數(shù)控車床_課件

1、第一章第一章1.1 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.1 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)1.1 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí) 1.1.1 數(shù)控與數(shù)控機(jī)床的概念 數(shù)字控制（Numerical Control，簡(jiǎn)稱數(shù)控或NC）技術(shù)，國家標(biāo)準(zhǔn)（GB8129-87）定義為：“用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法”。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也采用專用或通

2、用計(jì)算機(jī)及控制軟件與相關(guān)的電氣元部件一起來實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)。1.1 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)1.1.2 1.1.2 數(shù)控車床型號(hào)及技術(shù)參數(shù)數(shù)控車床型號(hào)及技術(shù)參數(shù) 1.1.2.1 數(shù)控車床型號(hào) 根據(jù)金屬切削機(jī)床型號(hào)編制的方法（JB1838-85）中規(guī)定，機(jī)床均用漢語拼音字母和數(shù)字，按一定規(guī)律組合進(jìn)行編號(hào)，以表示機(jī)床的類型和主要規(guī)格。數(shù)控車床編號(hào)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(hào) （床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑的1/10，單位） 系代號(hào)（臥式車床系） 組代號(hào)（落地及臥式車床組） 特性代號(hào)（數(shù)控） 類代號(hào)（車床類）1.1

3、1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí) 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(jī)床時(shí)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(jī)床性能指標(biāo)的含義和對(duì)機(jī)床的影響見表12數(shù)控機(jī)床性能指標(biāo)表。1.1 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)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(hào)莫氏6號(hào)主軸端部代號(hào)No.D6尾架套筒內(nèi)孔錐度No.莫氏4號(hào)莫氏4

4、號(hào)與 機(jī) 床動(dòng) 力 特性 和 技術(shù) 經(jīng) 濟(jì)指 標(biāo) 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(jí)數(shù)無級(jí)正轉(zhuǎn)24，反轉(zhuǎn)12Z軸最快進(jìn)給速度m/min64X軸最快給速度n/min32最小設(shè)定單位（脈沖當(dāng)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(jī)功率Kw4 或5.57.5進(jìn)給電機(jī)功率Kw外形尺寸（長寬高）機(jī)床凈重kg16002000表11數(shù)控車床和普通車床技術(shù)參數(shù)1.1 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)種類項(xiàng)目含義影響精度指標(biāo)定位精度數(shù)

5、控機(jī)床工作臺(tái)等移動(dòng)部件在確定的終點(diǎn)所達(dá)到的實(shí)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(jī)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(tái)在分度時(shí)，理論要求回轉(zhuǎn)的角度值與實(shí)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(jī)床對(duì)兩個(gè)相鄰的分散細(xì)節(jié)間可分辨的最小間隔，決定機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量脈沖當(dāng)量執(zhí)行運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)量決定機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量坐標(biāo)軸可控軸數(shù)機(jī)床數(shù)控裝置能控制的軸數(shù)影響機(jī)床功能、加工適應(yīng)性和工藝范圍聯(lián)動(dòng)軸數(shù)機(jī)床數(shù)控裝置控制的坐標(biāo)軸同時(shí)到達(dá)空間某一點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)目影響機(jī)床功能、加工

6、適應(yīng)性和工藝范圍表12數(shù)控機(jī)床性能指標(biāo)表 1.1 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)運(yùn)動(dòng)性能指表主軸轉(zhuǎn)速機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度可加工小孔和提高零件表面質(zhì)量進(jìn)給速度機(jī)床進(jìn)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(jī)床坐標(biāo)軸空間運(yùn)動(dòng)范圍影響零件加工大小擺角范圍數(shù)控機(jī)床擺角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)角大小影響加工零件的空間大小和機(jī)床剛度刀庫容量刀庫能存放加工所需的刀具數(shù)量加工適應(yīng)性及加工資源換刀時(shí)間帶自動(dòng)換刀裝置的機(jī)床在主軸用刀與刀庫中下一工序用刀交換所需的時(shí)間影響加工效率加工能力指標(biāo)每分鐘最大金屬切除率單位時(shí)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.

