数控车床中机床坐标系-机床参考点与工件坐标系的关系(1)
数控车床编程基础
毛坯直径Φ45mm，长120mm，要求车出一段长为
80mm，直径为Φ40mm的轴
O0002；
N10T0101M03S800；
N20G00X40.0Z2.0；
N30G01Z-80.0F0.2； N40X46.0； N50G00X100.0Z50.0； N60T0100；
B
N30
N40 C
N50
A D
(1) 用G96方式的指令 ➢ G96是接通恒线速度控制的指令，用S指定的数值表
示切削速度，单位：m/min。 ➢ 车削过程中，若主轴转速不变，随着被加工工件直
径减小，切削速度会下降，最佳车削状态被破坏。 为保证在同一材料上加工时选取的最佳线切削速度 保持不变，可以用G96指令保持恒线速度切削。 ➢ 在恒线速度控制中，数控系统根据刀尖所在处的X 坐标值，作为工件的直径来计算主轴转速，在使用 G96指令前必须正确地设定工件坐标系。
④ 倒1/4圆角 编程格式：G01 Z(W)_ R(±r) ；圆弧倒角如图 或G01 X(U)_ R(±r)；圆弧倒角如图
Z轴向X轴
X轴向Z轴
加工如图所示零件的倒棱程序
N20 G00 X10.0 Z2.0;
N50
N40
N30 G01 Z-11.0 R5.0 F0.2; D C
N40 X38.0 C-4.0; N50 Z-21.0;
② 自动返回参考点指令——G28和G30 ➢ 第一参考点返回指令
G28 X(U) ；X向回参考点 G28 Z(W) ；Z向回参考点 G28 X(U) Z(W) ；刀架回参考点 ➢ G30 P2 X(U) Z(W) ；第二参考点返回 G30 P3 X(U) Z(W) ；第三参考点返回 G30 P4 X(U) Z(W) ；第四参考点返回
数控车床中机床坐标系-机床参考点与工件坐标系的关系
数控车床中机床坐标系\机床参考点与工件坐标系的关系[摘要] 我们可以把数控车床分为三大模块，一是数控系统（软件），二是车床本体（硬件），三是被加工工件（浮动件），它们分别有三个坐标系，编程坐标系、机床坐标系和工件坐标系。
[关键词] 机床坐标系机床参考点工件坐标系之间的关系在多年的数控编程理论和实践教学中，笔者发现，许多学生只注重数控编程的学习，而对坐标系的设置只是机械的照搬，对各坐标系的原理和它们之间的关系却不求甚解，虽然经常强调，但在思想上还是引不起足够的重视，致使在实际使用的时候不知所措。
那么什么是机床坐标系？什么是机床原点？什么是机床参考点？它们与设置工件坐标系又有什么关系呢？机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点或机床零位。
是机床制造厂家设置在机床上的一个物理位置，在数控车床上，一般设在主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处。
以机床原点为坐标系原点在水平面内沿直径方向和主轴中心线方向建立起来的Ｘ、Ｚ轴直角坐标系，成为机床坐标系。
建立机床坐标系，其目的（功能）有三：一、机床坐标系是制造和调整机床的基础不论是普通车床还是数控车床，在车床硬件组装和调试时，都必须首先建立一个工艺点（或坐标系），以此为基准来调整和修调一些工艺尺寸诸如机床导轨与主轴轴线的平行度、导轨与主轴的高度、尾座顶尖与主轴是否等高、主轴的径向跳动量、轴向窜动量等等。
这是一个固定点，这个工艺点一旦确定，一般不允许随意变动。
二、建立机床与数控系统的位置关系我们可以把数控车床分为三大模块，一是数控系统（软件），二是车床本体（硬件），三是被加工工件（浮动件）它们分别有三个坐标系，即程序坐标系、机床坐标系和工件坐标系。
数控机床上电后，三个坐标系并没有直接的联系，因此每次开机后无论刀架停留在机床坐标系中的任何位置，系统都把当前位置认定为(0，0)，这样会造成坐标系基准的不统一，数控车床一般采用手动或自动方式让机床回零点的办法来解决这一问题。
数控车床中几个“点”的概念分析
数控车床中几个“点”的概念分析1、数控车床零点数控车床坐标系的原点称为机床零点( X = 0 , Y = 0 ,Z = 0) 。
机床零点是机床上的一个固定点, 由生产厂家事先确定。
机床零点M是机床坐标系的零点以及其他坐标系, 如工件坐标系、编程坐标系和机床内的参考点(或基准点) 的出发点。
数控车床的机床坐标系( XOZ) 的原点O一般位于卡盘端面, 或离卡爪端面一定距离处, 或机床参考点。
数控铣床的机床坐标系( X YZO) 的原点O 一般位于机床参考点或机床工作台的左角上表面。
2、机床参考点(基准点)机床参考点( R) 是由机床制造厂家人为定义的点，机床参考点( R) 与机床零点( M) 之间的坐标位置关系是固定的并被存放在数控系统的相应机床数据中，一般是不允许改变的。
