多轴数控加工机床的坐标系及设定

数控加工首先要了解控制轴和加工坐标系的相关知识，下面加以简单介绍。

1.控制轴

由数控系统控制的机床运动轴称为控制轴，如图2-22所示。数控机床通过各个移动件的运动产生刀具与工件之间的相对运动来实现切削加工。为表示各移动件的移动方位和方向（机床坐标轴），在ISO标准中统一规定采用右手笛卡儿坐标系对机床的坐标系进行命名，直线轴用X、Y、Z表示，用A、B、C分别表示绕X、Y、Z的旋转轴。

确定机床坐标轴，一般是先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。

图2-22 数控系统的控制轴

（1）确定Z轴 对于有主轴的机床，如车床、铣床等以机床主轴轴线方向作为Z轴方向。对于没有主轴的机床，如刨床，则以与装夹工件的工作台相垂直的直线作为Z轴方向。如果机床有几个主轴，则选择其中一个与机床工作台面相垂直的主轴作为主要主轴，并以它来确定Z轴方向。

（2）确定X轴 X轴一般位于与工件安装面相平行的水平面内。对于机床主轴带动工件旋转的机床，如车床、磨床等，则在水平面内选定垂直于工件旋转轴线的方向为X轴，且刀具远离主轴轴线方向为X轴的正方向。对于机床主轴带动刀具旋转的机床，当主轴是水平的，如卧式铣床、卧式镗床等，则规定人面对主轴，选定主轴左侧方向为X轴正方向；当主轴是竖直时，如立式铣床、立式钻床等，则规定人面对主轴，选定主轴右侧方向为X轴正方向。对于无主轴的机床，如刨床，则选定切削方向为X轴正方向。

（3）确定Y轴 Y轴方向可以根据已选定的Z轴、X轴方向，按右手笛卡儿坐标系来确定。(www.xing528.com)

2.坐标系

（1）机床坐标系 刀轨是用很多坐标点来表示的，数控系统驱动刀具从一个坐标点到另一个坐标点，只有坐标点与工件之间是切削位置关系，刀具进给才会切削工件，因此坐标点和工件的相对位置要用一个坐标系来描述，所以每台数控机床都有一个如图2-23所示的X₀Y₀Z₀坐标系，该坐标系称为机床坐标系，机床坐标系的原点O₀由生产厂家出厂前设定，一般固定不变。

图2-23 工件原点、编程原点和机械原点

（2）加工坐标系 实际加工中工件装夹到工作台上的位置是随机的，因此用机床坐标系无法事先确定刀轨与工件的位置关系，也就是说工件还没有就位，就无法用机床坐标系确定刀轨与工件的切削位置关系。为了解决这个问题就要设置相对坐标系，或者称为加工坐标系，有的称为工作坐标系。

编程时计算机里面已准备了工件模型，在模型上找三个相互垂直面为加工基准面，以三个加工基准面的交点为原点建立X_MY_MZ_M加工坐标系，编程时先用加工坐标系确定刀轨与工件模型的切削位置关系。

加工时真实的工件摆放到装夹工作台上，参照工件模型在真实工件上同样建立加工基准面和加工坐标系，使加工坐标系与机床坐标系的方向一致，如图2-23所示。接着通过对刀让机床知道加工坐标系原点在机床坐标系里的位置。对完刀就自然确定了刀轨在机床坐标系的位置，如刀轨在加工坐标系的位置为（x，y，z），加工坐标系原点在机床坐标系的位置为（-X，-Y，-Z），则刀轨在机床坐标系的位置坐标为（-X+x，-Y+y，-Z+z）。

设置了加工坐标系后可以撇开机床坐标系，在虚拟的计算机里先行完成编程，然后用对刀把加工坐标系的随机位置告诉机床，就间接确定了刀轨在机床坐标系的位置，从而解决了工件随机装夹无法事先确定刀轨在机床坐标系中位置的问题。