1、浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所數(shù)控培訓(xùn)基地,數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ),李約君98121.,2004年暑假,數(shù)控編程與操作培訓(xùn)班招生簡章,隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，并逐步成為世界制造中心，越來越多的中小企業(yè)運(yùn)用數(shù)控加工設(shè)備來增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)數(shù)控技能人才需求量也隨之越來越大，而掌握數(shù)控技術(shù)編程與加工的人才奇缺，中國未來二至三年內(nèi)，將需要200萬各種層次的數(shù)控技術(shù)人才。為此，我校與浙江大學(xué)合作，創(chuàng)建了數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)基地，重點(diǎn)培訓(xùn)面向生產(chǎn)第一線的數(shù)控機(jī)床編程、操作、加工技術(shù)與管理的中、高級(jí)技能型人才。針對(duì)目前企業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床專業(yè)人員的迫切需求，我校將面向社會(huì)常年招生，不定期開辦各種技能與考證的短、長期培訓(xùn)班。1招生對(duì)象：企業(yè)在

2、職相關(guān)崗位技術(shù)工人以及有志在數(shù)控技術(shù)方面發(fā)展的有關(guān)人員，要求具有一定機(jī)械加工及計(jì)算機(jī)知識(shí)，從事過傳統(tǒng)機(jī)加工（車、銑、刨、磨、鏜等）人員最佳。2培訓(xùn)內(nèi)容：模塊一：數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)控機(jī)床原理、機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)、數(shù)控加工工藝、常用數(shù)控編程指令。模塊二：MasterCAM數(shù)控編程：基本二維繪圖、實(shí)體繪圖、復(fù)雜曲面繪制、加工參數(shù)選擇、動(dòng)態(tài)模擬加工、自動(dòng)生成數(shù)控加工程序。模塊三：數(shù)控加工操作：FANUC、SIEMENS等數(shù)控面板與數(shù)控車床（數(shù)控銑床）的操作加工技能。3教學(xué)目的：通過四周的課程培訓(xùn)，使學(xué)員掌握數(shù)控車床（數(shù)控銑床）的編程與操作方法，基本達(dá)到能獨(dú)立運(yùn)用MasterCAM軟件完成中等復(fù)雜程度零件的三維

3、構(gòu)圖、CNC數(shù)控編程和數(shù)控銑床（數(shù)控車床）的實(shí)際加工操作。,第一章概述,什么是數(shù)控機(jī)床？1、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1952年美國Parsons&MIT世界第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床2、數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控-即數(shù)字控制（NumericalControl,NC），是采用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床-是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床,數(shù)字控制（NC）數(shù)控系統(tǒng)（NCSystem）數(shù)控裝置（NCU）計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）直接數(shù)字控制（DNC）手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）加工中心（MC）自動(dòng)換刀裝置（ATC）自動(dòng)托盤交換裝置（APC）柔性制造單元（FMC）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）,3、數(shù)

4、控機(jī)床的組成4、數(shù)控機(jī)床的工作原理,輸入、輸出裝置,計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置,伺服驅(qū)動(dòng)裝置,機(jī)床本體,數(shù)控裝置根據(jù)接受的信號(hào)，控制機(jī)床、刀具選擇等運(yùn)動(dòng)，使各裝置按照數(shù)控程序給定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合要求的零件。1）存儲(chǔ)介質(zhì)用于存放編好的數(shù)控程序。如：八單位標(biāo)準(zhǔn)穿孔紙帶、磁盤等。2）輸入、輸出裝置是機(jī)床與外部設(shè)備的接口.主要有：紙帶閱讀機(jī)、軟盤驅(qū)動(dòng)器、RS232C串行通信口、MDI方式等。3）數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，將接收的數(shù)字化信息經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，使設(shè)備按規(guī)定的動(dòng)作執(zhí)行。,4）伺服系統(tǒng)把來自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。

