机床坐标系与工件坐标系的优化方法

1.机床坐标系

以机床原点为坐标原点建立起来的X、Y、Z轴直角坐标系,称为机床坐标系。机床原点是机床上的一个固定点,也称为机床零点,是数控机床设计制造的参考点。

机床零点是通过机床参考点间接确定的,机床参考点也是机床上的一个固定点,其与机床零点间有一确定的相对位置,一般设置在刀具运动的X、Y、Z正向最大极限位置。在机床每次通电之后,工作之前,必须进行回机床零点操作,使刀具运动到机床参考点,其位置由机械行程挡块初定位,然后通过电机零位脉冲精确确定。这样,通过机床回零操作,确定了机床零点,从而准确地建立起机床坐标系,即在数控系统内部建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系,一般情况下,机床坐标系在机床出厂前已经调整好,不允许用户随意变动。

2.工件坐标系

编程人员在编程时设定的坐标系,称为编程坐标系。

在编写程序时,为了描述零件的几何形状,零件尺寸要用坐标值来表达,以便数控指令的书写。为此,应在图样上设计一个基准点,各项尺寸均以此点为基准进行坐标尺寸标注。该基准点称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立的直角坐标系,称为工件坐标系。

工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系,工件原点的位置是人为设定的,它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的,所以也称编程原点。同一工件,由于工件原点变了,程序段中的坐标尺寸也随之改变。因此,数控编程时,应该首先确定编程原点,确定工件坐标系。

工件坐标系的坐标轴应该是与机床坐标系相对应的,因为工件在加工时安装到机床上后,按工件坐标系编写的程序中所描述的坐标轴,实际上是指机床坐标轴。

数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、左端面与Z轴的交点上。图2-4所示是以工件右端面与Z轴的交点作为工件原点的工件坐标系。(www.xing528.com)

数控铣床加工零件的工件原点选择时应该注意：工件原点应选在零件图的尺寸基准上,对于对称零件,工件原点应设在对称中心上；对于一般零件,工件原点设在工件外轮廓的某一角上,这样便于坐标值的计算。对于Z轴方向的原点,一般设在工件上表面,并尽量选在精度较高的工件表面上。

编程原点在数控机床上的确定,是在工件装夹完毕后,通过对刀操作来实现的。工件坐标系与机床坐标系的关系如图2-5所示。

图2-4　工件原点与机床原点的关系

图2-5　工件坐标系与机床坐标系的关系

3.绝对坐标与相对坐标

①绝对坐标：是刀具(或工作台)运动轨迹的坐标值,是相对于某一固定的编程坐标原点O计算的坐标系。

②相对坐标：是刀具(或工作台)运动轨迹的坐标值,是以前一运动位置为零点进行相对位移量计算的坐标系。