數(shù)控培訓(xùn)班理論

數(shù)控培訓(xùn)班理論課件第1頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章概述什么是數(shù)控機(jī)床？1、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生

1952年美國Parsons&MIT世界第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床2、數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

數(shù)控--即數(shù)字控制（NumericalControl,NC），是采用數(shù)字化信息實現(xiàn)自動化控制的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床--是用數(shù)字化信號對機(jī)床的運動及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床第2頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)字控制（NC）數(shù)控系統(tǒng)（NCSystem）數(shù)控裝置（NCU）計算機(jī)數(shù)控（CNC）直接數(shù)字控制（DNC）手動數(shù)據(jù)輸入（MDI）加工中心（MC）自動換刀裝置（ATC）自動托盤交換裝置（APC）柔性制造單元（FMC）計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）第3頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3、數(shù)控機(jī)床的組成4、數(shù)控機(jī)床的工作原理輸入、輸出裝置計算機(jī)數(shù)控裝置伺服驅(qū)動裝置機(jī)床本體數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)加工程序第4頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)控裝置根據(jù)接受的信號，控制機(jī)床、刀具選擇等運動，使各裝置按照數(shù)控程序給定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合要求的零件。

1）存儲介質(zhì)

用于存放編好的數(shù)控程序。如：八單位標(biāo)準(zhǔn)穿孔紙帶、磁盤等。

2）輸入、輸出裝置

是機(jī)床與外部設(shè)備的接口.主要有：紙帶閱讀機(jī)、軟盤驅(qū)動器、RS232C串行通信口、MDI方式等。

3）數(shù)控裝置

是數(shù)控機(jī)床的核心，將接收的數(shù)字化信息經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，使設(shè)備按規(guī)定的動作執(zhí)行。第5頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月4）伺服系統(tǒng)

把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動部件的運動，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。

常用的有：直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。

5）檢測反饋系統(tǒng)

通過對機(jī)床實際情況的檢測、比較，計算出偏差，并發(fā)出糾正誤差指令，進(jìn)而提高機(jī)床的加工精度。

測量反饋系統(tǒng)可分為：半閉環(huán)和閉環(huán)兩種系統(tǒng)

6）機(jī)床的機(jī)械部件

加工運動的實際機(jī)械部件。

主要包括：主運動部件，進(jìn)給運動執(zhí)行部件、支承部件，還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位部件等輔助裝置。第6頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月7）可編程控制器(PLC)

數(shù)控設(shè)備用可編程控制器主要完成數(shù)控設(shè)備的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯順序控制，即用PLC程序代替用繼電器控制線路，實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的輔助功能、主軸轉(zhuǎn)速功能、刀具功能的譯碼和控制。 數(shù)控設(shè)備用PLC有內(nèi)裝型和獨立型兩種。內(nèi)裝型PLC從屬于CNC裝置，PLC硬件電路可與CNC裝置其它電路制作在同一塊印刷板上，也可以作成獨立的電路板。獨立型PLC獨立CNC裝置，本身具有完備的硬、軟件功能，可以獨立完成所規(guī)定的控制任務(wù)。第7頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月5、數(shù)控機(jī)床的邏輯組成主軸伺服單元數(shù)控裝置輸出設(shè)備PLC進(jìn)給伺服單元主軸電機(jī)進(jìn)給電機(jī)位置檢測機(jī)床本體接口電路操作面板輸入設(shè)備第8頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月6、數(shù)控機(jī)床的分類

按工藝用途分類

1）數(shù)控車床（NCLathe）。

2）數(shù)控銑床（NCMillingMachine）。

3）加工中心（MachineCenter）。

4）數(shù)控鉆床（NCDrillingMachine）。

5）數(shù)控鏜床（NCBoringMachine）。

6）數(shù)控齒輪加工機(jī)床（NCGearHollingMachine）。

7）數(shù)控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）。第9頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月8）數(shù)控外圓磨床（NCExternalCylindricalGrindingMachine）。9）數(shù)控輪廓磨床（NCContourGrindingMachine）。10）數(shù)控工具磨床（NCToolGrindingMachine）。11）數(shù)控坐標(biāo)磨床（NCJigGrindingMachine）。12）數(shù)控電火花加工機(jī)床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）。13）數(shù)控線切割機(jī)床（NCWireElectricDischargeMachine）。14）數(shù)控激光加工機(jī)床（NCLaserBeamMachine）。15）數(shù)控沖床（NCPunchingPress）。16）數(shù)控超聲波加工機(jī)床（NCUltrasonicMachine）。17）其他（如三坐標(biāo)測量機(jī)等）。第10頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月按運動方式分類

