數(shù)控機(jī)床(超全)課件

1、第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求一、模塊化和機(jī)電一體化1.模塊化設(shè)計(jì)可靈活配置數(shù)控機(jī)床以滿足用戶各種不同的功能要求。既客戶在規(guī)格方面具有更多的選擇余地，又盡可能不為多余的功能承擔(dān)額外的費(fèi)用。如床身、立柱、主軸箱、工作臺(tái)、刀架系統(tǒng)及電氣總成等部件都做成可選配的基本單元。 2.機(jī)電一體化是指在整個(gè)數(shù)控機(jī)床功能的實(shí)現(xiàn)以及總體布局方面必須綜合考慮機(jī)械和電氣兩方面的有機(jī)結(jié)合。如數(shù)控機(jī)床的主軸系統(tǒng)已不再是單純的齒輪和帶輪的機(jī)械傳動(dòng)，而更多的是由交流伺服電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的電主軸。 2022/9/3第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求二、提高機(jī)床的靜、動(dòng)剛度1.提高數(shù)控機(jī)床主軸的剛度，采用三支承結(jié)構(gòu)、雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向

2、心推力軸承，以減小主軸的徑向和軸向變形。 二、提高機(jī)床的靜、動(dòng)剛度5.通過刮研或預(yù)加載荷來增加機(jī)床各部件的接觸面積，即提高機(jī)床的接觸剛度和承載能力。6.提高系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼以及調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量和自振頻率（小故事）來改善機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性。如鋼板的焊接結(jié)構(gòu)既可以增加靜剛度，減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，又可以增加構(gòu)件本身的阻尼；封砂鑄件也有利于振動(dòng)的衰減。7.對旋轉(zhuǎn)零部件進(jìn)行動(dòng)平衡，以減少強(qiáng)迫振動(dòng)源；或者用彈性材料將振源隔離，以減少振源對機(jī)床的影響。 2022/9/3第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求三、減少機(jī)床的熱變形1.減少發(fā)熱分離熱源：從主機(jī)中分離出熱源，如電動(dòng)機(jī)、變速箱、液壓裝置及油箱等應(yīng)外置。改善潤滑：對不能

3、與主機(jī)分離的熱源，如主軸軸承、絲桿螺母副、高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副等，則必須改善其摩擦特性和潤滑條件，以減少機(jī)床內(nèi)部的發(fā)熱。2.控制溫升 （小故事）散熱、冷卻：在機(jī)床的發(fā)熱部位進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。升溫：在機(jī)床低溫部分加熱，使機(jī)床各部分溫度、熱變形趨于一致。 2022/9/3第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求三、減少機(jī)床的熱變形3.改善機(jī)床結(jié)構(gòu)2022/9/3第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求三、減少機(jī)床的熱變形3.改善機(jī)床結(jié)構(gòu)采用雙立柱、對稱結(jié)構(gòu)：受熱后的主軸軸線除了產(chǎn)生垂直方向的平移外，其他方向的變形很小，而垂直方向的軸線移動(dòng)可以方便地用一個(gè)坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補(bǔ)償。使主軸的熱變形方向與刀具的切入方向垂直：刀尖沿工件切向的偏移

4、對工件徑向尺寸的變化影響極小，幾乎可以忽略。用預(yù)拉伸來減少絲桿的熱變形：這種方法是在加工滾珠絲桿時(shí)，使螺距略小于名義值，裝配時(shí)對絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸，使其螺距達(dá)到名義值。當(dāng)絲桿工作而受熱，絲桿中的拉應(yīng)力補(bǔ)償了熱應(yīng)力，它既減少了熱伸長的影響，又提高了絲桿的剛度。采用熱位移調(diào)節(jié)元件或熱位移補(bǔ)償脈沖。2022/9/3第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求四、減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦和消除傳動(dòng)間隙1.采用滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌：減小摩擦，避免“低速爬行”，提高定位精度和運(yùn)動(dòng)平衡性。（圖2-7)2.使用滾珠絲杠代替滑動(dòng)絲杠：在進(jìn)給系統(tǒng)中，目前數(shù)控機(jī)床幾乎無例外地采用了滾珠絲杠傳動(dòng)。3.采用無間隙傳動(dòng)副：用同步帶傳動(dòng)代替齒輪傳動(dòng)、采用

5、脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距精度補(bǔ)償。2022/9/3第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求五、提高機(jī)床的壽命和精度保持性 高壽命和精度保持性可以提高數(shù)控機(jī)床開動(dòng)率（比普通用機(jī)床高23倍），以便縮短數(shù)控機(jī)床投資的回收時(shí)間。設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮數(shù)控機(jī)床零部件的耐磨性，如導(dǎo)軌、進(jìn)給絲桿及主軸部件等的耐磨性，以使數(shù)控機(jī)床在長期使用過程中不喪失精度。保證數(shù)控機(jī)床各部件的良好潤滑也是提高壽命的重要條件。2022/9/3第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求六、減少輔助時(shí)間，改善操作性 圖2-9切削能力較大的斜置床身數(shù)控車床，采用主軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)的加工方式，使大量切屑直接落入自動(dòng)排屑裝置，并迅速被運(yùn)輸帶從床身上排出。圖2-92022/9/3第二

6、節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件一、主傳動(dòng)變速 在帶有齒輪變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)中，液壓撥叉和電磁離合器是兩種常用的變速方法。撥叉機(jī)構(gòu)在使用中為了保證不出現(xiàn)移動(dòng)齒輪的“頂齒”現(xiàn)象，通常必須增加一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)，在變速時(shí)使主軸作低速回轉(zhuǎn)，這會(huì)使結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜。摩擦片式離合器由于打滑現(xiàn)象，不能使用于有伺服要求的主軸系統(tǒng)。電磁離合器的電刷和滑環(huán)之間的摩擦和磨損，影響了變速的可靠性；更嚴(yán)重的是它具有剩磁和發(fā)熱等缺點(diǎn)，使主軸軸承磁化，壽命下降，并影響加工精度。因此目前已很少使用以上兩種變速方法。 2022/9/3第二節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件二、主軸部件 數(shù)控機(jī)床主軸部件是機(jī)床中最關(guān)鍵的部件之一1數(shù)控機(jī)床主軸軸承一般配

7、置形式 （2）前支承采用高精度雙列向心推力球軸承 向心推力球軸承具有良好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)1000r/min，但是它的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。2022/9/3第二節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件二、主軸部件 數(shù)控機(jī)床主軸部件是機(jī)床中最關(guān)鍵的部件之一1數(shù)控機(jī)床主軸軸承一般配置形式 （3）雙列和單列圓錐滾子軸承這組軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好。但是這組軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和可以達(dá)到的精度，因此適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。2022/9/3第二節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件二、主軸部件 高速軸承：采用氮

