第2章 数控机床及装备.ppt

1、第2章 数控机床及装备,2.1 数控机床及坐标系 2.2 常用坐标系 2.3 数控加工常用装备,2.1 数控机床及坐标系,2.1.1 标准坐标系 标准规定标准坐标系为右手直角笛卡儿坐标系。规定基本的直线运动坐标轴用X、Y、Z表示，围绕X 、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示。 标准规定直角坐标系的直线轴X、Y、Z三者的关系及其方向由右手定则判断，即拇指、食指、中指分别表示X , Y,Z轴及其方向，A、B、C的正方向用右手螺旋法则判定，即分别用右手握着直线轴X 、Y、Z，其中拇指指向X、Y、Z的正方向，则其余四指握拳方向分别代表回转轴A、B、C的正方向。 标准规定上面的法则适用于工

2、件固定，刀具移动时，如果工件移动，刀具固定时，正方向反向，并加“ ”，表示，如图2一1所示。,下一页,返回,2.1 数控机床及坐标系,2.1.2 坐标轴及方向的确定 标准规定:机床某部件运动的正方向，是增大工件与刀具之间距离的方向，坐标轴确定顺序为:先确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y轴。 Z坐标轴是由传递主切削动力的主轴所决定的，一般平行于数控机床主轴轴线的坐标轴即为Z坐标轴，Z坐标轴的正向为刀具离开工件的方向。图2-2所示为数控车床的Z坐标轴。,下一页,上一页,返回,2.1 数控机床及坐标系,X坐标轴通常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: 如果工件做旋转

3、运动，则刀具离开工件的方向为X坐标轴的正方向。如图2-2所示数控车床的X坐标轴。 如果刀具做旋转运动，则分为两种情况:当Z坐标轴水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方，如图2-3所示为卧式数控铣床的X坐标轴;当Z坐标轴垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，十X运动方向指向右方，如图2-4所示为立式数控铣床的X坐标轴。,下一页,上一页,返回,2.1 数控机床及坐标系,在确定X,Z坐标轴的正方向后，可以用根据X和Z坐标轴的方向，按照右手直角笛卡儿坐标系来确定Y坐标轴的方向。图2-3所示为数控铣床的Y坐标轴。 此外，如果在基本的直角坐标轴X, Y, Z之外，还有其他轴线平行于X,

4、Y, Z，则附加的直角坐标系指定为U, V, W和P, Q, R，如图2-5所示为数控铣床的附加坐标系。,上一页,返回,2.2 常用坐标系,数控加工中常用到两个坐标系和一个参考点，即机床坐标系，工件坐标系，刀具参考点。 2.2.1 机床坐标系 机床坐标系是以机床原点(或零点)为基准而建立的坐标系，机床原点的位置随机床生产厂家的不同而不同，是机床设计和调整的基准点。 手动机床返回参考点包括以下几个步骤: 打开电源；选择机床回参考点的模式；选择第一根轴(车床是X轴，铣床是Z轴)回参考点；对其他轴回参考点；检查达位显示器是否亮；检查位置显示屏；如果需要，将显示屏显示数值设置为0。,下一页,返回,2.

5、2 常用坐标系,2.2.2 工件坐标系 工件坐标系是以工件原点为基准而建立的坐标系，是用于确定与机床坐标系、刀具参考点以及图纸尺寸的关系的，由编程人员确定。从理论上讲，工件原点的位置可以任意确定，但由于实际机床操作中的限制，只能考虑最有利于加工的可能方案，而且工件原点的位置会直接影响工件的安装调试和加工效率，如图2-6、图2-7所示。 决定如何选择工作原点的三个因素 加工精度 调试操作的便利性 工作状况的安全性,返回,上一页,下一页,2.2 常用坐标系,2.2.3 刀具的参考点 在铣削和相关操作中，刀具参考点通常都是刀具中心线和切削刃(边)最低位置的交点。 车削和镗削中，因为大部分刀具都有一个

6、固定半径的切削刃，所以最常见的刀具参考点是切削刀片上的一个虚构切削点。 在铣削和车削中使用的钻头和另外一些点对点之类的刀具，参考点通常是刀具沿Z轴方向上运动最远的尖端。如图2-8所示为一些常见的刀具参考点。,返回,上一页,2.3 数控加工常用装备,2.3.1 机床的选择 选择机床时，主要考虑以下因素: 机床规格应与工件的外形尺寸相适应，即大件用大机床、小件用小机床。 机床精度应与工件加工精度要求相适应，机床精度过低，不能保证加工精度;机床精度过高，又会增加工件的制造成本，应根据工件的加工精度要求合理选择机床的精度。 机床的生产效率应与工件的生产类型相适应，单件小批生产用通用机床或数控机床，大批

7、大量生产应选高效专用机床。 与现有条件相适应，要根据现有设备及设备负荷状况、外协条件等确定，避免“闭门造车”。,下一页,返回,2.3 数控加工常用装备,2.3.2 夹具及选择 基本要求 夹具应能保证在机床上实现定向安装，以保持零件安装方向与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性;能协调零件定位面与机床坐标系之间保持一定的坐标尺寸联系。这是数控加工的特点决定的，也是数控夹具最基本的一点。 常用夹具种类 通用夹具。一般为可装夹各种零件的机床附件或通用装夹工具。如各种虎钳、头、三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖和花盘等通用夹具。如图2-9、图2-10、图2-11,图2-12、图2-13、图2-14、图2-l5、图