7、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(diǎn)認(rèn)為數(shù)控機(jī)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(jī)床主體等組成。但現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)都采用模塊化結(jié)構(gòu)，伺服系統(tǒng)中的伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置為數(shù)控系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，輸入輸出裝置也為數(shù)控系統(tǒng)中的一個(gè)功能模塊，所以現(xiàn)在的觀點(diǎn)認(rèn)為數(shù)控機(jī)床主要由計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)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(jī)床 I/O 電路和裝置測(cè)量裝置主軸驅(qū)動(dòng)裝置

8、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服單元進(jìn)給伺服單元計(jì)算機(jī)數(shù) 控裝 置操作面板PLC計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)機(jī)機(jī) 床床輔助控制機(jī)構(gòu)進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)鍵盤輸入輸出設(shè)備 圖12 數(shù)控機(jī)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(jī)床是按照編程人員編制的工件加工程序運(yùn)行的。在工件加工程序中，包括機(jī)床上刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)（走刀量、主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運(yùn)動(dòng)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(chǔ)在一種載體上，如錄音磁帶、軟磁盤或硬盤等，通過數(shù)控機(jī)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

9、。根據(jù)程序載體的不同，輸入裝置可以是錄音機(jī)或軟盤驅(qū)動(dòng)器等。 數(shù)控機(jī)床還可以不用任何程序載體，通過數(shù)控機(jī)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(chǔ)在計(jì)算機(jī)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)控車床工作原理 1.2.1.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。它根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，完成數(shù)值計(jì)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(jì)算機(jī)、輸入輸出接口板及可編程序控制器（PLC）等組成。可編程序控制器主要用于對(duì)數(shù)控機(jī)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

10、服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)包括主軸伺服單元、進(jìn)給伺服單元、機(jī)床控制線路、功率放大線路及驅(qū)動(dòng)裝置，它接受數(shù)控裝置發(fā)來的各種動(dòng)作命令，驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。它的伺服精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)是影響數(shù)控機(jī)床的加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。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(cè)量裝置 測(cè)量裝置的作用是通過位置傳感器將伺服電動(dòng)機(jī)的角位移或數(shù)控車床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸送給數(shù)控裝置，使之與指令信號(hào)進(jìn)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(jìn)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(jī)

11、床本體 機(jī)床本體包括：主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及輔助裝置等。對(duì)于數(shù)控加工中心，還有存放刀具的刀庫、自動(dòng)換刀裝置（ATC）和自動(dòng)托盤交換裝置等。與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和抗振性，傳動(dòng)系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)的部件結(jié)構(gòu)，操作機(jī)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(jī)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(diǎn)： 1.2.2.1 多軸控制功能 控制系統(tǒng)可以控制坐標(biāo)軸的數(shù)目指的是數(shù)控系統(tǒng)最多可以控

12、制多少個(gè)坐標(biāo)軸,其中包括平動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸, 基本平動(dòng)坐標(biāo)軸是X、Y、Z軸， 基本回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸是A、B、C軸。 聯(lián)動(dòng)軸是指數(shù)控系統(tǒng)按照加工的要求可以控制同時(shí)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸的數(shù)目。 如某型號(hào)的數(shù)控機(jī)床具有X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)方向, 而數(shù)控系統(tǒng)只能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)（XY、YZ或XZ）方向的運(yùn)動(dòng), 則該機(jī)床的控制軸數(shù)為3軸（稱為三軸控制）,而聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為2軸（稱為兩聯(lián)動(dòng)）。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(bǔ)功能 指數(shù)控機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 如直線、圓弧、螺旋線、拋物線、正弦曲線等。 數(shù)控機(jī)床的插補(bǔ)功能越強(qiáng)， 說明加工的輪廓種類越多。 1.2.2.3 進(jìn)給功能 包括快

13、速進(jìn)給（空行程移動(dòng)）、切削進(jìn)給、手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給、點(diǎn)動(dòng)， 進(jìn)給量調(diào)整（倍率開關(guān)）、自動(dòng)加速減速功能等性能。 進(jìn)給功能與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能有很大的關(guān)系。 1.2.2.4 主軸功能 可實(shí)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(dòng)變速， 使得刀具對(duì)工件切削點(diǎn)的線速度保持不變。 主軸定向停車功能主要用于數(shù)控機(jī)床在換刀、精鏜等工序退刀前， 對(duì)主軸進(jìn)行準(zhǔn)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(jī)床上可以實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)選擇和自動(dòng)換刀。1.2.2.6 刀具補(bǔ)償功能 包括刀具位置補(bǔ)償、半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償功能。

14、半徑補(bǔ)償中有車刀的刀尖半徑、銑刀半徑的補(bǔ)償， 長度補(bǔ)償中有車刀長度變化的補(bǔ)償。1.2.2.7 機(jī)械誤差補(bǔ)償功能 指系統(tǒng)可以自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)部件因間隙產(chǎn)生的誤差的功能。1.2.2.8 操作功能 數(shù)控機(jī)床通常有單程序段運(yùn)行、跳段執(zhí)行、連續(xù)運(yùn)行、試運(yùn)行、圖形模擬仿真、機(jī)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(duì)加工程序的檢索、編制、插入、刪除、更名、鎖住、在線編輯（即后臺(tái)編輯, 在執(zhí)行自動(dòng)加工的同時(shí)進(jìn)行編輯）以及程序的存儲(chǔ)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(jìn)行二維或三維、單色或彩色的圖

