數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系

1、 一、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的作用 描述機(jī)床的運(yùn)動，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息。二、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系確定的依據(jù)JB3051-8（ISO841） 為簡化程序編制，保證數(shù)據(jù)的互換性。4.3 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 4.2.1 4.2.1 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系1.1.機(jī)床坐標(biāo)系定義機(jī)床坐標(biāo)系定義 為了為了確定機(jī)床的運(yùn)動方向和移動距離確定機(jī)床的運(yùn)動方向和移動距離，需要在，需要在機(jī)床上建立一個坐標(biāo)系，這就是機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床上建立一個坐標(biāo)系，這就是機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是為了確定工件在機(jī)床上的位置、機(jī)床坐標(biāo)系是為了確定工件在機(jī)床上的位置、機(jī)床運(yùn)動部件的特殊位置機(jī)床運(yùn)動部件的特殊位置( (如換刀點、參考點如換刀點、參考點) )

2、以及運(yùn)動范圍以及運(yùn)動范圍( (如行程范圍、保護(hù)區(qū)如行程范圍、保護(hù)區(qū)) )等而建立等而建立的幾何坐標(biāo)系，是的幾何坐標(biāo)系，是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系。機(jī)床上固有的坐標(biāo)系。 數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系：數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系：右手笛卡兒直右手笛卡兒直角坐標(biāo)系。角坐標(biāo)系。 直線坐標(biāo) X Y Z旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) A B C附加坐標(biāo) U V W 假定刀具相對于固定的工件運(yùn)動2. 機(jī)床相對運(yùn)動的確定第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識說明：說明：l加工過程中不論是刀具移動還是工件移動，一律加工過程中不論是刀具移動還是工件移動，一律假假定工件靜止不動定工件靜止不動，而刀具在移動，并規(guī)定刀具遠(yuǎn)離，而刀具在移動，并規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動方向為坐標(biāo)軸

3、的正方向。編程人員在不工件的運(yùn)動方向為坐標(biāo)軸的正方向。編程人員在不知道機(jī)床加工時是刀具移動還是工件移動的情況下知道機(jī)床加工時是刀具移動還是工件移動的情況下，可以根據(jù)零件圖紙確定機(jī)床的加工工藝過程。，可以根據(jù)零件圖紙確定機(jī)床的加工工藝過程。 l如果把刀具看作靜止不動，工件移動，那么在坐標(biāo)如果把刀具看作靜止不動，工件移動，那么在坐標(biāo)軸的字母上加軸的字母上加“” ；加；加“”字母表示的工件字母表示的工件運(yùn)動正方向與不加運(yùn)動正方向與不加“” 表示的刀具運(yùn)動正方向表示的刀具運(yùn)動正方向相反。相反。 +X = X +Y = Y +Z = Z +A = A +B =B +C=C 1. 1.正方向的確定原則：刀

4、具遠(yuǎn)離工件的正方向的確定原則：刀具遠(yuǎn)離工件的方向為各坐標(biāo)軸的正方向，反之則為負(fù)方方向為各坐標(biāo)軸的正方向，反之則為負(fù)方向。向。3.運(yùn)動方向的規(guī)定運(yùn)動方向的規(guī)定一、坐標(biāo)軸及其運(yùn)動方向一、坐標(biāo)軸及其運(yùn)動方向 確定原則不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動，或是工件運(yùn)動、刀具靜止，在確定坐標(biāo)系時一律看作是工件相對靜止，刀具產(chǎn)生運(yùn)動 機(jī)床的直線運(yùn)動X、Y、Z采用右手直角坐標(biāo)系（見圖） X、Y、Z的正向是使工件尺寸增大的方向 第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識（2）機(jī)床坐標(biāo)系的確定方法）機(jī)床坐標(biāo)系的確定方法1）Z坐標(biāo)坐標(biāo)n將平行于機(jī)床主軸的刀具運(yùn)動坐標(biāo)定義為將平行于機(jī)床主軸的刀具運(yùn)動坐標(biāo)定義為Z坐標(biāo)。坐標(biāo)。n所謂主軸

