數(shù)控車床_課件

1、第一章第一章 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 1.1.1 數(shù)控與數(shù)控機床的概念 數(shù)字控制（Numerical Control，簡稱數(shù)控或NC）技 術(shù)，國家標準（GB8129-87）定義為：“用數(shù)字化信號對 機床運動及其加工過程進行控制的一種方法”。裝備了數(shù) 控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控

2、 系統(tǒng)也采用專用或通用計算機及控制軟件與相關(guān)的電氣元 部件一起來實現(xiàn)數(shù)控功能，稱為計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)。 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 1.1.2 1.1.2 數(shù)控車床型號及技術(shù)參數(shù)數(shù)控車床型號及技術(shù)參數(shù) 1.1.2.1 數(shù)控車床型號 根據(jù)金屬切削機床型號編制的方法（JB1838-85） 中規(guī)定，機床均用漢語拼音字母和數(shù)字，按一定規(guī)律組合 進行編號，以表示機床的類型和主要規(guī)格。數(shù)控車床編號 CK6136中，字母與數(shù)字含義如下所示： C K 6 1 36 主參數(shù)代號 （床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑的1/10，單位） 系代號（臥式車床系） 組代號（落地及臥式車床組） 特性代號

3、（數(shù)控） 類代號（車床類） 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 1.1.2.2 數(shù)控車床技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù)是用戶購買機床時的主要依據(jù)，表11為 CK6136和CA6140的技術(shù)參數(shù)，旨在了解數(shù)控車床與普通車 床在技術(shù)參數(shù)種類和數(shù)值上的不同。數(shù)控機床性能指標的 含義和對機床的影響見表12數(shù)控機床性能指標表。 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 規(guī)格及參數(shù)名稱單位CK6136ACA6140 與 工 件 尺 寸 和 工 夾 具 有 關(guān) 的 參數(shù) 床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑360400 兩頂尖間最大支撐長度750750 主軸通孔直徑5848 主軸內(nèi)孔錐度No.莫氏6號莫

4、氏6號 主軸端部代號No.D6 尾架套筒內(nèi)孔錐度No.莫氏4號莫氏4號 與 機 床 動 力 特 性 和 技 術(shù) 經(jīng) 濟 指 標 有 關(guān) 的 參 數(shù) 主軸轉(zhuǎn)速范圍r/min2001820101400（正轉(zhuǎn)） 141580（反轉(zhuǎn)） 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)無級正轉(zhuǎn)24，反轉(zhuǎn)12 Z軸最快進給速度m/min64 X軸最快給速度n/min32 最小設(shè)定單位（脈沖當量）Z：0.01 X：0.005Z：0.1 X：0.02 定位精度0.04（z）0.03（x） 重復(fù)定位精度0.016（z）0.012（x） 主電機功率Kw4 或5.57.5 進給電機功率Kw 外形尺寸（長寬高） 機床凈重kg16002000 表11數(shù)控

5、車床和普通車床技術(shù)參數(shù) 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 種類 項目 含義影響 精 度 指 標 定位精度 數(shù)控機床工作臺等移動部件在 確定的終點所達到的實際位置 的水平 直接影響加工零件的位 置精度 重復(fù)定位精度 同一數(shù)控機床上， 應(yīng)用相同加 工程序加工一批零件所得連續(xù) 質(zhì)量的一致程度 影響一批零件的加工一 致性、質(zhì)量穩(wěn)定性 分度精度 分度工作臺在分度時，理論要 求回轉(zhuǎn)的角度值與實際回轉(zhuǎn)角 度值的差值 影響零件加工部位的空 間位置及孔系加工的同 軸度 分辨率 數(shù)控機床對兩個相鄰的分散細 節(jié)間可分辨的最小間隔， 決定機床的加工精度和 表面質(zhì)量 脈沖當量 執(zhí)行運動部件的移動量決

6、定機床的加工精度和 表面質(zhì)量 坐 標 軸 可控軸數(shù) 機床數(shù)控裝置能控制的軸數(shù)影響機床功能、加工適 應(yīng)性和工藝范圍 聯(lián)動軸數(shù) 機床數(shù)控裝置控制的坐標軸同 時到達空間某一點的坐標數(shù)目 影響機床功能、加工適 應(yīng)性和工藝范圍 表12數(shù)控機床性能指標表 1.1 1.1 數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識 運 動 性 能 指 表 主軸轉(zhuǎn)速 機床主軸轉(zhuǎn)動速度可加工小孔和提高零 件表面質(zhì)量 進給速度 機床進給線速度影響零件加工質(zhì)量、 生產(chǎn)效率、刀具壽命 行程 數(shù)控機床坐標軸空間運動范 圍 影響零件加工大小 擺角范圍 數(shù)控機床擺角坐標的轉(zhuǎn)角大 小 影響加工零件的空間 大小和機床剛度 刀庫容量 刀庫能存放加工所

7、需的刀具 數(shù)量 加工適應(yīng)性及加工資 源 換刀時間 帶自動換刀裝置的機床在主 軸用刀與刀庫中下一工序用 刀交換所需的時間 影響加工效率 加工能 力指標 每分鐘最大金 屬切除率 單位時間內(nèi)去除金屬余量的 體積 影響加工效率 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.1 數(shù)控車床組成及其作用 圖11為數(shù)控車床CK6136外形圖。 圖11 CK6136外形圖 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 傳統(tǒng)觀點認為數(shù)控機床由程序載體、輸入輸出設(shè)備、 數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機床主體等組成。但現(xiàn)代數(shù)控機床 的數(shù)控系統(tǒng)都采用模塊化結(jié)構(gòu)，伺

8、服系統(tǒng)中的伺服單元和 驅(qū)動裝置為數(shù)控系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，輸入輸出裝置也為 數(shù)控系統(tǒng)中的一個功能模塊，所以現(xiàn)在的觀點認為數(shù)控機 床主要由計算機數(shù)控系統(tǒng)和機床本體組成， 如圖12。其中每一部分的功用如下。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 機床 I/O 電路和裝置 測量裝置 主軸驅(qū)動裝置 進給驅(qū)動裝置 主軸伺服單元 進給伺服單元 計算機 數(shù) 控 裝 置 操作面板 PLC 計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng) 機機 床床 輔助控制機構(gòu) 進給傳動機構(gòu) 主運動機構(gòu) 鍵盤 輸入輸出 設(shè)備 圖12 數(shù)控機床的組成 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.1.1 輸入裝置 數(shù)控機床是

