数控加工基础知识课件.ppt

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数控加工基础知识11数控加工基础知识数控机床的分类数控机床及其工作原理数控坐标系数控编程基础知识数控车削编程数控铣削编程编程举例22一.数控机床及其工作原理

（一）数控机床的概念:

数控又称为数字控制数控又称为数字控制（NumericalControl）,（NumericalControl）,是一是一种利用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术种利用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术.数控机床是采用了数字控制技术的加工设备数控机床是采用了数字控制技术的加工设备,它通它通过数字化信息对机床的运动方向及加工过程进行控制过数字化信息对机床的运动方向及加工过程进行控制,实现要求的机械动作实现要求的机械动作,并自动完成加工任务并自动完成加工任务.它是一种它是一种典型的技术密集且自动化程度很高的机电一体化产品典型的技术密集且自动化程度很高的机电一体化产品.

（二）数控机床的产生与发展:

数控机床诞生于美国数控机床诞生于美国.1952.1952年年,美国帕森斯公司与美国帕森斯公司与麻省理工学院共同研制成功了世界上第一台数控机床麻省理工学院共同研制成功了世界上第一台数控机床,用来加工直升机叶片轮廓检查用样板用来加工直升机叶片轮廓检查用样板.半个世纪以来半个世纪以来,数控技术得到了迅猛的发展数控技术得到了迅猛的发展,其加工精度和加工效率不其加工精度和加工效率不断提高断提高.数控机床发展至今已经历了两个阶段共六个时数控机床发展至今已经历了两个阶段共六个时代代.33一.数控机床及其工作原理（续）1.硬件数控阶段:

（NC）早期的计算机运算速度低,不能适应机床实时控制的要求,人们只好用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统,这就是硬件连接数控,简称数控（NC）.这个阶段一共经历了三代,即第一代的电子管数控机床,第二代的晶体管数控机床,第三代的小规模集成电路数控机床.44一.数控机床及其工作原理（续）2.计算机数控阶段:

（CNC）这个阶段也经历了三代:

即第四代的小型计算机数控机床,第五代的微型计算机数控机床以及第六代基于PC的数控机床.前三代数控机床采用专用控制计算机的硬件数控装置,早已被淘汰;后三代的数控机床,则以小型微型计算机取代硬件控制计算机作为核心部件，数控机床的许多控制功能由专用软件实现,其数控系统被称为软件控制系统,又称CNC系统.55一.数控机床及其工作原理（续）（三）数控机床的特点:

1.具有高柔性.2.生产效率高,减少辅助时间和机动时间.3.加工精度高,产品质量稳定.4自动化程度高,劳动强度低.5能加工形状复杂的零件.66（四）数控机床的工作原理77数控机床加工演示数控车床加工88数控机床加工演示数控车铣中心加工99二二.数控机床的分类数控机床的分类（一一）按工艺用途分类按工艺用途分类:

（）金属切削类数控机床（）金属切削类数控机床:

*:

*普通数控机床：

如普通数控机床：

如数控车床数控车床、数控铣床数控铣床、数控钻床等数控钻床等*复合型数控复合型数控机床机床:

如铣镗加工中心如铣镗加工中心、车铣加工中心等车铣加工中心等.（）金属成型类数控机床：

如数控折弯机（）金属成型类数控机床：

如数控折弯机、数数控弯管机控弯管机、数控转头压力机等数控转头压力机等（）数控特种加工机床：

如数控线切割机（）数控特种加工机床：

如数控线切割机、数数控电火花加工机床控电火花加工机床、数控激光切割机床等数控激光切割机床等（）其它类型数控机床：

如数控三坐标测量仪（）其它类型数控机床：

如数控三坐标测量仪等等1010二数控机床分类（续）（二二）按运动轨迹分类按运动轨迹分类:

A.A.点位控制数控机床点位控制数控机床:

它控制机床移动部件它控制机床移动部件由一个点准确地移动由一个点准确地移动到另一个点到另一个点,而对运动而对运动轨迹没有严格要求轨迹没有严格要求.在在移动和定位过程中刀移动和定位过程中刀具不进行任何切削加具不进行任何切削加工工.如数控钻床等如数控钻床等.1111二数控机床分类（续）B.B.直线控制数控机床直线控制数控机床:

