1、第一节 数控机床的工作原理及组成 一、数控机床工作原理一、数控机床工作原理 数控加工就是根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，用以控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。第一章第一章 数控机床数控机床 二、数控机床的组成二、数控机床的组成 数控机床一般由机床主体、控制部分、伺服系统、辅助装置四部分组成。1机床主体机床主体 是指数控机床的机械结构实体，包括床身、导轨、主轴箱、工作台、进给机构等。2控制部分（控制部分（CNC装置）装置）CNC装置是数控机床的控制核心，一般是一台机床专用计算机，包括输入装置、CPU（包括运算器、控制器、存
2、储器及寄存器等）、屏幕显示器（监视器）和输出装置。CNC装置的基本工作过程如下：装置的基本工作过程如下：输入、译码、刀具补偿（包括刀具位置补偿、刀具长度补偿、刀具半径补偿）、进给速度处理、插补、位置控制。3伺服系统伺服系统 机床伺服系统是以机床移动部件（工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统。4辅助装置辅助装置 是指数控机床的一些配套部件，包括刀库、液压、气动装置、冷却系统和排屑装置等。第二节 数控机床的分类一、按工艺用途分类一、按工艺用途分类1.普通数控机床普通数控机床2.加工中心加工中心3.数控特种加工机床数控特种加工机床4.其他类型的数控机床其他类型的数控机床 二、按控制运动的方式
3、分类二、按控制运动的方式分类 1.点位控制数控机床点位控制数控机床 采用点位控制的机床有数控坐标镗床、数控钻床以及数控冲床等。2.点位直线控制数控机床点位直线控制数控机床 这种控制常应用于简易数控车床、镗铣床和某些加工中心等，现已较少使用。3.轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 轮廓控制主要用于加工曲面、凸轮及叶片等复杂形状的数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心等，现在的数控机床多为轮廓控制数 控机床。三、按同时控制且相互独立的轴数分类：三、按同时控制且相互独立的轴数分类：1.1.二坐标机床二坐标机床 如数控车床，加工曲面回转体；某些数控镗床，二轴联动可镗铣斜面。2.2.三坐标数控机床三坐标数
4、控机床 如一般的数控铣床、加工中心，三轴连动可加工曲面零件。3.3.二轴半二轴半坐标数控机坐标数控机4.4.多坐标数控机床多坐标数控机床 四、伺服系统的分类及其检测装置四、伺服系统的分类及其检测装置 1.伺服系统的分类伺服系统的分类 根据有无检测反馈元件及其检测装置，机床的伺服系统可分为开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环伺服系统。2.检测装置检测装置 （1）对检测装置的要求 高的可靠性和抗干扰能力，满足机床加工精度和加工速度的要求，使用维护方便，成本低。（2）检测装置的分类 1)直接测量与间接测量 2)增量式和绝对式测量 3)位置检测与速度检测 第三节 机床坐标系和工作坐标系一一数控机床的坐标
5、系数控机床的坐标系1.1.坐标轴和运动方向命名的原则坐标轴和运动方向命名的原则（1）假定刀具相对于静止的工件而运动。当工件移动时，则在坐标轴符号上加“”表示。（2）标准坐标系是一个右手直角笛卡儿坐标系，如图117a所示。（3）刀具远离工件的运动方向为坐标轴的正方向。（4）机床主轴旋转运动的正方向是按照右旋螺纹进入工件的方向。（5）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示,如图1-17-17所示。图117右手直角笛卡儿坐标系 2.坐标轴的规定坐标轴的规定 （1）Z坐标轴 在机床坐标系中，规定传递切削动力的主轴为Z坐标轴。（2）X坐标轴 X坐标轴是水平的，它平行于工件装夹平面。（3）Y
6、坐标轴 Y坐标轴根据Z和X 坐标轴，按照右手直角笛卡尔坐标系确定。3.机床坐标系的确定方法机床坐标系的确定方法 （1）坐标轴的确定方法 一般先确定Z坐标轴，因为它是传递主切削动力的主要轴或方向，再按规定确定X坐标轴，最后用右手直角笛卡儿法则确定Y坐标轴。（2）机床原点（机械原点）机床原点一般设置在机床移动部件沿其坐标轴正向的极限位置。（3）机床参考点 机床参考点一般不同于机床原点。一般来说，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。二、工作坐标系二、工作坐标系 工作坐标系是编程人员在编程和加工时使用的坐标系。设置时一般用G92 或G54G59（用于数控镗铣床）和G50（用于数控车床）等指令。编程人
