数控加工技术配套教案01

☆了解数控加工的原理☆了解数控机床的分类，掌握数控机床的组成及各部分的作用☆了解数控刀具、数控夹具和量具的分类☆了解数控技术的发展趋势☆掌握数控机床的安全文明操作规范本章学习目标第1章数控加工综述

本章大纲

1.1数控加工原理1.2数控机床综述1.3数控加工装备1.4数控加工技术的发展趋势1.5数控机床安全和文明生产1.6小结1.1数控加工原理1.1.1

数控加工的一般过程数控加工原理1.1数控加工原理1.1.1

数控加工的一般过程（1）准备阶段。（2）数值运算。（3）编程和传输。（4）程序转换。（5）加工阶段。数控加工过程1.1数控加工原理1.1.2

插补原理1．插补的概念在实际应用中，由数控系统根据零件轮廓形状的有限信息，计算出刀具的一系列加工点，然后采用一小段直线或圆弧（也有需要抛物线和高次曲线）去进行拟合，即需要“插入、补上”，这个过程就叫“插补”。实质上“插补”就是数据密化的过程。1.1数控加工原理1.1.2

插补原理2．插补计算插补计算的任务就是根据进给的要求，在轮廓起点和终点之间实时计算出若干个中间点的坐标值，转换成位移指令并输入伺服系统，实现成型运动。插补计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度，因此，插补运算是整个数控系统控制的核心。插补运算的速度和精度是衡量数控装置的重要指标。1.1数控加工原理1.1.3

刀具补偿原理1．刀具补偿的概念刀具补偿又称偏置。不同的刀具具有不同的几何参数，因此，加工前需要测量实际的刀具半径、长度等，作为刀具补偿参数输入数控系统，通过刀补运算进行补偿才能加工出合乎尺寸要求的零件轮廓。图1-3刀具的位置补偿刀具补偿功能还可以通过逐次改变刀具半径补偿值大小的办法，调整每次进给量，以达到利用同一程序实现粗、精加工循环。另外，用刀具长度补偿可以解决因刀具磨损、重磨而使刀具尺寸变化造成的加工误差问题。1.1数控加工原理1.1.3

刀具补偿原理2．刀具补偿类型（1）刀具的位置补偿。通过对刀将刀具偏移量人工算出后输入数控系统或把对刀时屏幕显示的有关数值直接输入数控系统，由系统自动算出刀具偏移量，存入刀具补偿存储器中。（2）刀具的半径补偿。对刀尖圆弧半径进行补偿，称为刀具的半径补偿。刀具的位置补偿刀具的半径补偿1.1数控加工原理1.1.3

刀具补偿原理刀具补偿除了具有上述2种类型之外，还有如下其他形式的补偿。（1）夹具偏置补偿。（2）夹角补偿。1.2数控机床综述1.2.1

数控机床的种类1．按工艺用途分类（1）金属切削类数控机床。采用车、铣、刨、磨、镗、钻等各种切削加工的数控机床，它又分为以下2类。①普通数控机床。这类数控机床与普通机床工艺一样，分为数控车床、数控铣床、数控刨床、数控磨床、数控镗床、数控钻床等。②数控加工中心。这类数控机床是在普通数控机床的基础上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。

1.2数控机床综述1.2.1

数控机床的种类（2）金属成型类数控机床。指采用挤、冲、压、拉等成型工艺的数控机床，包括数控弯管机、数控板料折弯机、数控组合冲床、数控压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。（3）特种加工类数控机床。特种加工类数控机床包括数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控火焰切割机床、数控激光切割机床等。（4）其他类型数控机床。主要有数控三坐标测量仪、数控对刀仪、数控绘图仪等。1.2数控机床综述1.2.1

数控机床的种类2．按控制运动的轨迹分类（1）点位控制数控机床。（2）直线控制数控机床。（3）轮廓控制数控机床。1.2数控机床综述1.2.1

数控机床的种类3．按伺服驱动系统的控制方式分类按伺服驱动系统的控制方式可将数控机床分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床等类型。其详细知识将在第3章介绍。1.2数控机床综述1.2.2

数控机床的结构数控机床一般由以下几个部分组成。1.2数控机床综述1.2.3

数控机床的主传动系统1．主传动系统的特点（1）转速高、功率大。使数控机床能实现高效率加工。（2）调速范围宽，并能实现无级调速。使切削加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。（3）主动链尽可能短。传动链越短，则累积误差越小。（4）具备较高的精度与刚度，有良好的抗振性和热稳定性，传动平稳，噪声低。（5）能够实现刀具的快速或自动装卸。1.2数控机床综述1.2.3

数控机床的主传动系统2．主传动系统的分类数控机床主传动的配置方式

1.2数控机床综述1.2.3

数控机床的主传动系统3．主轴部件（1）轴承。①适应高刚度要求的轴承配置形式。

②适应高速度要求的轴承配置形式。

（2）主轴准停装置。（3）自动夹紧和切屑清除装置。（4）润滑与冷却装置。1.2数控机床综述1.2.4

数控机床的进给动系统1．进给传动系统的特点（1）摩擦阻力小。（2）传动精度和刚度高。（3）运动部件惯量小。（4）无间隙。1.2数控机床综述1.2.4

数控机床的进给动系统2．进给传动系统的分类（1）步进伺服电动机伺服进给系统。一般用于经济型数控机床。（2）直流伺服电动机伺服进给系统。功率稳定，但因采用电刷，其磨损导致在使用中需进行更换。一般用于中档数控机床。（3）交流伺服电动机伺服进给系统。应用极为普遍，主要用于中高档数控机床。（4）直线电动机伺服进给系统。无中间传动链，精度高，进给快，无长度限制；但散热差，防护要求特别高，主要用于高速机床。1.2数控机床综述1.2.4

