浅谈数控加工中几个坐标系的建立

浅谈数控加工中几个坐标系的建立平顶山工业职业技术学院张君彭新荣摘要：主要论述在数控加工中，机械坐标系、机床坐标系、工件坐标系以及局部坐标系的含义及它们之间的关系。关键词：坐标系，数控机床，加工。在数控机床上加工零件时，机床的动作是由数控系统发出的指令来控制的。也就是说，刀具到达的位置信息必须传递给CNC系统，然后由CNC系统发出信号并使刀具移动到这个位置。这就要采用某个坐标系中的坐标值给出其应到达的位置。在进行数控加工中，所采用的坐标系有以下3种类型：机械坐标系、工件坐标系、局部坐标系。一、机械坐标系为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建立一图一机械坐标系个坐标系，这个坐标系就是机械坐标系，也叫标准坐标系，亦叫机床坐标系。该坐标系的原点就是“机床原点”，它是由机床制造商规定的，通常不允许用户改变，机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点。数控车床的机床原点一般设在卡盘前端面或卡盘后端面的中心，数控铣床的机床原点，各个生产厂家不一致，有的设在机床工作台的中心，有的设在进给行程的终点。机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的点，是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。机床参考点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置上，通过减速行程开关粗定位，由零位点脉冲精确定位。机床参考点对机床原点的坐标是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置。机床接通电源后，操作返回参考点即可建立坐标系。一次建立坐标系后，只要不切断电源，那么，复位、设定工件坐标系(G92)、设定局部坐标系(G52)等操作均无变化。机械坐标系在机械中是固定的，它通过操作手动返回参考点，以参考点为原点设定机械坐标系。如图一所示。二、工件坐标系工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。FANUC系统确定工件坐标系有三种方法。第一种是：通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好，他通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置。第二种是：用G50设定坐标系，对刀后将刀移动到G50设定的位置才能加工。对到时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的。第三种方法是：MDI参数，运用G54~G59可以设定六个坐标系，这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关。这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。航天数控系统的工件坐标系建立是通过G92Xazb（类似于FANUC的G50）语句设定刀具当前所在位置的坐标值来确定。加工前需要先对刀，对到实现对的是基准刀，对刀后将显示坐标清零，对其他刀时将显示的坐标值写入相应刀补参数。然后测量出对刀直径Фd，将刀移动到坐标显示X=a-dZ=b的位置，就可以运行程序了（此种方法的编程坐标系原点在工件右端面中心）。在加工过程中按复位或急停健，可以再回到设定的G92起点继续加工。但如果出意外如：X或Z轴无伺服、跟踪出错、断电等情况发生，系统只能重启，重启后设定的工件坐标系将消失，需要重新对刀。如果是批量生产，加工完一件后回G92起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系，需重新对刀。三、局部坐标系在工件坐标系中编程时，在工件坐标系内设有子坐标系，这样比较便利于编程。把这个子坐标系称为局部坐标系。根据G52的指令，在所有的坐标系内(G54～G59)，还可以设定子坐标系，即局部坐标系。各坐标系的原点变为各工件坐标系中的位置。一旦坐标系被设定，以后指令的绝对值方式(G90)的移动指令，则变为局部坐标系中的坐标值。要变更局部坐标时，同样可用G52在工件坐标系中指令新的局部坐标系原点的位置实现。图二局部坐标系局部坐标系的设定不改变工件和机械坐标。当用G50定义工件坐标时，如果没有对局部坐标系中的所有轴指定坐标值，局部坐标系保持不变。如果没有为局部坐标系中的任何轴指定坐标值，则局部坐标系被取消。在进行数控加工中，只有正确理解了这几种坐标系的意义和它们之间的关系，才可以正确地运用它们。参考文献：《数控机床编程操作与加工》牛小铁机械工业出版社TalkontheSet-upoftheSeveralCoordinatesinNCMachiningZhangJunPengXin-rong(PngdingshanIndustrialCollegeofTechnology,Pngdingshan467001,China)Abstract:Thisarticlemainlydiscussesthemeaningsandrelationsofmechnicalcoordinate,machinetoolcoordinate,workpartcoordinateandpartcoordinateinNCmachining.Keywords:coordinateNCmachinemachining