7、员以工件图样上某点为工作坐标系的原点，称工作原点。工作原点一般设在工件的设计工艺基准处，便于尺寸计算。第四节 数控机床的机械结构 一、数控机床机械结构的特点一、数控机床机械结构的特点 数控机床与普通机床相比，结构上进行了改进，主要表现以下几个方面：1主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式。2进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。3床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。4加工中心备有刀库和自动换刀装置，可进行多工序、多面加工，大大提高了生产率。二、数控机床
8、对结构的要求二、数控机床对结构的要求 1.数控机床应具备更高的静、动刚度 2.数控机床应有更小的热变形 3.数控机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的间隙，达到低速时无爬行，高速时快速响应 4.数控机床应有更好的宜人性（人机关系及环保）三、数控机床布局特点三、数控机床布局特点 1.数控车床的布局结构特点数控车床的布局结构特点 卧式数控车床是主轴轴线处于水平位置的数控车床，立式数控车床是主轴轴线处于垂直位置的数控车床。卧式数控车床的床身结构主要有水平床身、倾斜床身以及水平床身斜滑板等，一般中小型数控车床多采用倾斜床身或水平床身倾斜滑板结构。2.数控铣床的布局结构特点数控铣床的布局结构特点 3
9、.加工中心的布局结构特点加工中心的布局结构特点 加工中心由基础部件、主轴部件、数控系统、自动换刀系统、自动交换托盘系统和辅助系统几大部分构成。四、数控机床的主传动系统四、数控机床的主传动系统 1.对主传动系统的要求对主传动系统的要求（1）足够的转速范围 （2）足够的功率和转矩（3）各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 （4）噪声低、运行平稳 2.主传动变速（主传动链）主传动变速（主传动链）根据数控机床的类型与大小，其主传动主要有以下三种形式：（1）带有二级齿轮变速 （2）带有定比传动 （3）由主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）3.主轴（部件）结构主轴（部件）结构 （1）主轴的支承
10、 数控机床主轴的支承主要采用高刚度型、高速轻载型、低速重载型三种主要形式。（2）主轴内部刀具自动夹紧机构 （3）主轴准停装置 五、数控机床进给运动五、数控机床进给运动 1.进给运动的机械结构的特点进给运动的机械结构的特点 2.进给传动系统种类进给传动系统种类 （1）步进伺服电动机伺服进给系统 （2）直流伺服电动机伺服进给系统 （3）交流伺服电动机伺服进给系统 （4）直线电动机伺服进给系统 3.滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母消除间隙机构有双螺母垫片调隙式、双螺母螺纹调隙式、双螺母齿差调隙式。4.回转坐标进给系统回转坐标进给系统 数控回转台，同直线进给工作台一样，是在数控系统的控制下，
11、完成工作台的圆周进给运动，并能同其他坐标轴实现联动，以完成复杂零件的加工，还可以作任意角度转位和分度。数控机床的分度工作台与数控回转工作台不同，它只能完成分度运动。由于结构上原因，分度工作台的分度运动只限于某些规定角度，如在0360范围内每5分一次，或每1分一次。六、导轨六、导轨 数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。七、自动换刀装置七、自动换刀装置 1.换刀形式换刀形式 自动换刀装置的结构形式随机床的类型不同而有所不同。（1）回转刀架式 （2）更换主轴头式 （3）刀库一机械手式 刀具交换方式常有两种：采用机械手交换刀具和由刀库与机床主轴的相对运动交换刀具。2加
12、工中心的刀库加工中心的刀库（1）盘式刀库 （2）链式刀库 （3）轮式或格子式刀库 3.加工中心的选刀方式加工中心的选刀方式 常用的选刀方式有以下两种方式。（1）顺序选刀方式（2）光电识别选刀方式 八、排屑装置八、排屑装置 常见的排屑装置主要有刮板式排屑装置、链板式排屑装置、螺旋式排屑装置。第五节 数控系统及数控机床的发展一、数控机床的特点一、数控机床的特点数控机床与传统的机床相比，具有以下特点。1.具有高度柔性具有高度柔性2.加工精度高、质量稳定、可靠加工精度高、质量稳定、可靠3.加工生产效率高加工生产效率高4.改善劳动条件改善劳动条件5.利于生产管理现代化利于生产管理现代化 二、数控系统二、
13、数控系统 数控系统由数控装置、伺服系统和反馈系统组成。目前数控系统应用较多的有国外的FANUC（日本）、SIEMENS（德国）、FAGOR（西班牙）、HEIDENHAIN（德国）、MITSUBISHI（日本）数控系统以及国内的华中数控、广州数控、航天数控系统等。1FANUC系统系统1)Power Mate 0系列2)0D系列3)0C系列4）0i系列5）16i/18i/21i系列6)160i/180i/210i-B系列2SIEMENS系统系统SINUMERIK 802S/CSINUMERIK 802DSINUMERIK 810DSINUMERIK 840D 3.华中数控系统华中数控系统 华中数控
