1、数控机床的分类数控机床的分类工件工件刀具刀具 点位控制钻孔加工示意图点位控制钻孔加工示意图1.点位控制数控系统点位控制数控系统1)仅能实现刀具相对于工件从一点仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；到另一点的精确定位运动；2)轨迹不作控制要求轨迹不作控制要求;3)运动过程中不进行任何加工运动过程中不进行任何加工;4)适用范围：适用范围：数控钻床数控钻床/数控镗床数控镗床/数控冲床数控冲床/数数控测量机。控测量机。图图 数控钻床工作原理数控钻床工作原理点位控制数控系统点位控制数控系统举例：举例：数控钻床数控钻床点位控制数控系统点位控制数控系统2 2.直线控制数控机床直线控制数控机床1
2、)1)控制刀具或工作台从一个点准控制刀具或工作台从一个点准确地移动到下一个点确地移动到下一个点;2)2)保证在两点之间的运动轨迹是保证在两点之间的运动轨迹是一条直线的控制系统一条直线的控制系统;3)3)刀具移动过程可进行切削刀具移动过程可进行切削;4)4)适用范围：适用范围：数控车床数控车床/数控钻床数控钻床/数控铣床数控铣床点位直线控制切削加工点位直线控制切削加工数控机床的分类数控机床的分类举例举例：数控车床数控车床直线控制数控机床直线控制数控机床举例举例：数控铣床数控铣床直线控制数控机床直线控制数控机床数控机床的分类数控机床的分类3 3）轮廓控制数控机床）轮廓控制数控机床 1)1)控制几个
3、进给轴坐标联动控制几个进给轴坐标联动;2)2)程序规定的轨迹和速度程序规定的轨迹和速度;3)3)运动过程中进行连续切削加工。运动过程中进行连续切削加工。4)4)适用范围：适用范围：数控车床数控车床/数控铣床数控铣床/加工中加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。心等用于加工曲线和曲面的机床。工件工件刀具刀具轮廓控制数控机床8数控机床的程序编程基础数控机床的程序编程基础数控数控编程的基本概念编程的基本概念 数控机床是按数控机床是按进行工作的。应把待加工进行工作的。应把待加工零件的工艺参数、刀具轨迹、切削参数等等，按照规定的代零件的工艺参数、刀具轨迹、切削参数等等，按照规定的代码及格式编写码及格式编写
4、，并输入到的数控装置里用于控制数控，并输入到的数控装置里用于控制数控机床。机床。编程编程的内容及步骤的内容及步骤91.确定加工方案确定加工方案零件的零件的：材料：材料 选择选择：合适的数控机床：合适的数控机床 形状形状 合适的刀具合适的刀具 尺寸尺寸 合适的夹具合适的夹具 精度要求精度要求 合适的装夹方法合适的装夹方法 热处理硬度热处理硬度102.工艺处理工艺处理确定以下参数：确定以下参数：1）对刀点）对刀点 2）换刀点）换刀点 3）走刀路线）走刀路线 4）切削参数：）切削参数：主轴转速主轴转速 下刀深度下刀深度113.数学处理数学处理 数学处理有两个含义：数学处理有两个含义：1）编程中需知道
5、工件每段轮廓的编程中需知道工件每段轮廓的其中一些参数是不能从零件的设计图纸直接得出其中一些参数是不能从零件的设计图纸直接得出的，需要计算，如某些角度的直线到圆弧的的，需要计算，如某些角度的直线到圆弧的切点切点。2）数控机床一般只能加工直线或圆弧。若工件表面）数控机床一般只能加工直线或圆弧。若工件表面的轮廓是其它线形，例如渐开线等，则应该用直线和的轮廓是其它线形，例如渐开线等，则应该用直线和圆弧去拟合之。圆弧去拟合之。更加复杂的更加复杂的轮廓面轮廓面需要用计算机才能进行需要用计算机才能进行拟合并进拟合并进而而进行数学处理。（求起点、终点、线形等）进行数学处理。（求起点、终点、线形等）124.编写
6、程序编写程序根据所用机床和刀具以及指令格式，按照轮廓段逐根据所用机床和刀具以及指令格式，按照轮廓段逐段编写程序，段编写程序，一段轮廓一句程序。一段轮廓一句程序。（故有时称故有时称一一句程序句程序为一为一程序段）程序段）5.制备程序控制介质制备程序控制介质 程序可以用程序可以用Windows的写字板平台编制，并保存的写字板平台编制，并保存在内存中，用在内存中，用3 1/5软盘或软盘或U盘作为附件带出来。盘作为附件带出来。6.通过数控机床备有的通过数控机床备有的RS232串行口将程序输入到串行口将程序输入到数控机床里就完成了编程工作。数控机床里就完成了编程工作。13数控编程方法数控编程方法 有有3
