模具數(shù)控加工概述

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1、2021-5-5 數(shù) 控 編 程 第 一 章 模 具 數(shù) 控 加 工 概 述 2012.11.21 2021-5-5 本 章 主 要 內(nèi) 容 1.1 模 具 數(shù) 控 加 工 的 特 點(diǎn) 和 應(yīng) 用 1.2 數(shù) 控 機(jī) 床 概 述 1.3 模 具 數(shù) 控 加 工 過 程 中 的 程 序 編 制 1.4 數(shù) 控 加 工 中 的 幾 個(gè) 重 要 概 念 2021-5-5 模 具 一 般 在 模 具 專 業(yè) 生 產(chǎn) 企 業(yè) 制 造 ， 其 作 為 企 業(yè) 的 基 本 產(chǎn) 品 ， 始 終 貫 徹 于 企業(yè) 的 全 部 生 產(chǎn) 過 程 。 模 具 的 生 產(chǎn) 過 程 如 圖 所 示 。模 具 設(shè) 計(jì) 方

2、案 的 確 定模 具 生 產(chǎn) 工 藝 準(zhǔn) 備 技 術(shù) 準(zhǔn) 備備 料鑄 、 鍛 件 及 型 材 等 模 具 零 件 、 組 件 加 工 熱 處 理機(jī) 加 工光 整 加 工表 面 強(qiáng) 化 處 理檢 驗(yàn) 裝 配 、 調(diào) 試 驗(yàn) 收 入 庫 模 具 生 產(chǎn) 過 程 示 意 圖 2021-5-5 模 具 種 類 很 多 ， 大 致 可 分 為 十 大 類 。 根 據(jù) 零 件 材 料 、 物 理 化 學(xué) 性 能 、 機(jī) 械 強(qiáng) 度 、尺 寸 精 度 、 表 面 光 潔 度 、 使 用 壽 命 、 經(jīng) 濟(jì) 性 等 不 同 要 求 ， 選 擇 不 同 類 型 的 模 具 成 形 。 在 模 具 加 工 過 程

3、 中 ， 其 制 造 方 法 與 制 造 技 術(shù) 的 選 擇 是 保 證 模 具 質(zhì) 量 的 關(guān) 鍵 所 在 。對 于 精 度 要 求 較 低 的 模 具 ， 一 般 采 用 常 規(guī) 的 加 工 方 法 即 可 ， 如 車 、 銑 、 刨 、 磨 、 鉆 等 。隨 著 工 業(yè) 的 發(fā) 展 及 客 戶 要 求 的 提 高 ， 對 模 具 制 造 技 術(shù) 的 要 求 愈 來 愈 高 ， 模 具 的 加 工方 法 也 越 來 越 復(fù) 雜 化 、 多 樣 化 。 對 于 精 度 要 求 高 或 客 戶 有 具 體 要 求 的 模 具 ， 需 使 用高 精 度 的 數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 并 使 用 C

4、AD/CAE/CAM模 具 技 術(shù) 來 設(shè) 計(jì) 、 分 析 。 目 前 ， 模 制 造 廣 泛 采 用 電 火 花 、 線 切 割 機(jī) 床 ， 高 精 度 磨 床 ， 高 精 度 三 座 標(biāo) 測 量 儀 ，激 光 加 工 、 數(shù) 控 仿 型 銑 及 數(shù) 控 加 工 等 現(xiàn) 代 加 工 技 術(shù) 。 本 章 以 此 為 基 礎(chǔ) ， 重 點(diǎn) 講 述 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) 及 數(shù) 控 電 火 花 加 工 技 術(shù) 在 模 具 制 造 中 的作 用 及 其 應(yīng) 用 。 1.1.1 模 具 的 生 產(chǎn) 特 點(diǎn) 1） 加 工 精 度 要 求 高 ： 一 副 模 具 一 般 是 由 凹 模 、 凸 模 和 模

5、 架 組 成 ， 有 些 還 可 能是 多 件 拼 合 模 塊 。 上 、 下 模 的 組 合 ， 鑲 塊 與 型 腔 的 組 合 ， 模 塊 之 間 的 拼 合 均 要 求 有 很高 的 加 工 精 度 。 2） 形 面 復(fù) 雜 ： 有 些 產(chǎn) 品 如 汽 車 覆 蓋 件 、 飛 機(jī) 零 件 、 玩 具 、 家 用 電 器 ， 其 形 狀的 表 面 是 由 多 種 曲 面 組 合 而 成 ， 因 此 ， 模 具 型 腔 面 就 很 復(fù) 雜 。 有 些 曲 面 必 須 用 數(shù) 學(xué) 計(jì)算 方 法 進(jìn) 行 處 理 。 3） 批 量 小 ： 模 具 的 生 產(chǎn) 一 般 不 是 大 批 量 成 批 生

6、 產(chǎn) 。 4） 工 序 多 ： 模 具 加 工 中 一 般 都 需 要 用 到 車 、 銑 、 鏜 、 鉆 、 鉸 和 攻 螺 紋 等 多 種 工序 。 5） 仿 形 加 工 ： 模 具 生 產(chǎn) 中 有 時(shí) 既 沒 有 圖 樣 ， 也 沒 有 數(shù) 據(jù) ， 而 且 要 根 據(jù) 實(shí) 物 進(jìn) 行仿 形 加 工 。 這 就 要 求 仿 制 精 度 高 。 6） 模 具 材 料 優(yōu) 異 ， 硬 度 高 模 具 的 主 要 材 料 多 采 用 優(yōu) 質(zhì) 合 金 鋼 制 造 ， 特 別 是 高 壽命 的 模 具 ， 常 采 用 Crl2， CrWMn等 萊 氏 體 鋼 制 造 。 這 類 鋼 材 從 毛 坯

7、鍛 造 、 加 工 到 熱處 理 均 有 嚴(yán) 格 要 求 。 因 此 加 工 工 藝 的 編 制 就 更 加 不 容 忽 視 ， 熱 處 理 變 形 也 是 加 工 中 需 認(rèn) 真 對 待 的 問 題 。 7） 模 具 加 工 向 機(jī) 械 化 、 精 密 化 和 自 動 化 發(fā) 展 。 目 前 ， 產(chǎn) 品 零 件 對 模 具 的 要 求 越 來 越 高 ， 應(yīng) 用 數(shù) 控 加 工 進(jìn) 行 模 具 的 制 造 可 以 大 幅度 的 提 高 加 工 精 度 、 減 少 人 工 操 作 產(chǎn) 生 的 誤 差 、 提 高 工 作 效 率 、 縮 短 模 具 的 制 造 周 期 。 1.1 模 具 數(shù) 控

8、 加 工 的 特 點(diǎn) 和 應(yīng) 用 1.1.2 模 具 制 造 的 工 藝 特 點(diǎn) 模 具 制 造 的 工 藝 特 點(diǎn) 主 要 表 現(xiàn) 如 下 ： 1） 在 模 具 制 造 上 ， 盡 可 能 是 使 用 通 用 設(shè) 備 、 量 具 、 刀 具 及 儀 器 。 2） 在 制 造 工 序 安 排 上 ， 工 序 應(yīng) 相 對 集 中 ， 以 保 證 模 具 加 工 質(zhì) 量 和 進(jìn) 度 ， 簡 化 管理 和 減 少 工 序 周 轉(zhuǎn) 時(shí) 間 。1.1.3 數(shù) 控 加 工 的 工 藝 特 點(diǎn) 在 數(shù) 控 機(jī) 床 上 加 工 零 件 時(shí) ， 要 把 被 加 工 的 全 部 工 藝 過 程 、 工 藝 參 數(shù)

9、 和 位 移 數(shù)據(jù) 編 制 成 程 序 ， 用 它 控 制 機(jī) 床 加 工 。 數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 工 藝 與 普 通 機(jī) 床 加 工 工 藝 在 原則 上 基 本 相 同 ， 但 數(shù) 控 加 工 的 整 個(gè) 過 程 是 自 動 進(jìn) 行 的 ， 因 而 有 自 己 特 點(diǎn) ： 1） 加 工 效 率 高 ： 利 用 數(shù) 字 化 的 控 制 手 段 可 以 加 工 復(fù) 雜 的 曲 面 。 而 加 工 過 程是 由 計(jì) 算 機(jī) 控 制 ,所 以 零 件 的 互 換 性 強(qiáng) ,加 工 的 速 度 快 。 2） 加 工 精 度 高 ： 同 傳 統(tǒng) 的 加 工 設(shè) 備 相 比 ,數(shù) 控 系 統(tǒng) 優(yōu) 化

