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第一章数控机床的基本操作第三节数控车床坐标系及对刀湘西民族职业技术学院机电工程系湘西民族职业技术学院机电工程系1、数控机床坐标系作用2、坐标系坐标轴方向的确定3、了解机床坐标系与工件坐标系之间关系4、掌握数控车对刀原理及方法湘西民族职业技术学院机电工程系普通机床的加工时靠人为的摇动手柄控制的，那么数控机床是如何让刀架自动走到我们要求的位置呢？用什么方法来表示刀架的移动及其具体位置呢？湘西民族职业技术学院机电工程系答：依靠程序控制刀具走到我们要求的位置进行切削加工。这里的位置又如何描述？如何准确的描述出我们要求的位置？答：采用坐标方式来描述，每一个位置即每一个都有一个唯一的坐标值，数控编程的原理就是控制刀具从一个点走到下一个点。既然要坐标值，要么就需要有坐标系。湘西民族职业技术学院机电工程系一、机床坐标系1、机床坐标系作用数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置，机床运动部件特殊位置及运动范围，即描述机床运动，产生数据信息而建立的几何坐标系。通过机床坐标系的建立，可确定机床位置关系，获得所需的相关数据。机床坐标系原点工件坐标系原点湘西民族职业技术学院机电工程系2、机床坐标系确定原则1、刀具相对静止工件而运动的原则假设：工件固定，刀具相对工件运动。这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就能根据零件图样确定机床的加工过程湘西民族职业技术学院机电工程系2、标准坐标系（机床坐标系）的规定标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定。拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋定则判定，拇指为X、Y、Z的正向，四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向。湘西民族职业技术学院机电工程系ISO标准规定：(1)不论机床的具体结构，一律看作是工件相对静止，刀具运动。(2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。(3)增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向湘西民族职业技术学院机电工程系3、坐标轴运动方向规定1、X、Y、Z坐标轴与正方向的确定Z坐标轴：Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴湘西民族职业技术学院机电工程系X坐标轴：对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。对刀具和工件均不旋转的机床（刨床），X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。湘西民族职业技术学院机电工程系湘西民族职业技术学院机电工程系Y坐标轴：根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。注：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W。湘西民族职业技术学院机电工程系二、机床坐标系与工件坐标系1、机床原点现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。一般取在机床运动方向的最远点。通常车床的机床零点多在主轴法兰盘接触面的中心即主轴前端面的中心上。主轴即为Z轴，主轴法兰盘接触面的水平面则为X轴。+X轴和+Z轴的方向指向加工空间。湘西民族职业技术学院机电工程系2、机床参考点也是机床上的一个固定点，不同于机床原点。机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置回零操作（回参考点）后表明机床坐标系建立注：开机之后第一步就是进行数控机床的回零操作，其目的就是建立机床坐标系。湘西民族职业技术学院机电工程系3、工件坐标系工件坐标系是人为设定的，设定的依据是既要符合尺寸标注的习惯，又要便于坐标计算和编程。一般工件坐标系的原点最好选择在工件的定位基准、尺寸基准或夹具的适当位置上。湘西民族职业技术学院机电工程系工件坐标系：编程人员在编程时设定的坐标系，称为工件（编程）坐标系。工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。工件坐标系原点：也称为工件原点或编程原点，由编程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上确定的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点工件原点选择：与设计基准一致尽量选在尺寸精度高，粗糙度低的工件表面最好在工件的对称中心上要便于测量和检测湘西民族职业技术学院机电工程系小结：机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系。确定数控机床坐标系时总是假设工件固定，刀具相对工件运动。标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则判断，直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点，是数控机床进行加工运动的基准参考点；机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置；编程人员在编程时设定的坐标系称工件坐标系，工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。湘西民族职业技术学院机电工程系三、建立工件坐标系的方法—对刀通过以上分析，工件坐标系更方便我们编程，同时相关的计算也简单些，那么如何建立工件坐标系？对刀原理：建立一个坐标系，需要正方向和坐标原点，而在数控机床中，X、Y、Z的正方向基本上是固定的，那么只需要确定工件坐标系的原点那么坐标系就确定了。湘西民族职业技术学院机电工程系通常的，数控车床我们习惯性的将工件坐标系建立在工件右端面的中心，这样比较方便我们进行编程和计算。通过数学分析，两条不想交的直线必然相交于一个点。根据这个原则，我们采用试切法，平断面和试切直径的方法来进行对刀建立工件坐标系。湘西民族职业技术学院机电工程系试切法对刀——工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。然后保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。将其输入到相应的刀具参数中的刀长中（即刀偏表中的试切直径中），系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面，在相应刀具参数中的刀宽中（即刀偏表中的试切长度中）输入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系Z原点的位置。如下图湘西民族职业技术学院机电工程系试切直径。退刀，主轴停止，测量。试切退刀湘西民族职业技术学院机电工程系主轴停止，测量。如图为44.834湘西民族职业技术学院机电工程系主轴正转，平端面湘西民族职业技术学院机电工程系此时主轴可不停，进刀偏表，在试切长度地方输入0湘西民族职业技术学院机电工程系换2号刀，如切刀，主轴正转，手摇方式将切刀刀尖置于如图所示位置。湘西民族职业技术学院机电工程系刀不动，进刀偏表，在2号刀试切直径和试切长度地方输入跟1号刀完全一样的数值。3号刀对刀方式同刚才所述的2号刀。湘西民族职业技术学院机电工程系湘西民族职业技术学院机电工程系