7、种编程方法：种编程方法：1）手工编程）手工编程 2）APT语言语言3）交互式图形编程1.手工编程手工编程当零件比较简单时可以用手工编程（零件轮廓仅由直线和圆弧当零件比较简单时可以用手工编程（零件轮廓仅由直线和圆弧组成）。组成）。2.APT 语言编程语言编程 此种方法现在已走下坡路，这里不作介绍此种方法现在已走下坡路，这里不作介绍3.交互式图形编程交互式图形编程有的软件能在三维造型的基础上通过交互式对话自动生成数控有的软件能在三维造型的基础上通过交互式对话自动生成数控程序。常用的软件有程序。常用的软件有Mastercam；制造工程师（；制造工程师（CAXA）;开目开目CAD等。其中民族产品等。其
8、中民族产品CAXA还是比较好用的。还是比较好用的。1常用车刀的种类和用途常用车刀的种类和用途 a.尖形车刀尖形车刀直线形切削直线形切削刃为特征的车刀，这类车刀刃为特征的车刀，这类车刀的刀尖（同时也为其刀位点）的刀尖（同时也为其刀位点）b.圆弧形车刀圆弧形车刀刀位点不刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆在圆弧上，而在该圆弧的圆心上心上 c.成型车刀成型车刀样板车刀，样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决由车刀刀刃的形状和尺寸决定。定。图图 圆弧形车刀圆弧形车刀常用车刀的主要类型及刀具材料常用车刀的主要类型及刀具材料 外圆车刀、车 槽、车断刀 内圆车刀、镗刀
9、螺纹车刀1）切断刀；）切断刀；2）90左偏刀；左偏刀；3）90右偏刀；右偏刀；4）弯头）弯头车刀；车刀；5）直头车刀；）直头车刀；6）成型车刀；）成型车刀；7）宽刃精车刀）宽刃精车刀8）外螺纹车刀；外螺纹车刀；9）端面车刀；）端面车刀；10）内螺纹车刀；）内螺纹车刀；11）内）内槽车刀；槽车刀；12）通孔车刀；）通孔车刀；13）盲孔车刀）盲孔车刀数控车削加工时，为了数控车削加工时，为了减少换刀时间和方便对刀，尽减少换刀时间和方便对刀，尽量采用机夹车刀和机夹刀片，量采用机夹车刀和机夹刀片，便于实现机械加工的标准化。便于实现机械加工的标准化。数控车床常用的机夹可数控车床常用的机夹可转位式车刀结构型
10、式如图转位式车刀结构型式如图4-64-6所示。所示。图图 机夹可转位式车刀结构型式机夹可转位式车刀结构型式机夹可转位车刀的选用机夹可转位车刀的选用 数控车床能兼作粗、精加工。为使粗加工能数控车床能兼作粗、精加工。为使粗加工能以较大切削深度、较大进给速度地加工，以较大切削深度、较大进给速度地加工，要求粗车要求粗车刀具强度高、耐用度好刀具强度高、耐用度好。精车精车首先是保证加工精度，首先是保证加工精度，所以要求刀具的所以要求刀具的精度高、耐用度好精度高、耐用度好。为减少换刀时。为减少换刀时间和方便对刀，应可能多地采用机夹刀。间和方便对刀，应可能多地采用机夹刀。数控车床还要求刀片数控车床还要求刀片耐
11、用度耐用度的一致性好，以的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是以该批刀片中耐用度时，刀片耐用度的设定原则是以该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。度的一致性甚至比其平均寿命更重要。对刀具的要求对刀具的要求刀片材质的选择刀片材质的选择 常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用最多的是硬质
12、合金和涂层硬质合金刀片。最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等。小以及切削过程有无冲击和振动等。刀具材料：普通刀具材料刀具材料：普通刀具材料 超硬刀具材料超硬刀具材料刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃长度长度L L。有效切削刃长度与背吃刀量。有效切削刃长度与背吃刀量aP P和车刀的和车刀的主偏角主偏角k kr r有关，使用时可查阅有关刀具手册选取。有关，使用时可查阅有
13、关刀具手册选取。图图 切削刃长度、背吃刀量与主偏角关系切削刃长度、背吃刀量与主偏角关系刀片尺寸的选择刀片尺寸的选择刀片形状的选择刀片形状的选择刀片形状主刀片形状主要依据被加工工件要依据被加工工件的表面形状、切削的表面形状、切削方法、刀具寿命和方法、刀具寿命和刀片的转位次数等刀片的转位次数等因素选择。因素选择。a-T型；型；b-F型；型；c-W型；型；d-S型；型；e-P型；型；f-D型；型；g-R型；型；h-C型型1切削用量的选用原则切削用量的选用原则（1）背吃刀量背吃刀量p的确定的确定 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，度来决定，在刚度允许的条件下，应
