数控铣床工件坐标原点设置(机床原点、机床参考点和工件原点三者的关系？)

机床原点、机床参考点和工件原点三者之间有什么关系?

机床原点和参考点

(1)机床原点

机床原点(也称为机床零点)是机床上设置的一个固定的点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已调整好．一般情况下不允许用户进行更改，因此它是一个固定的点。

机床原点又是数控机床进行加工或位移的基准点。有一些数控车床将机床原点设在卡盘中心处，还有一些数控机床将机床原点设在刀架位移的正向极限点位置．

(2)机床参考点

对于大多数数控机床，开机第一步总是首先进行返回机床参考点(即所谓的机床回零)操作。开机回参考点的目的就是为了建立机床坐标系，并确定机床坐标系的原点。该坐标系一经建立，只要机床不断电，将永远保持不变，并且不能通过编程对它进行修改。

机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点，该点通常位于机床正向极限点处。机床参考点与机床原点的距离由系统参数设定，其值可以是零，如果其值为零则表示机床参考点和机床原点重合，如果其值不为零，则机床开机回零后显示的机床坐标系的值即为系统参数中设定的距离值。

工件坐标系

(1)工件坐标系

机床坐标系的建立保证了刀具在机床上的正确运动。但是，加工程序的编制通常是针对某一工件并根据零件图样进行的。为了便于尺寸计算与检查，加工程序的坐标原点一般应尽量与零件图样的尺寸基准相一致。这种针对某一工件并根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系，也称编程坐标系。

(2)工件坐标系原点

工件坐标系原点也称编程原点，该点是指工件装夹完成后．选择工件上的某一点作为编程或工件加工的基准点。

数控车床工件坐标系原点选取。x向一般选在工件的回转中心，而z向一般选在完工工件的右端面(0点)或左端面(0’点)。采用左端面作为z向工件原点时，有利于保证工件的总长，而采用右端面作为z向工件原点时．则有利于对刀。

对于数控机床，一定要做到规范操作，以避免发生人身、设备、刀具等安全事故。

如何确定数控机床坐标轴？

数控机床上用坐标（coordinate）的形式来指令刀具的空间位置，如图1所示。初学者对于机床的坐标系（coordinate system，CS）不甚了解，熟手也有可能面对一台新机床，如何快速确定机床的坐标轴呢？

图1 坐标

坐标系是有国际标准的，由EIA（美国电子工业协会）制定，也就是说，随便哪个国家、哪个厂家生产的机床都符合这个标准。戳视频，看坐标系如何规定的。

数控机床的坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系定则（right hand rule of Cartesian Coordinate System），基本坐标轴为X、Y、Z直线轴和A、B、C旋转轴。如图2所示，用大拇指表示X轴，食指表示Y轴，中指表示Z轴，各手指指向为各轴的正方向。A、B、C轴分别围绕X、Y、Z轴旋转，旋转方向为右手螺旋方向。

图2 笛卡尔坐标系及右手定则

复杂的机床还有第二组坐标系，用U、V、W表示，即U轴与X轴平行，V轴与Y轴平行，W轴与Z轴平行。

坐标轴（axis），是指在机械装备中，具有位移（直线位移或角度位移）控制和速度控制功能的运动方向（direction of motion）。那么如何知道哪个运动方向是哪个轴呢？正方向又朝哪边呢？这是数控编程的第一步：确定机床的运动坐标轴及其正方向。所谓正方向，是指坐标值coordinates增大的方向。

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首先确定Z轴

与机床主轴中心线相平行的轴永远为Z轴。铣床是刀具回转进行加工的机床，车床是工件回转进行加工的机床，Z轴反映铣削高度或车削长度最大值的方向所在，如图3所示。

图3 车床Z轴（左）和铣床Z轴（右）的确定

刀具离开工件的方向为Z轴正方向。

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其次确定X轴

X轴是平行于工件装夹平面的轴，通常是行程较长的轴。

（1）铣床X轴的确定：水平、左右方向，如图4所示为立式铣床和卧式铣床情形下的坐标系及其正方向。

图4 立式铣床（左）和卧式铣床（右）坐标系

① 立式铣床（Z轴竖直）：由主轴向立柱看去，右方为X轴正方向。

② 卧式铣床（Z轴水平）：由主轴向工件看去，右方为X轴正方向。

注意：数控机床的进给运动，因机械设计结构不同，有的由刀具直接运动来实现，有的由工作台相对运动来实现。上述坐标轴正方向，均是假定工件不动、刀具相对于工件作进给运动的方向。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）车床X轴的确定：径向、平行于横向滑座，如图5、6所示为普通数控车床和斜床身数控车床的坐标系及其正方向。‍‍‍

图5 车床坐标系

图6 斜床身数控车床坐标轴正方向

安装在横向滑座上的主要刀架上的刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向，反映车削直径最大值的方向所在。

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最后确定Y轴

X、Y轴永远垂直于主轴，Y轴通常是较短行程的轴。一旦Z、X轴确定，根据右手定则确定Y轴及其正方向。

以上所述为最常见的数控机床坐标系。看看图7、8、9，你就会知道，如果没有EIA关于坐标系的标准，那就乱了套了！

图7 五轴联动加工中心坐标系

图8 龙门式机床坐标系

图9 车铣复合中心坐标系

小结

面对一台新机床，先找主轴在哪里，确定Z轴，再找水平面内较长的轴，那是X轴，最后根据右手定则，定下Y轴。至于正方向朝哪边，记住这句话：刀具离开工件的方向为正方向（假设工件不动）。

参考点（R）

无论是开机床的还是造机床的，都要对参考点了如指掌。

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为什么需要参考点

机床开机时，当前坐标轴位置是无法获知的。此时数控机床需要一种方法来告诉机床控制系统当前轴的位置。与其告诉机床当前位置不如将数控轴归到一个规定的固定已知位置，然后就可以获知机床当前位置。

当我们做回参考点或回零操作（homing）时，以上工作自动完成。

参考点即是数控机床内部存储的一个固定点。各轴采用参考点的数控系统需要手动将机床的各轴返回参考点，这是上电过程中必不可少的一部分。一旦回参考点完毕，数控系统将与数控机床的位置同步。