数控编程坐标系知识

数控编程基础知识苏宏志数控工程学院本节内容要点:一、数控机床坐标系的作用六、工件的运动机床坐标系的关系五、机床附加坐标系四、机床坐标系与工件坐标系的关系(难点)三、坐标轴运动方向的确定(重点)二、数控机床坐标系确定原则一、数控机床坐标系的作用数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置，机床运动部件特殊位置及运动范围，即描述机床运动，产生数据信息而建立的几何坐标系。通过机床坐标系的建立，可确定机床位置关系，获得所需的相关数据。工件坐标系原点机床坐标系原点二、数控机床坐标系确定原则1、刀具相对静止工件而运动的原则假设：工件固定，刀具相对工件运动。这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就能根据零件图样确定机床的加工过程。当工件运动时，在坐标轴符号上加“′”表示。2、标准坐标系（机床坐标系）的规定标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定。拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋定则判定，拇指为X、Y、Z的正向，四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向。(1)不论机床的具体结构，一律看作是工件相对静止，刀具运动。ISO标准规定：(3)增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向(2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。三、坐标轴运动方向的确定1、X、Y、Z坐标轴与正方向的确定（1）Z坐标轴•Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。•若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。•若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。（2）X坐标轴•对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。•对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。•对刀具和工件均不旋转的机床（刨床），X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。（3）Y坐标轴根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。注：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W。Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。立式数控铣床的坐标方向为：Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上卧式升降台铣床的坐标方向为：2、旋转运动旋转运动A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，其正方向按照右旋螺纹旋转的方向。4轴联动的数控机床的坐标系5轴联动的加工中心的坐标系(1)机床原点现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。一般取在机床运动方向的最远点。通常车床的机床零点多在主轴法兰盘接触面的中心即主轴前端面的中心上。主轴即为Z轴，主轴法兰盘接触面的水平面则为X轴。+X轴和+Z轴的方向指向加工空间。四机床坐标系与工件坐标系(2)机床坐标系与机床原点、机床参考点机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系，并建立在机床原点上。在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见下图(3)机床参考点也是机床上的一个固定点，不同于机床原点回零操作（回参考点）后表明机床坐标系建立机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可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(4)工件坐标系与工件坐标系原点工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，称为工件（编程）坐标系。工件坐标系原点也称为工件原点或编程原点，由编程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上确定的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点工件原点选择：与设计基准一致尽量选在尺寸精度高，粗糙度低的工件表面最好在工件的对称中心上要便于测量和检测工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致工件坐标系原点工件坐标系原点机床坐标系原点机床坐标系与工件坐标系的关系五附加坐标系对于直线运动，通常建立的附加坐标系有：指定平行于X、Y、Z的坐标轴可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。六工件的运动对于移动部分是工件而不是刀具的机床，用带“′”的字母表示工件的正向运动，如+X′、+Y′、+Z′分别表示工件相对于刀具正向运动的指令，它们与+X、+Y、+Z表示的运动方向恰好相反。小结：机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点，是数控机床进行加工运动的基准参考点；机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可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；编程人员在编程时设定的坐标系称工件坐标系，工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系。确定数控机床坐标系时总是假设工件固定，刀具相对工件运动。标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则判断，直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。工件坐标系设定G92/G50格式：G92X_Y_Z_/G50X_Z_X、Y、Z、为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。•G92指令通过设定刀具起点相对于要建立的工件坐标原点的位置建立坐标系。•此坐标系一旦建立起来，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。工件坐标系设定G54～G59格式:G54X_Y_Z_;功能:通过使用G54–G59命令，来将机床坐标系的一个任意点(工件原点偏移值)并设置工件坐标系。主编：……撰稿教师：……（以姓氏为序）制作：……责任编辑：……电子编辑：……