9、按照編程人員編制的工件加工程序運行的。 在工件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌 跡、工藝參數(shù)（走刀量、主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運動等。通 常編程人員將工件加工程序以一定的格式和代碼存儲在一 種載體上，如錄音磁帶、軟磁盤或硬盤等，通過數(shù)控機床 的輸入裝置，將程序信息輸入到數(shù)控裝置內(nèi)。 輸入裝置的作用是將程序載體內(nèi)有關(guān)加工的信息讀入 數(shù)控裝置。根據(jù)程序載體的不同，輸入裝置可以是錄音機 或軟盤驅(qū)動器等。 數(shù)控機床還可以不用任何程序載體，通過數(shù)控機床操 作面板上的鍵盤，用手工將工件加工程序輸入數(shù)控裝置； 或者將存儲在計算機硬盤上的工件加工程序傳送到數(shù)控裝 置。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)

10、控車床工作原理 1.2.1.2 計算機數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。它根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，完 成數(shù)值計算、邏輯判斷、輸入輸出控制等。數(shù)控裝置一般 由專用（或通用）計算機、輸入輸出接口板及可編程序控 制器（PLC）等組成?？删幊绦蚩刂破髦饕糜趯?shù)控機 床輔助功能、主軸轉(zhuǎn)速功能和刀具功能的控制。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.1.3 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)包括主軸伺服單元、進給伺服單元、機床控 制線路、功率放大線路及驅(qū)動裝置，它接受數(shù)控裝置發(fā)來 的各種動作命令，驅(qū)動數(shù)控機床傳動系統(tǒng)的運動。它的伺 服精度和動態(tài)響應(yīng)是影響數(shù)控機床的加工精度、表面質(zhì)量 和生產(chǎn)率的重要因素之一

11、。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.1.4 測量裝置 測量裝置的作用是通過位置傳感器將伺服電動機的 角位移或數(shù)控車床執(zhí)行機構(gòu)的直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，輸 送給數(shù)控裝置，使之與指令信號進行比較，并由數(shù)控裝置 發(fā)出指令，糾正所產(chǎn)生的誤差，使數(shù)控車床按工件加工程 序要求的進給位置和速度完成加工。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.1.5 機床本體 機床本體包括：主傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)以及輔助裝置 等。對于數(shù)控加工中心，還有存放刀具的刀庫、自動換刀 裝置（ATC）和自動托盤交換裝置等。與傳統(tǒng)的機床相比， 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)強度、剛度和抗振性，傳動系統(tǒng)和刀具系

12、統(tǒng)的部件結(jié)構(gòu)，操作機構(gòu)等方面都發(fā)生了很大的變化，其 目的是為了滿足數(shù)控技術(shù)的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的效 能。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.2 1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)的主要功能數(shù)控系統(tǒng)的主要功能 數(shù)控系統(tǒng)的功能取決于數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件的配置， 一般說來，數(shù)控系統(tǒng)的主要功能可歸納為以下幾點： 1.2.2.1 多軸控制功能 控制系統(tǒng)可以控制坐標軸的數(shù) 目指的是數(shù)控系統(tǒng)最多可以控制多少個坐標軸,其中包括 平動軸和回轉(zhuǎn)軸, 基本平動坐標軸是X、Y、Z軸， 基本回 轉(zhuǎn)坐標軸是A、B、C軸。 聯(lián)動軸是指數(shù)控系統(tǒng)按照加工的 要求可以控制同時運動的坐標軸的數(shù)目。 如某型號的數(shù) 控機床

13、具有X、Y、Z三個坐標軸運動方向, 而數(shù)控系統(tǒng)只 能同時控制兩個坐標（XY、YZ或XZ）方向的運動, 則該機 床的控制軸數(shù)為3軸（稱為三軸控制）,而聯(lián)動軸數(shù)為2軸 （稱為兩聯(lián)動）。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.2.2 插補功能 指數(shù)控機床能夠?qū)崿F(xiàn)的運動軌跡。 如直線、圓弧、螺旋線、拋物線、正弦曲線等。 數(shù)控機 床的插補功能越強， 說明加工的輪廓種類越多。 1.2.2.3 進給功能 包括快速進給（空行程移動）、切削 進給、手動連續(xù)進給、點動， 進給量調(diào)整（倍率開關(guān)）、 自動加速減速功能等性能。 進給功能與伺服驅(qū)動系統(tǒng)的 性能有很大的關(guān)系。 1.2.2.4 主軸功能

14、可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)速、恒線速度、定向停 車及轉(zhuǎn)速調(diào)整（倍率開關(guān)）等功能。恒線速度指的是主軸 可以自動變速， 使得刀具對工件切削點的線速度保持不 變。 主軸定向停車功能主要用于數(shù)控機床在換刀、精鏜 等工序退刀前， 對主軸進行準確定位， 以便于退刀。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.2.5 刀具功能 指在數(shù)控機床上可以實現(xiàn)刀具的自動選 擇和自動換刀。 1.2.2.6 刀具補償功能 包括刀具位置補償、半徑補償和長 度補償功能。 半徑補償中有車刀的刀尖半徑、銑刀半徑 的補償， 長度補償中有車刀長度變化的補償。 1.2.2.7 機械誤差補償功能 指系統(tǒng)可以自動補償機械傳 動部件因間隙產(chǎn)

15、生的誤差的功能。 1.2.2.8 操作功能 數(shù)控機床通常有單程序段運行、跳段執(zhí) 行、連續(xù)運行、試運行、圖形模擬仿真、機械鎖住、暫停 和急停等功能， 有的還有軟件操作功能。 1.2.2.9 程序管理功能 指對加工程序的檢索、編制、插入、 刪除、更名、鎖住、在線編輯（即后臺編輯, 在執(zhí)行自動 加工的同時進行編輯）以及程序的存儲通信等。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.2.10 圖形顯示功能 在顯示器（CRT）上進行二維或三 維、單色或彩色的圖形顯示。圖形可以進行縮放、旋轉(zhuǎn)， 還可以進行刀具軌跡動態(tài)顯示。 1.2.2.11 輔助編程功能 如固定循環(huán)、鏡像、圖形縮放、 子程序

