数控机床坐标系

1、.1 一、数控机床坐标系的作用 描述机床的运动，产生数据信息。 二、数控机床坐标系确定的依据JB3051-8（ISO841） 为简化程序编制，保证数据的互换性。 4.3 数控机床坐标系 .2 4.2.1 4.2.1 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 1.1.机床坐标系定义机床坐标系定义 为了为了确定机床的运动方向和移动距离确定机床的运动方向和移动距离，需要在，需要在 机床上建立一个坐标系，这就是机床坐标系。机床上建立一个坐标系，这就是机床坐标系。 机床坐标系是为了确定工件在机床上的位置、机床坐标系是为了确定工件在机床上的位置、 机床运动部件的特殊位置机床运动部件的特殊位置( (如换刀点、参考点

2、如换刀点、参考点) ) 以及运动范围以及运动范围( (如行程范围、保护区如行程范围、保护区) )等而建立等而建立 的几何坐标系，是的几何坐标系，是机床上固有的坐标系。机床上固有的坐标系。 .3 数控机床的标准坐标系：数控机床的标准坐标系：右手笛卡儿直右手笛卡儿直 角坐标系。角坐标系。 直线坐标 X Y Z 旋转坐标 A B C 附加坐标 U V W .4 假定刀具相对于固定的工件运动 2. 机床相对运动的确定 .5 第二节 编程的基础知识 说明：说明： l加工过程中不论是刀具移动还是工件移动，一律加工过程中不论是刀具移动还是工件移动，一律假假 定工件静止不动定工件静止不动，而刀具在移动，并规定

3、刀具远离，而刀具在移动，并规定刀具远离 工件的运动方向为坐标轴的正方向。编程人员在不工件的运动方向为坐标轴的正方向。编程人员在不 知道机床加工时是刀具移动还是工件移动的情况下知道机床加工时是刀具移动还是工件移动的情况下 ，可以根据零件图纸确定机床的加工工艺过程。，可以根据零件图纸确定机床的加工工艺过程。 l如果把刀具看作静止不动，工件移动，那么在坐标如果把刀具看作静止不动，工件移动，那么在坐标 轴的字母上加轴的字母上加“” ；加；加“”字母表示的工件运动字母表示的工件运动 正方向与不加正方向与不加“” 表示的刀具运动正方向相反。表示的刀具运动正方向相反。 +X = X +Y = Y +Z =

4、Z +A = A +B =B +C=C .6 1. 1.正方向的确定原则：刀具远离工件的正方向的确定原则：刀具远离工件的 方向为各坐标轴的正方向，反之则为负方方向为各坐标轴的正方向，反之则为负方 向。向。 3.运动方向的规定运动方向的规定 .7 一、坐标轴及其运动方向一、坐标轴及其运动方向 确定原 则 不论机床的具体结构是工件静止、 刀具运动，或是工件运动、刀具静 止，在确定坐标系时一律看作是工 件相对静止，刀具产生运动 机床的直线运动X、Y、Z采用右手 直角坐标系（见图） X、Y、Z的正向是使工件尺寸增大 的方向 .8 第二节 编程的基础知识 （2）机床坐标系的确定方法）机床坐标系的确定方法

5、 1）Z坐标坐标 n将平行于机床主轴的刀具运动坐标定义为将平行于机床主轴的刀具运动坐标定义为Z坐标。坐标。 n所谓主轴所谓主轴是指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的是指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的 刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。 v当机床有几个主轴时，选一个垂直工件装卡面的主轴为当机床有几个主轴时，选一个垂直工件装卡面的主轴为Z Z轴轴 v当机床没有主轴时，选与装卡工件的工作台面相垂直的直线为当机床没有主轴时，选与装卡工件的工作台面相垂直的直线为Z Z轴轴. v正方向：取刀具远离工件的方向为正方向正方向：取刀具远离工件的方向为正方向 如立

6、式铣床，主轴箱的上、下或主轴本身的上、下即可定为Z轴，且 是向上为正；若主轴不能上下动作，则工作台的上、下便为Z轴，此时 工作台向下运动的方向定为正向。 .9 (2)(2)X X轴：轴：X X轴为水平方向且垂直于轴为水平方向且垂直于Z Z轴并平行于工件轴并平行于工件 装面。装面。 工件旋转运动的机床工件旋转运动的机床( (车床、磨床车床、磨床):): X X轴在工件径向上，平行于横滑座。轴在工件径向上，平行于横滑座。 X X轴正方向：为刀具离开工件旋转中心的方向。轴正方向：为刀具离开工件旋转中心的方向。 3.运动方向的规定运动方向的规定 .10 刀具旋转运动的机床刀具旋转运动的机床( (如铣床

