1、数控机床编程与操作一、数控技术的基本概念二、数控机床的组成及工作原理三、数控机床的分类四、数控机床的特点五、数控机床的应用范围六、数控机床的产生与发展七、数控机床的发展趋势一、计算机数控系统组成及分类二、插补原理一、数控车床控制面板及其操作二、数控铣床控制面板及其操作三、开机、回参考点四、程序的检索和编辑五、对刀及刀具补偿六、加工程序校验七、自动加工一、进给伺服系统的主要功能二、伺服系统分类及其工作原理一、数控机床对位置检测元器件的要求二、检测元器件的类型三、常用的位置检测元器件介绍一、数控车床二、数控铣床三、加工中心一、主传动装置与主轴结构二、进给机构三、机床导轨四、回转工作台五、自动换刀装
2、置一、机床坐标系二、工件坐标系三、刀架相关点和行程极限一、绝对坐标系二、相对坐标系三、数控机床加工图样中尺寸标注形式一、数控机床的选择及加工工序的安排二、工件加工路线的确定三、刀具和工夹具的选择四、确定切削用量五、数值计算一、加工程序的组成二、加工程序的结构三、程序字四、程序段格式一、准备功能G指令二、辅助功能M指令三、进给功能F指令四、主轴转速功能S指令五、刀具功能T指令一、子程序的概念二、子程序的调用和执行三、子程序编程举例一、数控车床简介二、数控车削加工的特点三、数控车削加工工艺分析四、切削用量的选择一、数控车削加工固定循环功能的作用二、常用数控车削加工固定循环功能的应用一、堵头的车削加
3、工二、螺纹轴的车削加工一、数控铣削加工工艺与编程二、镗铣削加工中心加工工艺与编程一、数控铣床镗、铣、钻、铰加工指令应用二、镗铣加工中心加工编程指令一、平面轮廓的加工工艺与编程二、孔系类零件的加工工艺与编程三、壳体的加工工艺与编程四、典型槽类变形件的加工工艺与编程一、计算机辅助编程的分类二、手工编程与计算机辅助编程的区别三、CAD/CAM集成数控编程系统介绍一、CAD/CAM软件及功能二、CAM软件应用实例一、基本信息二、您对本书的意见及建议(欢迎您指出本书的疏漏之处)三、您近期的著书计划D1Z.TIF一、数控技术的基本概念1.数控2.数控机床3.数控加工2.数控机床图1-1台阶轴的车削加工R快
4、速移动F切削进给二、数控机床的组成及工作原理1.输入、输出设备2.计算机数控装置3.伺服系统4.机床本体5.位置检测装置二、数控机床的组成及工作原理图1-2标准型数控机床的组成三、数控机床的分类1.普通数控机床2.加工中心3.特种数控机床1.普通数控机床图1-3CK7815型数控车床1.普通数控机床图1-4XK5040型数控铣床2.加工中心图1-5TH5632立式镗铣加工中心2.加工中心图1-6XH754卧式镗铣加工中心3.特种数控机床图1-7数控电火花机床3.特种数控机床图1-8数控线切割机床四、数控机床的特点1.加工精度高2.加工生产率高3.产品质量稳定4.劳动强度低且劳动条件好5.经济效
5、益好6.便于管理五、数控机床的应用范围1)多品种小批量的工件。2)结构较复杂，精度要求较高的工件。3)需要频繁改型的工件。4)价格昂贵，不允许报废的关键工件。4)价格昂贵，不允许报废的关键工件。图1-9适合数控机床加工的工件六、数控机床的产生与发展1.数控机床的产生2.我国数控机床的发展简述七、数控机床的发展趋势1.高速度化、高精度化2.高可靠性3.多功能4.智能化5.复合化3.多功能图1-10加工轨迹动态模拟显示5.复合化图1-11四轴联动车削加工中心一、计算机数控系统组成及分类1.计算机数控系统的组成2.机床数控系统的分类1.计算机数控系统的组成图1-12计算机数控系统组成框图2.机床数控
6、系统的分类(1)经济型数控系统经济型数控系统一般是指结构简单、具备基本功能、针对性强、精度适中、价格低廉的数控系统。(2)标准型数控系统标准型数控系统又称为普及型数控系统。(3)高档型数控系统1)多轴联动，包括各个主轴和多个进给坐标轴，现已达20轴以上。2)曲面直接插补。3)彩色显示，包括三维立体曲面的仿真、动态跟踪图形显示，以及在任意二维平面上进行离线(指生产线，即正在加工的过程)的进给轨迹显示。4)蓝图(几何图形)编程。5)高级语言编程。二、插补原理1)偏差判别：偏差判别是指判别刀尖当前位置相对于给定曲线轮廓的偏离情况，以此决定刀具的进给方向。2)进给：根据偏差判别的结果，控制刀具向靠近其
