模塊A數控機床應用技術簡介(第一章)和數控機床編程及加工

模塊A數控機床應用技術簡介

第一章數控機床簡介第一節(jié)數控機床的原理第二節(jié)數控機床的結構第二章數控機床的發(fā)展史第一節(jié)數控機床的發(fā)展過程第二節(jié)數控機床的發(fā)展趨勢第三章數控機床的特點與分類第一節(jié)數控機床的特點第二節(jié)數控機床的分類第四章數控機床的加工工藝與編程基礎第一節(jié)數控機床的加工工藝基礎第二節(jié)數控機床加工程序編制基礎第五章數控機床的應用場合和注意事項第一節(jié)數控機床的應用場合第二節(jié)數控機床的應用注意事項第六章數控機床應用人才的技能要求第一節(jié)數控機床操作人才的技能要求第二節(jié)數控機床編程人才的技能要求?模塊A數控機床應用技術簡介第一章數控機床簡介

第一節(jié)數控機床的原理一數字控制的概念1NC(NUMERICALCONTROL)數控(數字控制):是指用輸入數控裝置的數字信息來控制機械執(zhí)行預定的動作.2數字信息:包括字母,數字和符號。3CNC(COMPUTERNUMERICALCONTROL)計算機數控:是采用具有存儲程序的計算機,按照存儲在計算機內讀寫存儲器中的控制程序去執(zhí)行數控裝置的一部分或全部數控功能,在計算機外的唯一裝置是接口.4MNC(MICROCOMPUTERNUMERICALCONTROL)即:微機CNC系統(tǒng)//8位,16位5數控機床（NumericalControlMachineTools）是用數字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數控機床6．數控機床加工零件的過程:加工圖樣--編制加工程序程序單紙帶數控裝置伺服系統(tǒng)機床成品?模塊A數控機床應用技術簡介二．機床數控系統(tǒng)輪廓控制的主要問題就是怎樣控制刀具或工具的運動軌跡.在CNC系統(tǒng)或MNC系統(tǒng),中,以軟件完成插補或軟,硬件結合實現插補.在NC系統(tǒng)中有一個專門完成脈沖分配計算(即插補計算)的運算裝置(稱為插補器)插補運算原理:根據給定的信息進行數字計算,在計算過程中不斷向各坐標發(fā)出相互協調的進給脈沖,使被控機械部件按指定的路線移動.?模塊A數控機床應用技術簡介在數控系統(tǒng)中常用的插補方法有:1逐點比較法逐點比較法的插補原理:逐點比較,步步逼近逐點比較法的插補過程:偏差判別根據偏差值判斷刀具當前位置與理想線段的相對位置,以確定下一步走向坐標進給根據判別結果,使刀具向X或Y方向移動一步偏差計算當刀具移到新位置時,計算與理想線段間的偏差,以確定下一步走向終點判斷判斷刀具是否到達終點,未到達終點,繼續(xù)插補,若已經到達終點,則插補結束.逐點比較法直線插補:偏差計算是逐點比較法的關鍵.逐點比較法圓弧插補:加工圓弧時,可以把當前加工點到圓心的距離與被加工圓弧的半徑相比較來反映加工偏差.?模塊A數控機床應用技術簡介偏差判別坐標進給偏差計算終點判別插補結束繼續(xù)插補未到終點插補開始到達終點?模塊A數控機床應用技術簡介2數字積分法3時間分割法三CNC系統(tǒng)原理隨著科技的發(fā)展CNC/MNC系統(tǒng)逐漸代替了NC硬件數控系統(tǒng)1.CNC系統(tǒng)基本工作原理:采用通用計算機元件與結構及相應的控制軟件來取代硬件數控系統(tǒng)專用電子線路,并配備適當的輸入/輸出部件構成的.在必要的硬件電路基礎上,用控制軟件程序來實現加工程序存儲,編譯,插補運算,輔助動作邏輯連鎖以及其它各種復雜的功能..?模塊A數控機床應用技術簡介2.CNC系統(tǒng)的構成:包括NC部分和PC部分.NC部分的主要功能是控制機床的運動NC部分即數控部分,是CNC系統(tǒng)的核心/它可以劃分為:計算機部分:和通用計算機一樣,它也由CPU(中央處理器),ROM(系統(tǒng)控制軟件程序存儲器),RAM(加工程序存儲器及工作區(qū)存儲器)等組成位置控制部分:它由分為位置控制單元和速度控制單元.數據輸入輸出接口部分;用來實現數控系統(tǒng)與操作者之間的信息交換.外部設備:用來實現數控系統(tǒng)與操作者之間的信息交換PC部分稱為可編程控制器,主要功能是從操作面板接收操作指令,控制信號狀態(tài)顯示及各種輔助動作等.?模塊A數控機床應用技術簡介3.CNC系統(tǒng)的特點:(1)硬件結構標準劃,通用化:采用了通用計算機芯片,結構及外部設備,促進了CNC系統(tǒng)硬件的標準化與通用化.(2)軟件系統(tǒng)多功能化:CNC系統(tǒng)的功能是靠系統(tǒng)軟件實現的,擴充軟件就可以擴展CNC系統(tǒng)的功能.?模塊A數控機床應用技術簡介第二節(jié)數控機床的結構一、數控機床組成與結構數控機床一般由輸入、輸出裝置、數控裝置、可編程控制器、伺服系統(tǒng)、檢測反饋裝置和機床主機等組成，如圖2-1所示。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介1、輸入輸出裝置

輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計算機。在數控機床產生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現已趨于淘汰；目前，使用鍵盤、磁盤等，大大方便了信息輸入工作。

輸出指輸出內部工作參數（含機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數，故障診斷參數等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。?模塊A數控機床應用技術簡介2、數控裝置

數控裝置是數控機床的核心與主導，完成所有加工數據的處理、計算工作，最終實現數控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應的軟件。?模塊A數控機床應用技術簡介3、可編程控制器

即PLC，它對主軸單元實現控制，將程序中的轉速指令進行處理而控制主軸轉速；管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數等管理；控制主軸正反轉和停止、準停、切削液開關、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作；還對機床外部開關（行程開關、壓力開關、溫控開關等）進行控制；對輸出信號（刀庫、機械手、回轉工作臺等）進行控制。?模塊A數控機床應用技術簡介4、檢測反饋裝置

由檢測元件和相應的電路組成，主要是檢測速度和位移，并將信息反饋于數控裝置，實現閉環(huán)控制以保證數控機床加工精度。?模塊A數控機床應用技術簡介5、機床主機

數控機床的主體，包括床身、主軸、進給傳動機構等機械部件。?模塊A數控機床應用技術簡介二、數控機床工作過程

數控機床的工作大致有如下幾個過程，見圖2-2。數控加工的準備過程較復雜，內容多，含對零件的結構認識、工藝分析、工藝方案的制訂、加工程序編制、選用工裝、輔具及其使用方法等。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介

機床的調整主要包括刀具命名、調入刀庫、工件安裝、對刀、測量刀位、機床各部位狀態(tài)等多項工作內容。

程序調試主要是對程序本身的邏輯問題及其設計合理性進行檢查和調整。

試切加工則是對零件加工設計方案進行動態(tài)下的考察，而整個過程均需在前一步實現后的結果評價后再作后一步工作。

試切成功后方可對零件進行正式加工，并對加工后的零件進行結果檢測。

前三步工作均為待機時間，為提高工作效率，希望待機時間越短越好，越有利于機床合理使用。該項指標直接影響對機床利用率的評價（即機床實動率）。?模塊A數控機床應用技術簡介三、數控機床的性能指標數控機床的性能指標一般有精度指標、坐標軸指標、運動性能指標及加工能力指標幾種，詳細內容及其含義與影響可參見表2-1。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介四、對數控機床結構的基本要求1、有良好的靜剛度、動剛度

良好的靜剛度、動剛度是數控機床保證加工精度及其精度保證特性的關鍵因素之一。與普通機床相比，其靜剛度、動剛度應提高50%以上。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介為使數控機床具有良好的靜剛度，應注意合理選擇構件的結構形式，如基礎件采用封閉的完整箱體結構，構件采用封閉式截面，合理選擇及布局隔板和筋條（圖2-3、2-4），盡量減小接合面，提高部件間接觸剛度等；合理進行結構布局（圖2-5）；采取補償構件變形的結構措施（圖2-6）。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介提高數控機床動剛性則可通過改善機床阻尼特性（如填充阻尼材料）來提高抗振性；在床身表面噴涂阻尼涂層；采用新材料（如人造花崗石，混凝土等）等方法實現。?模塊A數控機床應用技術簡介2、有更小的熱變形