5、所謂主軸是指產(chǎn)生切削動力的軸，例如銑床、鉆床、鏜床上的是指產(chǎn)生切削動力的軸，例如銑床、鉆床、鏜床上的刀具旋轉(zhuǎn)軸和車床上的工件旋轉(zhuǎn)軸。刀具旋轉(zhuǎn)軸和車床上的工件旋轉(zhuǎn)軸。v當(dāng)機(jī)床有幾個主軸時，選一個垂直工件裝卡面的主軸為當(dāng)機(jī)床有幾個主軸時，選一個垂直工件裝卡面的主軸為Z Z軸軸v當(dāng)機(jī)床沒有主軸時，選與裝卡工件的工作臺面相垂直的直線為當(dāng)機(jī)床沒有主軸時，選與裝卡工件的工作臺面相垂直的直線為Z Z軸軸.v正方向：取刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正方向正方向：取刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正方向 如立式銑床，主軸箱的上、下或主軸本身的上、下即可定為Z軸，且是向上為正；若主軸不能上下動作，則工作臺的上、下便為Z軸，此時工作臺向

6、下運(yùn)動的方向定為正向。 (2)(2)X X軸：軸：X X軸為水平方向且垂直于軸為水平方向且垂直于Z Z軸并平行于工件軸并平行于工件裝面。裝面。 工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床( (車床、磨床車床、磨床):): X X軸在工件徑向上，平行于橫滑座。軸在工件徑向上，平行于橫滑座。 X X軸正方向：為刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向。軸正方向：為刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向。 3.運(yùn)動方向的規(guī)定運(yùn)動方向的規(guī)定 刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床( (如銑床、鏜床如銑床、鏜床): ): X X軸：為水平的、平行于工件裝夾面的坐標(biāo)軸。軸：為水平的、平行于工件裝夾面的坐標(biāo)軸。 立式立式： 正方向：從主軸向

7、立柱看，立柱右方為正。正方向：從主軸向立柱看，立柱右方為正。 X X軸軸: :為水平的、平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸。為水平的、平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸。 臥式臥式： 正方向：從主軸向工件看，工件右方為正。正方向：從主軸向工件看，工件右方為正。 對于無主軸的機(jī)床對于無主軸的機(jī)床( (如刨床如刨床) )，X X軸正方向平行于切削軸正方向平行于切削 方向。方向。 (3)(3)Y Y軸：軸：Y Y軸與軸與X X、Z Z軸垂直。當(dāng)軸垂直。當(dāng)X X、Z Z軸確定后，按右手法軸確定后，按右手法 則確定則確定Y Y軸正方向。軸正方向。3.運(yùn)動方向的規(guī)定運(yùn)動方向的規(guī)定 臥臥式式車車床床的的坐坐標(biāo)標(biāo)系系第二節(jié)

8、編程的基礎(chǔ)知識臥式銑床坐標(biāo)系臥式銑床坐標(biāo)系 立式銑床坐標(biāo)系立式銑床坐標(biāo)系 4）A、B、C坐標(biāo)坐標(biāo) A、B、C坐標(biāo)分別為繞坐標(biāo)分別為繞X、Y、Z坐標(biāo)的回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動坐標(biāo)，確坐標(biāo)的回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動坐標(biāo)，確定定X、Y、Z坐標(biāo)的正方向后，可按右手螺旋定則來確定坐標(biāo)的正方向后，可按右手螺旋定則來確定A、B、C坐標(biāo)的正方向。坐標(biāo)的正方向。5）附加運(yùn)動坐標(biāo)）附加運(yùn)動坐標(biāo) X、Y、Z為機(jī)床的主坐標(biāo)系或稱第一坐標(biāo)系；如除第一坐標(biāo)系為機(jī)床的主坐標(biāo)系或稱第一坐標(biāo)系；如除第一坐標(biāo)系以外還有平行于主坐標(biāo)系的其它坐標(biāo)系則稱為附加坐標(biāo)系。以外還有平行于主坐標(biāo)系的其它坐標(biāo)系則稱為附加坐標(biāo)系。 附加的第二坐標(biāo)系命名為、。附加的第二坐