14、以“世纪星”系列数控单元为典型产品，HNC-21/22T为车削系统，最大联动轴数为4轴；HNC-21/22M为铣削系统，最大联动轴数为4轴，采用开放式体系结构，内置嵌入式工业PC。4.北京航天数控系统北京航天数控系统 主要产品为CASNUC 2100数控系统，是以PC机为硬件基础的模块化、开放式的数控系统，可用于车床、铣床、加工中心等8轴以下机械设备的控制，具有2轴、3轴、4轴联动功能。5.开放式数控系统开放式数控系统 标准的软件化、开放式控制器是真正的下一代控制器。三、数控机床的发展三、数控机床的发展1高速切削高速切削 2高精加工高精加工 3复合化加工复合化加工4.控制智能化控制智能化 5.
15、互联网络化互联网络化 6.计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMS）第二章第二章 数控加工工艺基础数控加工工艺基础 第一节 生产过程和工艺过程 一、基本概念一、基本概念 1.生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程（1）生产过程 （2）工艺过程 （3）机械加工工艺过程 2.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成 （1）工序 一个或一组工人，在一个工作地（如机床、钳台等）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。(2)工步 在加工表面（或装配时的连接表面）和加工（或装配）工具不变的情况下，所连接完成的那一部分工序，称为工步。在一个工序中包含一个工步或数个工步。（3
16、）进给 是指在一个工步中，切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工艺过程。（4）安装与工位 工件加工前，使其在机床上（或夹具中）获得一个正确而固定位置的过程称为安装。安装包括工件定位和夹紧两部分内容。二、生产纲领和生产类型二、生产纲领和生产类型 1 生产纲领生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。2生产类型生产类型 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。三、机械加工工艺规程的制定三、机械加工工艺规程的制定 1.工艺规程的作用工艺规程的作用规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称
17、为工艺规程。工艺规程是指导生产、组织生产、管理生产的主要工艺文件，是加工、检验验收、生产调度与安排的主要依据。2编制工艺规程的要求编制工艺规程的要求技术上的先进性；经济上的合理性；有良好的劳动条件。3编制工艺规程的主要依据编制工艺规程的主要依据产品的装配图和零件图、生产纲领和类型等等。4.制定工艺规程的方法与步骤制定工艺规程的方法与步骤1)零件的工艺分析。2)确定生产类型。3)确定毛坯的种类和尺寸。4)选择定位基准和主要表面加工方法，拟定零件加工工艺路线。5)确定工序尺寸及其公差。6)选择机床、工艺装备、切削用量及工时定额。7)填写工艺文件。第二节 数控加工工艺设计 一、数控加工工艺内容的选择
18、一、数控加工工艺内容的选择 1.适于数控加工的情况适于数控加工的情况 1）形状复杂，加工精度要求高，普通机床无法加工或可加工但经济性差的零件。2）加工轮廓虽不复杂，但要求同批产品一致性较高的，或要求一次性装夹后完成多工序加工的零件。3）用普通机床加工时，需要复杂工装保证的或检测部位多、检测费用高的零件。4）在普通机床上加工时，需要反复调整，或需要反复修改设计参数后才能定型的零件。5）用普通机床加工时，加工结果极易受到人为因素（心理、生理及技能等）影响的大型或贵重的零件。6）用普通机床加工生产效率很低或劳动强度很大时。2.不适于数控加工的情况不适于数控加工的情况 1）加工轮廓简单，精度要求低或生
19、产批量又特别大的零件。2）装夹困难或必须靠人工找正定位才能保证其加工精度的单件零件。3）加工余量特别大或材质及余量都不均匀的坯件。4）加工中，刀具的质量（主要是刀具寿命）特别差时。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。二、二、数控加工工艺性分析数控加工工艺性分析1.尺寸标注应符合数控加工的特点尺寸标注应符合数控加工的特点 2.几何要素的条件应完整、准确几何要素的条件应完整、准确 3.定位基准可靠定位基准可靠4.统一几何类型及尺寸统一几何类型及尺寸 三、零件结构工艺性三、零