15、形顯示。圖形可以進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)， 還可以進(jìn)行刀具軌跡動(dòng)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、宏程序、坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)、極坐標(biāo)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(bào)警功能 指數(shù)控系統(tǒng)對(duì)其軟件、硬件故障的自我診斷能力。 這項(xiàng)功能可以用于監(jiān)視整個(gè)機(jī)床和整個(gè)加工過程是否正常， 并在發(fā)生異常時(shí)及時(shí)報(bào)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(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)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

16、 1.2.3 1.2.3 數(shù)控機(jī)床工作原理數(shù)控機(jī)床工作原理 數(shù)控機(jī)床工作原理如圖13。1.2 1.2 數(shù)控車床工作原理數(shù)控車床工作原理 根據(jù)零件圖樣，進(jìn)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(jì)算機(jī)編程，程序較小時(shí)，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(shí)，也可在裝有編程軟件的普通計(jì)算機(jī)上進(jìn)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(chǔ)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(jìn)入數(shù)控裝置的信息，經(jīng)過一系列處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變成脈沖信

17、號(hào)。有的信號(hào)輸送到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，通過伺服機(jī)構(gòu)處理，傳到驅(qū)動(dòng)裝置（主軸電機(jī)、步進(jìn)或交、直流伺服電機(jī)），使刀具和工件嚴(yán)格執(zhí)行零件加工程序說規(guī)定的運(yùn)動(dòng)；有的信號(hào)送到可編程控制器，用以控制機(jī)床的其他輔助運(yùn)動(dòng)，如主軸和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速、液壓或氣動(dòng)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)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(jī)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(jí)的數(shù)控車床（一般稱為車削中心）還能進(jìn)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

18、 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)圖14 車削工藝范圍1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) 1.3.2 1.3.2 數(shù)控車削特點(diǎn)數(shù)控車削特點(diǎn) 數(shù)控車床加工有普通車床無法比擬的特點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)。 1.3.2.1 數(shù)控車床的特點(diǎn) （1）傳動(dòng)鏈短 與普通車床相比，主軸驅(qū)動(dòng)不再是電機(jī)-皮帶-齒輪副機(jī)構(gòu)變速，而是采用橫向和縱向進(jìn)給分別由兩臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)完成，不再使用掛輪、離合器等傳動(dòng)部件，傳動(dòng)鏈大大縮短。1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) （2）剛性高 為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度相匹配，數(shù)控機(jī)床的剛性高

19、，以便適應(yīng)高精度的加工。 （3）輕拖動(dòng) 刀架移動(dòng)采用滾珠絲杠副，摩擦小，移動(dòng)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(shí)便選配好；數(shù)控車床的潤滑部分采用油霧自動(dòng)潤滑，這些措施都使得數(shù)控車床移動(dòng)輕便。1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) 1.3.2.2 數(shù)控車床加工特點(diǎn) （1）自動(dòng)化程度高，可以減輕操作者的體力勞動(dòng)強(qiáng)度 數(shù)控加工過程是按輸入的程序自動(dòng)完成的，操作者只需開始時(shí)對(duì)刀、裝卸工件、更換刀具，加工過程中，主要是觀察和監(jiān)督機(jī)床運(yùn)行。但是，由于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)含量高，操作者的腦力勞動(dòng)強(qiáng)度相應(yīng)提高。 （2）加工的零件質(zhì)量高且穩(wěn)定 數(shù)控機(jī)床的定位精度

20、和重復(fù)定位精度都很高，較容易保證一批零件尺寸的一致性，只要工藝設(shè)計(jì)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(duì)加工過程實(shí)行質(zhì)量控制。1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) （3）生產(chǎn)效率高 數(shù)控機(jī)床加工時(shí)能在一次裝夾中加工多個(gè)加工表面，一般只檢測(cè)首件，所以可以省去普通機(jī)床加工時(shí)的不少中間工序，如劃線、尺寸檢測(cè)等，減少了輔助時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)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，

21、當(dāng)產(chǎn)品改型，更改設(shè)計(jì)時(shí)，只要改變程序，而不需要重新設(shè)計(jì)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(jìn)、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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) （5）可向更高級(jí)的制造系統(tǒng)發(fā)展 數(shù)控機(jī)床及其加工技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助制造的基礎(chǔ)。 （6）加工成本較高 這是由于數(shù)控機(jī)床設(shè)備費(fèi)用高，首次加工準(zhǔn)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(jī)床是技術(shù)密集型的機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，需要維修人員既懂機(jī)械，又要懂微電子維修方法的知識(shí)，同時(shí)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)

