數控機床入門技術基礎_數控機床技術基礎教程詳解

　　一、數控機床介紹

　　數控機床的特點、組成及工作原理

　　特點：

　　1）能適應不同零件的自動加工；

　　2）加工精度高、加工質量穩定

　　3）尤其能優質高效地完成復雜零件的加工；

　　4）工序集中，一機多用

　　5）高技術設備，購買、使用、維護和維修費用相對較高；

　　組成

　　由輸入裝置、數控裝置、伺服驅動系統、輔助控制及強電控制系統和機床等部分組成。

　　工作原理

　　將被加工零件的形狀、尺寸、工藝要求等信息按規定編程，并記錄在輸入介質上，輸入到數控裝置。數控裝置對輸入信息進行處理和計算，根據計算的結果向各執行機構（進給系統、主軸系統等）分配進給指令。執行機構對來自數控裝置的各種指令進行處理、轉換和放大，驅動機床的運動部件（工作臺、刀具及主軸等）運動，按照要求的形狀和尺寸完成零件的加工任務。而輔助控制則是為了保證機床安全、方便、有效工作而必不可少的一些操作，如冷卻、潤滑、工件刀具的的自動松夾，排屑，限位，各種保護，聯鎖互鎖等。

　　數控機床的分類

　　1）按工藝用途分類：

　　1、切削加工類：數控銑床、數控鉆床、加工中心等 ?

　　2、成型加工類：數控折彎機、數控彎管機 ?

　　3、特種加工類：數控線切割、激光加工機

　　4、其它類型：數控裝配機、數控測量機

　　2）按控制系統的特點分類（或稱按加工方式分類）

　　1、點位控制系統：僅能控制刀具相對于工件的精確定位控制系統，而在相對運動的過程中不能進行任何加工。

　　2、點位直線控制系統：不僅具上述功能，而且還能實現沿某一坐標軸或兩軸等速的直線移動和加工的功能的控制系統。

　　3、輪廓控制系統：能實現兩軸或兩軸以上的聯動加工，即具有實現對曲線或曲面輪廓零件的加工能力控制系統。所謂聯動，就是機床上各坐標軸的運動之間有著確定的函數關系，這個函數就是零件的輪廓曲線（曲面）。 3）

　　3）按進給伺服系統的特點分類：

　　1、開環控制系統：沒有位置反饋裝置的進給控制系統，信息流為單向，機床的位置精度相對閉環要差一些，但結構簡單，系統穩定性易于整定，價格便宜，驅動元件主要是步進電機。 ?

　　2、閉環控制系統：利用直接從執行部件上引入的位置反饋信息（實際位移量）與來自數控裝置的指令信息進行比較，利用比較的結果（誤差）對執行部件實施控制的系統，其控制精度較高，但調試比較復雜，多用于高精度的數控機床。

　　3、半閉環控制系統：與閉環系統相比，該系統位置反饋是從中間某個環節（如電機軸或絲桿軸）引入的，其結構、性能、精度均介于開環與閉環之間。

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　　一、數控機床的坐標系

　　關于數控機床的坐標軸和運動方向，ISO組織對作了統一的規定，并制訂了ISO841標準；這與我國有關部門制定的相應標準JB3051-82相當。

　?。ㄒ唬┳鴺溯S及運動方向的規定

　　1、機床上一個直線進給運動或一個圓周進給運動定義一個坐標，其中直線進給運動坐標軸為X、Y、Z軸，稱為基本坐標軸，它們之間符合右手定則；圍繞X、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別為A、B、C軸，它們之間符合右手螺旋定則。

　　2、刀具相對運動，工件相對靜止原則 不同機床的進給運動部件不同，有的機床是刀具做實際的進給運動，如車床；有的是工作臺帶著工件做實際的進給運動，如銑床。機床坐標軸的正向規定前提： 假定工件靜止，刀具相對于工件作進給運動；如要表示刀具固定，工件運動的坐標，則用X′ Y′ Z′ A′ B′ C′來表示。按相對運動關系，由于工件運動方向與刀具運動方向相反，所以有： +X= -X′+Y= -Y′ +Z= -Z′ +A= -A′ +B= -B′ +C= -C′ 3.附加坐標軸 X 、Y、 Z 基本坐標系又稱第一坐標系，它表示最靠近主軸的坐標系。此外，若有平行于基本坐標系、稍遠于主軸的坐標系稱為第二坐標系，其坐標軸用U、V、W軸表示，稱為擴展軸，它們分別平行于X 、Y、 Z軸。若還有平行于基本坐標系、更遠于主軸的坐標系稱為第三坐標系，其坐標軸用P、 Q、R軸表示，它們也分別平行于X 、Y、 Z軸。 同理，A、B、C 稱為第一回轉坐標系；若有其它回轉運動軸則用D軸、E軸、F軸表示。