20、件结构工艺性 1零件结构设计工艺性零件结构设计工艺性 零件结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用要求的条件下制造的可行性和经济性。2零件机械加工结构工艺性零件机械加工结构工艺性 对于零件机械加工结构工艺性，主要从零件加工的难易性和加工成本两方面考虑。第三节 定位基准的选择 用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准点、线、面。根据它来确定其他点、线、面的距离和位置。一、基准的分类一、基准的分类基准分设计基准和工艺基准两大类。1设计基准设计基准设计图样上所采用的基准，称为设计基准。2工艺基准工艺基准 在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。其中包括：定位基准、测量基准
21、和装配基准等。二、定位基准的选择原则二、定位基准的选择原则 选择定位基准时，主要应掌握两个原则，即要保证加工精度和使装夹方便。（1）粗基准的选择 以毛坯未经加工过的表面为基准，这种定位基准称为粗基准。粗基准的选择原则如下：1）工件上各个表面不需要全部加工时，应以不加工的面做粗基准。2）当工件上所有表面都需要加工时，应选择加工余量最小的表面作粗基准。3）尽量选择光洁、平整和幅度大的表面作为粗基准。以便定位准确，夹紧可靠。4）粗基准一般只使用一次，尽量避免重复使用。（2）精基准的选择 以加工过的表面作为定位基准，称精基准。精基准选择原则如下：1）采用基准重合的原则。就是尽量采用设计基准、装配基准和
22、测量基准，作为定位基准，避免产生基准不重合误差。2）采用基准统一的原则。同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则。3）自为基准原则。4）互为基准原则。5）定位基准应能保证工件在定位时具有良好的稳定性，以及尽量使夹具的结构简单。6）定位基准应保证工件在受夹紧力和切削力等外力作用时，引起的变形最小。3辅助基准的选择辅助基准的选择 辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准，如轴类零件加工所用的两个中心孔，它不是零件的工作表面，只是出于工艺上的需要才做出的。为安装方便，毛坯上专门铸出工艺凸台，也是典型的辅助基准，加工完毕后应将其从零件上切除。第四节 数控加工
23、工艺路线设计一、加工方案的选择一、加工方案的选择1典型零件表面的加工方法典型零件表面的加工方法 (1)外圆表面的加工方法 可采用车削、成形车削、旋转拉削、研磨、铣削外圆、外圆磨、无心磨、车铣、滚压等方法加工。(2)内孔表面的加工方法 可采用钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔、拉孔挤孔等方法加工。(3)平面的加工方法 可采用刨削、插削、铣削、磨削、车（镗）、拉学等方法加工。2.表面加工方案的选择表面加工方案的选择 零件表面的加工方法，首先取决于加工表面的加工精度和表面粗糙度，选择加工方案时，生产类型也是考虑的主要内容之一。（1）外圆表面的加工路线）外圆表面的加工路线 （2）内孔表面加工路线）内孔表面加
24、工路线 （3）平面加工路线）平面加工路线 (4)平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 二二、划分加工阶段、划分加工阶段 对重要的零件，为保证其加工质量和合理使用设备，加工过程一般应划分为三个阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。1三个加工阶段的性质三个加工阶段的性质（1）粗加工阶段 粗加工阶段的任务有两个方面，一方面以尽可能高的效率去除余量，减少工件的内应力，为精加工阶段作准备。另一方面及时发现毛坯的缺陷。（2）半精加工阶段 半精加工阶段是在粗加工和精加工之间所进行的过程。热处理工序一般安排在半精加工之前或后。（3）精加工阶段 精加工阶段的任务是，使零件的形
25、状尺寸基本上达到图样要求。2划分加工阶段的目的划分加工阶段的目的 划分加工阶段的主要目的是保证加工质量和合理使用设备三、加工顺序先后的安排三、加工顺序先后的安排1加工顺序的安排原则加工顺序的安排原则（1）按“先基准后其他”的顺序（2）按“先粗后精”的顺序（3）按“先主后次”的顺序（4）先面后孔（5）对零件上刚性低强度差的表面，以及对装夹有影响的表面，应在较后加工，目的是在加工其它表面时有较好的刚性。2.热处理工序的安排热处理工序的安排 3辅助工序的安排辅助工序的安排 四、工序划分的原则四、工序划分的原则1工序的集中和分散工序的集中和分散 根据工序数目（或工序内容多少），工序的划分有工序的集中和
26、工序的分散两种不同的拟定工艺路线的原则。（1）工序集中 工序的集中是指在一道工序中尽可能包含多的加工内容，而使总的工序数目减少。工序集中有以下特点：（2）工序分散 工序分散是将各个表面的加工分得很细，工序多，每个工序的加工内容少，甚至每道工序只加工某个表面。工序分散有以下特点：2.数控加工工序划分的方法数控加工工序划分的方法 1）安装次数分序法 2）刀具集中分序法 3）按加工部位分序法 4）粗、精加工分序法 3.加工顺序的安排加工顺序的安排 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑。2）先进行内腔加工，后进行外形加工。3）以相同定位、夹紧方式加工
