数控加工中的坐标系

在编制零件的加工程序时，必须把零件放入一个坐标系中，只有这样才能描述零件的轨迹和尺寸，并编制出合乎要求的程序。为了便于编程时描述机床的运动，简化程序的编制及保证程序的通用性，数控机床的坐标和方向的规定均已标准化。国际标准化组织及一些工业发达的国家都先后制定了数控机床坐标和运动命名的标准，我国颁布了JB/T 3051—1999标准，其中规定的命名原则如下：

（1）刀具相对于静止的工件而运动的原则 这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就可以根据零件图样，确定机床的加工过程。

（2）标准坐标系的规定 为了确定机床上成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要一个坐标系才能实现，这个坐标系就称为标准坐标系。

图7-3 数控加工工艺过程

1.标准坐标系的规定

标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则，如图7-4所示。伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°，指向均为正方向，则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。

图7-4 右手直角笛卡儿坐标系

2.坐标轴与运动方向的确定

标准坐标系是刀具相对于工件运动的坐标系，故又称为刀具运动坐标系，其正方向规定为增大刀具与工件之间距离的方向。

（1）Z坐标轴Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。

（2）X坐标轴X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面。对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），X坐标轴的正方向指向右方。图7-5和图7-6所示分别是数控车床、数控铣床的坐标系。(www.xing528.com)

图7-5 数控车床的坐标系

图7-6 数控铣床的坐标系

（3）Y坐标轴 根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。

3.机床坐标系

机床坐标系的原点是机床上的一个固定点，由机床的制造厂家决定，而参考点则是机床上的一个具体的机械固定点。当刀架或工作台、主轴头返回参考点时，滑板上的触头压下参考点处的限位开关（也有用电磁感应开关的），并向数控装置发出信号，操作面板上显示出刀架或工作台、主轴头的坐标值，即在数控装置中建立了机床坐标系，如图7-7所示。

4.工件坐标系

工件坐标系是用于确定工件上几何要素及进给路线的编程坐标系，其零点是工件原点（又称程序原点），它的位置是任意的。工件坐标系建立在机床坐标系的基础上，与机床坐标系平行，由编程人员根据工艺需要设置。一般选择设计基准作为工件坐标系的零点。

图7-7 机床坐标系与机床原点