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了解数控铣床坐标系:概念与解析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了使机床性能得到更好的发挥,快捷编写出优秀的加工程序,有必要深刻理解数控机床坐标系的概念。图3-1 右手直角笛卡儿坐标系基准坐标系由三条相互垂直的轴(几何轴)以及其他没有几何关系的轴(辅助轴)构成。工件坐标系是零件加工程序的参考坐标系,其位置以机床坐标系为基本参考点,工件坐标系的零点可以由编程人员选取。

了解数控铣床坐标系:概念与解析

配置SINUMERIK 828D数控系统的铣床具有强大的编程和加工功能。为了使机床性能得到更好的发挥,快捷编写出优秀的加工程序,有必要深刻理解数控机床坐标系的概念。

数控铣床的坐标系分以分为:

①机床坐标系(MCS),使用机床零点M。

②基准坐标系(BCS)。

③基准零点坐标系(BNS)。

④可设定的零点坐标系(ENS)。

⑤工件坐标系(WCS),使用工件零点W。

(1)机床坐标系(MCS) 机床坐标系由所有实际存在的机床轴构成,坐标系与机床的相互关系取决于机床的类型。标准的机床坐标系是一个右手直角笛卡儿坐标系,如图3-1所示。轴方向由右手“三指定则”确定。站到机床面前,伸出右手,中指与主要主轴进刀的方向相对。然后可以得到:大拇指为+X方向,食指为+Y方向,中指为+Z方向。

用A、B和C分别表示围绕坐标轴X、Y和Z的旋转运动。迎着坐标轴正方向观察,逆时针旋转时旋转方向为正。机床坐标系(MCS)六个轴方向如图3-2所示。

(2)基准坐标系(BCS) 工件总是在一个二维或者三维的垂直坐标系中(WCS)编程。但加工工件时经常需要使用带回转轴或非垂直排列的直线轴的机床。为了将在WCS中编程的坐标(直角)投射到实际的机床轴运动中,需要用到运动转换。

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图3-1 右手直角笛卡儿坐标系

基准坐标系(BCS)由三条相互垂直的轴(几何轴)以及其他没有几何关系的轴(辅助轴)构成。不带运动转换的机床(例如三轴铣床)的基准坐标系(BCS)被投影到机床坐标系(MCS)上时,BCS和MCS总是重合,如图3-3所示。

带运动转换的机床,包含运动变换(如5轴变换、TRANSMIT/TRACYL/TRAANG)的BCS被投射到MCS上时,BCS和MCS不重合。在该机床上,机床轴与几何轴必须使用不同的名称,如图3-4所示。

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图3-2 机床坐标系(MCS)六个轴方向

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图3-3 MCS与不带运动转换的BCS重合

(3)基准零点坐标系(BNS) 基准零点坐标系(BNS)由基准坐标系通过基准偏移后得到,如图3-5所示。所谓基准偏移,是表示基准坐标系(BCS)和基准零点坐标系(BNS)之间的坐标转换,它可以确定例如托盘零点等数据。基准偏移由外部零点偏移、DRF偏移、已叠加的运动、链接的系统框架和链接的基准框架等部分组成。

(4)可设定的零点坐标系(ENS) 通过可设定的零点偏移,可以由基准零点坐标系(BNS)得到可设定的零点坐标系(ENS)。在NC程序中使用G指令G54~G59和G507~G599来激活可设定的零点偏移,如图3-6所示。

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图3-4 MCS和BCS间的运动转换

说明在一个NC程序中,有时需要将原先选定的工件坐标系(或者可设定的零点坐标系)通过位移、旋转、镜像或缩放定位到另一个位置。这可以通过可编程的坐标转换(框架)进行。可编程的坐标转换(框架)总是以可设定的零点坐标系为基准。

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图3-5 基准零点坐标系(BNS)

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图3-6 可设定的零点坐标系(ENS)

(5)工件坐标系(WCS) 工件坐标系(WCS)是编程人员在编程和加工时使用的坐标系,工件坐标系始终是直角坐标系,并且与具体的工件相联系。工件坐标系是零件加工程序的参考坐标系,其位置以机床坐标系为基本参考点,工件坐标系的零点可以由编程人员选取。编程中常用的坐标系形式有直角坐标系和极坐标系两种。

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