工件坐标系

4.2.2　工件原点、工件坐标系、对刀点和换刀点

编制数控程序时，由于编程人员不能确定工件在机床坐标系中的具体位置，因此为了编程方便，编程人员选择工件某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系，又称为编程坐标系。

1.工件原点

工件坐标系的原点就是工件原点，又称编程零点。工件原点最好与设计基准和工艺基准重合，尽量使编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小。工件原点是编程人员设定的，从理论上讲，工件原点设在任何位置都是可以的，但在实际编程时为了使工件各尺寸较为直观，数控车床的工件原点一般设在主轴轴线与工件左端面或右端面的交点处，如图4-7所示。

图4-7　工件原点

2.工件坐标系

工件坐标系是编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系，程序中的坐标值均以此坐标系为依据，为了保证编程与机床加工的一致性，工件坐标系也应是右手笛卡尔坐标系。工件装夹到机床上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。

设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点，确定刀具起始点的坐标值。工件坐标系设定后，CRT屏幕上显示的是车刀刀尖相对工件原点的坐标值。编程时，工件的各尺寸坐标都是相对工件原点而言的，因此，数控车床的工件原点也称程序原点。工件原点是设在工件左端面中心还是工件右端面中心，主要考虑零件图上的尺寸是否能方便换算成编程所需的坐标值。因为数控车床加工时，车刀一般从工件右端向左端车削，将工件原点设在工件的右端面要比设在左端面换算尺寸简单方便，所以，数控车床在设定工件坐标系时，一般将工件原点设在工件右端面与主轴轴线的交点处。

工件坐标系的设定（G50）

工件坐标系可以用下列指令设定：

G50 X（α）Z（β）；

式中α、β——刀尖距工件坐标系原点距离。

用G50 X（α）Z（β）指令所建立的坐标系，是一个以工件原点为坐标系原点，确定刀具当前所在位置的一个工件坐标系。X、Z后面的数值分别为程序起点距工件坐标原点的距离，执行指令后，系统内部即对（X、Z）进行记忆并显示在CRT屏幕上，这就相当于在系统内部建立了一个以工件原点为坐标系原点的工件坐标系。

这个坐标系的特点是：

①X的坐标零点在主轴回转中心线上。

②Z的坐标零点可以设在工件的右端面或左端面，也可以设在其他位置。不同的设定位置其程序段中的坐标尺寸也随之改变，如图4-8、表4-1所示。

图4-8　工件坐标系Z零的设定位置

表4-1　z坐标零点设置的位置变化

由上可知，同一工件如果工件原点变了，程序段中的坐标尺寸也随之改变。因此，在编制加工程序前首先要设定工件原点和建立工件坐标系。

需要说明的是：由于G50指令是一条非移动指令，在程序第一次运行时，必须手动将刀尖移至（X，Z）处，操作比较麻烦，在实际编程过程中，为了操作简便，编程者往往不使用G50指令设定工件坐标系，而是直接用G00　X_____Z_____来编程。

G00编程是直接用机床坐标系作为编程坐标系，通过对刀，建立刀具与机床坐标系的相对关系，用G00直接将刀具运动到程序起点。

3.对刀点和换刀点

对刀点是数控加工中刀具相对于工件运动的起点，是零件程序加工的起始点，所以对刀点也称“程序起点”。

对刀点可以设在工件上并与工件原点重合，也可设在工件外任意便于对刀处，但该点必须与工件原点之间有明确的坐标关系。一般情况下，对刀点既是加工程序的起点，也是加工程序的终点。

数控车床的换刀点是指刀架转位换刀时所在的位置，换刀点的位置可以是固定的，也可以是任意一点，它的设定原则是以刀架转位换刀时不碰撞工件和机床上的其他部位为准则，通常和刀具起始点重合。