第1章数控编程PPT讲稿.ppt

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1、第第1 1章数控编程章数控编程第1页，共47页，编辑于2022年，星期日数控车床概述1.1 1.1 数控机床的基本知识数控机床的基本知识1.2 1.2 数控车床工作原理数控车床工作原理1.3 1.3 数控车削加工工艺范围及特点数控车削加工工艺范围及特点1.4 1.4 数控机床分类数控机床分类第2页，共47页，编辑于2022年，星期日1.1 数控机床的基本知识1.1.1 1.1.1 数控与数控机床的概念数控与数控机床的概念 数字控制数字控制（GB8129-87GB8129-87）“用数字化信号对机用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。数控机床

2、数控机床装备了数控系统的机床。装备了数控系统的机床。计算机数控（计算机数控（CNCCNC）系统）系统数控系统也采用专用或数控系统也采用专用或通用计算机及控制软件与相关的电气元部件一起来实通用计算机及控制软件与相关的电气元部件一起来实现数控功能。现数控功能。第3页，共47页，编辑于2022年，星期日1.1 数控机床的基本知识1.1.2 1.1.2 数控车床型号及技术参数数控车床型号及技术参数 1.1.2.1 1.1.2.1 数控车床型号数控车床型号 根根据据金金属属切切削削机机床床型型号号编编制制的的方方法法（JB1838-85JB1838-85）中中规规定定，机机床床均均用用汉汉语语拼拼音音字

3、字母母和和数数字字，按按一一定定规规律律组组合合进进行行编编号号，以以表表示示机机床床的的类类型型和和主主要要规规格格。数数控控车车床床编编号号CK6136CK6136中中，字字母母与与数数字含义如下所示：字含义如下所示：C C K K 6 6 1 1 3636 主参数代号主参数代号 （床身上工件最大回转直径的（床身上工件最大回转直径的1/101/10，单位，单位mmmm）系代号（卧式车床系）系代号（卧式车床系）组代号（落地及卧式车床组）组代号（落地及卧式车床组）特性代号（数控）特性代号（数控）类代号（车床类）类代号（车床类）第4页，共47页，编辑于2022年，星期日1.1 数控机床的基本知识

4、 1.1.2.2 数控车床技术参数 技术参数是用户购买机床时的主要依据，表11为CK6136和CA6140的技术参数，旨在了解数控车床与普通车床在技术参数种类和数值上的不同。数控机床性能指标的含义和对机床的影响见表12数控机床性能指标表。规格及参数名称规格及参数名称单位单位CK6136ACK6136ACA6140CA6140与与 工工件件 尺尺寸寸 和和工工 夹夹具具 有有关关 的的参数参数床床身身上上工工件件最最大大回回转直径转直径360360400400两两顶顶尖尖间间最最大大支支撑撑长度长度750750750750主轴通孔直径主轴通孔直径58584848主轴内孔锥度主轴内孔锥度No.No

5、.莫氏莫氏6 6号号莫氏莫氏6 6号号主轴端部代号主轴端部代号No.No.D6D6尾架套筒内孔锥度尾架套筒内孔锥度No.No.莫氏莫氏4 4号号莫氏莫氏4 4号号表表1 11 1数控车床和普通车床技术参数数控车床和普通车床技术参数第5页，共47页，编辑于2022年，星期日1.1 数控机床的基本知识与与 机机 床床动动 力力 特特性性 和和 技技术术 经经 济济指指 标标 有有关关 的的 参参数数主轴转速范围主轴转速范围r/minr/min20020018201820101014001400（正转）（正转）141415801580（反转）（反转）主轴转速级数主轴转速级数无级无级正转正转2424，

6、反转，反转1212Z Z轴最快进给速度轴最快进给速度m/minm/min6 64 4X X轴最快给速度轴最快给速度n/minn/min3 32 2最最小小设设定定单单位位（脉脉冲冲当当量）量）Z Z：0.01 X0.01 X：0.0050.005Z Z：0.1 0.1 X X：0.020.02定位精度定位精度0.040.04（z z）0.030.03（x x）重复定位精度重复定位精度0.0160.016（z z）0.0120.012（x x）主电机功率主电机功率KwKw4 4 或或5.55.57.57.5进给电机功率进给电机功率KwKw外形尺寸（长外形尺寸（长宽宽高）高）机床净重机床净重kgk

7、g1600160020002000第6页，共47页，编辑于2022年，星期日1.1 数控机床的基本知识种类种类项目项目含义含义影响影响精精度度指指标标定位精度定位精度数数控控机机床床工工作作台台等等移移动动部部件件在在确确定定的的终终点点所所达达到到的的实实际际位置的水平位置的水平直直接接影影响响加加工工零零件件的的位置精度位置精度重复定位精度重复定位精度同同一一数数控控机机床床上上，应应用用相相同同加加工工程程序序加加工工一一批批零零件件所所得连续质量的一致程度得连续质量的一致程度影影响响一一批批零零件件的的加加工工一致性、质量稳定性一致性、质量稳定性分度精度分度精度分分度度工工作作台台在在

