数控编程中坐标点的位置定义图解_机械行业_中国百科网
数控编程中坐标点的位置定义图解
    　　为了定义一个位置，假定沿着坐标轴遵循一定的规则。那幺现在就可以用指定的坐标方向(X、Y、Z向)及三个资料描述坐标系上的每一点。原点坐标为X0、Y0、Z0。
　　例如：
　　为了达到简化的目的，我们在这个例子中只用坐标系的一个平面如XY平面来说明。图中的P1点至P4点用下列坐标值来表示：
　　P1 X100 Y50
　　P2 X-50 Y100
　　P3 X-105 Y-115
　　P4 X70 Y-75
　　在铣削操作中，进给深度也必须描述出来，另外，我们需要定义第三坐标轴的值(在这种情况下是Z轴)。
　　例：图中的P1至P3点在这个例子中用下列坐标定义：
　　P1 X10 Y45 Z-5
　　P2 X30 Y60 Z-20
　　P3 X45 Y20 Z-15
收录时间:日 16:14:37 来源:智造网 作者:匿名
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要］：分析了数控车床坐标系统的建立机理，提出了原始机床坐标系和参考机床坐标系的概念，对机床坐标系的定义进行了明确。阐述了工件坐标系和原点偏置的应用机理。对目前一些教材或文章中语焉不详，或者表达错误的概念予以探讨和纠正。
［关键词］： 机床原点&
原始机床坐标系 参考点 参考机床坐标系 工件坐标系 原点偏置
［分类号］： TH11
数控车床与普通车床的一个主要不同点是，数控车床建立了一个坐标系统，在数控车床有效工作区域内的每一个点都可以用一个具体的坐标形式表示，而数控车床正是通过读取这些坐标值，并以这些坐标值为依据进行工作的。可以说，数控车床的工作可靠性和加工精度，与机床坐标系统有直接的关系。因此，准确理解并掌握数控车床的坐标系统非常重要。
一、坐标轴
在建立数控车床的坐标系统（不论是机床坐标系还是工件坐标系）时，我们统一规定：
以车床主轴轴线的方向为Z&轴，刀具远离工件的方向为&Z&轴的正方向。也就是以从卡盘到尾座的方向为Z轴的正方向。
以工件的径向且平行于横向拖板的方向为X轴，刀具离开工件旋转中心的方向为&X&轴的正方向。也可以说，刀架的原始布局（是在工件的前方还是后方），决定了X轴的方向。
所谓的“移动坐标轴”等描述，实际上是说让刀架向相应的方向运动。
同时，有必要准确掌握“右手直角笛卡尔坐标系”的方向判定。尽管在数控车床中没有Y轴，但在以后的编程过程中，如使用G02，G03等指令时，需要利用X轴、Z轴并结合Y轴来判定圆弧的方向。
二、机床原点和原始机床坐标系
在数控车床的机械部件组装完成后，如果没有一个判定基准，刀架在导轨上的移动，我们是无法说清它的准确位置的。由于数控车床是以刀架在导轨上的坐标来执行工件上的切削状态，因此，必须要明确车床刀架在有效工作区域内的位置。为了体现这个位置，引入了机床原点的概念，并在此原点上建立了一个笛卡尔坐标系。
这个原点一般选在主轴中心线与卡盘后端面的交点上，以此点作为测量刀架运行坐标的起始点。并用M表示。如图1。
选取这个点作为机床原点，有几个原因：一是这个点是车床整体结构中最稳定的点之一，不会因内外部因素产生变化。虽然，这个原点并不是一个实际硬件点，但因为主轴的结构和钢度，决定了这个点的稳定性；二是车床依靠工件回转进行加工，以旋转轴为原点，可以对称地分布工件上的尺寸标注，方便理解和编程；三是以这个点作为原点，可以最大范围地建立有效坐标区域。
这样，从机床原点向右，在导轨区域的所有点，理论上均可以用（X，Z）两个值表示它的坐标，这为后续的设计建立了一个基础。如图1所示。&
以机床原点建立的这个最基本的坐标系统，称为原始机床坐标系。
但是，由于机床原点仅是个定义点或者说是虚拟点，它又在卡盘的后面，用户是无法直接测量的。也就是说，建立了原始机床坐标系，我们只是知道刀架运行时相对于机床原点的大概位置，要想对这个位置准确测量是困难的。如果不采取其它的办法，是无法得到刀架相对于机床原点的坐标的。
因此，引入了参考点和参考机床坐标系的的概念。
三、参考点和参考机床坐标系
由于刀架在导轨上的运行是有界限的，我们不能允许刀架无限制地向导轨尽头运行，因此，要通过一定的措施，比如行程开关，限定刀架的极限位置。对于多数数控车床，这个极限点可以称为参考点。实际上，车床在出厂之前，制造厂家要对这个参考点的位置用限位开关在X向和Z向精确调整好，同时对参考点到机床原点的横向和纵向距离进行精密的测量和确定，并将这个距离值（相对机床原点的坐标值）输入到数控系统中，作为计算基准。因此，参考点是个硬件点。
