数控机床的坐标轴及各轴确立
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。
数控机床坐标轴的确定方法
数控机床坐标轴的确定方法
1.坐标系确定。
首先需要确定机床的坐标系，即确定X、Y、Z三个坐标轴的正方向及相对位置关系。
常用的坐标系有直角坐标系、圆柱坐标系和球面坐标系等。
2. 坐标原点确定。
确定坐标原点是确定机床加工工件时的参照点，也是坐标轴的起点。
通常选取工件的某一点作为坐标原点，在加工时以此点为基准进行坐标位置的确定。
3. 坐标轴方向确定。
数控机床的坐标轴方向分为两种：绝对编码和增量编码。
绝对编码是指每个点都有一个固定的坐标值，而增量编码是指每个点的坐标值都是相对于上一个点的位置移动而来。
在确定坐标轴方向时，需要考虑机床的运动方式和加工要求，选择适当的编码方式。
以上是数控机床坐标轴的确定方法，它的正确确定对于机床的加工精度和加工效率有着重要的影响。
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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。
数控机床坐标系和原点概述
数控机床坐标轴的确定方法
数控机床坐标轴的确定方法
数控机床坐标轴的确定方法是指在数控机床加工过程中，确定各个坐标轴的绝对位置，以保证零件加工的精度和质量。
数控机床坐标轴一般分为三个方向，即X、Y、Z轴，每个轴的方向和位置都是通过编程设定来确定的。
确定数控机床坐标轴的方法主要有以下几种：
1. 机械刀具测量法：通过机械刀具在加工过程中的移动距离和位置，来确定数控机床的坐标轴。
2. 数字式测量法：使用传感器和测量仪器对数控机床进行测量，以确定坐标轴的位置和方向。
3. 参考工件法：将一个已知位置和方向的工件放置在数控机床上，通过对工件的加工过程进行测量和分析，确定数控机床各个坐标轴的位置和方向。
4. 数学模型法：通过建立数学模型，对数控机床进行分析和计算，以确定各个坐标轴的位置和方向。
以上这些方法都可以用来确定数控机床坐标轴的位置和方向，但在实际应用中，一般会结合多种方法来进行精确的测量和校准。
只有确保数控机床各个坐标轴的准确性和稳定性，才能保证零件加工的精度和质量，提高生产效率和经济效益。
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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
Z Y
ZP 0 YP
Y1
X Z1 XP
X1
O
OP Z(ZP) OP
Z X
1
XP
2.机床参考点 2.机床参考点
机床参考点是采用增量式测量的数控机床所 机床参考点是采用增量式测量的数控机床所 增量式测量 特有的，机床原点是由机床参考点体现出来 特有的，机床原点是由机床参考点体现出来 的，它是一个硬件点。机床参考点对机床原 它是一个硬件点。 点的坐标是已知值。 点的坐标是已知值。 通常，机床参考点设置在机床各轴 靠近正向极限的位置（如图示）。
+X
⑶Y坐标:由右手直角笛卡尔坐标系确定。 坐标:由右手直角笛卡尔坐标系确定。 3.旋转坐标A 3.旋转坐标A、B、C 旋转坐标 分别是围绕X A、B、C分别是围绕X、Y、Z轴的旋转坐标
4.附加坐标系 4.附加坐标系 X、Y、Z坐标系称为主坐标系或第一坐标 其它坐标系称为附加坐标系。 系，其它坐标系称为附加坐标系。 :U、 P、 直线运动 :U、V、W ; P、Q、R :D、 旋转运动 :D、E、F
10.确定车床坐标系 10.确定车床坐标系
前置刀架
后置刀架
11.确定加工中心坐标系 11.确定加工中心坐标系
卧式加工中心 立式加工中心
• 8.数控机床上有一个机械原点，该点 8.数控机床上有一个机械原点 数控机床上有一个机械原点， 到机床坐标零点在进给坐标轴方向上 的距离可以在机床出厂时设定， 的距离可以在机床出厂时设定，该点 称（）。 • A．工件零点 B．机床零点 C．机 床参考点 D．机械原点 • 9.数控机床上工件坐标系的零点可以 9.数控机床上工件坐标系的零点可以 随意设定
不是一个硬件点， 而是一个定义点 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘前端 数控车床上 机床原点一般取在卡盘前端 面或后端面与主轴中心线的交点处。 面或后端面与主轴中心线的交点处。如图 所示，图中O即为机床原点。 所示，图中O即为机床原点。 在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z 数控铣床上 机床原点一般取在X 三个坐标轴正方向的极限位置上。 三个坐标轴正方向的极限位置上。如图所 图中O即为机床原点。 示，图中O即为机床原点。
数控车床的对刀、坐标系确定及数控加工编程技巧
题目：数控车床的对刀、坐标系确定及数控加工编程技巧毕业论文（设计）任务书论文题目：数控车床的对刀、坐标系确定及数控加工编程巧学号：姓名：专业：数控技术指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求：数控车床对刀基本方法，建立合理工件坐标系，要求数控加工可获得精度高、质量德定的产品，因而在机械制造领城得到了越来越广泛的应角，数控编程是应用数控机床进行零件加工的前提，因而如何合理地编制数控程序成为数控加工的关健。
二．重点研究的问题：数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而言，与普通车床还存在一定的差距。
