機(jī)械加工基礎(chǔ)知識(shí)ppt課件

.,1,中南大學(xué)CentralSouthUniversity,機(jī)械制造工程訓(xùn)練,中南大學(xué)工程訓(xùn)練中心,多媒體教學(xué)課件,.,2,材料成形工藝基礎(chǔ)：主要介紹機(jī)械零件毛坯成形方法的工藝特點(diǎn)、工藝參數(shù)的選擇、各類(lèi)零件毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性、零件的材料選擇與成形方法選擇的基本原則。,機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)：主要介紹機(jī)械加工的基本概念、切削基本原理、切削機(jī)床與刀具、切削加工基本工藝過(guò)程、選擇切削加工方法的基本原則，以及零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性。,.,3,機(jī)械加工工藝基礎(chǔ),中南大學(xué)工業(yè)訓(xùn)練中心,中南大學(xué)CentralSouthUniversity,.,4,第一章.切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)第二章.金屬切削機(jī)床第三章.機(jī)械加工工藝過(guò)程第四章.零件表面的加工方案第五章.零件的結(jié)構(gòu)工藝性第六章.數(shù)控加工技術(shù),索引,.,5,第一章切削加工的基礎(chǔ)知識(shí),返回索引,.,6,1.1鉗工與機(jī)械加工,鉗工：通過(guò)工人手持工具進(jìn)行切削加工。機(jī)械加工：采用不同的機(jī)床（如車(chē)床、銑床、刨床、磨床、鉆床等）對(duì)工件進(jìn)行切削加工。,.,7,2.零件表面質(zhì)量的概念,零件幾何參數(shù)：宏觀幾何參數(shù)：包括：尺寸、形狀、位置等要素。微觀幾何參數(shù)：指：微觀表面粗糙程度。,22.05.2020,.,8,2.1加工精度,加工精度：指零件經(jīng)切削加工后，其尺寸、形狀、位置等參數(shù)同理論參數(shù)的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：零件尺寸參數(shù)的準(zhǔn)確程度。b.形狀精度：零件形狀與理想形狀接近程度。c.位置精度：零件上實(shí)際要素（點(diǎn)、線(xiàn)、面）相對(duì)于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度。,22.05.2020,.,9,22.05.2020,2.1加工精度,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：常用的精度等級(jí)分為20級(jí)，分別用IT01、IT0、IT1、IT2IT18表示。數(shù)字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。高精度：IT5、IT6通常由磨削加工獲得。中等精度：IT7-IT10通常由精車(chē)、銑、刨獲得。低精度：IT11-IT13通常由粗車(chē)、銑、刨、鉆等加工方法獲得。,.,10,2.1.1尺寸精度,25,0-0.04,零件尺寸要素的誤差大小。問(wèn)：精度的高低與哪兩個(gè)因素有關(guān)？,基本尺寸和公差大小。,.,11,2.1.2形狀精度,25軸加工后可能產(chǎn)生的形狀誤差,00.013,.,12,2.1.2形狀精度,指零件上實(shí)際要素的形狀與理想形狀相符合的程度；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了六類(lèi)形狀公差（見(jiàn)下表）形狀精度的標(biāo)注：框格分為2格，箭頭指向待表達(dá)的表面，數(shù)字表示允許誤差的大小，單位為毫米。,.,13,2.1.3位置精度,指零件的實(shí)際要素（點(diǎn)、線(xiàn)、面）相對(duì)于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度。,圓圈中的英文字母表示基準(zhǔn)，框格分3格，箭頭指向待表達(dá)的表面,.,14,零件精度等級(jí)及其相應(yīng)的加工方法,.,15,2.2表面粗糙度,表面粗糙度：零件微觀表面高低不平的程度。產(chǎn)生的原因：1）切削時(shí)刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磨擦；2）機(jī)床、刀具和工件在加工時(shí)的振動(dòng)；3）切削時(shí)從零件表面撕裂的切屑產(chǎn)生的痕跡；4）加工時(shí)零件表面發(fā)生塑性變形。,.,16,2.2表面粗糙度,表面粗糙度對(duì)零件質(zhì)量的影響：零件的表面粗糙度對(duì)機(jī)器零件的性能和使用壽命影響較大，主要有以下幾個(gè)方面：1）零件表面粗糙，將使接觸面積減小，單位面積壓力加大，接觸變形加大，磨擦阻力增大，磨損加快；2)表面粗糙度影響配合性質(zhì)。對(duì)于間隙配合，表面粗糙易磨損，造成間隙迅速加大；對(duì)于過(guò)盈配合，在裝配時(shí)，可使微小凸峰擠平，有效過(guò)盈量減少，使配合件強(qiáng)度降低；3）零件表面粗糙，低谷處容易聚積腐蝕性物質(zhì)，且不易清除，造成表面腐蝕；4）當(dāng)零件承受載荷時(shí)，凹谷處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，以致產(chǎn)生裂紋而造成零件斷裂。