刀具相对于工件的移刀具相对于工件的移动轨迹是平行于机床动轨迹是平行于机床某一坐标轴或者与坐某一坐标轴或者与坐标轴成标轴成4545度夹角的直度夹角的直线线,刀具在移动过程中刀具在移动过程中进行切削进行切削.早期的数控早期的数控车床车床、数控铣床等使数控铣床等使用这类控制系统用这类控制系统.1212二数控机床分类（续）C.轮廓控制（连续控制）数控机床:

能控制两个或两个以上的坐标轴,对坐标轴的方向、行程、运动速度进行严格连续控制,可加工由任意斜线、曲线和曲面组成的复杂零件.1313（三）按可控制联动的坐标轴分类1.1.两轴联动数控机床两轴联动数控机床:

数控机床能同时控制两个数控机床能同时控制两个坐标轴联动坐标轴联动,可用于加工各可用于加工各种回转体零件种回转体零件.如数控车床如数控车床.2.2.两轴半联动数控机床两轴半联动数控机床:

数控机床有三个坐标轴数控机床有三个坐标轴,能能做三个方向的运动做三个方向的运动,但数控但数控装置只能同时控制两个坐装置只能同时控制两个坐标轴标轴,第三轴只能作等距周第三轴只能作等距周期运动期运动,可加工空间曲面可加工空间曲面.1414（三）按可控制联动的坐标轴分类3.3.3.3.三轴联动数控机床三轴联动数控机床三轴联动数控机床三轴联动数控机床:

数控机床能同时控制三个数控机床能同时控制三个数控机床能同时控制三个数控机床能同时控制三个坐标轴联动坐标轴联动坐标轴联动坐标轴联动,可用于加工曲可用于加工曲可用于加工曲可用于加工曲面零件，如数控铣床面零件，如数控铣床面零件，如数控铣床面零件，如数控铣床4.4.4.4.多轴联动数控机床多轴联动数控机床多轴联动数控机床多轴联动数控机床:

数控机床能同时控制三个数控机床能同时控制三个数控机床能同时控制三个数控机床能同时控制三个以上坐标轴联动以上坐标轴联动以上坐标轴联动以上坐标轴联动,可使刀具可使刀具可使刀具可使刀具轴线方向在一定的空间内轴线方向在一定的空间内轴线方向在一定的空间内轴线方向在一定的空间内任意控制任意控制任意控制任意控制,主要用于加工异主要用于加工异主要用于加工异主要用于加工异形复杂的零件形复杂的零件形复杂的零件形复杂的零件.1515数控机床加工演示数控机床多轴联动加工1616（四）按伺服系统类型分类A.A.开环伺服系统数控机床开环伺服系统数控机床:

它没有位置检测装置和反馈装置它没有位置检测装置和反馈装置,不能对移动工作不能对移动工作台实际移动距离进行位置测量和反馈台实际移动距离进行位置测量和反馈,其移动部件其移动部件的位移精度主要决定于进给传动系统各有关零件的位移精度主要决定于进给传动系统各有关零件的制造精度的制造精度.1717B.闭环伺服系统数控机床有位置测量和反馈装置有位置测量和反馈装置,加工中将工作台实际位移加工中将工作台实际位移量的检测结果反馈给数控装置量的检测结果反馈给数控装置,并与输入的指令进并与输入的指令进行比较行比较、校正，直至误差值为零校正，直至误差值为零.其特点是加工精其特点是加工精度高度高,但结构复杂但结构复杂,设计和调试较困难设计和调试较困难.1818C.半闭环伺服系统数控机床其位置检测装置不直接测量机床工作台的位移量其位置检测装置不直接测量机床工作台的位移量,而是通过检测丝杆转角而是通过检测丝杆转角,间接地测量工作台的位移间接地测量工作台的位移量量,并反馈给数控装置进行位置校正并反馈给数控装置进行位置校正.在精度要求在精度要求适中的中小型数控机床上适中的中小型数控机床上,半闭环控制得到了广泛半闭环控制得到了广泛的应用的应用.1919三.数控机床坐标系与工件坐标系1.1.机床坐标系机床坐标系:

为了确定机床的运动方向为了确定机床的运动方向与运动距离与运动距离,以描述刀具与以描述刀具与工件之间的位置与变化关工件之间的位置与变化关系系,我们需要建立机床坐标我们需要建立机床坐标系系.确认机床坐标系应遵循的确认机床坐标系应遵循的基本原则是基本原则是:

（1）

（1）刀具相对于静止零件运刀具相对于静止零件运动原则动原则.

