数控加工5项目五--认识数控加工课件

1、机械CAD/CAM主编：汪荣青项目五 认识数控加工金属切削加工基本知识数控机床各部件的功用数控机床的分类数控机床的使用数控刀具 第一节 金属切削的基础知识一、切削运动和切削用量 切削运动 主运动 进给运动 刀具和工件之间的主要相对运动。它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切人工件材料，导致被切削层转变为切屑。主运动的速度最高，消耗功率最大。机床的主运动只有一个。主运动可以由工件、也可由刀具完成。 进给运动是由机床或人力提供的刀具和工件之间附加的相对运动，配合主运动，不断地将多余金属投入切削，以保持切削连续或反复地进行的运动。进给运动的速度较低，消耗的功率较小。进给运动不限于一个，可是连续的，也可是

2、间歇运动，如车削时的纵向和横向进给。在确定进给运动方向时，一般指连续进给方向或间歇运动中的主要一个。 过渡表面已加工表面待加工表面三个表面切削用量切削用量三要素切削速度vc =dn/1000 (m/min) 进给量f(mm/min)背吃刀量（切削深度） ap （mm）第二节 机床的分类、型号及机床精度的概念 一、机床的分类二、机床型号的编制金属切削机床简称机床，是制造机器的机器，所以又称为工作母机或工具机。一、数控技术的发展我国在1958年就开始研制数控机床1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，于1952年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“Numerical Contr

3、ol”。数控机床的工作原理数控加工的发展方向高速切削高精度控制高柔性化高一体化网络化智能化数控机床的分类数控车床数控铣床立式加工中心数控车床的主要加工对象 配轮廓数控装置主要车削有锥度、圆弧的轴类零件。 数控车床主要用于加工轴类、套类和盘类等回转体零件的加工配点位、直线数控装置主要车削没有锥度、圆弧的轴类零件。 数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。数控车床结构及分类数控车床与普通车床在结构上具有明显差异。数控车床与普通车床结构差别 右图是同一品牌的数控车床与普通车床。结构上具有明显差异数控系统；床身稳固 装有防护门；保留主轴箱、尾座；取消挂轮箱、进给箱

4、、溜板箱、光杆、丝杆等；配备自动刀架对刀仪自动排屑等辅助设备。伺服系统；数控车床结构及分类数控车床结构及分类按数控系统功能分按主轴的配置形式分按数控系统控制的轴数分全功能型数控型卧式立式两轴控制四轴控制卧式数控车床数控车床结构及分类数控车削中心数控车床结构及分类立式电脑车床数控车床结构及分类数控车床坐标系经济型数控车床只有X、Z两轴ZX主轴中心线方向工件径向水平方向坐标轴方向机床某一部件的运动增大刀具与工件之间距离定为该轴的正方向。后刀座坐标系 数控车床坐标系前刀座坐标系 数控车床坐标系数控车通用夹具的装夹 两顶尖之间装夹卡盘和顶尖装夹双三爪定心卡盘装夹常用装夹方式数控车通用夹具的装夹 支承套

5、装夹示意图数控车削加工的对刀对刀点的选择原则便于用数字处理和简化程序编制在机床上找正容易，加工中便于检查引起的加工误差小 对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基础有一定的尺寸关系。数控车削加工的对刀试切对刀机外对刀仪对刀ATC对刀自动对刀对刀方法 数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床，这主要因于铣床具有X、Y、Z三轴向可移动的特性，更加灵活，且可完成较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。 数控铣床的主

6、要加工对象数控铣床的主要加工对象 配轮廓数控装置平面轮廓（特别是由圆弧和直线形成的形状）的加工及立体曲面形状的铣削（凸轮、样板、冲模、压模、铸模）。 数控铣床是用来加工工件的平面、，内外轮廓、孔、攻螺纹等工序，并可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过两轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件。配点位、直线数控装置用同一刀具进行多道工序的直线切削而且需要进行大余量重切削的工件或用同一刀具又有定位精度要求的加工。数控铣床的结构及类型数控立铣床的结构数控铣床的结构及类型中型大型卧式立卧两用式两轴半控制三轴控制多轴控制小型立式按体积分按主轴布局形式分按控制坐标的联动轴数分华中XKA71402数控立式