,.,17,2.2表面粗糙度評(píng)定參數(shù)：常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra,.,18,2.2表面粗糙度,22.05.2020,Ra,h1h2h3hn,.,19,2.2表面粗糙度,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：表面粗糙度分為14個(gè)等級(jí)，分別用表示，數(shù)字越大，表面越粗糙。表面粗糙度符號(hào)上的數(shù)值Ra,單位是微米（m）。,22.05.2020,.,20,2.2表面粗糙度表面粗糙度符號(hào)的意義及應(yīng)用,.,21,2.3常見(jiàn)加工方法的Ra表面特征,.,22,2.4零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系,精度：宏觀幾何參數(shù)的誤差表面粗糙度：微觀幾何參數(shù)的誤差加工精度高，必須采用一系列的高精度的加工方法，而經(jīng)過(guò)高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必須采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法。實(shí)例：各種機(jī)床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。,22.05.2020,零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系如何？,提問(wèn),.,23,機(jī)器零件的基本表面包括：外圓、內(nèi)圓（孔）、平面和成型面基本表面主要由如下的加工方法獲得,3.切削運(yùn)動(dòng)與切削用量,.,24,要完成零件表面的切削加工，刀具和工件應(yīng)具備形成表面的基本運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)：刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)：提供切削可能性的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：提供連續(xù)切削可能性的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有多個(gè),3.1切削運(yùn)動(dòng),.,25,3.1切削運(yùn)動(dòng),機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng),.,26,3.2切削用量,切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量切削速度：切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度,用V表示，單位為m/s進(jìn)給量：刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件的位移量，用f表示，車(chē)、鉆和銑削時(shí)單位為mm/r背吃刀量:已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，用ap表示，單位為mm，如下圖：,.,27,3.2.1車(chē)削切削速度、背吃刀量的計(jì)算,V:切削速度d:工件直徑n:工件轉(zhuǎn)速,背吃刀量：,切削速度：,dmax:待加工表面直徑dmin:已加工表面直徑ap:背吃刀量,.,28,3.3切削用量的合理選擇問(wèn)題,(1)粗加工按apfv的順序選擇a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次數(shù)盡快切除多余金屬，只留后續(xù)工序的加工余量，所以應(yīng)根據(jù)毛坯尺寸首先選擇apb、粗加工不必考慮表面粗糙度，在ap確定后，選取大的f，減少走刀時(shí)間c、ap和f確定后，在機(jī)床功率和刀具耐用度允許的前提下選擇v(2)精加工按vfap的順序選擇精加工的主要目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低零件的表面粗糙度。因此首先應(yīng)選擇盡可能高的v，然后選擇達(dá)到表面粗糙度要求的f，最后再根據(jù)精加工余量決定ap,.,29,4.切削刀具,刀具性能的好壞也是直接影響切削效果的一個(gè)重要因素，刀具性能主要取決于兩個(gè)因素：即刀具材料和刀具的幾何角度,4.1刀具材料應(yīng)具備如下五個(gè)基本特性：,1.高硬度：HRC60以上;2.高的強(qiáng)度與韌性：保證能夠承受切削力的作用而不破壞；3.高的熱硬性：材料在高溫下仍然保持高硬度的性能，熱硬性用熱硬溫度表示；4.良好的耐磨性；5.良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性；,.,30,碳素工具鋼：如T7、T8、T9T13等。適合于制造簡(jiǎn)單的手工工具，如銼刀、鋸條等；合金工具鋼：在碳素工具鋼中加入少量的鎢、鉻、錳、硅等元素，耐熱性較低，如9SiCr等，適合于制造低速成型刀具，如絲錐；高速鋼：含較多的鎢、鉻、釩等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。適合于制造中速精加工刀具；硬質(zhì)合金：成分由WC、TiC和Co組成，采用燒結(jié)方法獲得,4.1.1常用的刀具材料,.,31,4.1.1常用的刀具材料,常用的硬質(zhì)合金有：鎢鈷鈦類(lèi)（牌號(hào)YT）硬質(zhì)合金：適合于加工鋼等塑性材料，其代號(hào)有YT5、YT15、YT30等，粗加工用YT5,精加工用YT30;鎢鈷類(lèi)（牌號(hào)YG）硬質(zhì)合金：適合于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，其代號(hào)有YG3、YG6、YG8等，粗加工用YG8，精加工用YG3。