14、尽可在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少许精加工余量，保证加工表面质量，可留少许精加工余量，一般为一般为0.20.5mm。（2 2）切削速度切削速度v v 的确定的确定 切削速度切削速度是指切削时，车刀切削刃上某是指切削时，车刀切削刃上某一点相对待加工表面在主运动方向上的瞬时一点相对待加工表面在主运动方向上的瞬时速度速度(m/min)(m/min)，又称为，又称为线速度线速度。与普通车削加工时一样，根据零件上被与普通车削加工时一样，根据零
15、件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。加工性质等条件所允许的切削速度来确定。主要根据实践经验来确定。主要根据实践经验来确定。（3 3）进给量）进给量f f 的确定的确定 进给量是指工件旋转一周，车刀沿进进给量是指工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离，单位为给方向移动的距离，单位为mm/rmm/r，它与背吃，它与背吃刀量刀量p p有着较密切的关系。表为一些资料有着较密切的关系。表为一些资料上切削用量推荐数据，供使用时参考。上切削用量推荐数据，供使用时参考。表表 切削用量推荐数据切削用量推荐数据2选择切削用量时应注
16、意的几个问题选择切削用量时应注意的几个问题（1）切削用量选择的一般原则是：）切削用量选择的一般原则是：粗车时，宜选择大的背吃刀量粗车时，宜选择大的背吃刀量p，较大，较大的进给量的进给量f，较低的切削速度，较低的切削速度v，以提高生产率。，以提高生产率。半精车或精车时，应选用较小半精车或精车时，应选用较小(但不能太但不能太小小)的背吃刀量的背吃刀量p和进给量和进给量f，较高的切削速度，较高的切削速度v，以保证零件加工精度和表面粗糙度。，以保证零件加工精度和表面粗糙度。（2）主轴转速）主轴转速 由于交流变频调速数控车床低速输出由于交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。主轴转力矩
17、小，因而切削速度不能太低。主轴转速速n可用下式计算：可用下式计算：n=1000v/d（3）车螺纹时的主轴转速）车螺纹时的主轴转速 a.螺纹加工程序段中指令的螺距值螺纹加工程序段中指令的螺距值 b.刀具在其位移过程的始刀具在其位移过程的始/终，都将受到伺服驱动系终，都将受到伺服驱动系统升统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束降频率和数控装置插补运算速度的约束.c.车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器）。当即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器）。当其主轴转速选择过高、编码器的质量不稳定时，会其主轴转速选择过高
18、、编码器的质量不稳定时，会导致工件螺纹产生乱纹（俗称导致工件螺纹产生乱纹（俗称“烂牙烂牙”）。）。kPn1200车床数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下：车床数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下：式中式中 P被加工螺纹螺距，被加工螺纹螺距，mm；k保险系数，一般为保险系数，一般为80。三、数控车削加工的装夹与定位三、数控车削加工的装夹与定位1 1数控车床的定位及装夹要求数控车床的定位及装夹要求 在数控车床上加工零件，应按工序集中的原在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，在一次装夹下尽可能完成大部分甚至则划分工序，在一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。根据零件的结构形状不同，通常全
19、部表面的加工。根据零件的结构形状不同，通常选择外圆、端面或端面、内孔装夹，并力求设计基选择外圆、端面或端面、内孔装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程基准统一，以减少定位误差，准、工艺基准和编程基准统一，以减少定位误差，提高加工精度。要充分发挥数控车床的加工效能，提高加工精度。要充分发挥数控车床的加工效能，工件的装夹必须快速，定位必须准确。工件的装夹必须快速，定位必须准确。数控车床对工件的装夹要求：数控车床对工件的装夹要求：首先应具有可靠的夹紧力，以防止工件在加首先应具有可靠的夹紧力，以防止工件在加工过程中松动；工过程中松动；其次应具有较高的定位精度，并多采用气动其次应具有较高的定位精度，并多采