數控機床加工中的摩擦等均會引起溫升及變形而影響加工精度。為確保加工精度，在數控機床結構布局設計中可考慮盡量采用對稱結構（如對稱立柱等），進行強制冷卻（如采用空冷機），使排屑通道對稱布置等措施。?模塊A數控機床應用技術簡介3、有良好的低速運動性能

數控機床各坐標軸進給運動的精度及其靈敏性亦極大地影響到零件加工精度，要提高數控機床的運動精度可采取降低執(zhí)行件的質量，減小靜、動摩擦系數之差，清除傳動件間間隙，提高傳動剛度等措施。?模塊A數控機床應用技術簡介4、有更好的宜人性

從使用數控機床的操作使用角度出發(fā)，機床結構布局應有良好的人機關系（如面板、操作臺位置布置等）和較高的環(huán)保標準。?模塊A數控機床應用技術簡介五、數控機床布局特點

數控機床的總體結構布局應按上述要求，既滿足從機床性能、加工適應范圍等內部因素考慮確定各構件間位置，同時亦滿足從外觀、操作、管理到人機關系等外部因素考慮安排機床總布局。

數控機床不同的布局形式給機床工作帶來了不同的影響，從而形成不同的特點，其影響主要表現在如下幾個方面：?模塊A數控機床應用技術簡介1、不同布局適應不同的工件形狀、尺寸及重量

如圖2-7所示均為數控銑床，但四種布局方案適應的工件重量、尺寸卻不同。其中，（a）適應較輕工件，（b）適應較大尺寸工件，（c）適應較重工件，（d）適應更重更大工件。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介2、不同布局有不同的運動分配及工藝范圍

如圖2-8所示為數控鏜銑床的三種布局方案。其中，（a）主軸立式布置，上下運動，對工件頂面進行加工；（b）主軸臥式布置，加工工作臺上分度工作臺的配合，可加工工件多個側面；（c）在（b）基礎上再增加一個數控轉臺，可完成工件上更多內容的加工。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介3、不同布局有不同的機床結構性能

如圖2-9所示為幾種數控臥式鏜銑床。其中，（a）、（b）為T形床身布局，工作臺支承于床身，剛度好，工作臺承載能力強；（c）、（d）工作臺為十字形布局，其中（c）主軸箱懸掛于單立柱一側，使立柱受偏載，（d）主軸箱裝在框式立柱中間，對稱布局，受力后變形小，有利于提高加工精度。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介4、不同布局影響機床操作方便程度

不同的機床布局使機床操作中不少工作（如工件、刀具裝卸、切屑清理、加工觀察等）方便程度不同。如圖2-10為數控車床的三種不同布局方案，其中（c）為立床身，排屑最方便，切屑直接落入自動排屑的運輸裝置；（b）為斜床身，排屑亦較方便；（a）為橫床身，加工觀察與排屑均不易。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介六數控機床坐標系（一）、數控機床坐標系的作用

數控機床坐標系是為了確定工件在機床中的位置，機床運動部件特殊位置及運動范圍，即描述機床運動，產生數據信息而建立的幾何坐標系。通過機床坐標系的建立，可確定機床位置關系，獲得所需的相關數據。（二）、數控機床坐標系確定依據

數控機床坐標系的確定依據為國際上統(tǒng)一的ISO841標準。?模塊A數控機床應用技術簡介（三）、數控機床坐標系確定方法1、假設：工件固定，刀具相對工件運動。2、標準：右手笛卡兒直角坐標系——拇指為X向，食指為Y向，中指為Z向。如圖2-11所示。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介3、順序：先Z軸，再X軸，最后Y軸。

Z軸——機床主軸；

X軸——裝夾平面內的水平向；

Y軸——由右手笛卡兒直角坐標系確定。?模塊A數控機床應用技術簡介4、方向：退刀即遠離工件方向為正方向。如圖2-12、2-13所示。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介圍繞X、Y、Z各軸的回轉運動及其正方向+A、+B、+C分別用其正方向右手定則判定。直角坐標系X、Y、Z又稱主坐標系或第一坐標系，如有第二組坐標系和第三組坐標系平行于X、Y、Z，則分別指定為U、V、W和P、Q、R。?模塊A數控機床應用技術簡介（四）、數控機床坐標系坐標原點