7、理想轨迹的方向进给一步，即向给定的轮廓靠拢，以减少偏差。3)偏差计算：当刀具在其偏差判别节拍之后进给了一步，从而到达一个新的插补点位置时，这个新的插补点是否在其理想轨迹上或是否距离理想轨迹距离小于一个脉冲，则需要进行偏差判别。4)终点判别：在插补过程中，插补点每位移一步，就要判别一次该点是否到达终点。二、插补原理图1-13逐步比较插补法的工作周期4)终点判别：在插补过程中，插补点每位移一步，就要判别一次该点是否到达终点。图1-14逐步比较法的直线插补轨迹一、数控车床控制面板及其操作1.数控车床系统控制面板及按键说明2.数控车床操作面板及各键说明1.数控车床系统控制面板及按键说明图1-15采用F
8、ANUC-0i-TD系统的数控车床控制面板(CRT/MDI面板)1监视器2复位键3地址数字键4程序编辑键5程序结束键6取消键7输入、输出键8主功能键9翻页键10光标键11软键1.数控车床系统控制面板及按键说明(1)CRT监视器显示各种参数和功能，如显示机床参考点坐标、刀具起始点坐标、输入数控系统的指令数据、刀具补偿量数据、报警信号、滑板移动速度、加工轮廓、主轴转速及图像功能等。(2)复位键(RESET)机床自动运行时，按下此键，则机床的所有操作都停下，若恢复自动运行，刀具须返回参考点，从程序首开始执行。(3)地址数字键地址数字键共有15个键，用于输入字母、数字及其他符号。1.数控车床系统控制面
9、板及按键说明1)地址键：G、M准备功能与辅助功能指令；F进给量；S主轴转速；X、Y、Z绝对坐标；U、V、W增量坐标；A、B、C移动坐标轴；I、J、K圆弧圆心坐标；R圆弧半径；T刀具号或换刀指令；O、P程序名；N程序段号。2)数字键：由数字及符号组成。(4)程序编辑键用于程序的输入与管理。1)ALTER键：用于更改程序。2)INSRT键：用于插入程序。3)DELET键：用于删除程序。(5)程序段结束键(EOB)又称程序段输入键、确认键、回车键。(6)取消键(CAN)用于删除已输入到缓冲器里的字符。1.数控车床系统控制面板及按键说明(7)输入、输出键1)INPUT键：用于输入参数或补偿值等，也可在
10、MDI方式下输入命令数据。2)OUTPU TSTART键：用于启动在MDI方式下的命令。(8)主功能键又称为状态键，共6个。1)POS键：显示当前机床的位置。2)PROGRAM键：在EDIT(编辑)方式下，编辑、显示存储器里的程序；在MDI(手动数据输入)方式下，输入、显示MDI数据；在机床自动操作时，显示程序指示值。3)MENU OFFSET键：用于设定、显示参数和刀具补偿值。4)DGNOS PARAM键：用于系统参数的设定、显示及自诊断数据的显示。1.数控车床系统控制面板及按键说明5)OPR ALARM键：用于报警信号显示，软件显示。6)AUX GRAPH键；用于图形的显示(无图形功能时，
11、不使用)。(9)翻页键(PAGE)又称页面键，键用于CRT画面向后翻页，键用于CRT画面向前翻页。(10)光标移动键(CURSOR)键用于将光标向下(后)移，键用于将光标向上(前)移。(11)软键软键的功能不确定，其含义显示于当前屏幕下方或右方对应软键的位置上，随主功能状态不同而异。2.数控车床操作面板及各键说明图1-16采用FANUC-0i-TD系统的数控车床操作面板(1)控制系统电源钥匙开关(POWER)(图1-16序号1)置“ON”为开，置“OFF”为关。2.数控车床操作面板及各键说明(2)程序保护钥匙开关(PROG PROTECTION)(图1-16序号2)置“ON”为开，置“OFF”
12、为关。(3)机床参考点(基点)指示灯(ZERO RETURN LIGHT)(图1-16序号3)机床工作台到参考点时，相应轴的指示灯亮。(4)卡盘夹紧、松开按钮(CHUCK)(图1-16序号4)只有当卡盘夹紧(指示灯亮)后，机床方能起动。(5)内卡、外卡方式选择开关(INSIDE JAWS)、(OUTSIDE JAWS)(图1-16序号5)。(6)NC系统电源通断按钮(NC)(图1-16序号6)置“ON”为开，置“OFF”为关。(7)主电动机电源通断按钮(ELECTRIC MACHINE RY)(图1-16序号7)置“ON”为通，置“OFF”为断。2.数控车床操作面板及各键说明(8)紧急停止按钮
13、(EMERG STOP)(图1-16序号8)当出现异常情况时，按下此按钮，机床立即停止工作，待排除故障机床恢复工作时，需按照按钮上的箭头方向转动，按钮即可弹起，解除急停。(9)手摇脉冲发生器(图1-16序号9)俗称手摇轮，顺时针转动为坐标轴的正向，逆时针转动为坐标轴的负向，手摇轮每格的移动量由快速进给倍率旋转开关控制。(10)手摇轮进给轴选择开关(图1-16序号10)置“X”时，X向进给；置“Z”时，Z向进给。(11)程序循环起点按钮(CYCLE START)(图1-16序号11)用于自动方式下自动运行的起动，指示灯亮为自动运行状态。(12)进给保持按钮(FEED HOLD)(图1-16序号1
