1.3 认识数控车床坐标系（课件）《数控车削加工技术与技能》（高教版·第2版）同步精品课堂

任务1.3 认识数控车床坐标系 《数控车削加工技术与技能》（高教版·第2版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 结合教材插图与右手模型，小组合作实操：用右手模拟X、Z轴方向，验证“右手笛卡尔定则”中“拇指指Z轴正方向、食指指X轴正方向”的规则，记录操作结论并派代表演示。 观看数控车床仿真视频，对比两种坐标系的原点位置，填写表格梳理二者的“定义、原点特点、用途”差异。 给定一个短轴工件图纸（标注端面与外圆尺寸），独立在图纸上标注出合理的工件坐标系原点，并说明选择该原点的理由（如方便计算、减少误差）。 学习目标 课前导入 同学们，咱们之前用普通车床车削时，靠手摇动刻度盘控制刀具移动，凭经验找“加工起点”。但数控车床是“电脑指挥”，它怎么知道刀具该往哪走？比如车一个台阶轴，刀具从哪开始移动才不会撞刀？这就需要给机床定一个“地图”——坐标系。今天咱们就解决3个关键问题：这个“地图”按什么规则画（原则）？机床自带的“老家地址”（机床坐标系）在哪？加工时咱们给工件设的“临时地址”（工件坐标系）又怎么用？带着这些问题，咱们一起学“认识数控车床坐标系”！ 采用普通车床加工工件时,通常将床鞍带动车刀沿床身导轨的运动称关纵向进给,将中滑板带动车刀沿床鞍导轨的运动称为横向进给,以此来描述车刀和工件的相对运动,如图1-15所示。在数控车床上,应该如何描述车床的运动呢? 数控车床坐标系 数控车床坐标系 数控车床坐标系 数控车床加工零件时,只有刀具与工件按照数控加工程序指令产生准确的相对运动,才能加工出精密、合格的零件,而这种准确的相对运动必须在确定的坐标系中才能实现。要确定数控车床坐标系,通常先确定轴、轴,再根据右手笛卡儿直角坐标原则,判断出Y轴。一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴,刀具鴦完远离工件的方向为正方向;X轴一般位于平行于工件装夹面的水平面内。 数控车床坐标系 (1)永远假定工件静止,刀具相对于工件移动。 (2)坐标系采用右手笛卡儿直角坐标系。图1-17所示大拇指的方向为X轴的正方向,食指指向为轴的正方向,中指指向为2轴的正方向。在确定了X轴、Y轴、2轴的基础上,根据右手螺旋法则,可以很方便地确定A、B、C三个旋转坐标轴的方向。 建立坐标系的基本原则 图1-17 右手笛卡儿直角坐标系 建立坐标系的基本原则 (3)规定Z轴的运动由传递切削动力的主轴决定,与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴,X轴为水平方向,平行于工件装夹面并与Z轴垂直。 (4)规定以刀具远离工件的方向为坐标轴的正方向。 依据以上原则,当车床为前置刀架时,轴正向向前,指向操作者,如图1-18所示;当机床为后置刀架时,轴正向向后,背离操作者,如图1-19所示。 建立坐标系的基本原则 图1-18 水平床身前置刀架式数控车床的坐标系 建立坐标系的基本原则 图1-19 倾斜床身后置刀架式数控车床的坐标系 建立坐标系的基本原则 机床坐标系是机床固有的坐标系,一般由制造商设定。机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。 数控装置接通电源时并不知道机床原点,为了正确地在机床工作时建立机床坐标系,通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点(测量起点)，机床启动时,通常要进行自动或手动回参考点操作,以建立机床坐标系。 机床坐标系 机床刀架回到了参考点位置,也就知道了该坐标轴的零点位置,找到所有坐标轴的参考点(机床原点),数控机床就建立起了机床坐标系。数控车床的机床原点一般为主轴回转中心与卡盘后端面的交点,如图1-20所示 机床坐标系 在数控车床上进行加工时,工件可以通过卡盘夹持于机床坐标系下的任意位置。