20、用气动或液压夹具，以便于迅速和方便地装、拆工件。或液压夹具，以便于迅速和方便地装、拆工件。数控机床的坐标系数控机床的坐标系 进给运动坐标系进给运动坐标系 坐标轴坐标轴：数控装备的每个进给轴：数控装备的每个进给轴(直线进给、圆进给直线进给、圆进给)定定义为义为坐标系中的坐标系中的一个坐标轴。一个坐标轴。数控装备坐标系统标准：数控装备坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统右手笛卡儿坐标系统基本坐标系：直线进给运动的坐标系（基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标：绕回转坐标：绕X.Y.Z 轴转动的圆进给坐标轴转动的圆进给
21、坐标 轴分别用轴分别用A.B.C表示，表示，坐标轴相互关系由右坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。手螺旋法则而定。建立机床坐标系的目的建立机床坐标系的目的建立数控机床坐标系是为了确定刀具或工建立数控机床坐标系是为了确定刀具或工件在机床中的位置，确定机床运动部件的位置件在机床中的位置，确定机床运动部件的位置及其运动范围。及其运动范围。统一规定数控机床坐标系各轴的名称及其统一规定数控机床坐标系各轴的名称及其正负方向，简化数控程序编制使编制的程序对正负方向，简化数控程序编制使编制的程序对同类型机床有互换性。同类型机床有互换性。ISO标准的有关规定标准的有关规定 1、不论数控机床的具体结构是工件静止、
22、不论数控机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是刀具静止、工件运动，都假定刀具运动，还是刀具静止、工件运动，都假定工件不动，刀具相对于静止的工件运动工件不动，刀具相对于静止的工件运动。2、机床坐标系机床坐标系X、Y、Z轴的判定顺序为：轴的判定顺序为：先先Z轴轴，再，再X轴，最后按右手定则判定轴，最后按右手定则判定Y轴。轴。3、增大刀具与工件之间距离的方向为坐标轴增大刀具与工件之间距离的方向为坐标轴运动的正方向运动的正方向。机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。在机床经过设计、制造和基础，也是设置工件坐
23、标系的基础。在机床经过设计、制造和调整后，机床坐标系就已经由调整后，机床坐标系就已经由机床生产厂家机床生产厂家确定好了，一般情确定好了，一般情况下用户不能随意改动。况下用户不能随意改动。数控车床的坐标系是以数控车床的坐标系是以机床原点机床原点为坐标原点建立起来的。为坐标原点建立起来的。机床原点是机床上一个固定的点，数控车床的机床原点处于主机床原点是机床上一个固定的点，数控车床的机床原点处于主轴旋转中心与卡盘后端面的交点。轴旋转中心与卡盘后端面的交点。机床坐标系机床坐标系坐标轴及方向的规定坐标轴及方向的规定 1）Z轴轴 与机床主轴线平行的坐标轴为与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，远离工件的方向为轴
24、，远离工件的方向为Z轴的正向轴的正向立式铣床立式铣床卧式铣镗床卧式铣镗床数控车床数控车床机床坐标系数控技术第二节第二节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 432）X轴轴 X轴一般是最长的运动轴：对铣镗类机床而言轴一般是最长的运动轴：对铣镗类机床而言操作者面前的轴就是操作者面前的轴就是X轴，车床的轴，车床的X轴是大拖把的轴是大拖把的运动方向运动方向3）Y轴轴 用右手定则确定之。车床没有用右手定则确定之。车床没有Y轴轴4）回转轴）回转轴 绕绕X轴旋转的刀具（工件）称为轴旋转的刀具（工件）称为A轴，其轴，其+方向由右方向由右手定则确定。手定则确定。绕绕Y轴旋转的刀具（工件）称为轴旋转的刀具（工件）称