16、、宏程序、坐標軸旋轉(zhuǎn)、極坐標等功能， 可減少 手工編程的工作量和難度。 1.2.2.12 自診斷報警功能 指數(shù)控系統(tǒng)對其軟件、硬件故 障的自我診斷能力。 這項功能可以用于監(jiān)視整個機床和 整個加工過程是否正常， 并在發(fā)生異常時及時報警。 1.2.2.13 通訊功能 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中一般到配有RS232接口 或DNC接口, 可以與上級計算機進行信號的高速傳輸。 高 檔數(shù)控系統(tǒng)還可與MAP或INTERNET相連，以適應(yīng)FMS、CIMS 的要求。 1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 1.2.3 1.2.3 數(shù)控機床工作原理數(shù)控機床工作原理 數(shù)控機床工作原理如圖13。 1.2 1.2 數(shù)控車

17、床工作原理數(shù)控車床工作原理 根據(jù)零件圖樣，進行工藝分析，確定工藝方案，依據(jù)數(shù) 控系統(tǒng)的規(guī)定指令，編制零件的加工程序。視零件結(jié)構(gòu)的復(fù) 雜程度，可以采用手工或計算機編程，程序較小時，可以直 接在車床的操作面板的輸入?yún)^(qū)域操作；程序較大時，也可在 裝有編程軟件的普通計算機上進行，編程軟件國內(nèi)一般采用 模擬軟件和專業(yè)軟件，經(jīng)過相應(yīng)的后置處理，生成加工程序。 再通過車床控制系統(tǒng)上的通信接口或其他存儲介質(zhì)（軟盤、 光盤等），把生成的加工程序輸入到車床的控制系統(tǒng)中。進 入數(shù)控裝置的信息，經(jīng)過一系列處理和運算轉(zhuǎn)變成脈沖信號。 有的信號輸送到機床的伺服系統(tǒng)，通過伺服機構(gòu)處理，傳到 驅(qū)動裝置（主軸電機、步進或交、直

18、流伺服電機），使刀具 和工件嚴格執(zhí)行零件加工程序說規(guī)定的運動；有的信號送到 可編程控制器，用以控制機床的其他輔助運動，如主軸和進 給運動的變速、液壓或氣動裝夾工件、冷卻液開關(guān)等。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 1.3.1 1.3.1 數(shù)控車削加工工藝范圍數(shù)控車削加工工藝范圍 數(shù)控車床是數(shù)控機床中應(yīng)用最廣泛的一種，在數(shù)控 車床上可以加工各種帶有復(fù)雜母線的回轉(zhuǎn)體零件，高級的 數(shù)控車床（一般稱為車削中心）還能進行銑削、鉆削以及 加工多邊形零件。如圖14為在數(shù)控車床上加工的工藝范 圍。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 圖14

19、 車削工藝范圍 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 1.3.2 1.3.2 數(shù)控車削特點數(shù)控車削特點 數(shù)控車床加工有普通車床無法比擬的特點，主要有以 下幾點。 1.3.2.1 數(shù)控車床的特點 （1）傳動鏈短 與普通車床相比，主軸驅(qū)動不再是電機-皮帶-齒輪副 機構(gòu)變速，而是采用橫向和縱向進給分別由兩臺伺服電機 驅(qū)動刀架運動完成，不再使用掛輪、離合器等傳動部件， 傳動鏈大大縮短。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 （2）剛性高 為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度相匹配，數(shù)控機床的剛性高， 以便適應(yīng)高精度的加工。 （3）輕拖動 刀架移動采用滾

20、珠絲杠副，摩擦小，移動輕便。絲杠 兩端的支承是專用軸承，其壓力角比普通軸承大，在出廠 時便選配好；數(shù)控車床的潤滑部分采用油霧自動潤滑，這 些措施都使得數(shù)控車床移動輕便。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 1.3.2.2 數(shù)控車床加工特點 （1）自動化程度高，可以減輕操作者的體力勞動強度 數(shù) 控加工過程是按輸入的程序自動完成的，操作者只需開始 時對刀、裝卸工件、更換刀具，加工過程中，主要是觀察 和監(jiān)督機床運行。但是，由于數(shù)控機床的技術(shù)含量高，操 作者的腦力勞動強度相應(yīng)提高。 （2）加工的零件質(zhì)量高且穩(wěn)定 數(shù)控機床的定位精度和 重復(fù)定位精度都很高，較容易保證一批

21、零件尺寸的一致性， 只要工藝設(shè)計和程序正確合理，加之精心操作，就可以保 證零件獲得較高的加工精度，也便于對加工過程實行質(zhì)量 控制。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 （3）生產(chǎn)效率高 數(shù)控機床加工時能在一次裝夾中加工多 個加工表面，一般只檢測首件，所以可以省去普通機床加 工時的不少中間工序，如劃線、尺寸檢測等，減少了輔助 時間和機動時間，而且由于數(shù)控加工出的零件質(zhì)量穩(wěn)定， 為后續(xù)工序帶來方便，其綜合效率明顯提高。 （4）便于新產(chǎn)品研制和改型 數(shù)控加工一般不需要很多復(fù) 雜的工藝裝備，通過編制加工程序就可把形狀復(fù)雜和精度 要求較高的零件加工出來，當產(chǎn)品改型，更改

22、設(shè)計時，只 要改變程序，而不需要重新設(shè)計工裝。所以，數(shù)控加工能 大大縮短產(chǎn)品研制周期，為新產(chǎn)品的研制開發(fā)、產(chǎn)品的改 進、改型提供了捷徑。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 （5）可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展 數(shù)控機床及其加工技術(shù) 是計算機輔助制造的基礎(chǔ)。 （6）加工成本較高 這是由于數(shù)控機床設(shè)備費用高，首 次加工準備周期較長，維修成本高等因素造成。 （7） 維修要求高 數(shù)控機床是技術(shù)密集型的機電一體化 的典型產(chǎn)品，需要維修人員既懂機械，又要懂微電子維修 方法的知識，同時還要配備較好的維修裝備。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點

