数控机床的坐标系统

HEATS

1 坐标系

5 V$ Q& q+ j4 w9 w7 O& b( ^$ M& \

1.机床的坐标系统，包括所有实际存在的机床轴。

9 J. A9 U: k# h, y7 X* C

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。

# S, I1 E" p) _: L6 |) g0 E1 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。

! U ]3 J$ Q" ^8 Y: G, h1 m \

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

 

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,

% ^/ a8 p" ]: C: f- f$ Z1 V

2.即规定以工件为基准，假定工件不动，刀具运动的原则。

2 T6 V' \. C6 E, d! w' |* {

3.即以刀具的运动轨迹来编程。

9 \6 `, U5 e$ `* j5 W

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。

7 T0 a/ D1 ^- Z+ l6 K

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

7 S2 J3 Q, x1 a& B' } y

图2  数控机床的坐标轴及其运动方向

(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。

% |% \! v& _$ i9 n

(2)X轴坐标运动的定义

1)对工件旋转机床(车、磨)

% Z3 m& j3 A+ n. e9 k

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。

1 v. c4 g1 \ X: j4 _9 N2 a

2)对刀具旋转机床(铣、钻)

, g8 Z, r; R4 O, o- p/ V9 x

立式：

7 K( B- {% ^+ n, o9 f9 q9 t/ J

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。

卧式：

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。

; f* b4 ?; C! r& m/ ^: T8 x

(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。

; z1 u3 X. q1 m$ c: g. R

(4)旋转轴坐标运动的定义

2 e* `( \* D" R0 q0 B! h6 D

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.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。

3 @; W0 m. s& B8 a# p- v5 K

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

* \! d& q* l( e0 y0 ]9 J

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

7 G9 |4 B- f/ R3 V4 D

3 坐标原点 

 

a+ V. [2 P% N: F2 t8 W9 p

  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。

& [; F- ~# l. f/ s" O7 d

图7  机床坐标系

& N8 \% f3 f I

(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。

是编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点。

b& a7 J# k* G5 c2 A1 H9 R. }

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

0 X; i3 u5 {7 S1 M" O

图8  数控车床                                图9  数控镗铣床

. p0 n) x6 V6 u/ q& r( {/ P

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。

# W4 `4 W+ j0 l1 t8 t* b& ~

图10  绝对坐标表示法

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。

{/ [. R) q, V6 g7 `