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1、机床数控技术,机床本体,数控系统,数控加工技术,数 控 工 装,数 控 工 艺,编 程 技 术,1：数控工艺与工装（刀具、夹具）,数控加工工艺特点 1：工艺的内容十分具体 工步的划分与顺序安排 刀具的几何形状 走刀路线及切削用量,2：工艺的设计非常严密,机床数控技术,机床本体,数控系统,数控加工技术,数 控 工 装,数 控 工 艺,编 程 技 术,1：编程技术,N001 G01 X0 Y0 F250 N002 G01 X0 Y100,N003 G01 X100 Y100,N004 G01 X100 Y0,N005 G01 X0 Y0,直接编程,O8000N801030=101 /基准点保存N8
2、020 31=102/基准点保存N8030 32=1 /计数值置1N8040 WHILE 32 LE ABS11 DO1 /进入孔加工循环体N8050 33=1+360321/11 /计算第i孔的角度N80601013018COS33 /计算第i孔的X坐标值N80701023118SIN33 /计算第i孔的Y坐标值,直接 编程,直接 编程,L1,C1,L2,L3,自动编程,自动编程,选择加工几何体,选择切削样式和步距,选择进刀点和切削层,选择进退刀方式,设置进给率和主轴转速,计算刀轨检查刀轨,机床数控技术,数控加工技术,数 控 工 装,数 控 工 艺,编 程 技 术,第一章 数控加工技术基础,
3、1.2数控机床的分类及应用,一：按工艺用途分类,1. 切削机床类,2.成型机床类,3.特种加工机床类,数控车床、铣床、 镗床、钻床和加工中心等。,如数控电火花、线切割、 激光加工机床等。,数控液压机，数控折弯机，数控弯管机,数控车床,立式数控铣床,卧式数控铣床,数控铣床,加工中心,立式加工中心,卧式加工中心,线切割机床,数控线切割机床,数控电火花机床,电火花机床,二：按运动控制方式分类:,特点：在整个移动过程中不进行切削加工，因此对运动轨迹没有任何要求，但要求坐标位置有较高的定位精度。点位控制的数控机床用于加工平面内的孔系，这类机床主要有数控钻床、印刷电路板钻孔机、数控镗床、数控冲床、三坐标测
4、量机等,这类数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内调节。,可实现联动加工是这类数控机床的本质特征。这类数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面形状零件的数控机床。现代的数控机床基本上都是这种类型。若根据其联动 轴数还可细分为：2轴联动数控机床、3轴联动数控机床、4轴联动数控机床、5轴联动数控机床。,三：按伺服控制方式分类,1.开环控制数控机床：这类伺服系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好。其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度 ，一般用于经
5、济型数控机床和旧机床的数控化改造,伺服驱动装置,开环伺服系统,2.半闭环控制数控机床：这类伺服系统位置检测点是通过检测电机和丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。,3.闭环控制数控机床：它直接对工作台的实际位置进行检测，具有很高的位置控制精度。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。,1.3数控机床的研究和发展热点,一：并联机床的研究和发展,并联机床,并联机床的特点,1：结构简单，重量轻,3：数控系统复杂，编程难度大,高切削速度,电主轴,高
6、速加工,高速进给速度,精度高,采用激光反馈测量,变形小,精确的伺服系统,二：多功能工艺复合机床的研究发展,所谓复合加工技术，即是在一台设备上完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等多种加工要求，其中，车铣复合加工中心就是这一技术的典型代表。 在一般的机械加工领域，加工主要分两种方式： 以工件转动的加工方式车削加工； 以刀具转动的加工方式 - 加工中心加工。 复合车铣加工中心即是这两种加工方式的结合，既能够完成车削功能，又能够完成铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等功能。,1.3数控机床的研究和发展热点,车削中心,主轴及工件,车削动力刀架,铣削主轴,铣削导轨,1.3数控机床的研究和发展热点,三：高速高精
7、度加工技术的研究与发展,1：高速加工,高速加工的机理:德国物理学家Carl.J.Saloman指出：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削温度不但不会升高反而会降低.,高速加工机床：电主轴，直线电机，高速数控系统。 进给速度最大达60m/min(1米/秒），普通10m/min. 快速进给速度为100m/min，加速度达2g，普通10m/min. 主轴转速已达60000r/min,普通8000r/min. 加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h。,高速加工编程,2：高精度加工,定义：精密加工