22、1.3.2.3 適合數(shù)控機(jī)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(shí)，如能縮短程序的調(diào)試時(shí)間（機(jī)外編程與調(diào)試）和工裝（刀、量、夾具）的準(zhǔn)備時(shí)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(duì)刀精確，能方便的進(jìn)行尺寸補(bǔ)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) （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(jìn)給速度。普通車床是恒定轉(zhuǎn)

23、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(shí)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(shí)，粗糙度小的表面選用小的進(jìn)給速度，粗糙度大的表面選用大些的進(jìn)給速度，可變性很好，這點(diǎn)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(bǔ)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) 1.3.2.4 數(shù)控車床所用工藝裝備的特點(diǎn) （1）刀架的特點(diǎn) 刀架是數(shù)控車床的重要部件，它安裝

24、各種切削加工刀具，其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)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(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)（2）刀具的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)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

25、具有強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(shí)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) 從結(jié)構(gòu)上看車刀可分為整體式車刀、焊接式車刀和機(jī)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(qiáng)度、沖擊韌性好，制造簡(jiǎn)單和刃磨方便、刃口鋒利等優(yōu)點(diǎn)；焊接式車刀是將硬質(zhì)合金刀片

26、用焊接的方法固定在刀體上，經(jīng)刃磨而成；機(jī)械夾固式車刀可分為機(jī)械夾固式可重磨車刀和機(jī)械夾固式不重磨車刀。數(shù)控車床應(yīng)盡可能使用機(jī)夾刀。由于機(jī)夾刀在數(shù)控車床上安裝時(shí)，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(shí)就得到保證。對(duì)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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) 從刀具的形狀看，數(shù)控車削加工中常用的車刀如圖16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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn) 從刀具的材料看，由于在數(shù)控加工中，速度要遠(yuǎn)高于普通加工，為適合因高速而帶來的高切削溫度及嚴(yán)重摩擦，而不致使刀具磨

27、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(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)1.3 1.3 數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)數(shù)控車削加工工藝范圍及特點(diǎn)（3）夾具的特點(diǎn) 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床中，考慮成本的因素，一般使用與普通車床一樣的手動(dòng)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(dòng)卡盤，如圖17所示。液

28、壓動(dòng)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(jìn)行控制 ,具有結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏、能夠?qū)崿F(xiàn)較大夾緊力的特點(diǎn)。1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.4.1 1.4.1 根據(jù)機(jī)床加工特性和主要加工工序分根據(jù)機(jī)床加工特性和主要加工工序分 與普通機(jī)床一樣，數(shù)控機(jī)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（型號(hào)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(jī)床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床（含

29、電加工中心）、數(shù)控板材成形加工機(jī)床、數(shù)控管料成形加工機(jī)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(jī)床分類數(shù)控機(jī)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(yùn)動(dòng)方式 （1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 這類數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只控制刀具從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。 在移動(dòng)過程中不進(jìn)行加工，對(duì)兩點(diǎn)間的移動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)軌跡沒有嚴(yán)格的要求。如圖18所示，起點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡可以是1軌跡或2軌跡種的任意一種。 這類數(shù)控機(jī)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(cè)量機(jī)等。1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分

30、類數(shù)控機(jī)床分類（2）直線控制數(shù)控機(jī)床 這類數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條直線，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)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(jī)床主要有簡(jiǎn)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(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床 這類數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置能同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，它不僅要控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且要控制整個(gè)加工過程每一點(diǎn)的速度、方向和位移量，使合成的平面或空間的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足加工的要求，如圖110所示。由于需要精確地同時(shí)控制兩個(gè)或更多的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)

31、，數(shù)據(jù)處理的速度比點(diǎn)位控制要高，因此，機(jī)床計(jì)算機(jī)一般要求具有較高速度的運(yùn)算和信息處理能力。這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控銑床、數(shù)控車床等。1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)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(bǔ)運(yùn)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(jī)床（如數(shù)控鉆床、沖床等）以外，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都具有輪廓控制功能。1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.4.2.2 伺服系統(tǒng)的控制方式 （1）開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常不帶位置檢測(cè)元件，使用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件。數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋

32、轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。圖1-11是一個(gè)典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床受步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度的影響，難于實(shí)現(xiàn)高精度加工。但由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、技術(shù)容易掌握，所以目前仍有應(yīng)用。普通機(jī)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(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類 （2）閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床是按閉環(huán)控制系統(tǒng)。數(shù)控裝置將位移指令信號(hào)與位置元件檢測(cè)測(cè)得的工作臺(tái)實(shí)際位置反饋信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行比較，根據(jù)其差值及指令進(jìn)給速度的要求，按一定的規(guī)律進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，得到進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度指令信號(hào)。此外還利

33、用與伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)同軸鋼性連接的測(cè)速元器件，隨時(shí)實(shí)測(cè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，得到速度反饋信號(hào)，將它與速度指令信號(hào)相比較，得到速度誤差信號(hào)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時(shí)進(jìn)行校正。利用上述的位置控制和速度控制的兩個(gè)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(dòng)功率更大的特性指標(biāo)。從圖1-12中可以看到，閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測(cè)元件安裝在執(zhí)行部件上，用以實(shí)測(cè)執(zhí)行部件的位置或位移量。1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類 （3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床 如果將位置檢測(cè)元件安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的端部，或安裝在傳動(dòng)絲杠端部，間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位置或位移，就是半閉環(huán)控制系統(tǒng)。如

34、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(cè)元件安裝方便、調(diào)試容易，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床多采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類 1.4.2.3 功能水平 （1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，其功能簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，適用于自動(dòng)化程度和加工精度要求不高的場(chǎng)合。 （2）中檔數(shù)控車床，中檔數(shù)控機(jī)床大多指采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，一般具有單色顯示的CRT，程序儲(chǔ)存和編輯功能，能進(jìn)行刀尖圓弧半徑補(bǔ)償、固定循環(huán)、螺紋切削等功能。 （3）多功能型數(shù)控機(jī)床 這類數(shù)控機(jī)

35、床的功能齊全，價(jià)格較貴。加工復(fù)雜零件的大中型機(jī)床及柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)使用的數(shù)控機(jī)床一般為多功能型。這是指較高檔次的數(shù)控車床，這類機(jī)床一般具備刀尖圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)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(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類 各種功能數(shù)控機(jī)床的性能比較如表13。表13 各種功能數(shù)控機(jī)床的性能1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類 對(duì)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)軌和斜床身導(dǎo)軌數(shù)控車床，如圖1-14所示。1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類 車削中心的主體

36、是數(shù)控車床，一般配有刀庫、自動(dòng)換刀裝置、分度裝置、銑削動(dòng)力頭和機(jī)械手等部件，與數(shù)控車床單機(jī)相比，其自動(dòng)選擇和使用的刀具數(shù)量大大增加，可實(shí)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(dòng)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(duì)于車床是指卡盤與工件的軸線）為中心的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。該功能主軸能達(dá)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(jìn)給脈沖作任意低速的回轉(zhuǎn),這樣車床就具有X、Z和C三坐標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)兩聯(lián)動(dòng)輪廓控制。近年出現(xiàn)的雙軸車削中心，在一個(gè)主軸進(jìn)行加工結(jié)束后，無需停機(jī)，零件被

37、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(bǔ)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(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.3 2.3 數(shù)控車床編程特點(diǎn)數(shù)控車床編程特點(diǎn)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(shí)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(jī)床加工過程2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 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

38、根據(jù)零件圖樣，對(duì)零件的形狀、尺寸、材料、精度和熱處理要求等進(jìn)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(jī)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(biāo)系，計(jì)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(bǔ)功能，所以對(duì)于由直線和圓弧組成的形狀簡(jiǎn)單的零件輪廓加工，只需計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)坐標(biāo)值即可，有些要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡；對(duì)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，

39、根據(jù)加工精度的要求，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，這個(gè)工作一般使用計(jì)算機(jī)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(bǔ)償量、輔助動(dòng)作及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡等條件，按照機(jī)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(jī)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(jī)床中，這個(gè)工作可通過手工在操作面板直接輸入，或利用通信方式輸入，由傳輸軟件把計(jì)算機(jī)上的加工程序傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)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(yàn)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(jìn)行

40、驗(yàn)證，以確保程序正確。通常可以采用機(jī)床空運(yùn)行的方法，檢查機(jī)床動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確；在有圖形顯示功能的數(shù)控機(jī)床上，可以利用模擬加工的圖形顯示來檢查運(yùn)行軌跡的正確性。需注意的是這些方法只能檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確，不能檢驗(yàn)被加工零件的精度。因此，需進(jìn)行零件的首件試切，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時(shí)，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(bǔ)償?shù)却胧?2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.2 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(duì)加工形狀較簡(jiǎn)單的工件，其計(jì)算量小，程序短，手工編程快捷、簡(jiǎn)便。對(duì)形