8、化硅（Si3N4）陶瓷作為滾動(dòng)體，可提高軸承的轉(zhuǎn)速和精度。由于陶瓷材料的質(zhì)量密度只有鋼的40%，使高速旋轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體產(chǎn)生的離心力大幅度下降，可明顯減小軸承的溫升和磨損。陶瓷材料滾動(dòng)體和鋼質(zhì)內(nèi)外環(huán)滾道的分子親和力極小，不容易產(chǎn)生微粘現(xiàn)象；陶瓷材料熱脹系數(shù)較小，有助于減小在不同溫度下預(yù)加載荷的變化。這些都明顯地提高軸承的精度和精度保持性。 減小滾動(dòng)體的直徑，增加滾動(dòng)體的數(shù)量也是降低高速旋轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體離心力的另一重要措施。它同樣能達(dá)到降低溫升、增加耐磨性和提高軸承dn值的目的。 2022/9/3第二節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件二、主軸部件 2主軸部件的特殊結(jié)構(gòu)改進(jìn)結(jié)構(gòu)：上述的主軸結(jié)構(gòu)在活塞向左推動(dòng)拉桿時(shí)，將

9、在主軸軸承上作用一個(gè)很大的推力。為使此軸向推力不直接作用在主軸軸承上，可采用圖2-14的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使軸向推力作用到箱體上。油缸的支架6用螺釘（圖中未示出）與連接座3固定在一起，并允許在主軸箱孔內(nèi)作向右浮動(dòng)。因此連接座3并不固死在主軸箱體2上，而是用螺釘5通過彈簧4壓緊在主軸箱的端面。當(dāng)油缸右腔通入壓力油使活塞7受到向左的推力時(shí)，油缸右端面受到方向相反的向右推力。此時(shí)整個(gè)油缸支架6及連接座3壓縮彈簧4向右移動(dòng)。當(dāng)連接座3上的墊片8的端面和螺母1壓緊時(shí)，松開刀桿所需要的推力可以直接由連接座3和油缸支架6承受，從而實(shí)現(xiàn)了主軸軸承軸向卸載。 見圖2022/9/3第二節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件二、主軸部件

10、 2主軸部件的特殊結(jié)構(gòu)（2）主軸準(zhǔn)停裝置（準(zhǔn)確定位）好處：使刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵；保證精鏜孔時(shí)刀尖的方向固定以便裝刀和讓刀，減少尺寸分散度。實(shí)現(xiàn)：停車時(shí)主軸低速運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)間繼電器延時(shí)數(shù)秒，接通無觸點(diǎn)開關(guān)14，凸輪10上的感應(yīng)片對準(zhǔn)無觸點(diǎn)開關(guān)發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)，立即切斷主電機(jī)電源，脫開與主軸的傳動(dòng)聯(lián)系，排除傳動(dòng)系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)零件慣性，使主軸作低速慣性空轉(zhuǎn)。再經(jīng)過時(shí)間繼電器的短暫延時(shí)，接通壓力油，使定位活塞13帶著定位滾子12向上運(yùn)動(dòng)，緊壓在凸輪10外表面。當(dāng)凸輪9的V形缺口對準(zhǔn)滾子12時(shí)滾子進(jìn)入槽內(nèi)，主軸準(zhǔn)確停止。同時(shí)限位開關(guān)15發(fā)出信號(hào)，表示完成準(zhǔn)停。然后，活塞13退回，行程開關(guān)16發(fā)出信號(hào)。20

11、22/9/3第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)二、滾珠絲杠螺母副 1.軸向間隙的消除：（1）雙螺母齒差調(diào)隙結(jié)構(gòu)：在兩個(gè)螺母1和2的凸緣上各制有圓柱外齒輪，且齒數(shù)差z2-z1=1，兩只內(nèi)齒圈3和4的齒數(shù)相同，并用螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整：先將內(nèi)齒圈取出，根據(jù)間隙的大小使兩個(gè)螺母轉(zhuǎn)過一個(gè)或幾個(gè)齒，使螺母在軸向彼此移近相應(yīng)的距離。間隙消除量：=zt/(z1z2) 或 z= z1z2/t式中z-兩螺母同時(shí)轉(zhuǎn)過的齒數(shù) t-絲杠導(dǎo)程特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算簡單精確，調(diào)整方便。 2022/9/3第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)二、滾珠絲杠螺母副 1.軸向間隙的消除：（2）雙螺母墊片調(diào)隙結(jié)構(gòu)：通過修磨墊片的厚度來調(diào)整軸向

12、間隙。結(jié)構(gòu)簡單、剛性好和裝拆方便。但很難在一次修磨中調(diào)整完畢，調(diào)整的精度也不如齒差調(diào)隙式。 2022/9/3第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)二、滾珠絲杠螺母副 2.滾珠絲杠的安裝 ：（1）向心軸承與圓錐軸承組合：軸向剛度不足。（2）推力軸承或向心推力球軸承和向心軸承組合：軸向剛度提高，但也增大了軸承的摩擦阻力、發(fā)熱以及軸承支架的結(jié)構(gòu)。（3）國外滾珠絲杠專用軸承：能夠承受很大軸向力的特殊向心推力滾珠軸承，比一般軸承的軸向剛度提高兩倍以上，使用極為方便。2022/9/3第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)二、滾珠絲杠螺母副 2.滾珠絲杠的安裝 ：(4)支承結(jié)構(gòu) ：（a）懸臂單支承：小型數(shù)控機(jī)床（b）兩端止推：可預(yù)拉伸

13、，提高剛度，中輕載機(jī)床（c）一端固定，一端簡支：中載數(shù)控機(jī)床（d）兩端固定：重載數(shù)控機(jī)床2022/9/3第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)二、滾珠絲杠螺母副 3.滾珠絲杠的防護(hù) ：(1)毛氈圈密封：厚度為螺距2-3倍，內(nèi)孔做成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。也可采用耐油橡膠或尼龍材料。密封圈和絲杠直接接觸，防塵效果好，但摩擦阻力大。(2)防護(hù)罩：對于暴露在外的絲杠用螺旋鋼帶、伸縮套筒、錐形套筒管以及折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩。螺旋鋼帶：鋼帶的寬度正好等于絲杠的螺距，螺紋槽被嚴(yán)密地封住。鋼帶的正反兩面始終不接觸，鋼帶外表面粘附的臟物不會(huì)被帶到內(nèi)表面去，使內(nèi)表面保持清潔。

14、這是其他防護(hù)裝置很難做到的。 2022/9/3第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)四、滾動(dòng)導(dǎo)軌1.導(dǎo)軌的基本要求：（1）良好的導(dǎo)向精度：包括運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)直線性和圓運(yùn)動(dòng)的真圓性。（2）良好的精度保持性：能夠長期保持原始精度。使精度喪失的主要原因是磨損，因而要從根本上解決導(dǎo)軌的摩擦問題。（3）足夠的剛度：導(dǎo)軌承受著很大負(fù)載，如果要求在受負(fù)載的情況下仍能保持精度，則必須使摩擦副具有良好的摩擦特性，在導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和材料的選擇上也必須認(rèn)真考慮。 2022/9/3第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)四、滾動(dòng)導(dǎo)軌1. 導(dǎo)軌的種類（1）滑動(dòng)導(dǎo)軌：摩擦系數(shù)大（2）貼塑導(dǎo)軌：聚四氟乙烯導(dǎo)軌帶、環(huán)氧型耐磨涂料，摩擦系數(shù)較小，承載能力較低。

