數(shù)控機床的坐標系

在數(shù)控編程時為了描述機床的運動，簡化程序編制的方法及保證紀錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機床的坐標系和運動方向均已標準化，ISO和我國都擬定了命名的標準。

通過這一單元的學習，能夠掌握機床坐標系、編程坐標系、加工坐標系的概念，具備實際動手設(shè)置機床加工坐標系的能力。

１、機床坐標系的確定

（1）機床相對運動的規(guī)定

工件相對靜止，而刀具運動。

在機床上，始終認為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機床的加工過程。

（2）機床坐標系的規(guī)定

標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標系決定。

在數(shù)控機床上，機床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現(xiàn)，這個坐標系被稱之為機床坐標系。

例如銑床上，有機床的縱向運動、橫向運動以及垂向運動。在數(shù)控加工中就應(yīng)該用機床坐標系來描述.

標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標系決定：

1)伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90度。則大拇指代表X坐標，食指代表Y坐標，中指代表Z坐標。

2)大拇指的指向為X坐標的正方向，食指的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標的正方向。

3)圍繞X、Y、Z坐標旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標中任意一軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標A、B、C的正向。

（3）運動方向的規(guī)定

增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向。

２、坐標軸方向的確定

（1）Z坐標

Z坐標的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標，Z坐標的正向為刀具離開工件的方向。

如果機床上有幾個主軸，則選一個垂直于工件裝夾平面的主軸方向為Z坐標方向；如果主軸能夠擺動，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標方向；如果機床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標方向。

（2）X坐標

X坐標平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。

如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件的方向為X坐標的正方向；

如果刀具做旋轉(zhuǎn)運動，則分為兩種情況：

1)Z坐標水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；

2)Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。

（3）Y坐標

在確定X、Z坐標的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標的方向，按照右手直角坐標系來確定Y坐標的方向。

３、附加坐標系

為了編程和加工的方便，有時還要設(shè)置附加坐標系。

對于直線運動，通常建立的附加坐標系有：

（1）指定平行于X、Y、Z坐標軸，可以采用的附加坐標系：第二組U、V、W坐標，第三組P、Q、R坐標。

（2）指定不平行于X、Y、Z坐標軸，也可以采用的附加坐標系：第二組U、V、W坐標，第三組P、Q、R坐標。

４、機床原點的設(shè)置

機床原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，即機床坐標系的原點。

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參考點。

（1）在數(shù)控車床上，機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處。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坐標的正方向極限位置上。

（2）在數(shù)控銑床上，機床原點一般取在X、Y、Z坐標的正方向極限位置上。

５、機床參考點

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，坐標值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機床原點的坐標是一個已知數(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。圖11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，即刀架返回參考點的操作。只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。