27、或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数。4.数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工艺与普通工序的衔接 五、加工余量五、加工余量 1加工余量加工余量 加工余量主要有加工总余量和工序余量两种。工序（工步）余量有单边余量和双边余量之分。通常平面加工属于单边余量，回转面（外圆、内孔等）和某些对称平面（键槽等）加工属于双边余量。双边余量各边余量等于工序（工步）余量的一半。2确定加工余量的方法确定加工余量的方法 （1）计算法 2）经验估计法 3）查表修正法 （2）查表修正法第五节 数控加工工序设计 一、机床的选择机床的选择 为了正确地为每一道工序选择机床，除了充分了解机床的技
28、术性能外，通常还要考虑以下几点：1机床的类型应与工序的划分原则相适应机床的类型应与工序的划分原则相适应 2机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应 3机床的精度与工序要求的加工精度相适应机床的精度与工序要求的加工精度相适应 二、确定走刀路线和安排加工顺序二、确定走刀路线和安排加工顺序 1.寻求最短加工路线寻求最短加工路线 2.最终轮廓一次走刀完成最终轮廓一次走刀完成 3.选择切入切出方向选择切入切出方向 4.选择使工件在加工后变形小的路线选择使工件在加工后变形小的路线三、确定定位和夹紧方案三、确定定位和夹紧方案
29、 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：1.力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。2.尽量将工序集中，减少装夹次数 3.避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；4.夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。四、确定刀具与工件的相对位置四、确定刀具与工件的相对位置 1对刀点的选择原则对刀点的选择原则 2对刀对刀 所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。3换刀点换刀点 换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。五、确定切削用量五、确定切削用量 对于高效率的金属切削机床
30、加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。第六节 数控加工工艺文件 一、工艺文件一、工艺文件 将工艺规程的内容填入一定格式的卡片中，即成为生产准备和施工所依据的工艺文件。常见的工艺文件有以下列几种。1机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片 2机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片 3机械加工工序卡片机械加工工序卡片 二、数控加工工艺文件二、数控加工工艺文件 1.数控加工工序卡片数控加工工序卡片数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序卡中要进行简要编程说明（如：所用机床型号
31、、程序编号、刀具半径补偿、镜像对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择等。2.数控刀具卡片数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上预先调整刀具直径和长度。刀具卡反映刀具编号、刀具结构、刀柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等。不同的机床或不同的加工目的可能会需要不同形式的数控加工专用技术文件。在工作中，可根据具体情况设计文件格式。第三章第三章 数控机床夹具数控机床夹具第一节 机床夹具概述 工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。一、机床夹具的组成一、机床夹具的组成 1定位装置定位装置 2夹紧装置夹紧装置 3夹具体夹具体 4其他装置或元件
