项目二： 数控机床坐标系
一、坐标和运动方向命名的原则
为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准，国际标准化组织以及一些工业发达国家都先后制定了数控机床坐标和运动命名的标准，我国机械工业部在1982颁布了JB3052 -82部颁标准，本书在此作简单介绍。
图2-1 右手直角(笛卡尔)坐标系
（一）坐标和运动方向命名的原则
1、在数控机床中统一规定采用右手直角（笛卡尔）坐标系，如图2-1所示。图中大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z的正方向。
2、坐标系中的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。
3、机床在加工过程中不论是刀具移动还是被加工工件移动，都一律假定被加工工件相对静止不动而刀具在移动，并规定刀具远离工件的运动方向为坐标轴的正方向。
二、坐标运动的规定 （一）Z坐标运动
1、与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。 如数控车床、数控立式镗铣床等。
2、若机床没有主轴（如数控刨床等），则Z坐标垂直于工件主要装夹面。 3、若机床有几个主轴，可选择一垂直于工件装夹面的主要轴作为主轴，并
以它确定Z坐标，如数控龙门铣床。
4、Z坐标的正方向是增加刀具和工件之间距离的方向如在钻镗加工中，钻入或镗入工件的方向是Z的负方向。
（二）X坐标的运动
X坐标运动是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。
1.在有回转工件的机床上，如车床、外圆磨床等，X坐标方向是在工件径向，而且平行于横向滑座，对于安装在横向滑座的主要刀架上的刀具，远离工件回转中心的方向是X的正方向。
2.在有刀具回转的机床上（如铣床），若Z坐标是水平的（主轴是卧式的），当由主要刀具主轴向工件看时，X运动的正方向指向右方。如Z坐标是垂直的（主轴是立式的），当由主要刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右方。
3.在没有回转刀具和没有回转工件的机床上（如牛头刨床），X坐标平行于主要切削方向，并且以该方向为正方向。
（三）Y坐标的运动
正向Y坐标的运动，根据X和Z的运动，按照右手笛卡尔坐标系来确定。 （四）旋转运动
在图2-1中，围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示，其正方向用右手螺旋法则确定，以大姆指指向+X，+Y，+Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动的+A，+B，+C。
（五）附加坐标
如果在X，Y，Z主要直线运动之外另有第二组平行与它们的坐标运动，就称为附加坐标。它们分别被规定为U，V和W。
如果在第一组回转运动A，B，C之外，还有平行或不平行于A，B，C的第二组回转运动，可指定为P、Q、R。
（六）工件的运动
对于移动部分是工件而不是刀具的机床，必须将前面所介绍的移动部分是刀具的各项规定，在理论上作相反的安排。若用+X，+Y、+Z表示刀具相对于工件正向运动的指令，则如果是工件移动则用加“′”的字母表示，按相对运动的关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，如图2－1所示。即有： +X =-X′, +Y =-Y′, +Z =-Z′ +A =-A′, +B =-B′, +C =-C′
三、机床坐标系、机床原点和机床参考点
图2-2 机床坐标系、工件坐标系
（一）机床坐标系
机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点又称机械原点。对某一具体机床来说，在经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是机床上固定的点。
（二）机床参考点
为了正确地建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个参考点作为测量起点，它是机床坐标系中一个固定不变的极限点，其固定位置由各轴向的机械挡块来确定。一般数控机床开机后，通常要进行手动或自动（用MDI方式）回参考点以建立机床坐标系。
机床参考点可以与机床零点重合也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。
机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，机床坐标系就建立起来了。
机床参考点在数控机床制造厂产品出厂时，就已经调好并记录在机床使用说
明书中供用户编程使用，一般情况下，不允许随意变动。
四、工件坐标系与工件原点
工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点（也称工件原点、程序原点），建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。
工件坐标系的原点是人为设定的，设定的依据是要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。一般情况下，程序原点应选在设计基准或定位基准上。如对称零件或以同心圆为主的零件，编程原点应选在对称中心线或圆心上；Z轴的工件原点通常选在工件的表面。
五、数控铣床坐标系
如图2-3所示是典型的单柱立式数控铣床坐标系示意图。刀具沿与地面垂直的方向上下运动，工作台带动工件在与刀具垂直的平面（即水平面）内运动。机床坐标系的Z坐标是刀具运动方向，并且刀具向上运动为正方向。当面对机床进行操作时，刀具相对工件的左右运动方向为X坐标，并且刀具相对工件向右运动（即工作台带动工件向左运动）时为X坐标的正方向。Y坐标的方向可用右手法则确定。若以X'、Y'、Z'表示工作台相对于刀具的运动坐标，而以X、Y、Z表示刀具相对于工件的运动坐标，则显然有x'=-x、y'= -y、z'=-z。
图2-3 单柱立式数控铣床坐标系
六、起刀点和换刀点的确定
起刀点是指在数控机床上加工工件时，刀具相对于工件运动的起始点。起刀
点应选择在不妨碍工件装夹、不会与夹具相碰及编程简单的地方。
换刀点是指在数控机床上加工工件时，更换刀具的点。换刀点应选择在不会与工件、夹具相碰及编程简单的地方。对于数控铣床一般选在靠近Z轴参考点附近。
第二节 数控编程概述
用数控机床来加工零件，加工前必须按要求编写零件加工程序，加工过程中机床按零件加工程序自动完成加工任务。数控机床编程是数控加工的基础。数控编程就是用特定的符号和规定的语法规则书写的机床数控系统能够识别的计算机程序，该程序指挥机床的不同部分按一定的动作顺序、运动轨迹（包括速度、加速度）、主轴转速等进行工件的切削加工工作。数控机床编程前要对所加工零件进行工艺分析并作必要的数值计算，然后按所使用的数控系统和机床厂家提供的编程手册要求编写零件加工程序。编写好的复杂的零件加工程序还要进行仿真、试切等调试工作，才能用于零件的加工。
一、数控铣床编程特点 （一）尺寸字选用灵活
在一个程序中，根据被加工零件的图样标注尺寸，从方便编程的角度出发，可采用绝对尺寸编程、增量尺寸编程，也可以采用绝对、增量尺寸混合编程。
（二）固定循环功能
在编程时通过点定位并结合固定循环指令编程，可以进行钻孔、扩孔、铰孔和镗孔等加工提高了编程工作效率。为简化编程，数控系统有不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削。
（三）直接按工件轮廓编程
2-2掌握数控铣床编程基本知识要点
