数控加工工艺及设备基础.ppt

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1、数控加工工艺及设备数控加工工艺及设备基础基础数控加工技术的发展 n1数控加工技术的发展历程n 1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作历时三年研制出能进行三轴控制的n数控铣床样机，取名“NumericalControl”。n 1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的n自动编程语言。n 1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹n中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类n加工中心。数控加工技术的发展n1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车和自动仓库在计算

2、机控制下连接成n自动加工系统，这就是柔性制造系统FMS。n 1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此CNC(计算机数控系统)软线数控技n术随着计算机技术的发展得以快速发展。n 1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利用CAD(it算机辅助设计)绘出加工零n件的模型，在显示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得NC程序。数控加工技术的发展nDNC(直接数控)技术始于20世纪60年代末期。它是使用一台通用计算机，直接控制和n管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。DNC群控技术是nFMS柔性制造技术

3、的基础，现代数控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机之n间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着DNC数控技n术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。n 20世纪90年代，出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售等全过程均n由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS。其中，数控是其基本控制单元。数控加工技术的发展n20世纪90年代，基于PCNC的智能数控系统开始得到发展，它打破了原数控厂家各自为政的封闭式专用系统结构模式，提供开放式基础，使升级换代变得非常容易。充分利用现有PC机的软硬件资源，使远程控制、远程检测诊断能够得以实

4、现。数控加工技术的发展n我国虽然早在1958年就开始研制数控机床，但由于历史原因，一直没有取得实质性成果。20世纪70年代初期，曾掀起研制数控机床的热潮，但当时是采用分立元件，性能不稳定，可靠性差。1980年北京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海机床研究所引进美国GE公司的MTC一1数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国Bendix公司的DynapthLTDl0数控系统。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。数控加工技术的发展n“八五”期间国家又组织近百个单位进行以发展

5、自主版权为目标的“数控技术攻关”，从而为数控技术产业化建立了基础。20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的I-INC数控系统，达到了国际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争力度。数控加工技术的发展n据1997年不完全统计，全国共拥有数控机床12万台。目前，我国数控机床生产企业有100多家，年产量增加到1万多台，品种满足率达80，并在有些企业实施了FMS和CIMS工程，数控机床及其加工技术进入了实用阶段。第一章第一章数控加工工艺及设备基础数控加工工艺及设备基础n第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备机床数控技术与数控加工设备概述概述n一、机床中有关数控的基本概念一、机床中有

6、关数控的基本概念n1 1数字控制数字控制(数控数控)及数控技术及数控技术n机床中的数字控制专指用数字化信号对机床中的数字控制专指用数字化信号对机床的工作过程进行的可编程自动控制，机床的工作过程进行的可编程自动控制，简称为数控简称为数控(Nc)(Nc)。这种用数字化信息进。这种用数字化信息进行自动控制的技术就叫数控技术。行自动控制的技术就叫数控技术。第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n2数控系统n数控系统是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是数控技术的载体。n能自动阅读程序，译码，使机床按指令运动并加工零件n硬件数控系统和计算机数控系统两类第

7、一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n3计算机数控系统n计算机数控系统是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、可编程逻辑控制器(PLC)、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，习惯上又称为CNC系统 第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n4开放式CNC系统n定义：一个开放式CNC系统，应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运行，且能与其他应用软件系统协调工作第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n五个特征：n(1)对使用者是开放

8、的：可采用先进的图形交互方式支持下的简易编程方法，使得数控机床的操作更加容易n(2)对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开放式CNC系统软件的基础上开发专用的功能模块及用户操作界面。n(3)对硬件的选择是开放的：即一个开放式CNC系统应能在不同的硬件平台上运行。n(4)对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同厂商提供的主轴及进给驱动系统。n(5)对数据传输及交换等是开放的第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概

9、述n5.数控机床n定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码或其他符号编码指令规定的程序。第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n二、数控机床的组成第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n1.计算机数控装置-核心n主要作用是根据输入的零件加工程序或操作n命令进行相应的处理，

