數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,“,”,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,“,”,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,廣東省農(nóng)墾湛江技工學(xué)校,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,數(shù)控加工基礎(chǔ),工程實(shí)訓(xùn)中心,第一章 數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識,11,數(shù)控與數(shù)控機(jī)床,12,數(shù)控機(jī)床的分類和常見數(shù)控機(jī)床簡介,13,數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn),引 入,在機(jī)械制造工業(yè)中，單件與小批量生產(chǎn)的零件（批量在,10,100,件）約占機(jī)械加工總量的,75%,80%,。尤其是航空航天、造船、機(jī)床、重型機(jī)械以及國防工業(yè)中使用的零件，精度要求高、形狀復(fù)雜、加工批量小，用普通機(jī)床加工這些零件效率低、勞動強(qiáng)度大，有時甚至不能加工。為了解決這些問題，一種具有高精度、高效率、靈活、通用性強(qiáng)的自動化加工設(shè)備,數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，它為多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件提供了自動化加工手段。,11,數(shù)控與數(shù)控機(jī)床,1.1,數(shù)控與數(shù)控機(jī)床的概念,數(shù)控即數(shù)字控制（,Numerical Control,，簡稱,NC,），是,20,世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號進(jìn)行控制的一種方法。,數(shù)控機(jī)床（,Numerical Control Tool,）是用數(shù)字化信號對機(jī)床的運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。,計算機(jī)數(shù)控（,Computer Numerical Control,）系統(tǒng)是采用計算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，并通過接口與外圍設(shè)備連接。簡稱,CNC,系統(tǒng)。,1.2,數(shù)控機(jī)床的組成,數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服裝置、輔助控制裝置、檢測裝置和機(jī)床本體組成。如圖,11,所示。,圖,11,控制介質(zhì),數(shù)控裝置,伺服機(jī)構(gòu),輔助控制裝置,檢測裝置,機(jī)床本體,主軸箱,立柱,電氣柜,控制面板,主軸,床身,工作臺,冷卻液箱,1.,控制介質(zhì),控制介質(zhì)是指將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的程序載體。隨數(shù)控裝置類型的不同而不同，常用的有磁盤、移動硬盤、,Flash,（,U,盤）等（見圖,12,）。,a),b),c),圖,12,常用的控制介質(zhì),a),磁盤,b),移動硬盤,c)U,盤,2.,數(shù)控裝置,數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。如圖,13,所示是某數(shù)控車床的數(shù)控裝置。它由輸入裝置（如鍵盤）、控制運(yùn)算器和輸出裝置（如顯示器）等構(gòu)成。,圖,13,數(shù)控裝置,3.,伺服機(jī)構(gòu),伺服機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動裝置和執(zhí)行部件（如伺服電動機(jī)）兩大部分組成，如圖,14,所示。,a),驅(qū)動裝置,b),伺服電動機(jī),圖,14,伺服機(jī)構(gòu),4.,輔助控制裝置,輔助控制裝置是介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的強(qiáng)電控制裝置。由于可編程控制器（,PLC,）具有響應(yīng)快、性能可靠、易于使用、編程和修改程序，并可直接驅(qū)動機(jī)床電氣等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機(jī)床的輔助控制裝置。圖,15,所示為某可編程控制器的外觀圖。,圖,15,輔助控制裝置,5.,檢測裝置,檢測反饋裝置將數(shù)控機(jī)床各個坐標(biāo)軸的實(shí)際位移量、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到機(jī)床的數(shù)控裝置中。,檢測裝置的檢測元件有多種，常用的有直線光柵（見 圖,16,）、光電編碼器（見圖,17,）、圓光柵、絕對編碼尺等。,圖,17,光電編碼器,圖,16,直線光柵,6.,機(jī)床本體,機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，包括主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)動執(zhí)行部件（如工作臺、滑板及其傳動部件）和床身、立柱、支承部件等。,1.3,數(shù)控機(jī)床的工作原理,數(shù)控機(jī)床加工零件的工作過程如圖,18,所示。加工步驟如下：,（,1,）根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序段格式編寫出加工程序。,（,2,）將所編寫加工程序指令輸入到機(jī)床數(shù)控裝置中。,（,3,）數(shù)控裝置對程序（代碼）進(jìn)行處理之后，向機(jī)床各個坐標(biāo)的伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出控制信號。,數(shù)控,裝置,伺服,機(jī)構(gòu),機(jī)床,本體,圖樣,程序,工件,（,4,）伺服機(jī)構(gòu)接到執(zhí)行信號指令后，驅(qū)動機(jī)床的各個運(yùn)動部件，并控制所需的輔助動作。,（,5,）機(jī)床自動加工出合格的零件。,1.4,數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系,數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系通常分為機(jī)床坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系。,（,1,）,機(jī)床坐標(biāo)系,（,2,）,編程坐標(biāo)系,（,3,）,對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn),1.4.1,機(jī)床坐標(biāo)系,（,1,）機(jī)床相對運(yùn)動的規(guī)定,（,2,）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定,（,3,）運(yùn)動方向的規(guī)定,（,4,）坐標(biāo)軸方向的確定,（,5,）機(jī)床原點(diǎn),（,6,）機(jī)床參考點(diǎn),（,1,）機(jī)床相對運(yùn)動的規(guī)定,數(shù)控機(jī)床的加工動作主要分刀具的動作和工件的動作兩部分，在確定機(jī)床坐標(biāo)系的方向時，始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。,（,2,）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中,X,、,Y,、,Z,坐標(biāo)軸的相互關(guān)系由右手笛卡兒直角坐標(biāo)系決定，如圖,110a,所示。,1,）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為,90,。大拇指代表,X,坐標(biāo)，食指代表,Y,坐標(biāo)，中指代表,Z,坐標(biāo)。,2,）大拇指的指向為,X,坐標(biāo)的正方向，食指的指向為,Y,坐標(biāo)的正方向，中指的指向為,Z,坐標(biāo)的正方向。