8、分分度度时时，理理论论要要求求回回转转的的角角度度值值与与实实际际回回转角度值的差值转角度值的差值影影响响零零件件加加工工部部位位的的空空间间位位置置及及孔孔系系加加工工的同轴度的同轴度分辨率分辨率数数控控机机床床对对两两个个相相邻邻的的分分散散细节间可分辨的最小间隔，细节间可分辨的最小间隔，决决定定机机床床的的加加工工精精度度和表面质量和表面质量脉冲当量脉冲当量执行运动部件的移动量执行运动部件的移动量决决定定机机床床的的加加工工精精度度和表面质量和表面质量表表1 12 2数控机床性能指标表数控机床性能指标表第7页，共47页，编辑于2022年，星期日1.1 数控机床的基本知识坐坐标标轴轴可控轴

9、数可控轴数机床数控装置能控制的轴数机床数控装置能控制的轴数影影响响机机床床功功能能、加加工工适适应应性性和工艺范围和工艺范围联动轴数联动轴数机机床床数数控控装装置置控控制制的的坐坐标标轴轴同同时时到到达空间某一点的坐标数目达空间某一点的坐标数目影影响响机机床床功功能能、加加工工适适应应性性和工艺范围和工艺范围运运动动性性能能指指表表主轴转速主轴转速机床主轴转动速度机床主轴转动速度可可加加工工小小孔孔和和提提高高零零件件表表面面质量质量进给速度进给速度机床进给线速度机床进给线速度影影响响零零件件加加工工质质量量、生生产产效效率、刀具寿命率、刀具寿命行程行程数控机床坐标轴空间运动范围数控机床坐标轴

10、空间运动范围影响零件加工大小影响零件加工大小摆角范围摆角范围数控机床摆角坐标的转角大小数控机床摆角坐标的转角大小影影响响加加工工零零件件的的空空间间大大小小和和机床刚度机床刚度刀库容量刀库容量刀库能存放加工所需的刀具数量刀库能存放加工所需的刀具数量加工适应性及加工资源加工适应性及加工资源换刀时间换刀时间带带自自动动换换刀刀装装置置的的机机床床在在主主轴轴用用刀刀与与刀刀库库中中下下一一工工序序用用刀刀交交换换所所需需的的时间时间影响加工效率影响加工效率加工能力加工能力指标指标每每分分钟钟最最大大金金属属切切除率除率单位时间内去除金属余量的体积单位时间内去除金属余量的体积影响加工效率影响加工效率

11、第8页，共47页，编辑于2022年，星期日1.2 数控车床工作原理1.2.1 数控车床组成及其作用图11 CK6136外形图图11为数控车床CK6136外形图。第9页，共47页，编辑于2022年，星期日1.2 数控车床工作原理传统观点：传统观点：数控机床由程序载体、输入输出设备、数控系统、伺服数控机床由程序载体、输入输出设备、数控系统、伺服系统、机床主体等组成。但现代数控机床的数控系统都采用模块化结系统、机床主体等组成。但现代数控机床的数控系统都采用模块化结构，伺服系统中的伺服单元和驱动装置为数控系统中的一个子系统，构，伺服系统中的伺服单元和驱动装置为数控系统中的一个子系统，输入输出装置也为数

12、控系统中的一个功能模块。输入输出装置也为数控系统中的一个功能模块。现在的观点现在的观点：数控机床主要由计算机数控系统和机床本体组：数控机床主要由计算机数控系统和机床本体组成，如图成，如图1 12 2。其中每一部分的功用如下。其中每一部分的功用如下。第10页，共47页，编辑于2022年，星期日1.2 数控车床工作原理1.2.1.1 输入装置 1.2.1.2 计算机数控装置1.2.1.3 伺服系统1.2.1.4 测量装置1.2.1.5 机床本体 第11页，共47页，编辑于2022年，星期日1.2 数控车床工作原理 1.2.2 1.2.2 数控系统的主要功能数控系统的主要功能取决于数控系统硬件和软件

13、的配置取决于数控系统硬件和软件的配置：1.2.2.1 1.2.2.1 多轴控制功能多轴控制功能 1.2.2.2 1.2.2.2 插补功能插补功能1.2.2.3 1.2.2.3 进给功能进给功能1.2.2.4 1.2.2.4 主轴功能主轴功能1.2.2.5 1.2.2.5 刀具功能刀具功能 1.2.2.6 1.2.2.6 刀具补偿功能刀具补偿功能 1.2.2.7 1.2.2.7 机械误差补偿功能机械误差补偿功能 1.2.2.8 1.2.2.8 操作功能操作功能 1.2.2.9 1.2.2.9 程序管理功能程序管理功能 1.2.2.10 1.2.2.10 图形显示功能图形显示功能 1.2.2.11

