数控加工程序编制之数控机床的坐标系培训课件18164.pptx

第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 为了便于数控系统和机床的设计、使用、维修和编程，数控机床的坐标为了便于数控系统和机床的设计、使用、维修和编程，数控机床的坐标轴及运动方向，应有统一的规定。弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概轴及运动方向，应有统一的规定。弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。念及相互关系是至关重要的。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （一）机床坐标系（一）机床坐标系 机床坐标系是机床上机床坐标系是机床上固有固有的坐标系。它是制造和调整机床的基础，也是的坐标系。它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基设置工件坐标系的基础。础。机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。在机在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。该点床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。该点是确定机床参考点的基准。是确定机床参考点的基准。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （二）（二）机床参考点及机床坐标系的建立机床参考点及机床坐标系的建立 数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点机床参考点（测量起点）。（测量起点）。机床参考点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，机床参考点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一般设置在刀具运动的X、Z正向最大极限位置。正向最大极限位置。在机床每次通电之后，工作之在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作（反回参考点操作），使刀具运动到机床参考点，前，必须进行回机床零点操作（反回参考点操作），使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。其位置由机械档块确定。这样通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确这样通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部建立一个以机床零点为坐标原点的地建立机床坐标系，即相当于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。机床参考点对机床原点的坐标是已知值！机床参考点对机床原点的坐标是已知值！Z Z轴上的机械行程轴上的机械行程(限位开关限位开关)Z Z轴上的有效行程轴上的有效行程X X轴上的机械行程轴上的机械行程(限位开关限位开关)X X轴上的有效行程轴上的有效行程X X轴参考点与机床轴参考点与机床 零点的距离零点的距离参考点参考点机床零点机床零点XZ参考点开关参考点开关+编码器零脉冲编码器零脉冲可到达的区域可到达的区域机床零点和机床参考点之间的关系机床零点和机床参考点之间的关系机床坐标轴的机械行程范围是由最大和最小限位开关来限定的，机床坐标轴的有效行程范围是由机床参数（软件限位）来界定的。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 为什么数控机床开机后要先进行返回参考点操作？为什么数控机床开机后要先进行返回参考点操作？在机床通电后，要在机床上建立唯一的坐标系，而大多数数控机床的位置在机床通电后，要在机床上建立唯一的坐标系，而大多数数控机床的位置在机床通电后，要在机床上建立唯一的坐标系，而大多数数控机床的位置在机床通电后，要在机床上建立唯一的坐标系，而大多数数控机床的位置反馈系统都使用增量式的旋转编码器或者增量式的光栅尺作为反馈元件，因而反馈系统都使用增量式的旋转编码器或者增量式的光栅尺作为反馈元件，因而反馈系统都使用增量式的旋转编码器或者增量式的光栅尺作为反馈元件，因而反馈系统都使用增量式的旋转编码器或者增量式的光栅尺作为反馈元件，因而机床在通电开机后，无法确定当前在机床坐标系中的真实位置，所以都必须首机床在通电开机后，无法确定当前在机床坐标系中的真实位置，所以都必须首机床在通电开机后，无法确定当前在机床坐标系中的真实位置，所以都必须首机床在通电开机后，无法确定当前在机床坐标系中的真实位置，所以都必须首先返回参考点，从而确定机床的坐标系原点。先返回参考点，从而确定机床的坐标系原点。先返回参考点，从而确定机床的坐标系原点。先返回参考点，从而确定机床的坐标系原点。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制（三）编程坐标系（三）编程坐标系 同一工件，由于编程原点变了，程序段中的坐标尺寸也随之改变。同一工件，由于编程原点变了，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，确定编程坐标系。因此，数控编程时，应该首先确定编程原点，确定编程坐标系。1）编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。2）编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛 坯在机床上的实际装夹位置。3）编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系 的原点。4）编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标 系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。第二章第二章 数控加工程序编制数控加工程序编制（三）（三）编程坐标系编程坐标系第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制 （四）（四）工件坐标系工件坐标系 操作人员在工件装夹到机床上之后，操作人员在工件装夹到机床上之后，选择工件上的某一已知点作为原点（一般和编程原点重合），建立一个平行于机床各轴方向的坐标系，称为工件坐标系。现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行切换指令进行切换。编。编程坐标系可以同时设定程坐标系可以同时设定6个（个（G54-G59）。）。工件坐标系G54工件坐标系G59G54中的局部坐标系G59中的局部坐标系机床坐标系 机床坐标系、工件（编程）坐标系和局部坐标系的关系该图中机床原点、工件（编程）原点分别在什么位置？第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制 局部坐标系局部坐标系 在工件坐标系中建立的坐标系在工件坐标系中建立的坐标系G52,在所在的工件坐标系里有效。在所在的工件坐标系里有效。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴工件原点偏置：工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制 工件坐标系和工件坐标系和编程坐标系编程坐标系 零件被装夹好后，通过对刀操作，使数控机床相应的编程原点转化为工件坐标系原点，也就是说编程坐标系才变成工件坐标系或者说加工坐标系。因此我们说：因此我们说：工件坐标系就是在机床坐标系里的一个加工工件的坐标位置，即工件坐标系就是在机床坐标系里的一个加工工件的坐标位置，即确定这个工件所放的位置。确定这个工件所放的位置。