5、常用的有：直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。5）檢測(cè)反饋系統(tǒng)通過對(duì)機(jī)床實(shí)際情況的檢測(cè)、比較，計(jì)算出偏差，并發(fā)出糾正誤差指令，進(jìn)而提高機(jī)床的加工精度。測(cè)量反饋系統(tǒng)可分為：半閉環(huán)和閉環(huán)兩種系統(tǒng)6）機(jī)床的機(jī)械部件加工運(yùn)動(dòng)的實(shí)際機(jī)械部件。主要包括：主運(yùn)動(dòng)部件，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件、支承部件，還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位部件等輔助裝置。,7）可編程控制器(PLC)數(shù)控設(shè)備用可編程控制器主要完成數(shù)控設(shè)備的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯順序控制，即用PLC程序代替用繼電器控制線路，實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的輔助功能、主軸轉(zhuǎn)速功能、刀具功能的譯碼和控制。數(shù)控設(shè)備用PLC有內(nèi)裝型和獨(dú)立型兩種。內(nèi)裝型PLC從屬于CNC裝置，PLC硬件電路可與

6、CNC裝置其它電路制作在同一塊印刷板上，也可以作成獨(dú)立的電路板。獨(dú)立型PLC獨(dú)立CNC裝置，本身具有完備的硬、軟件功能，可以獨(dú)立完成所規(guī)定的控制任務(wù)。,5、數(shù)控機(jī)床的邏輯組成,6、數(shù)控機(jī)床的分類按工藝用途分類1）數(shù)控車床（NCLathe）。2）數(shù)控銑床（NCMillingMachine）。3）加工中心（MachineCenter）。4）數(shù)控鉆床（NCDrillingMachine）。5）數(shù)控鏜床（NCBoringMachine）。6）數(shù)控齒輪加工機(jī)床（NCGearHollingMachine）。7）數(shù)控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）。,8）數(shù)控外圓磨床（NCExt

7、ernalCylindricalGrindingMachine）。9）數(shù)控輪廓磨床（NCContourGrindingMachine）。10）數(shù)控工具磨床（NCToolGrindingMachine）。11）數(shù)控坐標(biāo)磨床（NCJigGrindingMachine）。12）數(shù)控電火花加工機(jī)床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）。13）數(shù)控線切割機(jī)床（NCWireElectricDischargeMachine）。14）數(shù)控激光加工機(jī)床（NCLaserBeamMachine）。15）數(shù)控沖床（NCPunchingPress）。16）數(shù)控超聲波加工機(jī)床（NCU

8、ltrasonicMachine）。17）其他（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等）。,按運(yùn)動(dòng)方式分類1）點(diǎn)位控制系統(tǒng)（PositioningControl）只控制刀具相對(duì)于工件定位點(diǎn)的位置，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削加工。,2)直線控制系統(tǒng)（Straight-lineControl）控制刀具或機(jī)床工作臺(tái)以給定速度,沿平行于某一坐標(biāo)軸方向，或沿著與坐標(biāo)軸成一定角度的斜線方向，由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)并進(jìn)行切削加工。,3）輪廓控制系統(tǒng)（ContourControl）能同時(shí)控制25個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具和工件按平面、曲面或空間曲面輪廓的規(guī)律進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出復(fù)雜的零件。運(yùn)動(dòng)軌跡是任意斜率的

9、直線、圓弧、螺旋線等。,按控制方式分類1）開環(huán)控制系統(tǒng)（OpenLoopControl）系統(tǒng)沒有位置反饋元件，通常用功率步進(jìn)電機(jī)或電液伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。精度主要取決于伺服元件和機(jī)床傳動(dòng)元件的精度、剛度和動(dòng)態(tài)特性。特點(diǎn)是：系統(tǒng)簡單，調(diào)試維修方便，工作穩(wěn)定，成本較低，但控制精度較低。,2）閉環(huán)控制系統(tǒng)（ClosedLoopControl）在機(jī)床移動(dòng)部件上裝有位置檢測(cè)裝置，用偏差進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際的要求運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)精確定位。精度主要取決于測(cè)量元件的精度。優(yōu)點(diǎn)是：精度高、速度快。主要用于：精度要求較高的機(jī)床。,3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)（Semi-closedLoopControl）位置檢測(cè)裝

