数控车床编程与操作 数控机床坐标系统 1.1.4：数控机床坐标系统-电子教材.docx

项目一数控车削基本认知与操作 学习情境 机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。 在机械制造行业中，单件、小批量生产的零件占机械加工总量的70%～80%。为满足多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适合产品频繁变化的“柔性”自动化机床——数控机床。 普通车削加工是操作工人根据工艺人员制订的工艺规程加工工件，但具体的工步的划分、走刀路线、切削用量的选择、刀具的选择很大程度上是由操作工人根据经验来决定的。而数控机床按照事先编好的程序来加工工件，程序中包括所有的工艺信息及对机床的各种操作。这就要求编程人员在编程前要对加工零件进行工艺分析，并把加工零件的全部工艺过程、工艺参数、刀具参数和切削用量、位移参数等编制成程序，以数字信息的形式存储在数控系统的存储器内，以此来控制数控机床进行加工。 【知识目标】 了解数控机床的产生与发展； 了解数控机床的组成、分类及特点； 详细了解数控机床的安全操作规程与维护； 了解数控加工工艺的特点； 熟悉数控加工工艺分析包括的内容； 掌握数控车削加工工艺路线的确定方法； 掌握夹紧方案的确定、刀具的选择、切削用量的选用； 掌握数控机床坐标系、编程坐标系的确定； 掌握编程的格式及其特殊功能字、辅助功能字的使用； 掌握绝对坐标、增量坐标的区别及其使用； 了解数控编程的特点。 【能力目标】 认识数控机床的系统界面，熟练掌握数控机床的基本操作； 牢记数控机床的安全操作规程； 能分析编程格式的正确性，并能理解各功能字的含义； 培养学生分析问题、解决问题的能力； 能运用所学知识合理地确定数控加工工艺； 通过学习能编写刀具卡、工序卡等数控加工工艺文件。 任务一 数控机床的基本认知与操作 任务描述 了解数控机床图（1-1）的基本组成和操作。 图1-1 数控机床 任务分析 相关知识 （一）数控车床坐标系 1．坐标系及运动方向的确定原则 （1）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（如车床），有的是工件相对于刀具运动（如铣床）。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，可以根据图样确定机床的加工过程，规定：永远假定刀具相对于静止的工件移动，并且将刀具与工件距离增大的方向作为坐标轴的正方向。 （2）标准坐标系 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的方向，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。 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡儿直角坐标系决定，如图1-39所示。 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2）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。 3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，右手分别握住X、Y、Z坐标轴，大拇指的指向与X、Y、Z坐标轴的正向重合，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。 图1-39 右手笛卡儿直角坐标系 （3）坐标轴方向的规定 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。 若机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；若主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；若机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。 2）X坐标。X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑如下两种情况。 ① 若工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 ② 若刀具做旋转运动，则分为两种情况：Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。 3）Y坐标。在确定X、Z坐标的正方向后，可以根据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。 数控车床刀架前置和刀架后置的坐标系分别如图1-40和图1-41所示。 （4）附加坐标系 如果在X、Y、Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W。若还有第三组运动，则分别指定为P、Q、R。 图1-40 刀架前置 图1-41 刀架后置 2．机床原点与参考点 机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点，在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。 （1）数控车床的原点