數(shù)控加工技術-明興祖-第1章數(shù)控加工技術基礎學習教案

1、數(shù)控加工數(shù)控加工(ji gng)技術技術-明興祖明興祖-第第1章數(shù)章數(shù)控加工控加工(ji gng)技術基礎技術基礎第一頁，共58頁。第一章第一章 數(shù)控加工技術基礎數(shù)控加工技術基礎第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控設備簡介數(shù)控設備簡介一、數(shù)控設備的產(chǎn)生與發(fā)展一、數(shù)控設備的產(chǎn)生與發(fā)展 現(xiàn)代制造業(yè)的水平和現(xiàn)代化程度決定現(xiàn)代制造業(yè)的水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度“ 各種經(jīng)濟時代的區(qū)別各種經(jīng)濟時代的區(qū)別(qbi)，不在，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)。勞動資料生產(chǎn)?！瘪R克思馬克思第1頁/共58頁第二頁，共58頁。

2、第2頁/共58頁第三頁，共58頁。 仿形加工部分地解決了小批量、復雜零仿形加工部分地解決了小批量、復雜零件的加工，但有兩個缺點：一是必須制造相件的加工，但有兩個缺點：一是必須制造相應的靠?；驑蛹?；二是靠模和樣件的制造誤應的靠模或樣件；二是靠模和樣件的制造誤差和磨損影響加工精度。很難達到高精度。差和磨損影響加工精度。很難達到高精度。 解決高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的問題解決高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的問題(wnt)，也可采用，也可采用專用機床、組合機床、專用自動化機床以及專用機床、組合機床、專用自動化機床以及專用自動生產(chǎn)線和自動化車間進行生產(chǎn)。但專用自動生產(chǎn)線和自動化車間進行生產(chǎn)。但是應用這些專用生產(chǎn)設備，生產(chǎn)周期長，產(chǎn)是應用這些

3、專用生產(chǎn)設備，生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長，品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長，生產(chǎn)設備使用的柔性很差。生產(chǎn)設備使用的柔性很差。第3頁/共58頁第四頁，共58頁。 精密復雜，加工批量小，改型頻繁，顯精密復雜，加工批量小，改型頻繁，顯然然(xinrn)不能在專用機床或組合機床上加不能在專用機床或組合機床上加工。而借助靠模和仿形機床，或者借助劃線工。而借助靠模和仿形機床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和生產(chǎn)效率受到很大的限制。特別對空間的和生產(chǎn)效率受到很大的限制。特別對空間的復雜曲線曲面，在普通機床上根本無法實現(xiàn)

4、復雜曲線曲面，在普通機床上根本無法實現(xiàn)。 數(shù)字程序控制機床的產(chǎn)生，有效地解決數(shù)字程序控制機床的產(chǎn)生，有效地解決了上述一系列矛盾，為單件、小批量生產(chǎn)，了上述一系列矛盾，為單件、小批量生產(chǎn)，特別是復雜型面零件提供了自動化加工手段特別是復雜型面零件提供了自動化加工手段，使機械制造業(yè)的發(fā)展進入了一個新的階段，使機械制造業(yè)的發(fā)展進入了一個新的階段。第4頁/共58頁第五頁，共58頁。2數(shù)控設備的發(fā)展 電子管（1952年）、晶體管和印刷電路板（1960年）、小規(guī)模集成電路（1965年）、前三代數(shù)控系統(tǒng)是屬于采用專用(zhunyng)控制計算機的硬邏輯（硬線）數(shù)控系統(tǒng)，簡稱NC（Numerical Contr

5、ol），目前已被淘汰。 小型計算機（1970年）、微處理器或微型計算機（1974年）和基于PC-NC的智能數(shù)控系統(tǒng)（90年代后）。這種數(shù)控系統(tǒng)又稱為軟線數(shù)控，即計算機數(shù)控系統(tǒng)，簡稱CNC（Computer Numerical Control）。第5頁/共58頁第六頁，共58頁。 基于基于PC-NC的第六代數(shù)控系統(tǒng)，它充的第六代數(shù)控系統(tǒng)，它充分利用現(xiàn)有分利用現(xiàn)有PC機的軟硬件資源，規(guī)范設計機的軟硬件資源，規(guī)范設計新一代數(shù)控。第六代數(shù)控的優(yōu)勢在于：新一代數(shù)控。第六代數(shù)控的優(yōu)勢在于：（1）元器件集成度高、可靠性好；）元器件集成度高、可靠性好；（2）技術）技術(jsh)進步快、升級換代容易；進步快、升

6、級換代容易；（3）提供了開放式的基礎，可供利用的軟、）提供了開放式的基礎，可供利用的軟、硬件資源極為豐實。硬件資源極為豐實。第6頁/共58頁第七頁，共58頁。數(shù)控技術是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少數(shù)控技術是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段；國家戰(zhàn)略技術和體現(xiàn)國家綜合國力水平的物質(zhì)手段；國家戰(zhàn)略技術和體現(xiàn)國家綜合國力水平重要標志。重要標志。專家們預言專家們預言: : 二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術的競爭。是數(shù)控技術的競爭。數(shù)字控制與數(shù)控技術數(shù)字控制與數(shù)控技術數(shù)字控制（數(shù)字控制（Numerical Control NCNumer

