数控机床的坐标系统

机床的坐标系统,包括所有实际存在的机床轴。

1 坐标系

1.机床的坐标系统,包括所有实际存在的机床轴。
2.参考点、刀具和托盘交换点由机床坐标系确定。机床坐标系包括坐标系、坐标原点、运动方向。
3.ISO对数控机床的坐标系统的规定如下:采用笛卡尔直角坐标系,右手定则。

图1 右手直角笛卡尔坐标系

2 坐标轴及其运动方向命名原则

1.不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动,还是工件运动、刀具静止,数控机床的坐标运动指的是刀具相对于工件的运动。
2.即规定以工件为基准,假定工件不动,刀具运动的原则。
3.即以刀具的运动轨迹来编程。
4.机床运动部件运动方向的规定:机床坐标系位置与机床类型有关,JB3051——82规定,增大工件与刀具之间距离的方向是机床运动的正方向。

a)数控车床 b) 立式数控镗铣床 c) 卧式数控镗铣床

图2 数控机床的坐标轴及其运动方向

(1)Z轴坐标运动的定义

Z 轴:平行于机床主轴的坐标轴。
正方向:为从工作台到刀具夹持的方向,即刀具远离工作台的运动方向。

(2)X轴坐标运动的定义

1)对工件旋转机床(车、磨)

X轴在工件径向上,平行于横滑座；X轴正方向:为刀具离开工件旋转中心的方向。

2)对刀具旋转机床(铣、钻)

立式:

X轴:为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴；正方向:从主轴向立柱看,立柱右方为正。

卧式:

X轴:为水平的、平行于工件装夹平面的坐标轴；正方向:从主轴向工件看,工件右方为正。

(3)Y轴坐标运动的定义

Y轴的正方向则根据X和Z轴按右手法则确定。

(4)旋转轴坐标运动的定义

旋转坐标轴A、B和C的正方向相应地在X、Y、Z坐标轴正方向上,按右手螺纹前进的方向来确定。

5.工件坐标系可以在工件坐标系中描述工件的几何形状,即NC程序中的数据要参照工件坐标系。

图3 工件坐标系 图4 车床坐标系

图5 立式铣床坐标系 图6 卧式铣床坐标系

3 坐标原点

在NC机床上可以确定不同的原点和参考点位置,这些参考点的作用:
1.用于机床定位；
2.对工件尺寸进行编程。它们是:

(1)机床原点(M)(Machine Origin或home position)是建立测量机床运动坐标的起始点。
(2)机床参考点(R)(reference point)用行程开关设置的一个物理位置,与机床原点的相对位置是固定的,机床出厂之前由机床制造商精密测量确定,一般来说,加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。

图7 机床坐标系

(3)程序原点(W)

程序原点:又称工件原点(Part Origin)
工件坐标系:以工件原点为坐标原点建立起来的直角坐标系。
是编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点。

(4)装夹原点:Fixture Origin (又称卡盘零点),可以与工件原点重合。

图8 数控车床 图9 数控镗铣床

4 绝对坐标和相对坐标

1.绝对坐标表示法:将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离,这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法。如图10所示。大多数的数控系统都以G90指令表示使用绝对坐标编程。

图10 绝对坐标表示法

图11 相对坐标表示法

2.相对坐标表示法:将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量,即为目标点绝对坐标值与当前点绝对坐标值的差值,这种坐标的表示法称之为相对坐标表示法。如图11所示。大多数的数控系统都以G91指令表示使用相对坐标编程,有的数控系统用X、Y、Z表示绝对坐标代码,用U、V、W表示相对坐标代码。在一个加工程序中可以混合使用这二种坐标表示法编程。

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