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2.2 数控机床的坐标轴和坐标系


第2章 数控编程基础和工艺基础
本章要点
§2.1 数控加工程序的基本
知识 §2.2 数控机床的坐标轴和 坐标系 §2.3 数控编程中的数值计算

§2.4 数控加工的工艺基础

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.1 数控机床坐标轴

和坐标系概述
基本坐标系
数控机床采用在坐标系中描述刀具与工件之间的相对运动轨迹, 这个坐标系是依据空间右手直角笛卡尔坐标系的原则建立的, 称为基本坐标系。

基本坐标轴
基本坐标系中三个坐标轴,称为基本坐标轴。 分别用X、Y、Z表示。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.1 数控机床坐标轴和坐标系概述
右手直角坐标系(笛卡尔坐标系)
X、Y、Z直线进给坐标系按右手定则规定

伸出右手的拇指、食指和中指,并 互成90度,拇指代表X坐标轴,食 指代表Y坐标轴,中指代表Z坐标轴 ,拇指、食指和中指的指向分别代 表X、Y、Z坐标轴的正方向。

第2章 数控编程基础和工艺基础

+Y +Y +C +Z +X +Z +B +X +A +A、+B 或 +C +X、+Y或+Z

笛卡尔直角坐标系统

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.1 数控机床坐标轴和坐标系概述
右手直角坐标系(笛卡尔坐标系)

围绕X、Y、Z轴旋转的旋转进给坐标轴A、B、C则按 右手螺旋定则判定。

大拇指指向+ X、+Y、+Z坐 标轴的方向,则其余四指的 旋转方向即为+A、+B、+C的 方向。

第2章 数控编程基础和工艺基础

+Y +Y +C +Z +X +Z +B +X +A +A、+B 或 +C +X、+Y或+Z

笛卡尔直角坐标系统

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.1 数控机床坐标轴和坐标系概述
刀具运动坐标与工件运动坐标
编程时 采用

刀具与 工件间 的相对 运动方 式

刀具相对于工件运动 字母不带“ ′”的坐标表示工件 固定、刀具运动的坐标 +X = ?X’ +B =??B’ +Y = ?Y’ +C=?C’ +Z = ?Z’ +A = ?A’

工件相对于刀具运动 字母带“ ′”的坐标表示工件运动 、刀具固定的坐标

第2章 数控编程基础和工艺基础

+X?、+Y ? 、+Z ?表示 工件的正移动方向。

先确定Z轴,再确定X轴和Y轴!

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§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
Z坐标轴
定义:一般取传递切削动力的主轴轴线方向为Z轴
正方向:取刀具远离工件的方向为正方向 ?当机床有几个主轴时,选一个垂直工件装夹面的主轴为Z轴 ?当机床没有主轴时,选与工件装夹相垂直的直线为Z轴

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§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
Z坐标轴 对于铣床、镗床、钻 床等是带动刀具旋转 的轴;
+Z

铣床+z轴

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
Z坐标轴
车床、磨床等是 带动工件旋转的轴, 其方向是平行于主轴 轴线,远离工件方向 为正方向。

车床Z轴方向的确定

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
X坐标轴
定义: X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。
正方向:取刀具远离工件的方向为正方向

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§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
X坐标轴
?对于工件旋转的机床

(如车床、磨床等),
X坐标是工件的径向

且平行于横向拖板,
刀具远离回转中心 是正向。
卧式数控车床

第2章 数控编程基础和工艺基础

X坐标轴
?对于刀具旋转的机床 (如铣、钻、镗床) ① 当Z轴水平时,沿刀具

主轴向工件看,X轴的正方
向指向右边。

卧式镗床

第2章 数控编程基础和工艺基础

X坐标轴
?对于刀具旋转的机床 (如铣、钻、镗床) ① 当Z轴水平时,沿刀具

主轴向工件看,X轴的正方
向指向右边。

+Z

+X/

第2章 数控编程基础和工艺基础

X坐标轴
?对于刀具旋转的机床 (如铣、钻、镗床) ② Z轴为铅垂方向 ( 立式主轴) a.对于单立柱机床 ,从刀具向立柱看时

+X

X 轴的正方向指向右
边。

立式数控机床+x

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X坐标轴
?对于刀具旋转的机床 (如铣、钻、镗床) ② Z轴为铅垂方向 ( 立式主轴) a.对于单立柱机床 ,从刀具向立柱看时
+Z