15、（3）滾動(dòng)導(dǎo)軌：摩擦系數(shù)更?。?.00250.005），承載能力大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、成本高。（4）靜壓導(dǎo)軌：摩擦系數(shù)最小，承載能力大，低速無爬行、精度保持性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、成本高。2022/9/3第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)二、分度工作臺(tái)1.定位銷式分度工作臺(tái)：由定位銷和定位孔來分度定位。分度臺(tái)2的底部均布八個(gè)削邊圓柱銷8，45度角分布，底座12上有一個(gè)定位孔襯套7以及供定位銷移動(dòng)的環(huán)形槽。 1）松開鎖緊機(jī)構(gòu)并拔出定位銷 ：底座20上六個(gè)鎖緊油缸9卸荷?；钊瓧U22在彈簧21作用下上升15mm，使工作臺(tái)2松開。同時(shí)間隙消除油缸6也卸荷，中央油缸16從管道15進(jìn)壓力油，使活塞17上升

16、，通過螺柱18，支座5把止推軸承13上抬，頂在底座12上，通過螺釘4、錐套3使工作臺(tái)2抬起15mm，圓柱銷從襯套7中拔出 2）工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度 ：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速齒輪，帶動(dòng)與工作臺(tái)2底部連接的大齒輪10回轉(zhuǎn)分度。在大齒輪10上面以45的間隔均布八個(gè)擋塊1。先快速回轉(zhuǎn)，當(dāng)定位銷快進(jìn)入位置時(shí)，擋塊碰第一個(gè)限位開關(guān)，使工作臺(tái)降速。擋塊碰第二個(gè)限位開關(guān)時(shí)，工作臺(tái)2停止回轉(zhuǎn)。此時(shí)，相應(yīng)的定位銷8正好對準(zhǔn)定位孔襯套7 3）工作臺(tái)下降并鎖緊 ：中央油缸16卸荷，工作臺(tái)2靠自重下降，定位銷8插入定位襯套7中。鎖緊前，油缸6通壓力油，活塞頂向工作臺(tái)2，消除徑向間隙，然后使鎖緊油缸9的上腔通壓力油，活塞拉桿22下降

17、，通過拉桿將工作臺(tái)鎖緊。 2022/9/3第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)二、分度工作臺(tái)1.鼠齒盤式分度工作臺(tái)：分度機(jī)構(gòu)采用向心多齒嚙合，有誤差平均作用，精度高（53）。結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)較少。1)分度工作臺(tái)上升、鼠齒盤脫離嚙合：工作臺(tái)1中央的壓緊油缸下腔11通過油孔4進(jìn)壓力油，活塞3向上移動(dòng)，通過止推軸承5和14將分度工作臺(tái)抬起，鼠齒盤6與7脫離嚙合。同時(shí)，與工作臺(tái)心軸連接成一體的內(nèi)齒輪13向上套入齒輪12。 2)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度：當(dāng)工作臺(tái)1上升時(shí)，推桿8和9在彈簧的作用下分別向上和向右移動(dòng)，使微動(dòng)開關(guān)復(fù)位，控制電磁閥使壓力油經(jīng)油孔19進(jìn)入分度油缸左腔23。推動(dòng)活塞齒條22向右移動(dòng)，并帶動(dòng)齒輪12作逆

18、時(shí)針方向回轉(zhuǎn)。由于齒輪12已經(jīng)與內(nèi)齒輪13連接，分度工作臺(tái)也隨著一起回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。開始回轉(zhuǎn)時(shí)，擋塊16就離開推桿17，使微動(dòng)開關(guān)復(fù)位，通過互鎖電路，始終保持工作臺(tái)處于上升位置。按設(shè)計(jì)要求，當(dāng)活塞移動(dòng)113mm時(shí)，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90，回轉(zhuǎn)角度的近似值將由微動(dòng)開關(guān)和擋塊15控制。 2022/9/3第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)二、分度工作臺(tái)1.鼠齒盤式分度工作臺(tái) 1)分度工作臺(tái)上升、鼠齒盤脫離嚙合2)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度3)分度工作臺(tái)下降，并定位夾緊4)分度活塞退回 2022/9/3第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)二、分度工作臺(tái)1.鼠齒盤式分度工作臺(tái)：3)分度工作臺(tái)下降，并定位夾緊：當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到90位置附近，擋塊1

19、5通過推桿18使微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，控制電磁閥使壓緊油缸上腔10通過2進(jìn)壓力油?；钊?帶動(dòng)工作臺(tái)1下降，鼠齒盤6及7在新的位置重新嚙合，并定位壓緊。油缸下腔11的回油經(jīng)過節(jié)流閥，以限制工作臺(tái)的下降速度，保護(hù)齒面不受沖擊。 4)分度活塞退回：當(dāng)分度工作臺(tái)1下降時(shí)，通過推桿8及9的作用，使微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。分度油缸右腔20通過油孔21進(jìn)壓力油，活塞齒條22退回原處。因?yàn)閮?nèi)齒輪13已與齒輪12脫開，工作臺(tái)保持靜止?fàn)顟B(tài)。齒輪12順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)時(shí)，帶著擋塊15及16回到原處，準(zhǔn)備下一次分度。當(dāng)擋塊15離開推桿18，而使微動(dòng)開關(guān)復(fù)位時(shí)，必須通過維持電路保證工作臺(tái)始終處于壓緊狀態(tài)。 2022/9/3第五節(jié) 數(shù)控加工使

20、用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 1、自動(dòng)換刀裝置的形式（1）回轉(zhuǎn)刀架換刀：一種最簡單的自動(dòng)換刀裝置。圖2-39為數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架。動(dòng)作分為四個(gè)步驟：1）刀架抬起 壓力油由A孔進(jìn)入壓緊油缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起使定位用活動(dòng)插銷10與固定插銷9脫開。同時(shí)，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結(jié)合。2）刀架轉(zhuǎn)位 刀架抬起后，壓力油從C孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸左腔，活塞6向右移動(dòng)，通過連接板帶動(dòng)齒條8移動(dòng)，使空套齒輪5作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過60度?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪5節(jié)圓周長的1/6，并由限位開關(guān)控制。2022/9/3第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換

21、刀系統(tǒng) 1、自動(dòng)換刀裝置的形式（1）回轉(zhuǎn)刀架換刀：一種最簡單的自動(dòng)換刀裝置。3）刀架壓緊 轉(zhuǎn)位后，壓力油從B孔進(jìn)入壓緊油缸的上腔，活塞1帶動(dòng)刀架體2下降。件3的底盤上精確地安裝著六個(gè)帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動(dòng)插銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實(shí)現(xiàn)反靠定位。刀架體2下降時(shí)，定位活動(dòng)插銷10與另一個(gè)固定插銷9卡緊，同時(shí)件3與件4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并壓緊。這時(shí)，端齒離合器與空套齒輪5脫開。4）轉(zhuǎn)位油缸復(fù)位 刀架壓緊之后，壓力油從D孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸右腔，活塞6帶動(dòng)齒條復(fù)位，由于此時(shí)端齒離合器已脫開，齒條帶動(dòng)齒輪7在軸上空轉(zhuǎn)。如果定位和壓緊動(dòng)作正常，推桿11與相應(yīng)的觸頭12接觸，發(fā)出信號(hào)

