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1、五轴数控加工中心数控系统的控制原理 学 生 鱼海翔 学 号 12009130581 指导教师 段建中 加工中心 安装了刀库的数 控铣床 特 点 具有自动交换刀具的功能 可在一次装夹中通过自动 换刀装置改变主轴上的加工 刀具 实现钻 镗 铰 攻 螺纹 切槽等多种加工功能 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 1 三轴数控系统的控制原理 2 四轴数控系统的控制原理 3 五轴数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 数控机床的坐标系 基本坐标系 直线进给运动 的坐标系 X Y Z 坐标轴相 互关系 由右手定则决定 回转坐标 绕X Y Z轴转动的 圆进给
2、坐标轴分别用A B C表示 坐标轴相互关系由右手螺旋 法则而定 X X Y Y Z Z X X Y Y Z Z A A B B C C X X Z Z Y Y C C B B A A 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 数控机床坐标系确定方法 1 假设 工件固定 刀具相对工件运动 2 标准 右手笛卡儿直角坐标系 拇指 为 X 向 食指为 Y 向 中指为 Z 向 3 顺序 先 Z 轴 再 X 轴 最后 Y 轴 Z 轴 机床主轴 X 轴 装夹平面内的水平向 Y 轴 由右手笛卡儿直角坐标系确定 4 方向 退刀即远离工件方向为正方向 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 Z Z X X Y Y Z坐标正
3、方向规定 刀具远离工件的方向 Z Z X X 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的 因此 弄 清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相 互关系是至关重要的 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 机床原点与机床坐标系 机床原点 机床坐标系的零点 这个原点是在机床调 试完成后便确定了 是机床上固有的点 机床原点的建立 用回零方式建立 机床原点建立过程实质上是机床坐标系建 立过程 机床坐标系 以机床原点为坐标系原点的坐标系 是机 床固有的坐标系 它具有唯一性 机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐 标系的参考坐标系 五轴数控加工中心
4、数控系统的控制原理 工件原点与工件坐标系 工件原点 为编程方便在零件 工装夹具上 选定的某一点或与之相关的点 该点也可以与 对刀点重合 工件坐标系 以工件原点为零点建立的一个 坐标系 编程时 所有的尺寸都基于此坐标系 计算 工件原点偏置 工件随夹具在机床上安装后 工件原点与机床原点间的距离 Y 轴 偏 置 量 X轴偏置量 工件原点 Z轴偏置量 Y轴 机床原点 X轴 Z轴 卧式数控机床的坐标系 X轴 Z 轴 偏 置 量 Y轴 Y轴偏置量 X轴偏置量 机床原点 工件原点 立式数控机床的坐标系 Z轴 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 第一部分 三轴数控系统的控制
5、原理 一 三轴数控 CNC 加工中心的特点 1 可以加工任意形状的板式工件 2 可将多种加工工艺 铣 钻 锯等 集中到一 台机床上完成加工 3 能迅速变换加工其他的工件 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 三轴加工 采用三个线性轴 X Y Z 形 成直角坐标系统 三轴二联动 对于平面加工 一般三 根轴中只采用两根进行加工 第三根作 为辅助 三轴三联动 对于空间曲面加工 三 根轴同时进行加工 二 三轴数控加工的分类及举例 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 三轴二联动 两轴同时运动 yi Li xi I J 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 两轴半联动加工 行切法 以X Y Z轴中任意两轴作插
6、补运动 另一轴作周期性进给 例如 钻孔机 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 三轴三联动 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 以内循环滚珠螺母的回珠器为例 其滚道以内循环滚珠螺母的回珠器为例 其滚道 母线母线SSSS为空间曲线 可用为空间曲线 可用空间直线空间直线去逼近 去逼近 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 三轴联动 视频 A B C轴 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 第二部分 四轴数控系统的控制原理 四轴联动加工四轴联动加工 同时控制X Y Z三 个直线坐标轴与某一 旋转坐标轴联动 直纹扭曲面 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 在四坐标机床上加
7、工 除了三个直角坐 标联动外 为了保证刀具与工件型面在全长 上始终贴合 刀具还应绕O1 或O2 作摆动 联动 飞机大梁 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 四轴联动雕铣机 视频 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 第三部分 五轴数控系统的控制原理 五轴联动 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 从结构上分为三种形式 双摆头式 双转台式 摆头转台式 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴联动加工的特点 可避免刀具干涉 加工普通三坐标机床难以加 工的复杂零件 加工适应性广 如图 a 对于直纹面类零件 可采用侧铣方式一刀成型 加工质量好 效率高 如图 b 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 对一般立
8、体型面特别是较为平坦的大型表面 可用大直径端铣刀端面逼近表面进行加工 走刀 次数少 残余高度小 可大大提高加工效率与 表面质量 如图 c 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 对工件上的多个空间表面可一次装夹进行多面 多工序加工 加工效率高并有利于提高各表面 的相互位置精度 如图 d 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴加工时 刀具相对于工件表面可处于最有 效的切削状态 如图 e 在某些加工场合 可采用较大尺寸的刀具避 开干涉 刀具刚性好 有利于提高加工效率与精 度 如图 f 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 实例分析 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴数控加工中心数控系统的控制原理
