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1、第一章 数控机床概述,第一节 概 述 第二节 数控机床坐标系 第三节 数控程序编制的加工工艺分析,第一节 概 述,一、数控机床的特点 二、数控机床的组成及分类,一、数控机床的特点,(1)能适应不同零件的自动加工 数控机床是按照被加工零件的数控程序来进行自动加工的，当改变加工零件时，只要改变数控程序，不必更换凸轮、靠模、样板或钻镗模等专用工艺装备。 (2)生产效率和加工精度高，加工质量稳定 数控机床可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。 (3)能高效优质完成复杂型面零件的加工，生产效率高 其生产效率比通用机床加工可提高十几倍甚至几十倍。 (4)工序集中，一机多用 数控机床，特别是自动换刀
2、的数控机床，在一次装夹的情况下，可以完成零件的大部分加工，一台数控机床可以代替数台普通机床。 (5)数控机床是一种高技术的设备 数控机床价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修。,二、数控机床的组成及分类,1.按数控机床加工原理分类 2.按数控机床运动轨迹分类 3.按进给伺服系统控制方式分类,二、数控机床的组成及分类,图1-1 数控机床的组成,1.按数控机床加工原理分类,(1)金属切削类数控机床 金属切削类数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床、数控镗铣床等。 (2)金属成形类数控机床 金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机和数控压力机等。 (3)数控特种加
3、工机床 数控特种加工机床有数控电火花线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床等。,2.按数控机床运动轨迹分类,(1)点位控制数控机床 这类机床控制系统只控制工具相对工件从某一加工点移到另一个加工点之间的精确坐标位置。 (2)直线控制数控机床 这类机床控制系统不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点之间的移动轨迹是一条直线，在移动中能以给定的进给速度进行加工。 (3)连续控制数控机床 这类机床控制系统又称为轮廓控制系统或轨迹控制系统。,3.按进给伺服系统控制方式分类,图1-2 开环控制系统,(1)开环控制数控机床 这类机床控制系统不装备位置检测装置，即无位移的实际值反馈与指令值进行比较修
4、正，因而控制信号的流程是单向的，如图1-2所示。,3.按进给伺服系统控制方式分类,(2)闭环控制数控机床 这类机床控制系统是带有位置检测装置，将位移的实际值反馈回去与指令值比较，用比较后的差值去控制，直至差值消除时才停止修正动作的系统，如图1-3所示。,图1-3 闭环控制系统,(3)半闭环控制数控机床 这类机床控制系统是闭环系统的一种派生,3.按进给伺服系统控制方式分类,。,图1-4 半闭环控制系统,第二节 数控机床坐标系,一、机床坐标轴 二、机床坐标系、机床原点、参考点 三、工件坐标系、工件原点和对刀点,一、机床坐标轴,图1-5 机床坐标轴,一、机床坐标轴,图1-6 数控立式升降台铣床坐标轴
5、方向,一、机床坐标轴,图1-7 数控车床坐标轴方向,二、机床坐标系、机床原点、参考点,机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。这个原点在机床制造调整后，便被确定下来，它是固定的点。如果以机床原点为坐标原点，建立一个X轴、Y轴与Z轴的直角坐标系，则此坐标系就称为机床坐标系。 为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点，机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过机床参数指定参考点到机床零点的距离。参考点为机床上一固定点。其固定位置由X向、Y向与Z向的机械挡块及
6、电动机零点位置来确定，机械挡块一般设定在X、Y与Z正向最大位置。当进行回参考点的操作时，装在纵向和横向滑板上的行程开关，碰到挡块后，向数控系统发出信号，由系统控制滑板停止运动，完成回参考点的操作。,三、工件坐标系、工件原点和对刀点,工件坐标系是编程人员在编程时使用的。编程人员选择工件上的某一已知点为工件原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。 工件原点也称程序原点，是人为设定的点。工件坐标系的原点选择要符合图样尺寸的标注习惯，尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件。一般先找出图样上的设计基准点，以该点作为工件原点。对称零
7、件或以同心圆为主的零件，工件原点应选在对称中心线或圆心上。 对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定工件原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与工件原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与工件原点之间必须有确定的坐标联系。,第三节 数控程序编制的加工工艺分析,一、数控加工的工艺分析 二、数学处理,一、数控加工的工艺分析,1.数控加工的工艺路线设计 2.数控加工工序的设计,1.数控加工的工艺路线设计,1)根据数控加工的特点，进行数控加工工序的划分。 2)准备进行数控加工工序设计。,2.数控加工工序的设计,1)确定走刀路线和安排工步顺序。 2)确定零件的安装方法和选择夹具。 3)确定对刀点和换
8、刀点。 4)选择刀具和确定切削参数。,二、数学处理,1.编程原点及工件坐标系的确定 从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算误差，应选择一个合理的编程原点。 2.各节点数值计算 数控系统一般只能作直线插补和圆弧插补的切削运动。如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理。数学处理的方法是用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线的交点称为节点。 在编程时，根据零件图样给出的形状、尺寸和公差等直接通过数学方法,如三角、几何与解析几何法等，计算出编程时所需要的有关各节点的坐标值。节点的计算一般都比较复杂，靠手工计算已很难胜任，必须借助计算机辅助处理。求得各节点后，就可按相邻两节点间的直线来编写加工程序。 3.必要时修改零件原设计 当按照零件图样给出的条件不能直接计算出编程时所需的坐标，也不能按零件给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义进行自动编程时，就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件，对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动，才可以进行各点的坐标计算和编程工作。,