22、表示換刀過程已經(jīng)完成，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。2022/9/3第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 1、自動(dòng)換刀裝置的形式（2）主軸頭轉(zhuǎn)位換刀（動(dòng)力刀架）：圖2-40為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭。轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸1，主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒輪15輸入。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)出換刀指令時(shí)，先通過液壓撥叉（圖中未示出）將移動(dòng)齒輪6和齒輪15脫離嚙合，同時(shí)在中心油缸13的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞12固定在底座上，因此中心油缸13帶著兩個(gè)止推軸承9和11支撐的轉(zhuǎn)塔刀架10抬起，鼠齒盤7和8脫離嚙合。然后壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)位油缸，推動(dòng)活塞齒條，再經(jīng)過中間齒輪（圖中均未示出）使大齒輪5與轉(zhuǎn)塔

23、刀架10一起回轉(zhuǎn)45度，將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束后，壓力油進(jìn)入中心油缸13的下腔使轉(zhuǎn)塔頭下降，鼠齒盤7和8重新嚙合，實(shí)現(xiàn)精確的定位。在壓力油的作用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位油缸退回原位。最后通過液壓撥叉撥動(dòng)齒輪6，使它與新?lián)Q上的主軸齒輪15嚙合。 2022/9/3第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 2、刀庫及刀具的選擇方式（2）刀具的選擇方式 ：1）順序選擇方式：是將刀具按加工工序的順序，依次放入刀庫的每一個(gè)刀座內(nèi)。每次換刀時(shí)，刀庫按順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座的位置，并取出所需要的刀具。已經(jīng)使用過的刀具可以放回到原來的刀座內(nèi)，也可以按順序放入下一個(gè)刀座內(nèi)。順序選擇方式結(jié)構(gòu)

24、簡單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但刀庫中的刀具不能重復(fù)使用，零件不同，刀庫順序就不同。裝刀操作必須十分謹(jǐn)慎，一旦刀具順序發(fā)生差錯(cuò)，將會(huì)造成嚴(yán)重事故。 2022/9/3第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 2、刀庫及刀具的選擇方式（2）刀具的選擇方式 ：2）刀具編碼方式：采用一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對每把刀具進(jìn)行編碼，換刀時(shí)通過編碼識(shí)別裝置，根據(jù)換刀指令代碼，在刀庫中尋找出所需要的刀具。由于每一把刀具都有自己的代碼，因而刀具可以放入刀庫中的任何一個(gè)刀座內(nèi)，這樣不僅刀庫中的刀具可以在不同的工序中多次重復(fù)使用，而且換下來的刀具刀不必放回原來的刀座，這對裝刀和選刀都十分有利。2022/9/3第

25、五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 2、刀庫及刀具的選擇方式（2）刀具的選擇方式 ：3）刀座編碼方式：將相對應(yīng)的刀具放入指定的刀座中，根據(jù)刀座的編碼選取刀具。若刀具與刀座編碼不符會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。與順序式不同，刀具可重復(fù)使用。刀座編碼方式可分為永久性編碼性編碼和臨時(shí)性編碼（鑰匙編碼）兩種。鑰匙編碼時(shí)先按加工程序給每一把刀具系上表示該刀具號(hào)碼的代碼鑰匙，在刀具任意放入刀座的同時(shí)，將對應(yīng)的代碼鑰匙插入該刀座旁的鑰匙孔內(nèi)，通過鑰匙把刀具的代碼轉(zhuǎn)記到該刀座上，從而給刀座編上了代碼。2022/9/3第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 3）刀座編碼方式：圖46a為編碼鑰

26、匙。兩邊最多有22個(gè)方齒，前20個(gè)齒組成了一個(gè)五位的二-十進(jìn)制代碼，四個(gè)二進(jìn)制代碼表示一位十進(jìn)制數(shù)，代碼從1到99999。鑰匙最后有兩個(gè)方齒，鑰匙插入刀座后就發(fā)出信號(hào)表示刀座已編上了代碼。圖b編碼鑰匙孔座的結(jié)構(gòu)，鑰匙1對準(zhǔn)鍵槽4插入鑰匙孔座，然后順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90，處于鑰匙有齒部分3的接觸片2被撐起，表示代碼“1”，處于無齒部分的接觸片5保持原狀，表示代碼“0”。刀庫上裝有數(shù)碼讀取裝置，它由兩排成180分布的炭刷組成。當(dāng)?shù)稁燹D(zhuǎn)動(dòng)選刀時(shí)，鑰匙孔座的兩排接觸片依次通過炭刷，依次讀出刀座的代碼，直到尋找到所需要的刀具。2022/9/3第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 3）刀座

27、編碼方式：圖46a為編碼鑰匙。兩邊最多有22個(gè)方齒，前20個(gè)齒組成了一個(gè)五位的二-十進(jìn)制代碼，四個(gè)二進(jìn)制代碼表示一位十進(jìn)制數(shù)，代碼從1到99999。鑰匙最后有兩個(gè)方齒，鑰匙插入刀座后就發(fā)出信號(hào)表示刀座已編上了代碼。圖b編碼鑰匙孔座的結(jié)構(gòu)，鑰匙1對準(zhǔn)鍵槽4插入鑰匙孔座，然后順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90，處于鑰匙有齒部分3的接觸片2被撐起，表示代碼“1”，處于無齒部分的接觸片5保持原狀，表示代碼“0”。刀庫上裝有數(shù)碼讀取裝置，它由兩排成180分布的炭刷組成。當(dāng)?shù)稁燹D(zhuǎn)動(dòng)選刀時(shí)，鑰匙孔座的兩排接觸片依次通過炭刷，依次讀出刀座的代碼，直到尋找到所需要的刀具。2022/9/3第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置一、數(shù)控加工用

28、夾具組合夾具是數(shù)控加工中較常用的工藝裝備，它是用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的元件拼裝而成 。要求如下： 由于數(shù)控加工的零件多屬多品種小批量生產(chǎn)，因而不宜使用專用夾具，盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)化的通用夾具或組合夾具，以減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。 夾具的定位和夾緊必須可靠，以滿足數(shù)控加工的精度要求和安全生產(chǎn)。 盡可能在一次裝夾中進(jìn)行多個(gè)表面的多工序加工，減少零件的重新安裝次數(shù)。 夾緊件的位置必須考慮避讓與刀具的碰撞。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行碰撞校驗(yàn)，將正確的刀具運(yùn)行路線編入加工程序中。 2022/9/3第二章 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)小結(jié)：以上學(xué)習(xí)了數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)和及主軸部件，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)工作

29、臺(tái)，數(shù)控加工使用的刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)和數(shù)控加工用輔助裝置等知識(shí)和概念。同學(xué)們應(yīng)掌握所學(xué)知識(shí)。本章的學(xué)習(xí)對進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床的其它知識(shí)奠定了基礎(chǔ)。2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)一、概述2.程序編制的方法（1）手工編程主要由人工完成，有時(shí)也借助計(jì)算機(jī)作數(shù)值計(jì)算。適用于幾何形狀不太復(fù)雜的零件加工。對于簡單零件或機(jī)床調(diào)整時(shí)，用手工編程反而快捷。（2）自動(dòng)編程計(jì)算機(jī)編程批處理式：數(shù)控語言輸入方式。交互式：交互圖形編程。交互圖形編程直觀、靈活、功能強(qiáng)，目前已被廣泛應(yīng)用。2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)二、數(shù)控程序指令代碼1.字符與穿孔帶碼孔（1）字符：是構(gòu)成數(shù)控程序的最小單元，是數(shù)控程序輸給數(shù)控