X 轴的正方向指向右
边。

+X/

立式数控机床+x

第2章 数控编程基础和工艺基础

X坐标轴
?对于刀具旋转的机床
+Z

(如铣、钻、镗床) ② Z轴为铅垂方向 ( 立式主轴) b.对于双立柱机床(如 龙门机床),当站在操作台 一侧从主轴向左侧立柱看时 ,X轴的正方向指向右边。

+X/

龙门式机床

第2章 数控编程基础和工艺基础

X坐标轴
?对于刀具旋转的机床 (如铣、钻、镗床) ② Z轴为铅垂方向 ( 立式主轴) b.对于双立柱机床(如 龙门机床),当站在操作台 一侧从主轴向左侧立柱看时 ,X轴的正方向指向右边。

龙门式轮廓铣床

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§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
Y坐标轴
利用已确定的X、Z坐标的正方向,用右手定则或右手螺旋法 则,确定Y坐标的正方向。 ?右手定则:大姆指指向+X,中指指向+Z,则+Y方向为食 指指向 ?右手螺旋法则:在X Z平面,从Z至X,姆指所指的方向 为+y。

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立、卧式数控铣床

+Z

+Y

+Z
+X +Y +X/

第2章 数控编程基础和工艺基础

龙门数控铣床
+Z

+Y

+X/

第2章 数控编程基础和工艺基础

+Z

+X/

+Y

立式5轴数控铣床的坐标系

第2章 数控编程基础和工艺基础

Z X

第2章 数控编程基础和工艺基础

立式车床的坐标系

第2章 数控编程基础和工艺基础

卧式铣床的坐标系
Y
Z

X

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§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
A、B、C旋转坐标轴
绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示,坐标轴相互关 系由右手螺旋法则而定
+Y +B +Z ? ? ? +X ? +X +C +A ? +Z +Y ? +X +Z +X +Y+Z

+Y

+A+B +C

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§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
A、B、C旋转坐标轴
+Z

+Y +C/

+X/

第2章 数控编程基础和工艺基础

+Z

+A +C/

+X/

+Y

立式5轴数控铣床的坐标系

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.2 数控机床坐标轴的规定
附加坐标轴
如果在基本的直角坐标轴X、Y、Z之外,还有其他轴线平行于X、 Y、Z,则附加的直角坐标系指定为U、V、W和P、Q、R。 主坐标或第一坐标系:X、Y、Z 第二组附加坐标:U、V、W 第三组附加坐标:P、Q、R 旋转坐标:D、E

第2章 数控编程基础和工艺基础

+Z +W

+A +C/

+X/

+Y

立式5轴数控铣床的坐标系

第2章 数控编程基础和工艺基础

多轴数控机床坐标系示例
(a)卧式镗铣床 (b)六轴加工中心

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§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.3 机床坐标系、机床原点、机床参考点
机床坐标系
在数控机床上选定一个固定点作为坐标系原点而建立的坐标系称 为机床坐标系。也叫标准坐标系或机械坐标系。

机床原点
数控机床上选定的这个固定点称为机床原点,它是机床坐标系的 原点,是数控机床进行加工运动的基准参考点。 注意:它是机床上的一个固定的点,由制造厂家确定。

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§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.3 机床坐标系、机床原点、机床参考点
机床原点

数控车床的机床原点 一般设在机床主轴轴 线与卡盘安装基准面 的交点上。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.3 机床坐标系、机床原点、机床参考点
机床原点
数控铣床和加工中心 的机床原点一般设在 X、Y、Z坐标轴正方 向移动的最大极限位 置上,但也有的设置 在机床工作台中心。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.3 机床坐标系、机床原点、机床参考点
机床参考点
机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的点,是用于对机床工 作台(或滑板)与刀具相对运动的测量系统进行定标与控制的点。

机床参考点其位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位
开关精确调整好的,坐标值已输入数控系统中,并记录在机床说 明书中,用户不得更改。 因此机床参考点作为机床坐标系的测量起点,对机床原点的 坐标是一个已知数。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.3 机床坐标系、机床原点、机床参考点
机床参考点
?数控车床上机床参考

点是离机床原点最远的
极限点。 ?数控铣床上机床原点

和机床参考点是重合的。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.3 机床坐标系、机床原点、机床参考点
机床参考点
数控机床开机时,必 须先确定机床原点,而 确定机床原点的运动就 是回参考点的操作,这 样通过确认参考点,就 确定了机床原点。只有 机床参考点被确认后, 机床原点才被确认,刀 具(或工作台)移动才 有基准。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点
工件坐标系
在工件上选择一点作为坐标系原点而建立的坐标系称为工件坐标 系。