25、为B轴，其轴，其+方向由右方向由右手定则确定。手定则确定。绕绕Z轴旋转的刀具（工件）称为轴旋转的刀具（工件）称为C轴，轴，坐标轴及方向的规定坐标轴及方向的规定机床坐标系数控技术q在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。第二节第二节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 卧式车床的坐标系473.坐标系坐标系:机床坐标系机床坐标系 工件坐标系（编程坐标系）工件坐标系（编程坐标系）由于机床坐标系的原点在机床的固定位置（顶点上）由于机床坐标系的原点在机床的固定位置（顶点上），对于编程时的位置计算极不方便，人们习惯于以图，对
26、于编程时的位置计算极不方便，人们习惯于以图纸设计基准为参考点，故采用工件坐标系进行纸设计基准为参考点，故采用工件坐标系进行位置计位置计算算，而将工件坐标系的原点在机床坐标系的位置关系，而将工件坐标系的原点在机床坐标系的位置关系（相对差值）记录下来（相对差值）记录下来-这就是确定工件坐标系。这就是确定工件坐标系。工件坐标系可以有几个工件坐标系可以有几个，这可以方便几个工件的编程，这可以方便几个工件的编程。用。用G54;G55等代码等代码 记录记录机床原点的设置（车床）机床原点的设置（车床）2023-8-11数控技术49n机床原点与机床坐标系 q机床原点（零点）机床原点（零点）n机床坐标系原点是在
27、机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。n机床原点的建立：用回零方式建立。n机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。第二节第二节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 机床原点就是机床坐标系的原点。它是机床上的一机床原点就是机床坐标系的原点。它是机床上的一个固定的点，由制造厂家确定。个固定的点，由制造厂家确定。它在机床装配、调试时它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。机床坐标系是通过回参考点操作来确立的机床坐标系是通过回参考点操作来确立的，参考点，参考点是确立机床坐标系的参照点。是确立机床坐标系的参照点。在数控
28、车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。同时，通过设置参数的方法，中心线的交点处。同时，通过设置参数的方法，也可将也可将机床原点设定在机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上坐标的正方向极限位置上。机床原点的设置 为什么要设立机床参考点为什么要设立机床参考点?数控系统的处理器能计算所有坐标轴相对于数控系统的处理器能计算所有坐标轴相对于机床原点的位移量，但系统通电时并不知道各轴机床原点的位移量，但系统通电时并不知道各轴测量的起点，每个坐标轴的机械行程是由最大限测量的起点，每个坐标轴的机械行程是由最大限位开关和最小限位开关来限定的。位开关
29、和最小限位开关来限定的。为了正确地在机床工作时建立机床坐标系为了正确地在机床工作时建立机床坐标系,通通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个测量起点常在每个坐标轴的移动范围内设置一个测量起点(即机床参考点即机床参考点).所以所以,数控机床开机启动时，通常都要进行返数控机床开机启动时，通常都要进行返回参考点操作，进行一次位置校准，以回参考点操作，进行一次位置校准，以正确地在正确地在机床工作时建立机床坐标系机床工作时建立机床坐标系。机床参考点位置机床参考点位置 参考点参考点一般地都是设定在一般地都是设定在各轴正向行程极各轴正向行程极限点的位置上限点的位置上。该位置是在每个轴上用档块和该位置是在每个轴上
30、用档块和限位开关精确地预先调整好的，它相对于机床限位开关精确地预先调整好的，它相对于机床原点的坐标是一个已知数，一个固定值。原点的坐标是一个已知数，一个固定值。参考点参考点与与机床原点机床原点的位置可以重合，也可以的位置可以重合，也可以不重合，通过机床参数指定参考点到机床原点不重合，通过机床参数指定参考点到机床原点的距离的距离。数控车床坐标系X机床坐标系机床原点旋转中心机床参考点OZO机床坐标系机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系数控机床坐标系和工件坐标系的概念及