1）點位控制系統(tǒng)（PositioningControl）

只控制刀具相對于工件定位點的位置，不控制點與點之間的運動軌跡，移動過程中不進(jìn)行切削加工。第11頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月2)直線控制系統(tǒng)（Straight-lineControl）

控制刀具或機(jī)床工作臺以給定速度,沿平行于某一坐標(biāo)軸方向，或沿著與坐標(biāo)軸成一定角度的斜線方向，由一個位置到另一個位置的精確移動并進(jìn)行切削加工。第12頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3）輪廓控制系統(tǒng)（ContourControl）

能同時控制2~5個坐標(biāo)軸，使刀具和工件按平面、曲面或空間曲面輪廓的規(guī)律進(jìn)行相對運動，加工出復(fù)雜的零件。

運動軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。第13頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月按控制方式分類

1）開環(huán)控制系統(tǒng)（OpenLoopControl）

系統(tǒng)沒有位置反饋元件，通常用功率步進(jìn)電機(jī)或電液伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。精度主要取決于伺服元件和機(jī)床傳動元件的精度、剛度和動態(tài)特性

。

特點是：系統(tǒng)簡單，調(diào)試維修方便，工作穩(wěn)定，成本較低，但控制精度較低

。第14頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月2）閉環(huán)控制系統(tǒng)（ClosedLoopControl）

在機(jī)床移動部件上裝有位置檢測裝置，用偏差進(jìn)行控制，使移動部件按照實際的要求運動，最終實現(xiàn)精確定位。精度主要取決于測量元件的精度。

優(yōu)點是：精度高、速度快。

主要用于：精度要求較高的機(jī)床。第15頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)（Semi-closedLoopControl）

位置檢測裝置安裝在傳動絲杠的端部，間接測量執(zhí)行部件的實際位置。

特點：精度介于開環(huán)與閉環(huán)之間，調(diào)試方便，穩(wěn)定性好，應(yīng)用較廣。第16頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月按系統(tǒng)功能分類

1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床

2）全功能型數(shù)控機(jī)床

性能類別CPU位數(shù)聯(lián)動軸數(shù)分辨率(um)進(jìn)給速度(m/min)顯示高級型325<0.1>24三維動態(tài)普及型1630.1~1010~24字符圖形經(jīng)濟(jì)型8<3<10<10字符第17頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月7、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢

1）高速化2）高精度化3）多功能化4）智能化5）高可靠性6）綜合自動化、集成第18頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈接：數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢

十五目標(biāo)數(shù)控機(jī)床年增長率:>18%到2005年產(chǎn)量:25000~30000臺品種:2000種數(shù)控化率:20%2000年，號稱“數(shù)控王國”的日本的金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率和產(chǎn)量數(shù)控化率更是分別高達(dá)88.5%和59.4%。而我國機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)值數(shù)控化率僅為22.7%，產(chǎn)量數(shù)控化率為9.1%，與日本1976年的情況相近。第19頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月補(bǔ)充：CNC簡介初步認(rèn)識：

CNC裝置是數(shù)控加工用專用計算機(jī)，除具有一般計算機(jī)結(jié)構(gòu)外，還有與數(shù)控機(jī)床功能有關(guān)的功能模塊結(jié)構(gòu)和接口單元。

CNC裝置由硬件和軟件組成，軟件在硬件的支持下運行，離開軟件，硬件便無法工作，兩者缺一不可。輸入譯碼、預(yù)處理插補(bǔ)位置控制電機(jī)第20頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月CNC系統(tǒng)的主要工作過程1.正常工作前的準(zhǔn)備工作 在接通電源后，CNC裝置將對數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的各組成部分的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和診斷，并設(shè)置初始狀態(tài)。2.零件加工控制信息的輸入