32、其他装置或元件 二、机床夹具的分类二、机床夹具的分类 1按夹具的通用特性分类按夹具的通用特性分类（1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。（2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。（3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。（4）组合夹具 组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组合而成的夹具。（5）自动线夹具 2按夹具使用的机床分类按夹具使用的机床分类 夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。3按夹具动力源来分类按
33、夹具动力源来分类 按驱动夹具工作的动力源分类将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。三、机床夹具的功用三、机床夹具的功用1保证加工质量。2提高劳动生产率，降低成本。3扩大机床工艺范围。4改善工人劳动条件，保障生产安全。XYZXYZ第二节 工件的定位一、工件定位一、工件定位1.1.六点定位原则六点定位原则（1）工件的六个自由度 位于任意空间的工件，相对于三个互相垂直的坐标平面共有六个自由度，即工件沿OX、OY、OZ三个坐标轴移动的自由度，分别用表示；、表示。以及绕三个坐标轴转动的自由度，分别用2.限制工件的自由度与加工要求的关系限制工件的自由度与加工要求的关系（1）完全定位 工件的六个自由度全部被限
34、制时的定位，称为全部定位。（2）部分定位 部分定位又称不完全定位，即在满足工件加工要求的条件下，所限制的自由度不足六个的定位，这里所指的部分定位是指合理的不完全定位。（3）欠定位 是指根据工件的加工要求，应限制的自由度未被限制的定位。（4）重复定位 重复定位又称过定位。是指用两个或两个以上的支承点限制工件同一个自由度的定位。二、常见的定位方式及定位元件二、常见的定位方式及定位元件 1对定位元件的基本要求对定位元件的基本要求 定位元件应具备足够的强度和刚性，耐磨性好、工艺性好、便于清除切屑等。2常用的定位元件常用的定位元件 工件在夹具上的定位，是用定位元件限制其自由度的。3常见的定位方式及定位元
35、件常见的定位方式及定位元件 （1）工件以平面定位 工件以平面为定位基面时，常用的定位元件如下所述。1）主要支承：主要支承用来限制工件的自由度。2)辅助支承：辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。（2）工件以圆柱孔定位 工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥体作为定位元件。（3）工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位有支承定位和定心定位两种。（4）一面两孔组合定位 利用工件上的一个大平面和与该平面垂直的两个圆孔作定位基准进行定位。三、定位误差三、定位误差 工件在夹具上定位时将产生误差，称为定位误差（D）。定位误差分为：1.1.基准不重合误差（基准不重合误差（B B）这类误差是
36、由于定位基准与设计基准（在工序图上是工序基准）不重合引起的。它只与定位基准的选择有关。若所选定位基准与工序基准重合，则B=0，所选定位基准与工序基准不重合，则B的大小等于两基准沿工序尺寸方向上的公差值T。如图3-21所示工件钻孔时，要求保证工序尺寸是A，若以M面做为定位 基准时则：分析图B=Tb+2Tc 若以N面作为定位基准时则：B=Tb若以K面作为定位基准时则：B=0图2-6 误差 不重合的分析图图3-21 误差不重合的分析图2.基准位移误差（基准位移误差（Y）基准位移误差是由于定位基准及定位表面的制造误差引起的。它使工件在夹具中定位时，定位基准相对规定位置可能产生位移，其最大位移量就叫基准
37、位移误差，以Y表示。工件定位时，定位基准在夹具中的规定位置，则按以下规定确定：当夹具上定位表面为平面时，则以此平面表示；当定位表面为圆柱面时，则以中心线表示；当定位表面为V形块时，则以放在V形块上的标准心轴的轴线表示。由于工件定位时，工序基准的位置同时受着基准位移误差和基准不重合误差的影响，这两类误差都是在定位时产生的，所以取名为定位误差，以D表示。D=BY第三节 工序尺寸及其公差的确定 一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算 工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能达到的精度确定。其计算方法是由最后一道工序开始向前推算，具体步骤如下；（1）确定毛坯总余量
38、和工序余量。（2）确定工序公差。（3）计算工序基本尺寸。（4）标注工序尺寸公差。最后一道工序的公差按零件图上设计尺寸标注，中间工序尺寸公差按“入体原则”标注，毛坯尺寸公差按双向标注。二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算 1工艺尺寸链工艺尺寸链(1)工艺尺寸链的概念1)工艺尺寸链的定义 由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。2)工艺尺寸链的组成工艺尺寸链的组成 a)封闭环 工艺尺寸链中间接得到的尺寸，称为封闭环。b)组成环 工艺尺寸链中除封闭环以外的其它环，称为组成环。根据其对封闭环的影响不同，组成环又可分为增环和减环。2工
