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1、 数控铣削教案第讲第讲:数控铣床的简介数控铣床的简介 周次 第 份教学目的教学目的: 了解数控铣床的组成。了解数控铣床所用的刀具掌握数控铣床与数控车床的区别教学重难点：教学重难点：数控铣床控制系统的运动方式 坐标轴与坐标系。教学准备：教学准备：点名考勤教学复习：教学复习：机床的结构特点 高刚性 高灵敏性 高抗震性 热变形小 高精度保持性 高可靠性 刀具先进新课导入：新课导入：上一节课我们共同学习了数控机床的结构，了解了数控机床的传动特点和机床进给的传动特点，我们今天共同的了解一下数控铣床特点以及与其他机床的异同点教学内容： 数控铣床是用计算机数字化信号控制的铣床。 在数控铣床上，把被加工的零件
2、的工艺过程（如加工顺序、加工类别）、工艺参数（如主轴转速、进给速度、刀具尺寸）以及刀具与工件相对位移，用数控语言编写成加工程序单，然后将程序输入到数控装置，数控装置便会根据数控指令控制数控机床的各种操作和刀具与工件相对位移，当零件加工结束后，机床会自动停止，加工出合格的零件。其工作原理如图所示：数控铣床的含义： 零件图程序编制手工输入通信系统CNC装置信号反馈测量系统驱动装置加工工艺数控铣床的特点及应用 数控铣床应用十分广泛，可以加工各种平面轮廓和立体轮廓的零件，如凸轮、模具和叶片等；还可以进行钻、扩、铣、铰、攻螺纹和镗孔等多种工序的加工。主要适用于板类、盘类、壳体类等复杂零件的加工，数控铣床
3、较普通铣床有以下特点：具有高度柔性；加工精度高，质量稳定；生产率高；可大大减轻工人的劳动强度。数控铣床的组成 ： 数控铣床一般由铣床主机、控制部分、驱动部分及辅助部分等组成。下面以N-092数控铣床为例进行介绍。铣床主机 它是数控铣床的机床主体，包括床身、主轴箱、工作台和进给机构等。控制部分（数控装置） 它是数控铣床的控制核心，本书讲述的CNC系统为德国SINUME802系统。驱动部分（伺服系统） 它是数控铣床执行机构的驱动部件。包括主轴电动机和进给伺服电动机等。 辅助部分（输入装置）它是数控铣床的一些配套部件，包括刀库、液压装置、启动装置、冷却系统、润滑系统和排屑装置等。数控机床的控制系统控
4、制系统数控机床的控制系统一般由控制系统软件和计算机组成。早期的控制系统采用专用芯片，现在大多采用计算机芯片，如Intel386/486/586等。控制系统的组成包括固定的控制软件、计算机主机、显示器、NC面板、通信接口等。现代的数控系统都具备一定的编程功能和加工图形的仿真功能。控制系统在接收零件的加工程序，经过一系列的运算、处理后控制机床动作。控制动作包括主轴的开停、转向、转速的选择、进给坐标运动、切削方式（直线、圆弧等）、进给速度、刀具和刀具补偿、辅助操作等。控制系统的运动方式根据数控机床的功能和结构，一般按控制系统的功能特点分为下列几类：点位运动控制点位运动控制的特点是只要求控制机床运动部
5、件，实现点到点的准确定位运动，而对移动轨迹没有严格要求，并且在移动和定位过程中不进行任何加工，数控钻床、数控镗床和数控冲床等的运动控制方式就属点位运动控制。直线运动控制直线运动控制也称平行控制，其特点是除了控制点与点之间的准确定位外，还要控制两相关点之间的移动速度和路线（即轨迹）在移动的过程中大多是刀具沿与坐标轴平行的方向按给定的进给速度做切削运动，一般只能加工矩形、台阶状零件、这类运动控制方式主要用于数控车床、铣床和数控磨床等。轮廓控制轮廓控制也称连续运动控制，这类机床能同时对两个或两个以上坐标运动的瞬间位置和速度进行连续控制，用于加工空间的曲线和曲面。数控车床、数控铣床及加工中心等的控制系