數控機床坐標系坐標原點是指機床上設置的一個固定的點，它在機床裝配、調試時就已經確定下來了，是數控機床進行運動加工的基準參考點，一般取在機床運動方向的最遠點。?模塊A數控機床應用技術簡介七、數控系統(tǒng)（一）、數控系統(tǒng)的組成與作用1、數控系統(tǒng)的組成

計算機數控系統(tǒng)（簡稱CNC系統(tǒng)）由程序、輸入輸出設備、CNC裝置、可編程控制器（PLC）、主軸驅動裝置和進給驅動裝置等組成，如圖2-14為CNC系統(tǒng)組成框圖。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介2、數控系統(tǒng)的作用

數控系統(tǒng)接受按零件加工順序記載機床加工所需的各種信息，并將加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數字化，同時進行相應的運算、處理，然后發(fā)出控制命令，使刀具實現相對運動，完成零件加工過程。?模塊A數控機床應用技術簡介（二）、數控系統(tǒng)工作過程?模塊A數控機床應用技術簡介如圖2-15所示（圖中的虛線框為CNC單元），一個零件程序的執(zhí)行首先要輸入CNC中，經過譯碼、數據處理、插補、位置控制，由伺服系統(tǒng)執(zhí)行CNC輸出的指令以驅動機床完成加工。

CNC系統(tǒng)的主要工作包括以下內容：?模塊A數控機床應用技術簡介1、輸入

零件程序及控制參數、補償量等數據的輸入，可采用光電閱讀機、鍵盤、磁盤、連接上級計算機的DNC接口、網絡等多種形式。CNC裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗和代碼轉換等工作。?模塊A數控機床應用技術簡介2、譯碼

不論系統(tǒng)工作在MDI方式還是存儲器方式，都是將零件程序以一個程序段為單位進行處理，把其中的各種零件輪廓信息(如起點、終點、直線或圓弧等)、加工速度信息(F代碼)和其他輔助信息(M、S、T代碼等)按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機能夠識別的數據形式，并以一定的數據格式存放在指定的內存專用單元。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，若發(fā)現語法錯誤便立即報警。?模塊A數控機床應用技術簡介3、刀具補償

刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補償作用是把零件輪廓軌跡轉換成刀具中心軌跡。目前在比較好的CNC裝置中，刀具補償的工件還包括程序段之間的自動轉接和過切削判別，這就是所謂的C刀具補償。?模塊A數控機床應用技術簡介4、進給速度處理

編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據合成速度來計算各運動坐標的分速度。在有些CNC裝置中，對于機床允許的最低速度和最高速度的限制、軟件的自動加減速等也在這里處理。?模塊A數控機床應用技術簡介5、插補

插補的任務是在一條給定起點和終點的曲線上進行“數據點的密化”。插補程序在每個插補周期運行一次，在每個插補周期內，根據指令進給速度計算出一個微小的直線數據段。通常，經過若干次插補周期后，插補加工完一個程序段軌跡，即完成從程序段起點到終點的“數據點密化”工作。?模塊A數控機床應用技術簡介6、位置控制

位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上，這部分工作可以由軟件實現，也可以由硬件完成。

它的主要任務是在每個采樣周期內，將理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電動機。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償，以提高機床的定位精度。?模塊A數控機床應用技術簡介7、I/0處理

I/O處理主要處理CNC裝置面板開關信號，機床電氣信號的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等)。8、顯示

CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用于零件程序的顯示、參數顯示、刀具位置顯示、機床狀態(tài)顯示、報警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動態(tài)圖形顯示。?模塊A數控機床應用技術簡介9、診斷