7、、镗床如铣床、镗床): ): X X轴：为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴。轴：为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴。 立式立式： 正方向：从主轴向立柱看，立柱右方为正。正方向：从主轴向立柱看，立柱右方为正。 X X轴轴: :为水平的、平行于工件装夹平面的坐标轴。为水平的、平行于工件装夹平面的坐标轴。 卧式卧式： 正方向：从主轴向工件看，工件右方为正。正方向：从主轴向工件看，工件右方为正。 对于无主轴的机床对于无主轴的机床( (如刨床如刨床) )，X X轴正方向平行于切削轴正方向平行于切削 方向。方向。 (3)(3)Y Y轴：轴：Y Y轴与轴与X X、Z Z轴垂直。当轴垂直。当X X、Z Z轴确

8、定后，按右手法轴确定后，按右手法 则确定则确定Y Y轴正方向。轴正方向。 3.运动方向的规定运动方向的规定 .11 卧卧 式式 车车 床床 的的 坐坐 标标 系系 .12 第二节 编程的基础知识 卧式铣床坐标系卧式铣床坐标系 立式铣床坐标系立式铣床坐标系 .13 4）A、B、C坐标坐标 A、B、C坐标分别为绕坐标分别为绕X、Y、Z坐标的回转进给运动坐标，确坐标的回转进给运动坐标，确 定定X、Y、Z坐标的正方向后，可按右手螺旋定则来确定坐标的正方向后，可按右手螺旋定则来确定A、B、C 坐标的正方向。坐标的正方向。 5）附加运动坐标）附加运动坐标 X、Y、Z为机床的主坐标系或称第一坐标系；如除第一

9、坐标系为机床的主坐标系或称第一坐标系；如除第一坐标系 以外还有平行于主坐标系的其它坐标系则称为附加坐标系。以外还有平行于主坐标系的其它坐标系则称为附加坐标系。 附加的第二坐标系命名为、。附加的第二坐标系命名为、。 附加的第三坐标系命名为附加的第三坐标系命名为P、Q 、。、。 .14 第二节 编程的基础知识 6.绝对坐标系与相对坐标系绝对坐标系与相对坐标系 (1)绝对坐标系绝对坐标系 所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系，所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系，在这个坐标系中移动 的尺寸称为绝对坐标，所用的编程指令称为绝对指令。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标绝对坐标 常用常用X X、Y Y、Z

10、Z代码表示代码表示。 (2)增量坐标系增量坐标系 运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点 是移动的，是移动的，在这个坐标系中移动的尺寸称为增量坐标，也叫增量 尺寸，所用的编程指令称为增量指令。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用增量坐标常用U U、V V、W W代码代码 表示。表示。 说明：说明：同样的加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程，或者同样的加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程，或者 二者混用；采用恰当的编程方式，可以大大简化程序的编写。因二者混用；采用恰当的编程方式，可以大大简化程序的编写。因 此，实际编程

11、时应根据使用状况选用合适的编程方式。此，实际编程时应根据使用状况选用合适的编程方式。 .15 第二节 编程的基础知识 例：如图加工直线例：如图加工直线AB， 在绝对坐标系中表示在绝对坐标系中表示B点坐标值：点坐标值： XB30，YB50； 在增量坐标系中表示在增量坐标系中表示B点坐标值为：点坐标值为： UB20，VB30 .16 4.3.2 4.3.2 工件坐标系工件坐标系( (编程坐标系编程坐标系) ) 工件坐标系的原点就是工件原点，也叫做工件零点。与机 床坐标系不同，工件坐标系是人为设定的，坐标轴的方向应与坐标轴的方向应与 机床坐标系一致机床坐标系一致, 并且与之有确定的尺寸关系。并且与之

12、有确定的尺寸关系。选择工件坐标 系的原点的一般原则是： 1尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，以 利于编程。 2尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提 高被加工件的加工精度。 3要便于测量和检验。 4对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。 5对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。 6Z轴方向的原点，一般设在工件表面。 .17 4.3.3 4.3.3 加工坐标系加工坐标系 1、加工坐标系的确定 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标以确定的加工原点为基准所建立的坐标 系。系。 加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应是指零件被装夹好后，相应 的编程原点

13、在机床坐标系中的位置。的编程原点在机床坐标系中的位置。 .18 1.1.机床原点机床原点 机床坐标系的原点，即机床基本坐标系的原点，它是一机床坐标系的原点，即机床基本坐标系的原点，它是一 个被确定的点，称为机床零点或机械零点个被确定的点，称为机床零点或机械零点( (M M) )。它是机。它是机 床上的一个固定的点，床上的一个固定的点，由制造厂家确定。由制造厂家确定。 数控车床的机床原点多定在主轴前端面的中心。数控车床的机床原点多定在主轴前端面的中心。 数控铣床的机床原点多定在进给行程范围的正极限点处，数控铣床的机床原点多定在进给行程范围的正极限点处， 但也有的设置在机床工作台中心，使用前可查阅