9、標(biāo)系命名為、。 附加的第三坐標(biāo)系命名為附加的第三坐標(biāo)系命名為P、Q 、。、。第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識6.絕對坐標(biāo)系與相對坐標(biāo)系絕對坐標(biāo)系與相對坐標(biāo)系(1)絕對坐標(biāo)系絕對坐標(biāo)系 所有坐標(biāo)值均從坐標(biāo)原點計量的坐標(biāo)系，所有坐標(biāo)值均從坐標(biāo)原點計量的坐標(biāo)系，在這個坐標(biāo)系中移動的尺寸稱為絕對坐標(biāo)，所用的編程指令稱為絕對指令。所用的編程指令稱為絕對指令。絕對坐標(biāo)絕對坐標(biāo)常用常用X X、Y Y、Z Z代碼表示代碼表示。(2)增量坐標(biāo)系增量坐標(biāo)系 運(yùn)動軌跡的終點坐標(biāo)值相對于起點計量的坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點運(yùn)動軌跡的終點坐標(biāo)值相對于起點計量的坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點是移動的，是移動的，在這個坐標(biāo)系中移動的尺寸稱為增量坐標(biāo)，也

10、叫增量尺寸，所用的編程指令稱為增量指令。所用的編程指令稱為增量指令。增量坐標(biāo)常用增量坐標(biāo)常用U U、V V、W W代碼代碼表示。表示。說明：說明：同樣的加工軌跡，既可用絕對編程也可用相對編程，或者同樣的加工軌跡，既可用絕對編程也可用相對編程，或者二者混用；采用恰當(dāng)?shù)木幊谭绞?，可以大大簡化程序的編寫。因二者混用；采用恰?dāng)?shù)木幊谭绞?，可以大大簡化程序的編寫。因此，實際編程時應(yīng)根據(jù)使用狀況選用合適的編程方式。此，實際編程時應(yīng)根據(jù)使用狀況選用合適的編程方式。第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識例：如圖加工直線例：如圖加工直線AB， 在絕對坐標(biāo)系中表示在絕對坐標(biāo)系中表示B點坐標(biāo)值：點坐標(biāo)值： XB30，YB50； 在

11、增量坐標(biāo)系中表示在增量坐標(biāo)系中表示B點坐標(biāo)值為：點坐標(biāo)值為： UB20，VB30 4.3.2 4.3.2 工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系( (編程坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系) ) 工件坐標(biāo)系的原點就是工件原點，也叫做工件零點。與機(jī)床坐標(biāo)系不同，工件坐標(biāo)系是人為設(shè)定的，坐標(biāo)軸的方向應(yīng)與坐標(biāo)軸的方向應(yīng)與機(jī)床坐標(biāo)系一致機(jī)床坐標(biāo)系一致, 并且與之有確定的尺寸關(guān)系。并且與之有確定的尺寸關(guān)系。選擇工件坐標(biāo)系的原點的一般原則是： 1盡量選在工件圖樣的基準(zhǔn)上，便于計算，減少錯誤，以利于編程。 2盡量選在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3要便于測量和檢驗。 4對于對稱的工件，最好選在工件的對稱中心上

