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第一節(jié) 坐標(biāo)系

在數(shù)控編程時(shí)，為了描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化程序編制的方法及保證紀(jì)錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向均已標(biāo)準(zhǔn)化，ISO和我國都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。通過這一部分的學(xué)習(xí)，能夠掌握機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系的概念，具備實(shí)際動(dòng)手設(shè)置機(jī)床加工坐標(biāo)系的能力。

一、機(jī)床坐標(biāo)系

１、機(jī)床坐標(biāo)系的確定

（1）機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定

在機(jī)床上，我們始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。

（2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。

在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。

例如加工中心上，有機(jī)床的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)以及垂向運(yùn)動(dòng)，如圖5-1所示。在數(shù)控加工中就應(yīng)該用機(jī)床坐標(biāo)系來描述

圖片.png

圖5-1

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定：

圖5-2 直角坐標(biāo)系

1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。

2)大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。

圖片.png

圖5-3機(jī)床運(yùn)動(dòng)的方向

3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向,見圖5-2。

（3）運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定

增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖5-3所示為數(shù)控車床上兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的正方向。

圖片.png

圖5-3機(jī)床運(yùn)動(dòng)的方向

２、坐標(biāo)軸方向的確定

（1）Z坐標(biāo)

Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開工件的方向。

圖5-5所示為數(shù)控車床的Z坐標(biāo)

如果機(jī)床上有幾個(gè)主軸，則選一個(gè)垂直于工件裝夾平面的主軸方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果主軸能夠擺動(dòng)，則

選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果機(jī)床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向。

（2）X坐標(biāo)

X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時(shí)，要考慮兩種情況：

1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀具離開工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。

2）如果刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則分為兩種情況： Z坐標(biāo)水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時(shí)，觀察者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方。圖5-5所示為數(shù)控車床的X坐標(biāo)。

（3）Y坐標(biāo)

在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向。

例：根據(jù)圖5-6所示的數(shù)控立式加工中心結(jié)構(gòu)圖，試確定X、Y、Z直線坐標(biāo)。

（1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開工件的方向?yàn)檎?/p>

（2）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對(duì)刀具主軸向立柱方向看，向右為正。

圖片.png

圖5-6

（3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定后，用右手直角坐標(biāo)系來確定。

３、附加坐標(biāo)系

為了編程和加工的方便，有時(shí)還要設(shè)置附加坐標(biāo)系。

對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，通常建立的附加坐標(biāo)系有：

（1）指定平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。

（2）指定不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸也可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。

圖片.png

４、機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置

機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。

在數(shù)控加工中心上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，見圖5-7。

圖5-7

５、機(jī)床參考點(diǎn)

機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控

系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。通常在數(shù)控加工中心上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的。

數(shù)控機(jī)床開機(jī)時(shí)，必須先確定機(jī)床原點(diǎn)，而確定機(jī)床原點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是刀架返回參考點(diǎn)的操作，這樣通過確認(rèn)參考點(diǎn)，就確定了機(jī)床原點(diǎn)。只有機(jī)床參考點(diǎn)被確認(rèn)后，刀具（或工作臺(tái)）移動(dòng)才有基準(zhǔn)。

二、編程坐標(biāo)系

編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。如圖5-8所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)。

圖片.png

圖5-8編程坐標(biāo)系

編程原點(diǎn)是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。
編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致。

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加工中心的坐標(biāo)系

第一節(jié) 坐標(biāo)系

一、機(jī)床坐標(biāo)系

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