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1、五轴数控加工中心数控系统的控制原理学 生：鱼海翔学 号：12009130581指导教师：段建中第一页，编辑于星期六：十五点 二十二分。加工中心：安装了刀库的数控铣床特 点：具有自动交换刀具的功能可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能五轴数控加工中心数控系统的控制原理第二页，编辑于星期六：十五点 二十二分。1.三轴数控系统的控制原理2.四轴数控系统的控制原理3.五轴数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理第三页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理 数控机床的坐标系 基本坐标系：直线进给运动的坐直线
2、进给运动的坐标系（标系（X.Y.ZX.Y.Z）。坐标轴相互关系：）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。由右手定则决定。回转坐标回转坐标：绕：绕X.Y.ZX.Y.Z轴转动的圆轴转动的圆进给坐标轴分别用进给坐标轴分别用A.B.CA.B.C表示，表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定则而定。X XY YZ ZX X、Y Y、Z Z+A+A、+B+B、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A第四页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理数控机床坐标系确定方法 1、假设：工件固定，刀具相对工件运动。2、标准：右手笛卡儿直角坐标系拇指为 X 向
3、，食指为 Y 向，中指为 Z 向。3、顺序：先 Z 轴，再 X 轴，最后 Y 轴。Z 轴机床主轴；X 轴装夹平面内的水平向；Y 轴由右手笛卡儿直角坐标系确定。4、方向：退刀即远离工件方向为正方向。第五页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理+Z+Z+X+X+Y+YZ Z坐标坐标正方向正方向规定：刀具远离工件的方向规定：刀具远离工件的方向+Z+Z+X+X第六页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件
4、坐标系的概念及相清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的互关系是至关重要的第七页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理机床原点与机床坐标系机床原点与机床坐标系 机床原点机床原点 机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：机床原点的建立：用回零方式建立用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。过程。机床坐标系机床坐标系 以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床以机床原点为坐标系原
5、点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。标系的参考坐标系。第八页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理工件原点与工件坐标系工件原点与工件坐标系 工件原点工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。刀点重合。工件坐标系工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系坐标系
6、，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。计算。工件原点偏置工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离工件原点与机床原点间的距离。第九页，编辑于星期六：十五点 二十二分。Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴五轴数控加工中心数控系统的控制原理第十页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理 第一部分 三轴数控系统的控制原理一.三轴数控（CNC）加工中心的特点 1.可以加工任意形状的板式工件；2.可将多种
7、加工工艺（铣钻锯等）集中到一台机床上完成加工；3.能迅速变换加工其他的工件。第十一页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理三轴加工：采用三个线性轴（X,Y,Z)形成直角坐标系统三轴二联动：对于平面加工，一般三根轴中只采用两根进行加工，第三根作为辅助三轴三联动：对于空间曲面加工，三根轴同时进行加工二.三轴数控加工的分类及举例第十二页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理三轴二联动两轴同时运动yiLixiIJ第十三页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理两轴半联动加工两轴半联动加工-“-“行切法行切法”以以X
8、 X、Y Y、Z Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴中任意两轴作插补运动，另一轴作周期性进给。例如：钻孔机轴作周期性进给。例如：钻孔机第十四页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第十五页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理三轴三联动第十六页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理 以内循环滚珠螺母的回珠器为例。其滚道母以内循环滚珠螺母的回珠器为例。其滚道母线线SSSS为空间曲线，可用为空间曲线，可用空间直线空间直线去逼近。去逼近。第十七页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理
9、三轴联动视频（A、B、C轴）第十八页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第二部分 四轴数控系统的控制原理四轴联动加工同时控制X、Y、Z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动直纹扭曲面第十九页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理 在四坐标机床上加工，除了三个直角坐标联动外，为了保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，刀具还应绕O1（或O2）作摆动联动。飞机大梁第二十页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理四轴联动雕铣机视频第二十一页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第三部分 五
10、轴数控系统的控制原理五轴联动第二十二页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理从结构上分为三种形式：双摆头式：双转台式：摆头转台式：第二十三页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴联动加工的特点：可避免刀具干涉，加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件,加工适应性广。如图（a）对于直纹面类零件,可采用侧铣方式一刀成型,加工质量好、效率高。如图（b）第二十四页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理 对一般立体型面特别是较为平坦的大型表面,可用大直径端铣刀端面逼近表面进行加工,走刀次数少,残余高度小，可大大提高
11、加工效率与表面质量。如图（c）第二十五页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理 对工件上的多个空间表面可一次装夹进行多面、多工序加工,加工效率高并有利于提高各表面的相互位置精度。如图（d）第二十六页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理 五轴加工时,刀具相对于工件表面可处于最有效的切削状态。如图（e）在某些加工场合,可采用较大尺寸的刀具避开干涉,刀具刚性好,有利于提高加工效率与精度。如图（f）第二十七页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理实例分析第二十八页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第二十九页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第三十页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第三十一页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第三十二页，编辑于星期六：十五点 二十二分。五轴数控加工中心数控系统的控制原理第三十三页，编辑于星期六：十五点 二十二分。