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。
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。
工件坐标系和机床坐标系的关系
工件坐标系和机床坐标系的关系工件坐标系和机床坐标系是CNC加工中两个非常重要的概念之一。
其中，工件坐标系是指被加工零件的坐标系，而机床坐标系则是指机床自身的坐标系。
两者之间的关系十分密切，合理地处理两者之间的关系能够确保在CNC 加工过程中保证加工精度和效率。
一、工件坐标系工件坐标系是指被加工零件的坐标系，它是用来定义零件尺寸和几何形状的基准点，其确定需要根据具体被加工零件的尺寸、几何形状以及加工工艺来考虑。
通常情况下，工件坐标系的定义需要满足以下几个要点：1、工件坐标系的原点必须在被加工零件的几何中心、重心或者确定的基准点上。
2、工件坐标系的x、y、z三个方向需要根据零件尺寸和几何形状来确定，以实现对零件三维几何特征的描述。
3、工件坐标系的方向应与加工要求相适应，比如，在加工一个立方体时，其工件坐标系应与立方体边缘相垂直。
二、机床坐标系机床坐标系是指机床自身的坐标系，它是用来描述机床各个轴线的运动方向，以及机床加工范围的基准点。
在CNC机床中，通常用三轴坐标系表示机床坐标系。
其中，x、y、z三个方向分别对应机床的横向、纵向、爬刃方向，它们的起点通常定义在机床的机械中心或加工平台的中心。
三、工件坐标系和机床坐标系的关系工件坐标系和机床坐标系之间的关系十分密切，合理地处理两者之间的关系能够确保在CNC加工过程中保证加工精度和效率。
一般来说，需要通过以下几个步骤实现工件坐标系和机床坐标系之间的转换。
1、零点的设定在进行CNC加工之前，首先要将机床的坐标系与所加工零件的坐标系建立联系。
对此，需要根据工件的尺寸和几何图形确定工件坐标系的原点，然后通过机床手动操作，将机床坐标系的原点（通常为机床零点）与工件坐标系的原点重合。
这一步操作通常通过手动调节电动缸、旋钮、数字表等实现，具体方法因机床型号和加工内容而异。
2、坐标系的变换在确定机床坐标系与工件坐标系原点重合后，需要进行坐标系的变换，以便机床路径生成系统能根据工件坐标系生成正确的程序代码。
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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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.
数控机床坐标系
数控机床坐标系教学过程为了准确的描述机床的运动，简化程序的编制⽅法及保证记录数据的互换性，⽬前国际上数控机床的坐标轴和运动⽅向均已实现标准化。
掌握机床坐标系，是具备⼈⼯设置编程坐标系和机床加⼯坐标系的基础。
那我们应该如何去建⽴机床坐标系呢，怎样去判定机床的运动⽅向呢？带着这些问题，我们去学习今天的学习容：数控机床坐标系。
⼆、讲授新课（⼀）、坐标和运动⽅向的命名原则数控机床的进给运动是相对的，有的是⼑具相对于⼯件运动（如数控车床），有的是⼯件相对于⼑具运动（如数控铣床），为了使编程⼈员能在不知道是⼑具移向⼯件，还是⼯件移向⼑具的情况下，可以确定机床的加⼯过程，统⼀规定：假定⼑具相对于静⽌的⼯件运动。
（⼆）、标准坐标系（机床坐标系）的规定在数控机床上加⼯零件，机床的动作是由数控系统的指令来控制。
为了确定机床的运动⽅向和移动距离，就要在机床上建⽴⼀个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系，也叫机床坐标系。