10、然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，n完成零件加工程序或操作者所要求的工作。所有这些都是在CNC装置协调控制、合理组织下，n使整个系统有条不紊地工作。它主要由计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通信接口板、n扩展功能模块以及相应的控制软件等模块组成。第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n2、伺服单元、驱动装置和测量装置n包括主轴伺服驱动装置、进给伺服驱动装置、主轴电动机、进给电动机n主轴伺服系统控制速度速度n进给伺服系统控制位置和速度位置和速度n测量装置-位置和速度测量装置第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控

11、技术与数控加工设备概述n3、控制面板n4、控制介质与程序输入输出设备n磁盘、磁盘驱动器n通信方式：串行控制、专用接口、网络技术。第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n5、PLC、机床I/O电路和装置n（1）接受CNC的M、S、T指令-译码-转换信号-控制辅助装置n（2）接受I/O信号-CNC-控制CNC系统状态和机床动作n6、机床本体n控制对象、执行部件第一节第一节 机床数控技术与数控加工设备概述机床数控技术与数控加工设备概述n三、数控机床分类n1、按控制功能分类n（1）点位控制数控机床n主要加工平面内孔系，数控钻、镗、冲床、三座标测量机等。n（2）直线控

12、制数控机床n简易数控车，加工台阶轴。n现代组合机床。第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n（3）轮廓控制数控机床n具有多轴联动的能力n平面轮廓控制数控机床第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n空间轮廓控制数控机床n三轴以上联动第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n2、按进给伺服系统分类n（1）开环数控机床第一节第一节 机床数控技术与数控

13、加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n（2）半闭环数控机床第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n（3）闭环数控机床第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n3、按工艺用途（机床类型）分类n（1）切削加工类n（2）成形加工类n(3)特种加工类n（4）其他）其他第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n瑞士电火花 FANUC慢走丝第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n北京阿奇北京阿奇夏米尔夏米尔慢慢走丝走丝第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数

14、控技术与数控加工设备概述备概述n四、数控机床的基本结构特征和主要辅助设备n1、数控机床的基本结构特征n刚性高，抗振好n热变形低n传动环节少n摩擦系数小n功能部件多n区别：数控系统、伺服系统第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n2、辅助装置n五、数控机床规格、性能和可靠性指标n1.规格指标n行程、摆角范围n工作台尺寸n主轴功率、进给轴扭矩n联动轴数n刀库容量第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n2、性能指标n（1）分辨率、脉冲当量n分辨率是可测的最小增量-测量系统n分辨率是可控的最小位移增量-控制系统n脉冲当量是一个脉冲

15、信号所引起的移动件位移量n脉冲当量越小，加工精度和加工表面质量越好第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n（2）主轴最高转速、最大加速度n（3）最高快移速度（G00）、最高进给速度（G01）n3.可靠性指标nMTBFnMTTRnA第一节第一节 机床数控技术与数控加工设机床数控技术与数控加工设备概述备概述n六、数控机床的精度项目及检验n 数控机床的精度项目主要包括几何精度、定位精度和切削精度。检验按照JB267082金属切削机床精度检测通则进行。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n1主要几何精度项目及检验 n一类是对机床

16、的基础件和运动大件(如床身、立柱、工作台、主轴箱等)的直线度、平面度、垂直度等的要求n另一类是对机床主轴的要求第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n检测几何精度常用工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、千分表、测微仪、高精度主轴心棒等 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n注意：n1.检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级 n2.几何精度的检测必须在机床精调后一次完成，不允许调整一项检测一项，因为几何精度的一些项目是相互联系、相互影响的 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概

17、述n2定位精度的项目及检验 n数控机床定位精度是指机床各运动部件在数控装置的控制下空载运动所能达到的位置准确程度。n根据各轴能达到的位置精度就能判断出加工时零件所能达到的精度。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(1)直线运动定位精度n 是指数控机床的移动部件沿某一坐标轴运动时实际值与给定值的接近程度，其误差称为直线运动定位误差。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n影响因素影响因素n1.伺服、检测、进给等系统的误差n2.移动部件导轨的几何误差等 n检测工具检测工具 n测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜、双

