數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系教法淺議

數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系是《數(shù)控加工基礎(chǔ)》這門課程中很重要的一節(jié)，能為學(xué)生以后學(xué)習(xí)編程與操作打下良好的基礎(chǔ)。而本節(jié)學(xué)習(xí)中由于涉及的規(guī)則、概念較多，不易理解，筆者經(jīng)過(guò)多年分析研究與實(shí)踐演練，現(xiàn)歸納如下：

一、開門見山，點(diǎn)明學(xué)習(xí)機(jī)床坐標(biāo)系的重要性

在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來(lái)控制的，為了確定機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，則必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)的距離，這就需要一個(gè)坐標(biāo)系才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系就稱為機(jī)床坐標(biāo)系。

在數(shù)控編程時(shí)，為了描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化程序編制的方法及保證記錄數(shù)據(jù)的互換性，必須正確理解和使用數(shù)控機(jī)床中坐標(biāo)系。數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系是為了確定工件在機(jī)床中位置，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的特殊位置(如換刀點(diǎn)、參考點(diǎn)等)以及運(yùn)動(dòng)范圍(如行程范圍)等建立的幾何坐標(biāo)系。

通過(guò)上述說(shuō)明，教師要讓學(xué)生從心態(tài)上加以重視，才能為下面的講解打下良好的基礎(chǔ)。

二、實(shí)例引入，學(xué)生探討，在探討中掌握坐標(biāo)系的確定原則

通過(guò)生活中過(guò)馬路看紅綠燈的例子，學(xué)生探討規(guī)則的必要性和方便性。由探討結(jié)果引入國(guó)標(biāo)規(guī)定的命名原則。

刀具相對(duì)于靜止工件而運(yùn)動(dòng)的原則可使編程人員在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可根據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過(guò)程。

三、學(xué)生動(dòng)手，演示練習(xí)，掌握X、Y、Z坐標(biāo)軸與正方向的確定

X、Y、Z坐標(biāo)軸與正方向的確定是本節(jié)課的重點(diǎn)與難點(diǎn)。Z坐標(biāo)的方向很容易判定，學(xué)生也容易理解。對(duì)于X和Y坐標(biāo)的方向，由于涉及因素過(guò)多(如刀具、工件、主軸、立柱、笛卡爾坐標(biāo)和右手定則等)，學(xué)生一時(shí)很難記憶和掌握，為下一步講解帶來(lái)不少的困難。

由于學(xué)生難以理解與掌握，筆者采取了以下幾個(gè)步驟：

1.圖片展示

由于中職學(xué)生基礎(chǔ)差，難以一下子理解，通過(guò)圖片帶給學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步掌握打下基礎(chǔ)。

2.詳細(xì)講解，具體演示

通過(guò)對(duì)X坐標(biāo)軸的定義和方向的詳細(xì)講解，讓學(xué)生理解掌握立式數(shù)控機(jī)床和臥式數(shù)控機(jī)床X坐標(biāo)軸的確定。按右手直角迪卡兒坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)軸時(shí)，對(duì)于不同的機(jī)床具體演示確定。

3.動(dòng)手演練，檢驗(yàn)結(jié)果

讓學(xué)生拿出一張白紙，告訴他們這張白紙就是我們的圖樣。不過(guò)不需要畫具體的零件，只需要在圖紙上畫出X和Y兩個(gè)坐標(biāo)軸。

（1）假設(shè)此圖樣要用立式數(shù)控機(jī)床加工，那么站在工作臺(tái)前，將圖樣平鋪到工件頂面上，加上已經(jīng)判定的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向，整個(gè)機(jī)床的坐標(biāo)系就可立刻直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前。

（2）如果是用臥式機(jī)床加工，情況稍微復(fù)雜一些。首先，學(xué)生應(yīng)面向工件站立，將圖樣貼在面對(duì)的工件表面，然后，將工件回轉(zhuǎn)180°，轉(zhuǎn)至面對(duì)刀具的位置，加上早已確定好的Z坐標(biāo)方向，臥式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系方向就可直觀地展現(xiàn)出來(lái)了。

這種方法，非常直觀，比起只用右手直角迪卡兒坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)軸更易理解和掌握。

最后，通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬演示各個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，檢驗(yàn)判斷結(jié)果，可使學(xué)生進(jìn)一步加深理解。

四、討論數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中的“特殊點(diǎn)”

可以分為三個(gè)過(guò)程：

1.通過(guò)引導(dǎo)得出結(jié)論

教師可引導(dǎo)學(xué)生討論一個(gè)完整的坐標(biāo)系有哪些部分組成，前邊學(xué)習(xí)的機(jī)床坐標(biāo)系是否完整，缺少什么部分，從而使學(xué)生得出結(jié)論：缺少機(jī)床原點(diǎn)。

2.歸納結(jié)論

繼續(xù)探討機(jī)床原點(diǎn)是否是個(gè)固定位置點(diǎn)，如何找到，最后可歸納結(jié)論如下：機(jī)床原點(diǎn)又稱為機(jī)床零點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來(lái)，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，設(shè)置在不同的位置。如在數(shù)控車床上，一般設(shè)在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處，在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)一般設(shè)置Ｘ、Ｙ、Ｚ坐標(biāo)的正方向極限位置上。對(duì)于數(shù)控車床，不易找到，而對(duì)于數(shù)控銑床卻很容易找到。

3.結(jié)論探討

最后教師應(yīng)通過(guò)與學(xué)生探討如何很方便的找到數(shù)控機(jī)床的原點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么數(shù)控銑床的原點(diǎn)很好找，是不是所有的機(jī)床都有這么一個(gè)特殊位置點(diǎn)？從而得出這個(gè)特殊位置點(diǎn)就是機(jī)床的結(jié)論。

參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此，參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。對(duì)于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床，開機(jī)第一步總是先使機(jī)床返回參考點(diǎn)。通過(guò)返回參考點(diǎn)，間接找到機(jī)床原點(diǎn)。所以開機(jī)回參考點(diǎn)的目的就是為了間接找到機(jī)床原點(diǎn)，建立機(jī)床坐標(biāo)系。只有機(jī)床參考點(diǎn)被確認(rèn)后，刀具（或工作臺(tái)）移動(dòng)才有基準(zhǔn)。

（作者單位：河南省平頂山市高級(jí)技工學(xué)校）