14、2)在自动运行状态下进给暂停(滑板停止移动)，M、T、S功能仍然有效。2.数控车床操作面板及各键说明(13)单步运行按钮(SINGLE(14)空运行按钮(DRY RUN)(图1-16序号14)按下此按钮，指示灯亮，程序段中的F指令无效，工作台以“进给倍率”指定的速度移动，同时工作台的快速移动有效。(15)进给倍率旋转开关(FEEDRATE(16)点动按钮(JOG)(图1-16序号16)有四个坐标轴方向键(X、-X、Z、每次只能压一个，按下按钮时，工作台移动，抬起时，工作台停止。(17)快速倍率旋转开关(RAPID OVERRIDE)(图1-16序号17)在自动运行方式下，快速进给速度F的倍率有
15、四级。(18)方式选择旋转开关(MODE)(图1-16序号18)用于选择机床某一种工作方式。2.数控车床操作面板及各键说明1)编辑方式(EDIT)：可将加工程序手动输入到存储器中，可以对存储器内的程序进行修改、输入和删除，同时可输入或输出穿孔带程序。2)存储器工作方式(MEM)：机床执行存储器中的程序，自动加工工件。3)手动数据输入方式(MDI)：用MDI键盘直接将程序(数据)输入到存储器中，并立即运行，将此方式称为手动方式；用MDI键盘将加工程序输入到存储器中，此方式称为手动数据输入。4)点动方式(JOG)：用此按钮使工作台快速移动，移动速度由进给倍率旋转开关(FEEDRATE OVERRI
16、DE)设定。5)手摇脉冲(手摇轮)方式(HANDLE)：转动手摇轮，可使工作台移动，每次只能移动一个坐标轴。2.数控车床操作面板及各键说明6)返回参考点方式(ZERO RETURN)：用JOG按钮使X、Z轴返回机床参考点，对应的ZEROX、ZEROZ参考点灯亮。(19)切削液开关(COOLANT)(图1-16序号19)置为“ON”，则在加工过程中可用M指令指定冷却单元的起动与停止。(20)润滑循环起动开关(LUBRICATE)(图1-16序号20)置为“ON”，则润滑油在机床主电动机起动时实现自动定时加注。二、数控铣床控制面板及其操作1.数控铣床系统控制面板操作及按键说明2.立式数控铣床操作面
17、板及各键说明1.数控铣床系统控制面板操作及按键说明图1-17采用FANUC-0i-MD系统的立式数控铣床控制面板(CRT/MDI面板)(1)CRT监视器显示各种参数和功能，如显示机床参考点坐标、刀具起始点坐标，1.数控铣床系统控制面板操作及按键说明输入数控系统的指令数据、刀具补偿量数据、报警信号、工作台移动速度、加工轮廓、主轴转速及图像功能等。(2)复位键(RESET)按下此键，复位CNC系统，包括取消报警、主轴故障复位，中途退出操作循环、输出过程等。(3)光标移动键(CURSOR)用于在CRT页面上一步步移动光标。(4)页面变换键(PAGE)用于屏幕选择不同的页面。(5)地址键和数字键按下这
18、些键，输入字母、数字和其他字符。(6)位置显示键(POS)在CRT上显示机床现在的位置。(7)PROGRAM键在EDIT(编辑)方式下，编辑、显示存储器里的程序；在MDI(手动数据输入)方式下，输入、显示MDI数据；在机床自动操作时，显示程序指示值。(8)MENU OFSET键用于设定、显示参数和刀具补偿值。1.数控铣床系统控制面板操作及按键说明(9)DGNOS PARAM键用于系统参数的设定、显示及自诊断数据的显示。(10)OPR ALARM键用于报警信号显示、软件显示。(11)图形模拟键(AUX GRAPH)用于图形的显示(无图形功能时，不使用)。(12)替换键(ALTER)用于更改程序。
19、(13)插入键(INSRT)用于插入程序。(14)删除键(DELET)用于删除程序。(15)EOB键程序段输入键、确认键、回车键。(16)取消键(CAN)按下此键，删除上一个输入的字符。1.数控铣床系统控制面板操作及按键说明(17)输入键(INPUT)除了程序编辑方式以外的情况，当面板上按下字母或数字键后，必须按下此键才能输入到CNC内；另外，与外部设备通信时，按下此键才能启动输入设备，开始输入数据到CNC内。(18)输出起动键(OUTPUT START)按下此键，CNC开始输出内存中的参数或程序到外部设备。(19)软键软键的功能不确定，其含义显示于当前屏幕下方或右方对应软键的位置上，随主功能