18、频激光干涉仪 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n测量方法是在全行程上每隔200 mm或250mm左右选取一个测量点，作为测量的目标位置，然后快速移动，从正、负两个方向进行5次定位，实际达到的位置与目标位置之差即为位置偏差。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n是一个由各定位位置偏差平均值连贯起来的一条曲线加上3Sj散差带构成的定位点散差带，双向定位精度值就是整个散差带的

19、最大宽度，反映移动部件沿某一坐标轴空载运动时任意两点间实际值与给定值可能的最大偏离程度。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(2)直线运动的重复定位精度 n是指在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得结果的一致程度。n影响因素:n伺服系统特性、进给传动环节的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(3)直线运动的反向误差 n直线运动的反向误差也叫失动量 n驱动部件的反向死区及各机械运动传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映 n误差越大，则定位精度和重复定位精度

20、也越差。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(4)直线运动的原点返回精度(回零精度)n是指数控机床各坐标轴达到规定零点的准确程度，其误差称为回零误差，实质上是该坐标轴上一个特殊点的重复定位精度。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(5)分度精度 n是指分度工作台在分度时指令要求回转的角度值与实际回转的角度值的差值。n既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n 3切削精度的项目及检验 n主要反映了机床的几何精度和定位精度n同

21、时还反映了试件的材料、环境温度、刀具性能以及切削条件等各种因素造成的误差 n卧式加工中心切削检验的主要内容是尺寸精度、形状精度和位置精度 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(1)镗孔精度检查(测量孔的圆度和圆柱度)n(2)端铣刀铣削平面精度检查(测量平面度)第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(3)直线铣削精度检查 n测量两侧面的垂直度和平面度第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(4)斜线铣削精度检查-测量各边的直线度、对边平行度和邻边的垂直度。主要考核x、y轴直线插补运动

22、的精度 n(5)圆弧铣削精度检查(测量圆度)第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n加工中心还要进行镗孔的孔距精度和孔径分散度检测 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n七、数控机床的主要功能 n1多轴控制功能 n是指CNC系统能控制和能联动控制数控机床各坐标轴的进给运动的功能 nCNC系统的控制进给轴有：移动轴和回转轴，基本轴和附加轴。第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n 2准备功能 n即G功能指令机床运动

23、方式的功能 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n3多种函数插补功能和固定循环功能 n插补功能插补功能是指数控系统进行零件表面(平面或空间曲面)加工轨迹插补运算的功能 n普通cNc系统仅具有直线和圆弧插补n高档的数控系统还具有抛物线、椭圆、极坐标、渐开线线、螺旋线以及样条曲线等插补功能 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n有些加工内容如钻孔、镗孔、攻螺纹等，所做的动作需要循环且十分典型，数控系统预先将这些循环动作用G代码进行定义，在加工时使用这类G代码可大大简化编程工作量，此即固定循环功能 第一节第一节 机床数控技术

24、与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n 4。补偿功能 n(1)刀具半径和长度补偿功能 n控制刀具中心的轨迹n在刀具半径和长度发生变化(如刀具更换、刀具磨损)时，可对刀具半径或长度做相应的补偿 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n(2)传动链误差、反向间隙误差补偿功能 n螺距误差和反向间隙 n(3)智能补偿功能 第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n5主轴功能n数控系统对切削速度的控制功能 n(1)主轴转速(切削速度)n（2）恒线速度控制n（3）主轴定向控制n（4）C轴控制n（5）切削倍率第一节第一节 机床

25、数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n6.进给功能n（1）进给速度n（2）同步进给速度n（3）进给倍率第一节第一节 机床数控技术与数控加机床数控技术与数控加工设备概述工设备概述n7.宏程序功能n带有变量的子程序n8.辅助功能nM功能n9.刀具管理功能n10.人机对话功能n11自诊断功能n12.通信功能第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n1数控加工 n是根据零件原始条件编制零件数控加工程序，输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工 n2数控加工技术 n是将普通金属切削加工、计算机数控、计算机辅助制造等技术综合的一门先进加工技术。第二节 数控加工