10、置安裝在傳動(dòng)絲杠的端部，間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位置。特點(diǎn)：精度介于開環(huán)與閉環(huán)之間，調(diào)試方便，穩(wěn)定性好，應(yīng)用較廣。,按系統(tǒng)功能分類1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床2）全功能型數(shù)控機(jī)床,7、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1）高速化2）高精度化3）多功能化4）智能化5）高可靠性6）綜合自動(dòng)化、集成,鏈接：數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),十五目標(biāo)數(shù)控機(jī)床年增長率:18%到2005年產(chǎn)量:2500030000臺(tái)品種:2000種數(shù)控化率:20%2000年，號(hào)稱“數(shù)控王國”的日本的金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率和產(chǎn)量數(shù)控化率更是分別高達(dá)88.5%和59.4%。而我國機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)值數(shù)控化率僅為22.7%，產(chǎn)量數(shù)控化率為9.1%，與日本1976年的情況相近。

11、,補(bǔ)充：CNC簡介,初步認(rèn)識(shí)：CNC裝置是數(shù)控加工用專用計(jì)算機(jī)，除具有一般計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)外，還有與數(shù)控機(jī)床功能有關(guān)的功能模塊結(jié)構(gòu)和接口單元。CNC裝置由硬件和軟件組成，軟件在硬件的支持下運(yùn)行，離開軟件，硬件便無法工作，兩者缺一不可。,CNC系統(tǒng)的主要工作過程1.正常工作前的準(zhǔn)備工作在接通電源后，CNC裝置將對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的各組成部分的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和診斷，并設(shè)置初始狀態(tài)。2.零件加工控制信息的輸入CNC系統(tǒng)具備了正常工作條件后，開始輸入零件加工程序、刀具長度補(bǔ)償數(shù)值、刀具半徑補(bǔ)償數(shù)值以及工件坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值。3.數(shù)控加工程序的譯碼和預(yù)處理加工控制信息輸入后，啟動(dòng)加工運(yùn)行，此時(shí)

12、CNC裝置在系統(tǒng)控制程序的作用下，對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行預(yù)處理，即進(jìn)行譯碼和預(yù)計(jì)算（刀補(bǔ)計(jì)算、坐標(biāo)變換等）。,4.插補(bǔ)計(jì)算一個(gè)程序段的加工控制信息預(yù)處理完畢后進(jìn)行插補(bǔ)處理。所謂“插補(bǔ)”就是指在一條已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。插補(bǔ)的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，在一段零件輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，計(jì)算出若干個(gè)中間點(diǎn)，分別向各個(gè)坐標(biāo)軸發(fā)出方向、大小和速度都確定的運(yùn)動(dòng)序列指令。5.位置控制各個(gè)坐標(biāo)軸的伺服系統(tǒng)將插補(bǔ)結(jié)果作為各個(gè)坐標(biāo)軸位置調(diào)節(jié)器的指令值，機(jī)床上位置檢測(cè)元件測(cè)得的位移作為實(shí)際位置值。位置調(diào)節(jié)器將兩者進(jìn)行比較，經(jīng)過調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號(hào)，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)。通過各

13、個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的合成，產(chǎn)生數(shù)控加工程序所要求的工件輪廓尺寸。,CNC裝置的功能及特點(diǎn)CNC裝置采用了微處理器、存儲(chǔ)器、接口芯片等，通過軟件實(shí)現(xiàn)過去難以實(shí)現(xiàn)的許多功能，因此CNC裝置的功能要比過去的NC裝置的功能豐富得多，更加便于適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜控制要求。一、CNC裝置的功能數(shù)控裝置的功能通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)的必備功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。CNC裝置的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能指令代碼上。下面簡要介紹以下CNC裝置的功能。,控制功能控制功能是指CNC裝置能夠控制的以及能夠同時(shí)控制的軸數(shù)?？刂乒δ苁菙?shù)控裝置的主要性能指標(biāo)之一。