仅在特殊情况下可通过变动机床参考点( R) 的限位开关位置来变动其位置；但同时必须能准确测量出机床参考点( R) 相对机床零点( M) 的几何尺寸距离并存入数控系统的相应机床数据中，才能保证原设计的机床坐标系统不被破坏。
控制系统启动后，所有的轴都要回一次参考点，以便校正行程测量系统。
多数机床都可以自动返回参考点，如因断电使控制系统失去现有坐标值，则可返回参考点，并重新获得准确的位置值。
参考点R的位置是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先确定好的。
参考点对机床零点的坐标是一个已知数, 参考点多位于加工区域的边缘。
3、工件零点(编程零点)由操作者或编程者在编制零件程序时, 以工件上某一固定点为零点建立的坐标系, 称为工件坐标系(或编程坐标系) 。
此工件坐标系的零点称为工件零点(或编程零点) W。
选择工件零点的原则是：让工件图中的尺寸容易换算成坐标值, 尽量直接用图样尺寸作为坐标值。
测量系统能方便地检查, 装夹、调整、容易定向、定位。
数控车床工件零点在成品件轮廓右侧边缘或左侧边缘的主轴轴线上。
铣床工件零点选工件的一个外角,工件零点选定后(往往是相对于参考点的距离) , 在起动机床时输入到数控装置中去。
CNC机床坐标系的确定及工件坐标系
CNC机床坐标系的规定及工件坐标系1进给运动与坐标系数控加工必须准确描述进给运动。
加工过程中，刀具相对工件运动轨迹和位置决定了零件加工的尺寸、形状。
数控加工就是让数控机床按照数控程序所描述的刀具相对工件运动的轨迹进行切削运动，从而加工出零件的表面形状。
把刀具相对工件的进给运动轨迹简称刀轨，数控机床必须确切知道刀轨，编程人员必须准确描述表达刀轨。
刀轨一般由直线段或圆弧段组成，线段起点、终点、交点、切点的位置是表达刀轨的最主要信息。
数学中，点位可以在坐标系里定义为坐标值。
如果在数控机床上规定建立一个笛卡儿直角坐标系的数控机床坐标系，就可以方便地在机床或在工件的图样上描述刀轨。
CNC编程中，使用数字来“翻译”图纸，将图纸的尺寸变成刀轨。
国际数控标准I S0841规定数控机床标准坐标系采用右手笛卡儿坐标系，如图1所示，用右手笛卡儿坐标系来规定数控机床标准坐标系。
图1右手笛卡儿坐标系规定数控机床标准坐标系2机床标准坐标系规定1.机床坐标系基本规定⑴刀具相对工件运动的原则编程人员编程时可以假定机床加工时工件是静止的。
如果能假定刀具是相对于静止的工件进行进给运动，那么，编程人员可以不必考虑具体机床在加工时是刀具移向工件，还是工件移向刀具，可直接依据零件图样，确定机床加工过程及编程。
⑵机床进给运动的名称、方向规定机床进给运动的坐标轴向用X、Y、Z表示。
表示机床进给运动的坐标系中，X，Y，Z轴向的关系符合右手直角笛卡儿坐标系规则，用右手的拇指、食指和中指分别代表X，Y，Z三轴，三个手指互相垂直，所指方向分别为X，Y，Z轴的正方向。
如图1。
围绕平行X、Y、Z旋转坐标轴的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示。
数控车床坐标系
一、基本坐标系机床坐标轴：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定了统一的标准，规定直线进给坐标轴用X,Y,Z表示，称基本坐标轴。
X,Y,Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔法则确定，如下图所示图中大拇指指向X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向Z轴的正方向。
小结：机床坐标系坐标轴应遵循的原则运动方向的确定刀具相对与静止工件而运动的原则，且刀具远离工件的方向为坐标轴正方向。
则坐标系用加“’”的字母表示，按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，则有：•+X=-X′ +Y=-Y′ +Z=-Z′•+A=-A′ +B=-B′ +C=-C′确定机床坐标轴的正方向坐标轴方向的确定1、Z轴坐标的运动一般取产生切削力的主轴轴线方向为Z轴方向2、X轴坐标的运动X轴一般位于平行于工件装夹面的水平面内，且垂直于Z轴，车床上是对应刀架的径向移动方向。
3、Ｙ轴坐标的运动Ｙ轴（车床上通常设为虚轴）于Ｘ轴和Ｚ轴一起构成遵循右手笛卡尔坐标系。
确定机床坐标系各坐标轴的具体方位的方法二、坐标系的类型1、机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的直角坐标系称为机床坐标系。