14、机床用户手但也有的设置在机床工作台中心，使用前可查阅机床用户手 册。册。 4.4 4.4 数控机床上的有关点数控机床上的有关点 .19 机床原点的设置（车床）：机床原点的设置（车床）：多定在主轴前端面的多定在主轴前端面的 中心。中心。 4.4 4.4 数控机床上的有关点数控机床上的有关点 机床原点 .20 机床原点的设置（铣床）：机床原点的设置（铣床）：多定在进给行程范围多定在进给行程范围 的正极限点处的正极限点处 4.4 4.4 数控机床上的有关点数控机床上的有关点 .21 2. 2. 工件坐标系原点工件坐标系原点 工件坐标系的原点，也叫编程零点。工件坐标系的原点，也叫编程零点。 一般选择原

15、则：一般选择原则： (1) (1) 工件零点选在工件图样的尺寸基准上；工件零点选在工件图样的尺寸基准上； (2) (2) 能使工件方便地进行装夹、测量和检验；能使工件方便地进行装夹、测量和检验； (3) (3) 工件零点尽量选在尺寸精度比较高、粗糙度比较低工件零点尽量选在尺寸精度比较高、粗糙度比较低 的工件表面上；的工件表面上； (4) (4) 对于有对称几何形状的零件，工件零点最好选在对对于有对称几何形状的零件，工件零点最好选在对 称中心点上。称中心点上。 .22 工件随夹具安装在机工件随夹具安装在机 床上，这时测得的工件原床上，这时测得的工件原 点与机床原点间的距离称点与机床原点间的距离称

16、 作作工件原点偏置工件原点偏置。然后用然后用 MDI方式方式将其输入到数控将其输入到数控 系统的工件坐标系偏置值系统的工件坐标系偏置值 存储器中。存储器中。加工时，工件加工时，工件 原点偏置量原点偏置量自动加到工件自动加到工件 坐标系上，使机床实现准坐标系上，使机床实现准 确的坐标运动。因此，编确的坐标运动。因此，编 程人员可以不考虑工件在程人员可以不考虑工件在 机床上的安装位置，直接机床上的安装位置，直接 按图样尺寸编程。按图样尺寸编程。 .23 3. 机床参考点机床参考点 参考点参考点( (或机床原点或机床原点) )是用于对机床工作台是用于对机床工作台( (或滑板或滑板) )与刀与刀 具相

17、对运动的测量系统进行具相对运动的测量系统进行定标与控制的点定标与控制的点。 一般都是设定在各轴一般都是设定在各轴正向行程极限点正向行程极限点的位置上。该位置的位置上。该位置 是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先调整好的，是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先调整好的， 它它相对于机床原点的坐标是一个已知数，一个固定值。相对于机床原点的坐标是一个已知数，一个固定值。 每次开机启动后，或当机床因意外断电、紧急制动等原每次开机启动后，或当机床因意外断电、紧急制动等原 因停机而重新启动时，都因停机而重新启动时，都应该先让各轴返回参考点应该先让各轴返回参考点，进，进 行一次位置校准，以消除上次运动所带

18、来的位置误差。行一次位置校准，以消除上次运动所带来的位置误差。 4.4 4.4 数控机床上的有关点数控机床上的有关点 .24 为什么要返回参考点？为什么要返回参考点？ 数控机床开机时，必须先回零，即确定机床原点，而确数控机床开机时，必须先回零，即确定机床原点，而确 定机床原点的运动就是定机床原点的运动就是刀架返回参考点刀架返回参考点的操作，这样通过的操作，这样通过 确认参考点，就确定了机床原点。确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认只有机床参考点被确认 后，刀具（或工作台）移动才有基准。后，刀具（或工作台）移动才有基准。 在机床通电后，要在机床上建立唯一的坐标系，而大多在机床通电后

19、，要在机床上建立唯一的坐标系，而大多 数数控机床的位置反馈系统都使用增量式的旋转编码器或数数控机床的位置反馈系统都使用增量式的旋转编码器或 者增量式的光栅尺作为反馈元件，因而者增量式的光栅尺作为反馈元件，因而机床在通电开机后，机床在通电开机后， 无法确定当前在机床坐标系中的真实位置，无法确定当前在机床坐标系中的真实位置，所以都必须首所以都必须首 先返回参考点，从而确定机床的坐标系原点。先返回参考点，从而确定机床的坐标系原点。 .25 第第3 3章数控加工程序编制基础及数学处理章数控加工程序编制基础及数学处理 机床参考点（车床）机床参考点（车床） .26 用刀具体上与零件表面形成有密切关系的 理想的或假想的点来描述刀具位置； 对刀时，必须使加工起点与刀具上的刀位 点重合； 不同刀具的刀位点各有不同 1. 刀位点刀位点（用以确定刀具位置的参考点） 4.4.2 刀位点和对刀点刀位点和对刀点 .27 .28 2. 2. 对刀点及其位置的确定对刀点及其位置的确定 对刀点：可指刀具相对于工件运动的起点。 选择对刀点的原则如下：选择对刀点的原则如下： (1) (1) 便于数学处理便于数学处理( (基点和节点的计算基点和节点的计算) )和程序编和程序编 制简单；制简单