标准坐标系的规定解析

为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须确定机床上运动的方向和距离。这就需要建立一个坐标系，这个坐标系称为标准坐标系，也称为机床坐标系。

1.基本原则—刀具相对静止工件运动原则

这一原则使编程人员能在不知道是刀具进给还是工件进给的情况下，就可以依据零件图纸，确定机床的加工过程。编程时，始终假定为工件固定不动以刀具相对移动为原则，因此编程人员无须考虑数控机床的实际运动形式。

2.机床坐标系的规定

标准机床坐标系采用右手笛卡儿直角坐标系，如图3-1 所示。图中X、Y、Z，表示三个移动坐标，大拇指的方向为X 轴的正方向，食指的方向为Y 轴的正方向，中指的方向为轴的正方向。X、Y、Z 坐标轴与机床的主要导轨平行。

在上述X、Y、Z 坐标的基础上，根据右手螺旋法则，可以方便地确定出三个旋转坐标的方向。

3.运动方向的确定

JB 3051-82 标准规定，机床某一运动部件运动的正方向规定为增大刀具与工件间距离的方向。

图3-1　坐标系和运动方向

（1）坐标运动

Z 坐标运动由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z 轴，如图3-2 ～图3-4 所示的车床等。若机床没有主轴（如刨床等），则Z 轴垂直于工件装夹面，如图3-5 所示。若机床有多个主轴（数控龙门式铣床），可选择一个垂直于装夹面的主要主轴方向作为坐标方向，如图3-6 所示。

图3-2　卧式数控车床坐标系

图3-3　具有可编程尾架的双刀架数控车床坐标系

图3-4　立式数控车床坐标系

图3-5　牛头刨车床坐标系

图3-6　数控龙门式铣床坐标系

坐标的正方向是增加刀具和工件间距离的方向。如在钻镗加工中，钻入或镗入工件的方向为轴的负方向。(www.xing528.com)

（2）X 坐标运动

X 坐标运动是水平的，并平行于工件装夹面，通常是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。

对于没有回转刀具或回转工件的机床（如刨床等），X 坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向，如图3-5 所示。

在工件回转的机床（车床、磨床等）上，X 方向取径向且平行于横向滑座，正方向是刀具离开工件旋转中心的方向，如图3-2 ～图3-4 所示。

在刀具旋转的机床（铣床、镗床、钻床等）上，当Z 轴水平（卧轴）时，从主要刀具主轴向工件看，X 轴正方向指向右方，如图3-7 所示。当Z 轴垂直（立轴）时，从主要刀具主轴向立柱看，X 轴正方向指向右方，如图3-8 所示。对于桥式龙门数控铣，当从主要刀具主轴向左侧立柱看，X 轴正方向指向右方，如图3-9 所示。

图3-7　卧式数控铣床坐标系

图3-8　立式数控铣床坐标系

图3-9　数控立式升降台铣床坐标系

（3）Y 坐标的运动

根据以上X、Z 坐标的方向，按照右手笛卡儿直角坐标系即可确定Y 坐标的运动方向。

（4）旋转运动A、B、C 轴

A、B、C 轴相应地表示其轴线平行于X、Y、Z 轴的旋转运动，其正方向为在X、Y、Z 方向上按照右旋螺纹前进的方向，如图3-1 所示。

（5）坐标原点与附加坐标轴

坐标原点用于确定坐标系的位置。标准坐标系X、Y、Z 的移动原点位置及旋转运动A、B、C 的运动原点（0°位置）可以任意选取，但A、B、C 的原点位置最好选择与X、Y、Z 坐标平行。

通常将车床标准坐标系原点设在卡盘端面与主轴轴线的交点处；将铣床标准坐标系原点设在X、Y、Z 三个坐标正方向的极限位置。对于某些类型的数控机床，机床坐标原点不一定要找出物理意义上的具体存在点，而可以理解成机床移动部件所处的一种坐标位置状态。

如果在X、Y、Z 主要直线运动外，另有第二组平行于它们的坐标运动，就称为附加坐标。它们应分别被指定为U、V、W 轴；如果还有第三组运动，则分别指定为P、Q、R 轴，如图3-3、图3-4、图3-6 所示。

如果在第一组旋转运动A、B、C 之外，还有平行或不平行于A、B、C 的第二组旋转运动，可指定为D、E、F 轴。

（6）工件的运动

对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前面所介绍的运动部分是刀具时所作的各项规定，在理论上作相反的安排。此时，可用带“' ”号的坐标轴符号，如+X'、+Y'、+Z'表示工件相对刀具的运动正方向；而用不带“' ”号的坐标轴符号，如+X、+Y、+Z 表示刀具相对工件的运动正方向。两者所表示的方向恰好相反，如图3-6、图3-7、图3-9 所示。对于编程人员来说，编程时只需考虑不带“' ”号的坐标运动方向。