任務三 數控機床坐標系

任務描述

數控機床坐標系是如何規定的？在一個機床中怎么樣確定和判斷相應X、Y、Z軸？數控機床坐標系如何延伸？

學習目標

了解掌握數控機床坐標系的命名原則，并能通過實際應用分析不同的機床坐標系相應的X、Y、Z等軸。

任務分析

為了描述數控機床零部件的位置，應先學習好數控機床坐標系，只有坐標系確定了，機床上的零部件才有準確的位置。掌握附加軸和相應的應用是本任務的重點和難點。

任務完成

為了便于編程時描述機床的運動、簡化程序的編制方法及保證記錄數據的互換性，數控機床的坐標和運動的方向均已標準化。目前，國際標準化組織規定統一使用標準坐標系（ISO841），我國機械工業部也頒布了JB3051—82《數控機床坐標系和運動方向的命名》的數控標準，它與ISO841標準等效。

一、坐標系的確定原則

1.刀具相對于靜止工件而運動的原則（命名為X、Y、Z軸）

這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可根據零件圖樣確定機床的加工過程。

2.標準坐標（機床坐標）系的規定

在數控機床上，機床的動作是由數控裝置來控制的，為了確定機床上的成型運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的方向和運動的距離，這就需要一個坐標系才能實現，這個坐標系就稱為機床坐標系。

標準的機床坐標系是一個右手笛卡兒直角坐標系，如圖1-2-4所示。圖中規定了X、Y、Z三個直角坐標軸的方向，這個坐標系的各個坐標軸與機床的主要導軌相平行，它與安裝在機床上并按機床的主要直線導軌找正的工件相關。根據右手螺旋方法，可以很方便地確定出A、B、C三個旋轉坐標的方向。

二、運動方向的確定

機床的某一運動部件的運動正方向規定為增大工件與刀具之間距離的方向。

1.Z坐標的運動

Z坐標的運動由傳遞切削力的主軸所決定，與主軸軸線平行的標準坐標軸即為Z坐標，如圖1-2-5所示的車床，圖1-2-6所示的立式轉塔車床或立式鏜銑床等。若機床沒有主軸（如牛頭刨床等），則Z坐標垂直于工件裝夾面，如圖1-2-7所示的牛頭刨床。若機床有幾個主軸，可選擇一個垂直于工件裝夾面的主軸作為主要主軸，并以它確定Z坐標。

Z坐標的正方向是增加刀具和工件之間距離的方向。如在鉆鏜加工中，鉆入或鏜入工件的方向是Z坐標的負方向。

2.X坐標的運動

在沒有回轉刀具和沒有回轉工件的機床上（如牛頭刨床），X坐標平行于主要切削方向，以該方向為正方向，如圖1-2-8所示。在有回轉工件的機床上，如車床、磨床等，X坐標運動方向是徑向的，而且平行于橫向滑座，X坐標的正方向是安裝在橫向滑座的主要刀架上的刀具離開工件回轉中心的方向。

在有刀具回轉的機床上（如銑床），若Z坐標是水平的（主軸是臥式的），當由主要刀具的主軸向工件看時，X坐標運動的正方向指向左方，如圖1-2-9所示。若Z坐標是垂直的（主軸是立式的），當由主要刀具主軸向立柱看時，X坐標運動的正方向指向右方，如圖1-2-8所示的立式銑床。

3.Y坐標的運動

正向Y坐標的運動，根據X坐標和Z坐標的運動，按照右手笛卡兒坐標系來確定。

4.旋轉運動

旋轉運動在圖1-2-4中，A、B、C坐標相應的表示其軸線平行于X、Y、Z坐標的旋轉運動。A、B、C坐標的正向為在X、Y和Z坐標的方向上，右旋螺紋前進的方向。

5.機床坐標系的原點及附加坐標

標準坐標系的原點位置是任意選擇的。A、B、C坐標的運動原點（0°的位置）也是任意的，但A、B、C坐標的原點位置最好選擇為與相應的X、Y、Z坐標平行。如果在X、Y、Z坐標的主要直線運動之外另有第二組平行于它們的坐標運動，就稱為附加坐標。它們應分別被指定為U、V和W，如還有第三組運動，則分別指定為P、Q和R，如有不平行或可以不平行于X、Y、Z坐標的直線運動，則可相應規定為U、V、W、P、Q或R。如果在第一組回轉運動A、B、C坐標之外，還有平行或不平行于A、B、C坐標的第二組回轉運動，可指定為D、E或F。

6.工件的運動

對于移動部分是工件而不是刀具的機床，必須將前面所介紹的移動部分是刀具的各項規定，在理論上作相反的安排。此時，用帶““”的字母表示工件正向運動，如+X'、+Y'、+Z'表示工件相對于刀具正向運動的指令，+X、+Y、+Z表示刀具相對于工件正向運動的指令，二者所表示的運動方向恰好相反。

思考與練習

1.標準坐標系是如何規定的？數控車床與數控銑床坐標系的區別是什么？

2.請畫出下列機床的機床坐標系：

（1）臥式車床；（2）立式銑床；（3）牛頭刨床；（4）臥式銑床。