對系統(tǒng)中出現的不正常情況進行檢查、定位，包括聯機診斷和脫機診斷。三）、數控系統(tǒng)要求、類型及性能評價指標1、對數控系統(tǒng)的要求（1）高效要求數控系統(tǒng)有較高的工作速度，能迅速進行復雜信息、數據的處理與計算，以適應數控加工高效要求。?模塊A數控機床應用技術簡介（2）穩(wěn)定性數控系統(tǒng)應有穩(wěn)定的工作過程，使數據處理、運算正確無誤，從而保證數控加工正常而高精度。（3）可靠性數控系統(tǒng)的工作應有高的可靠性，使其長時期連續(xù)工作而不出現故障。（4）開放性數控系統(tǒng)應具有良好開放性，使其功能的修改、擴充、適應性，即功能的開發(fā)與升級能方便地實現。?模塊A數控機床應用技術簡介2、數控系統(tǒng)類型

數控系統(tǒng)從其發(fā)展階段來看，可分為兩種類型：以電子管、晶體管、集成電路為特征的硬線連接數控系統(tǒng)，即NC系統(tǒng)；

以小型計算機、微處理器、工控PC機為特征的軟件數控系統(tǒng)，即CNC系統(tǒng)，現今使用的均為CNC系統(tǒng)。?模塊A數控機床應用技術簡介3、數控系統(tǒng)性能評價指標數控系統(tǒng)的性能評價指標是指數控系統(tǒng)的主要參數、功能指標及關鍵部件的功能水平等方面，可參見表2-2。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介（四）、常見數控系統(tǒng)

數控機床配置的數控系統(tǒng)不同，其功能和性能也有很大差異。就目前應用來看，FANUC(日本)、SIEMENS(德國)、FAGOR(西班牙)、HEIDENHAIN(德國)、MITSUBISHI(日本)等公司的數控系統(tǒng)及相關產品，在數控機床行業(yè)占據主導地位；我國數控產品以華中數控、航天數控為代表，也已將高性能數控系統(tǒng)產業(yè)化。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介八、數控機床的主傳動系統(tǒng)（一）、主傳動系統(tǒng)作用

數控機床主傳動系統(tǒng)的作用就是產生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工條件要求。（二）、對主傳動系統(tǒng)的基本要求1、有較寬的調速范圍?模塊A數控機床應用技術簡介可增加數控機床加工適應性，便于選擇合理切削速度使切削過程始終處于最佳狀態(tài)。2、有足夠的功率和扭矩

使數控加工方便實現低速時大扭矩，高速時恒功率，以保證加工高效率。3、有足夠的傳動精度

各零部件應具有足夠精度、剛度、抗振性，使主軸運動高精度，從而保證數控加工高精度。4、噪聲低，運動平穩(wěn)

使數控機床工作環(huán)境良好、宜人。?模塊A數控機床應用技術簡介（三）、主傳動系統(tǒng)的變速方式1、采用變速齒輪傳動

如圖2-16所示，采用少數幾對齒輪降速，用液壓撥叉自動變速，電機主軸仍為無級變速，并實現主軸的正反啟動、停止、制動。該方式扭矩大，噪聲大，一般用于較低速加工。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介2、采用同步齒形帶傳動

采用直流或交流主軸伺服電機，由同步齒形帶傳動至主軸，如圖2-17所示。該方式主軸箱及主軸結構簡單，主軸部件剛性好；傳動效率高、平穩(wěn)、噪聲?。徊恍铦櫥?；但由于輸出扭矩小，低速性能不太好，在中檔機床中應用較多。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介3、采用主軸電機直接驅動

亦稱一體化主軸、電主軸，由主軸電機直接驅動，電機、主軸合二為一，主軸為電機的轉子，如圖2-18所示。該方式處理好散熱、潤滑非常關鍵，一般應用于高速機床。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介（四）、主軸部件1、軸承

數控機床主軸軸承的支承形式、軸承材料、安裝方式均不同于普通機床，其目的是保證足夠的主軸精度。2、主軸準停裝置

滿足刀具交換時，刀柄鍵槽位置必須固定的要求。?模塊A數控機床應用技術簡介3、自動夾緊和切屑清除裝置

自動夾緊一般由液壓或氣壓裝置予以實現；而切屑清除則是通過設于主軸孔內的壓縮空氣噴嘴來實現，其孔眼分布及其角度是影響清除效果的關鍵。4、潤滑與冷卻

低速時，采用油脂、油液循環(huán)潤滑；高速時采用油霧、油氣潤滑方式。主軸的冷卻以減少軸承及切割磁力線發(fā)熱，有效控制熱源為主。?模塊A數控機床應用技術簡介九、數控機床的進給傳動系統(tǒng)（一）、進給傳動系統(tǒng)作用