20、状态不同而异。2.立式数控铣床操作面板及各键说明图1-18采用FANUC-0i-MD系统的立式数控铣床操作面板(1)电源按钮(CNC POWER)按下ON键，接通CNC电源，按下OFF键，断开CNC电源。2.立式数控铣床操作面板及各键说明(2)循环起动按钮(带灯)(CYCLE START)在自动操作方式下，选择要执行的程序后，按下此按钮，自动操作开始执行，在自动循环操作期间，按钮内的灯亮。(3)进给保持按钮(带灯)(FEED HOLD)机床在自动循环期间，按下此按钮，机床立即减速、停止、按钮内灯亮。(4)方式选择开关(MODE1)EDIT：编辑方式。2)AUTO：自动方式。3)MDI：手动数据
21、输入方式。4)HANDLE：手摇脉冲发生器操作方式。5)JOG：点动进给方式。6)RAPID：手动快速进给方式。2.立式数控铣床操作面板及各键说明7)ZRM：手动返回机床参考点方式。8)TAPE；纸带工作方式。9)TEACH.H：手动示教方式。(5)程序段跳步功能按钮(带灯)(BDT)在自动操作方式下，按下此按钮灯亮时，程序中有“/”符号的程序段将不执行。(6)单段执行程序按钮(带灯)(SBK)按此按钮灯亮时，CNC处于单段运行状态，在自动方式下，每按一下CYCLE START按钮只执行一个程序段。(7)空运行按钮(带灯)(DRN)在自动方式或MDI方式下，按此按钮灯亮时，机床执行空运行方式。
22、2.立式数控铣床操作面板及各键说明(8)机床锁定按钮(带灯)(MLK)在自动方式或MDI方式或手动方式下，按此按钮灯亮时，伺服系统将不进给(如原来已进给，则伺服进给将立即减速、停止)，但位置显示仍将更新(脉冲分配仍继续)，M、S、T功能仍可有效地输出。(9)急停按钮(E-STOP)当出现紧急情况时，按下此按钮，伺服进给及主轴运转立即停止工作。(10)机床复位按钮(MACHINE RESET)当机床刚通电，释放急停按钮后，需按下此按钮，进行强电复位。(11)开关(带锁)(PROGRAM PROTECT)需要进行程序储存、编辑或修改自诊断页面参数时，需要用钥匙接通此开关(钥匙右旋)。2.立式数控铣
23、床操作面板及各键说明(12)进给倍率修调开关(旋钮)(FEEDRATE OVERRIDE)当用F指令按一定速度进给时，从0150修调进给速率，当用手动JOG进给时，选择JOG进给倍率。(13)手动轴选择按钮(JOG AXIS SELECT)手动JOG方式时，选择手动进给轴和方向，但务必注意，各轴箭头指向是表示刀具运动方向(而不是工作台)。(14)手摇脉冲发生器(MANUAL PULSE GENERATOR，简称手脉)当工作方式为手脉HANDLE 或手脉示教TEACH.H方式时，转动手脉可以正方向或负方向进给各轴。(15)手脉进给轴选择开关(AXIS SELECT)用于选择手脉进给的轴。2.立式
24、数控铣床操作面板及各键说明(16)手脉倍率开关(HANDLE MULTIPLER)用于选择手脉进给时的最小脉冲当量。(17)MACHINEPOWER READYPOWER(电源指示灯)主电源开关合上后灯亮；READY(准备好指示灯)；当机床复位按钮按下后机床无故障时，灯亮。(18)ALARMSPINDLE CNC LUBESPINDLE，主轴报警指示；CNC，CNC报警指示；LUBE，润滑泵液面低报警指示。(19)HOMEXYZ分别指示各轴回零结束。三、开机、回参考点1.手动回参考点(图1-19)2.自动回参考点(图1-20)1.手动回参考点(图1-19)1)用机床控制面板上回参考点键启动“回
25、参考点”。2)按住坐标轴方向键，直到“回参考点”窗口中显示该轴已经到达参考点。2.自动回参考点(图1-20)1)起动机床控制面板上的MDA运行方式(西门子系统中MDA和发那科系统中的MDI方式意义相同)。图1-19手动回参考点2.自动回参考点(图1-20)图1-20MDA运行方式回零2)输入G74 X0、Y0、Z0，按下控制面板上的回车键，G74后面为所需回零的坐标轴。2.自动回参考点(图1-20)3)按下循环起动键，此时机床即自动返回机床参考点。四、程序的检索和编辑1.由键盘输入程序的操作步骤2.由CNC装入程序3.程序号的检索4.程序的删除5.原存储程序的修改1.由键盘输入程序的操作步骤1
26、)打开存储器保护钥匙开关。2)选择编辑方式。3)按PROGRAM键。4)键入程序号地址O和数字，再按INSRT键。5)按程序单输入第一个程序段，在程序段尾按EOB键，加入“；”。6)依次输入各程序段。7)程序全部输入后，按下RESET键，程序返回开始程序段。2.由CNC装入程序1)将MODE设定在“纸带传输”，并将记忆锁打开。2)将CNC程式通过电脑传输。3)按PROGRAM键。4)按“O”及程序号码。5)按INPUT键。3.程序号的检索(1)选择MEM或编辑方式1)按PROGRAM键。2)按地址键O，接着输入欲选的程序号数值。3)按CURSOR键，则画面为被选中程序名的程序头。(2)选择MD