14、 1.2.2.11 辅助编程功能辅助编程功能 1.2.2.12 1.2.2.12 自诊断报警功能自诊断报警功能 1.2.2.13 1.2.2.13 通讯功能通讯功能 第12页，共47页，编辑于2022年，星期日 1.2.2.1 1.2.2.1 多轴控制功能多轴控制功能 包括平动轴和回转轴包括平动轴和回转轴,基本平动坐标轴是基本平动坐标轴是X X、Y Y、Z Z轴，轴，基本回转坐标轴是基本回转坐标轴是A A、B B、C C轴。轴。联动轴联动轴指数控系统按照加工的要求可以控制同时运指数控系统按照加工的要求可以控制同时运动的坐标轴的数目。动的坐标轴的数目。第13页，共47页，编辑于2022年，星期日

15、1.2 数控车床工作原理 1.2.2.2 1.2.2.2 插插补补功功能能 指指数数控控机机床床能能够够实实现现的的运运动动轨轨迹迹。如如直直线线、圆圆弧弧、螺螺旋旋线线、抛抛物物线线、正正弦弦曲曲线线等等。数数控控机机床床的的插插补补功功能能越越强，强，说明加工的轮廓种类越多。说明加工的轮廓种类越多。1.2.2.3 1.2.2.3 进进给给功功能能 包包括括快快速速进进给给(空空行行程程移移动动)、切切削削进进给给、手手动动连连续续进进给给、点点动动，进进给给量量调调整整(倍倍率率开开关关)、自自动动加加速速减减速速功功能能等等性性能能。进进给给功功能能与与伺伺服服驱驱动动系系统统的的性性能

16、能有有很很大大的的关关系。系。1.2.2.4 1.2.2.4 主主轴轴功功能能 可可实实现现恒恒转转速速、恒恒线线速速度度、定定向向停停车车及及转转速速调调整整(倍倍率率开开关关)等等功功能能。恒恒线线速速度度指指的的是是主主轴轴可可以以自自动动变变速速，使使得得刀刀具具对对工工件件切切削削点点的的线线速速度度保保持持不不变变。主主轴轴定定向向停停车车功功能能主主要要用用于于数数控控机机床床在在换换刀刀、精精镗镗等等工工序序退退刀刀前前，对主轴进行准确定位，对主轴进行准确定位，以便于退刀。以便于退刀。第14页，共47页，编辑于2022年，星期日1.2 数控车床工作原理 1.2.2.5 1.2.

17、2.5 刀刀具具功功能能 指指在在数数控控机机床床上上可可以以实实现现刀刀具具的的自自动动选选择择和和自自动换刀。动换刀。1.2.2.6 1.2.2.6 刀刀具具补补偿偿功功能能 包包括括刀刀具具位位置置补补偿偿、半半径径补补偿偿和和长长度度补补偿偿功功能能。半半径径补补偿偿中中有有车车刀刀的的刀刀尖尖半半径径、铣铣刀刀半半径径的的补补偿偿，长度补偿中有车刀长度变化的补偿。长度补偿中有车刀长度变化的补偿。1.2.2.7 1.2.2.7 机机械械误误差差补补偿偿功功能能 指指系系统统可可以以自自动动补补偿偿机机械械传传动动部部件因间隙产生的误差的功能。件因间隙产生的误差的功能。1.2.2.8 1

18、.2.2.8 操操作作功功能能 数数控控机机床床通通常常有有单单程程序序段段运运行行、跳跳段段执执行行、连连续续运运行行、试试运运行行、图图形形模模拟拟仿仿真真、机机械械锁锁住住、暂暂停停和和急停等功能，急停等功能，有的还有软件操作功能。有的还有软件操作功能。1.2.2.9 1.2.2.9 程程序序管管理理功功能能 指指对对加加工工程程序序的的检检索索、编编制制、插插入入、删删除除、更更名名、锁锁住住、在在线线编编辑辑(即即后后台台编编辑辑,在在执执行行自自动动加加工工的的同时进行编辑同时进行编辑)以及程序的存储通信等。以及程序的存储通信等。第15页，共47页，编辑于2022年，星期日1.2

