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机床数控技术机床本体数控系统数控加工技术数控工装数控工艺编程技术1：数控工艺与工装（刀具、夹具）数控加工工艺特点1：工艺的内容十分具体•工步的划分与顺序安排•刀具的几何形状•走刀路线及切削用量2：工艺的设计非常严密机床数控技术机床本体数控系统数控加工技术数控工装数控工艺编程技术1：编程技术编程辅助编程直接编程ISO代码编程用户宏程序编程会话编程语言方式自动编程图形交互式编程(0,0)100100N001G01X0Y0F250N002G01X0Y100N003G01X100Y100N004G01X100Y0N005G01X0Y0ISO代码编程用户宏程序编程会话编程直接编程O8000N8010＃30=＃101//基准点保存N8020＃31=＃102//基准点保存N8030＃32=1//计数值置1N8040WHILE[＃32LEABS[＃11]]DO1//进入孔加工循环体N8050＃33=＃1+360×[＃32－1]/＃11//计算第i孔的角度N8060＃101＝＃30＋＃18×COS[＃33]//计算第i孔的X坐标值N8070＃102＝＃31＋＃18×SIN[＃33]//计算第i孔的Y坐标值…ISO代码编程用户宏程序编程会话编程直接编程ISO代码编程用户宏程序编程会话编程直接编程L1C1L2L3自动编程语言方式自动编程图形交互式编程自动编程选择加工几何体选择切削样式和步距选择进刀点和切削层选择进退刀方式设置进给率和主轴转速计算刀轨检查刀轨语言方式自动编程图形交互式编程机床数控技术数控加工技术数控工装数控工艺编程技术数控系统数控装置进给驱动装置主轴驱动装置机床本体基本大件运动部件辅助装置第一章数控加工技术基础§1.2数控机床的分类及应用一：按工艺用途分类1.切削机床类2.成型机床类3.特种加工机床类数控车床、铣床、镗床、钻床和加工中心等。如数控电火花、线切割、激光加工机床等。数控液压机，数控折弯机，数控弯管机数控车床立式数控铣床卧式数控铣床数控铣床加工中心立式加工中心卧式加工中心线切割机床数控线切割机床数控电火花机床电火花机床二：按运动控制方式分类:1.点位控制数控机床：数控系统只能控制起始终止点的位置。点位控制钻加工示意图工件刀具特点：在整个移动过程中不进行切削加工，因此对运动轨迹没有任何要求，但要求坐标位置有较高的定位精度。点位控制的数控机床用于加工平面内的孔系，这类机床主要有数控钻床、印刷电路板钻孔机、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等2.直线控制数控机床直线控制切削加工这类数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内调节。3.轮廓控制数控机床：数控系统可以进行直线和圆弧插补或其他插补运算工件刀具轮廓控制数控机床的加工示意图可实现联动加工是这类数控机床的本质特征。这类数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面形状零件的数控机床。现代的数控机床基本上都是这种类型。若根据其联动轴数还可细分为：2轴联动数控机床、3轴联动数控机床、4轴联动数控机床、5轴联动数控机床。三：按伺服控制方式分类1.开环控制数控机床：这类伺服系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度，一般用于经济型数控机床和旧机床的数控化改造伺服驱动装置螺母步进电机功率放大环形分配CNC丝杠滑板（工作台）开环伺服系统2.半闭环控制数控机床：这类伺服系统位置检测点是通过检测电机和丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。螺母丝杠滑板（工作台）伺服放大器CNC比较器角位移测量装置反馈信号指令信号伺服电机丝杠螺母伺服电机滑板(工作台)角位移测量装置伺服放大器比较器CNC指令信号反馈信号3.闭环控制数控机床：它直接对工作台的实际位置进行检测，具有很高的位置控制精度。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。螺母丝杠伺服放大器CNC比较器反馈信号指令信号直线位移测量装置滑板（工作台）伺服电机§1.3数控机床的研究和发展热点一：并联机床的研究和发展并联机床并联机床的特点1：结构简单，重量轻3：数控系统复杂，编程难度大高切削速度电主轴高速加工高速进给速度2：刚度高精度高采用激光反馈测量变形小精确的伺服系统二：多功能工艺复合机床的研究发展所谓复合加工技术，即是在一台设备上完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等多种加工要求，其中，车铣复合加工中心就是这一技术的典型代表。在一般的机械加工领域，加工主要分两种方式：•以工件转动的加工方式——车削加工；•以刀具转动的加工方式--加工中心加工。复合车铣加工中心即是这两种加工方式的结合，既能够完成车削功能，又能够完成铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等功能。