41、狀復(fù)雜的工件采用手工編程有一定的難度，有時(shí)甚至無法實(shí)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(dòng)編程。 2.1.2.2 自動(dòng)編程 自動(dòng)編程就是利用計(jì)算機(jī)專用軟件完成數(shù)控機(jī)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(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和工藝參數(shù)處理，自動(dòng)生成加工程序，再通過通訊方式傳入數(shù)控機(jī)床。2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述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(hào)，進(jìn)行信息交換，數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符都可以用作字符，常規(guī)加工程序應(yīng)用四種字符：

42、英文字母、數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)、正負(fù)號(hào)、功能字符。 2.1.3.2 程序字（簡(jiǎn)稱字或指令字） 字是一套可以作為一個(gè)信息單元進(jìn)行存儲(chǔ)、傳遞和操作的有規(guī)定次序的字符，字符的個(gè)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(gè)英文字稱為地址符，地址符與后續(xù)數(shù)字之間可有正負(fù)號(hào)。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(hào)N （也稱為程序段號(hào)）程序是一句一句編寫的，一句程序稱為程序段。程序段號(hào)字用以識(shí)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(hào)為40。 （2）準(zhǔn)備功能字G（又稱G功能、G指令，G代碼） 顧名思義

43、，準(zhǔn)備功能用來建立機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)工作方式的一種命令，使數(shù)控機(jī)床做好某種操作準(zhǔn)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(shí)必須遵照機(jī)床使用說明書進(jìn)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(gè)程序段中有效，直到被相同組別的指令取代。指令表中標(biāo)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(hào)（、）、絕對(duì)（或相對(duì)）數(shù)值組成。尺寸字的地址碼有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、

44、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(jìn)給功能字F 表示加工時(shí)的進(jìn)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(jī)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)字組成。數(shù)字表示刀號(hào)，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(jī)床輔助動(dòng)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(gè)程

45、序段組成。程序段格式是指一個(gè)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(hào)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(yán)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：NGXUAYVBZWCFSTMLF 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(diǎn)是程序簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上并不是完全統(tǒng)一。所以在編制加工程序前，必須詳細(xì)了

46、解機(jī)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(shí)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(gè)程序都是由程序號(hào)、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(gè)加工程序: 程序說明SK01.MPFN10 G54 G95 S500 M03 T01N20 G00 X18 Z2N30 G01 Z-15 F0.2 X24Z-30X26N40 G00 X50 Z200N50 M05N60 M02程序名程序內(nèi)容程序結(jié)束2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2 2.2

47、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.2.1 2.2.1 坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向命名的原則坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向命名的原則 2.2.1.1 在數(shù)控機(jī)床中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)軸命名，如圖2-2a）所示。圖中大拇指的指向?yàn)閄軸的正方向，食指指向?yàn)閅軸的正方向，中指指向?yàn)閆的正方向。 2.2.1.2 坐標(biāo)系中的各個(gè)坐標(biāo)軸與機(jī)床的主要導(dǎo)軌相平行。 2.2.1.3 機(jī)床在加工過程中不論是刀具移動(dòng)，還是被加工工件移動(dòng)，都一律假定被加工工件相對(duì)靜止不動(dòng)，而刀具在移動(dòng)，并規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向。 2.2.1.4 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：在圖2-2中，圍繞X，Y，Z軸旋轉(zhuǎn)

48、的圓周進(jìn)給坐標(biāo)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(jìn)給運(yùn)動(dòng)的+A，+B，+C，如圖22c）所示。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.2.2 2.2.2 坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定 2.2.2.1 Z坐標(biāo)運(yùn)動(dòng) Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定： （1）與主軸軸線平行的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)。 如數(shù)控車床、數(shù)控立式鏜銑床等。 （2）若機(jī)床沒有主軸（如數(shù)控刨床等），則Z坐標(biāo)垂直于工件主要裝夾面。 （3）若機(jī)床有幾個(gè)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(biāo)，如數(shù)控龍門銑床。 （4）Z坐標(biāo)

49、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(fù)方向。 2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.2.2 X坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng) X坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的主要坐標(biāo)。 （1）在沒有回轉(zhuǎn)刀具和沒有回轉(zhuǎn)工件的機(jī)床上（如牛頭刨床）X坐標(biāo)平行于主要切削方向，并且以該方向?yàn)檎较颉?（2）在有回轉(zhuǎn)工件的機(jī)床上，如車床、磨床等，X坐標(biāo)方向是在工件徑向，而且平行于橫向滑座，對(duì)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(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 （3）在有刀具回轉(zhuǎn)的機(jī)床上（如銑床），若