7、铣床数控铣床的结构及类型华中XKA714数控立式铣床数控铣床的结构及类型华中ZJK7532-A铣钻床数控铣床的结构及类型龙门铣数控铣床的结构及类型数控铣床的坐标系统机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。迪卡尔数控机床采用的是笛卡尔的直角三坐标系统，X、Y、Z三轴之间的关系遵循右手定则。如右图所示，右手三指尽量互成直角，拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向。ZYX数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则 由于数控铣床有立式和卧式之分，所以机床坐标轴的方向也因其布局的不同而不

8、同。 数控铣床的坐标系统立式铣床的坐标系统数控铣床的坐标系统 立式升降台铣床的坐标方向为：Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。 卧式升降台铣床的坐标方向为：Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上。 卧式铣床的坐标系统数控铣床的坐标系统 数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数来指定机床参考点到机床零点的距

9、离。机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。 数控铣床的坐标系统数控铣床的坐标系统工件坐标系用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件坐标系的原点即为工件零点。工件零点的位置是任意的，它是由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。工件坐标系原点机床坐标系原点数控铣床的坐标系统数控铣削加工工件的安装数控铣削加工选择定位基准应遵循的原则：尽量选择零件上的设计基准作为定位基准定位基准选择要能完成尽可能多的加工内容定位基准应尽量与工件坐标系的对刀

10、基准重合必须多次安装时，应遵从基准统一原则数控铣削加工工件的安装加工面的安装数控铣削加工工件的安装加工内轮廓时的安装数控铣削加工工件的安装加工外轮廓时的安装数控铣削加工工件的安装不影响进给的装夹示例数控铣削加工的对刀对刀方式标准芯轴和块规对刀数控铣削加工的对刀对刀方式寻边器对刀 对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，它是通过对刀点来实现的。 对刀点 指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。 确定对刀点与换刀点确定对刀点与换刀点刀具与工件原点Z 轴方向之距离刀具与工件原点X 轴方向之距离刀具与工件原点Y 轴方向之距离对刀点的选择原则便于用数字处理和简化程序编制在机

11、床上找正容易，加工中便于检查引起的加工误差小确定对刀点与换刀点确定对刀点与换刀点对刀点与加工原点重合确定对刀点与换刀点70铣削加工零件确定对刀点与换刀点对刀点与加工原点重合确定对刀点与换刀点对刀点在几何对称中心确定对刀点与换刀点对刀点在加工过程中便于检查确定对刀点与换刀点对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。 确定对刀点与换刀点对刀时应使对刀点与刀位点重合。 刀位点 是指确定刀具位置的基准点 如：平头立铣刀的刀位点一般为端面中心；球头铣刀的刀

12、位点取为球心；钻头为钻尖。 确定对刀点与换刀点换刀点 应根据工序内容来作安排，为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在距离零件较远的地方。 走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的的运动轨迹和方向。走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。 选择走刀路线选择走刀路线确定走刀路线的一般原则 保证零件的加工精度和表面粗糙度 方便数值计算，减少编程工作量 缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间 尽量减少程序段数 切入切出点切入点选择原则：粗加工选择曲面内的最高角点作为切入点。精加工选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为切入点。总之避免铣刀当钻头使用，否则因受力大而损坏

13、。切入切出点。切入点。切入切出点切出点选择原则：能连续完整的加工曲面。非加工时间短。切入切出点切入点的选择。ABC避免引入反向误差 数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。 避免引入反向误差避免反向误差的加工路线存在反向误差的加工路线切入切出路径在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削，由于主轴系统和刀具的刚度变化，当沿法向切入工件时，会在切入处产生刀痕，所以应尽量避免沿法向切入工件。 当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量遵循从切向切入的方法，但此时切入无法外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线。当实在无法沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过程中要避免停顿。 切入切出路径铣削圆的切入切出路径切入切出路径切入切出路径切削内轮廓切入切出路径切入切出路径切入切出路径 当实在无法沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过程中要避免停顿。 为了消除由于系统刚度变化引起进退刀时的痕迹，可采用多次走刀的方法，减小最后精铣时的余量，以减小切削力。 刀