这样，由于原始机床坐标系的原点和参考点（极限点）的物理位置都确定了，则数控车床的有效工作区域（有效坐标区域）也就确定了。如果以参考点为原点建立一个笛卡尔坐标系，则这个坐标系统称为参考机床坐标系。
如图1，以有效坐标区域中的一个点A为例。设它距参考点R的距离：横向为50mm，纵向为100mm，则它在参考机床坐标系中坐标值为（X：-50，Z：-100）。假设已知机床原点到参考点的距离：横向为150mm，纵向为400mm。则A点距机床原点的距离：横向为100mm，纵向为300mm，则A点相对于机床原点的坐标为（X：100，Z：300）。这是一个很简单的算术运算。
可见，如果我们知道了任意一点相对于参考点的坐标，也就知道了它相对于机床原点的坐标。或者说，以参考点为原点建立的坐标系和以机床原点为原点建立的坐标系是等效的。可以认为，原始机床坐标系是通过参考点间接确定的。虽然机床原点是建立原始机床坐标系的基准点，但是数控车床进行位置测量、控制、显示的统一基准是参考点。因此，参考点是数控车床中具有实际意义的基准点。
从图1可见，原始机床坐标系与参考机床坐标系表示的是一个共同的工作区域。它们的坐标轴方向相同，坐标单位相同，但刀架在工作区域内的坐标值不同，显示的符号也不同，原始机床坐标系的坐标值为正，而参考机床坐标系的坐标值为负。
由于以后所说的工件坐标系、零点偏置、对刀等概念，均是以参考机床坐标系为基准和参照的，因此，我们应当把参考机床坐标系称作为机床坐标系。
和机床原点一样，参考点一般也是不允许修改的。如果因为特殊原因非要修改，就得重新测定参考点到原点的距离，并将这个值替换系统中原有的值。
当然，通过机械方式确定了参考点，并不意味着数控系统就可以工作了。因为参考点如果只由行程开关来确定，动作重复的精度并不高，很难达到数控车床高精度定位的要求。
为了解决这个问题，又设置了电气原点。所谓电气原点，是由机床所使用的检测反馈元件所发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。它是通过采用行程开关和编码器的方式来共同确定的。
目前，通过电气手段返回并确认参考点的方法主要为栅点法。栅点法的特点是，如果刀架接近电气原点的速度小于某一固定值，则驱动刀架的伺服电机总是停止于同一点。因此，机床电气原点的保持性好。机床返回参考点的动作是：快速向参考点方向移动，当减速开关碰到减速挡块时，系统开始减速，以低速向参考点方向移动。当减速开关离开减速挡块时，系统开始找栅格信号（编码器一转信号），系统接收到一转信号后，以低速移动一个栅格偏移量，准确停在机床的参考点上。可以说，机床坐标系的建立，是通过回参考点操作时，电信号的准确响应确认的。
通过刀架运行到参考点后的反馈信号，将系统原有坐标值清零。当刀架向工作区域运行时，随着编码器不断发出信号或脉冲计数，使系统的坐标值开始累加变化。因此，数控机床坐标值，实际上反映的是编码器发出的脉冲计数的值（或者是变换值）。只是由于参考点处的机械原点与电气原点被设置重合了，我们才认为它反眏的是机械运动的坐标变化。当然，这里的脉冲计数与机床坐标系的标准单位进行了准确关联和校正。通过脉冲计数，可以准确反映刀架纵、横向的位移量。
通常的情况，在刀架回到参考点后，机床坐标值均显示为零。至于有些车床回参考点后，显示器上显示两个坐标值不为零，而为最大值，这只是计数的方法不同而已。因为系统已经知道了参考点到机床原点的距离，用这个距离值减去电气计数的值（也就是参考机床坐标系的坐标值），就可以变换成为以机床原点为坐标系统的坐标。不管是以机床原点还是以参考点为机床坐标系原点，并不影响后续的工作。
由上可见，参考点不仅是用于确定机床坐标系的参照点，也是用于对各机械位置进行精度校准的点。如果人为调整了参考点的机械位置而不作相应的参数变化的话，机床坐标系会发生混乱的。对于目前大多数数控车床（增量型位置检测系统）来说，每次断电停机而重新启动时，都应该首先对机床各进给轴进行手动回参考点的操作，让车床重新进行一次位置校准。因为在机床启动时，数控系统并不知道机床坐标系。只有通过回零操作，和相关数据的预先设定及算法，才能使机床明确这个坐标系以什么为基准的。另外，因为每次开机后，无论刀架停留在哪个位置，数控系统都把当前位置设定为机床坐标系原点(0，0)，这样会造成基准的不统一，必然导致加工错误。如图2所示。
