1. 機(jī)床坐標(biāo)系

定義與作用

機(jī)床坐標(biāo)系是加工中心的基本坐標(biāo)系，是由機(jī)床生產(chǎn)廠家在機(jī)床設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試時(shí)確定的一個(gè)固定坐標(biāo)系。它是一個(gè)右手笛卡爾坐標(biāo)系，用于確定機(jī)床各部件（如工作臺、主軸等）的位置和運(yùn)動方向。這個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為機(jī)床原點(diǎn)，它是機(jī)床坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)，通常由機(jī)床制造商設(shè)定在機(jī)床的某個(gè)固定位置，如床身的某個(gè)角落或者工作臺的中心位置等。機(jī)床坐標(biāo)系為機(jī)床的運(yùn)動提供了一個(gè)絕對的參考框架，所有其他坐標(biāo)系都是基于機(jī)床坐標(biāo)系建立的。

坐標(biāo)軸方向規(guī)定

對于立式加工中心，Z軸通常與主軸的軸線重合，其正方向定義為刀具遠(yuǎn)離工作臺的方向；X軸是水平方向，一般平行于工件的裝夾平面，且垂直于Z軸，其正方向是根據(jù)右手螺旋定則確定的，通常指向右方；Y軸的方向則根據(jù)右手笛卡爾坐標(biāo)系確定，使得X、Y、Z軸構(gòu)成一個(gè)右手系，即當(dāng)右手的大拇指指向X軸正方向，食指指向Y軸正方向時(shí)，中指自然指向Z軸正方向。對于臥式加工中心，Z軸方向仍然與主軸軸線重合，但由于機(jī)床布局的不同，坐標(biāo)軸的具體方向和位置會有所變化，但其基本原則仍然是遵循右手笛卡爾坐標(biāo)系。

2. 工件坐標(biāo)系

定義與作用

工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工工藝要求而建立的坐標(biāo)系。它是相對于機(jī)床坐標(biāo)系而言的，用于方便地描述工件上各點(diǎn)的位置和刀具的運(yùn)動軌跡。在實(shí)際加工中，工件的形狀和尺寸是多種多樣的，通過建立工件坐標(biāo)系，可以將編程的原點(diǎn)設(shè)置在工件上的某個(gè)便于計(jì)算和操作的位置，例如工件的中心、某個(gè)角點(diǎn)或者某個(gè)孔的中心等。這樣，在編寫數(shù)控程序時(shí)，可以直接使用工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值來指定刀具的運(yùn)動，而不必考慮工件在機(jī)床工作臺上的實(shí)際安裝位置和機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置。

建立方法

工件坐標(biāo)系的建立可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)。一種常見的方法是通過對刀操作來建立。對刀的目的是確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。例如，在立式加工中心上加工一個(gè)長方體工件，編程人員可以將工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)置在工件的左上角。對刀時(shí)，使用刀具觸碰工件的這個(gè)角點(diǎn)，然后通過機(jī)床的操作面板將此時(shí)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置記錄下來，并設(shè)置為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)。另外，一些先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)還可以通過使用尋邊器、對刀儀等工具來輔助建立工件坐標(biāo)系，這些工具可以更精確地確定工件的邊緣位置和尺寸，從而提高工件坐標(biāo)系建立的準(zhǔn)確性。

3. 編程坐標(biāo)系

定義與作用

編程坐標(biāo)系是在編程過程中使用的坐標(biāo)系，它和工件坐標(biāo)系緊密相關(guān)。編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置和坐標(biāo)軸方向通常與工件坐標(biāo)系一致，是編程人員在編寫數(shù)控程序時(shí)用于描述刀具運(yùn)動軌跡的坐標(biāo)系。編程人員在編寫程序時(shí)，根據(jù)工件的加工要求，在編程坐標(biāo)系中確定刀具的起始位置、運(yùn)動路徑和終止位置等。通過數(shù)控系統(tǒng)的編譯和計(jì)算，將編程坐標(biāo)系中的指令轉(zhuǎn)換為機(jī)床坐標(biāo)系中的實(shí)際運(yùn)動指令，從而控制機(jī)床完成加工任務(wù)。

與其他坐標(biāo)系的關(guān)系

編程坐標(biāo)系是以工件坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的，它們的坐標(biāo)軸方向和原點(diǎn)位置的定義在理想情況下是相同的。但是，在實(shí)際加工過程中，由于工件的安裝誤差、對刀誤差等因素的影響，編程坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系之間可能會存在一定的偏差。數(shù)控系統(tǒng)通過刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)系平移和旋轉(zhuǎn)等功能來處理這些偏差，以確保刀具能夠按照編程人員的意圖準(zhǔn)確地加工工件。例如，當(dāng)?shù)毒吣p后，刀具的實(shí)際尺寸發(fā)生變化，數(shù)控系統(tǒng)可以通過刀具半徑補(bǔ)償功能，在編程坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上對刀具軌跡進(jìn)行調(diào)整，使得加工后的工件尺寸仍然符合要求。

4. 局部坐標(biāo)系

定義與作用

局部坐標(biāo)系是在工件坐標(biāo)系或編程坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建立的一個(gè)子坐標(biāo)系。它主要用于在復(fù)雜工件的加工過程中，當(dāng)需要對工件的某個(gè)局部區(qū)域進(jìn)行特殊處理或者編程時(shí)使用。例如，在加工一個(gè)具有多個(gè)型腔的模具時(shí)，對于每個(gè)型腔，可以建立一個(gè)局部坐標(biāo)系。這樣，在編程時(shí)可以更加方便地描述每個(gè)型腔內(nèi)部的刀具運(yùn)動軌跡，而不必考慮整個(gè)工件的坐標(biāo)系統(tǒng)。局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)可以設(shè)置在型腔的中心或者其他便于編程的位置，坐標(biāo)軸方向可以根據(jù)型腔的幾何形狀和加工要求進(jìn)行靈活定義。

使用情況和優(yōu)勢

在加工復(fù)雜形狀的工件時(shí)，使用局部坐標(biāo)系可以簡化編程過程。因?yàn)閷τ诠ぜ木植繌?fù)雜結(jié)構(gòu)，在全局坐標(biāo)系（如工件坐標(biāo)系）中描述刀具運(yùn)動可能會比較復(fù)雜，需要進(jìn)行大量的坐標(biāo)計(jì)算。而通過建立局部坐標(biāo)系，可以將復(fù)雜的幾何問題分解為多個(gè)相對簡單的局部問題。例如，在加工一個(gè)具有螺旋曲面的零件時(shí)，在螺旋曲面所在的局部區(qū)域建立一個(gè)局部坐標(biāo)系，將螺旋線的起點(diǎn)設(shè)置為局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)，這樣在編程時(shí)可以更方便地使用數(shù)學(xué)公式來描述螺旋線的軌跡，從而提高編程的效率和準(zhǔn)確性。