26、原理与数控加工工艺概述n一，数控加工原理n1数控加工的过程 n通用机床加工零件n工步的安排、机床运动的先后次序、位移量、走刀路线及有关切削参数的选择等，都是由操作者自行考虑和确定的，且是用手工操作方式来进行控制的 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n自动车床、仿型车床或仿型铣床加工n也能达到对加工过程实现自动控制的目的，但其控制方式是通过预先配置的凸轮、挡块或靠模来实现的 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述nCNC机床n1.首先将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化 n2.按规定的代码和格式编成加工程序 n3.将该程序送入数控系统 n4.数控系统运算、处理、发出控制命令n5.各坐标

27、轴、主轴以及辅助动作相互协调，自动完成零件的加工。第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n2数控加工中的数据转换过程 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n(1)译码 n译码程序的主要功能是将用文本格式(通常用ASCD码)表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构(格式)第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n(2)刀补处理(计算刀具中心轨迹)n在加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的处理程序。第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n(3)插补计算 n以系统规定的插补周期T定时运行，它将由各种线形(直线、圆弧等)组成的零件轮廓，按程序给

28、定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在T内的位移指令(X、y)，并送给进给伺服系统，实现成形运动 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n(4)PLC控制 nCNC系统对机床动作的“顺序控制”或称“逻辑控制”n数控加工原理就是将预先编好的加工程序以数据的形式输入数控系统，数控系统通过译码、刀补处理、插补计算等数据处理和PLC协调控制，最终实现零件的自动化加工。第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n二、数控加工工艺和数控加工工艺过程的概念、主要内容及特点n(一)数控加工工艺和数控加工工艺过程的概念n1数控加工工艺 n是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和 第二节 数控加工原理与

29、数控加工工艺概述n2数控加工工艺过程 n是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状使其成为成品或半成品的过程 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n(二)数控加工工艺和数控加工工艺过程的主要内容n（1)选择并确定进行数控加工的内容；n(2)对零件图纸进行数控加工的工艺分析；n(3)零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定n(4)数控加工工艺方案的制定；n(5)工步、进给路线的确定；n(6)选择数控机床的类型；n(7)刀具、夹具、量具的选择和设计；n(8)切削参数的确定；n(9)加工程序的编写、校验与修改；n(10)首件试加工与现场问题处理；n(11)数控加工工艺技术文件的定型与归档第二

30、节 数控加工原理与数控加工工艺概述n(三)数控加工工艺的特点 n1数控加工工艺内容要求具体、详细 n数控工艺不仅包括详细描述的切削加工步骤，而且还包括工夹具型号、规格、切削用量和其他特殊要求的内容以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n2数控加工工艺要求更严密、精确 n 3制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算n4制定数控加工工艺选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n5制定数控加工工艺时要特别强调刀具选择的重要性 n由于绝大多数三轴以上联

31、动的数控机床不具有刀具补偿功能，在自动编程时必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹。若刀具预先选择不当，所编程序将只能推倒重来。第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n6数控加工工艺的特殊要求 n在同等情况下，所采用的切削用量通常要比普通机床大，加工效率也较高 n数控加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容复杂 n在确定装夹方式和夹具设计时要注意刀具与夹具、工件的干涉问题。第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n7数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容 n制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在关键在确定进给路线及生成刀具运动轨确定进给路线及生成刀具运动轨迹迹

32、 第二节 数控加工原理与数控加工工艺概述n三、数控加工工艺与数控编程的关系n1数控程序n2数控编程n3数控加工工艺与数控编程的关系 n数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据 n数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。第三节数控机床的坐标系统n数控加工,刀具与工件的相对位置必须在相应坐标系下才能确定 n数控机床的坐标系统，包括坐标系、坐标原点和运动方向 第三节数控机床的坐标系统n一、数控机床的坐标系n 1标准坐标系和运动方向n 标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。n基本坐标轴x、Y、z的关系及其正方向用右手直角定则判定。拇指为x轴，食指为Y轴，中指为z轴，围绕x、Y、z各轴的回转运动及其