數控機床的進給傳動系統(tǒng)負責接受數控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，并經放大和轉換后驅動機床運動執(zhí)行件實現預期的運動。?模塊A數控機床應用技術簡介（二）、對進給傳動系統(tǒng)的要求

為保證數控機床高的加工精度，要求其進給傳動系統(tǒng)有高的傳動精度、高的靈敏度（響應速度快）、工作穩(wěn)定、有高的構件剛度及使用壽命、小的摩擦及運動慣量，并能清除傳動間隙。（三）、進給傳動系統(tǒng)種類1、步進伺服電機伺服進給系統(tǒng)

一般用于經濟型數控機床。2、直流伺服電機伺服進給系統(tǒng)

功率穩(wěn)定，但因采用電刷，其磨損導致在使用中需進行更換。一般用于中檔數控機床。?模塊A數控機床應用技術簡介3、交流伺服電機伺服進給系統(tǒng)

應用極為普遍，主要用于中高檔數控機床。4、直線電機伺服進給系統(tǒng)

無中間傳動鏈，精度高，進給快，無長度限制；但散熱差，防護要求特別高，主要用于高速機床。?模塊A數控機床應用技術簡介（四）、進給系統(tǒng)傳動部件1、滾珠絲杠螺母副

數控加工時，需將旋轉運動轉變成直線運動，故采用絲杠螺母傳動機構。數控機床上一般采用滾珠絲杠，如圖2-19所示，它可將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，滿足進給系統(tǒng)減少摩擦的基本要求。該傳動副傳動效率高，摩擦力小，并可消除間隙，無反向空行程；但制造成本高，不能自鎖，尺寸亦不能太大，一般用于中小型數控機床的直線進給。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介2、回轉工作臺

為了擴大數控機床的工藝范圍，數控機床除了沿X、Y、Z三個坐標軸作直線進給外，往往還需要有繞Y或Z軸的圓周進給運動。數控機床的圓周進給運動一般由回轉工作臺來實現，對于加工中心，回轉工作臺已成為一個不可缺少的部件。

數控機床中常用的回轉工作臺有分度工作臺和數控回轉工作臺。（1）分度工作臺

分度工作臺只能完成分度運動,不能實現圓周進給，它是按照數控系統(tǒng)的指令，在需要分度時將工作臺連同工件回轉一定的角度。分度時也可以采用手動分度。分度工作臺一般只能回轉規(guī)定的角度(如90、60和45度等)。?模塊A數控機床應用技術簡介（2）數控回轉工作臺

數控回轉工作臺外觀上與分度工作臺相似，但內部結構和功用大不相同。數控回轉工作臺的主要作用是根據數控裝置發(fā)出的指令脈沖信號，完成圓周進給運動，進行各種圓弧加工或曲面加工，它也可以進行分度工作。3、導軌

導軌是進給傳動系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是機床基本結構的要素之一，它在很大程度上決定數控機床的剛度、精度與精度保持性。目前，數控機床上的導軌形式主要有滑動導軌、滾動導軌和液體靜壓導軌等。?模塊A數控機床應用技術簡介（1）滑動導軌

滑動導軌具有結構簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點,在數控機床上應用廣泛，目前多數使用金屬對塑料形式，稱為貼塑導軌，如圖2-20所示。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介貼塑滑動導軌的特點：摩擦特性好、耐磨性好、運動平穩(wěn)、工藝性好、速度較低。（2）滾動導軌

滾動導軌是在導軌面之間放置滾珠、滾柱或滾針等滾動體，使導軌面之間為滾動摩擦而不是滑動擦擦。

滾動導軌與滑動導軌相比，其靈敏度高，摩擦系數小，且動、靜摩擦系數相差很小，因而運動均勻，尤其是在低速移動時，不易出現爬行現象；定位精度高，重復定位精度可達0.2μm；牽引力小，移動輕便；磨損小，精度保持性好，使用壽命長。但滾動導軌的抗振性差，對防護要求高,結構復雜，制造困難，成本高。?模塊A數控機床應用技術簡介十、檢測裝置（一）、檢測裝置作用

