数控机床的坐标系统

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1 坐标系
9 {( @2 l. S( r5 ~  S1.机床的坐标系统，包括所有实际存在的机床轴。
8 v% ^7 c6 U. X( s9 k* {: `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。

/ s( v; s  i5 S! M5 A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,
) l. {3 a0 o8 t& N) s2.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。
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  b( ]- `) j! Q9 y
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
# [) W; j% `( |+ T9 h1 p(1)Z轴坐标运动的定义
Z 轴：平行于机床主轴的坐标轴。
# Z, ]( b1 f+ Y1 `0 Q2 @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
/ p3 ?$ v/ F6 b" S# v. E. X9 o: q1)对工件旋转机床(车、磨)
8 y% ^; H0 X. Z2 o& J3 P! P4 Z4 YX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)
% n/ |/ k! O! d4 T$ K, |6 R5 W) I立式：
5 ]9 z# F1 I, N: xX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。
1 L) Q4 Z$ A' H  [3 W* _" {3 `卧式：
* _$ l9 F* k3 k* F) ?4 IX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。
+ I1 u2 u. W( V4 t1 |8 T+ C(3)Y轴坐标运动的定义
# |- \) \$ b5 X' i" D, Y- e" uY轴的正方向则根据X和Z轴按右手法则确定。
8 ?" Q7 h2 s: z+ D* h# l" S(4)旋转轴坐标运动的定义
" C( F1 }5 P$ I$ \0 H6 A) `2 S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。

) Q# ~  g5 R$ C) u; H图3  工件坐标系                        图4  车床坐标系
- T- Q" ]) z4 d
图5  立式铣床坐标系                   图6  卧式铣床坐标系
3 坐标原点
  ~. r: a8 C$ w% |- f, 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：
(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。

图7  机床坐标系
$ O2 Q! I; D2 [) W7 r9 }$ f% c2 R(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。
5 [3 ^4 N6 O# L& x9 ^2 s8 u( l是编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点。
. h5 [" X) Q9 A1 o: x(4)装夹原点：Fixture Origin (又称卡盘零点)，可以与工件原点重合。

图8  数控车床                                图9  数控镗铣床
/ e7 a. o) o  Q' V8 \4 绝对坐标和相对坐标
0 s" F* E* L. s1 b$ b( a8 r2 Z1.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。

, x& P( f! j5 ?+ u图10  绝对坐标表示法
/ [# E/ }. S3 _) ?. s; M! d$ n
7 ]: q. E* d, J- C$ u# l# ~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。
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