30、裝置的一種符號(hào)化標(biāo)記。有ISO與EIA兩種數(shù)控機(jī)床用的字符標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)字、字母以及符號(hào)三種類型。（2）穿孔紙帶輸入碼孔我國數(shù)控機(jī)床采用八單位穿孔紙帶（b8,b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1)， 為ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼。孔帶上一排橫孔八個(gè)位置上孔的有無（1或0）的不同組合，用以表示不同字符的二進(jìn)制數(shù)代碼。每一橫有一個(gè)固定位置的小孔稱為同步孔或中導(dǎo)孔，用作輸送紙帶和產(chǎn)生同步控制信號(hào)，其余八個(gè)位置為信號(hào)孔。ISO每個(gè)字符的信號(hào)孔為偶數(shù)，第八列為補(bǔ)偶列；EIA為奇數(shù)孔，第五列為補(bǔ)奇列。2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)二、數(shù)控程序指令代碼2.數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的確定（2）方向的確定以刀具運(yùn)動(dòng)

31、時(shí)為遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较颉＞幊虝r(shí)，一律假定工件固定，刀具運(yùn)動(dòng)。（3）坐標(biāo)軸的確定Z軸：傳遞切削動(dòng)力的主軸為Z軸。X軸：為水平方向且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。（4）附加坐標(biāo)軸：U、V、W、P、Q、R2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)二、數(shù)控程序指令代碼2.數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的確定（5）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向A、B、C分別沿X、Y、Z軸按右螺旋法則確定旋轉(zhuǎn)正方向。（6）主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方向主軸順時(shí)針回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)榘从衣菪M(jìn)入工件的方向。2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)二、數(shù)控程序指令代碼3.功能字（由功能字母加數(shù)字組成）（1）序號(hào)字：Nxxxx表示程序段號(hào)，由N加幾位數(shù)字組成，如N010

32、、N020（2）坐標(biāo)字（尺寸字）：由坐標(biāo)字母X、Y、Z、A、B、C、U、V、W、P、Q、R、I、J、K等加數(shù)字組成，如X100、Y80（3）進(jìn)給速度字：Fxxxx，單位為：mm/min 或 mm/r，如F110（4）主軸轉(zhuǎn)速字：Sxxxx ，單位為：r/min，如S980（5）刀具字：Txxxx，用于指定刀號(hào)及其補(bǔ)償號(hào)，如T01、T01022022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)二、數(shù)控程序指令代碼3.功能字（由功能字母加數(shù)字組成）（6）準(zhǔn)備功能字（G代碼）：Gxx是使機(jī)床建立起（準(zhǔn)備好）某種工作方式的指令，如命令機(jī)床走直線、圓弧或刀具補(bǔ)償?shù)?。G代碼由G加兩位數(shù)字組成，從G00G99共100種常用

33、：G00點(diǎn)定位（快進(jìn)）、G01直線插補(bǔ)（加工）、G02順圓插補(bǔ)、G03逆圓插補(bǔ)、G04暫停有些G代碼為模態(tài)代碼（既續(xù)效代碼），一經(jīng)使用，直到出現(xiàn)同類代碼才失效，否則一直有效，可省略不寫。如：N001 G01 G17 G42 X Y ;走直線 N002 X Y ; 走直線 N003 G03 X Y ; 走圓弧 N004 X Y ; 走圓弧N005 G00 G40 X Y ; 快進(jìn)線2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)二、數(shù)控程序指令代碼3.功能字（由功能字母加數(shù)字組成）（7）輔助功能字（M代碼）：Mxx是控制機(jī)床某一輔助動(dòng)作通斷（開關(guān)）的指令，如主軸的開、停，切削液的開關(guān)，轉(zhuǎn)位部件的夾緊與松開等

34、。由M加兩位數(shù)字組成，從M00M99共100種。M00程序停止，M01計(jì)劃停止，M02程序結(jié)束，M03、M04、M05分別命令主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)M06換刀，M07、M08分別命令2號(hào)切削液（霧狀）和1號(hào)切削液（液狀）開，M09切削液停M10、M11運(yùn)動(dòng)部件的夾緊與松開，M19主軸定向準(zhǔn)停M30紙帶結(jié)束，還可使程序返回到開始位置。2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)三、數(shù)控程序結(jié)構(gòu)與格式首先看一個(gè)車加工示例：2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)三、數(shù)控程序結(jié)構(gòu)與格式車加工示例：O0008(程序號(hào))N001 G92 X60.0 Z25.0;(定坐標(biāo)系）N002 G00 G90 X20.0 Z2.

35、0 S800 T0101 M03; (AB)N003 G01 Z-15.0 F0.15; (BC)N004 G02 X30.0 Z-20.0 R5.0; (CD)N005 G01 X44.0 F0.2; (DE)N006 G00 X60.0 Z25.0 ; (EA)N007 M02 ; (自動(dòng)停車)2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)三、數(shù)控程序結(jié)構(gòu)與格式3.程序段格式程序段格式是指程序中的字、字符、數(shù)據(jù)的安排規(guī)則。各種機(jī)床的程序段格式有時(shí)不相同，如以下是某一機(jī)床的程序段格式：N04 G02 X+043 Z+043 R043 F043 S04 T04 M0 二位整數(shù)小數(shù)點(diǎn)后三位前零可省小數(shù)點(diǎn)前

36、四位地址 前零可省略 帶正、負(fù)號(hào)（正號(hào)可省略） 地址2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)三、數(shù)控程序結(jié)構(gòu)與格式 4.主程序與子程序?qū)τ趲讉€(gè)完全相同的程序段，可編成子程序，并存儲(chǔ)在子程序存儲(chǔ)器中以被主程序調(diào)用。2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法 1.坐標(biāo)系有關(guān)指令（1）編程中的坐標(biāo)系與基準(zhǔn)點(diǎn)1）機(jī)床零點(diǎn)（M）與參考點(diǎn)（R）機(jī)床零點(diǎn)（M）：是指機(jī)床基本坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它平行于機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系且是一個(gè)被確定的點(diǎn)。參考點(diǎn)（R）：又稱機(jī)械原點(diǎn)，是指機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件在各自的正向自動(dòng)退至極限的一個(gè)固定點(diǎn)（由限位開關(guān)精密定位）。機(jī)床返回參考點(diǎn)（又稱“回零”）時(shí)顯示為零。2）工件零點(diǎn)（P）

37、工件零點(diǎn)：是工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)。以此坐標(biāo)系編程。2022/9/32022/9/32022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法 1.坐標(biāo)系有關(guān)指令（1）編程中的坐標(biāo)系與基準(zhǔn)點(diǎn)3）起刀點(diǎn)與對刀點(diǎn)刀具起始運(yùn)動(dòng)的刀位點(diǎn)為起刀點(diǎn)；刀位點(diǎn)是刀具的基準(zhǔn)點(diǎn)，如圓柱銑刀底面中心、球頭刀中心、車刀與鏜刀的理論中心。對刀點(diǎn)是夾具上與工件零點(diǎn)有固定聯(lián)系尺寸的一個(gè)固定點(diǎn)。2022/9/32022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法1.坐標(biāo)系有關(guān)指令（2）絕對尺寸與增量尺寸指令G90，G91G90 絕對坐標(biāo)G91 增量坐標(biāo)圖示BC編程：絕對坐標(biāo)：G90 G01 X30.0 Y40.0 ；

