数控机床附加坐标轴与进给运动坐标系

1.机床坐标系的确定

在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证所记录数据的互换性，并使编制的程序对同类型机床有通用性。同时也给维修和使用带来便利，需要统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，我国和ISO都规定了机床坐标轴命名的标准。

（1）机床相对运动的规定 在数控机床上，一般认为工件静止，刀具运动。这样编程人员就可以在不考虑机上工件与刀具具体运动的情况下，依据零件模型，确定机床的加工过程。

（2）机床坐标系的规定 在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的。为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向。这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系称为机床坐标系。机床上每一个进给运动，包括直线进给和圆弧进给，定义为一个坐标轴。

我国和ISO标准中均规定，标准机床坐标系，也称基本坐标系，是以直线进给运动为标记的，各轴坐标定义为X、Y、Z，其相互关系用右手笛卡儿直角坐标系决定。

1）进给运动坐标系。伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°，则大拇指代表X坐标轴。食指代表Y坐标轴，中指代表Z坐标轴，大拇指的指向为X坐标轴的正方向，食指的指向为Y坐标轴的正方向，中指的指向为Z坐标轴的正方向。在上述规定中，假定工件不动，而刀具相对于工件运动，如果是工件相对于刀具运动，则用加“'”的字母表示，且方向与刀具运动的方向相反。

2）回转运动坐标系。围绕X、Y、Z轴转动的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示，其方向的正负根据右手螺旋法则而定。根据右手螺旋法则，大拇指的指向为X、Y、Z中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向，如图1-14所示。

3）附加坐标系。在数控机床中，在基本坐标系以外的且平行于它们的运动轴，称为附加坐标轴。由附加坐标轴所构成的坐标系称为附加坐标系，第一组用U、V、W表示，第二组用P、Q、R表示。

图1-14 右手笛卡儿直角坐标系(www.xing528.com)

（3）机床原点设置 机床原点即机床坐标系的原点，它在机床安装调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。

（4）机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。

通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。

数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返同参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。

2.编程坐标系的确定

编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时，不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。

3.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系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。

在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），这一过程俗称为“对刀”。设定加工坐标系后，就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的，这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。