31、相互关系是至关重要的。是至关重要的。在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员编程人员在编制在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于际位置。对于加工人员加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，时，将编程原点转换为
32、加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），设定加工在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的而言的,这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。加工。工件坐标系工件坐标系工件坐标系是编程人员在程序编制中使用的坐标系，程序是编程人员在程序编制中使用的坐标系，程序中的坐标值均以此坐标系为依据，因此又称为中的
33、坐标值均以此坐标系为依据，因此又称为编程坐标系编程坐标系。在。在进行数控程序编制时，必须首先确定工件坐标系和坐标原点。进行数控程序编制时，必须首先确定工件坐标系和坐标原点。零件图样给出以后，首先应该找出图样上的设计基准点，零件图样给出以后，首先应该找出图样上的设计基准点，图样上其他各尺寸都是以该基准来进行标注的。同时，在零件图样上其他各尺寸都是以该基准来进行标注的。同时，在零件加工过程中有工艺基准，设计基准应尽量与工艺基准统一。一加工过程中有工艺基准，设计基准应尽量与工艺基准统一。一般情况下，将该基准称为般情况下，将该基准称为工件原点工件原点。工件坐标系 在对零件图形进行编程计算时，必须要建立
34、用于编程在对零件图形进行编程计算时，必须要建立用于编程的坐标系，其坐标原点即为的坐标系，其坐标原点即为程序原点程序原点。而要把程序应用到。而要把程序应用到机床上，程序原点应该放在工件毛坯的什么位置，其在机机床上，程序原点应该放在工件毛坯的什么位置，其在机床坐标系中的坐标是多少，这些都必须让机床的数控系统床坐标系中的坐标是多少，这些都必须让机床的数控系统知道，这一操作就是知道，这一操作就是对刀对刀。编程坐标系在机床上就表现为工件坐标系，坐标原点编程坐标系在机床上就表现为工件坐标系，坐标原点就称之为就称之为工件原点工件原点。工件原点通常在车床上将通常在车床上将工件原点工件原点选择在工件右端面与主轴
35、回转选择在工件右端面与主轴回转中心的交点上，也可将工件原点选择在工件左端面与主轴回中心的交点上，也可将工件原点选择在工件左端面与主轴回转中心的交点上，这样工件坐标系也就建立起来了。因为一转中心的交点上，这样工件坐标系也就建立起来了。因为一般情况下，车刀是从右端向左端车削，所以将工件原点设在般情况下，车刀是从右端向左端车削，所以将工件原点设在工件的右端面要比设定在工件的左端面换算尺寸方便。本章工件的右端面要比设定在工件的左端面换算尺寸方便。本章工件坐标系主要设定在工件的右端面。工件坐标系主要设定在工件的右端面。工件原点图 工件坐标系与工件原点工件旋转中心工件原点O起刀点ZX工件原点以工件原点为坐
36、标原点建立起来的坐标系称为工件坐标以工件原点为坐标原点建立起来的坐标系称为工件坐标系。工件坐标系是人为设定的，从理论上讲，工件坐标系的系。工件坐标系是人为设定的，从理论上讲，工件坐标系的坐标原点选在任何位置都是可以的，但在实际编程过程中，坐标原点选在任何位置都是可以的，但在实际编程过程中，其设定的依据是既要符合图样尺寸的标注习惯，又要便于编其设定的依据是既要符合图样尺寸的标注习惯，又要便于编程。所以，应合理设定工件坐标系。工件坐标系一旦建立便程。所以，应合理设定工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。工件坐标系设定后，工件坐标
37、系设定后，CRTCRT屏幕上所显示的便是车刀刀尖屏幕上所显示的便是车刀刀尖相对工件原点的坐标值。编程时，工件的各个尺寸坐标都是相对工件原点的坐标值。编程时，工件的各个尺寸坐标都是相对于工件原点而言的。因此，数控车床的工件原点也称为相对于工件原点而言的。因此，数控车床的工件原点也称为程序原点程序原点。程序原点编程坐标系编程坐标系（车削加工）（车削加工）四、四、工件坐标系和机床坐标系的关系工件坐标系和机床坐标系的关系编程时，尺寸都按编程时，尺寸都按工件坐标系中工件坐标系中的尺寸确定。的尺寸确定。对刀：对刀：就是确定工件坐标系与机床坐标系的相互就是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。位置关系。
