CAXA制造工程师五轴加工中心数控编程中的坐标变换

1 五轴加工中心坐标变换时要考虑的问题

    经常使用的五轴加工中心的坐标轴除X、Y、Z轴外，还有工件（分度卡盘）绕自身回转中心的旋转轴A轴及工件（分度卡盘）绕旋回中心的翘起轴C轴。如图1所示。在数控编程时，每次都必然要遇到如何实现从机械坐标系向工件坐标系的坐标变换问题。在图1中可以看到，工件处丁水平位置时，从机械坐标系向工件坐标系的坐标变换比较容易实现（此时x=0或为端面磨量）。但在C轴翘起的另外两个位置时，从机械坐标系向工件坐标系的坐标变换就需要计算；在X轴方向上与C轴旋回中心的位置L4，工件装夹的位置L3，C轴翘起的角度c（带正负号）、以及工件坐标系加工原点的位置x等有关。在Y轴方向上比较简单，和工件处于水平位置时相同，是定值。在Z轴方向上考虑干涉问题往往不从机械坐标系向工件坐标系的加工原点直接定位；而是在X、Y方向上移动到适当加工开始位置后，再在Z轴方向上快速接近加工开始位置（图示位置）。此位置不仅与C轴旋回中心的位置L4，工件装夹的位置L3，C轴翘起的角度c工件坐标系加工原点的位置x等有关，还和图1中的z值有关。z值可以有如图1所示的三种情况根据加工位置、干涉情况自行选择并画图或计算得到。综上所述由于C轴的翘起往往坐标变换和数控程序编制比较烦琐，考虑不周非常容易出错。

图1 五轴加工中心的坐标变换

    因此推导出其计算公式如下：

    式中：L1——X轴方向从机械原点到加工的距离

    L2——Z轴方向从机械原点到加工原点距离

    L3——X轴方向从机械原点到工件端面的距离

    L4——X轴方向从机械原点到旋回中心的距离

    L5——Z轴方向从机械原点到旋回中心的距离

    c——C轴翘起的角度c（带正负号，图示位置为负）

    x——为0或为端面磨量

2 在CAXA制造工程师中创建工作坐标系

    CAXA制造工程师是由我国北京北航海尔软件有限公司研制的全中文界面、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。他基于微机平台，采用原创Windows菜单和交互方式，全中文界面，便于轻松地学习和操作，己在国内众多企业和研究院所得到应用。

    CAXA制造工程师中的工作坐标系是建立模型时的参考坐标系。系统默认的坐标系叫“绝对坐标系”，作图时自定义的坐标系叫做“工作坐标系”（也称“用户坐标系”）。