数控机床的坐标系统

HEATS

1 坐标系

& M; Z# T4 ~" Y' J1 V5 ]

1.机床的坐标系统，包括所有实际存在的机床轴。

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。

3 X7 h% @ ^3 f. n: s$ A8 O7 ]

0 m& Q( b. a- H O. ^9 q* m" ]/ l

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 T3 ~& a# x9 s

 

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,

- d( c* Z) i( k3 H

2.即规定以工件为基准，假定工件不动，刀具运动的原则。

1 j4 X( X. f* O' Y- B9 b

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。

9 c$ o& v4 z! f1 L1 \' Y8 [

: r1 X' h' U+ J

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

(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。

, H# h' q! g# W A) {

(2)X轴坐标运动的定义

! g+ R6 P5 W4 I2 @; Y w

1)对工件旋转机床(车、磨)

& K; q0 T8 J, T7 U3 K& b/ W

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。

- i& F0 V2 P Z$ M

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。

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。

(3)Y轴坐标运动的定义

2 h5 ^, U8 C" g6 K; Z0 X

Y轴的正方向则根据X和Z轴按右手法则确定。

' z8 t; O, M0 |0 A8 a# s2 S0 b) Z

(4)旋转轴坐标运动的定义

! N( A5 z: |' c- o6 C. I

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。

i! y$ m) t7 @

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

" x- F8 e0 N' S

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

9 c4 p. ^$ R6 p) w

3 坐标原点 

 

  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：

/ o, X9 w2 m& q- q# F5 J

(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。

0 J0 v9 K, h: s0 {# ]2 U6 r0 i0 K

) s( z0 n5 M4 p

图7  机床坐标系

7 i9 a% V; u" x, j5 o/ z! w V6 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。

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

3 M$ K+ v E9 G0 C

6 V- A1 n8 Z1 w% @5 I% C! G& q

图8  数控车床                                图9  数控镗铣床

/ m9 e9 h# v: I8 {0 ?

4 绝对坐标和相对坐标

2 s2 `9 G: R$ _- c$ @7 {

 

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。

4 p2 o* S" m& f# \8 f4 h

' Z4 `; Q& H% C5 ~! K: L" N

图10  绝对坐标表示法

( z# s* y% o7 y* V

! x0 t2 {) {) X5 T2 R

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。