,.,32,4.1.2其它刀具材料,陶瓷：常用的刀具陶瓷有兩種：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特點(diǎn)是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐熱性，其主要缺點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性很差，不能承受較大的沖擊載荷。金剛石：它分三種天然單晶金剛石刀具整體人造聚晶金剛石刀具金剛石復(fù)合刀片立方氧化硼：由軟的立方氧化硼在高溫高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成,.,33,常用的刀具材料,.,34,各種多齒刀具或復(fù)雜刀具，就其一個(gè)刀齒而言，都相當(dāng)于一把車(chē)刀。車(chē)刀分為切削部分和夾持部分，切削部分由三個(gè)刀面組成：前刀面、主后刀面、副后刀面。,前刀面和主后刀面的交線(xiàn)叫主切削刃前刀面和副后刀面的交線(xiàn)叫副切削刃兩條切削刃的交點(diǎn)叫刀尖，但刀尖并非絕對(duì)尖銳,為了研究刀具的幾何角度，建立三個(gè)輔助平面：基面：通過(guò)主切削刃上的某一點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度方向垂直的平面。切削平面：通過(guò)主切削刃上的某一點(diǎn)，與該點(diǎn)加工表面相切的平面。正交平面：通過(guò)主切削刃上的某一點(diǎn)，與主切削刃在基面上的投影垂直的平面,4.2刀具的幾何角度(車(chē)刀的基本形狀),.,35,前角。：在正交平面中，前刀面與基面之間的夾角；后角。：在正交平面中，主后刀面與切削平面之間的夾角；主偏角Kr：在基面上，主切削刃的投影與進(jìn)給方向的夾角。副偏角Kr：在基面上，副切削刃的投影與進(jìn)給反方向的夾角。刃傾角s,4.2.1車(chē)刀的幾何角度,.,36,4.2.2前角的正與負(fù)一般加工韌性材料，應(yīng)取較大的前角；加工脆性材料，應(yīng)取較小的前角；前角的取值范圍常在-5+25之間。,.,37,4.2.3刃傾角s,刃傾角s：在切削平面中，主切削刃與基面之間的夾角。它主要影響刀頭的強(qiáng)度和排屑方向。一般取s=10+10,粗加工時(shí)常取負(fù)值，增加刀頭強(qiáng)度；精加工時(shí)常取正值，避免切屑擦傷已加工表面。,.,38,4.2.4刃傾角s的正與負(fù),當(dāng)?shù)都庠谥髑邢魅猩献罡唿c(diǎn)時(shí)，s為正值，反之為負(fù)值。,.,39,4.3刀具角度的合理選擇問(wèn)題,原則：粗加工時(shí)，為了提高切削效率，切削力會(huì)較大，因此強(qiáng)度要高；精加工時(shí)，切削力較小，為了保證零件質(zhì)量因此刀具較鋒利。粗加工：前角、后角均小，強(qiáng)度高精加工：前角、后角均大，刀具鋒利主偏角：車(chē)臺(tái)階軸：取90度既車(chē)外圓又車(chē)端面，取45度副偏角：為降低表面粗糙度，取小值：一般為：5-15度刃傾角：粗加工常取負(fù)值，精加工取正值,.,40,麻花鉆由工作部分、頸部和柄部組成，工作部分又包括導(dǎo)向部分和切削部分,4.4麻花鉆的基本形狀,.,41,螺旋角：刃帶切線(xiàn)與鉆頭軸線(xiàn)的夾角,一般=18-30度；前角：。后角：f頂角2：兩個(gè)主切削刃在垂直鉆頭軸線(xiàn)平面上投影的夾角，通常2=116-120度之間；橫刃斜角：它是橫刃與主切削刃在鉆頭垂直軸線(xiàn)平面上投影的夾角。通常為47-55度；,4.4.1麻花鉆的主要幾何角度,.,42,砂輪：是磨削加工的刀具，它是由磨料和結(jié)合劑燒結(jié)而成的。磨料：磨料是砂輪的主要組成因素，擔(dān)負(fù)切削作用，所以磨料有很高的硬度。粒度：是指磨料顆粒的大小。結(jié)合劑：結(jié)合劑起粘結(jié)磨粒的作用。硬度：指砂輪上的磨粒脫落的難以程度。,4.5砂輪的材料及形狀,.,43,4.5.1常用的磨料的特性及用途,.,44,4.5.2砂輪的形狀、代號(hào)及用途,.,45,5.刀具磨損和刀具耐用度,刀具經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的使用后，由于摩擦和切削熱的作用，使刀具變鈍，切削溫度上升，影響加工精度和表面質(zhì)量，因此必須及時(shí)刃磨。刀具耐用度是刀具從開(kāi)始切削至達(dá)到磨損限度為止的切削時(shí)間。例：硬質(zhì)合金焊接刀具的耐用度規(guī)定為60分鐘。,22.05.2020,.,46,刀具使用,磨鈍,刃磨刀具,包括：三種磨損形式與三個(gè)磨損階段,5.1刀具的使用過(guò)程,.,47,金屬切削過(guò)程是指從工件表面切除一層多余的金屬，從而形成切屑的過(guò)程：1.金屬在刀具前刀面的作用下，受到擠壓產(chǎn)生彈性變形。2.應(yīng)力逐漸變大，產(chǎn)生塑性變形滑移。3.應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限，剪切滑移被擠裂形成切屑。4.切離。,1彈性變形2塑性變形3擠裂切屑,6.金屬的切削過(guò)程,.,48,常見(jiàn)的切屑有如下三種：a.帶狀切屑：用大前角刀具、高切削速度、小進(jìn)給量加工塑性材料時(shí)出現(xiàn)。形成帶狀切屑時(shí)，切削力平穩(wěn)，表面光潔，但切屑連續(xù)不斷，不安全或容易刮傷已加工表面。b.節(jié)狀切屑：用低切削速度，大進(jìn)給量加工中等硬度的鋼材時(shí)出現(xiàn)。形成這種切屑時(shí)，金屬經(jīng)彈性變形、塑性變形、擠裂和切離階段，是典型的切削過(guò)程，但切削力波動(dòng)大，工件表面粗糙。c.