CNC系統(tǒng)具備了正常工作條件后，開始輸入零件加工程序、刀具長度補(bǔ)償數(shù)值、刀具半徑補(bǔ)償數(shù)值以及工件坐標(biāo)系原點相對機(jī)床原點的坐標(biāo)值。3.數(shù)控加工程序的譯碼和預(yù)處理 加工控制信息輸入后，啟動加工運行，此時CNC裝置在系統(tǒng)控制程序的作用下，對數(shù)控程序進(jìn)行預(yù)處理，即進(jìn)行譯碼和預(yù)計算（刀補(bǔ)計算、坐標(biāo)變換等）。第21頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月4.插補(bǔ)計算

一個程序段的加工控制信息預(yù)處理完畢后進(jìn)行插補(bǔ)處理。所謂“插補(bǔ)”就是指在一條已知起點和終點的曲線上進(jìn)行數(shù)據(jù)點的密化。插補(bǔ)的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，在一段零件輪廓的起點和終點之間，計算出若干個中間點，分別向各個坐標(biāo)軸發(fā)出方向、大小和速度都確定的運動序列指令。5.位置控制

各個坐標(biāo)軸的伺服系統(tǒng)將插補(bǔ)結(jié)果作為各個坐標(biāo)軸位置調(diào)節(jié)器的指令值，機(jī)床上位置檢測元件測得的位移作為實際位置值。位置調(diào)節(jié)器將兩者進(jìn)行比較，經(jīng)過調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)床坐標(biāo)軸運動。通過各個坐標(biāo)軸運動的合成，產(chǎn)生數(shù)控加工程序所要求的工件輪廓尺寸。第22頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月CNC裝置的功能及特點

CNC裝置采用了微處理器、存儲器、接口芯片等，通過軟件實現(xiàn)過去難以實現(xiàn)的許多功能，因此CNC裝置的功能要比過去的NC裝置的功能豐富得多，更加便于適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜控制要求。 一、CNC裝置的功能 數(shù)控裝置的功能通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)的必備功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點和用途進(jìn)行選擇的功能。CNC裝置的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能指令代碼上。下面簡要介紹以下CNC裝置的功能。第23頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月㈠控制功能 控制功能是指CNC裝置能夠控制的以及能夠同時控制的軸數(shù)?？刂乒δ苁菙?shù)控裝置的主要性能指標(biāo)之一?？刂戚S有移動軸和回轉(zhuǎn)軸，基本軸和附加軸。控制軸數(shù)越多，特別是同時控制軸數(shù)越多，CNC裝置的功能越強(qiáng)，同時CNC裝置就越復(fù)雜，編制零件加工程序也就越困難。 ㈡準(zhǔn)備功能

準(zhǔn)備功能也稱G功能，用來指令機(jī)床動作方式的功能，包括基本移動、程序暫停、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、基準(zhǔn)點返回、固定循環(huán)等指令。它用地址G和它后續(xù)的兩位數(shù)字表示。ISO標(biāo)準(zhǔn)中，準(zhǔn)備功能從G00~G99共100種。第24頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月㈢插補(bǔ)功能