38、对刀点对刀点可以设在工件、夹具或机床上，但必须与可以设在工件、夹具或机床上，但必须与工件的定位基准工件的定位基准(相当于工件坐标系相当于工件坐标系)有已知的准确关有已知的准确关系，这样才能确定工件坐标系与机床坐标系的关系。系，这样才能确定工件坐标系与机床坐标系的关系。选择对刀点的原则是：选择对刀点的原则是：便于确定工件坐标系与机便于确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置，容易找正，加工过程中便于检床坐标系的相互位置，容易找正，加工过程中便于检查，引起的加工误差小。当对刀精度要求较高时，对查，引起的加工误差小。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。刀点应尽量选在零件的设
39、计基准或工艺基准上。刀位点：刀位点：是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点。的基准点。对于平头立铣刀、面铣刀类刀具，刀位点一般取为对于平头立铣刀、面铣刀类刀具，刀位点一般取为刀刀具轴线与刀具底端面的交点具轴线与刀具底端面的交点；对球头铣刀，刀位点为；对球头铣刀，刀位点为球心球心；对于车刀、镗刀类刀具，刀位点为；对于车刀、镗刀类刀具，刀位点为刀尖刀尖；钻头；钻头取为取为钻尖钻尖等。等。起刀点：起刀点：刀具起始运动的刀位点。刀具起始运动的刀位点。平头立铣刀平头立铣刀球头铣刀球头铣刀钻头钻头车刀、镗刀车刀、镗刀刀位点刀位点数控车床对刀试切对刀1、试切对刀
40、、试切对刀一般对刀是指在机床上使用相对位一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说向对刀为例说明对刀方法，见右图。明对刀方法，见右图。刀具安装后，先移动刀具手动切削刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与向退刀，将右端面与加工原点距离加工原点距离N输入数控系统，即完成这输入数控系统，即完成这把刀具把刀具Z向对刀过程。向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的是没跳出传统车床的“试切试切-测量测量-调整调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时的对刀模式，占用较多的
41、在机床上时间。此方法较为落后。间。此方法较为落后。相对位置检测对刀 数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。数控车床编程特点1、加工坐标系、加工坐标系加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，轴对应径向，Z轴对应轴轴对应轴向，向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时
42、针为C向，顺向，顺时针为时针为C向，如下图所示：向，如下图所示：加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。面或左端面上。数控车床坐标系 数控车床编程特点2、直径编程方式、直径编程方式在车削加工的数控程序中，在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件轴的坐标值取为零件图样上的直径值。图样上的直径值。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。来很大方
43、便。直径编程直径编程A（20，0）B（20，-15）C（40，-25）D（40，-45）数控车床编程特点3、进刀和退刀方式、进刀和退刀方式对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。数控车削加工中的装刀与对刀数控车削加工中的装刀与对刀装刀与对刀
44、是数控机床加工中极其重要装刀与对刀是数控机床加工中极其重要并十分棘手的一项工艺准备工作。并十分棘手的一项工艺准备工作。对刀的好与差，将直接影响到加工程序对刀的好与差，将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度。的编制及零件的尺寸精度。通过对刀或刀具预调，还可同时测定其通过对刀或刀具预调，还可同时测定其各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量。各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量。2023年8月11日（a）“”的倾斜角度（增大刀具切削的倾斜角度（增大刀具切削力）（力）（b）“+”的倾斜角度（减小刀具的倾斜角度（减小刀具切削力）切削力）图图4-9 车刀的倾斜角度车刀的倾斜角度（2）刀位点）刀位点