10、 了 傳 動 裝 置 ,提 高 分 辨率 ,減 少 了 人 為 誤 差 ， 因 此 加 工 的 效 率 可 以 得 到 很 大 的 提 高 。 3） 工 序 內(nèi) 容 多 ： 數(shù) 控 機(jī) 床 上 通 常 安 排 較 復(fù) 雜 的 制 件 ， 一 次 裝 夾 ， 可 加 工 需進(jìn) 行 多 道 工 序 加 工 的 零 件 。 綜 上 所 述 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 對 模 具 進(jìn) 行 機(jī) 加 工 是 模 具 制 造 的 必 然 選 擇 。 1.1.4 數(shù) 控 加 工 在 模 具 加 工 中 的 應(yīng) 用 1） 對 于 旋 轉(zhuǎn) 類 模 具 ， 一 般 采 用 數(shù) 控 車 加 工 ， 如 車 外 圓 、 鏜 孔

11、 、 車 平 面 、 車 錐 面 等 。 2） 對 于 復(fù) 雜 的 外 形 輪 廓 或 帶 曲 面 模 具 ， 一 般 采 用 數(shù) 控 銑 加 工 ， 如 注 射 模 、 壓 鑄 模等 。 3） 對 于 微 細(xì) 復(fù) 雜 形 狀 、 特 殊 材 料 模 具 、 塑 料 鑲 拼 型 腔 及 形 狀 復(fù) 雜 、 特 殊 材 料 模 具 、帶 異 型 槽 的 模 具 ， 可 采 用 數(shù) 控 線 切 割 加 工 。 4） 對 于 硬 度 特 別 高 ， 或 模 具 局 部 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 的 型 腔 、 型 孔 等 ， 可 采 用 數(shù) 控 電 火 花 成形 加 工 。 5） 對 精 度 要 求 較 高

12、的 解 析 幾 何 曲 面 ， 可 采 用 數(shù) 控 磨 削 加 工 精 度 要 求 較 高 的 解 析 幾何 曲 面 。 1.2 數(shù) 控 機(jī) 床 概 述 隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 和 經(jīng) 濟(jì) 競 爭 的 日 趨 激 烈 ， 產(chǎn) 品 更 新 速 度 越 來 越 快 ， 復(fù)雜 形 狀 的 零 件 越 來 越 多 ， 精 度 要 求 越 來 越 高 ， 多 品 種 、 變 批 量 生 產(chǎn) 的 比 重 明 顯 增 加 。激 烈 的 市 場 競 爭 使 產(chǎn) 品 研 制 生 產(chǎn) 周 期 越 來 越 短 。 傳 統(tǒng) 的 加 工 設(shè) 備 和 制 造 方 法 已 難 于適 應(yīng) 這 種 多 樣

13、化 、 柔 性 化 與 復(fù) 雜 形 狀 零 件 的 高 速 高 質(zhì) 量 加 工 要 求 。 因 此 近 幾 十 年 來 ，世 界 各 國 十 分 重 視 發(fā) 展 能 有 效 解 決 復(fù) 雜 、 精 密 、 小 批 多 變 零 件 的 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) ， 在加 工 設(shè) 備 中 大 量 采 用 以 微 電 子 技 術(shù) 和 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 為 基 礎(chǔ) 的 數(shù) 控 技 術(shù) 。 目 前 ， 數(shù) 控 技術(shù) 正 在 發(fā) 生 根 本 性 變 革 ， 它 集 成 了 微 電 子 、 計(jì) 算 機(jī) 、 信 息 處 理 、 自 動 檢 測 、 自 動 控制 等 高 新 技 術(shù) 于 一 體 ， 具 有 高

14、精 度 、 高 效 率 、 柔 性 自 動 化 等 特 點(diǎn) ， 對 制 造 業(yè) 實(shí) 現(xiàn) 柔性 自 動 化 、 集 成 化 、 智 能 化 起 著 舉 足 輕 重 的 作 用 。 數(shù) 控 技 術(shù) 是 制 造 業(yè) 實(shí) 現(xiàn) 自 動 化 、 柔 性 化 、 集 成 化 生 產(chǎn) 的 基 礎(chǔ) ， 現(xiàn) 代 的 CAX、 FMS、CIMS技 術(shù) 等 ， 都 是 建 立 在 數(shù) 控 技 術(shù) 之 上 ， 離 開 了 數(shù) 控 技 術(shù) ， 先 進(jìn) 制 造 技 術(shù) 就 成 了 無本 之 木 。 同 時(shí) ， 數(shù) 控 技 術(shù) 的 利 用 關(guān) 系 到 國 家 的 戰(zhàn) 略 地 位 ， 是 體 現(xiàn) 國 家 綜 合 國 力 水 平

15、的 重 要 基 礎(chǔ) 性 產(chǎn) 業(yè) ， 其 水 平 高 低 是 衡 量 一 個(gè) 國 家 制 造 業(yè) 現(xiàn) 代 化 程 度 的 核 心 標(biāo) 志 ， 實(shí)現(xiàn) 加 工 機(jī) 床 及 生 產(chǎn) 過 程 數(shù) 控 化 ， 已 經(jīng) 成 為 當(dāng) 今 制 造 業(yè) 的 發(fā) 展 方 向 。 用 數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 零 件 時(shí) ， 首 先 應(yīng) 將 加 工 零 件 的 幾 何 信 息 和 工 藝 信 息 編 制 成 加 工程 序 ， 由 輸 入 裝 置 送 入 數(shù) 控 系 統(tǒng) 中 ， 經(jīng) 過 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 處 理 、 運(yùn) 算 ， 按 各 坐 標(biāo) 軸 的 分量 送 到 各 軸 的 驅(qū) 動 電 路 ， 經(jīng) 過 轉(zhuǎn) 換 、 放

16、 大 進(jìn) 行 伺 服 電 動 機(jī) 的 驅(qū) 動 ， 帶 動 各 軸 運(yùn) 動 ，并 進(jìn) 行 反 饋 控 制 ， 使 刀 具 與 工 件 及 其 他 輔 助 裝 置 嚴(yán) 格 地 按 照 加 工 程 序 規(guī) 定 的 順 序 、軌 跡 和 參 數(shù) 有 條 不 紊 地 工 作 ， 從 而 加 工 出 零 件 的 全 部 輪 廓 。 數(shù) 控 機(jī) 床 具 有 很 好 的 柔 性 ， 當(dāng) 加 工 對 象 變 換 時(shí) ， 只 需 重 新 編 制 加 工 程 序 即 可 ，原 來 的 程 序 可 存 儲 備 用 ， 不 必 像 組 合 機(jī) 床 那 樣 需 要 針 對 新 加 工 零 件 重 新 設(shè) 計(jì) 機(jī) 床 ，致

17、 使 生 產(chǎn) 準(zhǔn) 備 時(shí) 間 過 長 。 數(shù) 控 機(jī) 床 一 般 由 輸 入 裝 置 、 數(shù) 控 系 統(tǒng) 、 伺 服 系 統(tǒng) 、 測 量 環(huán) 節(jié) 和 機(jī) 床 本 體 (組 成機(jī) 床 本 體 的 各 機(jī) 械 部 件 )組 成 。 10 數(shù) 控 銑 削 加 工 中 心刀 庫 刀 具 定 位 電 機(jī)機(jī) 械 手 旋 轉(zhuǎn) 定 位 電 機(jī) 帶 制 動 器 伺 服 電 機(jī)主 軸 電 機(jī)伺 服 電 機(jī)數(shù) 控 系 統(tǒng)電 控 柜 1-擺 動 主 軸2-床 身 3-刀 庫 4-滑 座 5-數(shù) 控 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺6-機(jī) 床 操 作 面 板7-數(shù) 控 系 統(tǒng) 界 面 8-防 護(hù) 門 9-強(qiáng) 電 控 制 柜立 式 加