14、控制軸有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，基本軸和附加軸?？刂戚S數(shù)越多，特別是同時(shí)控制軸數(shù)越多，CNC裝置的功能越強(qiáng)，同時(shí)CNC裝置就越復(fù)雜，編制零件加工程序也就越困難。準(zhǔn)備功能準(zhǔn)備功能也稱G功能，用來指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能，包括基本移動(dòng)、程序暫停、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、基準(zhǔn)點(diǎn)返回、固定循環(huán)等指令。它用地址G和它后續(xù)的兩位數(shù)字表示。ISO標(biāo)準(zhǔn)中，準(zhǔn)備功能從G00G99共100種。,插補(bǔ)功能CNC裝置是通過軟件進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，連續(xù)控制時(shí)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，計(jì)算速度很難滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給速度和分辨率的要求。因此實(shí)際的CNC裝置插補(bǔ)功能被分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。進(jìn)行輪廓加工的零件的形狀，大部分是直線和圓弧構(gòu)成，有的是由更復(fù)

15、雜的曲線構(gòu)成，因此有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、樣條曲線插補(bǔ)等。實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算的方法有逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法等。,CNC系統(tǒng)中具有的插補(bǔ)功能有直線插補(bǔ)功能、圓弧插補(bǔ)功能、拋物線插補(bǔ)功能以及螺旋線插補(bǔ)功能等。直線和圓弧插補(bǔ)功能采用的插補(bǔ)算法一般為脈沖增量插補(bǔ)算法和數(shù)字增量插補(bǔ)（數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)）算法。逐點(diǎn)比較法又稱區(qū)域判別法或醉步式近似法?；舅枷胧潜豢刂茖?duì)象在數(shù)控裝置的控制下，按要求的軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，每走一步都要和規(guī)定的軌跡比較，根據(jù)比較的結(jié)果決定下一步的移動(dòng)方向。逐點(diǎn)比較法可以實(shí)現(xiàn)直線和圓弧插補(bǔ)。逐點(diǎn)比較法的應(yīng)用對(duì)象主要在兩坐標(biāo)開環(huán)CNC系統(tǒng)中應(yīng)用。,逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)算法

16、：,判別函數(shù)及判別條件如圖所示，對(duì)XY平面第一象限直線段進(jìn)行插補(bǔ)。直線段起點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)O，終點(diǎn)位于A（Xe,Ye）。設(shè)點(diǎn)P（Xi，Yi）為任一動(dòng)點(diǎn)。若P點(diǎn)在直線OA上，則：XeYiXiYe=0若P點(diǎn)在直線OA上方，則：XeYiXiYe0若P點(diǎn)在直線OA下方，則：XeYiXiYe0時(shí)，加工點(diǎn)P落在直線上方；當(dāng)F0時(shí)，應(yīng)該向+X方向發(fā)一脈沖，使刀具向+X方向前進(jìn)一步，以接近該直線。當(dāng)F0做同樣的處理，既都向+X方向發(fā)一脈沖。,迭代法偏差函數(shù)F的推導(dǎo)為了減少計(jì)算量，通常采用迭代法計(jì)算偏差函數(shù)F:即每走一步，新加工點(diǎn)的偏差用前一點(diǎn)的偏差遞推出來。F0時(shí)，應(yīng)向+X發(fā)出一進(jìn)給脈沖，刀具從現(xiàn)加工點(diǎn)（Xi,

17、Yi）向+X方向前進(jìn)一步，達(dá)到新加工點(diǎn)（Xi+1,Yi），則新加工點(diǎn)的偏差值為：Fi+1,i=XeYiXi+1Ye=XeYi(Xi+1)Ye=XeYiXiYe-Ye=FYeF0時(shí)，應(yīng)向+Y發(fā)出一進(jìn)給脈沖，刀具從現(xiàn)加工點(diǎn)（Xi,Yi）向+Y方向前進(jìn)一步，達(dá)到新加工點(diǎn)（Xi+1,Yi），則新加工點(diǎn)的偏差值為：Fi+1,i=XeYi+1XiYe=Xe(Yi+1)XiYe=XeYiXiYe+Xe=F+Xe,N,逐點(diǎn)比較法工作循環(huán)圖,（4）插補(bǔ)步驟,例題：設(shè)欲加工的直線位于XY平面的第一象限，直線的起點(diǎn)坐標(biāo)為坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)坐標(biāo)為Xe=5，Ye=3。試用逐點(diǎn)比較法對(duì)該段直線進(jìn)行插補(bǔ)，并畫出插補(bǔ)軌跡。解插補(bǔ)