38、增量坐標(biāo)：G91 G01 X-50.0 Y-30.0 ；2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法1.坐標(biāo)系有關(guān)指令（3）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G92,G54-G59G92（FANUC系統(tǒng)用G50）建立坐標(biāo)系：以當(dāng)前刀位點(diǎn)在新坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值來建立坐標(biāo)系。例如設(shè)當(dāng)前刀位點(diǎn)在A點(diǎn)，則執(zhí)行以下指令后，將建立圖中的坐標(biāo)系： G92 X120 Y40 ；402022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法1.坐標(biāo)系有關(guān)指令（3）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G92,G54-G59用G54G59建立坐標(biāo)系：此為零點(diǎn)偏移設(shè)置工件坐標(biāo)系。是將機(jī)床零點(diǎn)（參考點(diǎn)）與要設(shè)定的工件零點(diǎn)間的偏置坐標(biāo)

39、值事先輸入系統(tǒng)并予以記憶，可設(shè)定六種不同的工件坐標(biāo)系，然后分別用G54G59中的某一指令調(diào)用。示例：A點(diǎn)：G90 G54 G00 X12.0 Y8.0；B點(diǎn)：G90 G59 G00 X15.0 Y7.0；2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法2.快速點(diǎn)定位指令G00G00從刀具所在點(diǎn)以最快速度移動(dòng)到坐標(biāo)系的另一點(diǎn)。進(jìn)給速度F對G00無效。刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡不一定走最短直線，視各自的控制系統(tǒng)而定。示例：絕對坐標(biāo)：G90 G00 XB YB ；增量坐標(biāo)：G91 G00 XAB YAB ；2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法 3.直線插補(bǔ)指令G01絕對坐

40、標(biāo)：N001 G92 X28 Y20 ;N002 G90 G00 X16 S_ T_ M_ ;N003 G01 X-8 Y8 F_ ;N004 X0 Y0 ;N005 X16 Y20 ；N006 G00 X28 M02 ; 增量坐標(biāo)：N001 G91 G00 X-12 Y0 S_ T_ M_ ;N002 G01 X-24 Y-12 F_ ;N003 X8 Y-8 ;N004 X16 Y20；N005 G00 X12 Y0 M02;2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法4.圓弧插補(bǔ)指令G02(順圓)、G03 (逆圓)程序格式如下：式中X、Y、Z為終點(diǎn)坐標(biāo)，G90時(shí)用絕對值

41、，G91時(shí)用增量值；I、J、K為圓心相對起點(diǎn)的坐標(biāo)，總為增量值。R為圓弧半徑，圓弧180時(shí)R取正值，圓弧180時(shí)R取負(fù)值2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法4.圓弧插補(bǔ)指令G02(順圓)、G03 (逆圓)示例：絕對坐標(biāo)：N001 G92 X0 Y0 ;N002 G90 G00 X20 Y0 ;N003 G03 X20 Y0 I-20 J0 F100 ;N004 G00 X0 Y0 M02 ; 增量坐標(biāo)：N001 G91 G00 X20 Y0 ;N002 G03 X0 Y0 I-20 J0 F100 ;N003 G00 X-20 Y0 M02;2022/9/3第一節(jié) 程

42、序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法4.圓弧插補(bǔ)指令G02(順圓)、G03 (逆圓)絕對坐標(biāo)：N001 G92 X0 Y18 ;N002 G90 G02 X18 Y0 R18 F100 ;N003 G03 X68 Y0 R25 ;N004 G02 X88 Y20 R-20 M02 ; 增量坐標(biāo)：N001 G91 G02 X18 Y-18 R18 F100;N002 G03 X50 Y0 R25 ;N003 G02 X20 Y20 R-20 M02;2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法5.暫停（延遲）指令G04G04可使刀具作短時(shí)間（幾秒鐘）的無進(jìn)給光整加工。用于車槽、

43、鏜平面、锪孔等加工。格式為：G04 X_；或 G04 P_;G40為非續(xù)效指令，只在本程序段有效。示例：N001 G91 G01 X0 Z-7 F60 ;N002 G04 X5 ; (刀具停留5s)N003 G00 Z7 M02 ; 2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法6.刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償指令G41、G42、G40G41為左偏。沿刀具前進(jìn)方向，刀具偏在輪廓左邊。G42為右偏。G40注銷刀補(bǔ)指令。G40、G41、G42為模態(tài)指令。示例：G92 X0 Y0 ；(工件坐標(biāo)系設(shè)在P點(diǎn))G90 G00 G41 Xa Ya T1 D01 ;(PA)G01 Xb Yb F_; (A

44、B).Xa Ya ； (FA)G00 G40 X0 Y0 M02 ; (AP) 2022/9/3第一節(jié) 程序編制基礎(chǔ)四、常用功能指令的編程方法7.刀具長度補(bǔ)償指令G43、G44A3(實(shí)際Z坐標(biāo))=A1(編程Z值)A2(補(bǔ)償值)G43取號(hào)（補(bǔ)長）。G44取號(hào)（補(bǔ)短）。G40注銷刀補(bǔ)，也有用G49示例：G91 G00 G43 Z-A1 H01；(H01中預(yù)置補(bǔ)償值)-A3=-A1+(-A2)=-(A1+A2)圖(a)中H01=0圖(b)中H01=-A2圖(c)中H01=+A22022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理一、數(shù)控工藝特點(diǎn) 1、工藝詳細(xì)數(shù)控加工工藝制訂的步驟與內(nèi)容與普通工藝大致相同，但

45、數(shù)控工藝的一個(gè)明顯特點(diǎn)是工藝內(nèi)容具體、完整。普通工藝規(guī)程最多詳細(xì)到工步。數(shù)控加工藝必須詳細(xì)到每一刀和每一個(gè)操作的細(xì)節(jié)，都要有完整的加工程序。2、工序集中現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床具有剛性大、精度高、刀庫容量大、切削參數(shù)范圍廣及多坐標(biāo)、多工位等特點(diǎn)，使零件能在一次裝夾中完成多道工序的加工。從而可縮短工藝路線和生產(chǎn)周期、減少加工設(shè)備和工藝裝備、減少中間儲(chǔ)存與運(yùn)輸。3、加工方法的特點(diǎn)對于簡單表面，數(shù)控加工與普通加工無大差異。但對于復(fù)雜表面就不同。例如：對于曲線、曲面的加 工，傳統(tǒng)加工是用劃線、樣板、靠模、預(yù)鉆、砂輪、鉗工等方法，既費(fèi)工時(shí)，又不能保證加工質(zhì)量。而數(shù)控加工則可以保證加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。2022/9/3