23、 1.3.2.3 適合數(shù)控機床加工的零件 （1）多品種中小批量零件最合適。隨著數(shù)控車床制造成 本的逐步下降，現(xiàn)在不管是國內(nèi)還是國外，加工大批量零 件的情況也已經(jīng)出現(xiàn)。加工很小批量和單件生產(chǎn)時，如能 縮短程序的調(diào)試時間（機外編程與調(diào)試）和工裝（刀、量、 夾具）的準備時間也是可以選用的。 （2）精度要求高的零件。由于數(shù)控車床的剛性好，制造 精度高，對刀精確，能方便的進行尺寸補償，所以能加工 尺寸精度要求高的工件。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 （3）表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精 車余量及刀具角度一定的情況下，表面粗糙度取決于切削 速度和進給速

24、度。普通車床是恒定轉(zhuǎn)速，直徑不同，切削 速度（線速度）不同，而數(shù)控車床具有恒線速度切削功能， 車端面、不同直徑外圓時可以用同樣的線速度，保證表面 粗糙度值既小又一致；在車削表面粗糙度不同的表面時， 粗糙度小的表面選用小的進給速度，粗糙度大的表面選用 大些的進給速度，可變性很好，這點在普通車床很難做到。 （4）輪廓形狀復(fù)雜的零件。任意平面曲線都可用直線或 圓弧來逼近，數(shù)控車床具有圓弧插補功能，因此數(shù)控車床 不僅可以加工素線為直線的回轉(zhuǎn)體，也可以加工素線為曲 線的回轉(zhuǎn)體。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 1.3.2.4 數(shù)控車床所用工藝裝備的特點 （1）刀架的

25、特點 刀架是數(shù)控車床的重要部件，它安裝各種切削加工刀 具，其結(jié)構(gòu)直接影響機床的切削性能和工作效率。轉(zhuǎn)塔式 刀架是普遍采用的刀架形式，如圖1-5所示。它通過轉(zhuǎn)塔 頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來實現(xiàn)機床的自動換刀工作。兩軸 連續(xù)控制的數(shù)控車床，一般都采用 612 工位轉(zhuǎn)塔式刀 架。排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車床，適用于短軸或套 類零件加工。方刀架在中低檔數(shù)控車床中也有使用。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 （2）刀具的特點 數(shù)控機床刀具應(yīng)滿足以下要求： a. 精度較高、壽命高、尺寸穩(wěn)定、變化小。數(shù)控

26、車床能 兼作粗精車削，為使粗車能大切深、大走刀，要求粗車刀 具有強度高、耐用度好；精車則保證加工精度，所以要求 刀具鋒利、精度高、耐用度好。 b. 快速換刀； c. 刀柄應(yīng)為標準系列； d. 能很好地控制切屑的折斷、卷曲和排出；數(shù)控車床一 般在封閉環(huán)境中進行，要求刀具具有良好的斷屑性能，斷 屑范圍要寬，一般采用三維斷屑槽，其形式很多，選擇時 應(yīng)根據(jù)零件的材料及精度要求來確定。 e. 具有很好的可冷卻性能。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 從結(jié)構(gòu)上看車刀可分為整體式車刀、焊接式車刀和機 械夾固式車刀三大類。整體式車刀主要是整體式高速鋼車 刀，它具有抗彎強度、

27、沖擊韌性好，制造簡單和刃磨方便、 刃口鋒利等優(yōu)點；焊接式車刀是將硬質(zhì)合金刀片用焊接的 方法固定在刀體上，經(jīng)刃磨而成；機械夾固式車刀可分為 機械夾固式可重磨車刀和機械夾固式不重磨車刀。數(shù)控車 床應(yīng)盡可能使用機夾刀。由于機夾刀在數(shù)控車床上安裝時， 一般不采用墊片調(diào)整刀尖高度，所以刀尖高的精度在制造 時就得到保證。對于長徑比較大的內(nèi)徑刀桿，應(yīng)具有良好 的抗震結(jié)構(gòu)。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 從刀具的形狀看，數(shù)控車削加工中常用的車刀如圖1 6所示。 圖16 數(shù)控車床用刀具 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 從刀具的材料看，

28、由于在數(shù)控加工中，速度要遠高于 普通加工，為適合因高速而帶來的高切削溫度及嚴重摩擦， 而不致使刀具磨損過于迅速，數(shù)控加工刀具以硬質(zhì)合金為 主，一般采用 YT 、YW類硬質(zhì)合金加工鋼料，YG 類硬質(zhì) 合金加工鑄鐵。 為不斷提高刀具切削性能，數(shù)控刀具中，越來越多地 采用涂層硬質(zhì)合金，涂層材料及涂層技術(shù)的迅猛發(fā)展，為 數(shù)控刀具的性能提高提供了良好的條件。除此以外，數(shù)控 刀具中，亦有采用CBN 、金屬復(fù)合陶瓷等特硬材料的。 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點數(shù)控車削加工工藝范圍及特點 （3）夾具的特點 在經(jīng)濟型數(shù)控車床中，考

29、慮成本的因素，一般使用與 普通車床一樣的手動自定心卡盤。在全功能型數(shù)控車床中 使用自定心液壓或氣動卡盤，如圖17所示。液壓動力卡 盤用于夾持加工零件，它主要由固定在主軸后端的液壓缸 和固定在主軸前端的卡盤兩部分組成，其夾緊力的大小通 過調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力進行控制 ,具有結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈 敏、能夠?qū)崿F(xiàn)較大夾緊力的特點。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4.1 1.4.1 根據(jù)機床加工特性和主要加工工序分根據(jù)機床加工特性和主要加工工序分 與普通機床一樣，數(shù)控機床根據(jù)加工特性和主要加工 工序可分成數(shù)控車床（含車削中心）、數(shù)控銑床（含銑削 中心）、數(shù)控鏜床、以銑鏜削為主帶刀庫的加工中心（

