1.5　数控机床的坐标系

1.5.1　数控机床的坐标轴

操作数控机床和编程加工前，首先要确定所用数控机床的坐标系。

首先要确定Z坐标轴（主轴）。按照一般规定，机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标（如铣床、钻床、车床、磨床等）；如果机床有几个主轴，则选一垂直于装夹平面的主轴作为主要主轴；如机床没有主轴（龙门刨床），则规定垂直于工件装夹平面为Z轴。坐标轴一般都是与传递主切削动力的主轴轴线平行的，如：卧式数控车床、卧式加工中心，主轴轴线是水平的；立式数控车床、立式数控加工中心，主轴是竖直的。

其次确定X坐标轴。X坐标一般是水平的，平行于装夹平面。对于工件旋转的机床（如车、磨床等），X坐标的方向在工件的径向上。对于刀具旋转的机床则作如下规定：

①当Z轴水平位置时，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向。

②当Z轴处于铅垂位置时，对于单立柱式，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向；龙门式，从刀具主轴右侧看，正X为右方向。

最后再确定Y坐标轴或其他A、B、C等坐标轴。A、B、C表示绕X、Y、Z坐标的旋转运动，正方向按照右手螺旋法则。若有第二直角坐标系，可用U、V、W表示。

1.5.2　右手笛卡儿坐标系与右手定则

（1）坐标系确定原则

数控编程时，为避免产生歧义，进行如下统一。

①刀具相对静止、工件运动的原则：这样编程人员在不知是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就可以依据零件图纸，确定加工的过程。

②标准坐标系原则：即机床坐标系确定机床上运动的大小与方向，以完成一系列的成形运动和辅助运动。

③运动方向的原则：数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件与刀具距离的方向。

右手笛卡儿坐标系就是数学上平时用的坐标系左右手的判断方法：在空间直角坐标系中，拇指、食指、中指相互垂直。右手拇指指向X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，如果中指能指向Z轴的正方向，则称这个坐标系为右手直角坐标系。大拇指指向被环绕轴的方向。四指的环绕方向是该旋转轴的正向，逆向则为负角度方向。例如，拇指指向X轴正向，四指环绕方向为A轴正向。如图1-8所示。

（2）机床坐标系与机床原点

机床坐标系是机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围（如行程范围、保护区）等。机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点，它是机床上的一个固定点，亦是工件坐标系、机床参考点的基准点，由机床制造厂确定。

（3）工件坐标系与工件原点

工件坐标系是编程人员在编制零件加工程序时使用的坐标系，可根据零件图纸自行确定，用于确定工件几何图形上点、直线、圆弧等各几何要素的位置。工件坐标系的原点称为工件原点或工件零点，可用程序指令来设置和改变。根据编程需要，在一个零件的加工程序中可一次或多次设定或改变工件原点。

知识应用与拓展

描述右手规则与机床坐标系的对应关系。