46、第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用“基面先行、先主后次、先粗后精、先面后孔”等原則同樣適用于數(shù)控加工的工序劃分。數(shù)控加工的工序劃分應(yīng)注意以下要點(diǎn)： 1、工序集中原則數(shù)控機(jī)床具有工序集中的條件。盡可能一次裝夾中完成多種加工內(nèi)容（特別是加工中心機(jī)床），以減少工序，減少工序間的儲(chǔ)存與運(yùn)輸，減少重復(fù)定位夾緊引起的定位誤差，提高加工精度。 2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用2、零件數(shù)控加工與普通加工工序的劃分就經(jīng)濟(jì)性與生產(chǎn)條件而言，下列情況可用普通機(jī)床加工（有條件都可用數(shù)控機(jī)床加工）。鑄、鍛件毛的預(yù)加工：去黑皮、不均勻的余量切除。粗定位基準(zhǔn)的預(yù)加工：簡單的

47、定位孔或平面。數(shù)控加工難以完成的個(gè)別或次要部位：如排屑不暢且易斷刀的小直徑螺孔或深孔加工，所用數(shù)控機(jī)床難以完成的個(gè)別部位（如斜孔、珩磨孔）。大型、復(fù)雜零件中的簡單表面：模具的復(fù)雜型腔（特別是用數(shù)學(xué)模型表示的曲線、曲面）只能用數(shù)控加工。而其型腔體外的平面可用普通的刨銑或平面磨等加工。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用3、數(shù)控加部位的工序劃分優(yōu)先集中工序的原則。下列情況可劃分工序：數(shù)控機(jī)床功能有限：不能加工零件的全部部位；批量較大時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況分散在幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床上加工。粗、精加工分開：當(dāng)粗加工的熱變形或力變形較大而影響精度時(shí)，則只能將粗、精加工分開。程序過長（如

48、大型曲面）：不僅容易出錯(cuò)，而且有可能超過系統(tǒng)內(nèi)存容量，或超過一個(gè)工作班，或在一個(gè)加工面的中途刀具磨損失效，此時(shí)應(yīng)按刀具或加工表面劃分工序。 2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用4、機(jī)床的選用根據(jù)零件表面的加工方法、精度與粗糙度、工件形狀與尺寸、加工成本等因素選用機(jī)床。不太復(fù)雜、尺寸不大的孔系：如閥體，可用數(shù)控鉆床。立式與臥式加工中心的選用：對四面體并有平面的復(fù)雜孔系零件（如箱體），應(yīng)選用臥式加工中心；對單面的孔系或曲面等零件，選用立式加工中心，成本低（立式的價(jià)格為臥式的1/21/3）。精度要求高選高檔型，否則選普通型或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。曲面加工機(jī)床有二軸半、三軸、四

49、軸、五軸等之分，只要能達(dá)到加工要求，可選軸數(shù)少的，以降低成本。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用5、曲面加工與坐標(biāo)軸數(shù)的選用（1）兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的三坐標(biāo)行切法加工x、y、z、三軸中任意兩軸作插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)，第三軸作單獨(dú)的周期進(jìn)刀，常稱二軸半聯(lián)動(dòng)。二軸半加工的刀心軌跡為平面曲線，編程計(jì)算較為簡單，常用于曲率變化不大及精度要求不高的粗加工。 圖3-23為“行切法” 刀頭半徑大，則表面粗糙度小，刀剛度大、散熱多。但刀頭半徑應(yīng)小于曲面的最小曲率半徑。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用5、曲面加工與坐標(biāo)軸數(shù)的選用（1）兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的三坐標(biāo)行切法加工圖3

50、-24為內(nèi)循環(huán)滾珠螺母反向器示意圖。滾道母線SS為一條空間曲線，在xy及xz兩平面均為平面曲線?？刹捎秒A梯逼近的加工方法，在xy平面內(nèi)兩軸聯(lián)動(dòng)，z向作周期進(jìn)給，依次步步逼近，從而形成一條空間曲線。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用5、曲面加工與坐標(biāo)軸數(shù)的選用（1）兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的三坐標(biāo)行切法加工球頭銑刀應(yīng)以刀心進(jìn)行編程。圖3-25為行切法加工的刀心軌跡與切削點(diǎn)軌跡示意圖。ABCD為被加工曲面，P平面為平行于yz的一個(gè)行切面，刀心軌跡O1O2為 曲面ABCD的等距面IJKL與行切面Pyz的交線，顯然O1O2是一條平面曲線。當(dāng)曲面的曲率變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致球頭刀與曲面切削點(diǎn)的

51、位置變隨之改變，因而切削點(diǎn)的連線ab則是一條空間折線，會(huì)在曲面上形成扭曲的殘留溝紋。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理二、工序劃分與機(jī)床選用5、曲面加工與坐標(biāo)軸數(shù)的選用（2）三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工x、y、z三軸聯(lián)動(dòng)加工曲面時(shí)，通常亦用行切方法。圖3-26中，p平面平行于yz坐標(biāo)面，其與曲面的交線ab若要求為一條平面曲線，則應(yīng)使球頭刀與曲面的切削點(diǎn)總是處在平面曲線ab上（即沿ab切削），以獲得規(guī)則的殘留溝紋。顯然，這時(shí)的刀心軌跡O1O2不 在pyz平面上，而是一條空間折線，因此，需要x、y、z三軸聯(lián)動(dòng)加工。三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)用于復(fù)雜空間曲面的精加工，編程計(jì)算較為復(fù)雜。 2022/9/3第二節(jié) 程序編制

52、中的工藝處理三、工序設(shè)計(jì)數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì)是指一個(gè)零件在一次裝夾中連續(xù)自動(dòng)加工直至加工結(jié)束那部分的工藝內(nèi)容。包括零件的裝夾方法與夾具應(yīng)用、刀具選擇與工步劃分及其走刀路線、切削用量選擇等內(nèi)容。1、零件的裝夾與夾具 （1）夾具上的定位基準(zhǔn)應(yīng)與零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)一致。（2）夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)具足夠的剛性，避免振動(dòng)與夾壓變形，還應(yīng)能方便地清除切屑。（3）確保刀具的運(yùn)動(dòng)空間，避免刀具組件與夾具碰撞。（4）盡可能采用組合夾具或可調(diào)夾具，以滿足周期短、成本低的要求。批量較大的零件可使用專用夾具。盡可能采用氣動(dòng)或液壓夾緊，以縮短輔助時(shí)間并可靠裝夾。（5）批量較大的中、小零件，可在夾具上裝夾幾個(gè)零件加工。夾具上應(yīng)

53、具有與每個(gè)零件相應(yīng)的精密定位元件與對刀元件。 2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理三、工序設(shè)計(jì)2、工步與走刀路線根據(jù)“先粗后精、先主后次、先面后孔”和保正加工質(zhì)量、縮短走刀路線、編程計(jì)算簡單、程序段數(shù)少及“少換刀”等原則來確定工步順序?？准庸さ墓げ剑簯?yīng)注意刀具切入時(shí)的導(dǎo)向，如實(shí)心孔加工前的鉆中心孔、攻螺紋前倒角工步。對有同軸度要求長距離的孔加工，除應(yīng)將擴(kuò)孔、鉸孔改用鏜孔外，還應(yīng)采用調(diào)頭鏜方法。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理三、工序設(shè)計(jì)2、工步與走刀路線3）避免在進(jìn)給中途停頓：因進(jìn)給停頓時(shí)刀具仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于切削力逐漸減小導(dǎo)致刀具彈性恢復(fù)而形成刀痕。4）避免反向間隙對尺寸精