19、数控车床工作原理 1.2.2.10 1.2.2.10 图图形形显显示示功功能能 在在显显示示器器(CRT)(CRT)上上进进行行二二维维或或三三维维、单单色色或或彩彩色色的的图图形形显显示示。图图形形可可以以进进行行缩缩放放、旋旋转转，还还可可以进行刀具轨迹动态显示。以进行刀具轨迹动态显示。1.2.2.11 1.2.2.11 辅辅助助编编程程功功能能 如如固固定定循循环环、镜镜像像、图图形形缩缩放放、子子程程序序、宏宏程程序序、坐坐标标轴轴旋旋转转、极极坐坐标标等等功功能能，可可减减少少手手工工编编程程的的工工作作量量和难度。和难度。1.2.2.12 1.2.2.12 自自诊诊断断报报警警功功

20、能能 指指数数控控系系统统对对其其软软件件、硬硬件件故故障障的的自自我我诊诊断断能能力力。这这项项功功能能可可以以用用于于监监视视整整个个机机床床和和整整个个加加工工过程是否正常，过程是否正常，并在发生异常时及时报警。并在发生异常时及时报警。1.2.2.13 1.2.2.13 通通讯讯功功能能 现现代代数数控控系系统统中中一一般般到到配配有有RS232RS232接接口口或或DNCDNC接接口口,可可以以与与上上级级计计算算机机进进行行信信号号的的高高速速传传输输。高高档档数数控控系系统统还可与还可与MAPMAP或或INTERNETINTERNET相连，以适应相连，以适应FMSFMS、CIMSC

21、IMS的要求。的要求。第16页，共47页，编辑于2022年，星期日1.2 数控车床工作原理 1.2.3 数控机床工作原理 数控机床工作原理如图数控机床工作原理如图1 13 3。第17页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点1.3 1.3 数控车削加工工艺范围及特点数控车削加工工艺范围及特点 1.3.1 1.3.1 数控车削加工工艺范围数控车削加工工艺范围 数控车床是数控机床中应用数控车床是数控机床中应用最广泛的一种最广泛的一种，在数控车床上可以，在数控车床上可以加工各种带有复杂母线的回转体零件加工各种带有复杂母线的回转体零件，高级的数控车床（一高级的数控车床（一

22、般称为车削中心）还能进行铣削、钻削以及加工多边形零件般称为车削中心）还能进行铣削、钻削以及加工多边形零件。如图如图1 14 4为在数控车床上加工的工艺范围。为在数控车床上加工的工艺范围。第18页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点图14 车削工艺范围第19页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 1.3.2 数控车削特点 数控车床加工有普通车床无法比拟的特点，主要有以下几点。1.3.2.1 数控车床的特点 （1）传动链短 与普通车床相比，进给驱动不再是电机-皮带-齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动刀架运

23、动完成，不再使用挂轮、离合器等传动部件，传动链大大缩短。第20页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 （2 2）刚性高）刚性高 为为了了与与数数控控系系统统的的高高精精度度相相匹匹配配，数数控控机机床床的的刚刚性性高高，以以便便适适应高精度的加工。应高精度的加工。（3 3）轻拖动）轻拖动 刀刀架架移移动动采采用用滚滚珠珠丝丝杠杠副副，摩摩擦擦小小，移移动动轻轻便便。丝丝杠杠两两端端的的支支承承是是专专用用轴轴承承，其其压压力力角角比比普普通通轴轴承承大大，在在出出厂厂时时选选配配好好；数数控控车车床床的的润润滑滑部部分分采采用用油油雾雾自自动动润润滑滑，这这些

24、些措措施施都都使使得得数数控控车床移动轻便。车床移动轻便。第21页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点1.3.2.2 1.3.2.2 数控车床加工特点数控车床加工特点 （1 1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度 （2 2）加工的零件质量高且稳定）加工的零件质量高且稳定（3 3）生产效率高）生产效率高 （4 4）便于新产品研制和改型）便于新产品研制和改型 （5 5）可向更高级的制造系统发展）可向更高级的制造系统发展 （6 6）加工成本较高）加工成本较高 （7 7）维修要求高维修要求高 第22页，共47页，编辑

25、于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 1.3.2.2 1.3.2.2 数控车床加工特点数控车床加工特点 （1 1）自自动动化化程程度度高高，可可以以减减轻轻操操作作者者的的体体力力劳劳动动强强度度 数数控控加加工工过过程程是是按按输输入入的的程程序序自自动动完完成成的的，操操作作者者只只需需开开始始时时对对刀刀、装装卸卸工工件件、更更换换刀刀具具，加加工工过过程程中中，主主要要是是观观察察和和监监督督机机床床运运行行。但但是是，由于数控机床的技术含量高，由于数控机床的技术含量高，操作者的脑力劳动强度相应提高操作者的脑力劳动强度相应提高。（2 2）加加工工的的零零件件质质量量高