崩碎切屑：加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)出現(xiàn)，形成這種切屑時(shí)，切削熱和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨損。,6.1金屬的切屑類(lèi)型,.,49,6.2積屑瘤,積屑瘤：當(dāng)切屑沿前刀面流出時(shí)，與前刀面接觸的切屑底層受到摩擦阻力，速度變慢，形成滯流層，于是，金屬粘附在切削刃附近，形成了積屑瘤。,積屑瘤的影響：1、保護(hù)切削刃，粗加工時(shí)，希望產(chǎn)生積屑瘤2、本身不斷形成和脫落，會(huì)引起振動(dòng)，影響工件表面粗糙度，精加工不希望產(chǎn)生積屑瘤。,.,50,6.3切削力,1、切向力（切削力）Fz：總切削力在主運(yùn)動(dòng)方向上的正投影，其大小約占總切削力的9599%,是三個(gè)分力中最大的。消耗功率最多的分力，它是機(jī)床動(dòng)力、重要零件的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)和校核的主要依據(jù)；2、軸向力（進(jìn)給力）Fx:總切削力在進(jìn)給方向上的正投影，其大小約占總切削力的15%,它是設(shè)計(jì)和驗(yàn)算機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)必須的參數(shù)；3、徑向力（背向力）Fy:總切削力在垂直工作平面上的分力，它作用在工件剛性較差的方向，容易使工件變形，同時(shí)引起振動(dòng)，影響加工精度。所以加工剛性較差的工件（如細(xì)長(zhǎng)軸）時(shí)，應(yīng)該力求減少切削力。,.,51,6.3切削力,Fy,切削力Fr的方向如左下圖：可以沿三個(gè)方向分解為：1.切向力Fz2.軸向力Fx3.徑向力Fy,.,52,6.3切削力,主偏角影響徑向力的分配：,.,53,6.4切削熱,切削熱產(chǎn)生原因：1.切屑變形；2.工件與刀具的摩擦；切削熱傳出途徑：a.由切屑帶走，帶走越多越有利；b.由周?chē)諝夂屠鋮s介質(zhì)帶走，同樣帶走越多越有利；c.傳入工件，使工件溫度升高，引起工件變形，產(chǎn)生誤差；d.傳入刀具，使刀具溫度升高。刀具硬度降低，磨損加快。,.,54,6.5降低切削溫度的措施,1.減少切削熱的產(chǎn)生：包括選擇合理的刀具幾何角度和切削用量，比如適當(dāng)增大刀具的前角以減少切屑變形，選用大的背吃刀量和小的進(jìn)給量。2.改善散熱條件：包括使用冷卻液等各種冷卻措施；冷卻液一般有：水溶液：比熱大，導(dǎo)熱性好，但不能起潤(rùn)滑作用，如蘇打水，蘇打用于防銹。用于粗磨。切削油：如礦物油；比熱小，但有潤(rùn)滑作用。乳化液：具有良好的流動(dòng)性和導(dǎo)熱性，它由乳化油加水稀釋而成，應(yīng)用最廣泛。,.,55,第八章零件表面的加工方案,復(fù)習(xí)思考題1、試說(shuō)明下列加工方法的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：（1）車(chē)端面；（2）在車(chē)床上鉆孔；（3）在鉆床上鉆孔；（4）在銑床上銑平面；（5）在平面磨床上磨平面；（6）在外圓磨床上磨孔。2、試說(shuō)明車(chē)削的切削用量（包括名稱(chēng)、定義、代號(hào)和單位），簡(jiǎn)述切削用量選擇的原則。,.,56,3、對(duì)刀具材料的性能有那些要求？4、高速鋼和硬質(zhì)合金在性能上的主要區(qū)別是什么？各適合做什么刀具？5、積屑瘤是如何形成的？它對(duì)切削加工有何影響？6、試分析車(chē)外圓時(shí)各切削分力的作用和影響。7、切削熱對(duì)切削加工有什么影響？8、簡(jiǎn)述車(chē)刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃傾角的作用及選擇原則。,.,57,第八章零件表面的加工方案,9、切削液的主要作用是什么？常根據(jù)哪些主要因素選用切削液？10、已知下列車(chē)刀的主要角度，試畫(huà)出它們切削部分的示意圖：（1）外圓車(chē)刀：o=10o=8=60=10s=4(2)切斷刀：o=10o=6=90=2s=011、車(chē)削外圓時(shí)，工件轉(zhuǎn)速n360r/min，切削速度v=150m/min,試求工件直徑d。12、為什么不宜用碳素工具鋼制造銑刀、鉆花等復(fù)雜刀具？為什么目前常采用高速鋼制造這類(lèi)刀具？而較少采用硬質(zhì)合金？,.,58,第二章金屬切削機(jī)床,返回索引,.,59,1、機(jī)床的類(lèi)型,金屬切削機(jī)床是用來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工的機(jī)器，故稱(chēng)為“工作母機(jī)”，習(xí)慣上稱(chēng)機(jī)床。按加工性質(zhì)和所用刀具分類(lèi)：分為車(chē)床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床等12大類(lèi)；按精度分類(lèi)：分為普通精度、精密和高精度三種；按重量分類(lèi)：分為一般機(jī)床、大型機(jī)床和重型機(jī)床。機(jī)床的型號(hào)：如：C6136表示,.,60,2、機(jī)床的基本結(jié)構(gòu),1.主傳動(dòng)部件：用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)；2.進(jìn)給傳動(dòng)部件：主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；3.工件安裝裝置：用來(lái)安裝工件；4.刀具安裝裝置：用來(lái)安裝刀具；5.支承件：用來(lái)支承和連接機(jī)床各零部件，是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件；6.