8、2-16、图2-17及图2-18所示。,上一页,返回,下一页,2.3 数控加工常用装备,组合夹具是由一套结构已经标准化，尺寸已经格式化的通用元件、组合元件所构成。可以根据工件的加工要求组成各种功能的夹具。组合夹具有槽系组合夹具，孔系组合夹具。 专用夹具。是特别为某一项或类似的儿项工件设计制造的夹具，具有结构合理，刚性强，装夹稳定可靠，操作方便，能提高安装精度和装夹速度等优点。 可调夹具。可调夹是组合夹具和专用夹具的结合。可调夹具能有效地克服组合夹具和专用夹具的不足，既能满足加工精度的要求，又有一定的柔性。,下一页,返回,上一页,2.3 数控加工常用装备,多工位夹具。可以同时装夹多个工件，可减少

9、换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。 气动或液压夹具适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件，能减轻工人劳动强度和提高生产率。 真空夹具适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。,下一页,返回,上一页,2.3 数控加工常用装备,数控夹具的选用原则 在单件小批量生产或研制时，优先选用万能组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和降低生产成本。 小批或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应力求结构简单，操作方便。 为提高数控加工的效率，在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动液压夹具。 2.3.3 刀具及选择 数

10、控加工对刀具的要求 强度高；精度高；切削速度和进给速度高；可靠性好；使用寿命；断屑及排屑性能好；数控刀具的结构应尽可能实现刀具尺寸的预调。,上一页,返回,下一页,2.3 数控加工常用装备,刀具的选用原则 尽可能选择通用的标准刀具；尽量使用不重磨刀片；大力推广标准的模块化刀夹，刀具及其刀柄等附件的可靠性及适应性要高；同一批刀具的切削性能和使用寿命要稳定；不断推进可调式刀具的开发和应用。 数控车削刀具的选择 数控车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧车刀和成型车刀。 图2-21给出了常见车刀的种类、形状和用途。 数控铣削刀具的选择 铣刀类型应与被加工工件尺寸与表面形状相适应。,上一页,下一页,返回,2

11、.3 数控加工常用装备,面铣刀的参数选择 标准可转位面铣刀直径为 mm。粗铣时铣刀直径应小些，因为粗铣的切削力较大，小直径铣刀可以减少切削扭矩。精铣时铣刀直径应大些，尽量包容工件的整个加工宽度，以提高加工精度和加工效率，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。具体参数选择见表2-1 立铣刀主要参数的选择 根据工件材料和铣刀直径选取前、后角都为正值，其具体数值见表2-2。为了使端面切削刃有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边，其宽度为0. 41. 2 mm，前角为 图2-25所示为常见的立铣刀种类及相关参数,上一页,下一页,返回,2.3 数控加工常用装备,加工中心刀具的选择。 在加工中心上，各种

12、刀具分别安装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀工作。因此，必须有一套连接普通刀具的接杆，以便使钻、锁、扩、铰、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。 目前，我国的加工中心采用，TSG工具系统，其柄部有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两类，共包括16种不同用途的刀具,上一页,下一页,返回,2.3 数控加工常用装备,2.3.4 量具及选择 卡尺 机械加工中常见的卡尺有普通游标卡尺（如图2-26）、带表卡尺（如图2-27）、带表深度卡尺和电子数显片卡尺（如图2-28） 百分表 百分表是将测头的位移，通过机械传动系统，转变为指针在表盘的角位移，并由指针在刻度盘上显示出相应的

13、示值，如图2-29所示。 百分表可用来精确测量零件圆度、圆跳动、平面度、平行度和直线度等形位误差，也可用来找正工件，如图2-30所示。 可分为杠杆百分表（图2-31），内径百分表（图2-32）,上一页,下一页,返回,2.3 数控加工常用装备,外径千分尺 外径千分尺常简称为千分尺，它是比游标卜尺更精密的长度测量仪器，常见的一种如图2-33所示。 测量光滑的孔或轴用的量规叫光滑量规。光滑量规根据用于测量内外尺寸的不同，分卡规和塞规两种。 卡规 卡规用来测量圆柱形、长方形、多边形等工件的尺寸，常用形式如图2-34 塞规 塞规是用来测量工件的孔、槽等内尺寸的，常用形式如图2-35所示。,上一页,返回,图2-1 右手直角笛卡儿坐标系,返回,图2-2 数控机床的坐标轴,返回,图2-3 卧式数控铣床,返回,图2-4 立式数控铣床,返回,图2-5 数控铣床的附加坐标系,返回,图2-6 立式数控机床的坐标系,返回,图2-7 卧式数控机床的坐标系,返回,图2-8 常见的刀具参考点,返回,图2-9 三爪卡盘,返回,图2-10 四爪卡盘,返回,图2-11 花盘,返回,图2-12 顶尖,返回,图2-13 圆柱心轴,返回,图2-14 花键心轴,返回,图2-15 自定心中心架,返回,图2-16 虎钳,返回,图2-17 数控回转台,返回,图2-18 数控气动立卧工作回转台,返回,图2-2