7、ical Control NC）是一種借助數(shù)）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工(ji (ji gng)gng)、測量、裝配等）進行編程控制的自動化方法。、測量、裝配等）進行編程控制的自動化方法。數(shù)控技術（數(shù)控技術（Numerical Control TechnologyNumerical Control Technology）采用數(shù)）采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術。字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術。第7頁/共58頁第八頁，共58頁。數(shù)控機床（數(shù)控機床（Numerical Control Machine

8、Numerical Control Machine ToolsTools） 是采用數(shù)字控制技術對機床的加工過是采用數(shù)字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。它是數(shù)控技術典程進行自動控制的一類機床。它是數(shù)控技術典型應用的例子型應用的例子(l zi)(l zi)。數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control SystemNumerical Control System）實現(xiàn)）實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。數(shù)字控制的裝置。計算機數(shù)控系統(tǒng)（計算機數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Computer Numerical Control CNC Control CNC ）以計算機為控

9、制核心的數(shù)字）以計算機為控制核心的數(shù)字控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。第8頁/共58頁第九頁，共58頁。第9頁/共58頁第十頁，共58頁。 加工中心加工中心MCMC（Machining CenterMachining Center）。）。 在加工中心的基礎上，通過增加多工作臺在加工中心的基礎上，通過增加多工作臺（托盤）自動交換裝置（托盤）自動交換裝置（Auto Pallet Auto Pallet ChangerAPCChangerAPC）以及其他相關裝置，組成的）以及其他相關裝置，組成的加工單元稱為加工單元稱為(chn wi)(chn wi)柔性加工單元柔性加工單元（Flexible Manufactu

10、ring CellFMCFlexible Manufacturing CellFMC）。）。FMCFMC不僅是實現(xiàn)了工序的集中和工藝的復合，不僅是實現(xiàn)了工序的集中和工藝的復合，而且通過工作臺（托盤）的自動交換和較完而且通過工作臺（托盤）的自動交換和較完善的自動監(jiān)測、監(jiān)控功能，可以進行一定時善的自動監(jiān)測、監(jiān)控功能，可以進行一定時間的無人化加工，從而進一步提高了設備的間的無人化加工，從而進一步提高了設備的加工效率。加工效率。 第10頁/共58頁第十一頁，共58頁。FMCFMC構(gòu)成分兩大類：構(gòu)成分兩大類：1 1、加工中心、加工中心(zhngxn)(zhngxn)配上自動托盤系統(tǒng)配上自動托盤系統(tǒng)（AP

11、CAPC）；）；2 2、數(shù)控機床配機器人。、數(shù)控機床配機器人。 FMC FMC既是柔性制造系統(tǒng)既是柔性制造系統(tǒng)FMSFMS（Flexible Flexible Manufacturing SystemManufacturing System）的基礎，又可以）的基礎，又可以作為獨立的自動化加工設備使用，因此其作為獨立的自動化加工設備使用，因此其發(fā)展速度較快。發(fā)展速度較快。第11頁/共58頁第十二頁，共58頁。柔性制造柔性制造(zhzo)系統(tǒng)系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacturing System）。）。 在在FMC和加工中心的基礎上，通過增加物流和加工中心的基礎上，通過增加物流系統(tǒng)

12、、工業(yè)機器人以及相關設備，并由中央控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人以及相關設備，并由中央控制系統(tǒng)進行集中、統(tǒng)一控制和管理，這樣的制造系統(tǒng)進行集中、統(tǒng)一控制和管理，這樣的制造(zhzo)系統(tǒng)稱為柔性制造系統(tǒng)稱為柔性制造(zhzo)系統(tǒng)系統(tǒng)FMS。FMS不僅可以進行長時間的無人化加工，而且不僅可以進行長時間的無人化加工，而且可以實現(xiàn)多品種零件的全部加工和部件裝配，實可以實現(xiàn)多品種零件的全部加工和部件裝配，實現(xiàn)了車間制造現(xiàn)了車間制造(zhzo)過程的自動化，它是一種過程的自動化，它是一種高度自動化的先進制造高度自動化的先進制造(zhzo)系統(tǒng)。系統(tǒng)。第12頁/共58頁第十三頁，共58頁。 將市場預測、生產(chǎn)決策、

13、產(chǎn)品設計、產(chǎn)將市場預測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品制造直到產(chǎn)品銷售的全過程均由計算機集品制造直到產(chǎn)品銷售的全過程均由計算機集成管理和控制，由此構(gòu)成的完整的自動生產(chǎn)成管理和控制，由此構(gòu)成的完整的自動生產(chǎn)制造系統(tǒng)，稱為計算機集成制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)，稱為計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Computer Integrated Manufacturing SystemSystem-CIMSCIMS）。）。 CIMS CIMS將一個更長的生產(chǎn)、經(jīng)營活動進行將一個更長的生產(chǎn)、經(jīng)營活動進行了有機的集成，實現(xiàn)了有機的集成，實現(xiàn)(shxin)(shxin)了更高