18、 工 中 心 1234 5 67 89 1.2.1 數(shù) 控 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 及 特 點(diǎn) 1） 數(shù) 控 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 自 動 機(jī) 床 、 組 合 機(jī) 床 和 專 用 機(jī) 床 組 成 的 自 動 半 自 動 生 產(chǎn) 線 是 用 于 對大 批 量 的 產(chǎn) 品 進(jìn) 行 高 效 加 工 的 重 要 裝 備 。 宇 航 、 造 船 、 機(jī) 床 、 重 型 機(jī) 械及 國 防 工 業(yè) 的 零 部 件 ， 精 度 要 求 高 、 形 狀 復(fù) 雜 、 加 工 批 量 小 ， 并 且 改 型頻 繁 、 更 新 換 代 快 的 零 件 ， 迫 切 需 要 一 種 靈 活 的 、 通 用 的 、 能 適 應(yīng)

19、產(chǎn) 品頻 繁 變 化 的 “ 柔 性 ” 自 動 化 機(jī) 床 。 這 類 加 工 設(shè) 備 即 是 數(shù) 控 機(jī) 床 。 數(shù) 控 機(jī) 床 是 怎 么 樣 的 裝 備 ？ 它 們 具 有 什 么 特 點(diǎn) ？ 其 組 成 和 工 作 原 理如 何 ？ 發(fā) 展 狀 況 如 何 ？ 將 是 我 們 學(xué) 習(xí) 的 重 點(diǎn) 。 車 削 加 工 零 件 銑 削 加 工 的 零 件 加 工 中 心 加 工 的 零 件 2） 數(shù) 控 加 工 的 特 點(diǎn) （ 1） 加 工 精 度 高 、 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 數(shù) 控 機(jī) 床 是 以 數(shù) 字 形 式 給 出 指 令 進(jìn) 行 加 工 的 ， 當(dāng) 前 的 脈 沖 當(dāng) 量 可 達(dá)

20、到0.01-0.0001mm， 進(jìn) 給 傳 動 鏈 的 反 向 間 隙 與 絲 桿 螺 距 誤 差 等 均 可 由 數(shù) 控裝 置 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 ， 因 此 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 可 以 獲 得 比 機(jī) 床 本 身 精 度 更 高 的 加 工度 ， 且 加 工 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 。 （ 2） 生 產(chǎn) 效 率 高 數(shù) 控 機(jī) 床 主 軸 轉(zhuǎn) 速 和 進(jìn) 給 量 的 變 化 范 圍 比 普 通 機(jī) 床 大 ， 每 一 道 工 序 都可 選 用 最 佳 的 切 削 量 ， 提 高 了 數(shù) 控 機(jī) 床 的 切 削 效 率 。 數(shù) 控 機(jī) 床 快 速 移動 和 定 位 均 可 控 制 ， 從 而 縮 短 了

21、 輔 助 加 工 時(shí) 間 。 工 件 裝 夾 時(shí) 間 短 ， 對 刀 、 換 刀 快 ， 節(jié) 省 了 工 件 安 裝 調(diào) 整 時(shí) 間 。 (3)適 應(yīng) 性 強(qiáng) 采 用 數(shù) 字 程 序 控 制 ， 使 加 工 對 象 改 變 時(shí) ， 只 要 重 新 編 制 零 件 程 序 ，就 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 對 新 零 件 的 自 動 化 生 產(chǎn) 。 因 此 在 同 一 臺 機(jī) 床 上 可 實(shí) 現(xiàn) 對 不 同品 種 及 尺 寸 規(guī) 格 工 件 的 自 動 加 工 而 無 須 制 造 、 更 換 許 多 工 具 、 夾 具 和 檢具 ， 這 就 為 復(fù) 雜 結(jié) 構(gòu) 的 單 件 、 小 批 量 生 產(chǎn) 以 及 新

22、 產(chǎn) 品 試 制 提 供 了 極 大 的便 利 。 (4)良 好 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 數(shù) 控 機(jī) 床 的 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ， 在 單 件 、 小 批 生 產(chǎn) 情 況 下 ， 可 節(jié) 省 工 藝 裝 備費(fèi) 用 、 輔 助 生 產(chǎn) 工 時(shí) 、 生 產(chǎn) 管 理 費(fèi) 用 以 及 降 低 廢 品 率 ， 從 而 使 生 產(chǎn) 成 本下 降 。 此 外 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 可 實(shí) 現(xiàn) 一 機(jī) 多 用 。 （ 5） 自 動 化 程 度 高 、 勞 動 強(qiáng) 度 低 數(shù) 控 機(jī) 床 是 按 預(yù) 先 編 制 好 的 編 程 序 自 動 完 成 零 件 加 工 的 ， 操 作 者 一 般 只需 裝 卸 工 件 、 操

23、 作 鍵 盤 而 無 須 進(jìn) 行 繁 雜 的 重 復(fù) 性 手 工 操 作 ， 因 而 大 大 減輕 了 操 作 者 的 勞 動 強(qiáng) 度 和 緊 張 程 度 ， 改 善 了 勞 動 條 件 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 一 人 管 理多 臺 機(jī) 床 加 工 。 （ 6） 有 利 于 實(shí) 行 現(xiàn) 代 化 生 產(chǎn) 管 理 采 用 數(shù) 控 機(jī) 床 加 工 ， 能 很 方 便 地 準(zhǔn) 確 計(jì) 算 零 件 加 工 工 時(shí) 、 生 產(chǎn) 周期 和 加 工 費(fèi) 用 ， 并 有 效 地 簡 化 了 檢 驗(yàn) 以 及 工 夾 具 和 半 成 品 的 管 理 工作 。 利 用 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 通 信 功 能 ， 采 用 數(shù) 控

24、信 息 與 標(biāo) 準(zhǔn) 代 碼 輸 入 ， 易于 實(shí) 行 計(jì) 算 機(jī) 聯(lián) 網(wǎng) ， 實(shí) 現(xiàn) CAD/CAM一 體 化 。 3） 計(jì) 算 機(jī) 數(shù) 控 的 工 作 原 理 工 作 原 理 如 圖 所示 ， 先 根 據(jù) 零 件 圖的 要 求 確 定 零 件 的加 工 的 工 藝 過 程 、工 藝 參 數(shù) 和 刀 具 數(shù)據(jù) ， 再 按 編 程 手 冊規(guī) 定 編 寫 零 件 的 加工 程 序 ， 然 后 通 過MDI 或 DNC 方 式 輸入 到 數(shù) 控 系 統(tǒng) 中 ， 在 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 控 制 下 進(jìn) 行處 理 和 計(jì) 算 ， 發(fā) 出 指 令 ， 通 過 伺 服 系 統(tǒng) 使 機(jī) 床 按 規(guī) 定 軌 跡

25、運(yùn) 動 ， 從 而 加 工 零 件 。 工 作 過 程 ： （ 1） 輸 入 ： 邊 輸 入 邊 加 工 或 一 次 性 輸 入 分 段 加 工 ； （ 2） 譯 碼 ： 將 程 序 翻 譯 成 計(jì) 算 機(jī) 識 別 的 語 言 ； （ 3） 數(shù) 據(jù) 處 理 ： 刀 具 補(bǔ) 償 、 速 度 計(jì) 算 、 和 輔 助 功 能 處 理 （ 4） 插 補(bǔ) ： 在 已 知 曲 線 方 程 、 起 點(diǎn) 、 終 點(diǎn) 以 及 進(jìn) 給 速 度 后 ， 在 起 點(diǎn) 和 終 點(diǎn) 之 間 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 點(diǎn) 的 密 化 ； （ 5） 伺 服 控 制 ： 將 插 補(bǔ) 完 成 的 位 置 增 量 進(jìn) 行 伺 服 計(jì) 算 ，