　?。ǘ悼貦C床坐標軸的確定：

　　1、Z坐標軸

　　A、對于有且只有一個主軸的機床，則規定平行于機床主軸的坐標軸為Z坐標軸；Z軸正方向是假定工件不動，刀具遠離工件的方向；

　　B、若機床上沒有主軸，則規定垂直于工件裝夾面的坐標軸為Z軸； C.若機床上有幾根主軸：則規定選垂直于工件裝夾面的一根主軸作為主要主軸，Z軸即為平行于主要主軸的坐標軸。

　　2、X坐標軸

　　X坐標軸都是水平的

　　A、對于刀具旋轉的機床 若Z軸是垂直的（立式機床），則規定從主軸向立柱看去，X軸正方向指向右邊；若Z軸是水平的（臥式機床），則規定從主軸（刀具）的后端向工件看去，X軸正方向指向右邊。

　　B、對工件旋轉的機床，則規定X軸在工件的徑向，且平行于橫向滑座，X軸正向為刀具遠離工件旋轉中心線的方向。

　　C、對刀具和工件都不旋轉的機床，則規定刀具切削方向為X軸正向。

　　3、Y坐標軸： 當Z、X坐標軸都確定后，可由右手定則確定Y坐標軸正向。

　　二、機床原點與機床坐標系

　　1、機床原點（機床坐標原點）：

　　是機床上的一個固定點， 在機床設計調整好后，該點就被唯一的確定下來，用戶不能隨意改動。 對車床：機床原點一般定義在主軸旋轉中心線與卡盤后端面的交點； 對立式銑床：機床原點定義在X向、Y向工作臺和Z向主軸箱向正方向運動到達的極限位置；

　　2、機床坐標系： 機床坐標系是以機床原點為坐標原點建立的坐標系。 3.機床參考點： 機床參考點也是機床上的一個固定點， 在機床設計調整好后，該點就被唯一的確定下來，用戶不能隨意改動；有些機床上機床原點與機床參考點重合。

　　三、工件原點和工件坐標系

　　1、編程時選工件圖紙上的某一固定點為原點建立的坐系，稱為工件坐標系；該固定點即為工件原點。

　　2、工件坐標系與機床坐標系的不同。

　　3、工件坐標系設定的依據：一是要符合零件圖樣尺寸的標注習慣；二是要便于編程時運動軌跡的計算；一般可以零件圖樣上的設計基準點為工件原點建立工件坐標系。例車削加工零件時，工件原點可選擇在工件右端面中心點/ 或工件左端面中心點/或卡盤前端面中心點；銑削加工時，工件原點可選擇在工件上表面中心點。

　　4、工件坐標系與機床坐標系的聯系：二者坐標軸平行、同向，但原點不同；可通過對刀 ，用G92指令建立二者的聯系。

　　四、絕對坐標與相對坐標 絕對坐標與相對坐標是計量坐標值的兩種方式。若運動軌跡終點坐標是相對于起點來計量的，這種坐標系稱為相對坐標系（或增量坐標系）； 若所有坐標點的坐標值都相對于工件原點來計量的，這種坐標系稱為絕對坐標系。 絕對坐標時：XA=30 YA=35 XB=12 YB=15 相對坐標時：XB=-18 YB=-20 XA=18 YA=20

　　五、尺寸設定單位 數控編程中的尺寸設定單位一般有英制、公制和脈沖當量三種。若采用英制尺寸設定單位，則移動軸尺寸單位為英寸，旋轉軸尺寸單位為度；若采用公制尺寸設定單位，則移動軸尺寸單位為毫米，旋轉軸尺寸單位為度；若采用軸脈沖當量設定單位，則移動軸尺寸單位為移動軸脈沖當量，旋轉軸尺寸單位為旋轉軸脈沖當量；系統的最小設定單位是一個脈沖當量；即相對于每一個脈沖信號，機床移動部件的位移量；如直線位移時0.001mm /脈沖；角位移時0.001度/脈沖。