機(jī)床動(dòng)力部件：為機(jī)床提供動(dòng)力。,.,61,3、機(jī)床的傳動(dòng),機(jī)床的傳動(dòng)有機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電氣等多種形勢(shì)，最常見(jiàn)的是機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)包括皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、渦輪蝸桿傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)和絲桿螺母?jìng)鲃?dòng),.,62,3.1皮帶傳動(dòng),皮帶傳動(dòng)是靠膠帶與帶輪之間的磨擦作用，將主動(dòng)皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到另一個(gè)被動(dòng)皮帶輪上去的。皮帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)、軸間距較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造維修方便，過(guò)載時(shí)皮帶打滑。不易引起機(jī)器損壞；其缺點(diǎn)是不能保證精確的傳動(dòng)比，且磨擦損失大，傳動(dòng)效率較低。,.,63,3.1皮帶傳動(dòng),如果考慮皮帶與皮帶輪之間的滑動(dòng)，其傳動(dòng)比為：i=(d1/d2)=(n2/n1)式中：d1主動(dòng)皮帶輪的直徑d2被動(dòng)皮帶輪的直徑n1主動(dòng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速n2被動(dòng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速滑動(dòng)系數(shù)，約為0.98,.,64,3.2齒輪傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)是目前機(jī)床中應(yīng)用最多的一種傳動(dòng)方式，這種傳動(dòng)方式種類(lèi)多，如直齒、斜齒、人字齒、圓弧齒輪傳動(dòng)等，最常見(jiàn)的是直齒圓柱齒輪。設(shè)：z1和n1分別為主動(dòng)輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速z2和n2分別為被動(dòng)輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比i=(z1/z2)=(n2/n1),.,65,3.3渦輪、蝸桿傳動(dòng),采用這種方式，只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：可獲得較大的降速比，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低，并需要良好的潤(rùn)滑條件,.,66,3.4齒輪、齒條傳動(dòng),齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)（當(dāng)齒輪為主動(dòng)輪時(shí)），也可將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（當(dāng)齒條為主動(dòng)件時(shí)），在實(shí)際運(yùn)用中，以前者居多。齒輪齒條傳動(dòng)的效率很高，但制造精度不高時(shí)，傳動(dòng)的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性較差。,.,67,3.5絲桿、螺母?jìng)鲃?dòng),絲桿、螺母?jìng)鲃?dòng)可使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，例如在車(chē)床上車(chē)螺紋時(shí)，絲桿旋轉(zhuǎn)，合上開(kāi)合螺母后，刀架便作縱向運(yùn)動(dòng)。其傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是工作平穩(wěn)，無(wú)噪音，其缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率較低。,.,68,4、機(jī)床的變速機(jī)構(gòu),在一般的通用機(jī)床上通過(guò)變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)接近理想值的切削速度。變換機(jī)床轉(zhuǎn)速的主要裝置是機(jī)床的齒輪箱，齒輪箱變速機(jī)構(gòu)的形式多樣，最常見(jiàn)的為滑動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu)和離合器式齒輪變速機(jī)構(gòu),.,69,4.1滑動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu),帶長(zhǎng)鍵的從動(dòng)軸上裝有滑動(dòng)齒輪z2,z4,z6,通過(guò)手柄上的撥叉可使它們分別與固定在主動(dòng)軸上的齒輪z1,z3,z5相嚙合，其傳動(dòng)比i1=z1/z2i2=z3/z4i3=z5/z6軸的轉(zhuǎn)速分別為：n2=i1n1或n2=i2n1或n2=i3n1（式中n1為軸的轉(zhuǎn)速,n2為軸的轉(zhuǎn)速）,.,70,4.2離合器式齒輪變速機(jī)構(gòu),從動(dòng)軸兩端空套有齒輪z2和z4，它們分別與固定在主動(dòng)軸上的齒輪z1和z3嚙合。