机床坐标系是机床固有的，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。
其坐标轴及方向按标准规定，其坐标原点的位置则由各机床生产厂设定，一般情况下，不允许用户随意变动。
刀具运动的参照坐标系机床坐标系2、工件坐标系工件坐标系也称编程坐标系，专供编程时使用，选择工件上的某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。
，如下图所示。
工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的坐标系所代替为止。
工件坐标系编制程序所用的参照坐标系机床坐标系和工件坐标系的对比工件坐标系机床坐标系三、各个基本点及关系画龙点睛1、机床原点机床坐标系的原点又称为机床原点或机床零点，这是一个固有的点，通常有机床制造厂确定。
它是数控车床进行加工运动的基准参考点。
数控车床坐标系与工件坐标系的关系
1. 数控车床坐标系数控车床坐标系是数控车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）位置的参考系，其建立在数控车床原点上。
数控车床坐标系各坐标和运动正方向按前述标准坐标系规定设定。
2. 数控车床原点数控车床都有有一个基准位置，称为机床原点，是数控车床制造商设定在数控车床上的一个物理位置，其作用是使数控车床与控制系统同步，建立测量数控车床运动坐标的起始点。
数控车床上有一些固定的基准线，如主轴中心线；还有固定的基准面。
数控车床原点一般设在主轴位于正极限位置时的基准点上，当数控车床的坐标轴手动返回各自的零点以后，用各坐标轴部件上基准线和基准面之间的给定距离来决定数控车床原点位置。
3. 数控车床参考点与数控车床原点相对应的还有一个机床参考点，它也是数控车床上的一个固定点，通常不同于数控车床原点，为了在数控车床工作时建立机床坐标系，要通过参数精确测量来确定。
一般，数控车床工作前，必须先进行回参考点动作，各坐标轴回零，才可以建立数控车床作坐标系。
参考点的位置可以通过调整机械挡块的位置来改变，改变后必须重新精确测量并修改车床参数。
4. 工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系，在进行数控编程时，首先要根据被加工零件的形状特点和尺寸，在零件图样上建立工件坐标系，使零件上的所有几何元素都有确定的位置，同时也决定了在数控加工时，零件在数控车床上的安放方向。
工件坐标系的建立，包括坐标原点的选择和坐标轴的确定。
5. 工件坐标系原点工件坐标系原点也称为工件原点或编程原点，一般用G92或G54~G59指令指定。
编程原点是由编程人员根据编程计算方便性、数控车床调整方便性、对刀方便性、在毛柸上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点。
不按成人员以零件图上的某一固定点为原点建立工件坐标系，编程尺寸均按工件坐标系中的尺寸给定，编程按工件坐标系进行。
机床坐标系与程序坐标系区别
数控车床基本坐标关系及几种对刀方法比较在数控车床的操作与编程过程中，弄清楚基本坐标关系和对刀原理是两个非常重要的环节。
这对我们更好地理解机床的加工原理，以及在处理加工过程中修改尺寸偏差有很大的帮助。
一、基本坐标关系一般来讲，通常使用的有两个坐标系：一个是机械坐标系；另外一个是工件坐标系，也叫做程序坐标系。
在机床的机械坐标系中设有一个固定的参考点(假设为(X，Z))。
这个参考点的作用主要是用来给机床本身一个定位。
因为每次开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都把当前位置设定为(0，0)，这样势必造成基准的不统一，所以每次开机的第一步操作为参考点回归(有的称为回零点)，也就是通过确定(X，Z) 来确定原点(0，0)。
为了计算和编程方便，我们通常将程序原点设定在工件右端面的回转中心上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。
机械坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机械坐标系中的位置。
这通常在接下来的对刀过程中完成。
二、对刀方法1. 试切法对刀试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。
下面以采用MITSUBISHI 50L 数控系统的RFCZ12车床为例，来介绍具体操作方法。
