數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)

1 坐標(biāo)系

1.機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)，包括所有實(shí)際存在的機(jī)床軸。

2.參考點(diǎn)、刀具和托盤交換點(diǎn)由機(jī)床坐標(biāo)系確定。機(jī)床坐標(biāo)系包括坐標(biāo)系、坐標(biāo)原點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)方向。

3.ISO對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)的規(guī)定如下：采用笛卡爾直角坐標(biāo)系，右手定則。

圖1 右手直角笛卡爾坐標(biāo)系

2 坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向命名原則

1.不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng)，還是工件運(yùn)動(dòng)、刀具靜止，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)指的是刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng),

2.即規(guī)定以工件為基準(zhǔn)，假定工件不動(dòng)，刀具運(yùn)動(dòng)的原則。

3.即以刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡來編程。

4.機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定：機(jī)床坐標(biāo)系位置與機(jī)床類型有關(guān)，JB3051——82規(guī)定，增大工件與刀具之間距離的方向是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的正方向。

a)數(shù)控車床 b) 立式數(shù)控鏜銑床 c) 臥式數(shù)控鏜銑床

圖2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向

(1)Z軸坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的定義

Z 軸：平行于機(jī)床主軸的坐標(biāo)軸。

正方向：為從工作臺(tái)到刀具夾持的方向，即刀具遠(yuǎn)離工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向。

(2)X軸坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的定義

1)對(duì)工件旋轉(zhuǎn)機(jī)床(車、磨)

X軸在工件徑向上，平行于橫滑座；X軸正方向：為刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向。

2)對(duì)刀具旋轉(zhuǎn)機(jī)床(銑、鉆)

立式：

X軸：為水平的、平行于工件裝夾面的坐標(biāo)軸；正方向：從主軸向立柱看，立柱右方為正。

臥式：

X軸:為水平的、平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸；正方向：從主軸向工件看，工件右方為正。

(3)Y軸坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的定義

Y軸的正方向則根據(jù)X和Z軸按右手法則確定。

(4)旋轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的定義

旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸A、B和C的正方向相應(yīng)地在X、Y、Z坐標(biāo)軸正方向上，按右手螺紋前進(jìn)的方向來確定。

5.工件坐標(biāo)系可以在工件坐標(biāo)系中描述工件的幾何形狀，即NC程序中的數(shù)據(jù)要參照工件坐標(biāo)系。

3 坐標(biāo)原點(diǎn)

在NC機(jī)床上可以確定不同的原點(diǎn)和參考點(diǎn)位置，這些參考點(diǎn)的作用：

1.用于機(jī)床定位；

2.對(duì)工件尺寸進(jìn)行編程。它們是：

(1)機(jī)床原點(diǎn)(M)(Machine Origin或home position)是建立測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的起始點(diǎn)。

(2)機(jī)床參考點(diǎn)(R)(reference point)用行程開關(guān)設(shè)置的一個(gè)物理位置，與機(jī)床原點(diǎn)的相對(duì)位置是固定的，機(jī)床出廠之前由機(jī)床制造商精密測(cè)量確定,一般來說，加工中心的參考點(diǎn)為機(jī)床的自動(dòng)換刀位置。

圖7 機(jī)床坐標(biāo)系

(3)程序原點(diǎn)(W)

程序原點(diǎn)：又稱工件原點(diǎn)(Part Origin)

工件坐標(biāo)系：以工件原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立起來的直角坐標(biāo)系。

是編程員在數(shù)控編程過程中定義在工件上的幾何基準(zhǔn)點(diǎn)。

(4)裝夾原點(diǎn)：Fixture Origin (又稱卡盤零點(diǎn))，可以與工件原點(diǎn)重合。

圖8 數(shù)控車床圖9 數(shù)控鏜銑床

4 絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)

1.絕對(duì)坐標(biāo)表示法：將刀具運(yùn)動(dòng)位置的坐標(biāo)值表示為相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，這種坐標(biāo)的表示法稱之為絕對(duì)坐標(biāo)表示法。如圖10所示。大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都以G90指令表示使用絕對(duì)坐標(biāo)編程。

圖10 絕對(duì)坐標(biāo)表示法

2.相對(duì)坐標(biāo)表示法：將刀具運(yùn)動(dòng)位置的坐標(biāo)值表示為相對(duì)于前一位置坐標(biāo)的增量，即為目標(biāo)點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)值與當(dāng)前點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)值的差值，這種坐標(biāo)的表示法稱之為相對(duì)坐標(biāo)表示法。如圖11所示。大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都以G91指令表示使用相對(duì)坐標(biāo)編程，有的數(shù)控系統(tǒng)用X、Y、Z表示絕對(duì)坐標(biāo)代碼，用U、V、W表示相對(duì)坐標(biāo)代碼。在一個(gè)加工程序中可以混合使用這二種坐標(biāo)表示法編程。

圖11 相對(duì)坐標(biāo)表示法