CNC裝置是通過軟件進(jìn)行插補(bǔ)計算，連續(xù)控制時實時性很強(qiáng)，計算速度很難滿足數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給速度和分辨率的要求。因此實際的CNC裝置插補(bǔ)功能被分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。 進(jìn)行輪廓加工的零件的形狀，大部分是直線和圓弧構(gòu)成，有的是由更復(fù)雜的曲線構(gòu)成，因此有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、樣條曲線插補(bǔ)等。 實現(xiàn)插補(bǔ)運算的方法有逐點比較法和數(shù)字積分法等。第25頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月CNC系統(tǒng)中具有的插補(bǔ)功能有直線插補(bǔ)功能、圓弧插補(bǔ)功能、拋物線插補(bǔ)功能以及螺旋線插補(bǔ)功能等。直線和圓弧插補(bǔ)功能采用的插補(bǔ)算法一般為脈沖增量插補(bǔ)算法和數(shù)字增量插補(bǔ)（數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)）算法。逐點比較法又稱區(qū)域判別法或醉步式近似法?；舅枷胧潜豢刂茖ο笤跀?shù)控裝置的控制下，按要求的軌跡運動時，每走一步都要和規(guī)定的軌跡比較，根據(jù)比較的結(jié)果決定下一步的移動方向。逐點比較法可以實現(xiàn)直線和圓弧插補(bǔ)。 逐點比較法的應(yīng)用對象主要在兩坐標(biāo)開環(huán)CNC系統(tǒng)中應(yīng)用。第26頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月逐點比較法直線插補(bǔ)算法：⑴判別函數(shù)及判別條件如圖所示，對XY平面第一象限直線段進(jìn)行插補(bǔ)。直線段起點位于坐標(biāo)原點O，終點位于A（Xe,Ye）。設(shè)點P（Xi，Yi）為任一動點。若P點在直線OA上，則：

XeYi–XiYe=0

若P點在直線OA上方，則：

XeYi–XiYe>0

若P點在直線OA下方，則：

XeYi–XiYe<0A(Xe,Ye）P(Xi,Yi）F＞0F＜0XY第27頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

定義F=XeYi–XiYe偏差函數(shù)，則可得到如下結(jié)論： 當(dāng)F=0時，加工點P落在直線上； 當(dāng)F>0時，加工點P落在直線上方； 當(dāng)F<0時，加工點P落在直線下方； ⑵進(jìn)給方向判別 ①當(dāng)F>0時，應(yīng)該向+X方向發(fā)一脈沖，使刀具向+X方向前進(jìn)一步，以接近該直線。 ②當(dāng)F<0時，應(yīng)該向+Y方向發(fā)一脈沖，使刀具向+Y方向前進(jìn)一步，以接近該直線。 ③當(dāng)F=0時，既可以向+X方向發(fā)一脈沖，也可以向+Y方向前進(jìn)一步。但通常將F=0和F>0做同樣的處理，既都向+X方向發(fā)一脈沖。第28頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶迭代法偏差函數(shù)F的推導(dǎo) 為了減少計算量，通常采用迭代法計算偏差函數(shù)F:即每走一步，新加工點的偏差用前一點的偏差遞推出來。

①F≥0時，應(yīng)向+X發(fā)出一進(jìn)給脈沖，刀具從現(xiàn)加工點（Xi,Yi）向+X方向前進(jìn)一步，達(dá)到新加工點（Xi+1,Yi），則新加工點的偏差值為：

Fi+1,i=XeYi–Xi+1Ye=XeYi–(Xi+1)Ye

=XeYi–XiYe-Ye

=F–Ye

②F<0時，應(yīng)向+Y發(fā)出一進(jìn)給脈沖，刀具從現(xiàn)加工點（Xi,Yi）向+Y方向前進(jìn)一步，達(dá)到新加工點（Xi+1,Yi），則新加工點的偏差值為：

Fi+1,i=XeYi+1–XiYe=Xe(Yi+1)–XiYe

=XeYi–XiYe+Xe

=F+Xe第29頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月N偏差計算偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給到達(dá)終點？插補(bǔ)結(jié)束Y插補(bǔ)開始逐點比較法工作循環(huán)圖（4）插補(bǔ)步驟第30頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：設(shè)欲加工的直線位于XY平面的第一象限，直線的起點坐標(biāo)為坐標(biāo)原點，終點坐標(biāo)為Xe=5，Ye=3。試用逐點比較法對該段直線進(jìn)行插補(bǔ)，并畫出插補(bǔ)軌跡。解插補(bǔ)過程運算過程如下表所示，表中Xe，Ye是直線終點坐標(biāo)，n為總步數(shù)，n=|