工件原点
工件坐标系的原点称为工件原点。 注意:工件坐标系的各个坐标轴必须与机床坐标系相应的坐标 轴相平行。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点

工件原点的选择原则
?(1)应使工件原点与工件的尺寸基准重合; ?(2)当工件图中的尺寸容易换算成坐标值时,尽量直接使用 图纸尺寸作为坐标值; ?(3)工件原点应该选在容易找正、在加工过程中容易测量的 位置; ?(4)工件原点的选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引

起的加工误差小等条件。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点

工件原点的选择原则
?数控车床上工件原点 一般设在主轴中心线与 工件前端面、后端面、 卡爪前端面的交点处

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点

工件原点的选择原则
?数控铣床或加工中心 上工件原点一般选在长 方体零件上表面的左下 角或中心处,或在圆柱 体零件轴线与上平面的 交点处。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点

工件原点的选择原则
?数控铣床或加工中心 上工件原点一般选在长 方体零件上表面的左上 角或中心处,或在圆柱 体零件轴线与上平面的 交点处。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点
对刀
对刀是指零件被装夹到机床上之后,用某种方法获得工件原点 在机床坐标系中的位置(即工件原点的机床坐标值)。

对刀点
对刀点是工件坐标系与机床坐标系之间的联系点

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点
对刀点
?对刀点可以设置在被加工零件上,也可以设置在夹具上或机床上 与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置。 ?对刀点可与工件原点重合,也可以选在任何便于对刀之处,但 该点与工件原点之间必须有确定的坐标联系。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点

对刀点的选择原则
?(1)尽量选在工件的设计基准或工艺基准上,以便于数学处 理和简化程序编制;

?(2)在机床上找正容易,加工时便于检查和测量;
?(3)引起的加工误差小。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点

对刀点的选择原则
具体来说如下: ? 当对刀精度要求较高时,对刀点应尽量选在零件的设计基 准或工艺基准上, ? 对于以孔定位的工件,一般取孔的中心作为对刀点。 ? 可设在零件上或夹具上。 ? 对刀点往往与工件原点重合。

第2章 数控编程基础和工艺基础

x

x1
工作原点 换刀点

x0

y1

对刀点 机床原点

y0

y

对刀点的坐标值

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.4工件坐标系、工件原点、对刀点、换刀点
换刀点
换刀点是刀架转位换刀时的位置。 换刀点往往设在工件的外部,以能顺利换刀、不碰 撞工件和其他部件为准。 如在铣床上,常以机床参考点为换刀点;在加工中 心上,以换刀机械手的固定位置点为换刀点;在车床上,

则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。选取的这些
点,都是便于计算的相对固定点。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.5 编程坐标系、程序原点
编程坐标系
编程坐标系是在工件图纸上建立的坐标系。

程序原点
编程坐标系的原点称为程序原点。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.5 编程坐标系、程序原点
程序原点
程序原点一般选在尺寸

标注的基准上。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.5 编程坐标系、程序原点
程序原点
程序原点一般选在尺寸

标注的基准上。

第2章 数控编程基础和工艺基础

程序原点

车削加工的编程原点

铣削加工的编程原点

第2章 数控编程基础和工艺基础
M M W M M R R 参考点 参考点

P

W

Z Z

机床原点 机床原点

W W
工件原点 工件原点

P P
程序原点 程序原点 Z M W

X X

R R 参 考 参 考 点点 定位开关 定位开关

Z
Y

ZZ

M
R

X X

R

X

Y X

W

X X

Z Z

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
工件 原点

机床 原点

编程 原点

机床 参考点

数控车床坐标系及相关点的关系

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.5 绝对坐标系、相对坐标系
绝对坐标系
绝对坐标:坐标系内所有坐标点的坐标植均从某一固定点坐标 原点计量的坐标系,称为绝对坐标系。

第2章 数控编程基础和工艺基础

§2.2 数控机床的坐标轴和坐标系
§2.2.5 绝对坐标系、相对坐标系
相对坐标系
相对坐标:坐标系内某一位置的坐标尺寸用相对于前一位 置的坐标尺寸的增量进行计量的坐标系,称为相对坐标系。


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