30、型 號用TH）、數(shù)控磨床（含磨削中心）、數(shù)控鉆床（含鉆削 中心）、數(shù)控拉床、數(shù)控刨床、數(shù)控切斷機床、數(shù)控齒輪 加工機床、數(shù)控電火花加工機床（含電加工中心）、數(shù)控 板材成形加工機床、數(shù)控管料成形加工機床、柔性加工單 元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4.2 1.4.2 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)水平分根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)水平分 1.4.2.1 運動方式 （1）點位控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床的數(shù)控裝置只控制刀具從一點到另一點 的準確定位。 在移動過程中不進行加工，對兩點間的移 動速度及運動軌跡沒有嚴格的要求。如圖18所示，起點 到終點的運動軌跡可以是1軌

31、跡或2軌跡種的任意一種。 這類數(shù)控機床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控沖剪床、數(shù)控鏜 床和數(shù)控測量機等。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 （2）直線控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床的數(shù)控裝置除了控制點與點之間的準確 位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而 且對移動的速度也要進行控制，以便適應(yīng)隨工藝因素變化 的不同需要。這類數(shù)控機床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控鏜 銑床等。如圖19所示。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 （3）輪廓控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床的數(shù)控裝置能同時對兩個或兩個以上運 動坐標的位移及速度進行連續(xù)相關(guān)的控制，它不僅要控制 機床

32、移動部件的起點與終點坐標，而且要控制整個加工過 程每一點的速度、方向和位移量，使合成的平面或空間的 運動軌跡能滿足加工的要求，如圖110所示。由于需要 精確地同時控制兩個或更多的坐標運動，數(shù)據(jù)處理的速度 比點位控制要高，因此，機床計算機一般要求具有較高速 度的運算和信息處理能力。這類數(shù)控機床主要有數(shù)控銑床、 數(shù)控車床等。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 隨著數(shù)控裝置的發(fā)展，要增加輪廓控制功能，只需 增加插補運算軟件即可，這幾乎不帶來成本的提高。因此， 除少數(shù)專用的數(shù)控機床（如數(shù)控鉆床、沖床等）以外，現(xiàn) 代的數(shù)控機床都具有輪廓控制功能。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4

33、.2.2 伺服系統(tǒng)的控制方式 （1）開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床通常不帶位置檢測元件，使 用功率步進電動機作為執(zhí)行元件。數(shù)控裝置每發(fā)出一個指 令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，就驅(qū)動步進電動機旋轉(zhuǎn) 一個角度，再由傳動機構(gòu)帶動工作臺移動。圖1-11是一個 典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床受步進電動機的步距精度和 傳動機構(gòu)的傳動精度的影響，難于實現(xiàn)高精度加工。但由 于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、技術(shù)容易掌握，所以目前仍 有應(yīng)用。普通機床的數(shù)控化改造大多采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 （2）閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)

34、控機床 閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床是按閉環(huán)控制系統(tǒng)。數(shù)控裝置 將位移指令信號與位置元件檢測測得的工作臺實際位置反饋 信號隨時進行比較，根據(jù)其差值及指令進給速度的要求，按 一定的規(guī)律進行轉(zhuǎn)換后，得到進給伺服系統(tǒng)的速度指令信號。 此外還利用與伺服驅(qū)動電動機同軸鋼性連接的測速元器件， 隨時實測驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速，得到速度反饋信號，將它與速 度指令信號相比較，得到速度誤差信號，對驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn) 速隨時進行校正。利用上述的位置控制和速度控制的兩個回 路，可以獲得比開環(huán)伺服系統(tǒng)精度更高、速度更快、驅(qū)動功 率更大的特性指標。從圖1-12中可以看到，閉環(huán)系統(tǒng)的位置 檢測元件安裝在執(zhí)行部件上，用以實測執(zhí)行部件的位置或

35、位 移量。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 （3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床 如果將位置檢測元件安裝在驅(qū)動電動機的端部，或安 裝在傳動絲杠端部，間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移， 就是半閉環(huán)控制系統(tǒng)。如圖1-13所示。它可以獲得比開環(huán) 系統(tǒng)更高的精度，但它的位移精度比閉環(huán)系統(tǒng)的要低。由 于位置檢測元件安裝方便、調(diào)試容易，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機 床多采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 1.4.2.3 功能水平 （1）經(jīng)濟型數(shù)控機床 經(jīng)濟型數(shù)控機床大多指采用開環(huán) 控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，其

36、功能簡單，價格便宜，適用于自 動化程度和加工精度要求不高的場合。 （2）中檔數(shù)控車床，中檔數(shù)控機床大多指采用半閉環(huán)控 制系統(tǒng)的數(shù)控機床，一般具有單色顯示的CRT，程序儲存 和編輯功能，能進行刀尖圓弧半徑補償、固定循環(huán)、螺紋 切削等功能。 （3）多功能型數(shù)控機床 這類數(shù)控機床的功能齊全，價 格較貴。加工復(fù)雜零件的大中型機床及柔性制造系統(tǒng)、計 算機集成制造系統(tǒng)使用的數(shù)控機床一般為多功能型。這是 指較高檔次的數(shù)控車床，這類機床一般具備刀尖圓弧半徑 自動補償、恒線速度切削、倒角、固定循環(huán)、螺紋切削、 圖形顯示、用戶宏程序等功能。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 各種功能數(shù)控機床的性能比較如表

37、13。 系統(tǒng)功能高檔中檔經(jīng)濟型 功能無級變速、C軸功能機械變速 分辯率0.1m1 m10 m 進給速度15100m/min1524m/min815m/min 伺服驅(qū)動閉環(huán)半閉環(huán)開環(huán) 電機交、直流伺服電機步進電機 聯(lián)動軸數(shù)24軸或25軸23軸 通信功能MAP，聯(lián)網(wǎng)功能RS232CRS485無 顯示功能三維圖形彩顯CRT圖形顯示數(shù)碼或CRT字符 內(nèi)裝PLC有有無 主CPU32位或64位16位或32位8位 表13 各種功能數(shù)控機床的性能 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 對數(shù)控車床而言,又可根據(jù)主軸的配置形式，可以分 為臥式數(shù)控車床和立式數(shù)控車床；根據(jù)床身導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式， 分為水平導(dǎo)軌和斜床身

