程序编制中的坐标系

3.3.3　程序编制中的坐标系

1.机床坐标系

为了保证数控机床的运动、操作及程序编制的一致性，数控标准统一规定了机床坐标系和运动方向，编程时采用统一的标准坐标系。

（1）坐标系建立的基本原则

① 坐标系采用笛卡儿直角坐标系，右手法则。如图3-3所示。基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标；相应于各坐标轴的旋转坐标分别记为A、B、C。

图3-3　右手直角坐标系统

② 采用假设工件固定不动，刀具相对工件移动的原则。由于机床的结构不同，有的是刀具运动，工件固定不动；有的是工件运动，刀具固定不动。为编程方便，一律规定工件固定，刀具运动。

③ 采用使刀具与工件之间距离增大的方向为该坐标轴的正方向，反之则为负方向。即取刀具远离工件的方向为正方向。旋转坐标轴A、B、C的正方向确定如图3-3所示，按右手螺旋法则确定。

（2）各坐标轴的确定

确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴。

Z轴：一般以传递切削力的主轴定为Z坐标轴，如果机床有一系列主轴，则选尽可能垂直于工件装卡面的主要轴为Z轴。Z轴的正方向为从工件到刀具夹持的方向。

X轴：为水平的、平行于工件装卡平面的轴。对于刀具旋转的机床，若Z轴为水平时，由刀具主轴的后端向工件看，X轴正方向指向右方；若Z轴为垂直时，由主轴向立柱看，X轴正方向指向右方。对无主轴的机床（如刨床），X轴正方向平行于切削方向。

Y轴：垂直于X轴及Z轴，按右手定则确定其正方向。

如图3-4所示为几种典型机床的坐标系。

（3）机床坐标系的原点

机床坐标系的原点也称机械原点、参考点或零点，这个原点是机床上固有的点，机床一经设计和制造出来，机械原点就已经被确定下来。机床启动时，通常要进行机动或手动回零，就是回到机械原点。数控机床的机械原点一般在直线坐标或旋转坐标回到正向的极限位置。

2.工件坐标系（亦称编程坐标系）

工件坐标系是由编程人员在编制程序时用来确定刀具和程序的起点，工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定，但坐标轴的方向应与机床坐标系一致，并且与之有确定的尺寸关系。机床坐标系与工件坐标系的关系如图3-5所示。不同的工件建立的坐标系也可有所不同，有的数控系统允许一个工件可建立多个工件坐标系，或者在一个工件坐标系下再建立一个坐标系称之为局部坐标系。局部坐标系原点的坐标值应是相对工件坐标系，而不是相对于机床坐标系。通过建立多个坐标系或局部坐标系可大大简化零件的编程工作。

图3-4　几种典型机床的坐标系

图3-5　工件坐标系与机床坐标系的位置关系