Xe

|+|

Ye

|=8。脈沖個數(shù)偏差判別進(jìn)給方向偏差計算終點判別0F0=0,Xe=5,Ye=3n=81F0=0+XF1=F0-Ye=-372F1=-3<0+YF2=F1+Xe=263F2=2>0+XF3=F2-Ye=-154F3=-1<0+YF4=F3+Xe=445F4=4>0+XF5=F4-Ye=136F5=1>0+XF6=F5-Ye=-227F6=-2<0+YF7=F6+Xe=318F7=3>0+XF8=F7-Ye=00到達(dá)終點第31頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月逐點比較法直線插補(bǔ)軌跡Y14X56OA(5,3)2378第32頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月㈣固定循環(huán)加工功能

用數(shù)控機(jī)床加工零件，一些典型的加工工序，如鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削、切螺紋等，所需完成的動作循環(huán)十分典型，將這些典型動作預(yù)先編好程序并存儲在存儲器中，用G代碼進(jìn)行指令。固定循環(huán)中的G代碼指令的動作程序要比一般的G代碼所指令的動作要多得多，因此使用固定循環(huán)功能，可以大大簡化程序編制。第33頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月㈤進(jìn)給功能 進(jìn)給功能用F直接指令各軸的進(jìn)給速度⒈進(jìn)給速度表示刀具每分鐘移動的距離,單位是mm/min⒉同步進(jìn)給速度為主軸每轉(zhuǎn)時進(jìn)給軸的進(jìn)給量,單位是mm/r。⒊快速進(jìn)給速度它是通過參數(shù)設(shè)定的，用G00指令指定，同時可以通過操作面板上的快速倍率開關(guān)修正。⒋進(jìn)給倍率操作面板上設(shè)置了進(jìn)給倍率開關(guān)，可以對程序中指定的F值進(jìn)行修正。倍率可在0%~200%之間變化。第34頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月㈥主軸功能 主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能，用地址S和它后續(xù)的數(shù)值表示，單位是r/min。主軸的轉(zhuǎn)向要用M03、M04指令指定。 ㈦輔助功能 輔助功能是數(shù)控加工中不可缺少的輔助操作，用地址M和它后續(xù)的數(shù)字表示。在ISO標(biāo)準(zhǔn)中，可有M00~M99共100種。輔助功能用來規(guī)定主軸的起、停，冷卻液的開、關(guān)等。 ㈧刀具功能 刀具功能是用來選擇刀具，用地址T和它后續(xù)的數(shù)值表示。刀具功能一般要和輔助功能一起使用。第35頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月㈨補(bǔ)償功能 加工過程中由于刀具磨損或更換刀具，以及機(jī)械傳動中的絲杠螺距誤差和反向間隙，將使實際加工出的零件尺寸與程序規(guī)定的尺寸不一致，造成加工誤差。因此CNC裝置設(shè)計了補(bǔ)償功能，它可以把刀具長度、刀具半徑的補(bǔ)償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤差的補(bǔ)償量輸入到CNC裝置的存儲器，它就按補(bǔ)償量重新計算刀具的運動軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的零件。 ㈩字符顯示功能

CNC裝置可以配置單色或彩色CRT，通過軟件和接口實現(xiàn)字符和圖形顯示?？梢燥@示加工程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、故障信息、零件圖形、動態(tài)刀具運動軌跡等。第36頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（十一）自診斷功能

CNC裝置中設(shè)置了各種診斷程序，可以防止故障的發(fā)生或擴(kuò)大。在故障出現(xiàn)后可迅速查明故障類型及部位，減少因故障而造成的停機(jī)時間。（十二）通信功能 通常具有RS232C接口，有還備有DNC接口?，F(xiàn)在部分?jǐn)?shù)控機(jī)床還具有網(wǎng)卡，可以接入互聯(lián)網(wǎng)。（十三）在線編程功能 此功能可以在數(shù)控加工過程中進(jìn)行，因此不占用機(jī)時。在線編程時使用的自動編程軟件有：人機(jī)交互式自動編程系統(tǒng)、APT語言編程系統(tǒng)、藍(lán)圖直接編程系統(tǒng)等。 第37頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的數(shù)控機(jī)床重要部件：

CNC數(shù)控系統(tǒng)伺服電機(jī)

第38頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)同步器

V2

定尺

滑尺正弦繞組VsVc

余弦繞組

第39頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月編碼器第40頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月光柵第41頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