檢測裝置是對數控機床中運動部件的位置及速度進行檢測，把測量信號作為反饋信號，并將其轉換成數字信號送回計算機與脈沖指令信號進行比較，以控制驅動元件正確運轉。檢測裝置的精度直接影響數控機床的定位精度和加工精度。（二）、對檢測裝置的要求

數控機床對檢測裝置的要求是：高的可靠性及抗干擾能力；滿足機床加工精度和加工速度的要求；使用維護方便；成本低等。?模塊A數控機床應用技術簡介（三）、檢測裝置的分類1、直接測量與間接測量

直接測量是指所測對象為被測對象本身，其方式有二：一是直線測量，即測工作臺直線位移（但檢測裝置需和行程等長）；二是角度測量，即測主軸旋轉角度。

間接測量是指以旋轉方式檢測裝置反映工作臺直線位移，該方法使用方便又無長度限制，但精度要受機床傳動鏈精度的影響。2、增量式和絕對式測量

增量式測量是指只測位移增量，由系統(tǒng)所發(fā)脈沖量累計計算位移。

絕對式測量是指被測任一點均從固定的零點起算，被測點均有對應編碼。?模塊A數控機床應用技術簡介3、位置檢測與速度檢測

位置檢測指對運動部件的位置作測量，而速度檢測則是對運動件速度作測量（如測速發(fā)電機）。

數控機床中一般為位置檢測，常用位置檢測元件及其特點、應用詳見表2-4。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介十一、自動換刀裝置（一）、自動換刀裝置的作用

自動換刀裝置可幫助數控機床節(jié)省輔助時間，并滿足在一次安裝中完成多工序、工步加工要求。（二）、對自動換刀裝置的要求

數控機床對自動換刀裝置的要求是：換刀迅速、時間短，重復定位精度高，刀具儲存量足夠，所占空間位置小，工作穩(wěn)定可靠。?模塊A數控機床應用技術簡介（三）、換刀形式1、回轉刀架換刀

其結構類似普通車床上回轉刀架，根據加工對象不同可設計成四方或六角形式，由數控系統(tǒng)發(fā)出指令進行回轉換刀。2、更換主軸頭換刀

各主軸頭預先裝好所需刀具，依次轉至加工位置，接通主運動，帶動刀具旋轉。該方式的優(yōu)點是省去了自動松夾、裝卸刀具、夾緊及刀具搬動等一系列復雜操作，縮短了換刀時間，提高了換刀可靠性。?模塊A數控機床應用技術簡介3、使用刀庫換刀

將加工中所需刀具分別裝于標準刀柄，在機外進行尺寸調整之后按一定方式放入刀庫，由交換裝置從刀庫和主軸上取刀交換。（四）、刀具交換裝置

自動換刀裝置中，實現刀庫與主軸間傳遞和裝卸刀具的裝置為刀具交換裝置。刀具交換方式常有兩種：采用機械手交換刀具和由刀庫與機床主軸的相對運動交換刀具（刀庫移至主軸處換刀或主軸運動到刀庫換刀位置換刀）,其中以機械手換刀最為常見。?模塊A數控機床應用技術簡介（五）、刀庫

刀庫是自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結構對數控機床的總體設計有很大影響。1、刀庫容量

指刀庫存放刀具的數量，一般根據加工工藝要求而定。刀庫容量小，不能滿足加工需要；容量過大，又會使刀庫尺寸大，占地面積大，選刀過程時間長，且刀庫利用率低，結構過于復雜，造成很大浪費。?模塊A數控機床應用技術簡介2、刀庫類型一般有盤式、鏈式及鼓輪式刀庫幾種。

盤式刀庫刀具呈環(huán)行排列，空間利用率低，容量不大但結構簡單。

鏈式刀庫結構緊湊，容量大，鏈環(huán)的形狀也可隨機床布局制成各種形式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀，應用較為廣泛。

鼓輪式或格子式刀庫占地小，結構緊湊，容量大，但選刀、取刀動作復雜，多用于FMS的集中供刀系統(tǒng)。?模塊A數控機床應用技術簡介3、選刀方式

常有順序選刀和任意選刀兩種。

順序選刀是在加工前，將加工所需刀具依工藝次序插入刀庫刀套中，順序不能有差錯，加工時按順序調刀。工件變更時，需重調刀具順序，操作煩瑣，且加工同一工件中刀具不能重復使用。