軸中部帶有鍵3，并裝有壓嵌式離合器4。當(dāng)手柄左移或右移離合器時(shí)，離合器的爪1與齒輪z2嚙合或爪2與齒輪z4嚙合，這樣軸可得到兩種不同的轉(zhuǎn)速，其傳動(dòng)比是：i1=z1/z2i2=z3/z4,.,71,5、車(chē)床的基本結(jié)構(gòu),主電機(jī)及變速機(jī)構(gòu),掛輪箱,床頭箱,進(jìn)給箱,卡盤(pán),中心架,溜板箱,尾架,絲桿,光桿,.,72,5.1車(chē)床的主傳動(dòng),.,73,車(chē)削的進(jìn)給量,如果工件的轉(zhuǎn)速加快，進(jìn)給量是否會(huì)變化？答：所謂進(jìn)給量，是指主軸轉(zhuǎn)一圈（一個(gè)工作循環(huán)）、刀架沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，只要進(jìn)給箱的掛輪手柄沒(méi)有調(diào)整，主軸到進(jìn)給箱的傳動(dòng)比沒(méi)有變化，進(jìn)給量就不會(huì)發(fā)生變化。,.,74,5.1.1車(chē)床的傳動(dòng)框圖,.,75,5.2車(chē)削的加工范圍,車(chē)削是以加工回轉(zhuǎn)體為主要加工目的。在車(chē)床上可以加工：外圓、端面、錐度、鉆孔、鉆中心孔、鏜孔、鉸孔、切斷、切槽、滾花、車(chē)螺紋、車(chē)成型面、繞彈簧等。,.,76,5.3車(chē)削的工藝特點(diǎn),粗加工：經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)到IT10，表面粗糙度在25-12.5之間;精加工：經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)IT7左右，表面粗糙度Ra6.3-1.6之間。2.易于保證相互位置精度要求。一次裝夾可加工幾個(gè)不同的表面，避免安裝誤差。3.刀具簡(jiǎn)單，制造、刃磨和安裝方便，容易選用合理的幾何形狀和角度，有利于提高生產(chǎn)率。4.應(yīng)用范圍廣泛，幾乎所有繞定軸心旋轉(zhuǎn)的內(nèi)外回轉(zhuǎn)體表面及端面，均可以用車(chē)削方法達(dá)到要求。5.可以用精細(xì)車(chē)的辦法實(shí)現(xiàn)有色金屬零件的高精度的加工（有色金屬的高精度零件不適合采用磨削）,.,77,6銑削加工,主軸箱,主軸,橫溜板,工作臺(tái),升降臺(tái),底座,6.1立式銑床的基本結(jié)構(gòu),.,78,6.2銑削的主要加工范圍,.,79,6.3銑床的分度加工功能,分度頭手柄,工件,銑刀,卡盤(pán),尾架,扇形夾,1.分度頭手柄與卡盤(pán)中心軸之間的傳動(dòng)比為40：1，即手柄轉(zhuǎn)40圈，卡盤(pán)或工件轉(zhuǎn)1圈。2.孔圈和扇形夾的張開(kāi)角度用于非整數(shù)圈的定位,孔圈,.,80,問(wèn)題：今欲在銑床上加工一個(gè)12等分的零件，分度手柄應(yīng)轉(zhuǎn)多少圈，用分度盤(pán)的哪個(gè)孔圈，扇形夾應(yīng)張開(kāi)多少個(gè)孔距？（已知：分度盤(pán)孔圈孔數(shù)有：24、25、28、30、37）解：因?yàn)橹鬏S上固定有齒數(shù)為40的蝸輪，它與單頭蝸桿相嚙合。當(dāng)分度手柄轉(zhuǎn)一圈的同時(shí)，主軸(工件)轉(zhuǎn)動(dòng)了1/40轉(zhuǎn)即設(shè)工件等分?jǐn)?shù)為Z，則每次分度時(shí)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)1/Z，因此手柄轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)題中已知條件，可選孔圈數(shù)24、扇形夾張開(kāi)孔距為8孔，可選孔圈數(shù)30，扇形夾張開(kāi)孔距為10孔,6.3銑床的分度加工功能,.,81,6.4逆銑和順銑,逆銑：銑刀旋向（或銑削力）與進(jìn)給方向相反順銑：銑刀旋向與進(jìn)給方向一致,F,F,V,V,.,82,齒輪的種類(lèi)和用途,.,83,6.5銑削的工藝特點(diǎn),1.銑削加工的精度可達(dá)IT10-IT7，表面粗糙度可達(dá)6.3-1.6左右2.生產(chǎn)效率高，銑刀是多刀齒刀具，銑削時(shí)有幾個(gè)刀齒同時(shí)參加切削，主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)，所以銑削的生產(chǎn)效率比刨削高。3.容易產(chǎn)生振動(dòng)，銑刀的刀齒切入和切出時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，加工過(guò)程中切削面積和切削力變化較大。4.刀齒的散熱條件較好，在刀具旋轉(zhuǎn)過(guò)程的不切削時(shí)間內(nèi)，刀具可以得到一定的冷卻。5.與刨床相比，銑床價(jià)格高，適用于批量生產(chǎn)。,.,84,7.刨（插）削加工,刨床主要有牛頭刨床和龍門(mén)刨床兩種,牛頭刨床:刨刀的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，工件在刨刀返回行程將結(jié)束時(shí)作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。牛頭刨床主要用于加工中小型零件,龍門(mén)刨床:工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，橫梁上的刀架可以水平或垂直運(yùn)動(dòng)龍門(mén)刨床主要用于加工大型零件,.,85,7.1牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu),牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu)擺桿齒輪帶動(dòng)搖桿左右擺動(dòng)，搖桿帶動(dòng)滑枕做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。