50、Z坐標(biāo)是水平的（主軸是臥式的），當(dāng)由主要刀具主軸向工件看時(shí)，X運(yùn)動(dòng)的正方向指向右方。如Z坐標(biāo)是垂直的（主軸是立式的），當(dāng)由主要刀具主軸向立柱看時(shí)，X運(yùn)動(dòng)的正方向指向右方。 2.2.2.3 Y坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)：正向Y坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)X和Z的運(yùn)動(dòng)，按照右手笛卡兒坐標(biāo)系來確定。 2.2.2.4 機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)：機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置是任意選擇的，由生產(chǎn)廠家調(diào)定的。A，B，C的運(yùn)動(dòng)原點(diǎn)（0的位置）也是任意的，但A，B，C原點(diǎn)的位置最好選擇為與Y，Z，X坐標(biāo)平行。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.2.5 附加坐標(biāo) 如果在X，Y，Z主要直線運(yùn)動(dòng)之外另有第二組平行與它們的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，就稱為附加坐

51、標(biāo)。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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，可指定為D，E或F。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.2.6 工件的運(yùn)動(dòng)：對(duì)于移動(dòng)部分是工件而不是刀具的機(jī)床，必須將前面所介紹的移動(dòng)部分是刀具的各項(xiàng)規(guī)定，在理論上作相反的安排。若用+X，+Y、+Z表示刀具相對(duì)于工件正向運(yùn)動(dòng)的指令，則如果是工件移動(dòng)則用加“”的字母表示，按相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，工件運(yùn)動(dòng)的正方向恰好與刀具運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的負(fù)方向

52、也彼此相反, 如圖22d）所示。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.2.3 2.2.3 機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn) 2.2.3.1 機(jī)床坐標(biāo)系 機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固定有的坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn)，就是機(jī)床原點(diǎn)，又稱機(jī)械原點(diǎn)，即x=0、y=0、z=0的點(diǎn)。對(duì)某一具體機(jī)床來說，在經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整后，這個(gè)原點(diǎn)便被確定下來，它是機(jī)床上固定的點(diǎn)。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.3.2 機(jī)床參考點(diǎn) 為了正確地建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)作為測(cè)量起點(diǎn)，它是機(jī)床坐標(biāo)系中一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)，其固定

53、位置由各軸向的機(jī)械擋塊來確定。一般數(shù)控機(jī)床開機(jī)后，通常要進(jìn)行機(jī)動(dòng)或手動(dòng)回參考點(diǎn)以建立機(jī)床坐標(biāo)系。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 機(jī)床參考點(diǎn)可以與機(jī)床零點(diǎn)重合也可以不重合，通過參數(shù)指定機(jī)床參考點(diǎn)到機(jī)床零點(diǎn)的距離。 機(jī)床回到了參考點(diǎn)位置也就知道了該坐標(biāo)軸的零點(diǎn)位置，找到所有坐標(biāo)軸的參考點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系就建立起來了。 機(jī)床參考點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床出廠時(shí)，就已經(jīng)調(diào)好并記錄在機(jī)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(dòng)。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.3.3 工件坐標(biāo)系與原點(diǎn) 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點(diǎn)為原點(diǎn)（也稱工件原點(diǎn)、

54、程序原點(diǎn)），建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標(biāo)系所取代。 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)是人為設(shè)定的，設(shè)定的依據(jù)是要盡量滿足編程簡(jiǎn)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(diǎn)應(yīng)選在尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)上。對(duì)稱零件或以同心圓為主的零件，編程原點(diǎn)應(yīng)選在對(duì)稱中心線或圓心上；Z 軸的程序原點(diǎn)通常選在工件的表面。 2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.2.4 2.2.4 數(shù)控車床坐標(biāo)系數(shù)控車床坐標(biāo)系 2.2.4.1 數(shù)控車床坐標(biāo)系 數(shù)控車床坐標(biāo)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(yuǎn)離車床卡盤的方向，X軸與Z軸垂直

55、，平行于橫向滑座，正方向是刀具遠(yuǎn)離主軸軸線的方向，坐標(biāo)原點(diǎn)0定在卡盤后端面與中心線交點(diǎn)處。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系a）2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 數(shù)控車床坐標(biāo)系的表示形式如圖2-4所示，機(jī)床原點(diǎn)為主軸軸線與卡盤后端面的交點(diǎn)，如圖24中的o點(diǎn) 。機(jī)床參考點(diǎn)為刀具退離到一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)，如圖24中的o點(diǎn)，其位置由機(jī)械擋鐵或行程開關(guān)確定。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.4.2 工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn) 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)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(diǎn)上。為方便編程，數(shù)控車床的工件原點(diǎn)一般建立在工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上，工件直徑方向