26、高且且稳稳定定 数数控控机机床床的的定定位位精精度度和和重重复复定定位位精精度度都都很很高高，较较容容易易保保证证一一批批零零件件尺尺寸寸的的一一致致性性，只只要要工工艺艺设设计计和和程程序序正正确确合合理理，加加之之精精心心操操作作，就就可可以以保保证证零零件件获获得得较较高高的的加加工工精度精度，也便于对加工过程实行质量控制。，也便于对加工过程实行质量控制。第23页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 （3 3）生产效率高）生产效率高 数控机床加工时能在一次装夹中加工多个加工表数控机床加工时能在一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省去普通机

27、床加工时的不少中间工序，面，一般只检测首件，所以可以省去普通机床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间和机动时间，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间和机动时间，而而且且由由于于数数控控加加工工出出的的零零件件质质量量稳稳定定，为为后后续续工工序序带带来来方方便，其综合效率明显提高。便，其综合效率明显提高。（4 4）便便于于新新产产品品研研制制和和改改型型 数数控控加加工工一一般般不不需需要要很很多多复复杂杂的的工工艺艺装装备备，通通过过编编制制加加工工程程序序就就可可把把形形状状复复杂杂和和精精度度要要求求较较高高的的零零件件加加工工出出来来，当当产产品品改改型型，更更改改设

28、设计计时时，只只要要改改变变程程序序，而而不不需需要要重重新新设设计计工工装装。所所以以，数数控控加加工工能能大大大大缩缩短短产产品品研研制制周周期期，为为新新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。第24页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 （5 5）可可向向更更高高级级的的制制造造系系统统发发展展 数数控控机机床床及及其其加加工工技术是计算机辅助制造的基础。技术是计算机辅助制造的基础。（6 6）加加工工成成本本较较高高 这这是是由由于于数数控控机机床床设设备备费费用用高高，首次加工准备周期较长，维修成本高等

29、因素造成。首次加工准备周期较长，维修成本高等因素造成。（7 7）维维修修要要求求高高 数数控控机机床床是是技技术术密密集集型型的的机机电电一一体体化化的的典典型型产产品品，需需要要维维修修人人员员既既懂懂机机械械，又又要要懂懂微微电子维修方法的知识，同时还要配备较好的维修装备。电子维修方法的知识，同时还要配备较好的维修装备。第25页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点1.3.2.3 1.3.2.3 适合数控机床加工的零件适合数控机床加工的零件 （1 1）多品种中小批量零件最合适。）多品种中小批量零件最合适。（2 2）精度要求高的零件。）精度要求高的零件。（3

30、3）表面粗糙度值小的零件。）表面粗糙度值小的零件。（4 4）轮廓形状复杂的零件。）轮廓形状复杂的零件。第26页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 1.3.2.3 1.3.2.3 适合数控机床加工的零件适合数控机床加工的零件 （1 1）多多品品种种中中小小批批量量零零件件最最合合适适。随随着着数数控控车车床床制制造造成成本本的的逐逐步步下下降降，现现在在不不管管是是国国内内还还是是国国外外，加加工工大大批批量量零零件件的的情情况况也也已已经经出出现现。加加工工很很小小批批量量和和单单件件生生产产时时，如如能能缩缩短短程程序序的的调调试试时时间间（机机外外编编程

31、程与与调调试试）和和工工装装（刀刀、量量、夹夹具具）的的准准备备时时间间也也是是可以选用的。可以选用的。（2 2）精精度度要要求求高高的的零零件件。由由于于数数控控车车床床的的刚刚性性好好，制制造造精精度度高高，对对刀刀精精确确，能能方方便便的的进进行行尺尺寸寸补补偿偿，所所以以能能加加工工尺尺寸寸精精度度要要求求高高的工件。的工件。第27页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 （3 3）表表面面粗粗糙糙度度值值小小的的零零件件。在在工工件件和和刀刀具具的的材材料料、精精车车余余量量及及刀刀具具角角度度一一定定的的情情况况下下，表表面面粗粗糙糙度度取取决决于于

32、切切削削速速度度和和进进给给速速度度。普普通通车车床床是是恒恒定定转转速速，直直径径不不同同，切切削削速速度度（线线速速度度）不不同同，而而数数控控车车床床具具有有恒恒线线速速度度切切削削功功能能，车车端端面面、不不同同直直径径外外圆圆时时可可以以用用同同样样的的线线速速度度，保保证证表表面面粗粗糙糙度度值值既既小小又又一一致致；在在车车削削表表面面粗粗糙糙度度不不同同的的表表面面时时，粗粗糙糙度度小小的的表表面面选选用用小小的的进进给给速速度度，粗粗糙糙度度大大的的表表面面选选用用大大些些的的进进给给速速度度，可可变变性性很很好好，这这点点在普通车床很难做到。在普通车床很难做到。（4 4）轮