12、。 5對于一般零件，選在工件外輪廓的某一角上。 6Z軸方向的原點，一般設(shè)在工件表面。 4.3.3 4.3.3 加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系 1、加工坐標(biāo)系的確定 加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)以確定的加工原點為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。系。 加工原點也稱為程序原點，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。的編程原點在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。 1.1.機(jī)床原點機(jī)床原點 機(jī)床坐標(biāo)系的原點，即機(jī)床基本坐標(biāo)系的原點，它是一機(jī)床坐標(biāo)系的原點，即機(jī)床基本坐標(biāo)系的原點，它是一 個被確定的點，稱為機(jī)床零點或機(jī)械零點個被確定的點，稱為機(jī)床零點或機(jī)械零點( (M M) )。

13、它是機(jī)。它是機(jī) 床上的一個固定的點，床上的一個固定的點，由制造廠家確定。由制造廠家確定。 數(shù)控車床的機(jī)床原點多定在主軸前端面的中心。數(shù)控車床的機(jī)床原點多定在主軸前端面的中心。 數(shù)控銑床的機(jī)床原點多定在進(jìn)給行程范圍的正極限點處，數(shù)控銑床的機(jī)床原點多定在進(jìn)給行程范圍的正極限點處， 但也有的設(shè)置在機(jī)床工作臺中心，使用前可查閱機(jī)床用戶手但也有的設(shè)置在機(jī)床工作臺中心，使用前可查閱機(jī)床用戶手冊。冊。4.4 4.4 數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點 機(jī)床原點的設(shè)置（車床）：機(jī)床原點的設(shè)置（車床）：多定在主軸前端面的多定在主軸前端面的中心。中心。 4.4 4.4 數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點機(jī)床原

14、點 機(jī)床原點的設(shè)置（銑床）：機(jī)床原點的設(shè)置（銑床）：多定在進(jìn)給行程范圍多定在進(jìn)給行程范圍的正極限點處的正極限點處4.4 4.4 數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點 2. 2. 工件坐標(biāo)系原點工件坐標(biāo)系原點工件坐標(biāo)系的原點，也叫編程零點。工件坐標(biāo)系的原點，也叫編程零點。一般選擇原則：一般選擇原則： (1) (1) 工件零點選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上；工件零點選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上； (2) (2) 能使工件方便地進(jìn)行裝夾、測量和檢驗；能使工件方便地進(jìn)行裝夾、測量和檢驗； (3) (3) 工件零點盡量選在尺寸精度比較高、粗糙度比較低工件零點盡量選在尺寸精度比較高、粗糙度比較低 的工件表面上；的工

15、件表面上； (4) (4) 對于有對稱幾何形狀的零件，工件零點最好選在對對于有對稱幾何形狀的零件，工件零點最好選在對 稱中心點上。稱中心點上。 工件隨夾具安裝在機(jī)工件隨夾具安裝在機(jī)床上，這時測得的工件原床上，這時測得的工件原點與機(jī)床原點間的距離稱點與機(jī)床原點間的距離稱作作工件原點偏置工件原點偏置。然后用然后用MDI方式方式將其輸入到數(shù)將其輸入到數(shù)控系統(tǒng)的工件坐標(biāo)系偏置控系統(tǒng)的工件坐標(biāo)系偏置值存儲器中。值存儲器中。加工時，工加工時，工件件原點偏置量原點偏置量自動加到工自動加到工件坐標(biāo)系上，使機(jī)床實現(xiàn)件坐標(biāo)系上，使機(jī)床實現(xiàn)準(zhǔn)確的坐標(biāo)運(yùn)動。因此，準(zhǔn)確的坐標(biāo)運(yùn)動。因此，編程人員可以不考慮工件編程人員可

