浅析数控车床坐标系的规定原则

浅析数控车床坐标系的规定原则

毛江华

毛江华

（荆州技师学院434020湖北荆州）

【内容提要】坐标系的建立是用于确定刀具或工件的相对运动方向和位置的，也是为了确定工件几何图形上各几何关系要素（点、直线和圆弧等）的相互位置关系。熟悉和掌握数控车床坐标的应用，是生产加工中质量与安全的一项重要保证措施。

【关键词】数控车床坐标系安全保证

1．数控车床坐标系规定原则

为了便于在编程时准确地描述车床的运动，简化程序的编制方法并保证各相关记录数据的正确与互换性，数控车床的坐标和运动方向都已标准化了。国际标准化组织2001年颁布的ISO841-2001标准规定的命名原则有以下几条：

（1）刀具相对于静止工件而运动的原则

这一原则使编程技术人员能在不知道刀具移近工作还是工件移近刀具的情况下，就可根据零件图样来确定车床的加工过程。

（2）机床坐标系的规定

在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要建立一个坐标才能实现，这个坐标就叫机床坐标系。

数控机床直线运动的坐标轴X、Y、Z（也称为线性轴），规定为右手笛卡儿坐标系。X、Y、Z的正方向是使工件尺寸增加的方向。通常以平行于主轴的轴线为Z轴（即Z坐标运动由传递切削动力的主轴所规定）；而X轴是水平的，并平行于工件的装夹面；最后Y轴就可按右手笛卡儿坐标系来确定。三个旋转轴A、B、C相应的表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运行。A、B、C的正方向相应地为在X、Y、Z坐标正方向向上按右旋螺纹前进的方向。上述规定是工件固定、刀具移动的情况。反之若工件移动，则其正方向分别用X′、Y′、Z′表示。机床的某一运动部件运动的正方向，规定为增大刀具与工件之间距离的方向。

Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。数控车床的Z坐标为工件的回转轴线，其正方向是增大刀具和工件之间距离的方向。X坐标的运动是水平的，这平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标，对于数控车床来说，X坐标的方向是在工件的径向上，其正方向是刀架上刀具离开工件回转中心的方向。

2．数控车床的坐标系

（1）机床坐标系

机床坐标系是数控车床的基本坐标系，它是以机床原点为坐标原点建立起来的XOZ直角坐标系。

机床原点是由生产厂家生产时决定的，是数控车床上的一个固定点。卧式数控车床的机床原点一般定在车床主轴前端面与中心线的交点处，但这个点不是一个物理点，而是一个定义点，它是通过机床参考点间接确定的。机床参考点是一个物理点，其位置由X、Z向的挡块和行程开关确定。对于某台数控车床来讲，机床参考点与机床原点之间有严格的位置关系，机床出厂前已调试准确，确定为某一固定值，这个值就是机床参考点在机床坐标系中的坐标。机床在每次通电后，都必须要进行回零点的操作，以使刀架运动到机床参考点位置，其位置由机械挡块确定。这样通过机床回零操作，确定了机床原点，从而也就准确地建立了机床坐标系了。

（2）工件坐标系

工件坐标系是各编程技术人员自行设定的，其设定的依据既要符合零件图样尺寸标注的习惯，又要方便坐标基点与节点的计算和编程。一般工件坐标系的原点最好选择在工件的定位基准、尺寸基准或是夹具的适当位置上。根据数控车床的特点，编程时，工件原点通常设定在工件左端面或右端面的中心以及卡盘前端面的中心。如图1-2-4所示，就是以工件右端面为工件原点的。实际加工时因考虑工件加工余量和其加工精度，往往将工件原点选择在精加工后的端面上或精加工后的夹紧定位面上。

（3）绝对坐标系统

绝对坐标系统是指工作台位移是从固定的基准点开始计算的，例如，假设程序规定工作台沿X坐标方向移动，其移动距离为离固定基准点200mm，那么不管工作台在接到命令前处于什么位置，它接到命令后总是移动到程序规定的位置处停下。

（4）相对坐标系统

相对（增量）坐标系统是指工作台的位移是从工作台现有位置开始计算的。在这里，对一个坐标轴虽然也有一个起始的基准点，但是它仅在工作台第一次移动时才有意义，以后的移动都是以工作台前一次的终点为起始的基准点。例如，设第一段程序规定工作台沿X坐标方向移动，其移动距离起始点200mm，那么工作台就移动到200mm处停下，下一段程序规定在X方向再移动80mm，那么工作台到达的位置离原起点就是280mm了。

（5）换刀点

换刀点是零件程序开始加工或是在加工过程中更换刀具的相关点。设立换刀点的目的是为了在更换刀具时让刀具处于一个比较安全的切削区域。换刀点可远离工件和尾座处，也可在便于换刀的任何地方，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标系。

参考文献：崔兆华《数控车工》，机械工业出版社，2007

[作者简介]毛江华，女，汉族，本科学历，荆州技师学院高级实习指导教师，研究方向，数控加工技术教学。