26、 并 將 結(jié) 果 發(fā) 送 到 伺 服 驅(qū) 動 接 口 中 ； （ 6） 程 序 管 理 ： 當(dāng) 一 個(gè) 曲 線 段 開 始 插 補(bǔ) 時(shí) ， 管 理 程 序 即 著 手 準(zhǔn) 備 下 一 個(gè) 程 序 的 讀 入 、 譯 碼 、 數(shù) 據(jù) 處 理 。 主 軸 伺 服單 元數(shù) 控裝置輸 出 設(shè) 備 PLC 進(jìn) 給 伺 服單 元 主 軸電 機(jī)進(jìn) 給電 機(jī)位 置檢 測 機(jī)床本體接 口 電 路操 作 面 板輸 入 設(shè) 備 數(shù) 控 機(jī) 床 的 邏 輯 組 成 1.2.2 數(shù) 控 機(jī) 床 的 組 成 和 作 用1） 數(shù) 控 車 床 組 成 ：如 圖 為 數(shù) 控 機(jī) 床 的 組 成 框 圖 。 除 了 機(jī) 床 本

27、體 以 外 的 部 分 統(tǒng) 稱為 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 數(shù) 控 裝 置 是 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 核 心 。1） 輸 入 /輸 出 設(shè) 備 2） 數(shù) 控 裝 置 3) 伺 服 單 元4） PLC及 接 口 5) 機(jī) 床 本 體 6) 測 量 裝 置 要 求 ： 為 了 保 證 機(jī) 床 具 有 很 大 的 工 藝 適 應(yīng) 性 能 和 連 續(xù) 穩(wěn) 定 工 作 的 能 力 ， 數(shù) 控 機(jī) 床結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 應(yīng) 具 有 足 夠 的 剛 度 、 精 度 、 抗 振 性 、 熱 穩(wěn) 定 性 和 精 度 保 持 性 。 實(shí) 現(xiàn) ： 傳 動 結(jié) 構(gòu) 簡 化 ， 傳 動 鏈 短 ； 高 動 態(tài) 剛 性 、 高

28、阻 尼 精 度 ； 耐 磨 性 、 熱 變 形小 ； 采 用 高 效 、 高 精 度 的 傳 動 部 件 。2） 數(shù) 控 機(jī) 床 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn) ： 3） 數(shù) 控 機(jī) 床 各 組 成 部 分 的 作 用（ 1） 控 制 介 質(zhì) ： 程 序 的 載 體 ， 是 編 程 人 員 與 數(shù) 控 機(jī) 床 之 間 聯(lián) 系 的 紐 帶 (2） 數(shù) 控 系 統(tǒng) ： 是 數(shù) 控 機(jī) 床 的 核 心 ， 它 根 據(jù) 輸 入 的 程 序 進(jìn) 行 運(yùn) 算 和 控 制 ， 并 發(fā)出 相 應(yīng) 的 信 號 送 到 伺 服 機(jī) 構(gòu) ， 用 以 驅(qū) 動 機(jī) 床 運(yùn) 動 ， 進(jìn) 行 加 工 操 作 。 (3) 伺 服

29、 系 統(tǒng) ： 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) ， 它 接 受 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 指 令 信 息 ,按 指 令 信 息 的 要 求 控 制 執(zhí) 行 部 件 的 進(jìn) 給 速 度 、 方 向 和 位 移 。 它 包 括 a、 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) ： 進(jìn) 給 運(yùn) 動 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) ： 包 括 位 置 控 制 單 元 、 速 度 控 制 單 元 、 執(zhí) 行 電 動 機(jī) 、 測 量 回 饋 單 元 等 部 分 ; b、 主 軸 伺 服 系 統(tǒng) ： 主 軸 運(yùn) 動 的 控 制 機(jī) 構(gòu) ： 包 括 主 軸 控 制 單 元 、 主 軸 電 動 機(jī) 、 測 量 回 饋 單 元 等 部 分 。 4)

30、 機(jī) 械 系 統(tǒng) ：a、 主 軸 部 件 ： 主 軸 傳 動 部 件 主 軸 脈 沖 編 碼 器 主 軸 主 軸 同 步 齒 形 帶 主 軸 電 機(jī)b、 進(jìn) 給 部 件 ： 進(jìn) 給 傳 動 部 件 伺 服 電 機(jī) 電 機(jī) 座 導(dǎo) 軌 滑 塊 限 位 信 號 滾 珠 絲 杠 c、 實(shí) 現(xiàn) 某 些 部 件 動 作 和 輔 助 功 能 的系 統(tǒng) 和 裝 置 數(shù) 控 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺數(shù) 控 分 度 頭 d、 刀 架 、 刀 庫 和 自 動 換 刀 裝 置 （ ATC） e、 機(jī) 床 本 體 : 數(shù) 控 機(jī) 床 大 都 采 用 機(jī) 、 電 、 液 、 氣 一 體 化 布 局 ， 全 封 閉 或 半 封

31、 閉 防 護(hù) ，機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 大 大 簡 化 ， 易 于 操 作 及 實(shí) 現(xiàn) 自 動 化 。 一 般 為 水 平 床 身 、 傾 斜 床 身 和垂 直 床 身 。 數(shù) 字 控 制 系 統(tǒng) 的 組 成 和 分 類1） 數(shù) 字 控 制 系 統(tǒng) 該 系 統(tǒng) 是 自 動 讀 入 載 體 上 的 數(shù) 字 信 息 ， 經(jīng) 過 譯 碼 ， 控 制 機(jī) 床 運(yùn) 動 。 整 個(gè)系 統(tǒng) 包 括 信 息 輸 入 、 運(yùn) 算 和 控 制 、 進(jìn) 給 伺 服 驅(qū) 動 和 主 軸 驅(qū) 動 以 及 機(jī) 電 接 口 等 。其 中 運(yùn) 算 和 控 制 部 分 ， 是 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 核 心 ,稱 為 數(shù) 控 裝 置 NC

32、U 。 以 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng)為 主 構(gòu) 成 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 運(yùn) 算 和 控 制 部 分 是 一 個(gè) 專 用 的 計(jì) 算 機(jī) ， 也 稱 為 計(jì) 算 機(jī)數(shù) 控 CNC。 數(shù) 控 裝 置 有 時(shí) 也 簡 稱 為 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。1.2.3 數(shù) 字 控 制 系 統(tǒng) （ 1） 按 工 藝 用 途 分 類 ： a、 金 屬 切 削 類 ： 數(shù) 控 車 （ 銑 、 刨 、 磨 ） 、 加 工 中 心 b、 金 屬 成 型 類 ： 數(shù) 控 沖 床 、 折 彎 機(jī) 、 彎 管 機(jī) c、 特 種 加 工 機(jī) 床 ： 線 切 割 、 電 火 花 、 激 光 切 割 d、 其 它 類 型 ： 數(shù) 控 火

33、 焰 切 割 機(jī) 、 數(shù) 控 三 坐 標(biāo) 測 量 機(jī)（ 2） 按 運(yùn) 動 軌 跡 分 類 : a、 點(diǎn) 位 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 b、 直 線 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 c、 輪 廓 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床（ 3） 按 伺 服 方 式 分 類 a、 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 b、 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 c、 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床2） 機(jī) 床 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 類 型 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 沒 有 位 置 檢 測 和 信 息 回 饋 裝 置 ， 不 能 對 工 作 臺 的 實(shí) 際 位 移 進(jìn) 行 測 量 與 理 論 值

34、 比 較 。 開 環(huán) 和 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 帶 有 位 置 檢 測 和 信 息 回 饋 裝 置 ， 但 不 直 接 測 量 工 作 臺 實(shí) 際 位 移 量 ， 通 過 中 間環(huán) 節(jié) 的 間 接 測 量 ， 推 算 出 實(shí) 際 理 論 位 移 量 ， 再 與 理 論 值 比 較 ， 將 差 值 放 大 變 換 驅(qū)動 工 作 臺 向 減 少 誤 差 方 向 移 動 ， 直 至 差 值 為 零 。 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 帶 有 位 置 檢 測 和 信 息 回 饋 裝 置 ， 能 將 工 作 臺 的 實(shí) 際 位 移 量 回 饋