45、刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。（3 3）对刀）对刀 对刀对刀是确定工件在机床上的位置，也即是确定是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点(即对刀即对刀点点)来实现。来实现。在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使在加工程序执行
46、前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀对刀。数控车削的对刀数控车削的对刀1 1）一般对刀）一般对刀一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见右图。刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切-测量-调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。2 2）机外对刀仪对刀）机外对刀仪对刀 机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外
47、对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如右上图所示。机外对刀仪对刀机外对刀仪对刀 3）自动对刀）自动对刀自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，自动对刀过程如右下图所示。自动对刀自动对刀 2023年8月11日C.C.试切对刀法试切对刀法 在前几种手动对刀方法中，均因可能受到手在前几种手动对刀方法中，均因可能受到手动和目测等多种误差的影响，对刀精度十分有限，动和目测等多种误差的影响，对刀精度十分有限，实际加工中往往通过试切对刀，以得到更加准确实际加工中往往
48、通过试切对刀，以得到更加准确和可靠的结果。和可靠的结果。数控车床常用的试切对刀方法如图数控车床常用的试切对刀方法如图411411所示。所示。图图 车刀对刀点示意图车刀对刀点示意图a）93 车刀车刀X X方向；方向；b）93 车刀车刀Z Z方向；方向；c）两把刀）两把刀X方向对刀；方向对刀；d）两把刀）两把刀Z方向对刀方向对刀2023年8月11日（4 4）对刀点、换刀点位置的确定）对刀点、换刀点位置的确定 对刀点是数控车床加工时刀具相对于工件运动的对刀点是数控车床加工时刀具相对于工件运动的起点，对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。起点，对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。选择对刀点的一般原则
49、是：选择对刀点的一般原则是：（1 1）尽量使加工程序的编制工作简单、方便；）尽量使加工程序的编制工作简单、方便；（2 2）便于用常规量具在车床上进行测量；）便于用常规量具在车床上进行测量；（3 3）便于工件的装夹；）便于工件的装夹；（4 4）对刀误差较小或可能引起加工的误差最小。）对刀误差较小或可能引起加工的误差最小。换刀点是指在编制数控车床多刀加工的加换刀点是指在编制数控车床多刀加工的加工程序时，相对于机床固定原点而设置的一个工程序时，相对于机床固定原点而设置的一个自动换刀或换工作台的位置。自动换刀或换工作台的位置。换刀的位置可设定在程序原点、机床固换刀的位置可设定在程序原点、机床固定原点或
50、浮动原点上，其具体的位置应根据工定原点或浮动原点上，其具体的位置应根据工序内容而定。序内容而定。为了防止在换为了防止在换(转转)刀时碰撞到被加工零件、刀时碰撞到被加工零件、夹具或尾座而发生事故，除特殊情况外，其换夹具或尾座而发生事故，除特殊情况外，其换刀点都设置在被加工零件的外面，并留有一定刀点都设置在被加工零件的外面，并留有一定的安全区。的安全区。车加工对刀过程实例（视频）绝对坐标方式与增量坐标方式指令：G90（绝对坐标）G91（增量坐标）功能：G90状态下，程序段中的尺寸数字为绝对值，即刀尖所有轨迹点的坐标值均以工件零点为基准而得；G91状态下，程序段中的尺寸数字为增量坐标值，即刀尖当前点
