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加工中心百科

加工中心各个坐标系是什么意思,如何理解?

时间:2024-12-02作者:成海数控

1. 机床坐标系

定义与作用

机床坐标系是加工中心的基本坐标系,是由机床生产厂家在机床设计、制造和调试时确定的一个固定坐标系。它是一个右手笛卡尔坐标系,用于确定机床各部件(如工作台、主轴等)的位置和运动方向。这个坐标系的原点称为机床原点,它是机床坐标系的基准点,通常由机床制造商设定在机床的某个固定位置,如床身的某个角落或者工作台的中心位置等。机床坐标系为机床的运动提供了一个绝对的参考框架,所有其他坐标系都是基于机床坐标系建立的。

坐标轴方向规定

对于立式加工中心,Z轴通常与主轴的轴线重合,其正方向定义为刀具远离工作台的方向;X轴是水平方向,一般平行于工件的装夹平面,且垂直于Z轴,其正方向是根据右手螺旋定则确定的,通常指向右方;Y轴的方向则根据右手笛卡尔坐标系确定,使得X、Y、Z轴构成一个右手系,即当右手的大拇指指向X轴正方向,食指指向Y轴正方向时,中指自然指向Z轴正方向。对于卧式加工中心,Z轴方向仍然与主轴轴线重合,但由于机床布局的不同,坐标轴的具体方向和位置会有所变化,但其基本原则仍然是遵循右手笛卡尔坐标系。

2. 工件坐标系

定义与作用

工件坐标系是编程人员在编程时根据工件的形状、尺寸和加工工艺要求而建立的坐标系。它是相对于机床坐标系而言的,用于方便地描述工件上各点的位置和刀具的运动轨迹。在实际加工中,工件的形状和尺寸是多种多样的,通过建立工件坐标系,可以将编程的原点设置在工件上的某个便于计算和操作的位置,例如工件的中心、某个角点或者某个孔的中心等。这样,在编写数控程序时,可以直接使用工件坐标系中的坐标值来指定刀具的运动,而不必考虑工件在机床工作台上的实际安装位置和机床坐标系的原点位置。

建立方法

工件坐标系的建立可以通过多种方式实现。一种常见的方法是通过对刀操作来建立。对刀的目的是确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置。例如,在立式加工中心上加工一个长方体工件,编程人员可以将工件坐标系的原点设置在工件的左上角。对刀时,使用刀具触碰工件的这个角点,然后通过机床的操作面板将此时刀具在机床坐标系中的位置记录下来,并设置为工件坐标系的原点。另外,一些先进的数控系统还可以通过使用寻边器、对刀仪等工具来辅助建立工件坐标系,这些工具可以更精确地确定工件的边缘位置和尺寸,从而提高工件坐标系建立的准确性。

3. 编程坐标系

定义与作用

编程坐标系是在编程过程中使用的坐标系,它和工件坐标系紧密相关。编程坐标系的原点位置和坐标轴方向通常与工件坐标系一致,是编程人员在编写数控程序时用于描述刀具运动轨迹的坐标系。编程人员在编写程序时,根据工件的加工要求,在编程坐标系中确定刀具的起始位置、运动路径和终止位置等。通过数控系统的编译和计算,将编程坐标系中的指令转换为机床坐标系中的实际运动指令,从而控制机床完成加工任务。

与其他坐标系的关系

编程坐标系是以工件坐标系为基础的,它们的坐标轴方向和原点位置的定义在理想情况下是相同的。但是,在实际加工过程中,由于工件的安装误差、对刀误差等因素的影响,编程坐标系和机床坐标系之间可能会存在一定的偏差。数控系统通过刀具补偿、坐标系平移和旋转等功能来处理这些偏差,以确保刀具能够按照编程人员的意图准确地加工工件。例如,当刀具磨损后,刀具的实际尺寸发生变化,数控系统可以通过刀具半径补偿功能,在编程坐标系的基础上对刀具轨迹进行调整,使得加工后的工件尺寸仍然符合要求。

4. 局部坐标系

定义与作用

局部坐标系是在工件坐标系或编程坐标系基础上建立的一个子坐标系。它主要用于在复杂工件的加工过程中,当需要对工件的某个局部区域进行特殊处理或者编程时使用。例如,在加工一个具有多个型腔的模具时,对于每个型腔,可以建立一个局部坐标系。这样,在编程时可以更加方便地描述每个型腔内部的刀具运动轨迹,而不必考虑整个工件的坐标系统。局部坐标系的原点可以设置在型腔的中心或者其他便于编程的位置,坐标轴方向可以根据型腔的几何形状和加工要求进行灵活定义。

使用情况和优势

在加工复杂形状的工件时,使用局部坐标系可以简化编程过程。因为对于工件的局部复杂结构,在全局坐标系(如工件坐标系)中描述刀具运动可能会比较复杂,需要进行大量的坐标计算。而通过建立局部坐标系,可以将复杂的几何问题分解为多个相对简单的局部问题。例如,在加工一个具有螺旋曲面的零件时,在螺旋曲面所在的局部区域建立一个局部坐标系,将螺旋线的起点设置为局部坐标系的原点,这样在编程时可以更方便地使用数学公式来描述螺旋线的轨迹,从而提高编程的效率和准确性。

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