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，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。
例如，2#刀刀架在X为150.0车出的外圆直径为25.0，那么使用该把刀具切削时的程序原点X值为150.0-25.0=125.0；刀架在Z为180.0时切的端面为0，那么使用该把刀具切削时的程序原点Z值为180.0-0=180.0。
分别将(125.0，180.0)存入到2#刀具参数刀长中的X与Z中，在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐标系。
数控编程中的工件坐标系与机床坐标系的转换技巧
数控编程中的工件坐标系与机床坐标系的转换技巧在数控编程中，工件坐标系与机床坐标系的转换是非常重要的技巧之一。
工件坐标系是以工件为基准建立的坐标系，而机床坐标系则是以机床为基准建立的坐标系。
正确地进行坐标系转换可以确保数控机床按照预期进行加工。
一、工件坐标系与机床坐标系的定义与关系工件坐标系是以工件上某一特定点为原点，建立的三维坐标系。
通常情况下，工件坐标系的原点选取为工件的中心点或者某一特定零件的中心点。
工件坐标系的三个坐标轴分别与工件的三个主轴相平行。
机床坐标系是以数控机床的参考点为原点，建立的三维坐标系。
机床坐标系的三个坐标轴分别与机床的三个主轴相平行。
机床坐标系是固定不变的，而工件坐标系则是随着工件的不同而变化的。
工件坐标系与机床坐标系之间的转换关系可以通过坐标变换公式来表示。
常用的坐标变换公式有三个，分别是平移变换、旋转变换和比例变换。
通过这些变换公式，可以将工件坐标系中的坐标值转换为机床坐标系中的坐标值。
二、平移变换的技巧平移变换是将工件坐标系中的坐标值沿着各个坐标轴方向进行平移。
在数控编程中，常常需要将工件坐标系的原点与机床坐标系的原点重合。
这时，可以通过平移变换来实现。
平移变换的技巧是确定平移的距离和方向。
通常情况下，平移的距离可以通过测量工件坐标系原点与机床坐标系原点之间的距离来确定。
而平移的方向则需要根据机床坐标系的正方向来确定。
三、旋转变换的技巧旋转变换是将工件坐标系中的坐标值绕某一轴进行旋转。
在数控编程中，常常需要将工件坐标系与机床坐标系进行旋转对齐。
这时，可以通过旋转变换来实现。
旋转变换的技巧是确定旋转的角度和旋转轴。
旋转的角度可以通过测量工件坐标系与机床坐标系之间的夹角来确定。
而旋转的轴则需要根据机床坐标系的轴方向来确定。
四、比例变换的技巧比例变换是将工件坐标系中的坐标值按照比例进行缩放。
在数控编程中，常常需要将工件坐标系的尺寸与机床坐标系的尺寸进行匹配。
这时，可以通过比例变换来实现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由此可知，机床参考点和机床零点之间是有着密切联系的两个点，机床参考点也是机床上的一个固定点，是数控机床出厂时已设定好的，该点是机床坐标系的X、Z轴的正方向的最大极限处的一个固定不变的极限点。其位置由机械挡块或行程开关或栅尺确定。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同，所建立的坐标系叫作参考坐标系。
二、建立机床与数控系统的位置关系
我们可以把数控车床分为三大模块，一是数控系统，二是车床本体，三是被加工工件它们分别有三个坐标系，即程序坐标系、机床坐标系和工件坐标系。
数控机床上电后，三个坐标系并没有直接的联系，因此每次开机后无论刀架停留在机床坐标系中的任何位置，系统都把当前位置认定为，这样会造成坐标系基准的不统一，数控车床一般采用手动或自动方式让机床回零点的办法来解决这一问题。
一、机床坐标系零点与参考点重合
机床上电后，执行机床回参考点操作动作，当刀架移动到X、Z轴正向最大行程处时，装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块，瞬时向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，既回到了参考点，并且以此点为原点建立了机床坐标系，此时CRT显示、，即机床坐标系零点与参考点重合。此后，刀具及X、Z轴的移动范围以及工件的放置位置都在机床坐标系的负方向。
数控车床中机床坐标系\机床参考点与工件坐标系的关系(1)
[摘要] 我们可以把数控车床分为三大模块，一是数控系统，二是车床本体，三是被加工工件，它们分别有三个坐标系，编程坐标系、机床坐标系和工件坐标系。
[关键词] 机床坐标系 机床参考点 工件坐标系 之间的关系
