在機(jī)床中，刀具的運(yùn)動(dòng)是在坐標(biāo)系中進(jìn)行的。在一臺機(jī)床上，有各種坐標(biāo)系與零點(diǎn)。理解它們對使用、操作機(jī)床以及編程都是很重要的。數(shù)控機(jī)床最基本的有機(jī)床零點(diǎn)(原點(diǎn))、機(jī)床參考點(diǎn)、工件零點(diǎn)以及刀架相關(guān)點(diǎn)，另外還有其他點(diǎn)。
    一、機(jī)床原點(diǎn)
    機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定的點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來了，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。在數(shù)控車床上，一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處。如圖4-12所示，圖中O：即為機(jī)床原點(diǎn)。在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、r、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸正方向的極限位置上。即為立式數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)。
    二、機(jī)床參考點(diǎn)
    許多數(shù)控機(jī)床(全功能型及高檔型)都設(shè)有機(jī)床參考點(diǎn)，該點(diǎn)至機(jī)床原點(diǎn)在其進(jìn)給坐標(biāo)軸方向上的距離在機(jī)床出廠時(shí)已準(zhǔn)確確定，使用時(shí)可通過回參考點(diǎn)方式進(jìn)行確認(rèn)。它與機(jī)床原點(diǎn)相對應(yīng)，有的機(jī)床參考點(diǎn)與原點(diǎn)重合。它是機(jī)床制造商在機(jī)床上借助行程開關(guān)設(shè)置的一個(gè)物理位置，與機(jī)床原點(diǎn)的相對位置是固定的，機(jī)床出廠之前由機(jī)床制造商精密測量確定。一般來說，加工中心的參考點(diǎn)為機(jī)床的自動(dòng)換刀位置。
    機(jī)床原點(diǎn)實(shí)際上是通過返回(或稱尋找)機(jī)床參考點(diǎn)來完成確定的。機(jī)床參考點(diǎn)的位置在每個(gè)軸上都是通過減速行程開關(guān)粗定位，然后由編碼器零位電脈沖(或稱柵格零點(diǎn))精定位的。數(shù)控機(jī)床通電后，必須首先使各軸均返回各自參考點(diǎn)，從而確定了機(jī)床坐標(biāo)系后，才能進(jìn)行其他操作。機(jī)床參考點(diǎn)相對機(jī)床原點(diǎn)的值是一個(gè)可設(shè)定的參數(shù)值。它由機(jī)床廠家測量并輸入至數(shù)控系統(tǒng)中，用戶不得改變。當(dāng)返回參考點(diǎn)的工作完成后，顯示器即顯示出機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，此表明機(jī)床坐標(biāo)系已經(jīng)建立。
    值得注意的是不同數(shù)控系統(tǒng)返回參考點(diǎn)的動(dòng)作、細(xì)節(jié)不同，因此當(dāng)使用時(shí)，應(yīng)仔細(xì)閱讀其有關(guān)說明。
    1．返回參考點(diǎn)
    參考點(diǎn)是CNC機(jī)床上的固定點(diǎn)，可以利用返回參考點(diǎn)指令將刀架移動(dòng)到該點(diǎn)，可以設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)，其中第一參考點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)一致，第二、第三和第四參考點(diǎn)與第一參考點(diǎn)的距離利用參數(shù)事先設(shè)置。接通電源后必須先進(jìn)行第一參考點(diǎn)返回，否則不能進(jìn)行其他操作。
    參考點(diǎn)返回有兩種方法：
    (1)手動(dòng)參考點(diǎn)返回。
    (2)  自動(dòng)參考點(diǎn)返回  該功能是用于接通電源已進(jìn)行手動(dòng)參考點(diǎn)返回后，在程序中需要返回參考點(diǎn)時(shí)使用自動(dòng)參考點(diǎn)返回功能。
    執(zhí)行G27指令的前提是機(jī)床在通電后必須返回過一次參考點(diǎn)(手動(dòng)返回或用G28返回)。執(zhí)行完G27指令以后，如果機(jī)床準(zhǔn)確地返回參考點(diǎn)，則面板上的參考點(diǎn)返回指示燈亮，否則，機(jī)床將出現(xiàn)報(bào)警。在G27指令之后，X、Z表示參考點(diǎn)的坐標(biāo)值，U、W表示到參考點(diǎn)所移動(dòng)的距離。
    3．從參考點(diǎn)返回G29
    G29指令使刀具以快速移動(dòng)速度，從機(jī)床參考點(diǎn)經(jīng)過G28指令設(shè)定的中間點(diǎn)，快速移動(dòng)到G29指令設(shè)定的返回點(diǎn)，其程序段格式為：
    G29  X(U)一Z(W)一；    其中，X、Z值為返回點(diǎn)在工件坐標(biāo)系的絕對坐標(biāo)值，U、W為返回點(diǎn)相對于參考點(diǎn)的增量坐標(biāo)值。當(dāng)然，在從參考點(diǎn)返回時(shí)，可以不用G29而用GOO或G01，但此時(shí)，不經(jīng)過G28設(shè)置的中間點(diǎn)，而直接運(yùn)動(dòng)到返回點(diǎn)。
    在銑削類數(shù)控機(jī)床上，G28、G29后面可以跟X、Y、Z中的任一軸或任二軸，亦可以三軸都跟，其意義與以上介紹的相同。
    三、刀架相關(guān)點(diǎn)
    從機(jī)械上說，所謂尋找機(jī)床參考點(diǎn)，就是使刀架相關(guān)點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)重合，從而使數(shù)控系統(tǒng)得知刀架相關(guān)點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置。所有刀具的長度補(bǔ)償量均是刀尖相對該點(diǎn)長度尺寸，即為刀長。例如，對車床類有X”長、Zx長，對銑床類有Z))長�？刹捎脵C(jī)上或機(jī)外刀具測量的方法測得每把刀具的補(bǔ)償量。
