数控机床的坐标系统

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1 坐标系
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。
: P; s9 y; L( P% R
5 B- s: A4 A" ?2 L' o! 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
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,
; Z) `4 X1 ~7 v3 C4 H. W# t% ^2.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)数控车床         b) 立式数控镗铣床      c) 卧式数控镗铣床
+ \0 @. N( E4 M图2  数控机床的坐标轴及其运动方向
+ v, v0 O- Q: t9 o(1)Z轴坐标运动的定义
9 m/ t, v4 ~! C9 t1 u( j* oZ 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
1)对工件旋转机床(车、磨)
" R+ s4 `/ O4 u+ P5 d3 x% }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)
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。
7 e# ~( Z3 Q( d7 ^1 L; @7 K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。
" Q+ B5 ^# e$ ^& n: J(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。
(4)旋转轴坐标运动的定义
& u. Q' y& @. ~7 s: q& t8 w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。
' G# M+ L" k0 B. B1 z8 |$ _& W5.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。
2 R& m' S$ X' H8 H( y
图3  工件坐标系                        图4  车床坐标系

图5  立式铣床坐标系                   图6  卧式铣床坐标系
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 R6 r8 Q: |; `, U7 W5 l; h8 w. \2.对工件尺寸进行编程。它们是：
0 s* n  R; _8 y0 L5 M(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。
, z' I  B& l* z% r, G(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
(3)程序原点(W)
程序原点：又称工件原点(Part Origin)
) e, p# _# v2 a  W8 ^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 M* I6 w' _是编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点。
! T" E/ U& D# B) D7 Z+ o' m/ S(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
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 r' B2 \8 p2 f! H图10  绝对坐标表示法
2 G! C5 g6 c" ]" X
图11  相对坐标表示法
, [  u0 ?9 c) F- t- ~3 E7 P$ a2.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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