35、 至 數(shù) 控 系 統(tǒng) 與理 論 值 比 較 ， 將 差 值 放 大 變 換 ， 驅(qū) 動 工 作 臺 向 減 少 誤 差 方 向 移 動 ， 直 至 差 值 為 零 。 1. 點(diǎn) 位 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 控 制 刀 具 或 工 作 臺 從 一 點(diǎn) 準(zhǔn) 確 移 動 到 另 一 點(diǎn) ， 但 點(diǎn) 與 點(diǎn) 之 間 的 軌 跡 不 作 嚴(yán) 格 要 求 。2. 直 線 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 除 了 控 制 點(diǎn) 到 點(diǎn) 的 準(zhǔn) 確 位 置 外 ， 還 要 保 證 兩 點(diǎn) 之 間 移 動 軌 跡 是 一 條 直 線 ， 對 移 動 速 度 也 要 進(jìn) 行 控 制 。 1.2.4 點(diǎn) 位 控 制 系

36、 統(tǒng) 和 連 續(xù) 控 制 系 統(tǒng) 3.輪 廓 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 能 對 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 運(yùn) 動 坐 標(biāo) 的 位 移 及 速 度 進(jìn) 行 連 續(xù) 相 關(guān) 的 控 制 ， 這 樣 相 互 配 合 形 成 所 需 的 斜 線 、 曲 線 和 曲 面 。 4. 按 數(shù) 控 系 統(tǒng) 功 能 水 平 分 類分 高 、 中 、 低 三 類 （ 全 功 能 型 、 普 通 型 、 經(jīng) 濟(jì) 型 ） 區(qū) 分 方 式 ： a、 分 辨 率 和 進(jìn) 給 速 度 b、 伺 服 進(jìn) 給 類 型 c、 聯(lián) 動 軸 數(shù) d、 通 信 能 力 e、 顯 示 功 能 f、 內(nèi) 裝 PLC g、 主 CPU

37、性 能類 別 CPU位 數(shù) 聯(lián) 動 軸 數(shù) 分 辨 率 ( m) 進(jìn) 給 速 度 (m/min) 其 它高 級 型 32 5 0.1 24,(1 m)； 10,(0.1 m) 三 維 動 態(tài) ，數(shù) 字 交 流 伺 服普 及 型 16 5, 3 0.1, 10 24,(1 m)； 10,(0.1 m) 字 符 /圖 形 交 流 伺 服經(jīng) 濟(jì) 型 8/16 3 10 8 字 符 ,步 進(jìn) 電 機(jī) 1） 數(shù) 控 技 術(shù) 在 金 屬 切 削 機(jī) 床 中 的 應(yīng) 用 數(shù) 控 機(jī) 床 最 適 合 加 工 具 有 以 下 特 點(diǎn) 的 工 件 ：（ 1） 多 品 種 小 批 量 生 產(chǎn) 的 工 件 ： 數(shù) 控

38、 機(jī) 床 價(jià) 格 高 ， 與 大 批 量 生 產(chǎn) 采 用 的 專 用 機(jī) 床 比 ， 生 產(chǎn) 效 率 低 。（ 2） 形 狀 結(jié) 構(gòu) 比 較 復(fù) 雜 的 工 件 ： 隨 著 零 件 復(fù) 雜 程 度 的 提 高 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 愈 顯 得 適 用 。（ 3） 需 要 頻 繁 改 型 的 工 件 ；（ 4） 需 要 最 短 生 產(chǎn) 周 期 的 急 需 工 件 。 1.2.5 數(shù) 控 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 （ a） 原 理 （ 1） 數(shù) 控 電 火 花 成 形 機(jī) 床 電 火 花 加 工 機(jī) 床 主 要 由 機(jī) 床 本 體 、 脈 沖 電 源 、 自 動 進(jìn) 給 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 、 工 作 液過

39、濾 和 循 環(huán) 系 統(tǒng) 、 數(shù) 控 系 統(tǒng) 等 部 分 組 成 。 電 火 花 機(jī) 床 2） 數(shù) 控 技 術(shù) 在 電 加 工 機(jī) 床 中 的 應(yīng) 用 電 火 化 加 工 又 稱 放 電 加 工 ， 是 一 種 利 用 電 、 熱 能 進(jìn) 行 加 工 的 方 法 。 基 本 原 理 ： 加 工 過 程 中 ， 使 工 具 和 工 件 （ 正 、 負(fù) 電 極 ） 之 間 不 斷 產(chǎn) 生 脈 沖 性 放電 ， 產(chǎn) 生 瞬 時(shí) 高 溫 ， 同 時(shí) ， 該 處 絕 緣 液 體 也 被 局 部 加 熱 ， 急 速 汽 化 ， 體 積 發(fā) 生膨 脹 ， 產(chǎn) 生 很 高 的 壓 力 ， 靠 局 部 瞬 時(shí) 的

40、 高 溫 及 液 體 高 壓 把 工 件 上 已 經(jīng) 熔 化 、 汽化 的 多 余 的 金 屬 從 工 件 的 表 面 迅 速 被 蝕 除 ， 以 達(dá) 到 對 零 件 的 尺 寸 、 形 狀 和 表 面質(zhì) 量 要 求 。 進(jìn) 給系 統(tǒng) 放 電 間 隙工 具 電 極 工 件 電 極直 流脈 沖電 源 工 作 液 （ 2） 線 切 割 機(jī) 床 機(jī) 簡 介 電 火 花 線 切 割 加 工 是 通 過 上 下 高 速 移 動 的 細(xì) 金 屬 導(dǎo) 線 （ 銅 絲 或 鉬 絲 ）作 電 極 ， 對 工 件 進(jìn) 行 脈 沖 火 花 放 電 實(shí) 現(xiàn) 電 腐 蝕 作 用 ， 完 成 對 工 件 進(jìn) 行 切割 成

41、 型 的 加 工 的 一 種 工 藝 方 法 ， 如 圖 所 示 。 線 切 割 工 作 原 理 : 通 過 電 火 花 放 電 產(chǎn) 生 的 熱 來 熔 解 、 去 除 金 屬 ， 所 以 材 料 加 工 的 難 易 程 度 與 材料 的 硬 度 無 關(guān) ， 加 工 中 不 存 在 顯 著 的 機(jī) 械 切 削 力 ， 可 以 加 工 硬 質(zhì) 合 金 等 一 切 導(dǎo) 電材 料 。 工 件 接 脈 沖 電 源 的 正 極 ， 金 屬 導(dǎo) 線 電 極 絲 接 負(fù) 極 ， 工 件 相 對 電 極 絲 按 預(yù) 定 的要 求 運(yùn) 動 ， 從 而 使 電 極 絲 沿 著 所 要 求 的 切 割 線 路 進(jìn)

42、行 電 腐 蝕 ， 實(shí) 現(xiàn) 切 割 加 工 。X Y儲 絲 筒 導(dǎo) 輪電 極 絲 工 件 電 火 花 線 切 割 原 理 圖 加 工 過 程 顯 示 數(shù) 控 線 切 割 機(jī) 床 圖 示 為 一 工 業(yè) 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 的 示 意 圖 ， 它由 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 、 動 力 部 分 和 控 制 部 分 組 成 。對 于 較 高 級 的 機(jī) 器 人 ， 還 有 檢 測 傳 感 系統(tǒng) 、 感 覺 系 統(tǒng) 。1、 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)2、 動 力 部 分3、 控 制 部 分4、 檢 測 傳 感 系 統(tǒng)5、 感 覺 系 統(tǒng)（ 3） 數(shù) 控 技 術(shù) 在 工 業(yè) 機(jī) 器 人 中 的 應(yīng) 用 常 用 系 統(tǒng) 國

43、外 主 要 有 ： 1.德 國 西 門 子 SINUMENS 2.日 本 法 那 科 FANUC 3.德 國 德 馬 吉 DMG 4.日 本 三 菱 5.意 大 利 菲 迪 亞 FIDIA 6.日 本 馬 扎 克 MAZAK 7.西 班 牙 FAGOR 8.韓 國 大 宇 9.瑞 士 米 克 朗 公 司 10.美 國 哈 斯 自 動 化 公 司 國 內(nèi) 主 要 有 ： 1.華 中 數(shù) 控 2.廣 州 數(shù) 控 ： 3.北 京 凱 恩 帝 4.南 京 華 興 5.臺 灣 臺 達(dá) 6.沈 陽 高 精 1.2.6 常 用 數(shù) 控 系 統(tǒng) 簡 介 2021-5-5 1.3 模 具 數(shù) 控 加 工 過 程