§1.3数控机床的研究和发展热点车削中心主轴及工件车削动力刀架铣削主轴铣削导轨§1.3数控机床的研究和发展热点三：高速高精度加工技术的研究与发展1：高速加工高速加工的机理:德国物理学家Carl.J.Saloman指出：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削温度不但不会升高反而会降低.高速加工机床：电主轴，直线电机，高速数控系统。•进给速度最大达60m/min(1米/秒），普通10m/min.•快速进给速度为100m/min，加速度达2g，普通10m/min.•主轴转速已达60000r/min,普通8000r/min.加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h。高速加工编程2：高精度加工定义：精密加工1~0.1微米、Ra0.1~0.01微米超精密加工0.1微米、Ra0.01微米高精度刀具：刃口半径纳米级高精度机床：回转精度，直线运动精度纳米级，分辨率0.01~0.001微米环境空气环境：每立方英尺〉0.5微米的灰尘100~1000个温度环境：20正负1~0.02度震动环境§1.3数控机床的研究和发展热点四：先进切削加工技术的研究与发展干切削加工技术硬切削加工技术刀具的发展:聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、陶瓷刀具、涂层硬质合金、超细晶粒硬质合金.虚拟切削加工技术软件技术的发展第一章数控加工技术基础§1.4数控加工坐标系１、机床坐标系在传统的手动机床中我们是没有机床坐标系的概念的，我们往往用相对移动和测量的方法来移动刀具进行加工。对于数控机床，机床的移动是依靠数控系统给伺服电机发送脉冲和其他信号来控制机床的运动的。为了精确到达我们指定的位置，人们引入了机床坐标系的概念。就是在机床上一个特定的空间点定义一个固定的直角坐标系，这样刀具移动可以通过相对与该点的坐标位置来控制，这样就可以实现精确的定位了，人们称该点为机床原点。机床原点机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点（0，0，0）。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。机床原点的位置在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。在数控铣床上机床原点一般取在X,Y,Z三轴的正向极限位置。（1）机床相对运动的规定在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。而真实的运动由机床控制系统决定。§1.4数控加工坐标系从0移动到100从0移动到-100XY１、机床坐标系刀具移动工件移动关于机床坐标系的几个规定机床原点G01X100?G01X-100?直线坐标XYZ旋转坐标ABC附加坐标UVW1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。（2）机床坐标系的规定机床坐标系各轴的相互关系：X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。（3）运动方向的规定坐标轴的正方向：增大刀具与工件距离的方向为各坐标轴的正方向。数控车床上两个运动的正方向。（1）机床相对运动的规定关于机床坐标系的几个规定（2）机床坐标系的规定（3）运动方向的规定•右手笛卡尔直角坐标系•右手螺旋定则工件静止，刀具运动:有利于编程。增大刀具与工件之间距离方向为各坐标轴的正方向２、各坐标轴的确定（1）Z坐标Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。车床的z坐标铣床的z坐标（2）X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。Z坐标水平时，观察者沿着刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方。（3）Y坐标在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。ZXYZXYWUVXZY例：双主轴双刀架车床各坐标轴的确定主轴1主轴2刀架1刀架2§1.4数控加工坐标系2、工件坐标系机床坐标系建立了机床运动的基准，但往往很少直接在机床坐标系下对零件图形进行编程。因为在安装工件时候其在机床坐标系中的位置是随机的，编程人员不可能知道工件在机床坐标系下的确切位置。为了解决这一问题，使人们能远离机床进行编程，人们引入了工件坐标系（编程坐标系）的概念。在对零件图形进行编程计算时，为了确定刀具的运动轨迹，必须要建立用于编程的坐标系，其坐标系称之为编程坐标系，其原点称之为编程原点或程序原点。编程坐标系在机床上表现为工件坐标系，其原点相应的称之为工件原点。3、机床坐标系与工件坐标系的关系在机床控制刀具运动时，在其内部是按照刀具在机床坐标系下坐标进行控制的。而程序的编制是相对于工件坐标系（编程坐标系）的。在实际运行程序时，机床操作人员需要测量并通知数控系统，数控系统需要对程序中的坐标进行换算为机床坐标系下的坐标值。•1-1•1-3•1-5•1-12作业1