数控机床坐标系
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。
数控机床的坐标轴及各轴确立
+Z
笛卡尔直角坐标系统
右手直角坐标系（笛卡尔坐标系） 围绕X、Y、Z轴旋转的旋转进给坐标轴A、B、C则按 右手螺旋定则判定。
大拇指指向+ X、+Y、+Z坐 标轴的方向，则其余四指的 旋转方向即为+A、+B、+C
的方向。
+Y
+B +Y
+C +Z
+X
+X
+X、+Y或+Z
+A +A、+B 或 +C
+Z
② Z轴为铅垂方向 （ 立式主轴）
a．对于单立柱机床 ，从刀具向立柱看时 X 轴的正方向指向右 边。
+X
立式数控机床+x
X坐标轴
对于刀具旋转的机床
（如铣、钻、镗床）
② Z轴为铅垂方向 （ 立式主轴）
a．对于单立柱机床 ，从刀具向立柱看时 X 轴的正方向指向右 边。
+Z +X/
立式数控机床+x
X坐标轴
+Z +W
+A +C/
+X/
+Y
立式5轴数控铣床的坐标系
多轴数控机床坐标系示例
（a）卧式镗铣床
（b）六轴加工中心
卧式数控车床
X坐标轴
对于刀具旋转的机床 （如铣、钻、镗床） ① 当Z轴水平时，沿刀具 主轴向工件看，X轴的正方 向指向右边。
卧式镗床
X坐标轴
对于刀具旋转的机床
（如铣、钻、镗床） ① 当Z轴水平时，沿刀具 主轴向工件看，X轴的正方 向指向右边。
+Z +X/
数控机床坐标系
▪ 机床原点
▪ 机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成 后便确定了，是机床上固有的点。
▪ 机床原点的建立：用回零方式建立。 ▪ 机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程
第三节 数控机床的坐标系
▪ 机床坐标系
▪ 以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有 的座标系，它具有唯一性。
工件原点
立式数控机床的坐标系
卧式数控机床的坐标系
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BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
第三节 数控机床的坐标系
一. 坐标轴的运动方向及其命名
统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可 使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用 性。同时也给 维修和使用带来极大的方便。ISO和 我国都拟定了命名的标准。
第三节 数控机床的坐标系
▪ 进给运动坐标系
ISO和中国标准规定： ▪ 数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给) 定义为
X +A、+B、+C
第三节 数控机床的坐标系
坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。 编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进 行编程。
附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴， 用U.V.W表示。
第三节 数控机床的坐标系
1. Z坐标（轴）
▪ 方位
▪ Z坐标平行主轴轴线的进给轴。
+X/ +Y/
数控机床的坐标系统
3、编程坐标系(工件坐标系）
又称工件坐标系，是编程时用来定义工 件形状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件装夹到机床上时，应使工件坐标系 与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。
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3、工件原点
工件原点（编程原点）：由编程人员在工件上根据编程 方便性自行设定的编制加工程序的原点。
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设置工件原点的一般原则
工件原点与设计基准或装配基准重合，以利于编程。
工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度小的表 面上。
工件原点最好选在工件的对称中心上。
要便于测量和检验。
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4
坐标轴方向的确定
（1）Z坐标
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所 决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z 坐标的正向为刀具离开工件的方向。
注意：1、当机床有几个 主轴时，选一个与工件装 夹面垂直的主轴为Z坐标。 2、当机床无主轴时，选 与工件装夹面垂直的方向 为Z坐标。（牛头刨床）
思考：立式铣床中钻头钻孔 时为Z轴的哪个方向？卧式 车床Z轴正方向如何确定？
③ 对于没有回转轴或没有回转工件的机床，X轴平行于主要切削方 向，且以该方向为正方向。（牛头刨床）
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坐标轴方向的确定
（3）Y坐标
在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右 手直角坐标系来确定Y坐标的方向。
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数控机床的两种坐标系
机床坐标系 机床原点
机床零点
编程坐标系 编程原点
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1、机床原点
机床原点（机械原点)：是指机床坐标系的原点,是机床 上的一个固定点.它不仅是在机床上建立工件坐标系的基准 点,而且还是机床调试和加工时的基准点.随着数控机床种类 型号的不同其机床原点也不同,通常车床的机床原点设在卡 盘端面与主轴中心线交点处,而铣床的机床原点则设在机床X、 Y、Z三根轴正方向的运动极限位置.
