数控机床的坐标系分析

优胜编程龚老师

数控机床的坐标系分析






为了便于数控系统和机床的设计、使用、维修和编程，数控机床的坐标轴及运动方向，应有统一的规定。

一、直线进给和圆周进给运动坐标系     一个直线运动或一个圆周运动定义了一个坐标轴。在ISO和EIA标准中都规定直线进给运动用右手直角笛卡儿坐标系X、Y、Z表示，称基本坐标系。X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定。绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示，用右手螺旋定则决定其正方向。     

数控机床，有的是刀具运动，有的是工件运动。为了便于在不知道刀具与工件之间如何作相对运动的情况下，确定机床的进给操作，特规定：X、Y、Z的正方向总是假定工件不动，刀具相对工件运动。那么，刀具不动，工件相对刀具运动，则用X/、Y/、Z/表示。      
除基本直角坐标系外，还可定义两组附加直角坐标系，U、V、W和P、Q、R。

（一）Z坐标      平行于主轴轴线的坐标；没主轴，则垂直于工件装夹表面的方向。Z轴的正方向是使刀具离开工件的方向。

（二）X坐标      刀具旋转：      Z轴水平：则从刀具向工件看，X轴的正方向指向右边。      Z轴垂直：则从主轴向立柱看，对单立柱机床，X轴的正方向指向右边。对双立柱机床，当从主轴向左立柱看，X轴的正方向指向右边。      工件旋转：X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，刀具离开工件回转中心的方向是X轴的正方向。

（三）Y坐标轴      在X、Z轴的正方向确定后，按右手笛卡儿坐标系，用右手螺旋法则来确定Y坐标的正方向。

二、机床坐标系与工件坐标系

（一）机床坐标系（machine coordinates）与机床原点（machine zero）      机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。      机床上有固有的基准线：主轴中心线；      固有的基准面：工作台面、主轴端面、T型槽侧面。      当机床手动返回各坐标轴原点（零点）后，用各坐标轴部件上的基准线和基准面之间的给定距离来决定机床原点的位置（机床使用说明书中有说明）。

（二）工件坐标系（part coordinates）      工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点（工件原点）所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。      

当工件随夹具在机床上安装后，测量工件原点与机床原点间的距离，这个距离称为工件原点偏置，即机床原点在工件坐标系中的绝对坐标值。这个偏置值可预寸到数控系统，加工时，工件原点偏置值能自动加到机床坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。      

通过测量某些基准面、线之间的距离来确定原点偏置值。

三、绝对坐标与相对坐标      运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系，称为相对坐标系（增量坐标系）。      所有坐标点的坐标值都是从某一固定坐标原点计量的坐标系，称为绝对坐标系。