况，发现问题及时解决。

8.课后完成实验报告：“数控机床基本操作”

教学

教师演示，指导学生进行训练,选择学生作为助手。

方法

重点

基本操作

难点

教具

数控车床、外圆车刀、游标卡尺、尼龙棒

器材

问题

反馈

教书还要育人，要做到言传身教。苏霍姆林斯基：“教师教育劳动的独特之处，就在

教学

于教师是为未来而工作。今天在孩子身上所培养起来的，要在几年之后、甚至是几十年

心得

之后才会成为一个成熟人的公民性、道德和精神面貌的因素J

3.2训练任务：数控车床基本操作（2）

熟悉并严格按照数控机床的安全操作规程操作。操作注意事项：

1）按照安全操作规程操作，注意安全。

2）机床启动前关上安全门。注意检查卡盘扳手不得遗留在卡盘上。

3）换刀时注意刀具与工件离开一段安全距离。

12.编辑方式

在编辑方式下，可以输入新程序或对已有的程序进行编辑和修改。

①按丽键,进入编辑方式。

②按叵］键，输入新程序名，如“01123"，按〔INSERT陆入键,屏幕显示输入的程序名。按国

键T【NSERT|键,屏幕显示分段并自动生成譬;依次输入程序。

③用画键可以取消输入的字符；按瓯回可以删除输入的内容。按〔ALTER',可以替换原来

的内容。编辑的位置通过光标移动。

【注意】

输入的程序名如果与机床系统已有的程序名重复，则产生报警。这时按叵互］复位键取消报警，

改换另一个程序名；或清除系统中原来的程序。

13.自动方式

在丽方式下选择一个程序，将光标移动到程序第一馒（可以按座回，光标会自动到第一段）,

然后在酗方式下，按下|循环启动|键,事先编好的程序可以自动执行。若使机床暂停，按下叵回。

如有意外发生，立即按下急停按钮。

①在丽方式下,按叵键，显示屏上显示编写好的程序。或通过检索杳找出需要的程序。按

IRESER光标会自动到程序第一段。

②按卜画键，机床进入自动运行方式。按下愉环启动I键,程序可以自动执行。如按卜丽键,

则每按一次画邈I键，执行一段程序。

③速度可以用进给倍率旋钮用来调节，倍率值从0〜150机

【注意】

①在运行程序前，一定要确定已经回参考点操作和已经正确对刀，并检查程序的正确性。

②不要随便运行系统里不熟悉的程序，因为每个程序在编写时对刀位置不一样，每次工件安装伸

出长度不一样。贸然运