38、導(dǎo)軌數(shù)控車床，如圖1-14所示。 1.4 1.4 數(shù)控機床分類數(shù)控機床分類 車削中心的主體是數(shù)控車床，一般配有刀庫、自動換 刀裝置、分度裝置、銑削動力頭和機械手等部件，與數(shù)控 車床單機相比，其自動選擇和使用的刀具數(shù)量大大增加， 可實現(xiàn)多工序復(fù)合加工。臥式車削中心還具備如下兩種功 能：一是動力刀具功能，即刀架上某一刀位或所有刀具可 使用回轉(zhuǎn)刀具，如銑刀和鉆頭；另一種是C軸位置控制功 能（分度，低速回轉(zhuǎn)）,所謂C軸是指以z軸（對于車床是 指卡盤與工件的軸線）為中心的旋轉(zhuǎn)坐標軸。該功能主軸 能達到很高的角度定位分辨率（一般0.001）,還能使主 軸和卡盤按進給脈沖作任意低速的回轉(zhuǎn),這樣車床就具有X、

39、 Z和C三坐標，可實現(xiàn)三坐標兩聯(lián)動輪廓控制。近年出現(xiàn)的 雙軸車削中心，在一個主軸進行加工結(jié)束后，無需停機， 零件被轉(zhuǎn)移至另一主軸加工另一端，加工完畢后，零件除 了去毛刺以外，不需要其它的補充加工。 第二章第二章 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.3 2.3 數(shù)控車床編程特點數(shù)控車床編程特點 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 數(shù)控編程是實現(xiàn)零件數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它包括從 零件分析到獲得數(shù)控加工程序的全過程。如圖21所示。 圖21數(shù)控機床加工過程 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述

40、2.1.1 2.1.1 數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的內(nèi)容 一般說來，數(shù)控編程包括以下工作。 2.1.1.1 分析零件圖，制定加工工藝方案 根據(jù)零件圖樣，對零件的形狀、尺寸、材料、精度和 熱處理要求等進行工藝分析，合理選擇加工方案，確定工 件的加工工藝路線、工序及切削用量等工藝參數(shù)，確定所 用機床、刀具和夾具。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.1.2 數(shù)學(xué)處理 根據(jù)零件的幾何尺寸、工藝要求及編程的方便，設(shè)定 坐標系，計算工件粗、精加工的輪廓軌跡，獲得刀位數(shù)據(jù)。 數(shù)控系統(tǒng)一般具有直線和圓弧插補功能，所以對于由直線 和圓弧組成的形狀簡單的零件輪廓加工，只需計算出幾何 元素的起點、終點、

41、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切 點坐標值即可，有些要計算刀具中心的運動軌跡；對于由 非圓曲線或曲面組成的形狀復(fù)雜的零件，需要用直線段或 圓弧段來逼近曲線，根據(jù)加工精度的要求，計算出節(jié)點坐 標，這個工作一般使用計算機完成。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.1.3 編寫零件加工程序 根據(jù)制定的加工工藝路線、切削用量、刀具補償量、 輔助動作及刀具運動軌跡等條件，按照機床數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定 的功能指令代碼及程序格式，逐段編寫加工程序。 2.1.1.4 制備控制介質(zhì)并輸入到數(shù)控機床 把編制好的程序記錄在控制介質(zhì)上，并輸入到數(shù)控機 床中，這個工作可通過手工在操作面板直接輸入，或利用 通信方式

42、輸入，由傳輸軟件把計算機上的加工程序傳輸?shù)?數(shù)控機床。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.1.5 程序校驗和試切 輸入到數(shù)控系統(tǒng)的加工程序在正式加工前需進行驗證， 以確保程序正確。通?？梢圆捎脵C床空運行的方法，檢查 機床動作和運動軌跡是否正確；在有圖形顯示功能的數(shù)控 機床上，可以利用模擬加工的圖形顯示來檢查運行軌跡的 正確性。需注意的是這些方法只能檢驗運動軌跡是否正確， 不能檢驗被加工零件的精度。因此，需進行零件的首件試 切，當發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時，分析產(chǎn)生 加工誤差的原因，找出問題，修改程序或采取尺寸補償?shù)?措施。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.

43、1.2 2.1.2 數(shù)控編程方法數(shù)控編程方法 2.1.2.1 手工編程 手工編程就是指數(shù)控編程內(nèi)容的工作全部由人工完成。 對加工形狀較簡單的工件，其計算量小，程序短，手工編 程快捷、簡便。對形狀復(fù)雜的工件采用手工編程有一定的 難度，有時甚至無法實現(xiàn)。一般說來，由直線和圓弧組成 的工件輪廓采用手工編程，非圓曲線、列表曲線組成的輪 廓采用自動編程。 2.1.2.2 自動編程 自動編程就是利用計算機專用軟件完成數(shù)控機床程序 編制工作。編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求，使用數(shù)控 語言，由計算機進行數(shù)值計算和工藝參數(shù)處理，自動生成 加工程序，再通過通訊方式傳入數(shù)控機床。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編

44、程概述 2.1.3 2.1.3 程序格式程序格式 2.1.3.1 字符與代碼 字符是用于組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號，進行 信息交換，數(shù)字、字母、標點符號、數(shù)學(xué)運算符都可以用 作字符，常規(guī)加工程序應(yīng)用四種字符：英文字母、數(shù)字和 小數(shù)點、正負號、功能字符。 2.1.3.2 程序字（簡稱字或指令字） 字是一套可以作為一個信息單元進行存儲、傳遞和操 作的有規(guī)定次序的字符，字符的個數(shù)即為字長。常規(guī)加工 程序中的字都是由英文字及隨后的數(shù)字組成，這個英文字 稱為地址符，地址符與后續(xù)數(shù)字之間可有正負號。如X30 Z15。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.3.3 字的幾種功能 （1）語句號

45、N （也稱為程序段號）程序是一句一句編寫 的，一句程序稱為程序段。程序段號字用以識別每一程序 段，由地址碼N和若干位數(shù)字組成。例如：N40表示該程序 段的語句號為40。 （2）準備功能字G（又稱G功能、G指令，G代碼） 顧名思 義，準備功能用來建立機床或數(shù)控系統(tǒng)工作方式的一種命 令，使數(shù)控機床做好某種操作準備，用地址碼G和兩位或 三位數(shù)字表示。需要指出的是不同生產(chǎn)廠家數(shù)控系統(tǒng)的G 指令的功能相差大，編程時必須遵照機床使用說明書進行。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 G指令分為模態(tài)指令（續(xù)效指令）和非模態(tài)指令，非 模態(tài)指令只在本程序段中有效，模態(tài)指令可在連續(xù)幾個程 序段中有效，直到被相