27、I或编辑方式1)按PROGRAM键。2)按地址键O，接着按CAN键和CURSOR键，则画面变到下一个程序。4.程序的删除(1)删除一个程序1)打开钥匙开关。2)选择编辑方式。3)按PROGRAM键。4)按地址键O和要删除的程序号数值。5)按DELET键，键入程序号的程序被删除。(2)删除存储器中的全部程序1)打开钥匙开关。2)选择编辑方式。3)按PROGRAM键。4)输入数据：地址O、数据-9999。5)按DELET键，存储器内所有程序被删除。5.原存储程序的修改1)选择编辑方式。2)按PROGRAM键。3)按地址键O和程序号数值，再按CURSOR键，选出准备编辑的程序组。4)检索出准备变动的
28、程序段的字，有以下三种方法：字扫描：CURSOR或CURSOR键，光标以一个字为单位往后(下)或往前(上)移动。按住CURSOR键不放，则光标连续移动。按PAGE或(PAGE)键，变更画面，光标在每一页的第一个字上。按住PAGE键不放，则光标连续移动。通过PAGE键和CURSOR键，对每一个字进行扫描，直到找到需要更改的字为止。5.原存储程序的修改 字检索：用于检索程序前进方向的字，例如要检索S0009这个字，输入S0009；按CURSOR键，则光标不停移动，直到在检索方向第一次遇到的S0009中的S字母时才停止。地址检索：用于检索程序前进方向第一次遇到的指定地址。例如要检索出前进方向的第一次
29、遇到的M地址，其操作步骤如下：5)变更字。6)删除字。7)删除程序段。键入要被删除的最后一个程序段的顺序号地址N和数字。按DELET键即可。8)存储器的再安排。五、对刀及刀具补偿1.分中棒的基本结构2.分中对刀原理3.对刀步骤(以SIEMENS 802S系统数控铣床为例)2.分中对刀原理(1)目的找正编程坐标系的原点。(2)原理图1-21分中对刀原理图3.对刀步骤(以SIEMENS 802S系统数控铣床为例)1)安装分中棒。2)用MDI方式将主轴旋转，在工件上方将分中棒快速移至点1(X1，Y1)的左方，Z轴下刀至一适当深度，用手动方式移至工件侧面附近，再换成VAR增量方式，采取点动，将分中棒与
30、工件侧面接触，机床坐标为(X1，Y1)。3)用手动提刀，Z轴移至工件上方，按下复位键，此时X轴向的再定位值为0。4)用MDI方式使主轴旋转，在工件上方将分中棒快速移至点2(X2，Y1)的左方，Z轴下刀至一适当深度，用手动方式移至工件侧面附近，再换成VAR增量方式，采取点动，将分中棒与工件侧面接触，机床坐标为(X2，Y1)。3.对刀步骤(以SIEMENS 802S系统数控铣床为例)5)用手动提刀，Z轴移至工件上方，此时X轴向的再定位值为X11；则工件X向的中心坐标值应为(0X11)/2，所以，只要手动移动至该坐标即可，将该值存至零点偏置G57中。6)同理，可找正Y轴工件中心。7)Z轴对刀需换加工
31、所需的刀具来找正，并将值存入零点偏置G54G57中。六、加工程序校验1.单项校验2.综合校验七、自动加工1)将刀具移动到合适的位置。2)将加工程序输入到数控系统中。3)检查和输入程序原点偏置、刀具半径和刀具长度。1.承载能力强2.调速范围宽3.控制精度高4.响应快5.系统的工作应有很高的稳定性和可靠性二、伺服系统分类及其工作原理1.全闭环伺服系统2.半闭环伺服系统3.开环伺服系统1.全闭环伺服系统图1-22全闭环伺服系统原理2.半闭环伺服系统图1-23半闭环伺服系统原理示意图3.开环伺服系统图1-24开环伺服系统一、数控机床对位置检测元器件的要求1)高的可靠性和高的抗干扰能力。2)满足精度与速
32、度要求。3)成本低，寿命长。4)便于与数控系统连接和调试。三、常用的位置检测元器件介绍1.脉冲编码器2.感应同步器3.光栅1.脉冲编码器图1-25增量式脉冲编码器的原理2.感应同步器图1-26直线感应同步器原理示意图1定尺2、6基板3耐切削液涂层4、8铜箔5、9绝缘胶粘剂7铝箔10余弦励磁绕组11正弦励磁绕组12滑尺3.光栅图1-27直线光栅的结构1电子部件2光电管3光学透镜4灯泡5外壳6玻璃扫描分划板7带光栅的钢直尺8零位参考脉冲3.光栅复习思考题1.简述数控及数控机床的定义。2.画出数控机床的组成框图并简述各组成部分的功能。3.什么叫数控加工中心？数控加工中心在加工工艺和组成上各有何特点？