14、效益、了更高效益、更高柔性的智能化生產(chǎn)，是當今自動化制造更高柔性的智能化生產(chǎn)，是當今自動化制造技術發(fā)展的最高階段。在技術發(fā)展的最高階段。在CIMSCIMS中，不僅是生中，不僅是生產(chǎn)設備的集成，更主要的是以信息為特征的產(chǎn)設備的集成，更主要的是以信息為特征的技術集成和功能集成技術集成和功能集成 第13頁/共58頁第十四頁，共58頁。二、數(shù)控設備的工作原理、組成二、數(shù)控設備的工作原理、組成(z chn)(z chn)與特點與特點1 1數(shù)控設備的工作原理數(shù)控設備的工作原理工藝分析數(shù)控加工程序工序卡BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFT ZEND WHOME TPgDn OPgUp

15、 JRST E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABESC14彩 色顯 示 器空運行Z軸鎖定MST鎖定任選程序段機床鎖定快進+JOG-JOG主軸正轉(zhuǎn) 主軸停 主軸反轉(zhuǎn)急停超程解除循環(huán)驅(qū)動進給保持冷卻液開 關 刀松/刀緊主軸修調(diào)16010進給修調(diào)16050403020100電 源關開1自動方式選擇回零手搖點動步進單段驅(qū) 動 器NC機床電源XYZA主軸超程報警手搖脈沖發(fā)生器2010 090增量倍率1000101001坐標軸選擇Z YX傳統(tǒng)加工數(shù)控加工數(shù)控加工的概念數(shù)控加工的概念第14頁/共58頁第十五頁，共58頁。 操作者根據(jù)數(shù)控工作要求編制數(shù)控程序，并操作者根

16、據(jù)數(shù)控工作要求編制數(shù)控程序，并將數(shù)控程序記錄在程序介質(zhì)（如穿孔紙帶、磁帶、將數(shù)控程序記錄在程序介質(zhì)（如穿孔紙帶、磁帶、磁盤等）上。數(shù)控程序經(jīng)數(shù)控設備的輸入輸出接磁盤等）上。數(shù)控程序經(jīng)數(shù)控設備的輸入輸出接口輸入到數(shù)控設備中，控制系統(tǒng)按數(shù)控程序控制口輸入到數(shù)控設備中，控制系統(tǒng)按數(shù)控程序控制該設備執(zhí)行機構(gòu)的各種動作或運動軌跡，達到規(guī)該設備執(zhí)行機構(gòu)的各種動作或運動軌跡，達到規(guī)定的工作結(jié)果。定的工作結(jié)果。其主要步履：其主要步履：1 1）、數(shù)控加工程序編制）、數(shù)控加工程序編制根據(jù)被加工零件工作圖所規(guī)定的零件的形狀根據(jù)被加工零件工作圖所規(guī)定的零件的形狀(xngzhun)(xngzhun)、尺寸、材料及技術要

17、求等，確定零、尺寸、材料及技術要求等，確定零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)，按編程手冊和程件加工的工藝過程、工藝參數(shù)，按編程手冊和程序格式編寫零件數(shù)控加工程序。序格式編寫零件數(shù)控加工程序。2 2）、數(shù)控機床執(zhí)行數(shù)控加工程序）、數(shù)控機床執(zhí)行數(shù)控加工程序第15頁/共58頁第十六頁，共58頁。數(shù)控裝置伺 服 系統(tǒng)機床本體輸入輸出裝置第16頁/共58頁第十七頁，共58頁。 （1 1）輸入輸出設備）輸入輸出設備 （2 2）數(shù)控裝置）數(shù)控裝置 數(shù)控裝置的主要功能如下：數(shù)控裝置的主要功能如下：多坐標控制多坐標控制( (多軸聯(lián)動多軸聯(lián)動) )。插補功能（如直線、圓弧和其它曲線插補插補功能（如直線、圓弧和其它曲線插

18、補) )。 程序輸入、編輯和修改功能程序輸入、編輯和修改功能( (人機對話、手動數(shù)據(jù)輸入、上位人機對話、手動數(shù)據(jù)輸入、上位機通信輸入機通信輸入) )。故障自診斷故障自診斷(zhndun)(zhndun)功能功能插補償功能插補償功能 補償主要包括刀具半徑補償、刀具長度補償、傳補償主要包括刀具半徑補償、刀具長度補償、傳動間隙補償、螺距誤差補償?shù)?。動間隙補償、螺距誤差補償?shù)?。信息轉(zhuǎn)換功能信息轉(zhuǎn)換功能 主要包括主要包括EIA/ISOEIA/ISO代碼轉(zhuǎn)換、英制米制轉(zhuǎn)換、代碼轉(zhuǎn)換、英制米制轉(zhuǎn)換、坐標轉(zhuǎn)換、絕對值增量值轉(zhuǎn)化等。坐標轉(zhuǎn)換、絕對值增量值轉(zhuǎn)化等。多種加工方式選擇多種加工方式選擇 可以實現(xiàn)多種加工