滾珠絲桿副直線導(dǎo)軌副

第42頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)控加工的工藝分析1、工藝與工步的劃分

數(shù)控加工工藝路線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾個問題：

1)、工序的劃分

根據(jù)數(shù)控加工的特點，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：

（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。

（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時間的限制（如一道工序在一個工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長會增加出錯與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。

第43頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）以加工部位劃分工序。對于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部位分成幾個部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。

（4）以粗、精加工劃分工序。對于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于對粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來說，凡要進(jìn)行粗、精加工的過程，都要將工序分開。

2)、順序的安排

順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行：

（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮；

（2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工；

（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)；第44頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月2、確定定位和夾緊方案

在確定定位和夾緊方案時應(yīng)注意以下幾個問題：

（1）盡可能做到設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；

（2）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；

（3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整時間長的裝夾方案；

（4）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位。

第45頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3、確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時應(yīng)注意以下幾點：

1）、尋求最短加工路線

如加工左圖所示零件上的孔系。中圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用右圖的走刀路線，減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，提高了加工效率。第46頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月2）、最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。

如圖a為用行切方式加工內(nèi)腔的走刀路線，這種走刀能切除內(nèi)腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度。所以如采用b圖的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖c也是一種較好的走刀路線方式。第47頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3）、選擇切入切出方向考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時，刀具的切出或切入點應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕，如圖所示。

第48頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月4、確定刀具與工件的相對位置

對于數(shù)控機(jī)床來說，在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一相對位置是通過確認(rèn)對刀點來實現(xiàn)的。對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準(zhǔn)點。對刀點可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對刀點往往就選擇在零件的加工原點。對刀點的選擇原則如下：

第49頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）所選的對刀點應(yīng)使程序編制簡單；

（2）對刀點應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置；

（3）對刀點應(yīng)選在加工時檢驗方便、可靠的位置；

（4）對刀點的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。

在使用對刀點確定加工原點時，就需要進(jìn)行“對刀”。所謂對刀是指使“刀位點”與“對刀點”重合的操作。每把刀具的半徑與長度尺寸都是不同的，刀具裝在機(jī)床上后，應(yīng)在控制系統(tǒng)中設(shè)置刀具的基本位置?！暗段稽c”是指刀具的定位基準(zhǔn)點。如下頁圖中所示，圓柱銑刀的刀位點是刀具中心線與刀具底面的交點；球頭銑刀的刀位點是球頭的球心點或球頭頂點；車刀的刀位點是刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭的刀位點是鉆頭頂點。

第50頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)Q刀點是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進(jìn)行加工的機(jī)床而設(shè)置的，因為這些機(jī)床在加工過程中要自動換刀。對于手動換刀的數(shù)控銑床，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時碰傷零件、刀具或夾具，換刀點常常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量。

第51頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月五、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)1．?dāng)?shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

在數(shù)控機(jī)床中，為了實現(xiàn)零件的加工，往往需要控制幾個方向的運動，這就需要建立坐標(biāo)系，以便區(qū)別不同運動方向。為了使編出的程序在不同廠家生產(chǎn)的同類機(jī)床上有互換性，必須統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)方向。我國的JB3051-82標(biāo)準(zhǔn)為《數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)軸和運動方向的命名》，其中的規(guī)定與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO841中的規(guī)定是相同的。右手笛卡爾直角坐標(biāo)系

第52頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開工件的方向為正。

（2）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對刀具主軸向立柱方向看，向右為正。

（3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定后，用右手直角坐標(biāo)系來確定。

（4）指定平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸

可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。

（5）指定不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸

也可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。

第53頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)床原點的設(shè)置

機(jī)床原點是指在機(jī)床上設(shè)置的一個固定點，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運動的基準(zhǔn)參考點。（1）數(shù)控車床的原點在數(shù)控車床上，機(jī)床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處。同時，通過設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機(jī)床原點設(shè)定在X、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。（2）數(shù)控銑床的原點在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。第54頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)床參考點

機(jī)床參考點是用于對機(jī)床運動進(jìn)行檢測和控制的固定位置點。機(jī)床參考點的位置是由機(jī)床制造廠家在每個進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機(jī)床原點的坐