    有些數(shù)控機(jī)床使用某把刀具作為基準(zhǔn)刀具，其他刀具的長度補(bǔ)償均以該刀具作為基準(zhǔn)，對刀則直接用基準(zhǔn)刀具完成。這實(shí)際上是把基準(zhǔn)刀尖作為刀架相關(guān)點(diǎn)，其含義與上相同。但采用這種方式，當(dāng)基準(zhǔn)刀具出現(xiàn)誤差或損壞時(shí)，整個(gè)刀庫的刀具要重新設(shè)置。
    四、裝夾原點(diǎn)
    除了上述三個(gè)基本原點(diǎn)以外，有的機(jī)床還有一個(gè)重要的原點(diǎn)，即裝夾原點(diǎn)，用C表示。裝夾原點(diǎn)常見于帶回轉(zhuǎn)(或擺動(dòng))工作臺的數(shù)控機(jī)床或加工中心，一般是機(jī)床工作臺上的一個(gè)固定點(diǎn)，比如回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量可通過測量，存人CNC系統(tǒng)的原點(diǎn)偏置寄存器中，供CNC系統(tǒng)原點(diǎn)偏移計(jì)算用。
    五、工件坐標(biāo)系原點(diǎn)
    在工件坐標(biāo)系上，確定工件輪廓的編程和計(jì)算原點(diǎn)，稱為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，簡稱為工件原點(diǎn)，亦稱編程零點(diǎn)。
    在加工中，因其工件的裝夾位置是相對于機(jī)床而固定的，所以工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中位置也就確定了。
    1．?dāng)?shù)控車床上工件編程零點(diǎn)的確定
    為了編程方便，工件編程零點(diǎn)可根據(jù)計(jì)算最方便的原則來確定某一點(diǎn)為編程零點(diǎn)。如車削的階臺軸工件，用機(jī)床的零點(diǎn)M編程時(shí)，車端面和各階臺長度時(shí)都要進(jìn)行煩瑣的計(jì)算。
    2．?dāng)?shù)控鏜銑類機(jī)床工件零點(diǎn)的確定
    在數(shù)控鏜銑類機(jī)床上G92指令與G54—G59指令都是用于設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，但它們在使用中是有區(qū)別的，G92指令是通過程序來設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，G54—G59指令是通過CRT／MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，一經(jīng)設(shè)定，加工坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是不變的，它與刀具的當(dāng)前位置無關(guān)，除非再通過CRT／MDI方式更改。G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系，而不產(chǎn)生任何動(dòng)作；G54—G59指令程序段則可以和GOO、G01指令組合在選定的加工坐標(biāo)系中進(jìn)行位移。
    (1)用G92確定工件坐標(biāo)系  在編程中，一般是選擇工件或夾具上的某一點(diǎn)作為編程零點(diǎn)，并以這一點(diǎn)作為零點(diǎn)，建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系是通常所講的工件坐標(biāo)系。這個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)(機(jī)床零點(diǎn))之間的距離用G92(EIA代碼中用G50)指令進(jìn)行設(shè)定，即確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)距刀具現(xiàn)在位置多遠(yuǎn)的地方，也就是以程序的原點(diǎn)為準(zhǔn)，確定刀具起始點(diǎn)的坐標(biāo)值，并把這個(gè)設(shè)定值存于程序存儲器中，作為零件所有加工尺寸的基準(zhǔn)點(diǎn)。因此，在每個(gè)程序的開頭都要設(shè)定工件坐標(biāo)系，其標(biāo)準(zhǔn)編程格式如下：
    G92  X    Y  Z
    立式加工中心工件坐標(biāo)系設(shè)定的例子。機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)(機(jī)械原點(diǎn))是指刀具退到機(jī)床坐標(biāo)系最遠(yuǎn)的距離點(diǎn)，在機(jī)床出廠之前已經(jīng)調(diào)好，并記錄在機(jī)床說明書或編程手冊之中，供用戶編程時(shí)使用。
    2．用G54—G59確定工件坐標(biāo)系
    用G54—G59確定工件坐標(biāo)系的方法。
    工件坐標(biāo)系的設(shè)定可采用輸入每個(gè)坐標(biāo)系距機(jī)械原點(diǎn)的J、r、Z軸的距離(X，Y，Z)來實(shí)現(xiàn)。在圖4-19中分別設(shè)定G54和G59時(shí)可用下列方法：
    G54時(shí)  G59時(shí)
    X—X1  X—X2
    Y—Y1  Y—Y2
    Z—Z1    Z—Z2
    當(dāng)工件坐標(biāo)系設(shè)定后，如果在程序中寫成：G90  G54  X30．0  Y40．0時(shí)，機(jī)床就會(huì)向預(yù)先設(shè)定的G54坐標(biāo)系中的A點(diǎn)(30．0，40．0)處移動(dòng)。同樣，當(dāng)寫成G90 G59 X30．0Y40．0時(shí)，機(jī)床就會(huì)向預(yù)先設(shè)定的G59中
的B點(diǎn)(30．0，30．0)處移動(dòng)。
    另外，在用G54—G59方式時(shí)，通過G92指令編程后，也可建立一個(gè)新的工件加工坐標(biāo)系。在G54方式時(shí)，當(dāng)?shù)毒叨ㄎ挥赬OY坐標(biāo)平面中的(200，160)點(diǎn)時(shí)，執(zhí)行程序段：G92X100．0  Y100．0就由向量A偏移產(chǎn)生了一個(gè)新的工件坐標(biāo)系X'O，r，坐標(biāo)平面。