18、過程運(yùn)算過程如下表所示，表中Xe，Ye是直線終點(diǎn)坐標(biāo)，n為總步數(shù)，n=|Xe|+|Ye|=8。,逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)軌跡,固定循環(huán)加工功能用數(shù)控機(jī)床加工零件，一些典型的加工工序，如鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削、切螺紋等，所需完成的動(dòng)作循環(huán)十分典型，將這些典型動(dòng)作預(yù)先編好程序并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用G代碼進(jìn)行指令。固定循環(huán)中的G代碼指令的動(dòng)作程序要比一般的G代碼所指令的動(dòng)作要多得多，因此使用固定循環(huán)功能，可以大大簡化程序編制。,進(jìn)給功能進(jìn)給功能用F直接指令各軸的進(jìn)給速度進(jìn)給速度表示刀具每分鐘移動(dòng)的距離,單位是mm/min同步進(jìn)給速度為主軸每轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)給軸的進(jìn)給量,單位是mm/r?？焖龠M(jìn)給速度它是通過參數(shù)設(shè)定

19、的，用G00指令指定，同時(shí)可以通過操作面板上的快速倍率開關(guān)修正。進(jìn)給倍率操作面板上設(shè)置了進(jìn)給倍率開關(guān)，可以對(duì)程序中指定的F值進(jìn)行修正。倍率可在0%200%之間變化。,主軸功能主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能，用地址S和它后續(xù)的數(shù)值表示，單位是r/min。主軸的轉(zhuǎn)向要用M03、M04指令指定。輔助功能輔助功能是數(shù)控加工中不可缺少的輔助操作，用地址M和它后續(xù)的數(shù)字表示。在ISO標(biāo)準(zhǔn)中，可有M00M99共100種。輔助功能用來規(guī)定主軸的起、停，冷卻液的開、關(guān)等。刀具功能刀具功能是用來選擇刀具，用地址T和它后續(xù)的數(shù)值表示。刀具功能一般要和輔助功能一起使用。,補(bǔ)償功能加工過程中由于刀具磨損或更換刀具，以及

20、機(jī)械傳動(dòng)中的絲杠螺距誤差和反向間隙，將使實(shí)際加工出的零件尺寸與程序規(guī)定的尺寸不一致，造成加工誤差。因此CNC裝置設(shè)計(jì)了補(bǔ)償功能，它可以把刀具長度、刀具半徑的補(bǔ)償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤差的補(bǔ)償量輸入到CNC裝置的存儲(chǔ)器，它就按補(bǔ)償量重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的零件。字符顯示功能CNC裝置可以配置單色或彩色CRT，通過軟件和接口實(shí)現(xiàn)字符和圖形顯示?？梢燥@示加工程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、故障信息、零件圖形、動(dòng)態(tài)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡等。,（十一）自診斷功能CNC裝置中設(shè)置了各種診斷程序，可以防止故障的發(fā)生或擴(kuò)大。在故障出現(xiàn)后可迅速查明故障類型及部位，減少因故障而造成的

21、停機(jī)時(shí)間。（十二）通信功能通常具有RS232C接口，有還備有DNC接口。現(xiàn)在部分?jǐn)?shù)控機(jī)床還具有網(wǎng)卡，可以接入互聯(lián)網(wǎng)。（十三）在線編程功能此功能可以在數(shù)控加工過程中進(jìn)行，因此不占用機(jī)時(shí)。在線編程時(shí)使用的自動(dòng)編程軟件有：人機(jī)交互式自動(dòng)編程系統(tǒng)、APT語言編程系統(tǒng)、藍(lán)圖直接編程系統(tǒng)等。,常見的數(shù)控機(jī)床重要部件：,CNC數(shù)控系統(tǒng)伺服電機(jī),感應(yīng)同步器,V2定尺滑尺正弦繞組VsVc余弦繞組,編碼器,光柵,滾珠絲桿副直線導(dǎo)軌副,數(shù)控加工的工藝分析1、工藝與工步的劃分?jǐn)?shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1)、工序的劃分根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：（1）以一次安裝、加工作為

