数控机床的坐标系统

HEATS

1 坐标系

1.机床的坐标系统，包括所有实际存在的机床轴。

% d8 \! @+ ^5 _- k1 o' H

2.参考点、刀具和托盘交换点由机床坐标系确定。机床坐标系包括坐标系、坐标原点、运动方向。

) d0 J" f8 k2 o- u) x3 S' ?$ J

3.ISO对数控机床的坐标系统的规定如下：采用笛卡尔直角坐标系，右手定则。

( Q2 d* h- `. P* M; @

! k4 c& s% l2 g5 k

图1  右手直角笛卡尔坐标系 

2 坐标轴及其运动方向命名原则

2 Q/ [' S$ `3 C. y& w

 

1.不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是工件运动、刀具静止，数控机床的坐标运动指的是刀具相对于工件的运动,

7 O4 I, P( f1 U1 g' k- m4 H6 U

2.即规定以工件为基准，假定工件不动，刀具运动的原则。

3.即以刀具的运动轨迹来编程。

- U7 \* M# H. c" G

4.机床运动部件运动方向的规定：机床坐标系位置与机床类型有关，JB3051——82规定，增大工件与刀具之间距离的方向是机床运动的正方向。

; a) l( |+ {1 K( {; b/ x1 x

a)数控车床         b) 立式数控镗铣床      c) 卧式数控镗铣床

+ ]& M: U# X: Y; q% W2 b8 `; c2 ]$ [) {. X. C

图2  数控机床的坐标轴及其运动方向

3 E+ B. \' B4 D1 F1 \

(1)Z轴坐标运动的定义 
Z 轴：平行于机床主轴的坐标轴。
正方向：为从工作台到刀具夹持的方向，即刀具远离工作台的运动方向。

) K$ A* U q3 B: q8 M

(2)X轴坐标运动的定义

~! ^+ r' c6 `

1)对工件旋转机床(车、磨)

X轴在工件径向上，平行于横滑座；X轴正方向：为刀具离开工件旋转中心的方向。

& J8 M+ i, Z4 _7 V2 o

2)对刀具旋转机床(铣、钻)

立式：

X轴：为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴；正方向：从主轴向立柱看，立柱右方为正。

0 J! H& |: T/ D' T3 T

卧式：

, I8 |" [3 Q% [9 I* |0 r' E! g

X轴:为水平的、平行于工件装夹平面的坐标轴；正方向：从主轴向工件看，工件右方为正。

(3)Y轴坐标运动的定义

Y轴的正方向则根据X和Z轴按右手法则确定。

(4)旋转轴坐标运动的定义

旋转坐标轴A、B和C的正方向相应地在X、Y、Z坐标轴正方向上，按右手螺纹前进的方向来确定。 

5 v' h' ]2 g, @7 f% ~

5.工件坐标系可以在工件坐标系中描述工件的几何形状，即NC程序中的数据要参照工件坐标系。

6 N* q$ E! J; n' m" ~ S$ `

图3  工件坐标系                        图4  车床坐标系

" b( z6 {9 c9 t$ f: h" ^/ [& i

- K) j( \6 S+ b% N3 v. ]; @

图5  立式铣床坐标系                   图6  卧式铣床坐标系

4 J. i# w9 V+ x% Q1 y

3 坐标原点 

P) @& _. }6 {" O: P. P. i

 

  在NC机床上可以确定不同的原点和参考点位置，这些参考点的作用：
1.用于机床定位；
2.对工件尺寸进行编程。它们是：

5 g# ]! Y& h# U' W3 N

(1)机床原点(M)(Machine Origin或home position)是建立测量机床运动坐标的起始点。

(2)机床参考点(R)(reference point)用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固定的，机床出厂之前由机床制造商精密测量确定,一般来说，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。

7 Z$ S. ? m: O0 Y' e: H+ z8 G

图7  机床坐标系

6 h0 x, S6 T, i+ F& N' J# ~

(3)程序原点(W)

3 F( I1 I( |/ u4 |) I) b

程序原点：又称工件原点(Part Origin)
工件坐标系：以工件原点为坐标原点建立起来的直角坐标系。

是编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点。

/ @: c$ X2 ^7 k8 v+ \

(4)装夹原点：Fixture Origin (又称卡盘零点)，可以与工件原点重合。

5 U* e6 A1 l# q* n4 M

[6 R" w2 t# N1 _0 K' J7 A

图8  数控车床                                图9  数控镗铣床

. n6 K8 N! U$ P# q. t

4 绝对坐标和相对坐标

3 V z$ o4 m! V u

 

1.绝对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离，这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法。如图10所示。大多数的数控系统都以G90指令表示使用绝对坐标编程。

图10  绝对坐标表示法

! `0 E, I: B* E% V8 \# \6 T

图11  相对坐标表示法

2.相对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量，即为目标点绝对坐标值与当前点绝对坐标值的差值，这种坐标的表示法称之为相对坐标表示法。如图11所示。大多数的数控系统都以G91指令表示使用相对坐标编程，有的数控系统用X、Y、Z表示绝对坐标代码，用U、V、W表示相对坐标代码。在一个加工程序中可以混合使用这二种坐标表示法编程。

2 q/ U8 F5 R3 w4 G# n