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制 数控车床加工零件的工件原点一般选择工件右端面与数控车床加工零件的工件原点一般选择工件右端面与数控车床加工零件的工件原点一般选择工件右端面与数控车床加工零件的工件原点一般选择工件右端面与Z Z Z Z轴的交点作为工件原轴的交点作为工件原轴的交点作为工件原轴的交点作为工件原点的工件坐标系。点的工件坐标系。点的工件坐标系。点的工件坐标系。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制 立式机床或加工中心加工零件的工件原点一般以工件中心线与工作台面的立式机床或加工中心加工零件的工件原点一般以工件中心线与工作台面的交点作为工件原点。交点作为工件原点。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 数控坐标系是数控坐标系是以刀具相对静止工件运动为原则以刀具相对静止工件运动为原则，数控机床坐标系采用的是，数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系右手笛卡尔直角坐标系。为了保证编程与加工的一致性，编程坐标系也应是右手笛卡尔直角坐标系。为了保证编程与加工的一致性，编程坐标系也应是右手笛卡尔直角坐标系。工件装夹到机床上时，应使编程坐标系与机床坐标系的工件装夹到机床上时，应使编程坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致坐标轴方向保持一致的。的。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定基本坐标系基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标回转坐标：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。X XY YZ ZX X、Y Y、Z Z+A+A、+B+B、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 坐标轴：坐标轴：数控装备的每个进给轴数控装备的每个进给轴(直线进给、圆进给直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一定义为坐标系中的一个坐标轴。个坐标轴。坐标轴方向坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动刀具相对工件运动的方向。增大刀具与工件距离的方增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向向即为各坐标轴的正方向。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 附加坐标轴附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W；P、Q、R 旋转运动：旋转运动：D、E、F 第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3 数控机床的坐标系 2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 Z坐标坐标 Z坐标 平行于主轴轴线的坐标 没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。主轴能摆动：则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 Z坐标坐标 Z坐标正方向规定：坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。刀具远离工件的方向。立式5轴数控铣床的坐标系+Z+Z+Z+Z第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 Z坐标坐标 第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 X坐标坐标 (a)(a)在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z Z轴水平（卧式）轴水平（卧式）则从刀具则从刀具(主轴主轴)向工件看时，向工件看时，X X坐标的正方向指向右边。坐标的正方向指向右边。Z Z轴垂直轴垂直（立式）（立式）（立式）（立式）单立柱机床，单立柱机床，从刀具向立柱看时，从刀具向立柱看时，X X的正方向指向右边；的正方向指向右边；双立柱机床双立柱机床(龙门机床龙门机床)，从刀具向左立柱看时，从刀具向左立柱看时，X X轴的正方向指轴的正方向指 向右边。向右边。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 X坐标坐标 +Z+Z+X+X第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 X坐标坐标 立式5轴数控铣床的坐标系+Z+Z+X+X第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 X坐标坐标 +Z+Z+X+X第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 X坐标坐标 (b)在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的 径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的 正方向。+Z+Z+X+X第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 Y坐标坐标 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。第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 Y坐标坐标立、卧式数控铣床立、卧式数控铣床+Z+Z+X+X+Z+Z+X+X+Y+Y+Y+Y第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 Y坐标坐标+Z+Z+X+X+Y+Y立式5轴联动数控铣床+Z+Z+X+X+Y+Y龙门数控铣床龙门数控铣床龙门数控铣床龙门数控铣床第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 回转坐标回转坐标A、B、C+Z+Z+X+X+Y+Y+C+C+Z+Z+X+X+Y+Y+A+A+C+C第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 辅助坐标辅助坐标 直线运动：直线运动：U、V、W；P、Q、R 旋转运动：旋转运动：D、E、F 立式5轴数控铣床的坐标系+Z+Z+X+X+Y+Y+A+A+C+C+W+W2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （四）（四）数控机床坐标系规定数控机床坐标系规定 对于工件运动的相反反向对于工件运动的相反反向对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述的刀具运动做相反的规定。用带对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述的刀具运动做相反的规定。用带“”来表示。例如：来表示。例如：+X，“+X”。第二章第二章 数控加工程序编制数控加工程序编制第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制2.3.1 2.3.1 数控机床的两种坐标系数控机床的两种坐标系 （五）绝对坐标编程和相对坐标编程（五）绝对坐标编程和相对坐标编程 绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标系零点计量的编 程方式。相对坐标编程：编程中运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编 程方式（增量坐标编程）。绝对坐标绝对坐标增量坐标增量坐标表达方式：G90/G91；X.Y.Z绝对，U.V.W相对