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加工中心的坐標(biāo)系
閱讀：1944 發(fā)布時間：2020-8-10第一節(jié) 坐標(biāo)系
在數(shù)控編程時，為了描述機床的運動，簡化程序編制的方法及保證紀(jì)錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機床的坐標(biāo)系和運動方向均已標(biāo)準(zhǔn)化，ISO和我國都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。 通過這一部分的學(xué)習(xí)，能夠掌握機床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系的概念，具備實際動手設(shè)置機床加工坐標(biāo)系的能力。
一、機床坐標(biāo)系
１、機床坐標(biāo)系的確定
（1） 機床相對運動的規(guī)定
在機床上，我們始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機床的加工過程。
（2）機床坐標(biāo)系的規(guī)定
標(biāo)準(zhǔn)機床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。
在數(shù)控機床上，機床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標(biāo)系來實現(xiàn)，這個坐標(biāo)系被稱之為機床坐標(biāo)系。
例如加工中心上，有機床的縱向運動、橫向運動以及垂向運動，如圖5-1所示。在數(shù)控加工中就應(yīng)該用機床坐標(biāo)系來描述
圖5-1
標(biāo)準(zhǔn)機床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定：
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圖5-2 直角坐標(biāo)系 |
1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。
2)大拇指的指向為X坐標(biāo)的正方向，食指的指向為Y坐標(biāo)的正方向，中指的指向為Z坐標(biāo)的正方向。
圖5-3機床運動的方向
3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向,見圖5-2。
（3）運動方向的規(guī)定
增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖5-3所示為數(shù)控車床上兩個運動的正方向。
圖5-3機床運動的方向
２、坐標(biāo)軸方向的確定
（1）Z坐標(biāo)
Z坐標(biāo)的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向為刀具離開工件的方向。
| 圖5-5所示為數(shù)控車床的Z坐標(biāo) |
如果機床上有幾個主軸，則選一個垂直于工件裝夾平面的主軸方向為Z坐標(biāo)方向；如果主軸能夠擺動，則
選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標(biāo)方向；如果機床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標(biāo)方向。
（2）X坐標(biāo)
X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況：
1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件的方向為X坐標(biāo)的正方向。
2）如果刀具做旋轉(zhuǎn)運動，則分為兩種情況： Z坐標(biāo)水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。 圖5-5所示為數(shù)控車床的X坐標(biāo)。
（3）Y坐標(biāo)
在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向。
例：根據(jù)圖5-6所示的數(shù)控立式加工中心結(jié)構(gòu)圖，試確定X、Y、Z直線坐標(biāo)。
（1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開工件的方向為正。
（2）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對刀具主軸向立柱方向看，向右為正。
圖5-6
（3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定后，用右手直角坐標(biāo)系來確定。
３、附加坐標(biāo)系
為了編程和加工的方便，有時還要設(shè)置附加坐標(biāo)系。
對于直線運動，通常建立的附加坐標(biāo)系有：
（1）平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。
（2） 不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸也可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。
４、機床原點的設(shè)置
機床原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，即機床坐標(biāo)系的原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進(jìn)行加工運動的基準(zhǔn)參考點。
在數(shù)控加工中心上，機床原點一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，見圖5-7。
圖5-7
５、機床參考點
機床參考點是用于對機床運動進(jìn)行檢測和控制的固定位置點。 機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控
系統(tǒng)中。因此參考點對機床原點的坐標(biāo)是一個已知數(shù)。 通常在數(shù)控加工中心上機床原點和機床參考點是重合的。
數(shù)控機床開機時，必須先確定機床原點，而確定機床原點的運動就是刀架返回參考點的操作，這樣通過確認(rèn)參考點，就確定了機床原點。只有機床參考點被確認(rèn)后，刀具（或工作臺）移動才有基準(zhǔn)。
二、編程坐標(biāo)系
編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。如圖5-8所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點。
圖5-8編程坐標(biāo)系
編程原點是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標(biāo)系的原點。
編程原點應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致。