16、以不考慮工件在機(jī)床上的安裝位置，直在機(jī)床上的安裝位置，直接按圖樣尺寸編程。接按圖樣尺寸編程。 3. 機(jī)床參考點機(jī)床參考點 參考點參考點( (或機(jī)床原點或機(jī)床原點) )是用于對機(jī)床工作臺是用于對機(jī)床工作臺( (或滑板或滑板) )與刀與刀 具相對運(yùn)動的測量系統(tǒng)進(jìn)行具相對運(yùn)動的測量系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)與控制的點定標(biāo)與控制的點。 一般都是設(shè)定在各軸一般都是設(shè)定在各軸正向行程極限點正向行程極限點的位置上。該位置的位置上。該位置 是在每個軸上用擋塊和限位開關(guān)精確地預(yù)先調(diào)整好的，是在每個軸上用擋塊和限位開關(guān)精確地預(yù)先調(diào)整好的， 它它相對于機(jī)床原點的坐標(biāo)是一個已知數(shù)，一個固定值。相對于機(jī)床原點的坐標(biāo)是一個已知數(shù)，一個

17、固定值。 每次開機(jī)啟動后，或當(dāng)機(jī)床因意外斷電、緊急制動等原每次開機(jī)啟動后，或當(dāng)機(jī)床因意外斷電、緊急制動等原 因停機(jī)而重新啟動時，都因停機(jī)而重新啟動時，都應(yīng)該先讓各軸返回參考點應(yīng)該先讓各軸返回參考點，進(jìn)，進(jìn) 行一次位置校準(zhǔn)，以消除上次運(yùn)動所帶來的位置誤差。行一次位置校準(zhǔn)，以消除上次運(yùn)動所帶來的位置誤差。4.4 4.4 數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點為什么要返回參考點？為什么要返回參考點？ 數(shù)控機(jī)床開機(jī)時，必須先回零，即確定機(jī)床原點，而確數(shù)控機(jī)床開機(jī)時，必須先回零，即確定機(jī)床原點，而確定機(jī)床原點的運(yùn)動就是定機(jī)床原點的運(yùn)動就是刀架返回參考點刀架返回參考點的操作，這樣通過的操作，這樣通過確認(rèn)參考

18、點，就確定了機(jī)床原點。確認(rèn)參考點，就確定了機(jī)床原點。只有機(jī)床參考點被確認(rèn)只有機(jī)床參考點被確認(rèn)后，刀具（或工作臺）移動才有基準(zhǔn)。后，刀具（或工作臺）移動才有基準(zhǔn)。 在機(jī)床通電后，要在機(jī)床上建立唯一的坐標(biāo)系，而大多在機(jī)床通電后，要在機(jī)床上建立唯一的坐標(biāo)系，而大多數(shù)數(shù)控機(jī)床的位置反饋系統(tǒng)都使用增量式的旋轉(zhuǎn)編碼器或數(shù)數(shù)控機(jī)床的位置反饋系統(tǒng)都使用增量式的旋轉(zhuǎn)編碼器或者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而機(jī)床在通電開機(jī)后，機(jī)床在通電開機(jī)后，無法確定當(dāng)前在機(jī)床坐標(biāo)系中的真實位置，無法確定當(dāng)前在機(jī)床坐標(biāo)系中的真實位置，所以都必須首所以都必須首先返回參考點，從而確定機(jī)床的坐標(biāo)系原點

19、。先返回參考點，從而確定機(jī)床的坐標(biāo)系原點。 第第3 3章數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)及數(shù)學(xué)處理章數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)及數(shù)學(xué)處理 機(jī)床參考點（車床）機(jī)床參考點（車床） 用刀具體上與零件表面形成有密切關(guān)系的理想的或假想的點來描述刀具位置； 對刀時，必須使加工起點與刀具上的刀位點重合；不同刀具的刀位點各有不同1. 刀位點刀位點（用以確定刀具位置的參考點）4.4.2 刀位點和對刀點刀位點和對刀點 2. 2. 對刀點及其位置的確定對刀點及其位置的確定對刀點：可指刀具相對于工件運(yùn)動的起點。選擇對刀點的原則如下：選擇對刀點的原則如下： (1) (1) 便于數(shù)學(xué)處理便于數(shù)學(xué)處理( (基點和節(jié)點的計算基點和節(jié)點的計算) )和程序編和程序編 制簡單；制簡單； (2)