[课程引入]
1、数控机床怎么知道工件的位置？怎么定坐标？
[学习目标]
1、知识目标：掌握数控机床坐标系、工作坐标系等概念
2、情感目标：培养严谨细致的工匠精神
3、能力目标：培养独立分析问题和解决问题的能力
[理论知识]
一、数控机床的坐标系统
1、坐标轴及其运动方向
（1）标准坐标系的确定原则
1）机床相对运动的规定。无论机床在实际加工中是工件运动还是刀具运动，在确定编程坐标时，一般看作是工件相对静止，而刀具运动这一原则。
2）机床坐标系的规定。在确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴，最后确定其他轴。
图1 右手笛卡儿定则
3）机床坐标系方向的规定。 X、Y、Z的正方向是使工件尺寸增大的方向。
（2）Z坐标轴的确定
1）对于工件旋转的机床
如车床，内、外圆磨床等，Z坐标取为与工件旋转轴平行；从主动轴看刀具的方向作为其正方向。
2）对于刀具旋转的机床
如铣床、钻床、铰床等，按主轴方向是否固定来确定Z坐标轴。
（3）X坐标轴的确定
1）对于工件旋转的机床
在与Z坐标垂直的平面内，取刀具的运动方向为X坐标；取刀具离开主轴旋转中心线的方向作为其正方向。
2）对于刀具旋转的机床
按Z坐标处于不同位置，进行确定。
（4）Y坐标轴的确定
Y坐标取与Z、X坐标垂直的方向，其正方向应使三根坐标轴构成标准坐标系。
以上标准坐标系确定以后，机床坐标的决定方法如下：
1）在工件相对刀具作主体运动的机床上，与工件运动方向平行的坐标的正方向和标准坐标系的正方向相反。
2）在刀具相对工件作主体运动的机床上，与刀具运动方向平行的坐标的正方向和标准坐标系的正方向一致。
3）机床坐标系方向的规定。 X、Y、Z的正方向是使工件尺寸增大的方向。
（2）Z坐标轴的确定
1）对于工件旋转的机床
如车床，内、外圆磨床等，Z坐标取为与工件旋转轴平行；从主动轴看刀具的方向作为其正方向。
2）对于刀具旋转的机床
如铣床、钻床、铰床等，按主轴方向是否固定来确定Z坐标轴。
（3）X坐标轴的确定
1）对于工件旋转的机床
在与Z坐标垂直的平面内，取刀具的运动方向为X坐标；取刀具离开主轴旋转中心线的方向作为其正方向。
2）对于刀具旋转的机床
按Z坐标处于不同位置，进行确定。
（4）Y坐标轴的确定
Y坐标取与Z、X坐标垂直的方向，其正方向应使三根坐标轴构成标准坐标系。
以上标准坐标系确定以后，机床坐标的决定方法如下：
1）在工件相对刀具作主体运动的机床上，与工件运动方向平行的坐标的正方向和标准坐标系的正方向相反。
2）在刀具相对工件作主体运动的机床上，与刀具运动方向平行的坐标的正方向和标准坐标系的正方向一致。
例：
图2 卧式车床坐标系
图3 立式铣床坐标系
二、机床坐标系、机床原点、机床参考点
1、机床坐标系
机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具（刀架）或工件（工作台）位置的参考系。机床原点是机床坐标系的原点。该点是机床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。
2、机床原点
数控车床的机床原点一般设在卡盘前端面或后端面的中心。数控铣床或加工中心的机床原点，各生产厂不一致，有的设在机床工作台的中心，有的设在进给行程的终点。
图4 数控车床原点
图5 数控铣床原点
3、机床参考点
机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的位置点，是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。在机床接通电源后，通常都要做回参考点操作。有些数控机床的机床原点与机床参考点重合，则开机执行的是回零点操作。可以说回参考点或零点操作是对基准的重新核定，可消除由于种种原因产生的基准偏差。
三、工件坐标系
工件坐标系是编程人员在编程时根据零件图样设定的坐标系，也称为编程坐标系。
工件原点的选定主要从编程计算的方便性、机床调整的方便性、对刀找正的方便性、在毛坯上确定位置的方便性等几方面进行考虑确定。
四、绝对坐标编程及增量坐标
1、绝对坐标编程
是以工件坐标系原点为基准来计算各点的坐标值。如图6所示。
图6 绝对坐标编程
2、相对（增量）坐标编程
是以前一个位置为基准计算增量来表示坐标位置。如图7所示。
图7 相对坐标编程
在编程过程中，绝对坐标与相对坐标可以单独使用，也可以混合使用，但必须使用正确的指令。
[章节测验]