数控机床的进给动系统3．进给系统传动部件（1）滚珠丝杠螺母副。①外循环式。

②内循环式。

滚珠丝杠螺母副的结构

1.2数控机床综述1.2.4

数控机床的进给动系统（2）导轨。①滚动导轨。

②滑动导轨。

③静压导轨。

（3）回转工作台。①分度工作台。

②数控回转工作台。

1.2数控机床综述1.2.5

数控机床的机械结构设计根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构设计提出以下要求。1．较高的机床静态、动态刚度2．减少机床的热变形3．减少运动间的摩擦和消除传动间隙4．提高机床的寿命和精度保持性5．减少辅助时间和改善操作性能6．模块化和机电一体化1.2数控机床综述1.2.6

数控机床的精度指标1．主要精度指标（1）定位精度。（2）重复定位精度。2．数控机床的精度项目标准一般数控机床精度检验项目都有20～30项，但其最重要的特征项目是：单轴定位精度、单轴重复定位精度和两轴以上联动加工出试件的圆度，如课本中表1-4所示。1.3数控加工装备1.3.1

数控刀具1．数控刀具的要求（1）高可靠性和较高的刀具耐用度。（2）高精度和高重复定位精度。（3）刀具尺寸可以预调和快速换刀。（4）可靠的断屑及排屑措施。（5）刀具标准化、模块化、通用化及复合化。（6）具有一个比较完善的工具系统和刀具管理系统。（7）应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。1.3数控加工装备1.3.1

数控刀具2．数控刀具的分类数控刀具按切削工艺可分为车削刀具、镗削刀具、钻削刀具、铣削刀具；按材料可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、聚晶金刚石刀具等。按结构可分为以下几类。（1）整体式刀具。

（2）镶嵌式刀具。

（3）减振式刀具。

（4）内冷式刀具。

（5）特殊式刀具。

1.3数控加工装备1.3.1

数控刀具3．数控机床的工具系统工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快速轮换和高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。除了刀具本身外，它还包括实现刀具快速轮换所必需的定位、夹紧、抓拿、刀具保护等机构。

数控车削加工用工具系统的一般结构体系1.3数控加工装备1.3.2

数控夹具1．数控加工中对工件装夹的要求（1）减少刀具干涉。（2）保证最小的夹紧变形。（3）夹具装卸工件方便。（4）便于多件同时装夹。（5）夹具结构应力求简单。（6）夹具应便于装夹。1.3数控加工装备1.3.2

数控夹具2．常用数控夹具数控车床夹具主要有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等，在第4章中将详细介绍。数控铣床、加工中心常用的夹具有平口虎钳、Ｔ型螺钉和压板、弯板、Ｖ型块等，在第5章中将详细介绍。在小批量生产中，会优先选择组合夹具进行装夹，大批量生产中常采用多工位夹具或气动、液动夹具。（1）组合夹具。（2）可调夹具。1.3数控加工装备1.3.3

数控量具1．游标卡尺2．千分尺3．百分表4．万能角度尺5．量块6．三坐标测量机7．数控精密测量1.4数控加工技术的发展趋势1.4.1

数控系统的发展趋势1．开放式数控系统开放式体系结构大量采用通用微机的先进技术，实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。其硬件、软件和总线规范都是对外开放的。2．数控系统的智能化为适应制造自动化的发展，要求数字控制制造系统不仅能完成通常的加工功能，而且还要具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头（有时带坐标变换）、自动误差补偿、自动诊断、网络通信等功能。1.4数控加工技术的发展趋势1.4.2

数控机床的发展趋势1．高速、高效2．高精度3．高可靠4．模块化、专门化与个性化5．高柔性6．复合化1.5数控机床安全和文明生产1.5.1

数控机床安全操作规程1．加工前的注意事项2．加工中的注意事项3．加工后的注意事项1.5数控机床安全和文明生产1.5.2

安全文明生产（1）操作人员应穿紧身工作服，袖口扎紧；女同志要戴防护帽；高速切削时要戴防护镜；铣削铸铁件时应戴口罩；操作时，严禁戴手套，以防将手卷入旋转刀具和工件之间。（2）操作前应检查数控机床各部件及安全装置是否安全可靠；检查设备电器部分安全可靠程度是否良好。（3）数控机床运转时，不得调整、测量工件和改变润滑方式，以防手触及刀具碰伤手指。（4）在刀具或工件旋转未完全停止前，不能用手去制动。（5）切削中不要用手清除切屑，也不要用嘴吹，以防切屑损伤皮肤和眼睛。（6）装卸工件时，应将工作台退到安全位置，使用扳手紧固工件时，用力方向应避开刀具，以防扳手打滑时撞到刀具或工夹具。（7）装拆铣刀时要用专用衬垫垫好，不要用手直接握住铣刀。（8）加工完毕后应清扫数控机床，使数控机床保持清洁，将机床移动部件移至中间行程位置，并切断机床电源。1.6小结数控机床与普通