数控机床的坐标系
数控机床坐标系的日常维护
每日检查
检查坐标轴的移动是否 正常，润滑系统是否正 常工作，以及切削液的
供给情况。
定期清理
清理机床内部的切屑和 灰尘，保持机床的清洁。
紧固螺丝
定期检查并紧固坐标轴 上的螺丝，确保其稳定
可靠。
记录工作日志
记录每天的维护情况， 以便及时发现问题并进
行处理。
高加工效率和质量。
数控机床坐标系的新技术应用
智能技术
智能技术在数控机床坐标系中得到了广泛应用。例如，通过智能算法对加工过程进行优化 ，实现加工过程的自适应控制和智能监控。
传感器技术
传感器技术在数控机床坐标系中发挥着越来越重要的作用。例如，通过传感器实现加工过 程的实时监测和反馈控制，提高加工精度和稳定性。
集成化
未来数控机床坐标系将更加集成化，实现加工过程的集成控制和优化。集成化能够提高设备的整体性能和稳定性，降 低生产成本和维护成本。
绿色环保
未来数控机床坐标系将更加注重绿色环保，实现加工过程的节能减排和资源循环利用。通过采用新型的 节能技术和环保材料，可以降低设备的能耗和排放，提高设备的环保性能。
05
加工参数设置
在编程过程中，需要根据工件的材料、尺寸等参数，设置相应的加 工参数，这些参数与数控机床坐标系密切相关。
数控机床坐标系在故障诊断中的应用
故障定位
01
当数控机床出现故障时，可以通过检查坐标系的设定和实际位
置，快速定位故障原因。
故障排除
02
根据故障定位的结果，可以针对性地排除故障，恢复数控机床
坐标轴移动不灵活
检查传动系统是否正常，润滑系统是 否工作良好。
加工精度异常
数控机床的坐标系
（2） 相对坐标编程
编程时，工件上各点相对于前一点坐标的坐标值 称为相对坐标值，如图1-9所示，利用相对坐标值进行 编程称为相对坐标编程。
图1-9
动 （3）运动方向的原则 数控机床某一部件运动的正方向， 是增大工件与刀具距离的方向。
3. 坐标轴的确定
（1）Z轴 标准Байду номын сангаас定，机床以传递切削力的主轴所 决定，与主轴轴线平行或重合的标准坐标轴即为Z坐标轴 （如：铣床、钻床、车床、磨床等）；如果机床有几个主 轴，则选一垂直于装夹平面的主轴作为主要主轴；如机床 没有主轴（龙门刨床），则规定垂直于工件装夹平面为Z 轴。
（1）应使工件的零点与工件的尺寸基准重合；
（2）当工件图中的尺寸容易换算成坐标值时，尽量直接使用图纸尺寸作 为坐标值；
（3）工件零点应该选在容易找正，在加工过程中容易测量的位置。
工件坐标系
1.5. 绝对坐标与相对坐标编程
（1）绝对坐标编程 （2）相对坐标编程
（1） 绝对坐标编程
编程时，将工件放置在直角坐标系中，或者在工件上 建立直角坐标系，即工件坐标系。工件上各点相对于坐标 原点的坐标值称为绝对坐标值，如图1-8所示，利用绝对 坐标值进行编程称为绝对坐标编程。 。
（a）
（b）
（c）
图1-2 数控机床坐标系
2.坐标轴的确定原则
（1）刀具相对于工件运动的原则 根据该原则，编程人 员在不知是刀具移向工件还是工件移向刀具的情况下， 只需根据零件图纸，确定零件的加工过程。 （2）标准坐标系原则 数控机床使用的标准坐标系为右 手笛卡儿直角坐标系。通过它可以确定机床运动件的运 动方向及移动尺寸，以完成一系列的成形运动和辅助运
图1-4 机床坐标系
数控机床的标准坐标系
数控机床的标准坐标系数控机床是一种通过数字化程序控制工件加工的机床，它具有高精度、高效率、灵活性强等优点，在现代制造业中得到了广泛应用。
而数控机床的加工精度和效率，很大程度上取决于其标准坐标系的设置和使用。
因此，了解和掌握数控机床的标准坐标系对于提高加工质量和效率至关重要。
数控机床的标准坐标系一般包括三个坐标轴，X轴、Y轴和Z轴。
X轴是机床工作台沿着主轴方向的移动方向，Y轴是工作台的横向移动方向，Z轴是主轴的升降方向。
这个三轴的坐标系构成了数控机床的基本坐标系，也是数控加工中最常用的坐标系。
在数控机床的加工过程中，正确设置和使用标准坐标系是至关重要的。
首先，必须保证各个坐标轴的零点位置准确无误，只有这样才能保证数控机床在加工过程中能够按照预先设定的程序准确地进行移动和定位。
其次，操作人员需要清楚地了解各个坐标轴的移动方向和正负方向，这样才能正确地进行加工程序的编写和调试。
最后，在实际加工过程中，操作人员需要根据工件的具体形状和加工要求，合理选择和设置各个坐标轴的移动路径和速度，以保证加工质量和效率。
除了基本的三轴坐标系外，数控机床在实际加工过程中还可以根据需要设置其他坐标系，如工件坐标系、刀具坐标系等。
这些附加的坐标系可以帮助操作人员更方便地进行加工程序的编写和调试，提高加工的精度和效率。
总之，数控机床的标准坐标系是数控加工过程中至关重要的一环。
正确设置和使用标准坐标系可以保证数控机床在加工过程中能够准确地进行定位和移动，从而保证加工质量和效率。
因此，操作人员需要深入了解数控机床的标准坐标系，不断提高自己的技术水平，以适应制造业对加工精度和效率日益提高的需求。
同时，制造企业也需要加大对数控机床操作人员的培训和技术支持力度，以提高整个制造过程的质量和效率。
数控机床坐标系简介
定位：确定工件 在机床中的位置
测量：测量工件 的尺寸和形状
校准：校准机床 和工件的精度
检测：检测工件 的质量和性能
数控机床坐标系 的校准与调整
校准的目的与内容
目的：确保数控机 床的精度和稳定性
内容：包括对机床 的机械、电气、液 压等各个部分的校 准