1．右⼿笛卡尔直⾓坐标系数控机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系⽤右⼿笛卡尔直⾓坐标系决定。
如图2-3所⽰。
它规定了X、Y、Z三坐标轴的关系：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。
围绕X、Y、Z各轴的回转运动分别⽤+A、+B、+C表⽰，其正⽅向⽤右⼿螺旋定则确定。
与+X、+Y、+Z、…+C相反的⽅向⽤带“＇”的+X＇、+Y＇、+Z＇、…+C＇表⽰。
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坐标轴提问，学⽣回答，教师总结教师通过多媒体讲解，模型演⽰，学⽣分组讨论，教师巡回指导教学过程向。
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
机床坐标系名词解释
机床坐标系名词解释机床坐标系是机床加工中的一个重要概念，它定义了机床加工过程中所需要的坐标系统。
机床坐标系主要用于描述零件在机床上的位置和运动，它确定了各个坐标轴的方向、原点的位置以及坐标轴之间的相对位置关系。
机床坐标系是机床编程和加工过程中的基础，对于机床操作员和编程人员来说，了解和熟悉机床坐标系是十分重要的。
在机床加工中，通常使用的机床坐标系有三种，分别是绝对坐标系、相对坐标系和机床坐标系。
下面将分别对这三种机床坐标系进行详细解释。
1. 绝对坐标系绝对坐标系是指在机床坐标系中，确定一个固定的原点和三个固定的坐标轴，分别为X轴、Y轴和Z轴。
在绝对坐标系中，原点的位置是固定的，不会因为加工过程中的移动而改变。
各个坐标轴的正方向也是固定的，并且与机床的结构有关。
绝对坐标系通常用于确定零件的绝对位置，操作时需要精确地指定零件在机床上的坐标位置。
2. 相对坐标系相对坐标系是相对于某个参考点或已知的点来确定坐标位置。
在相对坐标系中，原点的位置是可变的，取决于所选取的参考点。
在加工过程中，可以通过改变参考点的位置来实现相对坐标的变化。
相对坐标系的优点是可以通过改变参考点的位置，简化编程和操作过程。
3. 机床坐标系机床坐标系是机床操作和编程中最常用的坐标系。
机床坐标系是在绝对坐标系或相对坐标系的基础上定义的，它确定了机床的原点和各个坐标轴的方向以及坐标轴之间的相对位置关系。
机床坐标系通常用于描述机床加工过程中各个坐标轴的移动和定位，编程时需要根据加工要求来选择合适的坐标系。
在机床加工中，机床坐标系的正确设置对于保证零件加工的精度和质量非常重要。
合理的坐标系设置可以简化编程和操作过程，提高加工效率。
加工人员和编程人员需要对机床坐标系有深入的理解，并根据加工要求来选择合适的坐标系。
总结回顾：在机床加工中，机床坐标系是一个重要的概念，用于描述机床加工过程中的位置和运动。
绝对坐标系用于确定零件的绝对位置，原点位置固定。
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
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X坐标的确定
4）对于刀具回转的机床 上（如数控铣床），若 Z坐标是水平的，当由 主要刀具的主轴向工件 看时，X运动的正方向 指向右方（如右上图卧 式升降台铣床所示）； 若Z坐标是垂直的，当 由主要刀具的主轴向立 柱看时，X运动的正方 向指向右方（如右下图 所示）。
Y坐标的确定
正向Y坐标的运动，根据X和Z的运动， 按照右手笛卡儿坐标系来确定。
Z坐标的确定
2）若机床无主轴 （如刨床）则Z 坐标垂直于工件 装夹面。如右图 所示的牛头刨床 坐标系。
Z坐标的确定