,3,）圍繞,X,、,Y,、,Z,坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用,A,、,B,、,C,表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為,Z,、,Y,、,Z,坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo),A,、,B,、,C,的正向，如圖,110b,所示。,圖,110,右手直角坐標(biāo)系,a),b),(3),運(yùn)動方向的規(guī)定,對于機(jī)床坐標(biāo)系的方向，均將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖,111,所示為數(shù)控車床上兩個運(yùn)動的方向。,（,4,）坐標(biāo)軸方向的確定,1,）,Z,坐標(biāo)的運(yùn)動方向：是由傳遞切削的動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸發(fā)即為,Z,坐標(biāo)，,Z,坐標(biāo)的正向為刀具離開工件的方向。如圖,111,所示的數(shù)控車床的,Z,坐標(biāo)。,2,）,X,坐標(biāo),X,坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定,X,坐標(biāo)的方向時，要考慮兩種情況：,如果工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，則刀具離開工件回轉(zhuǎn)中心的方向為,X,坐標(biāo)的正方向。如圖,111,所示的數(shù)控車床的,X,坐標(biāo)。,如果刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，則分為兩種情況：,Z,坐標(biāo)水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，,+X,運(yùn)動方向指向右方；,Z,坐標(biāo)垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，,+X,運(yùn)動方向指向右方，如圖,112,所示的立式數(shù)控銑床的,X,坐標(biāo)。,圖,112,立式數(shù)控銑床的坐標(biāo)系,3,）,Y,坐標(biāo),在確定,X,、,Z,坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù),X,和,Z,坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定,Y,坐標(biāo)的方向。如圖,112,所示的,Y,坐標(biāo)。,（,5,）機(jī)床原點(diǎn),機(jī)床原點(diǎn)又稱為機(jī)床零點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是指在機(jī)床上設(shè)置的一個固定點(diǎn)，它在機(jī)床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。,1,）數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn),在數(shù)控車床上，機(jī)床原點(diǎn)一般設(shè)在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處，如圖,113,所示。,2,）數(shù)控銑床的原點(diǎn),在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)一般設(shè)在,X,、,Y,、,Z,坐標(biāo)的正方向極限位置上，如圖,114,所示。,圖,113,數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn),圖,114,數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn),（,6,）機(jī)床參考點(diǎn),機(jī)床參考點(diǎn)是用于對機(jī)床運(yùn)動進(jìn)行檢測和控制的固定位置點(diǎn)。圖,115,所示為數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)。,圖,115,數(shù)控車床的參考點(diǎn),1.4.2,編程坐標(biāo)系,編程坐標(biāo)系也稱為工件坐標(biāo)系，是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。,編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。,編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)（編程原點(diǎn)）應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致，如圖,116,所示為車削零件的編程坐標(biāo)系及編程原點(diǎn)。,圖,116,編程坐標(biāo)系,1.4.3,對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn),對刀點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具相對工件運(yùn)動的起點(diǎn)，程序也是從這一點(diǎn)開始執(zhí)行，所以對刀點(diǎn)也稱為“起刀點(diǎn)”或“程序起點(diǎn)”。對刀點(diǎn)選擇的原則如下,：,（,1,）找正容易。,（,2,）編程方便。,（,3,）對刀誤差小。,（,4,）加工時檢查方便、可靠。,12,數(shù)控機(jī)床的分類和常見數(shù)控機(jī)床簡介,1.2.1,數(shù)控機(jī)床的分類,按控制運(yùn)動的方式分類,(1),點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床,(2),直線控制數(shù)控機(jī)床,(3),輪廓控制數(shù)控機(jī)床,(1),點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床,點(diǎn)拉控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是只控制從一點(diǎn)到另一點(diǎn)位置的精確定位,而不控制移動軌跡,在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工,如圖,119,所示。,(2),直線控制數(shù)控機(jī)床,直線控制數(shù)控機(jī)床也自然數(shù)為點(diǎn)位直線控制機(jī)床。其特點(diǎn)是機(jī)床移動部件不僅要實(shí)現(xiàn)由一個位置到另一個位置的精確定位，而且要控制工作臺以給定的速度，沿平行坐標(biāo)軸方向進(jìn)行直線切削運(yùn)動（有些機(jī)床還可以進(jìn)行,45,斜率直線的加工），如圖,120,所示。,圖,120,直線控制加工圖,(3),輪廓控制數(shù)控機(jī)床,輪廓控制數(shù)控機(jī)床是對兩個或兩個以上軸同時進(jìn)行控制。它不僅要控制機(jī)床移動部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且要控制加工過程中每一點(diǎn)的速度、方向和位移量，運(yùn)動軌跡是任意的直線、圓弧、螺旋線等，將工件加工成一定的輪廓形狀，如圖,121,所示。,圖,121,輪廓控制加工圖,2.,數(shù)控銑床,世界上第一臺數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控銑床，它適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用。圖,126,所示為數(shù)控銑床，隨著時代的發(fā)展，數(shù)控銑床趨于加工中心。,圖,126,數(shù)控銑床,3.,加工中心,數(shù)控加工中心是具有自動刀具交換裝置，并能進(jìn)行多種工序加工的數(shù)控機(jī)床。在其上工件可在一次裝夾中進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻螺紋等多工序的加工。,圖,127,立式加工中心,13,數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn),一,.,加工精度高,對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng),自動化程度高,生產(chǎn)效率高,良好的經(jīng)濟(jì)效益,有利于現(xiàn)代化管理,