假设某次加工时，刀架运行到参考机床坐标系的A点（X：-100，Z：-300），进行工件最左端的加工，这时突然停电，所有部件均停止在原位。再次开机时，如果不回零，系统会认为停电前的点为原点，如果这时候通过程序命令，想让刀架回到（X：-100，Z：-300）的位置加工，可能会发生刀架与卡盘的碰撞。所以每次开机的第一步操作为回参考点，这样，数控装置通过参考点确认出机床原点的位置，并建立起安全有效的机床坐标系。&
四、工件坐标系和原点偏置
数控车床的数控系统，最终计算和反映的是刀架在导轨上的机床坐标值。数控车床的工件加工，也是以工件轮廓的机床坐标为依据。不管是什么形状，要想正确加工，都应当将工件上的点转换成为机床坐标系的坐标值。
实际工作中，我们在用标准方法绘制一个零件图纸时，为了准确反映工件尺寸，习惯以工件端面中心为基准而标注相应尺寸。如图3所示。
从这个工件图来看，可以认为工件是以右端面中心作为标注基准的。这个以工件上某一点为基准点的坐标系统称为工件坐标系。
当标注了尺寸的工件夹装到卡盘后，我们可以将工件上的特征点依次转化为机床坐值。如图3。
假设刀尖是从A点也发，刀尖点的机床坐标为（X：-100，
Z：-200）。（假设这里的X 坐标采用半径标注法）
则B点在工件坐标系的坐标为（X：15，
Z：-20），在机床坐标系的坐标为（X：-100， Z：-220）。
C 点的工件坐标为（X：20，Z：-20），机床坐标为（X：-95，Z：-220）。
D 点的工件坐标为（X：20，Z：-36），机床坐标为（X：-95，Z：-236）。
依此类推可以得到E、F、G点的机床坐标。
因为工件是旋转体，刀尖只需按图示特征点的连线运行，即可得到要求的工件尺寸。
对于简单的工件，可以这样转化，但对于外形复杂的工件，就行不通了。比如带有圆弧的工件，我们不可能将圆弧上所有的点都转化为机床坐标。另外，我们在绘制图纸时，是不会考虑机床坐标的，因为不同机床参考点的位置不同，将工件特征点换算成机床坐标值也会不同。而工件上标注的尺寸，数控系统是不认识的。如果照以上办法，在编程时，将工件上的每个特征点都换成机床坐标值，实在太麻烦了。
这就引出了原点偏置的概念。
还以图3所示的轴类零件为例，它以工件右端面中点为原点建立了工件坐标系，己经装在卡盘上了。
假设我们已经知道了工件右端面中点（即工件坐标系原点）的机床坐标为：（X：-130，Z：-200）（假设这里的X坐标采用直径标注法）。
则工件上A、B、C、D、E、F、G各点的机床坐标分别为：
A：（X=-130+30=-100&
B：（X=-130+30=-100,&
Z=-200-20=-220）
C：（X=-130+40=-90,&
D：（X=-130+40=-90,&
Z=-200-20-16=-236）
E：（X=-130+60=-70,&
F：（X=-130+60=-70,&
Z=-200-20-16-20=-256）
G：（X=-130+70=-60,&
可见，只要我们知道了工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值，工件上的其余点，数控系统完全可以凭借工件坐标，计算出它们的机床坐标。即使是圆弧等形状，对数控系统来说也很容易。这就是为什么我们在进行了原点偏置后，在编程时只需按工件坐标编程即可的原因。
由此可见，明确工件原点在机床坐标系中的位置，是数控车床进行工件加工的关键。
在数控车床中，设置工件原点在机床坐标系中的位置（简称原点偏置）的方法有多种，在此就不赘述了
五、坐标系统的标注和使用
标准的笛卡尔坐标系统，X、Z轴的坐标，单位长度的数值是相同的。但由于在轴类零件的标注中，我们多使用的是直径而非半径。为了考虑这一习惯，也为了省去将直径换算成半径的麻烦，更是为了保证加工精度（因为人工换算时，可能会产生错误或四舍五入的误差）。因此，我们将工件坐标系和机床坐标系的X轴标注为直径尺寸。在编程时直接使用直径尺寸，由数控系统直接调用，并进行相关的换算，可以减少精度损失。目前，绝大多数厂家生产的数控系统，工件坐标系默认的均采用直径标注法，而机床坐标系有的采用直径标注法，有的采用半径标注法。对于初学者来说，对数控车床的直径标注法需要正确理解和适应。
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fenger150147
绝对坐标是你现在现在所用刀具的坐标数值,相对坐标是机床本身的坐标,一般我们只关注绝对坐标.
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