校准方法：使用专 用的校准工具和设 备按照规定的程序 进行
确定坐标系轴向： 选择合适的轴向 如X轴、Y轴、Z 轴等
设置坐标系参数： 根据实际需求设 置坐标系的尺寸、 精度等参数
验证坐标系设置： 通过实际加工验 证坐标系的设置 是否正确如有问 题及时调整
坐标系设置的原则
原点：选择便于 编程和操作的位
置
方向：选择便于 编程和操作的方
向
单位：选择便于 编程和操作的单
原点的位置可以通过数控系统 的参数设置进行修改
原点的位置对于数控机床的加 工精度和效率有重要影响
坐标系的方向
数控机床坐标系的原点：通常位于机床工作台的中心
坐标系的方向：通常采用右手定则来确定
右手定则：将右手握拳拇指指向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
坐标系的方向：可以按照右手定则进行旋转以适应不同的加工需求
技术展望
智能化：数控机床 将更加智能化实现 自动编程、自动加 工等功能
网络化：数控机床 将实现网络化实现 远程监控、远程诊 断等功能
高速化：数控机床 将实现高速化提高 加工效率和精度
环保化：数控机床 将更加环保减少废 气、废液等污染物 排放
对未来发展的建议
加强技术创新提高数控机床的精度和效率 注重环保和节能降低数控机床的能耗和污染 加强人才培养提高数控机床的操作和维护水平 加强国际合作引进先进技术和经验提高数控机床的国际竞争力
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数控机床坐标系
教学过程
图2-3 右手直角坐标系
2．刀具运动坐标与工件运动坐标
数控机床的坐标系是机床运动部件进给运动的坐标系。
由于进给
运动可以是刀具相对于工件的运动(车床)，也可以是工件相对于刀具
的运动(铣床)，所以统一规定：有字母不带“＇”的坐标表示刀具相
对于“静止”的工件而运动的刀具运动坐标；带“＇”的坐标表示工
件相对于“静止”的刀具而运动的工件运动坐标。
3．运动的正方向
运动的正方向是使刀具与工件之间距离增大的方向。
（三）、X、Y、Z坐标轴与正方向的确定
1．Z坐标轴
（1） Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平
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。
（2）若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹平面。
（3）若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹平面的主要
轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。
2．X坐标轴
（1）X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹平面，并垂直
于Z坐标轴。
是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标轴
（2）对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标轴的方向在工
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
坐标轴的正方向。
教师通过多
媒体讲解，模型
演示，学生分组
练习，教师巡回
指导
教学过程
（3）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。
（4）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。
3．Y坐标轴
根据X、Z坐标轴，按照右手笛卡儿直角坐标系确定。
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。
立式数控铣床的坐标方向为：
Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左
右移动方向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；
根据右手笛卡尔坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。
卧式升降台铣床的坐标方向为：
Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平
行移动方向）；工作台的平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上。
图2-5 数控铣床
(a)立式； (b)卧式
4．旋转坐标A、B、C轴
旋转坐标A、B、C轴相应地表示其轴线平行于X、Y、Z轴的旋转运动，可根据右手螺旋定则来确定(如图2-3所示)。
大拇指的指向为X、Y、Z轴的正方向。
四指弯曲的方向为对应的A、B、C轴的正方向。
5．附加坐标
若机床除有X、Y、Z轴(第一组)主要直线运动外，还有平行于它们的坐标运动，则分别命名为U、V、W轴(第二组)；若还有第三组运动，则分别命名为P、Q、R轴。
若除了A、B、C轴(第一组)回转运动外，还有其它回转运动，则命名为D、E、F轴等。