浅议数控车床坐标系

浅议数控车床坐标系

邓小单

衡阳技师学院湖南衡阳421001

摘要：本文主要是在理解数控车床坐标系与工件坐标系的建立的基础上，探究两者之间的相互关系，以便让学生更好的理解数控车床加工过程，激发学生学习《数控车床编程与实训》这门课程的兴趣。

关键词：数控车床坐标系工件坐标系编程坐标系数控车床加工过程

学生在进行数控车床实训时，指导老师先给学生一张零件图，让学生分析零件图的结构形状、尺寸及技术要求，确定加工该零件所需要的毛坯、刀具及数控加工工艺过程；再对零件图形进行数值计算，确定关键点的坐标，并编写加工程序；然后将程序输入到数控装置中，并校验程序；最后将工件与刀具装到数控车床上，对刀，数控装置通过控制主轴转速和转向、刀具X轴与Z轴方向的动作顺序、移动量和进给速度等，从而实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。这也是数控车床的加工过程。因此，数控车床加工过程需要工件坐标系（即编程坐标系）与数控车床坐标系。那么这两种坐标系是如何建立的？它们两者之间又有什么关系呢？

一、数控车床坐标系

数控车床坐标系是以工件静止，刀具相对于工件运动的原则来确定的，是通过右手笛卡尔直角坐标系来确定的，即伸出右手的拇指、食指和中指，并互为90°，拇指代表X坐标轴，食指代表Y坐标轴，中指代表Z坐标轴。

数控车床使用X坐标轴、Z坐标轴组成的直角坐标系进行定位和插补运动：Z坐标轴规定为主轴轴线方向，且以刀具远离工件的方向为正方向；X坐标轴在刀具或工件的定位平面内，，一般在水平面内，并与Z轴垂直，且以刀具远离工件的方向为正方向；在确定Z和X坐标轴后，再按照右手笛卡尔直角坐标系确定Y坐标轴及其正方向。卧式数控车床的坐标系如图1所示。

图1

卧式数控车床的坐标系是以机床原点为坐标原点建立起来的X、Z轴直角坐标系。机床原点是机床上的固有点，机床一经设计和制造出来，机床原点就已经被确定下来。如图2所示，数控车床的机床原点为主轴回转中心与卡盘后端面的交点。

数控车床坐标系统是机床固有的坐标系统，它是通过操作刀具返回机床零点的方法建立的。机床启动时，通常要进行机动或手动回零，就是回到机床参考点。机床参考点也是机床上的一个固有点，该点是刀具退离到一个固定不变的极限点。当刀具返回参考点的工作完成后，操作面板上的显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，此表明机床坐标系已经建立。

二、工件坐标系

工件坐标系是编程时使用的坐标系，所以又称为编程坐标系。工件坐标系是人为设定的，既要符合尺寸标注的习惯，又要便于坐标计算和编程。编程原点尽量与零件的设计基准或工艺基准重合，一般选择工件右端面与轴线的交点处为编程原点，如图2所示。

图2

二、数控车床坐标系与工件坐标系的关系

一般来说，零件的数控加工编程和在数控车床上加工是分开进行的。学生是通过对刀将数控车床坐标系与工件坐标系联系起来的。

为了使零件加工程序不受刀具安装位置的影响，必须在加工程序执行前，调整每一把刀的刀尖位置，使刀架转位后，每把刀的刀尖位置都重合在同一点，且都以编程原点为零点，这一过程称为数控车床的对刀。

对刀与编程是学生能否顺利完成数控车床实训的关键。学生掌握了数控车床坐标系与工件坐标系之间的相互关系，可以更好的理解数控车床加工过程，激发学习《数控车床编程与实训》这门课程的兴趣。

参考资料：

《数控车床编程与实训》中南大学出版社