因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。
三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 论文名称 09年2月23日2 摘要及关键词 09年2月23日3 正文 09年2月28日4 参考文献 09年3月1日5 封面 09年3月2日6 毕业论文任务书 09年3月3日7 学生登记表 09年3月3日四、应收集的资料及主要参考文献资料： 1.车床与车削运动2.刀具材料和切削用量3.数控编程的方法主要参考文献： 1车工工艺与技能训练2 数控机床的编程3 机械制造工艺基础五、文献综述1．车工工艺与技能训练车工工艺是根据技术上先进、经济上合理的原则，研究将毛坯车削合成格工件的加工方法和过程的一门学科，是广大车工人员和科技作者在长期的车削实践中不断总结、长期积累、逐渐升华而成的专业理论知识。
本课程的任务是使学生获得中级车工应具备的专业理论，具体要求如下：（1）了解常用车床的结构、性能和传统，掌握常用车厂的调整方法，掌握车削的有关计算。
（2）了解车工常用工具和量具的结构，熟练掌握其使用方法。
掌握常用刀具的使用方法，能合理地选择切削用量和切削液。
（3）能合理地选择工件饿定位基准和中等复杂工件的装夹方法，掌握常用车床夹具的结构原理。
能独立制定中等复杂工件的车削工艺，并能根据实际情况采用先进工艺。
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+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/
X坐标轴
对于刀具旋转的机床
（如铣、钻、镗床）
+Z
+Y +C/
+X/
+Z
+A +C/
+X/
+Y
立式5轴数控铣床的坐标系
附加坐标轴
如果在基本的直角坐标轴X、Y、Z之外，还有其他轴线平行于X、 Y、Z，则附加的直角坐标系指定为U、V、W和P、Q、R。
主坐标或第一坐标系：X、Y、Z 第二组附加坐标：U、V、W 第三组附加坐标：P、Q、R 旋转坐标：D、E
笛卡尔直角坐标系统
刀具运动坐标与工件运动坐标
编程时 采用
刀具与 工件间 的相对 运动方 式
刀具相对于工件运动 字母不带“ ′”的坐标表示工件固 定、刀具运动的坐标
+X = −X’ +Y = −Y’ +Z = −Z’ +A = −A’
+B = −B’ +C=−C’
工件相对于刀具运动 字母带“ ′”的坐标表示工件运动、 刀具固定的坐标
数控机床坐标轴及各轴确立
情境二、数控机床的坐标轴和坐标系
1、 数控机床坐标轴和坐标系概述
基本坐标系
数控机床采用在坐标系中描述刀具与工件之间的相对运动轨迹， 这个坐标系是依据空间右手直角笛卡尔坐标系的原则建立的， 称为基本坐标系。
基本坐标轴
基本坐标系中三个坐标轴，称为基本坐标轴。 分别用X、Y、Z表示。
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）
b．对于双立柱机床（如 龙门机床），当站在操作台 一侧从主轴向左侧立柱看时 ，X轴的正方向指向右边。
+Z +X/
龙② Z轴为铅垂方向 （ 立式主轴） b．对于双立柱机床（如 龙门机床），当站在操作台 一侧从主轴向左侧立柱看时 ，X轴的正方向指向右边。
+X´、+Y ´ 、+Z ´表示 工件的正移动方向。
先确定Z轴，再确定X轴和Y轴！
2、数控机床坐标轴的规定
Z坐标轴
定义：一般取传递切削动力的主轴轴线方向为Z轴 正方向：取刀具远离工件的方向为正方向 当机床有几个主轴时，选一个垂直工件装夹面的主轴为Z轴 当机床没有主轴时，选与工件装夹相垂直的直线为Z轴
+Z
+X/
+Y
立式5轴数控铣床的坐标系
Z X
立式车床的坐标系
卧式铣床的坐标系
Y
Z
X
A、B、C旋转坐标轴
绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关 系由右手螺旋法则而定
+Y
+Y
+B
¡ +Z ¯
¡
+X ¯
+X
+X +Y+Z
+C
+A
+Z
¡ +Y ¯
+A +B
+C
+X
+Z
A、B、C旋转坐标轴
Z坐标轴
对于铣床、镗床、钻
+Z
床等是带动刀具旋转
的轴；
铣床+z轴
Z坐标轴
车床、磨床等是 带动工件旋转的轴,其 方向是平行于主轴轴 线，远离工件方向为 正方向。
车床Z轴方向的确定
X坐标轴
定义： X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。 正方向：取刀具远离工件的方向为正方向
X坐标轴
对于工件旋转的机床 （如车床、磨床等）， X坐标是工件的径向 且平行于横向拖板， 刀具远离回转中心 是正向。
龙门式轮廓铣床
Y坐标轴
利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法 则，确定Y坐标的正方向。
✓右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为 食指指向 ✓右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向 为+y。
立、卧式数控铣床
+Z
+Y
+Z
+X
+X/
+Y
龙门数控铣床
+Z +Y +X/
右手直角坐标系（笛卡尔坐标系）
X、Y、Z直线进给坐标系按右手定则规定
伸出右手的拇指、食指和中指，并 互成90度，拇指代表X坐标轴，食 指代表Y坐标轴，中指代表Z坐标 轴，拇指、食指和中指的指向分别 代表X、Y、Z坐标轴的正方向。
+Y
+B +Y
+C +Z
+X
+X
+X、+Y或+Z
+A +A、+B 或 +C