这样一来在机床坐标系下编程就很不方便。所以编程人员在编写零件加工程序时通常要选择一个工件坐标系(图1-21),也称编程坐标系,程序中的坐标值均以工件坐标系为依据。 工件坐标系 工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定,一般设在图样的设计基准或工艺基准处。根据数控车床的特点,工件坐标系的原点通常设在工件左、右端面的中心或卡盘前端面的中心，也称程序原点或编程原点。 工件坐标系 课堂练习 1.下列操作中，需要基于机床坐标系完成的是（ ） A. 编写工件加工程序 B. 设定刀具长度补偿 C. 测量工件加工尺寸 D. 机床开机回零 下列操作中，需要基于机床坐标系完成的是（ ） A. 编写工件加工程序 B. 设定刀具长度补偿 C. 测量工件加工尺寸 D. 机床开机回零 课堂练习 2.若数控车床加工轴类零件时，将工件坐标系原点设在右端面与轴线交点，当刀具向工件左端面移动时，Z轴坐标值（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 答案：B 解析：Z轴正方向通常为“刀具远离卡盘（向右）”，若原点在右端面，向左端面移动时，刀具靠近卡盘，远离Z轴正方向，因此Z轴坐标值减小（如从Z0移动到Z-50）。 课堂练习 3.下列关于右手笛卡尔定则的应用，错误的是（ ） A. 拇指对应Z轴 B. 食指对应X轴 C. 中指对应Y轴 D. 掌心朝向Z轴正方向 答案：D 解析：右手笛卡尔定则操作：右手掌心朝向自己，拇指伸直指向Z轴正方向，食指伸直指向X轴正方向，中指自然垂直于拇指和食指，指向Y轴正方向；掌心不朝向Z轴正方向。 课堂练习 4.工件坐标系设定后，若重新装夹同一规格的工件，无需重新设定的前提是（ ） A. 工件装夹位置完全一致 B. 机床坐标系已回零 C. 刀具未更换 D. 加工参数未修改 答案：A 解析：工件坐标系原点与工件装夹位置相关，若同一规格工件装夹位置完全一致（如均靠紧三爪卡盘端面），原点相对机床的位置不变，无需重新设定；其他条件不直接影响工件坐标系原点。 课堂练习 5.数控车床中，机床坐标系的原点通常标记在（ ） A. 工件装夹位置 B. 主轴前端面 C. 机床床身固定位置 D. 刀架上 答案：C 解析：机床坐标系原点是机床的“固定基准点”，由厂家设置在机床床身（如导轨、床鞍）的特定位置，不随工件、刀架移动；主轴端面、刀架为运动部件，不能作为固定原点。 课堂练习 6.下列场景中，必须重新设定工件坐标系的是（ ） A. 更换同型号刀具 B. 同一工件继续加工 C. 更换不同规格的工件 D. 机床短暂停机后重启 答案：C 解析：不同规格工件的尺寸、装夹位置不同，需根据新工件的基准面重新设定工件坐标系；更换同型号刀具、同一工件续加工、机床重启均不改变工件基准，无需重新设定。 课堂练习 7.按右手笛卡尔定则，数控车床X轴的方向（ ） A. 平行于主轴轴线 B. 垂直于主轴轴线 C. 平行于机床床身 D. 垂直于机床床身 答案：B 解析：主轴轴线方向为Z轴，X轴需垂直于Z轴（即垂直于主轴轴线），沿工件径向（如外圆车刀的径向移动方向）；X轴与机床床身方向无固定平行/垂直关系。 课堂练习 8.工件坐标系的“零点偏置”功能，本质是（ ） A. 改变机床坐标系原点 B. 建立工件坐标系与机床坐标系的位置关系 C. 修正刀具磨损误差 D. 调整主轴转速 答案：B 解析：零点偏置是将工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移量输入机床，本质是确定两个坐标系的位置关系，方便机床识别工件基准；不会改变机床原点，与刀具磨损、主轴转速无关。 课后作业 简述数控车床建立坐标系的“右手笛卡尔定则”具体内容，并用文字描述X轴、Z轴的正方向。 机床坐标系和工件坐标系的核心区别是什么？为什么加工时需要单独设定工件坐标系？ 若车削一个“一端带台阶的圆柱工件”，你会将工件坐标系原点选在哪个位置？画图并标注。 课堂小结 Lavf58.20.100 $