22、一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會(huì)受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。,（3）以加工部位劃分工序。對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對(duì)于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于對(duì)粗加工后可能發(fā)生的變

23、形需要進(jìn)行校形，故一般來說，凡要進(jìn)行粗、精加工的過程，都要將工序分開。2)、順序的安排順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮；（2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工；（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)；,2、確定定位和夾緊方案,在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：（1）盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；（2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在

24、一次裝夾后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長的裝夾方案；（4）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。,3、確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）、尋求最短加工路線如加工左圖所示零件上的孔系。中圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用右圖的走刀路線，減少空刀時(shí)間，則可節(jié)省定位時(shí)間近一倍，提高了加工效率。,2）、最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。如圖a為用行切

25、方式加工內(nèi)腔的走刀路線，這種走刀能切除內(nèi)腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度。所以如采用b圖的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖c也是一種較好的走刀路線方式。,3）、選擇切入切出方向考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時(shí)，刀具的切出或切入點(diǎn)應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕，如圖所示。,4、確定刀具與工件的相對(duì)位置,對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，在加工開始時(shí)，

26、確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的，這一相對(duì)位置是通過確認(rèn)對(duì)刀點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)刀點(diǎn)是指通過對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對(duì)刀點(diǎn)往往就選擇在零件的加工原點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則如下：,（1）所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡單；（2）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置；（3）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置；（4）對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。在使用對(duì)刀點(diǎn)確定加工原點(diǎn)時(shí)，就需要進(jìn)行“對(duì)刀”。所謂對(duì)刀是指使“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合的操作。每把刀具的半徑與長度尺寸都是不同的，刀具裝在機(jī)床上后，

27、應(yīng)在控制系統(tǒng)中設(shè)置刀具的基本位置?！暗段稽c(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。如下頁圖中所示，圓柱銑刀的刀位點(diǎn)是刀具中心線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀的刀位點(diǎn)是球頭的球心點(diǎn)或球頭頂點(diǎn)；車刀的刀位點(diǎn)是刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭的刀位點(diǎn)是鉆頭頂點(diǎn)。,換刀點(diǎn)是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進(jìn)行加工的機(jī)床而設(shè)置的，因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過程中要自動(dòng)換刀。對(duì)于手動(dòng)換刀的數(shù)控銑床，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時(shí)碰傷零件、刀具或夾具，換刀點(diǎn)常常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量。,五、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng),1數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系在數(shù)控機(jī)床中，為了實(shí)現(xiàn)零件的加工，往往需要控制幾個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這就需要建立坐標(biāo)系，以便區(qū)別

28、不同運(yùn)動(dòng)方向。為了使編出的程序在不同廠家生產(chǎn)的同類機(jī)床上有互換性，必須統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)方向。我國的JB3051-82標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的命名，其中的規(guī)定與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO841中的規(guī)定是相同的。,右手笛卡爾直角坐標(biāo)系,（1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開工件的方向?yàn)檎?。?）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對(duì)刀具主軸向立柱方向看，向右為正。（3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定后，用右手直角坐標(biāo)系來確定。（4）指定平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。（5）指定不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸也可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W

29、坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。,機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。（1）數(shù)控車床的原點(diǎn)在數(shù)控車床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處。同時(shí)，通過設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機(jī)床原點(diǎn)設(shè)定在X、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。（2）數(shù)控銑床的原點(diǎn)在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。,機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。數(shù)控機(jī)床開機(jī)時(shí)，必須先確定機(jī)床原點(diǎn)，而確定機(jī)床原點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是刀架返回參考點(diǎn)的操作，這樣通過確認(rèn)參考點(diǎn)，就確定了機(jī)床原點(diǎn)。只有機(jī)床參考點(diǎn)被確認(rèn)后，刀具（或工作臺(tái)）移動(dòng)