项目十三坐标系、偏移、旋转

项目十三坐标系、偏移、旋转

一、实训目的：

1.掌握数控机床坐标系的种类，及运动原则的确定。

2.掌握机床坐标系坐标轴方向的确定。

3.掌握如何确定工件坐标系及各个坐标轴的偏置。

4.了解数控机床附加坐标轴及运动方向。

5.掌握工件坐标系偏移用法及注意事项。

6.掌握工件坐标系旋转指令的应用及注意事项。

二、理论基础：

（一）坐标系

数控机床坐标系分为：a)机床坐标系b)相对坐标系c)绝对坐标系

1.机床坐标系的确定

机床坐标系是机床上固有的，用来确定工件坐标系，并建立在机床原点上。机床原点是数控机床的一个基准位置，也是机床上的一个物理位置。

（1）机床相对运动的规定在机床上，始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样，编程人员在不考虑机床

上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图

样，确定机床的加工过程。

（2）机床坐标系的规定在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形

运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运

动方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被

称为机床坐标系。如图13-1所示。

图13-1

图13-2

标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔

儿直角坐标系决定，如图13-3所示（a）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为900，则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。

（b）大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。

（c）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B和C 表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B 和C的正向，如图13-3

图13-3

(3)运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，如图13-4所示为数控铣床上三个运动的正方

向。

图13-4

（3）坐标轴方向的确定

（a）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，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z

坐标的正方向为刀具离开工件的方向。图13-4所示

为数控铣床的Z坐标。

（b）X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。在铣床确定X轴的方向时，要考虑两种情况。

①卧式铣床：Z坐标是水平的，观察者沿刀具主轴向工

件看时，+X运动方向指向右方。

②立式铣床：Z坐标是垂直的，观察者面对刀具主轴向

立柱看时，+X运动指向右方。如图13-1所示为数控

铣床的X坐标。

（4）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，按照右手笛卡尔直角坐标系来确

定Y坐标的方向。图13-4所示为数控铣床的Y坐标。

2.工件坐标系

工件坐标系是编程人员在编程时，根据零件尺寸、形状，为便于编程而在零件图上设定的坐标系。该坐标系一旦确定，工件在机床上的安装位置和方向也就确定。建立工件坐标系

包括确定坐标原点和坐标轴方向。坐标原点通常是建立在零件最重要的设计基准上。例如基准面的中心点、基准面和基准线的交点等。在确定原点位置时，主要考虑编程计算方便、机床调整方便、对刀方便及其毛坯上位置确定方便等。一般情况下，工件坐标的坐标系的坐标轴方向和机床坐标轴的方向相一致，当加工需要时，也可以不一致。

加工时，先测量工件原点与机床原点之间的距离，即图13-2所示X、Y、Z的偏置值，将该偏置预存到数控系统中，在加工时工件原点偏置值便自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定的加工坐标值进行加工，而编程人员则按照工件坐标系进行编程，这样使用起来非常方便。

3.机床坐标系设置指令

（1）机床坐标系设定指令G53

机床坐标系也称也称为机床参考点坐标系。在FANUC/SIMENS系统中，用G53指令来指令目标点在机床坐标系中的位置。G53指令用于移动刀具或工作台，类似于快速移动指令。该指令格式：

G90 G53 X_Y_Z_

式中，X、Y、Z——机床坐标系下的绝对坐标值。

（2）工件坐标系设定指令G54～G59

使用G54～G59指令设置机床坐标系。在用试切法进行对刀时，预先用面板G54～G59等指令，利用系统中的刀具位置

测量功能，自动计算工件坐标系零点在机床坐标系中的位置，这样可设定6个对应的工件系。编程格式：

G54～G59(G90)GOO X_Y_Z_

式中，X、Y、Z——任意一个合适点的坐标值。（注：类似起刀点位置）

注意事项

①如果使用G53指令，必须是在G90方式使用

②如果使用G54～G59指令对刀来设定工件坐标系，在执行加工程序之前，刀具可以在任何位置（但要考虑安全因素），也就是说刀具可以在任何位置上启动加工程序。

③用G54～G59指令建立坐标系，必须在接通电源后做一次手动返回参考点的操作，才能正确建立工件坐标系。

（二）坐标系偏移(局部坐标系)

坐标系偏移是为了方便编程，在工件坐标系中设定的子坐标系，实际上就是通常所说的坐标系变换功能。

在工件坐标系中，可以设置局部坐标系。局部坐标的原点可以设定在工件坐标系中的任意指定位置。当局部坐标系设定时，后面的以绝对方式（G90）指令的移动是局部坐标系中的坐标值。

为了取消局部坐标系并在工件坐标系中指定坐标值，应使局部坐标系零点与工件坐标系零点一致。指令格式：FANUC

G52 X＿Y＿Z __ (在单独的程序段编程)

G52 X0 Y0 Z0 (取消局部坐标系)

式中X、Y——局部坐标系原点在原工件坐标系中的坐标值。

局部坐标系

SIMENS

TRANS X＿Y＿Z __(在单独的程序段编程)

ATRANS X＿Y＿Z __(在单独的程序段编程)

TRANS (取消局部坐标系)

指令参数意义：

①TRANS：坐标系转换（局部坐标系）

②ATRANS：是附加的坐标系转换，相对于已经存在的局

部坐标系。