56、為x軸方向，工件軸線方向?yàn)閦軸方向，如圖25所示。 2.2.4.3 起刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定 起刀點(diǎn)是指在數(shù)控機(jī)床上加工工件時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。起刀點(diǎn)應(yīng)選擇在不妨礙工件裝夾、不會(huì)與夾具相碰及編程簡(jiǎn)單的地方。對(duì)于數(shù)控車床一般選在靠近參考點(diǎn)附近。 數(shù)控車床在加工時(shí)常需換刀，故編程時(shí)還要設(shè)置一個(gè)換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件的外部，避免換刀時(shí)碰傷工件。一般換刀點(diǎn)選擇在第一個(gè)程序的起刀點(diǎn)或機(jī)床參考點(diǎn)上。2.3 2.3 數(shù)控車床編程特點(diǎn)數(shù)控車床編程特點(diǎn) 2.3.1 2.3.1 尺寸字選用靈活尺寸字選用靈活 在一個(gè)程序中，根據(jù)被加工零件的圖樣標(biāo)注尺寸，從方便編程的角度出發(fā)，可采用絕對(duì)尺寸編程、增量尺寸編

57、程，也可以采用絕對(duì)、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(biāo)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(jiǎn)化編程，數(shù)控系統(tǒng)有不同形式的循環(huán)功能，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。 2.3 2.3 數(shù)控車床編程特點(diǎn)數(shù)控車床編程特點(diǎn) 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(duì)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(shí)際輪廓尺寸進(jìn)行編程。數(shù)控系統(tǒng)具有的刀具補(bǔ)償功能使編程人員只要將有關(guān)參數(shù)輸入到存儲(chǔ)器中

58、，數(shù)控系統(tǒng)就能自動(dòng)進(jìn)行刀具補(bǔ)償。這樣安裝在刀架上不同位置的刀具，雖然在裝夾時(shí)其刀尖到機(jī)床參考點(diǎn)的坐標(biāo)各不相同，但都可以通過參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刀具補(bǔ)償，編程人員只要使用實(shí)際輪廓尺寸進(jìn)行編程并正確選擇刀具即可。 2.3.4 2.3.4 采用直徑編程采用直徑編程 由于加工零件的圖樣尺寸及測(cè)量都是直徑值，所以通常采用直徑尺寸編程。在用直徑尺寸編程時(shí)，如采用絕對(duì)尺寸編程，X表示直徑；如采用增量尺寸編程，X表示徑向位移量。第三章第三章3.1 3.1 數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成3.2 3.2 數(shù)控車床程序編制的基本方法數(shù)控車床程序編制的基本方法3.1 3.1 數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成數(shù)控車

59、床程序的結(jié)構(gòu)組成 3.1.1 3.1.1 程序名程序名 3.1.1.1程序名 SINUMERIK-802S/8702C數(shù)控系統(tǒng)要求每個(gè)主程序和子程序有一個(gè)程序名。 （1）程序名命名規(guī)則： a. 開始的兩個(gè)符號(hào)必須是字母； b. 其后的符號(hào)可以是字母、數(shù)字或下劃線； c. 最多為8個(gè)字符； d. 不得使用分隔符。3.1 3.1 數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成（2）程序擴(kuò)展名:主程序擴(kuò)展名是“.MPF”和子程序擴(kuò)展名是“.SPF”（3）舉例: 主程序: SK01.MPF 子程序: TESK02.SPF3.1.2 3.1.2 程序段程序段 3.1.2.1 程序段含有執(zhí)行工序所需要的全部

60、數(shù)據(jù)內(nèi)容。它是由若干個(gè)字和程序段結(jié)束符“LF”所組成。每個(gè)字是由地址符和數(shù)值所組成。 3.1.2.2 地址符：一般是一個(gè)字母，擴(kuò)展地址符也可以包含多個(gè)字母。 3.1.2.3 數(shù)值：數(shù)值是一個(gè)數(shù)字串，可以帶正負(fù)號(hào)和小數(shù)點(diǎn)，正號(hào)可以省略。 3.1.2.4 程序段格式及說明 3.1 3.1 數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成 程序段格式:/ N 字1 字2 字3 ；注釋. LF。 符號(hào)和說明見表31。符 號(hào)說 明/表示在運(yùn)行中可以被跳躍過去的程序段N程序段號(hào)數(shù)值為1-9999的正整數(shù)，一般以5或10間隔以便以后插入程序段時(shí)而無須重新編排程序段號(hào)字1表示程序段指令；注釋.表示對(duì)程序段進(jìn)行說明