19、方式循壞、重復加工、可以實現(xiàn)多種加工方式循壞、重復加工、凹凸模加工和鏡像加工等。凹凸模加工和鏡像加工等。第17頁/共58頁第十八頁，共58頁。u 輔助功能 輔助功能也稱M功能。u顯示功能 用CRT或液晶屏顯示程序參數(shù)讓各種補償量、坐標位置、故障源以及圖形等。u通信和聯(lián)網(wǎng)功能。u （3）伺服系統(tǒng)u （4）測量反饋裝置u （5）機床本體(bnt)u3、數(shù)控機床的特點u1）適應性廣u2）、生產(chǎn)準備周期短u3）、工序高度集中u4）、生產(chǎn)效率和加工精高、質(zhì)量穩(wěn)定u5）、能完成復雜型面的加工u6）、技術含量高u7）、減輕勞動強度、改善勞動條件u8）有利于生產(chǎn)管理 第18頁/共58頁第十九頁，共58頁。三、

20、數(shù)控機床的分類三、數(shù)控機床的分類 數(shù)控設備的種類很多，各行業(yè)都有自己的數(shù)控設數(shù)控設備的種類很多，各行業(yè)都有自己的數(shù)控設備和分類方法。在機床行業(yè)，數(shù)控機床通常從以下不同備和分類方法。在機床行業(yè)，數(shù)控機床通常從以下不同角度進行分類。角度進行分類。 1 1按工藝用途分類按工藝用途分類 按其工藝用途可以劃分為以下四大類：按其工藝用途可以劃分為以下四大類： （1 1）金屬切削）金屬切削(qixio)(qixio)類類 指采用車、銑、鏜、指采用車、銑、鏜、鉆、鉸、磨、刨等各種切削鉆、鉸、磨、刨等各種切削(qixio)(qixio)工藝的數(shù)控機床。工藝的數(shù)控機床。它又可分為兩類：它又可分為兩類： 普通數(shù)控機

21、床普通數(shù)控機床 數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心第19頁/共58頁第二十頁，共58頁。 （2 2）金屬成形類）金屬成形類 指采用擠、壓、沖、拉等成形工藝的數(shù)指采用擠、壓、沖、拉等成形工藝的數(shù)控機床，常用控機床，常用(chn yn)(chn yn)的有數(shù)控彎管機、數(shù)控壓力機、數(shù)的有數(shù)控彎管機、數(shù)控壓力機、數(shù)控沖剪機、數(shù)控折彎機、數(shù)控旋壓機等?？貨_剪機、數(shù)控折彎機、數(shù)控旋壓機等。 （3 3）特種加工類）特種加工類 主要有數(shù)控電火花線切割機、數(shù)控電火主要有數(shù)控電火花線切割機、數(shù)控電火花成形機、數(shù)控激光與火焰切割機等?；ǔ尚螜C、數(shù)控激光與火焰切割機等。 （4 4）測量、繪圖類）測量、繪圖類 主要有數(shù)控繪圖機、

22、數(shù)控坐標測量機、主要有數(shù)控繪圖機、數(shù)控坐標測量機、數(shù)控對刀儀等。數(shù)控對刀儀等。 2 2按控制運動的方式分類按控制運動的方式分類 （1 1）點位控制數(shù)控機床）點位控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床有數(shù)控鉆床、數(shù)控這類數(shù)控機床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控沖床等。坐標鏜床、數(shù)控沖床等。 （2 2）點位直線控制數(shù)控機床）點位直線控制數(shù)控機床 這類機床有數(shù)控車床和數(shù)控這類機床有數(shù)控車床和數(shù)控銑床等。銑床等。 （3 3）輪廓控制數(shù)控機床）輪廓控制數(shù)控機床 這類機床有數(shù)控車床、銑床、磨這類機床有數(shù)控車床、銑床、磨床和加工中心等。床和加工中心等。 第20頁/共58頁第二十一頁，共58頁。 3按伺服系統(tǒng)的控制方式分類

23、(fn li) （1）開環(huán)數(shù)控機床 （2 2）半閉環(huán)控制數(shù)控機床）半閉環(huán)控制數(shù)控機床(sh kn j chun) (sh kn j chun) 第21頁/共58頁第二十二頁，共58頁。 （3）閉環(huán)控制數(shù)控機床(sh kn j chun) 第一章第一章 數(shù)控加工技術數(shù)控加工技術(jsh)(jsh)基礎基礎 此外，按所用(su yn)數(shù)控系統(tǒng)的檔次通常把數(shù)控機床分為低檔、中檔、高檔三類數(shù)控機床。中檔、高檔數(shù)控機床一般稱為全功能數(shù)控或標準型數(shù)控。第22頁/共58頁第二十三頁，共58頁。四、數(shù)控機床坐標四、數(shù)控機床坐標(zubio)(zubio)系統(tǒng)系統(tǒng)（一）數(shù)控機床的坐標（一）數(shù)控機床的坐標(zub

24、io)(zubio)軸和運動方向軸和運動方向我國標準我國標準JB3051-82JB3051-82，等效，等效ISO841ISO8411 1、刀具相對靜止的工件而運動的原則、刀具相對靜止的工件而運動的原則確定坐標確定坐標(zubio)(zubio)系時，一律看作工件靜止，刀系時，一律看作工件靜止，刀具產(chǎn)生運動。具產(chǎn)生運動。2 2、標準坐標、標準坐標(zubio)(zubio)系的規(guī)定系的規(guī)定機床坐標機床坐標(zubio)(zubio)系是右手笛卡爾坐標系是右手笛卡爾坐標(zubio)(zubio)系。系。第23頁/共58頁第二十四頁，共58頁。1 1）伸出右手的大拇指、食指）伸出右手的大拇指、食