33、正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋定则判定，拇指为x、Y、z的正向，四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向 第三节数控机床的坐标系统n拇指为x轴，n食指为Y轴，n中指为z轴第三节数控机床的坐标系统n围绕x、Y、z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋定则判定用拇指为x、Y、z的正向，四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向 第三节数控机床的坐标系统nISO标准规定：n(1)不论机床的具体结构，一一律律看看作作是是刀刀具相对静止，工件运动。具相对静止，工件运动。n(2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。n(3)增增大大工工件件与与刀刀

34、具具之之间间距距离离的的方方向向为为坐坐标标轴正方向轴正方向第三节数控机床的坐标系统n 2坐标轴判定的方法和步骤 n(1)z轴 n 规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为zn对于有多个主轴或没有主轴的机床规定垂直于工件装夹面的轴为z轴 n对于能摆动的主轴，若在摆动范围内仅有一个坐标轴平行主轴轴线，则该轴即为z轴n规定刀具远离工件的方向为规定刀具远离工件的方向为z轴的正方向轴的正方向第三节数控机床的坐标系统第三节数控机床的坐标系统n（2)X轴 n对于工件旋转的机床，x轴的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座，刀具离开工件旋转中心的方向为x轴正方向n对于刀具旋转的立式机床

35、，规定水平方向为x轴方向，且当从刀具(主轴)向立柱看时，x轴正向在右边n对于刀具旋转的卧式机床，规定水平方向仍为x轴方向，且从刀具(主轴)尾端向工件看时，右手所在方向为又轴正方向 第三节数控机床的坐标系统n(3)y轴ny轴垂直于X、z坐标轴。Y轴的正方向根据x和z坐标轴的正方向按照右手直角笛卡儿定则 第三节数控机床的坐标系统n(4)旋转运动A、B和CnA、B和c表示其轴线分别平行于x、Y和z坐标的旋转运动。A、B和c的正方向可按右手螺旋定则确定 第三节数控机床的坐标系统第三节数控机床的坐标系统n(5)附加坐标轴的定义n 如果在x、Y、z坐标以外，还有平行于它们的坐标,则分别指定为U、V、W。第

36、三节数控机床的坐标系统(6)主轴正旋转方向与c轴正方向的关系n 主轴正旋转方向 从主轴尾端向前端(装刀具或工件端)看顺时针方向旋转为主轴正旋转方向 第三节数控机床的坐标系统n对于普通卧式数控车床，主轴的正旋转方向与C轴正方向相同 n对于钻、镗、铣加工中心机床，主轴的正旋转方向为右旋螺纹进入工件的方向，与c轴正方向相反 第三节数控机床的坐标系统n二、机床坐标系与工件坐标系 n1机床坐标系与机床原点、机床参考点 n(1)机床坐标系 n机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系，并建立在机床原点上 第三节数控机床的坐标系统第三节数

37、控机床的坐标系统n(2)机床原点n 现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点第三节数控机床的坐标系统n(3)机床参考点 n也是机床上的一个固定点，不同于机床原点 n机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置n回零操作后表明机床坐标系建立第三节数控机床的坐标系统n2工件坐标系与工件坐标系原点n (1)工件坐标系 n编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系 第三节数控机床的坐标系统n(2)工件坐标系原点n 也称为工件原点或编程原点，由编

38、程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点 第三节数控机床的坐标系统n工件原点选择：n1.与设计基准一致n2.尽量选在尺寸精度高，粗糙度低的工件表面n3.最好在工件的对称中心上n4.要便于测量和检测第三节数控机床的坐标系统n(3)工件坐标系坐标轴的确定n与机床坐标系坐标轴方向一致n3装夹原点 n有的机床还有一个重要的原点，即装夹原点，是工件在机床上安放时的一个重要参考点。装夹原点常见于带回转(或摆动)工作台的数控机床或加工中心，一般是机床工作台上的一个固定点，比如回转工作台回转中心 第四节