（2）

（2）机床坐标系采用右手直机床坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系角笛卡尔坐标系.2020右手笛卡儿坐标系右手的大拇指右手的大拇指、食指和中食指和中指互相垂直时指互相垂直时,拇指的方向拇指的方向为为XX轴的正方向轴的正方向,食指为食指为YY轴轴的正方向的正方向,中指为中指为ZZ轴的正轴的正方向方向.以以XX、YY、ZZ坐标轴线坐标轴线或以与或以与XX、YY、ZZ坐标轴平行坐标轴平行的坐标轴线为中心旋转的的坐标轴线为中心旋转的圆周进给坐标轴分别以圆周进给坐标轴分别以AA、BB、CC表示表示,其正方向由右其正方向由右手螺旋法则确定手螺旋法则确定.2121机床坐标系各坐标轴确定的顺序先确定先确定ZZ轴轴:

与主轴轴线平与主轴轴线平行或重合的坐标轴为行或重合的坐标轴为ZZ轴轴,以刀具远离工件的方向为以刀具远离工件的方向为正向正向.再确定再确定XX轴轴:

平行于工件装平行于工件装夹面夹面,与与ZZ轴垂直的水平方轴垂直的水平方向的坐标轴为向的坐标轴为XX轴轴,以刀具以刀具远离工件的方向为正向远离工件的方向为正向.最后确定最后确定YY轴轴:

当当XX轴和轴和ZZ轴轴确定以后确定以后,利用右手法则确利用右手法则确定定YY轴及其正方向轴及其正方向.2222车车床床坐坐标标系系+Z+x024模块二数控机床结构及主要部件立式数控铣床坐标系+02525机床原点与机床参考点机床坐标系是机床上固有机床坐标系是机床上固有的坐标系的坐标系,其原点称为机床其原点称为机床原点原点,由厂家设定位置由厂家设定位置,不不允许用户更改允许用户更改.而机床参考而机床参考点是机床位置测量系统的点是机床位置测量系统的基准点基准点,一般位于机床各坐一般位于机床各坐标轴正向极限位置的附近标轴正向极限位置的附近,与机床原点的距离是固定与机床原点的距离是固定的的.通常机床原点与参考点通常机床原点与参考点重合重合.每次机床开机后要进每次机床开机后要进行行回参考点回参考点回参考点回参考点的操作的操作,目的就目的就是为了确定机床原点的位是为了确定机床原点的位置置,同时建立机床坐标系同时建立机床坐标系.26262.工件坐标系与工件原点A.A.工件坐标系工件坐标系:

工件坐标系是由编程者制定的工件坐标系是由编程者制定的,以工件上某一个以工件上某一个固定点为原点的右手直角坐标系固定点为原点的右手直角坐标系,又称为编程坐标又称为编程坐标系系.工件坐标系与机床坐标系之间的差别在于原工件坐标系与机床坐标系之间的差别在于原点的位置不同点的位置不同.由于机床坐标系的原点不在工件上由于机床坐标系的原点不在工件上,利用机床坐标系去编程是非常困难的利用机床坐标系去编程是非常困难的.为了有利于为了有利于编程编程,我们需要建立工件坐标系我们需要建立工件坐标系,编程时所有的坐编程时所有的坐标值都是假设刀具的运动轨迹点在工件坐标系中标值都是假设刀具的运动轨迹点在工件坐标系中的位置的位置,而不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹而不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置位置.2727工件坐标系原点的设置原则

（1）

（1）

（1）

（1）设置在工件的工艺基准或设置在工件的工艺基准或设置在工件的工艺基准或设置在工件的工艺基准或设计基准上。

设计基准上。

设计基准上。

设计基准上。

（2）

（2）

（2）

（2）设置在尺寸精度高和表面设置在尺寸精度高和表面设置在尺寸精度高和表面设置在尺寸精度高和表面粗糙度低的位置。

粗糙度低的位置。

粗糙度低的位置。

粗糙度低的位置。

（3）（3）（3）（3）便于测量和编程。

便于测量和编程。

便于测量和编程。

便于测量和编程。

我们利用工件坐标我们利用工件坐标我们利用工件坐标我们利用工件坐标系编程时系编程时系编程时系编程时,不必考虑工件不必考虑工件不必考虑工件不必考虑工件在机床内的安装位置在机床内的安装位置在机床内的安装位置在机床内的安装位置,但但但但在自动加工时则需要确在自动