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CNC铣床或MC是依据坐标系统来确定其刀具运动的路径,因此坐标系统对CNC程序设计极为重要。CNC工具机各轴的标注,CNS是采用右手直角坐标系统。如图1所示,大姆指表示X轴,食指表示Y轴,中指表示Z轴,且手指头所指的方向为正方向。X、Y、Z轴向是用于标注线性移动轴;另外定义三个旋转轴,绕X轴旋转者称为A轴,绕Y轴旋转者称为B轴,绕Z轴旋转者称为C轴。三旋转轴的正方向皆定义为顺着移动轴正方向看,顺时针回转为正,逆时针回转为负,如图2所示。
(a)右手直角坐标系统 (b)X、Y、Z移动轴
A、B、C旋转轴CNC工具机先定义Z轴,以工具机的主轴线为Z轴,再以刀具远离工件的方向为正,故以立式CNC铣床为例,主轴向上为"+Z"方向,向下为 "-Z" 方向,如图3所示。接着定义X轴,以操作者面向床柱,其刀具沿左右方向移动者为X轴,且规定向右为正方向;最后依右手直角坐标系统决定Y轴,故其刀具沿前后方向移动者为Y轴,向前为正Y方向,向后为负Y方向。以上定义者称为程序坐标系(或称为工件坐标系),其三轴的交点即1-4节所述的程序原点。图3的右侧所示即为程序坐标系。程序设计人员是依据程序坐标系来指述刀具动路,且必须假设工件固定不动,刀具沿着工件轮廓移动加工。图3所示,标示于CNC工具机上的坐标轴所形成的坐标系称为机械坐标系,一般CNC 铣床或MC在机械上会贴上机械坐标系的轴向。机械的移动是根据机械坐标系,因为CNC铣床或MC在X、Y轴上实际是工件移动而非刀具移动,所以为了符合程序设计人员假设工件固定不动,其机械坐标系的X、Y轴正、负方向与程序坐标系相反。故程序设计人员指令刀具向程序坐标系的X轴正方向移动,而实际上是工件向机械坐标系的X轴正方向移动,使两者一致。
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