处理轴运动方向键

CNC的MCP一般都需要布置+X/-X、+Y/-Y、+Z/-Z等进给轴运动方向选择键（简称方向键），以便选择JOG、INC、REF操作时的运动轴和方向。MCP的方向键布置应按照数控机床的坐标轴及方向定义的标准要求，根据机床的结构形式，选择容易识别的布置形式，以方便操作。

1.坐标轴及运动方向的规定

数控机床相关标准对坐标轴的规定如下，对于直线轴，刀具远离工件的方向应为坐标轴的正向。

1）Z轴。刀具沿主轴轴线方向的运动轴为Z轴，如机床有多个主轴或无主轴，则以垂直工件安装面的轴为Z轴。

2）X轴。刀具在工件安装平面的主要运动轴为X轴，它与Z轴垂直、并平行于工件安装面。

3）Y轴。在Z、X轴确定后，通过图5.3-3a所示的右手定则确定。

图5.3-3 坐标轴与方向的规定

4）回转轴。绕X、Y、Z轴回转的坐标轴分别为A、B、C轴，回转轴的方向可通过右手螺旋定则决定。

5）附加轴。平行于X、Y、Z轴的直线运动轴分别为U、V、W轴，其方向与基本坐标轴X、Y、Z一致。

通常而言，对于数控车削（或磨削）类工件回转的机床，规定刀具沿工件轴向运动的坐标轴为Z轴，刀具沿径向运动轴为X轴，刀具远离工件的方向为Z和X的正向；对于镗铣加工数控机床，刀具沿主轴轴线方向的运动轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z和X、Y的正向。需要注意的是：以上方向都是按工件固定、刀具运动的情况，所确定的坐标轴运动方向，对于工件（工作台）运动的机床坐标轴，应根据刀具相对运动方向，来确定工件（工作台）的实际运动方向。

2.方向键布置

根据以上数控机床坐标轴及方向定义的标准要求，对于常见的数控机床，其方向键一般可按如下方式布置。

1）数控车床。对于平床身数控车床，其刀具安装在刀架上，刀架随工作台（拖板）运动，因此，纵拖板沿主轴（卡盘）的轴向运动应为Z轴，横拖板为径向运动轴X。由于平床身数控车床的刀架一般位于横拖板的前侧，纵拖板向右、横拖板向后（操作者方向）运动，可使刀具远离工件，故应规定为Z、X轴正向，因此，MCP的X、Z轴方向键一般按照图5.3-4b所示的布置方式进行定义。

图5.3-4 平床身数控车床的方向键定义

对于图5.3-5所示的斜床身数控车床，其刀架一般位于横拖板后侧，纵拖板向右、横拖板向前（机床后侧）的运动，可使刀具远离工件，故应定义为Z、X轴正向，因此，X、Z轴方向键一般按照图5.3-5b所示的布置方式进行定义。

图5.3-5 斜床身数控车床的方向键定义

2）数控镗铣床。对于图5.3-6所示的工作台、主轴箱运动的数控镗铣床，其刀具随主轴箱上下运动，主轴箱向上、工作台向外的运动可使刀具远离工件，故应定义为Z、Y轴的正向，因此，X、Y、Z轴的方向键一般按照图5.3-6b所示的布置方式进行定义。

对于图5.3-7所示的工作台升降数控铣床，如刀具和主轴箱固定，则升降台向下、工作台向外运动可使刀具远离工件，故应定义为Z、Y轴正向，因此，X、Y、Z轴方向键一般按照图5.3-7b所示的布置方式进行定义。

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图5.3-6 数控镗铣床的方向键定义

图5.3-7 升降台数控铣床的方向键定义

对图5.3-8所示的工作台移动卧式数控镗床，刀具随主轴箱上下运动，主轴箱向上、工作台向外的运动可使刀具远离工件，故应定义为Y、Z轴正向，因此，X、Y、Z轴方向键一般按照图5.3-8b所示的布置方式进行定义。

3.PLC程序设计

用于方向键控制的PLC程序较为简单，它只需要按照以上数控机床对方向键的布置和定义要求，将来自MCP的方向键输入信号，转换为CNC控制信号中的对应进给轴正/负运动方向信号V380∗0004.7和V380∗0004.6便可。

以802S/C系列CNC为例，802S/C分离型MCP和802Se/Ce、802S base line/C base line集成型MCP的方向键输入地址如表5.3-2所示。

图5.3-8 卧式数控镗床的方向键定义

表5.3-2 802S/C的MCP方向键输入地址表

802S/C的方向键定义可直接通过子程序库中的SBR34（X_CROSS）控制，SBR34可由子程序SBR38（MCP_NCK）调用，无需在OB1中编程。以集成MCP为例，方向键+X/-X的选择程序如图5.3-9所示。

程序中的VW45000052、VW45000054是CNC用户数据MD14510[26]、MD14510[27]的设定值，使用802S/C子程序库时，它们用来设定方向键+X、-X的按键编号。例如，对于图5.3-4所示的平床身数控车床，+X键的设定值一般为MD14510[26]=29，-X键的设定值一般为MD14510[27]=23。对于图5.3-6所示的工作台和主轴箱运动的数控镗铣床，+X键的设定值一般为MD14510[26]=25，-X键的设定值一般为MD14510[27]=27等。

程序中的局部变量L0.0、L0.1分别为方向键+X、-X的状态暂存器。因此，如设定MD14510[26]=29，MD14510[27]=23，L0.0的输出状态将与按键K29输入V10000002.6的状态相同，L0.1的输出状态将与按键K23输入V10000002.1的状态相同。

方向键+Y/-Y、+Z/-Z的编程方法与+X/-X相同，其按键编号设定参数分别为CNC用户数据MD14510[28]/[29]、MD14510[30]/[31]。按键定义用户数据MD14510[26]～[31]的设定值不能重复。

图5.3-9 方向键+X/-X选择程序

以第1轴（X轴）为例，轴运动方向控制信号的输出程序如图5.3-10所示。方向键选择程序生成的局部变量L0.0～L0.5可直接作为CNC进给轴的正/负方向控制信号V380∗0004.7/V380∗0004.6，以及通道控制轴的正/负方向控制信号V32001000.7/V3200 1000.6输出。

MCP上的手动快速键按键【RAP-ID】的位置一般固定，在分离型MCP上为K20、在集成型MCP上为K26，因此，该键的输入信号V10000002.3可直接作为X/Y/Z轴的CNC进给轴手动快速信号V380∗0004.5，以及通道控制轴的手动快速信号V32001000.5等。图中以第1轴（X轴）为例，其他轴的控制程序设计方法与此相同。

图5.3-10 方向键输出程序