44、 中 的 程 序 編 制1） 分 析 零 件 圖 首 先 要 分 析 零 件 的 材 料 、 形 狀 、 尺 寸 、 精 度 、 批 量 、 毛 坯 形 狀 和 熱處 理 要 求 等 ， 以 便 確 定 該 零 件 是 否 適 合 在 數(shù) 控 機(jī) 床 上 加 工 ， 或 適 合 在 哪 種 數(shù) 控 機(jī) 床 上加 工 ， 同 時(shí) 要 明 確 澆 灌 能 夠 的 內(nèi) 容 和 要 求 。 2） 工 藝 處 理 在 分 析 零 件 圖 的 基 礎(chǔ) 上 進(jìn) 行 工 藝 分 析 ， 確 定 零 件 的 加 工 方 法 （ 如 采 用的 工 夾 具 、 裝 夾 定 位 方 法 等 ） 、 加 工 線 路 （

45、 如 對 刀 點(diǎn) 、 進(jìn) 給 路 線 ） 及 切 削 用 量 （ 如 主軸 轉(zhuǎn) 速 、 進(jìn) 給 速 度 和 背 吃 刀 量 等 ） 等 工 藝 參 數(shù) 。 3） 數(shù) 值 計(jì) 算 耕 根 據(jù) 零 件 圖 的 幾 何 尺 寸 、 確 定 的 工 藝 路 線 及 設(shè) 定 的 坐 標(biāo) 系 ， 計(jì) 算 零件 粗 、 精 加 工 運(yùn) 動 的 軌 跡 ， 得 到 刀 位 數(shù) 據(jù) 。 對 于 形 狀 比 較 簡 單 的 零 件 （ 如 由 直 線 和 圓弧 組 成 的 零 件 ） 的 輪 廓 加 工 ， 要 計(jì) 算 幾 何 元 素 的 起 點(diǎn) 、 終 點(diǎn) 、 圓 弧 的 圓 心 、 兩 幾 何 元素 的 交

46、點(diǎn) 或 切 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 值 ， 如 果 數(shù) 控 裝 置 無 刀 具 補(bǔ) 償 功 能 ， 還 要 計(jì) 算 刀 具 中 心 的 運(yùn) 動軌 跡 坐 標(biāo) 。 對 于 形 狀 比 較 復(fù) 雜 的 零 件 （ 如 由 非 圓 曲 線 、 曲 面 組 成 的 零 件 ） ， 需 要 用 直線 段 或 圓 弧 段 逼 近 ， 根 據(jù) 加 工 精 度 的 要 求 計(jì) 算 出 節(jié) 點(diǎn) 坐 標(biāo) 值 ， 這 種 數(shù) 值 計(jì) 算 要 用 計(jì) 算機(jī) 來 完 成 。1.3.1數(shù) 控 編 程 過 程 2021-5-5 4） 編 寫 加 工 程 序 單 根 據(jù) 加 工 路 線 、 切 削 用 量 、 刀 具 號 碼 、 刀

47、 具 補(bǔ) 償 量 、 機(jī) 床輔 助 動 作 及 刀 具 運(yùn) 動 軌 跡 ， 按 照 數(shù) 控 系 統(tǒng) 使 用 的 指 令 代 碼 和 程 序 段 的 格 式 編 寫 零件 加 工 的 程 序 單 ， 并 校 核 上 述 兩 個(gè) 步 驟 的 內(nèi) 容 ， 糾 正 其 中 的 錯(cuò) 誤 。 5） 制 作 控 制 介 質(zhì) 把 編 制 好 的 程 序 單 上 的 內(nèi) 容 記 錄 在 控 制 介 質(zhì) 上 ， 作 為 數(shù) 控裝 置 的 輸 入 信 息 。 通 過 程 序 的 手 工 輸 入 或 通 信 傳 輸 送 入 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 6） 程 序 校 驗(yàn) 與 首 件 試 切 編 寫 的 程 序 和 制 備

48、好 的 控 制 介 質(zhì) ， 必 須 經(jīng) 過 校 驗(yàn) 和試 刀 才 能 正 式 使 用 。 效 驗(yàn) 的 方 法 是 直 接 將 控 制 介 質(zhì) 上 的 內(nèi) 容 輸 入 到 數(shù) 控 系 統(tǒng) 中 讓機(jī) 床 空 轉(zhuǎn) ， 一 檢 驗(yàn) 機(jī) 床 的 運(yùn) 動 軌 跡 是 否 正 確 。 在 有 CRT圖 形 顯 示 的 數(shù) 控 機(jī) 床 上 ，用 模 擬 刀 具 與 工 件 切 削 過 程 的 方 法 進(jìn) 行 檢 驗(yàn) 更 為 方 便 ， 但 這 些 方 法 只 能 檢 驗(yàn) 運(yùn) 動是 否 正 確 ， 不 能 檢 驗(yàn) 被 加 工 零 件 的 加 工 精 度 。 因 此 ， 還 需 要 進(jìn) 行 零 件 的 首 件 試

49、 切 。當(dāng) 發(fā) 現(xiàn) 有 加 工 誤 差 時(shí) ， 分 析 誤 差 產(chǎn) 生 的 原 因 ， 找 出 問 題 所 在 ， 加 以 修 正 ， 直 至 達(dá)到 零 件 圖 紙 的 要 求 。 1.3.2 數(shù) 控 機(jī) 床 的 坐 標(biāo) 系 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸 在數(shù)控機(jī)床上加工工件，工序比較集中，在一次裝夾中要加工工件上的平面、曲面、孔、螺紋等各種表面，刀具和工件具有復(fù)雜的相對移動。因此要在機(jī)床上建立坐標(biāo)系，以便于數(shù)控裝置向各坐標(biāo)軸發(fā)出控制信號，完成規(guī)定運(yùn)動。最常用的是笛卡兒直角坐標(biāo)系。 1） 右 手 笛 卡 兒 坐 標(biāo) 系 統(tǒng) ： 右 手 笛 卡 兒 坐 標(biāo) 系 統(tǒng) 介 紹 : (1)刀 具 相 對 于 工

50、件 運(yùn) 動 的 原 則 ： 由 于 機(jī) 床 的 結(jié) 構(gòu) 不 同 ， 有 的 是 刀 具 運(yùn) 動 ， 工 件 固 定 ， 有 的 是 刀 具 固定 ， 工 件 運(yùn) 動 等 等 。 為 編 程 方 便 ， 一 律 規(guī) 定 為 工 件 固 定 ， 刀 具 運(yùn) 動 。 (2)數(shù) 控 機(jī) 床 的 標(biāo) 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 ： 是 右 手 笛 卡 爾 直 角 坐 標(biāo) 系 ， 用 右 手 螺 旋 法 則 判 定 ， 右 手 的 拇 指 、食 指 、 中 指 互 相 垂 直 ， 分 別 代 表 X軸 、 y軸 和 Z軸 ， 指 尖 指 向 各 坐 標(biāo) 軸的 正 方 向 ， 即 增 大 刀 具 和 工 件 距 離 的

51、 方 向 。 (3)若 有 旋 轉(zhuǎn) 軸 時(shí) ： 規(guī) 定 繞 X、 Y、 Z軸 的 旋 轉(zhuǎn) 軸 為 A、 B、 C軸 ， 其 方 向 為 右 旋 螺 紋 方向 。 2） 坐 標(biāo) 系 的 相 關(guān) 概 念 ： 基 本 坐 標(biāo) 系 ： 直 線 進(jìn) 給 運(yùn) 動 的 坐 標(biāo) 系 （ X、 Y、 Z） 坐 標(biāo) 軸 相 互 關(guān) 系 ： 由 右 手 定 則 決 定 。 回 轉(zhuǎn) 座 標(biāo) ： 繞 X、 Y、 Z 軸 轉(zhuǎn) 動 的 圓 進(jìn) 給 坐 標(biāo) 軸 分 別 用 A、 B、 C表 示 ， 坐 標(biāo) 軸 相 互 關(guān) 系 由 右 手 螺 旋 法 則 而 定 。 坐 標(biāo) 軸 方 向 ： 定 義 ： 刀 具 相 對 工 件