39、艺尺寸链的计算工艺尺寸链的计算 （1）封闭环的基本尺寸 （2）封闭环的极限尺寸 （3）封闭环的上、下偏差 (4)封闭环的公差 3.工序尺寸及其公差的计算工序尺寸及其公差的计算 已知如图3-26所示台阶轴，其加工步骤：车平端面、车32mm长为L、车60mm长为35、切断保证总长为800-0.1，求编制程序时的尺寸L。a)b)图3-26 尺寸链计算a)零件图b)尺寸链图解：解：画出尺寸链图。根据加工过程分析，300-0.15是间接保证的，是封闭环。判断增、减环：尺寸800-0.1是增环，尺寸L是减环。根据公式计算(计算熟练后可以不写)：1）封闭环的基本尺寸增环的基本尺寸之和一减环的基本尺寸之和因3
40、0mm=80mm-L，故L=50mm 2）封闭环的上偏差增环的上偏差之和一减环的下偏差之和因0=0-L下偏差 ，故L下偏差=0 3）封闭环的下偏差一增环的下偏差之和一减环的上偏差之和因-0.15mm=-0.1mm-L上偏差 ，故上偏差=+0.05mm即L=50+0.0504）封闭环公差=组成环公差之和(用于验证计算结果是否正确)因0.15=0.05+0.10，故上述结果正确。正确L尺寸的公差应为0.1mm，满足工艺要求，工序尺寸L可行。第四节 工件在夹具中的夹紧一、夹紧装置的组成一、夹紧装置的组成 夹紧装置的种类很多，但其结构均由两部分组成。1动力装置动力装置2夹紧部分夹紧部分二、夹紧装置的基
41、本要求二、夹紧装置的基本要求1.夹紧力的大小适当夹紧力的大小适当2.夹紧力方向夹紧力方向 1）夹紧力的方向应有助于定位2）夹紧力的方向应指向主要定位面 3.夹紧力的作用点夹紧力的作用点 1）夹紧力的作用点落在支承范围内2）夹紧力的作用点落在工件刚性较好的方向或部位3）夹紧力的作用点靠近加工表面。4.工艺性好工艺性好 夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造和维修。5.使用性好使用性好 夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。三、基本夹紧机构三、基本夹紧机构 1.斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。斜楔夹
42、紧具有结构简单、增力比大、自锁性能好等特点，因此获得广泛应用。2.螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 采用螺杆作中间传力元件的夹紧机构统称为螺旋夹紧机构。3.偏心夹紧机构偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。4.定心夹紧机构定心夹紧机构 1）螺旋式定心夹紧机构 2）杠杆式定心夹紧机构 3）楔式定心夹紧机构 4）弹簧筒夹式定心夹紧机构 第五节 数控加工常用夹具一、一、数控加工常用夹具介绍数控加工常用夹具介绍 1.数控车床夹具数控车床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。2数控铣床夹具数控铣床夹具数控铣床常用夹具是平口钳、液压虎钳、夹盘等。3加工中心夹具加工
43、中心夹具数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件，有立式回转工作台、卧式回转工作台和立卧两用回转工作台等不同类型产品。立卧回转工作台在使用过程中可分别以立式和水平两种方式安装于主机工作台上。二、组合夹具二、组合夹具1组合夹具的特点组合夹具一般是为某一工件的某一工序组装的专用夹具，也可以组装成通用可调夹具或成组夹具。2.组合夹具的适用范围组合夹具的适用范围1）组合夹具适用于新产品研制，单件、小批量生产，适用于产品品种多，生产周期短的产品结构。2）机床设备适用于钻床、加工中心、镗床、铣床、磨床，也可以组合成装配工装、检验的检具和焊接夹具。3.组合夹具的分类组合夹具的分类组合夹具分为槽系
44、和孔系两大类。（1)槽系组合夹具 （2）孔系组合夹具 根据零件的加工要求，用孔系列组合夹具元件即可快速地组装成机床夹具。该系列元件结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好，组装方便。第四章第四章 数控刀具数控刀具第一节 数控刀具的材料一、数控机床刀具的要求与特点数控机床刀具的要求与特点.要有很高的切削效率。.要有很高的精度和重复定位精度。.要有很高的可靠性和寿命。.实现刀具尺寸的预调和快速换刀，缩短辅助时间提高加工效率。.具有完善的模块式工具系统，储存必要的刀具以适应多品种零件的生产。.建立完备的刀具管理系统.要有在线监控及尺寸补偿系统，监控加工过程中刀具的状态，提高加工可靠度。二、数
