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1、宜宾职业技术学院数控编程与操作数控车讲 义 二九二月一日第一讲 数控车床的特点、分类及加工对象数控车床的特点 与普通车床相比，数控车床具有以下特点：1、采用了全封闭或半封闭防护装置 数控车床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害。2、采用自动排屑装置 数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机。3、主轴转速高，工件装夹安全可靠。 数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。4、可自动换刀 数控车床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。5、主、进给传动分离数控车床的主传动与进给传动采用了各
2、自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠，同时，各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。（网络查询数控车床图片）数控车床的分类 数控车床品种、规格繁多，按照不同的分类标准，有不同的分类方法。目前应用较多的是中等规格的两坐标连续控制的数控车床。 一、按主轴布置形式分 1、卧式数控车床 最为常用的数控车床，其主轴处于水平位置。 2、立式数控车床 其主轴处于垂直位置。 立式数控车床主要用于加工径向尺寸大，轴向尺寸相对较小，且形状较复杂的大型或重型零件，适用于通用机械、冶金、军工、铁路等行业的直径较大的车轮、法兰盘、大型电机座、箱体等回转体的粗、精车削加工。 二、按可控轴数分 1、两轴控制 当前大多数数
3、控车床采用的两轴联动，即 X 轴、 Z 轴。 2、多轴控制 档次较高的数控车削中心都配备了动力铣头，还有些配备了Y 轴，使机床不但可以进行车削，还可以进行铣削加工。 三、按数控系统的功能分 1、经济型数控车床 一般采用开环控制，具有 CRT 显示、程序储存、程序编辑等功能，加工精度不高，主要用于精度要求不高，有一定复杂性的零件。 2、全功能数控车床 这是较高档次的数控车床，具有刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能，加工能力强， 适宜加工精度高、形状复杂、工序多、循环周期长、品种多变的单件或中小批量零件的加工。 3、车削中心 车削中心的主体是数控车床
4、，配有动力刀座或机械手，可实现车、铣复合加工，如高效率车削、铣削凸轮槽和螺旋槽。 数控车床的主要加工对象一、数控车床主要功能 不同数控车床其功能也不尽相同，各有特点，但都应具备以下主要功能。 1、直线插补功能 控制刀具沿直线进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆柱面，圆锥面和倒角。 2、圆弧插补功能 控制刀具沿圆弧进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆弧面和曲面。 3、固定循环功能 固化了机床常用的一些功能，如粗加工、切螺纹、切槽、钻孔等，使用该功能简化了编程。 4、恒线速度车削 通过控制主轴转速保持切削点处的切削速度恒定，可获得一致的加工表面。 5、刀尖半径自动补偿功能 可对刀具运动轨迹
5、进行半径补偿，具备该功能的机床在编程时可不考虑刀具半径，直接按零件轮廓进行编程，从而使编程变得方便简单。 二、数控车床主要加工对象 数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。与常规车床相比，数控车床还适合加工如下工件。 1、轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件2、精度要求高的零件 3、特殊的螺旋零件 如特大螺距（或导程）、变螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件，以及高精度的模数螺旋零件和端面螺旋零件。 4、淬硬工件
6、的加工 在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件。这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工困难，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。第二讲 数控车床的坐标系统及设定在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO和我国都拟定了命名的标准。 通过这一部分的学习，能够掌握机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的概念，具备实际动手设置机床加工坐标系的能力。一、机床坐标系、机床坐标系的确定（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
7、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。（2）机床坐标系的规定 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。 例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，如图1所示。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。 图1立式数控铣床 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：图2直角坐标系 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大
8、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,见图2 （3）运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，如图3所示为数控车床上两个运动的正方向。 图3机床运动的方向、坐标轴方向的确定 （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。如果
9、机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。图4所示为数控车床的Z坐标。图4数控车床的坐标系 （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坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；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。 图4所示为数控车床的X坐标。 （3）
10、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。图4所示为数控车床的Y坐标。图5数控立式铣床的坐标系例：根据图5所示的数控立式铣床结构图，试确定X、Y、Z直线坐标。 （1）Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。 （2）X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。 （3）Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。 、附加坐标系为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。对于直线运动，通常建立的附加坐标系有： （1）指定平行于X、Y、Z的坐标轴可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q
11、、R坐标。 （2） 指定不平行于X、Y、Z的坐标轴也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。 、机床原点的设置 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。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。（1）数控车床的原点在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见图6。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。图6车床的机床原点图7铣床的机床原点（2）数控铣床的原点在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见图7。、机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进
12、行检测和控制的固定位置点。图8 数控车床的参考点机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。图18所示为数控车床的参考点与机床原点。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。二、编程坐标系编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用，确定编程
13、坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，如图9所示为车削零件的编程原点。图9 确定编程原点 三、加工坐标系 1、加工坐标系的确定 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标
14、系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的,这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。图1.12中O3为加工原点。2、加工坐标系的设定 数控车床坐标系统分为机床坐标系和工件坐标系和编程坐标系。无论哪种坐标系统都规定与车床主轴轴线平行的方向为Z轴，且规定从卡盘中心至尾座顶尖中心的方向为正)在水平面内与车床主轴轴线垂直的方向为X轴，且规定刀具远离主轴旋转中心的方向为正方向。 1机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的x，z轴直角坐标系，称为机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。机床坐标系在出厂前已经调整好，一般情况下，不允许用户随意变动。机床原点为机床上的一个固定的点。车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后的端面之交点(图中的O点)。参考点也是机床上的一个固定点，该点是刀具退离到一个固定不变的极限点。2编程坐标系在编写加工程序时使用的坐标系，一般是零件图上的设计基准。3工件坐标系工件坐标系是加工时使用的坐标系，零件加工时，首先
