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数控机床的坐标系

日期：2010年11月29　来源：沈阳机床集团　关键字：数控机床
    在数控编程时，为了描迷机床的运动，简化程序编制的方法及保证记录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO和我国都拟定了相关标准。
    1机床坐标系
    (1)机床坐标系的确定
    1)机床相对运动的规定
无论机床的实际运动是如何分配的，我们都假定工件静止，刀具运动实现进给，这并没有改变其相对运动关系。这样，编程人员不必考虑机床实际运动的情况，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。
2)机床坐标系的规定
在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
标准机床坐标系采用右手笛卡儿直角坐标系，其x、Y、z坐标轴的相互关系由右手定则决定：伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为900．则大拇指代表x坐标，食指代表 Y坐标，中指代表Z坐标。大拇指的指向为盖坐标的正方向，食指的指向为y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。围绕X、r、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、8、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为盖、y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标^、B、C的正向。
1)Z坐标
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向，如图2-4和图2-5所示。
如果机床上有几个主轴，则选垂直于工件装夹表面的一个主轴作为主要主轴。平行于主要主轴轴线的方向即为Z坐标方向。如果主轴能够摆动，在摆动范围内只与主坐标系中的一个坐标平行时，则这个坐标就是Z坐标；加果摆动范围内能与主坐标系中的多个坐标相平行时，则取垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床无主轴，则规定垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。
2)互坐标
盖坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：
•如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向，如图2-4所示。
•如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时．+x运动方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时， +x运动方向指向右方，如图2 5所示。
3)y坐标
在确定盖、Z坐标的正方向后，可以根据工和Z坐标的方向，按照右手定则来确定r坐标的方向。
(3)机床原点的设置
机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。
 (4)机床参考点
机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输人数控系统中，因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。
通常在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控车床的参考点与机床原点．t罔2-6所示：而在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的。
数控机床开机时，必须先确定机床原点。而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。
2编程坐标系
编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如图2-8所示，其rtt'0：即为编程坐标杀原点。
编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。
3加工坐标系
加工坐标系又称为工件坐标系，是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中k位置。在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的，这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。

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