45、控机床刀具材料二、数控机床刀具材料目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。1.高速钢高速钢 (1)普通高速钢普通高速钢 (2)高性能高速钢高性能高速钢 1)高碳高速钢高碳高速钢2)高钴高速钢高钴高速钢 3)高钒高速钢高钒高速钢 4)含铝高速钢含铝高速钢(3)粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 (4)涂层高速钢涂层高速钢 2.硬质合金硬质合金 （1）普通硬质合金）普通硬质合金 按ISO标准主要以硬质合金的硬度、抗弯强度等指标为依据，硬质合金刀片材料大致可分为K、P、M三大类。1)K类（类（YG）即钨钴类 2)P类（类（YT）钨钴钛类 3)M类（类（YW）即钨钴钛钽铌类 （2）表面涂层硬质合金）表面涂层
46、硬质合金 三、其他刀具材料简介三、其他刀具材料简介1.陶瓷陶瓷 陶瓷的重要成分是氧化物和氮化物。2.超硬刀具材料超硬刀具材料超硬刀具材料是指立方氮化硼（CBN）和金刚石。数控刀具的分类数控刀具的分类1.按照刀具结构分：按照刀具结构分：整体式、镶嵌式、特殊形式。2.按照切削工艺分：按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等。铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等。钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等。镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等。第二节 数控机床用刀具数控机床加工工艺二、可转位刀具二、可转位刀具1.可转位刀具的基本概念可转位刀具的基本概念2可转位刀片型号国家标准表示规则可转位刀片型号国家标准表示
47、规则 我国可转位刀片的型号，共用10个号位的内容来表示主要参数的特征。现对十个号位具体内容作说明，见表4-5。表4-5 可转位刀片型号表示T P C N 12 03 ED(T)R-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10（1）第一号位 表示刀片形状（2）第二号位 表示刀片主切削刃法向后角（3）第三号位 表示刀片尺寸精度（4）第四号位 表示刀片固定方式及有无断屑槽形（5）第五号位 表示刀片主切削刃长度（6）第六号位 表示刀片厚度（7）第七号位 表示刀尖圆角半径或刀尖转角形状（8）第八号位 表示刀片切削刃形状（9）第九号位 表示刀片切削方向（10）第十号位 国家标准中表示刀片断屑槽形式及槽宽，分别
48、用一个英文字母及一个阿拉伯数字代表。在ISO编码中，是留给刀片厂家备用号位，常用来标注刀片断屑槽的代码或代号。三、数控车刀三、数控车刀1.整体车刀整体车刀2.硬质合金焊接车刀硬质合金焊接车刀3.机夹车刀机夹车刀4.可转位车刀可转位车刀 5.成形车刀成形车刀四、数控铣刀四、数控铣刀1面铣刀面铣刀 2立铣刀立铣刀 3模具铣刀模具铣刀 4键槽铣刀键槽铣刀 5.鼓形铣刀鼓形铣刀 6.成形铣刀成形铣刀 五、孔加工刀具五、孔加工刀具1麻花钻麻花钻2.扩孔刀具扩孔刀具 3镗孔刀具镗孔刀具镗孔所用的刀具为镗刀。镗刀种类很多，按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。4铰孔刀具铰孔刀具 第三节 数控机床的工具系统数
49、控机床工具系统分为镗铣类数控工具系统和车削类数控工具系统。一、车削类工具系统一、车削类工具系统 1刀块式车刀系统刀块式车刀系统刀块式车刀系统，用凸键定位，螺钉夹紧。夹紧牢固，刚性好，但换装费时，不能自动夹紧。2VDI刀座刀座即德式快换刀座，标准号是DIN69880。有标准刀座（固定刀座）和动力刀座（旋转刀座）之分，刀座夹持柄部为圆柱加齿条结构。二、镗铣类工具系统二、镗铣类工具系统 1整体式结构的工具系统整体式结构的工具系统TSG工具系统，它的特点是将锥柄和接杆连成一体，不同品种和规格的工作部分都必须带有与机床相连的柄部。其优点是结构简单，使用方便、可靠，更换迅速等。缺点是锥柄的品种和数量较多。
50、2。模块式刀具系统。模块式刀具系统 镗铣类模块式工具系统即TMG工具系统是把整体式刀具分解成柄部（主柄模块）、中间连接块（连接模块）、工作头部（工作模块）三个主要部分，然后通过各种连接结构，在保证刀杆连接精度、强度、刚性的前提下，将这三部分连接成整体。3.HSK工具系统工具系统HSK工具系统采用空心短圆锥设计，与机床主轴连接时锥面与端面同时贴合，即过定位，该连接方式具有7：24锥柄不具备的更高定位精度与连接刚性，因此，HSK工具系统广泛用于高速切削机床上使用，同时由于HSK采用短锥柄设计，HSK刀柄在主轴中的装卸距离短，所以HSK工具系统的换刀时间普遍较7：24工具系统的换刀快。第四节 刀具的