33、4.数控加工有何特点？数控机床适合加工何种工件？5.试说明数控系统在数控机床中的地位。6.简述闭环伺服系统的组成及其工作原理。7.检测系统在数控机床上有何意义？常用的检测元件有哪些?各有何特点？3.光栅D2Z.TIF一、数控车床1.分类2.结构特点3.TND360型数控车床的结构3.TND360型数控车床的结构图2-1TND360型数控车床1CRT显示器2自动卡盘3自动回转刀架4工作台1)TND360数控车床主轴由直流伺服电动机驱动，3.TND360型数控车床的结构主轴上有2个齿数不同的齿轮，通过这2个齿轮，可使主轴的转速处于高速段或低速段，从而使该主轴的转速范围得以扩展。2)TND360数控
34、车床进给轴的纵向及横向运动，由相应的高精度滚珠丝杠与进给伺服电动机相连，滚珠丝杠螺母连接工作台，丝杠旋转，拖动工作台作相应移动。3)TND360数控车床在刀架需转位换刀时，由液压动力将刀盘推出，继而由电动机传递动力使刀架实现转位。4)TND360数控车床的尾座由液压动力控制。二、数控铣床1.数控铣床的分类2.数控铣床的结构特征1.数控铣床的分类(1)数控立式铣床数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。(2)数控卧式铣床与通用卧式铣床相同，数控卧式铣床的主轴轴线平行于水平面。图2-2数控龙门五坐标铣床1.数控铣床的分类图2-3卧式数控铣床1.数控铣床的分类图2-4立、卧两用数
35、控铣床a)卧式加工状态b)立式加工状态(3)立、卧两用数控铣床立、卧两用数控铣床主轴的方向可以更换1.数控铣床的分类，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广，功能更全，选择加工的对象和余地更大，给用户带来了很多方便，特别是当生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。2.数控铣床的结构特征1)数控铣床的主轴开启与停止，主轴正反转与主轴变速等都可以按程序自动执行。2)为了要把工件上各种复杂的形状轮廓连续加工出来，必须控制刀具沿设定的直线、圆弧或空间的直线、圆弧轨迹运动，因此要求数控铣床的伺服系统能在多坐标方向同时协调动作，并
36、保持预定的相互关系，这就要求机床应能实现多坐标联动。三、加工中心1.加工中心分类2.加工中心的结构特点3.典型的镗铣加工中心简介2.加工中心的结构特点图2-5JCS-018型立式镗铣加工中心外形图1)机床的刚度高、抗震性好。2)机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。2.加工中心的结构特点3)主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统(也有保留12级齿轮传动的)。4)导轨采用耐磨材料和新结构，能长期保持高精度。3.典型的镗铣加工中心简介图2-6JCS-018型立式镗铣加工中心结构示意图一、主传动装置与主轴结构1.主传动装置2.主轴结构3.主轴的自动装夹和切屑清除装置4.主轴准停装置2.主轴结构图2
37、-7数控机床主轴轴承配置形式1)前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列向心推力球轴承组合，后支承采用向心推力球轴承(图2-7a)，2.主轴结构 此配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高。2)前轴承采用高精度双列向心推力球轴承(图2-7b)，向心推力球轴承具有良好的高速性能，主轴最高转速可达4000r/min以上，但它的承载能力小，因而适用于高速、轻载和精密的数控机床的主轴。3)双列和单列圆锥滚子轴承如图2-7c所示，这种轴承受径向力和轴向力高，能承受重载荷尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能好。3.主轴的自动装夹和切屑清除装置图2-8主轴自动装夹和清屑装置1刀夹2拉钉3主轴4拉杆5碟形弹簧
38、6活塞7液压缸8、10行程开关9压缩空气管接头11弹簧12钢球13端面键二、进给机构1.滚珠丝杠螺母机构2.滚珠丝杠制动装置3.滚珠丝杠保护装置4.键联接间隙补偿机构1.滚珠丝杠螺母机构图2-9主轴准停装置的工作原理图1多楔带轮2磁传感器3永久磁铁4垫片5主轴1.滚珠丝杠螺母机构图2-10滚珠丝杠螺母机构1丝杠2滚珠3回珠管4螺母1.滚珠丝杠螺母机构1)轴向间隙通常是指丝杠和螺母无相对运动时，丝杠螺母之间的最大轴向窜动，除了结构本身的游隙之外，在施加轴向载荷之后，还包括了弹性变形所造成的窜动。图2-11双螺母齿差调隙式结构1、4内齿轮2、3单螺母1.滚珠丝杠螺母机构2)数控机床的进给系统要获得