3）若机床有几个主轴，可选择一个垂直 于工件装夹面的主要轴作为主要的主轴， 并以它确定Z轴。 4）Z坐标的正方向为增大刀具与工件之 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坐标的负方向。
机床坐标系的原点及附加坐标
标准坐标系的原点位置是任 意选择的。如果在X、Y、Z 主要运动之外另有第二组平 行于它们的坐标运动，就称 为附加坐标。它们被分别指 定为U、V、W，如还有第三 组运动，则分别指定为P、Q、 R。如果在第一组回转运动A、 B、C之外，还有平行于A、 B、C的第二组回转运动，可 指定为D、E和F。（如右图 所示）
机床坐标系的规定
❖ （3）标准坐标系中的各坐标轴与机床的主 要导轨相平行。
坐标轴及正方向的规定
❖ （1）数控机床中各坐标轴的确定顺 序为：Z、X、Y。
❖ （2）Z坐标的确定 ❖ （3）X坐标的确定 ❖ （4）Y坐标的确定 ❖ （5）机床坐标系的原点及附加坐标 ❖ （6）工件的运动
Z坐标的确定
1）Z坐标的运动由传 递切削力的主轴所 决定，与主轴轴线 平行的标准坐标轴 即为Z坐标。如右上 图为主轴带动工件 旋转的卧式数车坐 标系，右下图为主 轴带动刀具旋转的 立式数铣坐标系。
机床坐标系
❖ 坐标轴和运动方向的命名原则 ❖ 标准（机床）坐标系的规定
坐标轴和运动方向的命名原则
❖ 1．假定刀具相对于静止的工件而运 动的原则
❖ 2．数控机床的某一部件运动的正方 向为增大刀具与工件之间距离的方 向原则。
假定刀具相对于静止的工件而运 动的原则
❖ （1）这一原则使编程人员能够在不 知道刀具运动还是工件运动的情况 下确定加工工艺,并只要依据零件图 样即可进行数控加工的程序编制。
标准（机床）坐标系的规定
1．为什么要在数控机床上建立坐标系？ 2．机床坐标系的规定 3．坐标轴及正方向的规定
为什么要在数控机床上建立坐标系
为了确定机床上的成型运动和辅助运动， 必须先确定机床上运动的方向和运动的距离， 这就需要一个坐标系才能实现，这个坐标就 称为机床坐标系。
机床坐标系的规定
（1）标准的机床坐标系是一 个右手笛卡儿直角坐标，如 右图所示
X坐标的确定
1）X坐标运动一般是水平的，它平行于 工件的装夹平面，是刀具或工件定位平 面内运动的主要坐标。
X坐标的确定
2）在刀具和工件均不 旋转的机床上（如牛 头刨床）X坐标平行于 主要切削方向，并以 该主切削力方向为正 方向。如右图所示的 牛头刨床坐标系。
X坐标的确定
3）对于工件回转的机 床上（如数控车床、 数控磨床等），X坐 标在工件径向上，而 且平行于横向滑座， 以刀具离开工件回转 中心的方向为其正方 向。如右图所示
❖ （2）这一假定使编程的工作有了统 一的标准，无需考虑具体数控机床 各部件的运动方向
数控机床的某一部件运动的正方 向为增大刀具与工件之间距离的
ห้องสมุดไป่ตู้方向原则
❖ （1）此规定应用时是以刀具相对于 静止的工件而运动的原则为前提条 件的。
❖ （2）这一规定可理解为：刀具离开 工件的方向便是机床某一运动的正 方向。
图中右手拇指、食指、中指 分别表示X、Y、Z三个直角 坐标轴且手指指向为相应坐 标轴的正方向；图中X、Y、 Z三个直角坐标轴交于一点 且相互垂直，因此已知其中 任意两轴可确定第三轴。
机床坐标系的规定
❖ （2）旋转运动坐标 用A、B、C相应地表示 其轴线平行于X、Y、Z 的旋转运动。根据右手 螺旋法则，我们可以很 方便地确定出A、B、C 三个旋转坐标的方向。 如右图所示
工件的运动
为了体现机床的移动部 件是工件而不是刀具， 往往在图中以加“ ’ ” 的字母来表示运动的正 方向，即带“ ’ ”的字 母表示工件的运动，否 则，则表示刀具运动， 二者所表示的运动方向 正好相反。（如右图所 示）
作业
请画出卧式数车、牛头刨床、立式数 铣和卧式数铣的坐标系。