52、運(yùn) 動 的 方 向 。 目 的 ： 使 編 程 人 員 在 不 管 是 刀 具 移 近 工 件 ， 還 是 相 反 的 情 況 下 ， 都 能 正 確 地 進(jìn) 行 編 程 。 附 加 坐 標(biāo) 軸 ： 行 于 基 本 坐 標(biāo) 系 的 進(jìn) 給 軸 ， 用 U、 V、 W表 示 。 3） X、 Y、 Z坐 標(biāo) 系 確 定 ： Z坐 標(biāo) （ 首 先 確 定 的 坐 標(biāo) ） 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 ： Z坐 標(biāo) 主 軸 軸 線 的 進(jìn) 給 軸 。 若 沒 有 主 軸 (牛 頭 刨 床 )或 者 有 多 個(gè) 主 軸 ， 則 選 擇 垂 直 于 工 件 裝 夾 面 的 方 向 為 Z坐 標(biāo) 。 方 向 規(guī) 定 ：

53、刀 具 遠(yuǎn) 離 工 件 的 方 向 為 “ +” 。 Z坐 標(biāo) 正 方 向 的 規(guī) 定 ： 刀 具 遠(yuǎn) 離 工 件 的 方 向 。 立 式 5軸 數(shù) 控 銑 床 的 坐 標(biāo) 系 Z坐 標(biāo) 正 方 向 的 規(guī) 定 ： 刀 具 遠(yuǎn) 離 工 件 的 方 向 X坐 標(biāo) （ 其 次 確 定 的 坐 標(biāo) ） 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 ： 1.在 刀 具 旋 轉(zhuǎn) 的 機(jī) 床 上 （ 銑 床 、 鉆 床 、 鏜 床 等 ） Z軸 水 平 （ 臥 式 ） ： 則 從 刀 具 (主 軸 )向 工 件 看 時(shí) ， X坐 標(biāo) 的 正 方 向 指 向 右 邊 。 Z軸 垂 直 （ 立 式 ） ： 單 立 柱 機(jī) 床 ， 從 刀

54、具 向 立 柱 看 時(shí) ， X 的 正 方 向 指 向 右 邊 ； 2.在 工 件 旋 轉(zhuǎn) 的 機(jī) 床 上 （ 車 床 、 磨 床 等 ） X軸 ： 是 工 件 的 徑 向 并 平 行 于 橫 向 拖 板 ； 方 向 ： 刀 具 離 開 工 件 旋 轉(zhuǎn) 中 心 的 方 向 。 X坐 標(biāo) 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 1： 在 刀 具 旋 轉(zhuǎn) 的 機(jī) 床 上 ，Z軸 水 平 （ 臥 式 ） ：從 刀 具 (主 軸 )向 工 件 看時(shí) ， X坐 標(biāo) 的 正 方 向 指向 右 邊 。 +X X坐 標(biāo) 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 2：在 刀 具 旋 轉(zhuǎn) 的 機(jī) 床 上Z軸 垂 直 （ 立 式 ） ：單 立 柱 機(jī) 床 ， 從

55、刀 具 向立 柱 看 時(shí) ， X的 正 方 向指 向 右 邊 ； +X X坐 標(biāo) 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 3：在 工 件 旋 轉(zhuǎn) 的 機(jī) 床上 （ 車 床 、 磨 床 ）X軸 的 運(yùn) 動 方 向 是工 件 的 徑 向 并 平 行于 橫 向 拖 板 ， 且 刀具 離 開 工 件 旋 轉(zhuǎn) 中心 的 方 向 是 X軸 的正 方 向 。 Y坐 標(biāo) （ 最 后 確 定 的 坐 標(biāo) ） 利 用 已 確 定 的 X.Z坐 標(biāo) 的 正 方 向 ， 用 右 手 定 則 或 右 手 螺 旋 法 則 ， 確 定 Y坐 標(biāo) 的 正 方 向 。 右 手 定 則 ： 大 姆 指 指 向 +X， 中 指 指 向 +Z， 則 +Y方

56、 向 為 食 指 指 向 。 右 手 螺 旋 法 則 ： 在 X Z平 面 ， 從 Z至 X， 姆 指 所 指 的 方 向 為 +y。 多 軸 數(shù) 控 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系 4. 坐 標(biāo) 軸 的 規(guī) 定 原 則 ： 先 確 定 Z軸 ， 再 確 定 X軸 和 Y軸 ， 最 后 確 定 其 它 軸 。 機(jī) 床 運(yùn) 動 的 正 方 向 ： 是 指 增 大 工 件 和 刀 具 之 間 距 離 的 方 向 。 (1)Z軸 定 義 ： 與 主 軸 軸 線 平 行 的 坐 標(biāo) 軸 即 為 Z軸 。 如 果 機(jī) 床 沒 有 主 軸 ， Z軸 垂 直 于 工 件 裝 卡 面 。 方 向 ： 規(guī) 定 刀 具 遠(yuǎn)

57、離 工 件 的 方 向 作 為 Z軸 的 正 方 向 。 (2)X軸 定 義 ： X軸 是 水 平 的 ， 方 向 是 在 工 件 的 徑 向 上 ， 且 垂 直 于 Z軸 。 方 向 ： 刀 具 離 開 工 件 旋 轉(zhuǎn) 中 心 的 方 向 為 X軸 正 方 向 。 (3)Y軸 定 義 ： Y軸 垂 直 于 X、 Z坐 標(biāo) 軸 。 方 向 ： 根 據(jù) X和 Z坐 標(biāo) 的 正 方 向 ， 按 照 右 手 直 角 笛 卡 兒 坐 標(biāo) 系 來 判 定 。 1） 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系機(jī) 床 坐 標(biāo) 系 是 機(jī) 床上 固 有 的 、 不 能 改變 的 坐 標(biāo) 系 ， 往 往采 用 那 些 能 夠 作 為基

58、 準(zhǔn) 的 點(diǎn) 、 線 、 面來 作 為 機(jī) 床 的 換 刀點(diǎn) 、 坐 標(biāo) 軸 的 軸 心線 和 坐 標(biāo) 平 面 。1.4.1 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系 與 工 件 坐 標(biāo) 系 1.4 數(shù) 控 加 工 中 的 幾 個(gè) 重 要 概 念 2） 工 件 坐 標(biāo) 系 工 件 坐 標(biāo) 系 是 在 編 程 時(shí) 使 用 ， 由 編 程 人 員 在 工 件 上 建 立 的 工 件 坐 標(biāo) 系 。 3） 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系 與 工 件 坐 標(biāo) 系 的 關(guān) 系在 右 圖 中 ， OM-XMYMZM為 機(jī) 床 坐 標(biāo)系 ， o-xyz為 工 件 坐 標(biāo) 系 。 工 件安 上 機(jī) 床 后 ， 兩 個(gè) 坐 標(biāo) 系 保 持 一定

59、 的 關(guān) 系 。 工 件 坐 標(biāo) 系 的 原 點(diǎn) 在機(jī) 床 坐 標(biāo) 系 中 稱 為 調(diào) 整 點(diǎn) 。 也 稱對 刀 點(diǎn) 。 選 擇 對 刀 點(diǎn) 的 原 則 為 ：(1)盡 可 能 與 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 、 工 藝 基 準(zhǔn)和 檢 驗(yàn) 基 準(zhǔn) 重 合 ；(2)便 于 對 刀 ；(3)便 于 進(jìn) 行 各 基 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 值 計(jì) 算 ；(4)在 加 工 的 過 程 中 ， 便 于 觀 察 。 1.4.2 對 刀 點(diǎn) 與 換 刀 點(diǎn) 的 選 擇 1） 對 刀 點(diǎn) (起 刀 點(diǎn) ) 對 刀 點(diǎn) 是 指 在 數(shù) 控 機(jī) 床 上 加 工 零 件 ， 刀 具相 對 零 件 運(yùn) 動 的起 始 點(diǎn) 。 對 刀 點(diǎn)