39、插补原理及与加工精度和加工效率的关系n一、数控加工轨迹控制原理插补原理 n插补就是在轮廓起始点之间按一定算法进行数据点的密化，给出相应点的位移量n功能就是轨迹控制，它是数控加工的重要特征 n插补的任务就是要根据进给速度的要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算 第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n1脉冲增量插补n把计算机每次插补运算产生的指令输出到伺服系统，伺服系统根据进给脉冲进给，以驱动工作台运动。计算机每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位(脉冲当量)，并且每次插补的结果仅产生一个行程增量，每进给一步(一个脉冲当量)，计算机就要进行一次插补运算，n适用于中等精度和中

40、等速度、以步进电动机为执行机构的开环数控系统。第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n2数据采样插补 n数据采样插补是用小段直线来逼近给定轨迹，插补输出的是下一个插补周期内各轴要运动的距离，不需要每走一个脉冲当量插补一次，可达到很高的进给速度 第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n数据采样插补原理是将加工一段直线或圆弧的时间划分为若干相等的插补周期，每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出在该插补周期内各坐标轴的进给量，边计算边加工，若干次插补周期后完成一个曲线段的加工，即从曲线段的起点走到终点。第四节 插补原理及与加工精度和加工效率

41、的关系第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n二、插补原理、进给速度与加工精度和加工效率的关系n逼近误差与进给速度、插补周期的平方成正比，与圆弧半径成反比n较小的插补周期可以在小半径圆弧插补时允许较大的进给速度 n进给速度、圆弧半径一定的条件下，插补周期越短，逼近误差就越小 第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n插补周期越短，插补精度越高；进给速度越快，插补精度越低，但效率越高。n当加工精度要求很高(如微米级)时，在数控系统一定的情况下，进给速度的快慢将影响工件的形状精度，同时自然影响加工效率。第五节 当今国际数控加 工技术的发展趋势n 1高速切削 n高速切削机床主轴的高转速减少

42、了切削力，也减小了切削深度，有利于克服机床振动，排屑率大大提高，热量被切屑带走，传人零件中的热量减低，热变形大大减小，提高了加工精度，也改善了加工面粗糙度 第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n2高精度加工 n高精度加工实际上是高速加工技术和数控机床的广泛应用的必然结果 n除通过提高机械设备的制造精度和装配精度外，还可通过减小数控系统的控制误差和采用补偿技术来达到 第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n 3复合化加工 n通过增加机床的功能，减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间，来提高机床利用率的，因此复合化加工是现代机床技术发展的另一重要方面 第四节 插补

43、原理及与加工精度和加工效率的关系n有两重含义：n一是工序和工艺的集中，即在一台机床上一次装夹可完成多工种、多工序的任务 n二是指工艺的成套，即企业向着复合型发展，以期为用户提供成套服务。第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n4控制智能化 n(1)加工过程自适应控制技术 n(2)加工参数的智能优化与选择 n(3)故障自诊断功能 n(4)智能化交流伺服驱动装置 第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n 5互联网络化 n网络功能正逐渐成为现代数控机床、数控系统的特征之一。诸如现代数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作(危险环境的加工)、远程培训等都是以网络功能为基础的。第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n 6计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSyem，CIMS)n计算机集成制造系统的发展可以实现整个机械制造厂的全盘自动化，成为自动化工厂或无人化工厂，是自动化制造技术的发展方向。第四节 插补原理及与加工精度和加工效率的关系n一般认为，CIMS应由下列六个子系统组成：n (1)计算机辅助经营和生产管理系统；n (2)计算机辅助产品设计制造等开发工程系统n (3)自动化制造加工系统；n (4)计算机辅助储运系统；n (5)全厂质量控制系统；n (6)数据库与通信系统。