在多年的数控编程理论和实践教学中，笔者发现，许多学生只注重数控编程的学习，而对坐标系的设置只是机械的照搬，对各坐标系的原理和它们之间的关系却不求甚解，虽然经常强调，但在思想上还是引不起足够的重视，致使在实际使用的时候不知所措。
如果我们用G54设置工件坐标系，用刀具试切工件外圆和右端面，当刀具移至试切点A，此时CRT显示Xj=-， Zj=-，测量工件直径为Ф，那么：
X方向的零点偏置值X =-Xj-Ф=-=-………
Z方向的零点偏置值Z =-Zj-0=-=-……………………………
将X=-、Z=-输入到G54下的相应位置中，系统即刻由机床坐标系转换成了以O为原点的工件坐标系，即工件坐标系设置完成。
图1 机床坐标系零点与参考点重合
二、机床坐标系零点与参考点分离
机床上电后，执行机床回参考点操作动作，当滑板移动到X、Z轴正方向最大行程处时，装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块，瞬时向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，表示回到了参考点，此时CRT显示如、，由CRT显示可知，车机床参考点距机床零点的距离在X方向为，在Z方向，说明机床坐标系零点与机床参考点分离。车床参考点仍设在机床坐标系X、Z轴的正方向的最大行程处，而车床的机床原点则定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点处。由此看出，刀具及X、Z轴的移动范围以及工件的放置位置都在机床坐标系的正方向。
不过由于各厂家的习惯不同，机床零点参数设置不尽相同，CRT位置界面显示值也不一样，大多数数控车床会参考点后CRT显示为、，表明机床坐标系零点与机床参考点重合。也有少部分车床参考点与之相反，CRT显示为参考点到机床零点的实际距离，比如、。即机床坐标系零点与机床参考点分离。
由于数控车床的机床零点和参考点设置的不同，在设置工件坐标系时，也就出现了不同的情况。
三、机床坐标系也是设置工件坐标系的基础
在普通车床上加工工件，由于都是靠手工操作，所以对工件坐标系没有太多的要求，但在数控车床操作中，数控系统根据所输入的工件程序，通过系统运算后，由数控装置来控制数控车床的执行机构按工件程序的轨迹运动，来达到对工件加工的目的，但数控车床各个轴的运动都是按机床坐标系进行运动的。当工件在车床上安装后，虽然工件全身置于机床坐标系中，但具体在机床坐标系中的位置并没有得以确认。也就是说机床坐标系与工件坐标系之间还没有建立有机的统一。以机床坐标系运行的刀具，不可能与工件轮廓相吻合。
那么什么是机床坐标系什么是机床原点什么是机床参考点它们与设置工件坐标系又有什么关系呢
机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点或机床零位。是机床制造厂家设置在机床上的一个物理位置，在数控车床上，一般设在主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处。以机床原点为坐标系原点在水平面内沿直径方向和主轴中心线方向建立起来的Ｘ、Ｚ轴直角坐标系，成为机床坐标系。建立机床坐标系，其目的有三：
一、机床坐标系是制造和调整机床的基础
不论是普通车床还是数控车床，在车床硬件组装和调试时，都必须首先建立一个工艺点，以此为基准来调整和修调一些工艺尺寸诸如机床导轨与主轴轴线的平行度、导轨与主轴的高度、尾座顶尖与主轴是否等高、主轴的径向跳动量、轴向窜动量等等。这是一个固定点，这个工艺点一旦确定，一般不允许随意变动。
在实际操作中，人们通常采用试切对刀法来解决这一问题。
我们可以在所装工件上任取一特殊点，一点我们称为工件坐标系原点，它是工件上所有转折点坐标值之基准点。以此点建立的坐标系，称之为工件坐标系。在手动方式下，分别用车刀试切工件的端面和外圆找到工件原点，测量出工件原点到机床原点在X、 Z方向间的距离，这个距离称为工件原点偏置值，即机床原点在工件坐标系中的绝对坐标值。将这个偏置值预存到数控系统中，加工时，工件原点偏置值能适时自动地加到以机床坐标系运动的各轴上，使数控系统通过机床坐标系+工件偏置值来确定加工工件的各坐标值。通过这些操作，我们又建立了工件坐标系与机床坐标系及数控系统之间的联系。
但是，由数控车床的结构分析可知，将刀架中心点运行到主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处是不可能的，故此我们在机床坐标系X、Z轴的正方向的最大行程处设立一个与机床坐标系零点之间有精确位置关系的工艺点，并用行程开关或机械挡块或栅尺定位。这个点我们把它称为针对机床零点的一个参考点。当数控装置通电后让刀架回机床参考点，实际上就达到了机床回零的同样的效果。