6、统都具有轮廓控制功能。能进行轮廓控制的机床一般也能进行点位运动控制和直线运动控制。坐标系与坐标轴一 坐标轴的确定方法： Z轴： 一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离工件的 方向为正方向。当机床有几个主轴时，选一个与工件装夹面垂直的主轴为Z轴，当机床无主轴时，选与工件装夹面垂直的方向为Z轴。 X轴： 一般位于平行工件装夹面的水平面内，对于工件作回转切削运动的机床（如车床，磨床等）在水平面内取垂直工件回转轴线（Z轴）的方向为X轴，刀具远离工件的方向为正方向。 Y轴： 根据已确定的X Z轴，按右手笛卡儿坐标系确定。 A.B.C轴 此三轴为回转进给运动坐标.根据已确定的X.Y.Z轴。用右手螺旋定
7、则确定。 右手的拇指.食指.中指互相垂直。并分别代表+X.+Y.+Z轴，围绕+X.+Y.+Z轴回转运动分别用+A.+B.+C.表示。其正方向用右手螺旋定则。（如图所示）(a) 立式数控铣床；(b) 卧式数控铣床机床坐标系： 机床坐标系（ M ）： 以机床原点为零点建立起来的X,Y,Z轴直角坐标系。机床原点：前面建立的数控机床标准坐标系为确立数控机床坐标系打下了基础，其关键是确定数控机床坐标系的零点(原点)。数控机床设计有机床零点M，机床零点M是确定数控机床坐标系的零点以及其它坐标系和机床参考点(或基准点)的出发点。也就是说数控机床坐标系是由生产厂家事先确定的，一般情况下不准许用户更改，可由机床
8、用户使用说明书(手册)中查到。机床坐标系（ M ）：机床参考点：数控机床坐标系是机床固有的坐标系统，它是通过操作刀具或工件返回机床零点M的方法建立的。但是，在大多数情况下，当已装好刀具和工件时，机床的零点已不可能返回，因而需设参考点R。机床参考点R是由机床制造厂家定义的一个点，R和M的坐标位置关系是固定的，其位置参数存放在数控系统中。当数控系统启动时，都要执行返回参考点R，由此建立各种坐标系。注:机床原点于机床参考点的距离是由系统参数设定的，其值可以为零也可以不为零，如为零则表示重合；不为零，机床回零后显示的机床坐标系的值即为系统参数设定的距离值。工作坐标系（ W ）：（找正，抓中心）工作坐标
9、系 机床坐标系的建立保证刀具在机床上的正确运动，但是，由于加工程序的编制通常是针对某一工件，根据零件图纸进行的，为了便于尺寸的计算、检查，加工程序的坐标系原点一般都于零件图纸的尺寸基准相一致。这种针对某一工件，根据零件图纸建立的坐标系称为工件坐标系（亦称编程坐标系）工件原点 亦称编程原点，该点是指工件装夹完成后，选择工件上的某一点作为编程或加工的原点。 现以立式数控铣床为例来说明工件原点的选择方法：Z方向的原点一般取在工件的上表面。XY平面原点的选择，有两种情况：当工件对称时，一般以对称中心作为XY平面的原点， 当工件不对称时，一般取工件期中的一角作为工件原点。工件坐标系原点设定 工件坐标系原
10、点通常通过零点偏置的方法来进行设定，其设定的过程为：选定装夹后工件的编程坐标系原点，找出该点在机床坐标系中的绝对坐标值，将这些值通过机床面板操作输入机床偏置存储器参数G54G59中，从而将机床坐标系原点偏置移至工件坐标系原点。找出工件坐标系在机床坐标系中位置的过程称为对刀。零点偏置设定的工件坐标系实际上就是在编程与加工之前让数控系统知道工件坐标系在机床坐标系中的具体位置。通过这种方法设定的工件坐标系，只要不对其修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使即机床关机，其坐标系也将保留。工件坐标原点的选择工件坐标原点的选择工件坐标原点选择原则：工件坐标原点选择原则：（1）工件坐标原点应选在零件图的尺寸基准上， 便于坐标值的计算。（2）对称的零件，工件坐标原点应设在对称中心 上，便于对刀。（3）Z轴零点，一般设在工件最高表面。（4）对于一般零件，通常设在工件外轮廓的某一 角上。（5）毛坯材料通常把坐标原点设在工件上表面 中心处。工件坐标系的原点要选择便于测量或对刀，同时要便于编程中坐标值的计算。I、J、K ：圆心坐标系；相对坐标系极坐标系