46、同組別的指令取代。指令表中標有 相同字母或數(shù)字的為一組。如G00、G01、G02、G03，其中 G00為非模態(tài)指令，其余為模態(tài)指令。 （3）尺寸字 表示由地址碼、符號（、）、絕對 （或相對）數(shù)值組成。尺寸字的地址碼有X、Y、Z、U、V、 W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D、H等。例如：X15 Y- 20。其中“”可省略。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 （4）進給功能字F 表示加工時的進給速度，單位由地址 碼F和后面的若干位數(shù)字組成。 （5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S 表示數(shù)控機床主軸轉(zhuǎn)速，單位由 地址碼S和后面的若干位數(shù)字組成。 （6）刀具功能字T 表示由地址碼T和后面的若干位數(shù)字

47、組成。數(shù)字表示刀號，數(shù)字位數(shù)由數(shù)控系統(tǒng)決定。 （7）輔助功能字M（又稱M功能、M指令、M代碼） 用來 控制機床輔助動作或系統(tǒng)的開關(guān)功能，由地址碼M和后面 的兩位數(shù)字組成。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.3.4 程序段格式 零件的加工程序由若干個程序段組成。程序段格式是 指一個程序段中字、字符、數(shù)據(jù)的書寫規(guī)則，目前使用最 多的是“字地址”程序段格式。 字地址程序段格式由程序段號字、數(shù)據(jù)字和程序段 結(jié)束組成。各字后有地址，字的排列順序要求不嚴格,數(shù) 據(jù)的位數(shù)可多可少，不需要的字以及與上一程序段相同的 續(xù)效字可以不寫。排列順序如下： NG X U A Y V B Z W C FS

48、TMLF 例：N30 G01 X50 Z-20 F100 S400 T01 M03 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 該格式的優(yōu)點是程序簡短、直觀、容易檢查和修改。 需要說明的是數(shù)控加工程序內(nèi)容、指令和程序段格式 雖然在國際上有很多標準，實際上并不是完全統(tǒng)一。所以 在編制加工程序前，必須詳細了解機床數(shù)控系統(tǒng)的編程說 明書中的具體指令格式和編程方法。 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.3.5 初識加工程序 加工程序可分為主程序和子程序。但不論是主程序還 是子程序，每一個程序都是由程序號、程序內(nèi)容和程序結(jié) 束三部分組成。表21是SINUMERIK 802S數(shù)控車床的一個 加

49、工程序: 程序 說明 SK01.MPF N10 G54 G95 S500 M03 T01 N20 G00 X18 Z2 N30 G01 Z-15 F0.2 X24 Z-30 X26 N40 G00 X50 Z200 N50 M05 N60 M02 程序名 程序內(nèi)容 程序結(jié)束 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.1 2.2.1 坐標和運動方向命名的原則坐標和運動方向命名的原則 2.2.1.1 在數(shù)控機床中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡兒坐標軸 命名，如圖2-2a）所示。圖中大拇指的指向為X軸的

50、正方向， 食指指向為Y軸的正方向，中指指向為Z的正方向。 2.2.1.2 坐標系中的各個坐標軸與機床的主要導(dǎo)軌相平行。 2.2.1.3 機床在加工過程中不論是刀具移動，還是被加工工 件移動，都一律假定被加工工件相對靜止不動，而刀具在移 動，并規(guī)定刀具遠離工件的運動方向為坐標軸的正方向。 2.2.1.4 旋轉(zhuǎn)運動：在圖2-2中，圍繞X，Y，Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周 進給坐標軸分別用A，B，C表示，其正方向用右手螺旋法則確 定，以大姆指指向+X，+Y，+Z方向，則食指、中指等的指向 是圓周進給運動的+A，+B，+C，如圖22c）所示。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.2 2.2.2 坐

51、標運動的規(guī)定坐標運動的規(guī)定 2.2.2.1 Z坐標運動 Z坐標的運動由傳遞切削動力的主軸所決定： （1）與主軸軸線平行的標準坐標軸即為Z坐標。 如數(shù)控車 床、數(shù)控立式鏜銑床等。 （2）若機床沒有主軸（如數(shù)控刨床等），則Z坐標垂直于 工件主要裝夾面。 （3）若機床有幾個主軸，可選擇一垂直于工件裝夾面的主 要軸作為主軸，并以它確定Z標，如數(shù)控龍門銑床。 （4）Z坐標的正方向是增加刀具和工件之間距離的方向如 在鉆鏜加工中，鉆入或鏜入工件的方向是Z的負方向。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.2.2 X坐標的運動 X坐標運動是水平的，它平行于工件裝夾面，是刀具 或工件定位平面內(nèi)運動

52、的主要坐標。 （1）在沒有回轉(zhuǎn)刀具和沒有回轉(zhuǎn)工件的機床上（如牛頭 刨床）X坐標平行于主要切削方向，并且以該方向為正方 向。 （2）在有回轉(zhuǎn)工件的機床上，如車床、磨床等，X坐標方 向是在工件徑向，而且平行于橫向滑座，對于安裝在橫向 滑座的主要刀架上的刀具，離開工件回轉(zhuǎn)中心的方向是X 的正方向。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 （3）在有刀具回轉(zhuǎn)的機床上（如銑床），若Z坐標是水平 的（主軸是臥式的），當由主要刀具主軸向工件看時，X 運動的正方向指向右方。如Z坐標是垂直的（主軸是立式 的），當由主要刀具主軸向立柱看時，X運動的正方向指 向右方。 2.2.2.3 Y坐標的運動：正向Y坐標

