数控机床的坐标系统

HEATS

1 坐标系

* S$ n8 V. P$ s# D2 a, W+ [$ I

1.机床的坐标系统，包括所有实际存在的机床轴。

+ K# K( N2 b& F' J+ m2 v

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。

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。

: t5 b0 s+ z5 X+ Z3 c

图1  右手直角笛卡尔坐标系 

2 [0 }6 N% R5 m. c. p w

2 坐标轴及其运动方向命名原则

% ~ h% ?/ M1 C

 

: x1 f+ t3 e5 l& f5 i

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,

2.即规定以工件为基准，假定工件不动，刀具运动的原则。

6 v# t! ~$ u# U' U. d

3.即以刀具的运动轨迹来编程。

( O% s/ \. w6 x0 v

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。

* r/ \& x% A+ V! |8 r

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

图2  数控机床的坐标轴及其运动方向

5 j+ V+ W& b, d- ?! M

(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。

(2)X轴坐标运动的定义

& p/ Q" H. Y, v' r* k* x

1)对工件旋转机床(车、磨)

. c- y4 q( r* l" H, L/ Z: ], f

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。

2)对刀具旋转机床(铣、钻)

: V S2 C- i) t' x+ y7 l( ~0 c

立式：

, P' b& Q; p, ~0 _) f5 ^3 g

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。

. F/ h3 [8 @8 Y, Y0 \* A* O

卧式：

) Q# @. C& z' v

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

2 I; B; H' @$ { F$ K- C' K

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。 

/ o* R! ^8 G6 Y$ j

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。

8 W# a$ t9 q7 ]: q

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

! x% g4 c9 h0 ~( ?; K

1 m: C. V2 f. V7 c9 @

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

# A( ~6 D$ e$ m4 D) M/ `

3 坐标原点 

2 `7 E+ l# B; ^9 g; r; j% B. } {

 

  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：

(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。

+ r" n3 S+ v7 O/ y9 z1 G

图7  机床坐标系

(3)程序原点(W)

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。

; D3 ^9 r' u" O

是编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点。

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

m. ^: T C) o* b

图8  数控车床                                图9  数控镗铣床

4 绝对坐标和相对坐标

 

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。

3 |0 o# f# b8 P. b3 ^2 o2 k! g

图10  绝对坐标表示法

+ p9 Y# w2 x- u9 w& @( W0 F+ p |

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。

. M! q% ]& a* P! {