39、较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身刚度外，滚珠丝杠正确安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。图2-12滚珠丝杠专用轴承的结构1.滚珠丝杠螺母机构图2-13滚珠丝杠制动装置示意图4.键联接间隙补偿机构图2-14键联接间隙消除方法三、机床导轨1.滑动导轨2.滚动导轨3.静压导轨2.滚动导轨图2-15滚动导轨a)滚珠导轨b)滚柱导轨3.静压导轨图2-16开放式静压导轨工作原理示意图1液压泵2溢流阀3过滤器4节流阀5床鞍6床身导轨五、自动换刀装置1.自动回转刀架2.刀库及其换刀装置1.Z坐标轴2.X坐标轴3.Y坐标轴1.自动回转刀架2Z17.TIF1.自动回转刀架图2-18回转刀架的外形图a
40、)立式回转刀架b)卧式回转刀架2.刀库及其换刀装置图2-19无机械手换刀加工中心结构1刀库2刀具3主轴4主轴箱5工件2.刀库及其换刀装置1)无机械手换刀机构主要是指换刀过程是由刀库与主轴之间通过相对运动来实现换刀的一种自动换刀装置。2)采用机械手进行刀具交换的方式最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。图2-20双臂机械手换刀装置a)钩手b)抱手c)伸缩手d)叉手2.刀库及其换刀装置图2-21双刀库双机械手换刀装置复习思考题1.数控机床在机械结构上与普通机床相比有何特点？2.刀库及其换刀装置2.简述数控车床进给系统的组成。3.镗铣加工中心在结构上和普通数控铣床有何不同
41、？4.车削加工中心有何特点？5.立式回转刀架和卧式回转刀架各有何优缺点？6.卧式加工中心和立式加工中心的工艺性能有何不同？7.五坐标加工中心适合加工何种工件？8.刀库有哪几种形式，各适用于何种加工中心？9.简述加工中心上刀库直接换刀和机械手换刀的过程，并分析各自的特点。10.简述常用的导轨形式并说明各自的特点。2.刀库及其换刀装置D3Z.TIF2.刀库及其换刀装置图3-1笛卡儿直角坐标系2.X坐标轴图3-2数控车床坐标系3.Y坐标轴图3-3车削中心坐标系3.Y坐标轴图3-4立式数控铣床坐标系3.Y坐标轴图3-5五轴加工中心坐标系一、机床坐标系1.机床坐标系原点2.机床参考点3.机床坐标系的建立
42、1.机床坐标系原点图3-6立式数控铣床机床原点1.机床坐标系原点图3-7数控车床机床原点3.机床坐标系的建立(1)回参考点过程通常在数控系统操作面板上有一个回参考点按钮“ZERO”，当按下这个按钮时，将会出现一个回参考点窗口菜单，显示操作步骤。图3-8机床原点和机床参考点的关系3.机床坐标系的建立(2)回参考点原理如上所述，回机床参考点的目的是为了让数控系统识别机床原点的位置，而机床原点是个数学意义上的点，在数控车床上，机床原点位于卡盘端面后20mm处(不同厂家的机床设置可能不同)，当然工作台不能回到这个点去。二、工件坐标系图3-9数控车床机床原点和工件原点之间的关系二、工件坐标系图3-10数
43、控铣床机床原点和工件原点之间的关系三、刀架相关点和行程极限1.刀架相关点2.行程极限一、绝对坐标系图3-11绝对坐标系与相对坐标系a)绝对坐标系b)相对坐标系三、数控机床加工图样中尺寸标注形式1.绝对尺寸标注2.相对尺寸标注3.混合标注法1.绝对尺寸标注图3-12在一个坐标原点的情况下的简化尺寸标注1.绝对尺寸标注图3-13在公共尺寸线上标注尺寸1.绝对尺寸标注图3-14相对尺寸标注的不同形式1.绝对尺寸标注图3-15混合标注3.混合标注法复习思考题1.简述数控铣床坐标轴的判断方法。2.如何建立机床坐标系？3.如何确定工件坐标原点？它和机床原点是如何建立关系的？4.增量法尺寸标注和绝对值法尺寸
44、标注是如何转换的？D4Z.TIF3.混合标注法图4-1手工数控编程流程图一、数控机床的选择及加工工序的安排1.数控机床的选择2.加工工序的安排2.加工工序的安排(1)先粗加工，后精加工粗加工甚至半精加工的工序尽量安排在普通机床上完成。(2)先近加工，后远加工这里所说的近与远，是按加工部位相对于起刀点的距离而言的。(3)先内表面加工，后外表面加工该方案对车、铣及线切割机床加工特别适宜。(4)先加工面，后加工孔当工件上既有面又有孔时，可先加工面，后加工孔。(5)按所用刀具划分工序即将工件上需要用同一把刀加工的部位全部加工完毕之后，再换另一把刀来加工，以减少换刀空行程时间。三、刀具和工夹具的选择1.