25、指和中指，并互為和中指，并互為9090。則大拇。則大拇指代表指代表(dibio)X(dibio)X坐標，食坐標，食指代表指代表(dibio)Y(dibio)Y坐標，中坐標，中指代表指代表(dibio)Z(dibio)Z坐標。坐標。 2)2)大拇指的指向為大拇指的指向為X X坐標的正坐標的正方向，食指的指向為方向，食指的指向為Y Y坐標的坐標的正方向，中指的指向為正方向，中指的指向為Z Z坐標坐標的正方向。的正方向。3)3)圍繞圍繞X X、Y Y、Z Z坐標旋轉(zhuǎn)的旋坐標旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標分別用轉(zhuǎn)坐標分別用A A、B B、C C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向

26、為X X、Y Y、Z Z坐標中任意軸的正向，則其余坐標中任意軸的正向，則其余(qy)(qy)四指的旋轉(zhuǎn)方四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標向即為旋轉(zhuǎn)坐標A A、B B、C C的正向的正向 第24頁/共58頁第二十五頁，共58頁。 數(shù)控機床某一部件運動的正方向是增大工件數(shù)控機床某一部件運動的正方向是增大工件(gngjin)(gngjin)和刀具距離的方向。和刀具距離的方向。Z Z軸的確定：平行于主軸軸線方向為軸的確定：平行于主軸軸線方向為Z Z軸，取刀具軸，取刀具遠離工件遠離工件(gngjin)(gngjin)的方向為正的方向為正Z Z方向。方向。X X軸的確定：車床取橫向滑座方向為軸的確定：車床取橫向

27、滑座方向為X X軸，取刀具軸，取刀具遠離工件遠離工件(gngjin)(gngjin)的方向為正向。的方向為正向。立式數(shù)控銑床：面對立柱，取右手方向為立式數(shù)控銑床：面對立柱，取右手方向為+X+X方向；方向；臥式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床: :從主軸后端往前看，取右手方向從主軸后端往前看，取右手方向為為+X+X方向。方向。Y Y軸的確定：軸的確定：+Y+Y的運動方向，根據(jù)的運動方向，根據(jù)X X、Z Z坐標的運坐標的運動方向，按照右手笛卡爾坐標系來確定。動方向，按照右手笛卡爾坐標系來確定。第25頁/共58頁第二十六頁，共58頁。第26頁/共58頁第二十七頁，共58頁。( (二二) )絕對坐標系統(tǒng)與相對坐標

28、系統(tǒng)絕對坐標系統(tǒng)與相對坐標系統(tǒng)1 1、絕對坐標系統(tǒng)、絕對坐標系統(tǒng) 絕對坐標系統(tǒng)是指工作臺位移是從固絕對坐標系統(tǒng)是指工作臺位移是從固定的基準點開始定的基準點開始(kish)(kish)計算的。計算的。2 2、相對坐標系統(tǒng)、相對坐標系統(tǒng) 相對坐標系統(tǒng)是指工作臺的位移是從相對坐標系統(tǒng)是指工作臺的位移是從工作臺現(xiàn)有位置開始工作臺現(xiàn)有位置開始(kish)(kish)計算的。計算的。第27頁/共58頁第二十八頁，共58頁。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工基礎數(shù)控加工基礎一、數(shù)控加工的定義一、數(shù)控加工的定義 在數(shù)控機床上自動加工零件的一種在數(shù)控機床上自動加工零件的一種工藝方法。一般來說，數(shù)控加工主要包工藝方法。一般來

29、說，數(shù)控加工主要包括以下方面的內(nèi)容：括以下方面的內(nèi)容：（1）選擇并確定零件的數(shù)控加工內(nèi)容；）選擇并確定零件的數(shù)控加工內(nèi)容；（2）對零件圖進行數(shù)控加工的工藝分析；）對零件圖進行數(shù)控加工的工藝分析；（3）設計數(shù)控加工的工藝；）設計數(shù)控加工的工藝；（4）編寫數(shù)控加工程序單；）編寫數(shù)控加工程序單；（5）按程序單制作程序介質(zhì)；）按程序單制作程序介質(zhì)；（6）數(shù)控程序的校驗與修改；）數(shù)控程序的校驗與修改；（7）首件試加工與現(xiàn)場問題處理）首件試加工與現(xiàn)場問題處理(chl)；（8）數(shù)控加工工藝技術文件的定型與歸）數(shù)控加工工藝技術文件的定型與歸檔。檔。第28頁/共58頁第二十九頁，共58頁。1)1)數(shù)控加工的工藝