8、10.1微米、Ra0.10.01微米 超精密加工0.1微米、Ra0.01微米,高精度刀具：刃口半径纳米级,高精度机床：回转精度，直线运动精度纳米级， 分辨率0.010.001微米,环境 空气环境：每立方英尺0.5微米的灰尘1001000个 温度环境：20正负10.02度 震动环境,1.3数控机床的研究和发展热点,四：先进切削加工技术的研究与发展,干切削加工技术,硬切削加工技术,刀具的发展: 聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN) 、陶瓷刀具、涂层硬质合金、超细晶粒硬质合金.,第一章 数控加工技术基础,1.4数控加工坐标系,、机床坐标系,在传统的手动机床中我们是没有机床坐标系的概念的，
9、我们往往用相对移动和测量的方法来移动刀具进行加工。,对于数控机床，机床的移动是依靠数控系统给伺服电机发送脉冲和其他信号来控制机床的运动的。为了精确到达我们指定的位置，人们引入了机床坐标系的概念。 就是在机床上一个特定的空间点定义一个固定的直角坐标系，这样刀具移动可以通过相对与该点的坐标位置来控制，这样就可以实现精确的定位了，人们称该点为机床原点。,机床原点 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点（0，0，0）。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。,机床原点的位置,在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。,在数控铣床上机床原
10、点一般取在X,Y,Z三轴的正向极限位置。,（1）机床相对运动的规定 在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。 这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。 而真实的运动由机床控制系统决定。,1.4数控加工坐标系,从0移动到100,从0移动到-100,X,Y,、机床坐标系,刀具移动,工件移动,关于机床坐标系的几个规定,机床原点,G01X100? G01X-100?,直线坐标 X Y Z 旋转坐标 A B C 附加坐标 U V W,1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指
11、的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。 3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。,（2）机床坐标系的规定,机床坐标系各轴的相互关系：X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。,（3）运动方向的规定,坐标轴的正方向：增大刀具与工件距离的方向为各坐标轴的正方向。,数控车床上两个运动的正方向。,（1）机床相对运动的规定,关于机床坐标系的几个规定,（2）机床坐标系的规定,（3）运动方向的规定,右手笛卡尔直角坐标系 右手螺
12、旋定则,工件静止，刀具运动:有利于编程。,增大刀具与工件之间距离方向为各坐标轴的正方向,、各坐标轴的确定 （1）Z坐标 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。,车床的z坐标,铣床的z坐标,（2）X坐标 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况： 1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。,2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：,Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。,Z坐标水平时，观察者沿着刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方
13、。,（3）Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。,Z,X,Y,Z,X,Y,W,U,V,X,Z,Y,例：双主轴双刀架车床各坐标轴的确定,主轴1,主轴2,刀架1,刀架2,1.4数控加工坐标系,2、工件坐标系,机床坐标系建立了机床运动的基准，但往往很少直接在机床坐标系下对零件图形进行编程。因为在安装工件时候其在机床坐标系中的位置是随机的，编程人员不可能知道工件在机床坐标系下的确切位置。,为了解决这一问题，使人们能远离机床进行编程，人们引入了工件坐标系（编程坐标系）的概念。,在对零件图形进行编程计算时，为了确定刀具的运动轨迹，必须要建立用于编程的坐标系，其坐标系称之为编程坐标系，其原点称之为编程原点或程序原点。编程坐标系在机床上表现为工件坐标系，其原点相应的称之为工件原点。,3、机床坐标系与工件坐标系的关系,在机床控制刀具运动时，在其内部是按照刀具在机床坐标系下坐标进行控制的。 而程序的编制是相对于工件坐标系（编程坐标系）的。在实际运行程序时，机床操作人员需要测量并通知数控系统，数控系统需要对程序中的坐标进行换算为机床坐标系下的坐标值。,1-1 1-3 1-5 1-12,作业1,
