馬同新　肇心剛

[摘要]講述數(shù)控機(jī)床當(dāng)中的坐標(biāo)系的規(guī)定，并闡述各個(gè)坐標(biāo)系之間的聯(lián)系與區(qū)別。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控機(jī)床 工件坐標(biāo)系 編程坐標(biāo)系

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2009）0110111-02

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)具有代表性的產(chǎn)品，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品中的典型應(yīng)用；它在加工產(chǎn)品時(shí)根據(jù)人們預(yù)先編制的G代碼程序進(jìn)行自動(dòng)加工。消除了在產(chǎn)品加工過(guò)程中人為的干擾造成產(chǎn)品的不合格和產(chǎn)品尺寸的不一致性。這里我們對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系進(jìn)行分析和認(rèn)識(shí)。

談到數(shù)控機(jī)床人們就會(huì)想到機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系以及機(jī)械坐標(biāo)值、絕對(duì)坐標(biāo)值、相對(duì)坐標(biāo)值。那么他們之間有什么聯(lián)系和區(qū)別呢，我們以數(shù)控車(chē)為例進(jìn)行分析。

人們?cè)谶M(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)置了機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。對(duì)于數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸名稱(chēng)及其方向，我國(guó)已制定了JB3051-1982《數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名》的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)，它于ISO標(biāo)準(zhǔn)相同。標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手笛卡爾坐標(biāo)系，如下圖（1）所示。

那么什么是機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系呢？

機(jī)床坐標(biāo)系就是用機(jī)床零點(diǎn)作為原點(diǎn)的坐標(biāo)系叫做機(jī)床坐標(biāo)系。當(dāng)人們?cè)诓僮鳈C(jī)床時(shí)，通電后通常都要執(zhí)行手動(dòng)返回參考點(diǎn)，就建立了機(jī)床坐標(biāo)系；機(jī)床坐標(biāo)系已經(jīng)建立就保持不變直到斷電。數(shù)控裝置上電時(shí)并不知道機(jī)床零點(diǎn)，為了正確的在機(jī)床工作時(shí)建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)（測(cè)量起點(diǎn)），在機(jī)床啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)行機(jī)動(dòng)或手動(dòng)回參考點(diǎn)，以建立機(jī)床坐標(biāo)系；機(jī)床零點(diǎn)實(shí)際上是通過(guò)返回（或稱(chēng)尋找）機(jī)床參考點(diǎn)來(lái)完成的。

在這里提到了參考點(diǎn)和機(jī)床零點(diǎn)，這是兩個(gè)不同的概念；機(jī)床的參考點(diǎn)與機(jī)床的零點(diǎn)可以重合在一點(diǎn)也可以不重合在一起，這是有數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)決定的，這對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作及加工沒(méi)有任何的影響和區(qū)別，現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床的零點(diǎn)和參考點(diǎn)重合在一起，所以人們?cè)谌粘Ｖ杏职鸦貐⒖键c(diǎn)稱(chēng)為“回零”，如圖（2）所示。

通過(guò)圖（2）可以看出參考點(diǎn)和機(jī)床零點(diǎn)是兩個(gè)不同的點(diǎn)，只不過(guò)有時(shí)重合在一起。

工件坐標(biāo)系是用于加工工件的坐標(biāo)系叫做工件坐標(biāo)系；工件坐標(biāo)系有CNC預(yù)先設(shè)定，已設(shè)定的工件坐標(biāo)系可以通過(guò)移動(dòng)其原點(diǎn)來(lái)變更。工件坐標(biāo)系一旦建立就一直有效，直到新的工件坐標(biāo)系代替為止。通電時(shí)一般默認(rèn)G54工件坐標(biāo)系為當(dāng)前工件坐標(biāo)系，如圖（3）所示。

一般數(shù)控系統(tǒng)都有幾個(gè)工件坐標(biāo)系G54G59，但是只能由一個(gè)工件坐標(biāo)系作為當(dāng)前工件坐標(biāo)系。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床在加工工件的運(yùn)行過(guò)程中就是在工件坐標(biāo)系中運(yùn)行的。

編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等的要求建立的坐標(biāo)系，編程坐標(biāo)系是供編程使用的，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際位置。編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致。

從工件坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系的定義來(lái)看，這是兩個(gè)不同的坐標(biāo)系。當(dāng)我們不進(jìn)行工件加工時(shí)，沒(méi)有對(duì)工件進(jìn)行編程，這時(shí)就談不到編程坐標(biāo)系的存在，但工件坐標(biāo)系是已經(jīng)存在的并且已經(jīng)確立（只要機(jī)床返回參考點(diǎn)工件坐標(biāo)系就已確立），我們還可以從以下幾個(gè)方面來(lái)分析：

（1）在數(shù)控機(jī)床上工件坐標(biāo)系可以有6個(gè)；而對(duì)于一個(gè)工件，編程坐標(biāo)系一般使用一個(gè)（對(duì)于車(chē)床而言）。

（2）工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)的變更只能通過(guò)對(duì)刀的方式進(jìn)行改動(dòng)，而編程坐標(biāo)系是在編程時(shí)，編程人員任意設(shè)定的。

（3）在實(shí)際加工工件的過(guò)程中，剛安裝上工件（還沒(méi)有進(jìn)行對(duì)刀之前），這兩個(gè)坐標(biāo)系是一般不重合在一起的，如圖（4）所示。

通過(guò)圖（4）a可以看出工件坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系一般不重合在一起。通過(guò)圖（4）b可以看出通過(guò)對(duì)刀把工件坐標(biāo)系進(jìn)行偏移，才能使兩個(gè)坐標(biāo)系重合在一起；因?yàn)閿?shù)控機(jī)床是在工件坐標(biāo)系下運(yùn)行的，所以只有把兩個(gè)坐標(biāo)系重合在一起，機(jī)床才能按照人們編寫(xiě)的程序運(yùn)行，加工出人們需要的工件。但是，兩個(gè)坐標(biāo)系重合在一起，并不等于一個(gè)坐標(biāo)系。

對(duì)于坐標(biāo)值來(lái)說(shuō)，機(jī)械坐標(biāo)就是在機(jī)床坐標(biāo)系中刀具位置的顯示。絕對(duì)值坐標(biāo)是刀具位置在工件坐標(biāo)系中的顯示。相對(duì)值坐標(biāo)是刀具位置相對(duì)于前一位置位移值的顯示。

通過(guò)以上的分析可以看出機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、機(jī)械坐標(biāo)值、絕對(duì)坐標(biāo)值和相對(duì)坐標(biāo)值之間的聯(lián)系與區(qū)別。

參考文獻(xiàn)：

[1]FANUC-0i系統(tǒng)編程手冊(cè).

[2]高楓、肖衛(wèi)寧主編，數(shù)控車(chē)削編程與操作.

[3]孫堅(jiān)，數(shù)控機(jī)床編程與操作.

作者簡(jiǎn)介：

馬同新，男，工程師，從事機(jī)床電器設(shè)計(jì)、改造、維修和數(shù)控機(jī)床編程的教學(xué)與培訓(xùn)。