30、內(nèi)容十分具體；數(shù)控加工的工藝內(nèi)容十分具體；2)2)數(shù)控加工的工藝相當嚴密數(shù)控加工的工藝相當嚴密(ynm)(ynm)。3 3）數(shù)控加工的工序相對集中）數(shù)控加工的工序相對集中 4 4）適宜于多品種小批量或中批量生產(chǎn)）適宜于多品種小批量或中批量生產(chǎn) 二、數(shù)控加工中常用的術語二、數(shù)控加工中常用的術語1 1、幾坐標數(shù)控機床與幾坐標加工數(shù)控機床、幾坐標數(shù)控機床與幾坐標加工數(shù)控機床 幾坐數(shù)控加工表示了數(shù)控機床幾個坐標實幾坐數(shù)控加工表示了數(shù)控機床幾個坐標實現(xiàn)了數(shù)字控制現(xiàn)了數(shù)字控制, ,幾坐標加工數(shù)控機床表示了數(shù)控幾坐標加工數(shù)控機床表示了數(shù)控機床能同時控制的坐標軸數(shù)機床能同時控制的坐標軸數(shù). .即幾坐標聯(lián)動即幾

31、坐標聯(lián)動. .第29頁/共58頁第三十頁，共58頁。 2、插補、插補 在數(shù)控加工中，一般已知運動軌跡的起點坐在數(shù)控加工中，一般已知運動軌跡的起點坐標、終點坐標和曲線方程，如何使切削加工運動沿標、終點坐標和曲線方程，如何使切削加工運動沿著預定軌跡移動呢？數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)這些信息實時地著預定軌跡移動呢？數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)這些信息實時地計算出各個中間計算出各個中間(zhngjin)點的坐標，通常把點的坐標，通常把這個過程稱為這個過程稱為“插補插補”。 插補實質(zhì)上是根據(jù)有限的信息完成插補實質(zhì)上是根據(jù)有限的信息完成“數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)點的密化密化”工作。工作。 加工各種形狀的零件輪廓時，必須控制刀具相加工各種形狀的零件

32、輪廓時，必須控制刀具相對工件以給定的速度沿指定的路徑運動，即控制各對工件以給定的速度沿指定的路徑運動，即控制各坐標軸依某一規(guī)律協(xié)調(diào)運動，這一功能為插補功能。坐標軸依某一規(guī)律協(xié)調(diào)運動，這一功能為插補功能。 平面曲線的運動軌跡需要兩個運動來協(xié)調(diào)；平面曲線的運動軌跡需要兩個運動來協(xié)調(diào)； 空間曲線或立體曲面則要求三個以上的坐標產(chǎn)空間曲線或立體曲面則要求三個以上的坐標產(chǎn)生協(xié)調(diào)運動。生協(xié)調(diào)運動。第30頁/共58頁第三十一頁，共58頁。插補：填補空白的工作。把計算插補點的工插補：填補空白的工作。把計算插補點的工作稱為插補運算，實現(xiàn)插補運算的裝置叫插作稱為插補運算，實現(xiàn)插補運算的裝置叫插補器。補器。直線插補：

33、具有沿平滑直線分配脈沖功能的直線插補：具有沿平滑直線分配脈沖功能的叫直線插補。實現(xiàn)這種直線插補運算的裝置叫直線插補。實現(xiàn)這種直線插補運算的裝置叫直線插補器。叫直線插補器。圓弧插補：具有沿圓弧分配脈沖功能的叫圓圓弧插補：具有沿圓弧分配脈沖功能的叫圓弧插補。實現(xiàn)這種圓弧插補運算的裝置叫圓弧插補。實現(xiàn)這種圓弧插補運算的裝置叫圓弧插補器?；〔逖a器。插補運算可以用邏輯電路實現(xiàn)，在插補運算可以用邏輯電路實現(xiàn)，在CNC數(shù)控數(shù)控機床機床(sh kn j chun)中是靠軟件來實現(xiàn)中是靠軟件來實現(xiàn)的。的。第31頁/共58頁第三十二頁，共58頁。3、刀具半徑補償、刀具半徑補償數(shù)控裝置能使刀具中心從零件實際輪廓上數(shù)

34、控裝置能使刀具中心從零件實際輪廓上偏離一個指定的刀具半徑值（補償值）并偏離一個指定的刀具半徑值（補償值）并使刀具中心在這一被補償?shù)能壽E上運動使刀具中心在這一被補償?shù)能壽E上運動(yndng)，從而把工件加工成圖紙上要求，從而把工件加工成圖紙上要求的輪廓形狀。的輪廓形狀。編程按零件實際輪廓編程，其刀補值用編程按零件實際輪廓編程，其刀補值用“刀刀具半徑撥碼盤具半徑撥碼盤”或鍵撥入?；蜴I撥入。 刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償?shù)?2頁/共58頁第三十三頁，共58頁。精加工時刀補值精加工時刀補值=實際刀具實際刀具(doj)半徑值半徑值粗加工時刀補值粗加工時刀補值=實際實際(shj)刀具半徑值刀具半徑值+精加工余