53、的運動，根據(jù)X和Z的運 動，按照右手笛卡兒坐標系來確定。 2.2.2.4 機床坐標系的原點：機床坐標系的原點位置是任 意選擇的，由生產(chǎn)廠家調(diào)定的。A，B，C的運動原點（0 的位置）也是任意的，但A，B，C原點的位置最好選擇為 與Y，Z，X坐標平行。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.2.5 附加坐標 如果在X，Y，Z主要直線運動之外另有第二組平行與 它們的坐標運動，就稱為附加坐標。它們分別被規(guī)定為U， V和W，如圖22a）所示。 如果在第一組回轉(zhuǎn)運動A，B，C之外，還有平行或不 平行于A，B，C的第二組回轉(zhuǎn)運動，可指定為D，E或F。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐

54、標系 2.2.2.6 工件的運動：對于移動部分是工件而不是刀具 的機床，必須將前面所介紹的移動部分是刀具的各項規(guī)定， 在理論上作相反的安排。若用+X，+Y、+Z表示刀具相對于 工件正向運動的指令，則如果是工件移動則用加“”的 字母表示，按相對運動的關(guān)系，工件運動的正方向恰好與 刀具運動的正方向相反，即有： +X =-X, +Y =-Y, +Z =-Z +A =-A, +B =-B, +C =-C 同樣兩者運動的負方向也彼此相反, 如圖22d）所示。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.3 2.2.3 機床坐標系、機床原點和機床參考點機床坐標系、機床原點和機床參考點 2.2.3

55、.1 機床坐標系 機床坐標系是機床上固定有的坐標系，并設(shè)有固定的 坐標原點，就是機床原點，又稱機械原點，即x=0、y=0、 z=0的點。對某一具體機床來說，在經(jīng)過設(shè)計、制造和調(diào) 整后，這個原點便被確定下來，它是機床上固定的點。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.3.2 機床參考點 為了正確地建立機床坐標系，通常在每個坐標軸的移 動范圍內(nèi)設(shè)置一個機床參考點作為測量起點，它是機床坐 標系中一個固定不變的極限點，其固定位置由各軸向的機 械擋塊來確定。一般數(shù)控機床開機后，通常要進行機動或 手動回參考點以建立機床坐標系。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 機床參考點可以與

56、機床零點重合也可以不重合，通過 參數(shù)指定機床參考點到機床零點的距離。 機床回到了參考點位置也就知道了該坐標軸的零點位 置，找到所有坐標軸的參考點，機床坐標系就建立起來了。 機床參考點在數(shù)控機床出廠時，就已經(jīng)調(diào)好并記錄在 機床使用說明書中供用戶編程使用，一般情況下，不允許 隨意變動。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.3.3 工件坐標系與原點 工件坐標系是編程人員在編程時使用的，編程人員選 擇工件上的某一已知點為原點（也稱工件原點、程序原 點），建立一個新的坐標系，稱為工件坐標系。工件坐標 系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標系所取代。 工件坐標系的原點是人為設(shè)定的，設(shè)定

57、的依據(jù)是要盡 量滿足編程簡單、尺寸換算少、引起的加工誤差小等條件。 一般情況下，程序原點應(yīng)選在尺寸標注的基準或定位基準 上。對稱零件或以同心圓為主的零件，編程原點應(yīng)選在對 稱中心線或圓心上；Z 軸的程序原點通常選在工件的表面。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.4 2.2.4 數(shù)控車床坐標系數(shù)控車床坐標系 2.2.4.1 數(shù)控車床坐標系 數(shù)控車床坐標系如圖2-3所示，Z軸與車床導(dǎo)軌平行 （取卡盤中心線），正方向是遠離車床卡盤的方向，X軸 與Z軸垂直，平行于橫向滑座，正方向是刀具遠離主軸軸 線的方向，坐標原點0定在卡盤后端面與中心線交點處。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控

58、機床坐標系 a） 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 數(shù)控車床坐標系的表示形式如圖2-4所示，機床原點 為主軸軸線與卡盤后端面的交點，如圖24中的o點 。機 床參考點為刀具退離到一個固定不變的極限點，如圖24 中的o點，其位置由機械擋鐵或行程開關(guān)確定。 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.4.2 工件坐標系和工件原點 工件坐標系原點可選在工件軸線與工件的前端面、后 端面、卡爪前端面的交點上。為方便編程，數(shù)控車床的工 件原點一般建立在工件設(shè)計基準上，工件直徑方向為x軸 方向，工件軸線方向為z軸方向，如圖25所示。 2.2.4.3 起刀點和換刀點的確定 起刀點是指在數(shù)控

59、機床上加工工件時，刀具相對于工 件運動的起始點。起刀點應(yīng)選擇在不妨礙工件裝夾、不會 與夾具相碰及編程簡單的地方。對于數(shù)控車床一般選在靠 近參考點附近。 數(shù)控車床在加工時常需換刀，故編程時還要設(shè)置一個 換刀點。換刀點應(yīng)設(shè)在工件的外部，避免換刀時碰傷工件。 一般換刀點選擇在第一個程序的起刀點或機床參考點上。 2.3 2.3 數(shù)控車床編程特點數(shù)控車床編程特點 2.3.1 2.3.1 尺寸字選用靈活尺寸字選用靈活 在一個程序中，根據(jù)被加工零件的圖樣標注尺寸，從 方便編程的角度出發(fā)，可采用絕對尺寸編程、增量尺寸編 程，也可以采用絕對、增量尺寸混合編程。 2.3.2 2.3.2 重復(fù)循環(huán)切削功能重復(fù)循環(huán)切

60、削功能 由于車削加工常用圓棒料或鍛料作毛坯，加工余量較 大，要加工到圖樣標注尺寸，需要一層層切削，如果每層 加工都編寫程序，編程工作量將大大增加。為簡化編程， 數(shù)控系統(tǒng)有不同形式的循環(huán)功能，可進行多次重復(fù)循環(huán)切 削。 2.3 2.3 數(shù)控車床編程特點數(shù)控車床編程特點 2.3.3 2.3.3 直接按工件輪廓編程直接按工件輪廓編程 對于刀具位置的變化、刀具幾何形狀的變化及刀尖圓弧 半徑的變化，都無需更改加工程序，編程人員可以按照工件 的實際輪廓尺寸進行編程。數(shù)控系統(tǒng)具有的刀具補償功能使 編程人員只要將有關(guān)參數(shù)輸入到存儲器中，數(shù)控系統(tǒng)就能自 動進行刀具補償。這樣安裝在刀架上不同位置的刀具，雖然 在裝