33、轮廓廓形形状状复复杂杂的的零零件件。任任意意平平面面曲曲线线都都可可用用直直线线或或圆圆弧弧来来逼逼近近，数数控控车车床床具具有有圆圆弧弧插插补补功功能能，因因此此数数控控车车床床不不仅仅可可以以加加工工素素线线为为直直线线的回转体，也可以加工素线为曲线的回转体。的回转体，也可以加工素线为曲线的回转体。第28页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点1.3.2.4 1.3.2.4 数控车床所用工艺装备的特点数控车床所用工艺装备的特点（1 1）刀架的特点）刀架的特点 刀刀架架是是数数控控车车床床的的重重要要部部件件，它它安安装装各各种种切切削削加加工工刀刀具具，其其

34、结结构构直直接接影影响响机机床床的的切切削削性性能能和和工工作作效效率率。转转塔塔式式刀刀架架是是普普遍遍采采用用的的刀刀架架形形式式，如如图图1-51-5所所示示。它它通通过过转转塔塔头头的的旋旋转转、分分度度、定定位位来来实实现现机机床床的的自自动动换换刀刀工工作作。两两轴轴连连续续控控制制的的数数控控车车床床，一一般般都都采采用用 6 612 12 工工位位转转塔塔式式刀刀架架。排排刀刀式式刀刀架架主主要要用用于于小小型型数数控控车车床床，适适用用于于短短轴轴或或套套类类零零件件加加工工。方刀架方刀架在中低档数控车床中也有使用。在中低档数控车床中也有使用。第29页，共47页，编辑于202

35、2年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点（2 2）刀具的特点）刀具的特点 数控机床刀具应满足以下要求：数控机床刀具应满足以下要求：？a.a.精度较高、寿命高、尺寸稳定、变化小。精度较高、寿命高、尺寸稳定、变化小。数控车床能兼作粗数控车床能兼作粗精车削，为精车削，为使粗车能大切深、大走刀使粗车能大切深、大走刀，要求粗车刀具有强度，要求粗车刀具有强度高、耐用度好；高、耐用度好；精车则保证加工精度精车则保证加工精度，所以要求刀具锋利、，所以要求刀具锋利、精度高、耐用度好。精度高、耐用度好。b.b.快速换刀；快速换刀；c.c.刀柄应为标准系列；刀柄应为标准系列；d.d.能很好地控制切屑的折断、卷

36、曲和排出；能很好地控制切屑的折断、卷曲和排出；数控车床一般在封数控车床一般在封闭环境中进行，要求刀具具有良好的断屑性能，断屑范围要宽，闭环境中进行，要求刀具具有良好的断屑性能，断屑范围要宽，一般采用三维断屑槽，其形式很多，选择时应根据零件的材料一般采用三维断屑槽，其形式很多，选择时应根据零件的材料及精度要求来确定。及精度要求来确定。第30页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 e.e.具有很好的可冷却性能。具有很好的可冷却性能。从结构上看，车刀可分为从结构上看，车刀可分为整体式车刀、焊接式车刀和机械夹整体式车刀、焊接式车刀和机械夹固式车刀固式车刀三大类。三大类

37、。整体式车刀整体式车刀高速钢车刀，它具有抗弯强度、冲击韧性好，制造简单高速钢车刀，它具有抗弯强度、冲击韧性好，制造简单和刃磨方便、刃口锋利等优点；和刃磨方便、刃口锋利等优点；焊接式车刀焊接式车刀将硬质合金刀片焊接在刀体上，经刃磨而成；将硬质合金刀片焊接在刀体上，经刃磨而成；机械夹固式车刀机械夹固式车刀机械夹固式可重磨车刀和机械夹固式不重机械夹固式可重磨车刀和机械夹固式不重磨车刀。磨车刀。数控车床应尽可能使用机夹刀数控车床应尽可能使用机夹刀。由于机夹刀在数控车。由于机夹刀在数控车床上安装时，床上安装时，一般不采用垫片调整刀尖高度，所以刀尖高的精度在一般不采用垫片调整刀尖高度，所以刀尖高的精度在制

38、造时就得到保证制造时就得到保证。对于。对于长径比较大长径比较大的内径刀杆，应具有良好的的内径刀杆，应具有良好的抗震结构抗震结构。第31页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点从刀具的形状看，数控车削加工中常用的车刀如图从刀具的形状看，数控车削加工中常用的车刀如图1 16 6所示。所示。图16 数控车床用刀具第32页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 从从刀刀具具的的材材料料看看，由由于于在在数数控控加加工工中中，速速度度要要远远高高于于普普通通加加工工，为为适适合合因因高高速速而而带带来来的的高高切切削削温温度度及及严严重重摩