54、度的影響：例如孔距精度要求高時(shí)，刀具應(yīng)同向進(jìn)行點(diǎn)定位。5）在確定走刀路線時(shí)應(yīng)符合“少換刀”原則：即在一次換刀后盡可能完成一個(gè)零件上所有相同表面的加工，以減小空行程與輔助時(shí)間。對加工中心機(jī)床而言，更應(yīng)避免在同一個(gè)零件的加工過程中重復(fù)換用同一把刀具，因其換刀動(dòng)作速度快，對機(jī)構(gòu)特別是主軸定位孔的壽命不利，且換刀的時(shí)間較長，因此，加工中心機(jī)床的加工往往是按所用刀具劃分程序塊的。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理三、工序設(shè)計(jì)3、刀具與切削用量的選用（1）數(shù)控加工對刀具的要求1）足夠的強(qiáng)度與剛度：現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床具有高速、大動(dòng)力、高剛度的性能，這就要求刀具具備高速切削與強(qiáng)力切削的性能，才能保證粗精加

55、工的要求。2）高的刀具耐用度：提高刀具耐用度，會(huì)減小換刀與對刀的次數(shù)，從面減小停機(jī)損失。對大余量、難加工材料以及精度要求高的加工，更應(yīng)注意高硬度、高耐磨性的刀具材料的應(yīng)用。一般而言，刀具耐用度盡可能保證加工一個(gè)零件，或一個(gè)大型、復(fù)雜表面，或一個(gè)工作班，至少不低于半個(gè)工作班。3）高的可靠性：數(shù)控加工要求每一把刀具都有高的可靠性，若其中某一把刀偶而或經(jīng)常發(fā)生故障，就會(huì)使整臺(tái)機(jī)床中斷加工。2022/9/3第二節(jié) 程序編制中的工藝處理三、工序設(shè)計(jì)3、刀具與切削用量的選用（1）數(shù)控加工對刀具的要求4）較高的精度：例如，機(jī)夾不重磨刃轉(zhuǎn)位刀具，其刀片精度一般選用M級(jí)，則轉(zhuǎn)位與壓緊結(jié)構(gòu)應(yīng)保證刀片轉(zhuǎn)位時(shí)刀尖的位

56、置精度；車刀刀桿安裝基面到刀片刀尖的高度有較高要求，以保證不用調(diào)整墊片即可滿足刀尖的等高；加工中心的精密鏜孔應(yīng)采用微調(diào)鏜刀。5）可靠的斷屑：數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)自動(dòng)化機(jī)床一樣，斷屑與排屑往往是困擾加工的一個(gè)難題。因此，應(yīng)合理選用切削用量與斷屑槽的形狀與尺寸，有時(shí)還得通過試驗(yàn)確定。6）刀具的快速更換與刀具系統(tǒng)的應(yīng)用2022/9/3第三節(jié) 程序編制中的數(shù)值計(jì)算一、直線與圓弧平面輪廓的基點(diǎn)計(jì)算基點(diǎn)：相鄰兩幾何元素（直線、圓弧、二次方程曲線）的交點(diǎn)或切點(diǎn)。應(yīng)用幾何三角函數(shù)或聯(lián)立方程求解。圖3-39所示為平面輪廓銑削，實(shí)線為工件輪廓，虛線為銑刀中心的軌跡；PA，與A，K為切入和切出延伸，KL為讓刀。當(dāng)機(jī)床具備

57、刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能時(shí)，只需計(jì)算輪廓基點(diǎn)與圓心坐標(biāo)。若機(jī)床不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，則應(yīng)計(jì)算虛線上的基點(diǎn)來編程。2022/9/3第三節(jié) 程序編制中的數(shù)值計(jì)算二、非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算一般數(shù)控機(jī)床只有直線與圓弧插補(bǔ)功能，除圓以外的阿基米德線、拋物線、橢圓、雙曲線等二次曲線不能直接編程，此時(shí)需用直線或圓弧去逼近才能編程加工。節(jié)點(diǎn)：用多個(gè)微小的直線段或圓弧段去逼近其它曲線時(shí)，逼近線段的交點(diǎn)稱為“節(jié)點(diǎn)”。 1、等間距直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算 2、等步長直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算3、等誤差直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算4、圓弧逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算 2022/9/3第三節(jié) 程序編制中的數(shù)值計(jì)算二、非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算1、等間距直線逼近的節(jié)點(diǎn)

58、計(jì)算已知方程y=f(x)，給定等間距x：一般先x =0.1試算并校驗(yàn)，不行將縮小x 。計(jì)算節(jié)點(diǎn)：x1=x0+ x ，y1=f(x1)； x2=x1+ x ，y2=f(x2)；檢查逼近誤差：解各線段的方程組求 ：直線mn：切線mn：求解聯(lián)立方程：即得。要求允，一般允取零件公差的1/101/5。等間距法計(jì)算簡單，由于為定值，曲率較大時(shí)，程序段數(shù)過多。 2022/9/3第三節(jié) 程序編制中的數(shù)值計(jì)算二、非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算2、等步長直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算所有逼近線段的長度相等，如圖中,ab=bc=。計(jì)算步驟如下：求曲率半徑Rmin。曲線y=f(x)任一點(diǎn)的曲率半徑為：取dR/dx=0,即：根據(jù)y=f(x)求

59、得y、y”、y”并代入得x，再由x解得Rmin。確定允許的步長l。最大誤差max必在Rmin處：以起點(diǎn)a為圓心，作半徑為l的圓交y=f(x)于b點(diǎn)，求解方程得xb、yb： 順序以b，c為圓心，重復(fù)步 驟即可求得各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值。2022/9/3第三節(jié) 程序編制中的數(shù)值計(jì)算二、非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算2、等步長直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算【例】設(shè)拋物線方程x2=4py，則： y=x/2p，y”=1/2p，y”=0 得x=0；Rmin=2p； 因p、已知，根據(jù)步驟、即可求得各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。等步長對于曲線各處的曲率相差較大時(shí)，所求得的節(jié)點(diǎn)數(shù)過多，所以用于曲率變化不大的曲線節(jié)點(diǎn)計(jì)算。 2022/9/3第三節(jié) 程序編制中的數(shù)

60、值計(jì)算二、非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算3、等誤差直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算 確定允許誤差的圓方程。即以起點(diǎn)a（xa，ya）為圓心，為半徑作圓（y=g(x)：(x-xa)2+(y-ya)2=2 求圓與曲線公切線PT的斜率k：k=(yT-yP)/(xT- xP)為求xT、xP、yT、yP，需求解聯(lián)立方程：yT- yP=g(xP)(xT- xP)(圓切線方程)yP=g(xP) (對于圓方程)yT- yP=f(xT)(xT- xP)(曲線切線方程)yT=f(xT)(對于曲線方程)求弦長ab方程。使ab平行于PT，斜率為k，則ab直線方程為：y-ya=k(x-xa) 解方程組求得b點(diǎn)的坐標(biāo)：y=f(x) 與 y-ya=k