35、量精加工余量第33頁/共58頁第三十四頁，共58頁。三、數(shù)控加工的工藝設計三、數(shù)控加工的工藝設計(shj)(一一)、數(shù)控加工工藝設計、數(shù)控加工工藝設計(shj)的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容1）、選擇并確定零件數(shù)控加工內(nèi)容）、選擇并確定零件數(shù)控加工內(nèi)容2）、對零件圖進行數(shù)控加工工藝性設計）、對零件圖進行數(shù)控加工工藝性設計(shj)3）、數(shù)控加工工藝路線設計）、數(shù)控加工工藝路線設計(shj)4）、數(shù)控加工的工序設計）、數(shù)控加工的工序設計(shj)5）、數(shù)控加工技術文件的編寫）、數(shù)控加工技術文件的編寫第34頁/共58頁第三十五頁，共58頁。(二二)、選擇并確定數(shù)控加工內(nèi)容、選擇并確定數(shù)控加工內(nèi)容1）、普通機

36、床無法加工的內(nèi)容）、普通機床無法加工的內(nèi)容2）、普通機床難加工、質(zhì)量難保證的內(nèi)容）、普通機床難加工、質(zhì)量難保證的內(nèi)容3）、普通機床加工效率低，工人勞動強度大的加）、普通機床加工效率低，工人勞動強度大的加工內(nèi)容工內(nèi)容(三三)、數(shù)控加工工藝性分析、數(shù)控加工工藝性分析對刀點：對刀點是指通過對刀確定刀具對刀點：對刀點是指通過對刀確定刀具(doj)與工與工件相對位置的基準點。對刀點可以設置在被加工零件相對位置的基準點。對刀點可以設置在被加工零件上，也可以設置在夾具上與零件定位基準有一定件上，也可以設置在夾具上與零件定位基準有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，用于確定工件坐標系與機床尺寸聯(lián)系的某一位置，用于確定工件

37、坐標系與機床坐標系的相對位置。坐標系的相對位置。第35頁/共58頁第三十六頁，共58頁。 刀具在機床上的位置是由“刀位點”的位置來表示的。 對刀點的選擇原則：1）、在機床上對刀方便、便于觀察和檢測(jin c)。2）、編程時便于數(shù)學處理和有利于簡化編程。第36頁/共58頁第三十七頁，共58頁。3 3）、對刀點可選擇在零件上或夾具上。）、對刀點可選擇在零件上或夾具上。4 4）、為提高零件的加工精度，減少對刀誤差，）、為提高零件的加工精度，減少對刀誤差，對刀點應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基準對刀點應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基準上。如以孔定位的零件，應將孔的中心作為對刀上。如以孔定位的零件

38、，應將孔的中心作為對刀點。點。 換刀點是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀換刀點是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進行加工的機床而設置的，因為這些機床在加工進行加工的機床而設置的，因為這些機床在加工過程中要自動換刀。對于手動換刀的數(shù)控銑床，過程中要自動換刀。對于手動換刀的數(shù)控銑床，也應確定相應的換刀位置也應確定相應的換刀位置(wi zhi)(wi zhi)。為防止換。為防止換刀時碰傷零件、刀具或夾具，換刀點常常設置在刀時碰傷零件、刀具或夾具，換刀點常常設置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量 審查與分析工藝基準的可靠性 選擇合適(hsh)的零件安裝方式

39、第37頁/共58頁第三十八頁，共58頁。(四四)、數(shù)控加工工藝路線的設計、數(shù)控加工工藝路線的設計1）、工序的劃分）、工序的劃分一次安裝加工工作為一道工序；一次安裝加工工作為一道工序；同一把刀具加工內(nèi)容為一道工序；同一把刀具加工內(nèi)容為一道工序；以粗、精加工內(nèi)容劃分為一道工序。以粗、精加工內(nèi)容劃分為一道工序。2）、加工順序）、加工順序(shnx)的安排的安排 以定位和夾緊的需要來考慮，重點是保證工件的剛以定位和夾緊的需要來考慮，重點是保證工件的剛性不被破壞。性不被破壞。3）、數(shù)控加工工序與普通工序的銜接）、數(shù)控加工工序與普通工序的銜接如何留余量，熱處理等。如何留余量，熱處理等。第38頁/共58頁第

40、三十九頁，共58頁。(五五)、確定走刀路線和安排工步順序、確定走刀路線和安排工步順序1確定走刀路線和安排工步順序確定走刀路線和安排工步順序零件加工的走刀路線是刀具在整個加工工序零件加工的走刀路線是刀具在整個加工工序(gngx)中的運動軌跡。中的運動軌跡。 總則：走刀路線最短、程序段數(shù)目最少、數(shù)值總則：走刀路線最短、程序段數(shù)目最少、數(shù)值計算簡單、便于保證加工質(zhì)量。計算簡單、便于保證加工質(zhì)量。1）、盡可能縮短走刀路線，減少空行程時，）、盡可能縮短走刀路線，減少空行程時，提高生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)效率。2）、為保證表面粗糙度要求，最終輪廓連續(xù)）、為保證表面粗糙度要求，最終輪廓連續(xù)加工完成。加工完成。3）

41、、避免在輪廓處停刀或輪廓垂直方向切入）、避免在輪廓處停刀或輪廓垂直方向切入或切出工件，應在切向方向進、退刀。或切出工件，應在切向方向進、退刀。第39頁/共58頁第四十頁，共58頁。（1 1）對點位加工的數(shù)控機床，如鉆、鏜床，要考慮）對點位加工的數(shù)控機床，如鉆、鏜床，要考慮盡可能縮短走刀路線，以減少空程時間，提高加工盡可能縮短走刀路線，以減少空程時間，提高加工效率。效率。（2 2）為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最）為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排最后終輪廓應安排最后(zuhu)(zuhu)一次走刀連續(xù)加工。一次走刀連續(xù)加工。第40頁/共58頁第四十一頁，共58頁。3