任意選刀是刀具均有自己的代碼，加工中任選且可重復使用，也不用放于固定刀座，裝刀、選刀都較方便。?模塊A數控機床應用技術簡介十二、數控機床床身（一）、數控機床床身作用

數控機床床身用于支承機床中各零部件，并承受切削力。（二）、對床身的要求

數控機床對床身的要求是：有足夠的剛性、抗振性，小的熱變形，且易安裝、調整。（三）、數控機床床身類型

大部分機床采用鑄鐵床身，生產中亦有采用人造花崗石及鋼板焊接床身的。?模塊A數控機床應用技術簡介十三、刀具系統(tǒng)（一）、刀具系統(tǒng)作用

數控刀具系統(tǒng)在數控加工中具有極其重要的意義，正確選擇和使用與數控機床相匹配的刀具系統(tǒng)是充分發(fā)揮機床的功能和優(yōu)勢、保證加工精度以及控制加工成本的關鍵。（二）、刀具系統(tǒng)內容

刀具系統(tǒng)非常龐大，包含內容極多：刀具種類、規(guī)格、結構、材料、參數、標準等。不同的刀具類型和刀柄的結合構成一個品種規(guī)格齊全的刀具系統(tǒng)，供用戶選擇和組合使用，所具備的刀具系統(tǒng)必須與所使用的機床相適應。?模塊A數控機床應用技術簡介（三）、刀具結構與刀具材料

與普通刀具相類似，數控刀具亦有整體、機夾式之分，為充分發(fā)揮刀具的切削能力，優(yōu)化其結構，數控刀具更多采用機械夾固可轉位刀具式。與普通刀具不同，數控刀具在結構上對尺寸精度要求很高，以滿足較高的定位精度及重復定位精度要求，與之對應的是，刀架或刀柄等接口部分的制造精度亦很高。

在數控加工中，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，數控加工刀具以硬質合金為主，一般采用YT類硬質合金加工鋼料，YG類硬質合金加工鑄鐵。為不斷提高刀具切削性能，數控刀具中，越來越多地采用涂層硬質合金，涂層材料及涂層技術的迅猛發(fā)展，為數控刀具的性能提高提供了良好的條件。除此以外，數控刀具中，亦有采用CBN、金屬復合陶瓷等特硬材料的。?模塊A數控機床應用技術簡介

十四、夾具及附件數控機床依靠機床精度和數控加工程序準確控制刀具的正確位置和保證工件的位置精度，使用夾具時勿需考慮常規(guī)夾具上的導向和對刀功能，只需具備定位和夾緊兩種功能就能滿足要求。通常，選用通用夾具，在一次安裝中完成工件盡可能多表面的加工；當工件品種和結構變化較大時，可選用組合夾具；當工件形狀復雜，不易安裝且批量較大時，可考慮設計專用夾具。

作為一種可重復使用的夾具系統(tǒng)，組合夾具尤其是孔系組合夾具已在數控機床上逐步獲得推廣應用，如圖2-21所示為在臥式加工中心上加工閥體零件的孔系組合夾具。?模塊A數控機床應用技術簡介?模塊A數控機床應用技術簡介數控機床上常用的夾具及附件有：機用虎鉗、平口虎鉗、液壓虎鉗、卡盤、對刀儀等，其具體使用方法參見各常用數控機床操作項目。?數控機床編程及加工機械工程實驗教學中心實驗目的通過數控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數控機床上對工件進行加工；結合機械加工工藝，實現最優(yōu)化編程，提高加工質量和生產效率。機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理數控編程的目的；數控編程的內容；編程步驟。機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數、機床的運動以及刀具位移等內容，按照數控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質如程序紙帶、磁帶等，變成數控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數控機床，數控機床的CNC裝置對程序經過處理之后，向機床各坐標的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅動機床完成相應的運動。機械工程實驗教學中心數控編程的目的數控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數據；③編寫零件加工程序；④制作控制介質；⑤校對程序及首件試加工。機械工程實驗教學中心數控編程的內容數控編程的基本原理機械工程實驗教學中心數控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數學處理編寫程序文件制作控制介質程序校驗及試切數控機床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數控車床模擬仿真和數控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標準硬件系統(tǒng)構成，不要求專用硬件