60、也 稱 作 程 序 起 始 點(diǎn) 或 起 刀 點(diǎn) 。 目 的 ： 確 定 程 序 原 點(diǎn) 在 機(jī) 床 坐標(biāo) 系 中 的 位 置 ， 對 刀 點(diǎn) 可 與 程 序 原點(diǎn) 重 合 ， 也 可 在 任 何 便 于 對 刀 之 處 ，但 該 點(diǎn) 與 程 序 原 點(diǎn) 之 間 必 須 有 確 定的 坐 標(biāo) 聯(lián) 系 。 當(dāng) X 1=0， Y1=0時(shí) ： 對 刀 點(diǎn) 與 編 程 原 點(diǎn) 重 合 對 刀 點(diǎn) 與 編 程 原 點(diǎn) 不 重 合 2） 刀 位 點(diǎn) 常 用 刀 具 的 刀 位 點(diǎn) 規(guī) 定 ： 立 銑 刀 、 端 銑 刀 的 刀 位 點(diǎn) 是 刀 具 軸 線 與 刀 具 底 面的 交 點(diǎn) ； 球 頭 銑 刀 刀

61、 位 點(diǎn) 為 球 心 ； 鏜 刀 、 車 刀 刀 位 點(diǎn) 為 刀 尖 或 刀 尖 圓 弧 中 心 ； 鉆 頭 是 鉆 尖 或 鉆 頭 底 面 中 心 ； 線 切 割 的 刀 位 點(diǎn) 則 是 線 電 極 的 軸 心 與 零 件 面 的 交點(diǎn) 。 3） 對 刀 （ 對 刀 操 作 ） 對 刀 ： 確 定 對 刀 點(diǎn) 在 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系位 置 的 操 作 。 對 刀 的 目 的 是 確 定 程 序 原 點(diǎn) 在 機(jī)床 坐 標(biāo) 系 中 的 位 置 ， 對 刀 點(diǎn) 可 以 設(shè) 在零 件 上 、 夾 具 上 或 機(jī) 床 上 ， 對 刀 時(shí) 應(yīng)使 對 刀 點(diǎn) 與 刀 位 點(diǎn) 重 合 。 常 用 的 對 刀

62、 方 式 ： 試 切 對 刀 、 自 動 對 刀 、 機(jī) 外 對 刀儀 對 刀 。 4） 換 刀 點(diǎn) 換 刀 點(diǎn) ： 對 數(shù) 控 車 床 、 鏜 銑 床 、加 工 中 心 等 多 刀 加 工 數(shù) 控 機(jī) 床 ， 在 加工 過 程 中 需 要 進(jìn) 行 換 刀 ， 編 程 時(shí) 應(yīng) 考慮 不 同 工 序 之 間 的 換 刀 位 置 ， 設(shè) 置 換刀 點(diǎn) 。 換 刀 點(diǎn) 的 位 置 應(yīng) 保 證 換 刀 是 刀 具與 工 件 或 機(jī) 床 不 發(fā) 生 碰 撞 ， 同 時(shí) 要 盡量 減 少 換 刀 時(shí) 的 空 行 程 距 離 。 1.1.4 刀 具 補(bǔ) 償1） 刀 具 補(bǔ) 償 計(jì) 算 的 意 義 （ 1）

63、什 么 是 刀 具 補(bǔ) 償 在 數(shù) 控 加 工 過 程 中 ， 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 實(shí) 際 控 制 對 象 是 刀 具 中 心 或 刀 架 相 關(guān) 點(diǎn) ， 數(shù) 控系 統(tǒng) 通 過 直 接 控 制 刀 具 中 心 或 刀 架 相 關(guān) 點(diǎn) 的 運(yùn) 動 軌 跡 ， 來 間 接 地 實(shí) 現(xiàn) 實(shí) 際 零 件 輪廓 的 加 工 。 然 而 ， 實(shí) 際 刀 具 參 與 切 削 的 部 位 是 刀 尖 （ 車 刀 ） 或 刀 刃 邊 緣 （ 銑 刀 ） ， 它 們 與刀 具 中 心 或 刀 架 相 關(guān) 點(diǎn) 之 間 存 在 著 尺 寸 偏 差 ， 因 此 數(shù) 控 系 統(tǒng) 必 須 根 據(jù) 刀 尖 或 刀 刃邊 緣

64、的 實(shí) 際 坐 標(biāo) 位 置 （ 即 零 件 輪 廓 的 實(shí) 際 坐 標(biāo) 位 置 ） 來 計(jì) 算 出 刀 具 中 心 或 刀 架 參考 點(diǎn) 的 相 應(yīng) 坐 標(biāo) 位 置 ， 這 種 計(jì) 算 過 程 就 稱 為 刀 具 補(bǔ) 償 。 刀 具 補(bǔ) 償 的 計(jì) 算 工 作 可 以 由 用 戶 來 完 成 ； 而 對 于 具 有 刀 具 補(bǔ) 償 功 能 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) ，也 可 以 由 數(shù) 控 系 統(tǒng) 來 自 動 完 成 。 （ 2） 刀 具 補(bǔ) 償 的 作 用 采 用 刀 具 補(bǔ) 償 功 能 ， 不 僅 可 以 大 大 簡 化 數(shù) 控 加 工 程 序 的 編 寫 工 作 ， 還 可以 提 高 數(shù) 控

65、加 工 程 序 的 利 用 率 ， 主 要 表 現(xiàn) 在 兩 方 面 。 當(dāng) 刀 具 尺 寸 發(fā) 生 變 化 （ 刀 具 磨 損 、 刀 具 更 換 等 ） 時(shí) ， 只 需 修 改 相 應(yīng) 的刀 具 參 數(shù) 即 可 。 在 同 一 臺 機(jī) 床 上 對 同 一 零 件 輪 廓 進(jìn) 行 粗 加 工 、 半 精 加 工 和 精 加 工 等 多道 工 序 時(shí) ， 不 必 編 寫 三 種 加 工 程 序 ， 可 將 各 道 工 序 所 預(yù) 留 的 加 工 余 量 加 入 刀具 參 數(shù) 即 可 。 R1 R2 R3余 量 2余 量 3 R3 = R + 余 量 3R2 = R + 余 量 2R1 = R +

66、 0 L1L2 FrL1F FY Xr （ 3） 刀 具 補(bǔ) 償 類 型 刀 具 補(bǔ) 償 分 為 刀 具 長 度 補(bǔ) 償 和 刀 具 半 徑 補(bǔ) 償 兩 種 類 型 。 對 于 不 同 機(jī) 床 上所 使 用 的 不 同 類 型 的 刀 具 ， 其 補(bǔ) 償 形 式 也 不 一 樣 。 立 銑 刀 ： 主 要 是 刀 具 半 徑 補(bǔ) 償 ， 有 時(shí) 需 要 刀 具 長 度 補(bǔ) 償 ； 鉆 頭 ： 主 要 是 刀 具 長 度 補(bǔ) 償 ； 外 圓 車 刀 ： 即 需 要 刀 具 半 徑 補(bǔ) 償 ， 也 需 要 縱 橫 兩 個(gè) 坐 標(biāo) 方 向 的 刀 具 長度 補(bǔ) 償 。立 銑 刀 Z X鉆 頭 X Z外 圓 車 刀 刀 具 補(bǔ) 償 時(shí) 所 使 用 的 刀 具 參 數(shù) 主 要 有 ： 刀 具 半 徑 、 刀 具 長 度 、 刀 具 中 心 偏 移量 等 等 。 這 些 刀 具 參 數(shù) 應(yīng) 該 在 程 序 運(yùn) 行 前 預(yù) 先 存 入 刀 具 參 數(shù) 表 中 。 在 刀 具 參 數(shù) 表 中 ， 不 同 的 刀 具 補(bǔ) 償 號 （ 刀 沿 ） 對 應(yīng) 著 不 同 的 一 組 刀 具 參 數(shù) 。在 編