39、摩擦擦，而而不不致致使使刀刀具具磨磨损损过过于于迅迅速速，数数控控加加工工刀刀具具以以硬硬质质合合金金为为主主，一一般般采采用用 YT YT、YWYW类硬质合金加工钢料类硬质合金加工钢料，YG YG 类类硬质合金加工硬质合金加工铸铁铸铁。为不断提高刀具切削性能，数控刀具中，为不断提高刀具切削性能，数控刀具中，越来越多地采用涂层硬越来越多地采用涂层硬质合金质合金，涂层材料及涂层技术的迅猛发展，为数控刀具的性能提，涂层材料及涂层技术的迅猛发展，为数控刀具的性能提高提供了良好的条件。除此以外，数控刀具中，高提供了良好的条件。除此以外，数控刀具中，亦有采用亦有采用CBN CBN、金属复合陶瓷等特硬材料

40、金属复合陶瓷等特硬材料的。的。立立方方氮氮化化硼硼（CBNCBN）:六六方方氮氮化化硼硼（白白石石墨墨）高高温温高高压压下下转转化化而而成成。硬硬度度与与耐耐磨磨性性仅仅次次于于金金刚刚石石，一一般般用用于于高高硬硬度度、难加工材料的精加工。难加工材料的精加工。第33页，共47页，编辑于2022年，星期日1.3 数控车削加工工艺范围及特点 （3 3）夹具的特点）夹具的特点 在在经济型数控车床经济型数控车床中，考虑成本的因素，中，考虑成本的因素，一般使用与普一般使用与普通车床一样的手动自定心卡盘通车床一样的手动自定心卡盘。在。在全功能型数控车床中全功能型数控车床中使用使用自定心液压或气动卡盘自定

41、心液压或气动卡盘。第34页，共47页，编辑于2022年，星期日1.4 数控机床分类1.4.1 1.4.1 根据机床加工特性和主要加工工序分根据机床加工特性和主要加工工序分 与与普普通通机机床床一一样样，数数控控机机床床根根据据加加工工特特性性和和主主要要加加工工工工序序可分成可分成数数控控车车床床（含含车车削削中中心心）、数数控控铣铣床床（含含铣铣削削中中心心）、数数控控镗镗床床、以以铣铣镗镗削削为为主主带带刀刀库库的的加加工工中中心心（型型号号用用THTH）、数数控控磨磨床床（含含磨磨削削中中心心）、数数控控钻钻床床（含含钻钻削削中中心心）、数数控控拉拉床床、数数控控刨刨床床、数数控控切切断

42、断机机床床、数数控控齿齿轮轮加加工工机机床床、数数控控电电火火花花加加工工机机床床（含含电电加加工工中中心心）、数数控控板板材材成成形形加加工工机机床床、数数控控管管料料成成形形加加工工机机床床、柔柔性性加工单元（加工单元（FMCFMC）、柔性制造系统（）、柔性制造系统（FMSFMS）等。）等。第35页，共47页，编辑于2022年，星期日1.4 数控机床分类1.4.2 1.4.2 根据根据数控系统的技术水平数控系统的技术水平分分 1.4.2.1 1.4.2.1 运动方式运动方式 （1 1）点位控制数控机床）点位控制数控机床只只控控制制刀刀具具从从一一点点到到另另一一点点的的准准确确定定位位。在

43、在移移动动过过程程中中不不进进行行加加工工，对对两两点点间间的的移移动动速速度度及及运运动动轨轨迹迹没没有有严严格格的的要要求求。如如图图1 18 8所所示示，起起点点到到终终点点的的运运动动轨轨迹迹可可以以是是1 1轨轨迹或迹或2 2轨迹种的任意一种。轨迹种的任意一种。这这类类数数控控机机床床主主要要有有数数控控钻钻床床、数数控控冲冲剪床、数控镗床和数控测量机剪床、数控镗床和数控测量机等。等。第36页，共47页，编辑于2022年，星期日1.4 数控机床分类（2 2）直线控制数控机床）直线控制数控机床 这这类类数数控控机机床床的的数数控控装装置置除除了了控控制制点点与与点点之之间间的的准准确确

44、位位置置以以外外，还还要要保保证证两两点点之之间间移移动动的的轨轨迹迹是是一一条条直直线线，而而且且对对移移动动的的速速度度也也要要进进行行控控制制，以以便便适适应应随随工工艺艺因因素素变变化化的的不不同同需需要要。这这类类数数控控机机床床主主要要有有简简易易数数控控车车床床、数数控镗铣床等。如图控镗铣床等。如图1 19 9所示。所示。第37页，共47页，编辑于2022年，星期日1.4 数控机床分类（3 3）轮廓控制数控机床）轮廓控制数控机床能能同同时时对对两两个个或或两两个个以以上上运运动动坐坐标标的的位位移移及及速速度度进进行行连连续续相相关关的的控控制制，它它不不仅仅要要控控制制移移动动