42、3）刀具的進退刀路線須認真）刀具的進退刀路線須認真考慮考慮 （4 4）銑削輪廓的加工路線要）銑削輪廓的加工路線要合理選擇，合理選擇， Z Z字形雙方向走刀字形雙方向走刀方式，單方向走刀方式，環(huán)形方式，單方向走刀方式，環(huán)形走刀方式。在銑削封閉的凹輪走刀方式。在銑削封閉的凹輪廓時，刀具的切入或切出不允廓時，刀具的切入或切出不允許外延，最好選在兩面的交界許外延，最好選在兩面的交界處否則，會產(chǎn)生刀痕。處否則，會產(chǎn)生刀痕。（5 5）旋轉(zhuǎn)體類零件的加工一）旋轉(zhuǎn)體類零件的加工一般般(ybn)(ybn)采用數(shù)控車或數(shù)控采用數(shù)控車或數(shù)控磨床加工磨床加工第41頁/共58頁第四十二頁，共58頁。2 2定位基準和夾緊

43、方式的確定定位基準和夾緊方式的確定在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個問題：問題：（1 1）盡可能做到設計基準、工藝基準與編程）盡可能做到設計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一；計算基準的統(tǒng)一；（2 2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；（3 3）避免采用占機人工調(diào)整時間）避免采用占機人工調(diào)整時間(shjin)(shjin)長的裝夾方案；長的裝夾方案；（4 4）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。部位。第42

44、頁/共58頁第四十三頁，共58頁。a) 薄壁套薄壁套b) 改進方法改進方法2c)改進方法改進方法2 夾緊力作用點與夾緊變形夾緊力作用點與夾緊變形(bin xng)的關系的關系第43頁/共58頁第四十四頁，共58頁。3 3夾具的選擇夾具的選擇(xunz)(xunz)數(shù)控加工對夾具提出了兩個基本要求：一數(shù)控加工對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機床坐向相對固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機床坐標系的尺寸。此外，當零件加工批量小時，標系的尺寸。此外，當零件加工批量小時，盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具以及其它盡量采用

45、組合夾具、可調(diào)式夾具以及其它通用夾具；成批生產(chǎn)時才考慮專用夾具；通用夾具；成批生產(chǎn)時才考慮專用夾具；零件裝卸要方便可靠。零件裝卸要方便可靠。第44頁/共58頁第四十五頁，共58頁。X軸Y軸機床(jchung)工作臺工件(gngjin)第45頁/共58頁第四十六頁，共58頁。4 4、刀具的選擇、刀具的選擇(xunz)(xunz) 數(shù)控機床上的刀具選擇數(shù)控機床上的刀具選擇(xunz)(xunz)比較嚴比較嚴格，有些刀具是專用的。選擇格，有些刀具是專用的。選擇(xunz)(xunz)刀具刀具應考慮工件材料、加工輪廓類型、機床允許應考慮工件材料、加工輪廓類型、機床允許的切削用量以及剛性和刀具耐用度。對

46、加工的切削用量以及剛性和刀具耐用度。對加工凹輪廓，端銑刀的刀具半徑或球頭銑刀的球凹輪廓，端銑刀的刀具半徑或球頭銑刀的球頭半徑必須小于被加工面的最小曲率半徑。頭半徑必須小于被加工面的最小曲率半徑。對自動換刀的數(shù)控機床，在刀具裝到機床上對自動換刀的數(shù)控機床，在刀具裝到機床上以前，要在機外預調(diào)裝置（如對刀儀）中，以前，要在機外預調(diào)裝置（如對刀儀）中，根據(jù)編程確定的參數(shù)，調(diào)整到規(guī)定的尺寸或根據(jù)編程確定的參數(shù)，調(diào)整到規(guī)定的尺寸或測出精確的尺寸。在加工前，將刀具有關尺測出精確的尺寸。在加工前，將刀具有關尺寸輸入到數(shù)控裝置中。寸輸入到數(shù)控裝置中。第46頁/共58頁第四十七頁，共58頁。第47頁/共58頁第四

47、十八頁，共58頁。圖2-1 數(shù)控編程的步驟(bzhu) 2. 數(shù)學計算 它的主要任務就是根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的數(shù)據(jù)。 返回(fnhu)課件首頁分析圖樣，確定加工工藝過程數(shù)值計算編寫程序單制備制備控制控制介質(zhì)介質(zhì)程序程序檢驗檢驗，首，首件試件試切切第48頁/共58頁第四十九頁，共58頁。 3. 編寫零件加工程序(chngx)單 4. 制備控制介質(zhì) 5.程序(chngx)效驗和試切削 數(shù)控編程的方法有兩種：手工編程和自動編程。 手工編程時，整個程序(chngx)的編制過程是由人工完成的。這就要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力，其編程內(nèi)容和步驟如圖1-21