45、刀具的选择2.夹具的选择2.夹具的选择1)尽可能选用组合夹具及可调等精度较高且通用性较强的夹具。2)尽量减少装夹次数。3)确定可行的夹紧方法。4)夹具应具有可靠的夹紧力、较高的定位精度和较好的刚性。5)结构上应力求简单，以便迅速和方便地装卸工件和夹具。五、数值计算1.一般工件基点计算2.回转体工件基点计算3.对称类工件的基点计算3.对称类工件的基点计算1)基点坐标值不包含原尺寸公差，尺寸公差由数控工艺中刀具半径补偿的方法来实现其公差要求。2)基点的坐标值应根据基点所在象限，在其坐标值一律注上“”、“-”号。一、加工程序的组成例11.程序名2.加工前机床状态要求(N0010N0030程序段)3.
46、刀具加工工件时的运动轨迹(N0040N0170程序段)4.准备结束程序(N0180N0190程序段)5.结束程序(N0200程序段)二、加工程序的结构1.引导程序2.主程序3.子程序三、程序字1.程序字的结构2.字的分类1.程序字的结构1)字母代码，例如：G17T1。2)字母符号代码，例如：X312.553Y-158.321。四、程序段格式1.程序段的组成2.程序段格式1.程序段的组成表4-1非尺寸字地址字母机能地址意义程序段顺序号N顺序地址字母准备功能G由G后面两位数字决定该程序段意义进给功能F刀具进给功能主轴转速功能S指定主轴转速刀具功能T指定刀具号辅助功能M指定机床上的辅助功能1.程序段
47、的组成表4-2尺寸字地址字母机能地址意义尺寸字地址字母X、Y、Z坐标轴地址指令U、V、W附加轴地址指令A、B、C附加回转轴地址指令I、J、K圆弧起点相对于圆弧中心的坐标指令2.程序段格式 N以地址符N后带四位整数表示，数字中的前置“0”一般可以省略，如N0010可写为N10。G以地址符后带两位整数表示，个别数控系统规定可省略前置“0”。X.、Y.、Z.F.以地址符后带小数点前四位和小数点后三位的数字表示，其单位通常为mm/min，也有规定为mm/r的。指令进给速度时，一般只取整数值，规定三位小数是为了满足该指令用于其他功能的需要，如指令特殊螺纹的螺距等。S/以地址符S后带两位或四位整数表示。T
48、/以地址符T后带两位或四位整数表示。M以地址符M后带两位整数表示。2.程序段格式*程序段结束标志符，FANUC系统使用“；”，SIEMENS系统为“LF”。一、准备功能G指令1.坐标平面指令G17、G18、G192.可设定零点偏置G54G59(图4-3)3.快速点定位指令G00(模态指令)4.直线插补指令G01(模态指令)5.圆弧插补指令G02、G03(图4-7)6.刀具长度补偿G43、G44、G497.刀具半径补偿指令G40、G41、G42一、准备功能G指令表4-3常用G指令功能含义对照表代码日本FANUC 0i TD系统德国SIEMENS 810T系统G00点定位点定位G01直线插补直线插
49、补G02顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G03逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G04暂停暂停G17XY平面选择XY平面选择G18ZX平面选择ZX平面选择G19YZ平面选择YZ平面选择G20米制数据输入米制数据输入G21英制数据输入英制数据输入G27返回参考点检测G28返回参考点G33选择功能螺纹切削，等螺距一、准备功能G指令表4-3常用G指令功能含义对照表G40取消刀具半径补偿取消刀具半径补偿G41刀具半径补偿左刀具半径补偿左G42刀具半径补偿右刀具半径补偿右G43G44G50设定坐标系及主轴最高转速取消比例缩放修调G54零点偏置1零点偏置1G55零点偏置2零点偏置2G56零点偏置3零点偏置3G57零
50、点偏置4零点偏置4G58零点偏置5可编程的零点偏置1G59零点偏置6可编程的零点偏置2G60减速，精确定位（停）G64连续路径加工一、准备功能G指令表4-3常用G指令功能含义对照表代码日本FANUC 0i TD系统德国SIEMENS 810T系统G70精加工循环英制输入G71外圆粗车循环米制输入G72端面粗车循环G80取消用于钻孔的固定循环取消G81G89G81调用循环子程序L81钻孔中心孔G82调用循环子程序L82钻孔G90外圆内孔车削循环（绝对尺寸）绝对尺寸G91增量尺寸增量尺寸G92螺纹切削循环在地址S下设定主轴转速限制G94端面车削循环每分钟进给G95每转进给一、准备功能G指令表4-3