45、的的起起点点与与终终点点，而而且且要要控控制制整整个个加加工工过过程程每每一一点点的的速速度度、方方向向和和位位移移量量，使使合合成成的的平平面面或或空空间间的的运运动动轨轨迹迹能能满足加工的要求满足加工的要求。由于同时控制两个或更多的坐标运动，由于同时控制两个或更多的坐标运动，数据处理的速度比点位控制要高，因此，数据处理的速度比点位控制要高，因此，要求要求具有较高速度的运算和信息处理能力具有较高速度的运算和信息处理能力。主要有数。主要有数控铣床、数控车床等。控铣床、数控车床等。要增加轮廓控制功能，要增加轮廓控制功能，只需增加插补只需增加插补运算软件即可运算软件即可第38页，共47页，编辑于2

46、022年，星期日1.4 数控机床分类 1.4.2.2 1.4.2.2 伺服系统的控制方式伺服系统的控制方式 （1 1）开环控制系统的数控机床）开环控制系统的数控机床 开开环环控控制制系系统统的的数数控控机机床床通通常常不不带带位位置置检检测测元元件件，使使用用功功率率步进电动机作为执行元件步进电动机作为执行元件。开开环环控控制制系系统统的的数数控控机机床床受受步步进进电电动动机机的的步步距距精精度度和和传传动动机机构构的的传传动动精精度度的的影影响响，难难于于实实现现高高精精度度加加工工。但但由由于于系系统统结结构构简简单单、成成本本较较低低、技技术术容容易易掌掌握握，所所以以目目前前仍仍有有

47、应应用用。普普通通机机床床的的数数控控化化改改造造大大多采用开环控制系统。多采用开环控制系统。第39页，共47页，编辑于2022年，星期日1.4 数控机床分类 （2 2）闭环控制系统的数控机床）闭环控制系统的数控机床闭环控制系统闭环控制系统:将将位位移移指指令令信信号号与与位位置置元元件件检检测测测测得得的的工工作作台台实实际际位位置置反反馈馈信信号号随随时时进进行行比比较较，根根据据其其差差值值及及指指令令进进给给速速度度的的要要求求，按一定的规律进行转换后，得到进给伺服系统的速度指令信号。按一定的规律进行转换后，得到进给伺服系统的速度指令信号。第40页，共47页，编辑于2022年，星期日1

48、.4 数控机床分类 （3 3）半闭环控制系统的数控机床）半闭环控制系统的数控机床 如如果果将将位位置置检检测测元元件件安安装装在在驱驱动动电电动动机机的的端端部部，或或安安装装在在传传动动丝丝杠杠端端部部，间接测量执行部件的实际位置或位移，就是半闭环控制系统。，间接测量执行部件的实际位置或位移，就是半闭环控制系统。它它可可以以获获得得比比开开环环系系统统更更高高的的精精度度，但但它它的的位位移移精精度度比比闭闭环环系系统统的的要低要低。由由于于位位置置检检测测元元件件安安装装方方便便、调调试试容容易易，现现在在大大多数数控机床多采用半闭环控制系统多数数控机床多采用半闭环控制系统。第41页，共4

49、7页，编辑于2022年，星期日1.4 数控机床分类 1.4.2.3 1.4.2.3 功能水平功能水平 （1 1）经经济济型型数数控控机机床床 经经济济型型数数控控机机床床大大多多指指采采用用开开环环控控制制系系统统的的数数控控机机床床，其其功功能能简简单单，价价格格便便宜宜，适适用用于于自自动动化化程程度度和和加加工工精度要求不高的场合精度要求不高的场合。（2 2）中中档档数数控控车车床床，中中档档数数控控机机床床大大多多指指采采用用半半闭闭环环控控制制系系统统的的数数控控机机床床，一一般般具具有有单单色色显显示示的的CRTCRT，程程序序储储存存和和编编辑辑功功能能，能进行刀尖圆弧半径补偿、

50、固定循环、螺纹切削等功能。能进行刀尖圆弧半径补偿、固定循环、螺纹切削等功能。（3 3）多多功功能能型型数数控控机机床床 这这类类数数控控机机床床的的功功能能齐齐全全，价价格格较较贵贵。加加工工复复杂杂零零件件的的大大中中型型机机床床及及柔柔性性制制造造系系统统、计计算算机机集集成成制制造造系系统统使使用用的的数数控控机机床床一一般般为为多多功功能能型型。这这是是指指较较高高档档次次的的数数控控车车床床，这这类类机机床床一一般般具具备备刀刀尖尖圆圆弧弧半半径径自自动动补补偿偿、恒恒线线速速度度切切削削、倒倒角角、固固定定循循环环、螺螺纹纹切切削削、图图形形显显示示、用用户户宏宏程程序序等等功能。