擺桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：返回行程比工作行程時(shí)間快。,.,86,7.2刨削加工的范圍,.,87,3.1插削加工,插床又稱(chēng)立式刨床，其運(yùn)動(dòng)原理與牛頭刨床相似，主要用于孔內(nèi)表面加工，如方孔、多邊形孔、鍵槽等的加工。,工件在工作臺(tái)上可做縱向、橫向和回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，滑枕做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,.,88,7.3插削主要加工范圍,.,89,7.4刨削加工的工藝特點(diǎn),1.加工精度通常為：精刨：IT7-IT10，粗糙度Ra為6.3-1.6之間。2.通用性好，刨床簡(jiǎn)單、價(jià)格低、調(diào)整和操作簡(jiǎn)便，刨刀形狀簡(jiǎn)單，制造、刃磨方便。3.生產(chǎn)率一般比較低，主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，返回行程不參加切削。4.適用于單件小批生產(chǎn)。,.,90,8.鉆削加工,鉆床包括臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。如圖：工件直徑12mm的孔一般使用臺(tái)式鉆床加工，孔徑0;若點(diǎn)（X,Z）在直線(xiàn)下方，則：ZXe-XZe0時(shí)，NC發(fā)出移動(dòng)微指令，使控制軸向+X方向移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)；當(dāng)F0時(shí)，NC發(fā)出移動(dòng)微指令，使控制軸向+Z方向移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)；當(dāng)F=0時(shí)，可以規(guī)定NC使控制軸向+X或+Z方向移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)這樣可以不斷地趨向終點(diǎn)，圖中，帶箭頭的折線(xiàn)軌跡是機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)軌跡，直線(xiàn)OA是理論軌跡，由于插補(bǔ)運(yùn)算所取的步長(zhǎng)很小，所以可以近似地認(rèn)為插補(bǔ)軌跡就是直線(xiàn)OA的理論軌跡。,.,231,刀具補(bǔ)償原理：是指NC對(duì)編程時(shí)零件輪廓軌跡與刀具實(shí)際運(yùn)行軌跡差值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ｈ缬覉D所示：用一個(gè)半徑為R的刀具加工圖中的實(shí)線(xiàn)表示的工件，刀具運(yùn)行的實(shí)際中心軌跡應(yīng)為圖中的虛線(xiàn)所示，于是刀具離開(kāi)工件的這一個(gè)距離就是偏置（二者之間相差一個(gè)刀具半徑R），偏置量(offsetvalue)是一個(gè)二維的矢量，可正可負(fù),.,232,同理：在刀具長(zhǎng)度方向上，每種刀具長(zhǎng)度不一致，也是采用同樣的方法進(jìn)行補(bǔ)償，稱(chēng)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償又可以分為形狀補(bǔ)償(geometryoffset)和磨損補(bǔ)償(wearoffset)，運(yùn)行程序前的刀具標(biāo)稱(chēng)半徑或長(zhǎng)度是形狀補(bǔ)償量，在加工過(guò)程中，刀具由于磨損的作用發(fā)生細(xì)微的尺寸變化，這時(shí)，將磨損量輸入到磨損補(bǔ)償號(hào)中，可以不必改動(dòng)形狀補(bǔ)償號(hào)。方便操作。,.,233,3.數(shù)控加工編程基礎(chǔ),.1機(jī)床坐標(biāo)系,.1.1機(jī)床坐標(biāo)系和主運(yùn)動(dòng)方向,1標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定對(duì)數(shù)控機(jī)床中的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向的命名，ISO標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)JB305282部頒標(biāo)準(zhǔn)都統(tǒng)一規(guī)定采用標(biāo)準(zhǔn)的右手笛卡兒直角坐標(biāo)系，一個(gè)直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或一個(gè)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)定義一個(gè)坐標(biāo)軸。,.,234,標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系X、Y、Z表示，常稱(chēng)基本坐標(biāo)系。X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手定則決定。如圖-1所示，圖中大拇指的指向?yàn)閄軸的正方向，食指指向?yàn)閅軸的正方向，中指指向?yàn)閆軸的正方向。圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A、B、C表示。根據(jù)右手螺旋法則，可以方便地確定A、B、C三個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。以大拇指指向X、Y、Z方向，則食指、中指等的指向是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A、B、C方向。,圖3-1右手直角笛卡兒坐標(biāo)系,.,235,如果數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)多于X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，則可用附加坐標(biāo)軸U、V、W分別表示平行于X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的第二組直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；如果在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B、C外還有第二組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可分別指定為D、E、F。然而，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床加工的動(dòng)作只需三個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)軸及一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸便可完成大部分零件的數(shù)控加工。,.,236,2運(yùn)動(dòng)方向的確定數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有的是由刀具向工件運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，有的是由工作臺(tái)帶著工件向刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了在不知道刀具、工件之間如何作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，便于確定機(jī)床的進(jìn)給操作和編程，統(tǒng)一規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系X、Y、Z作為刀具(相對(duì)于工件)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，增大刀具與工件距離的方向?yàn)樽鴺?biāo)正方向，即坐標(biāo)系的正方向都是假定工件靜止、刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)來(lái)確定的。考慮到刀具與工件是一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即刀具向某一方向運(yùn)動(dòng)等同于工件向其相反方向運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，圖3-1中虛線(xiàn)所示的X、Y、Z必然是工件(相對(duì)于刀具)正向運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。,.,237,3坐標(biāo)軸的確定(1)Z軸的確定。統(tǒng)一規(guī)定與機(jī)床主軸重合或平行的坐標(biāo)為Z軸，遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较颉C(jī)床主軸是傳遞切削動(dòng)轉(zhuǎn)矩的軸。如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控外圓磨床是主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床等是主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。對(duì)于沒(méi)有主軸的機(jī)床，規(guī)定垂直于工件裝夾表面的方向?yàn)閆坐標(biāo)軸的方向，正向是使刀具離開(kāi)工件的方向。,.,238,(2)X軸的確定。X軸為水平的、平行于工件裝夾面的軸。對(duì)于加工過(guò)程中主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床等，X軸沿工件的徑向并平行于橫向拖板，刀具或砂輪離開(kāi)工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄軸的正向。對(duì)于如銑床、鉆床、鏜床等刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若Z軸水平(主軸是臥式的)，當(dāng)從主軸(刀具)向工件看時(shí)，X軸的正向指向右邊，如數(shù)控臥式鏜床、銑床；若Z軸垂直(主軸是立式的)，對(duì)于單立柱機(jī)床，當(dāng)從主軸向立柱看時(shí)，X軸的正向指向右邊，對(duì)于雙立柱機(jī)床，當(dāng)從主軸向左側(cè)立柱看時(shí)，X軸的正向指向右邊。,.,239,(3)Y軸的確定。根據(jù)X、Z軸及其方向，可按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，利用右手螺旋法則確定軸。根據(jù)X、Y、Z軸及其方向，利用右手螺旋法則即可確定A、B、C的方向。一些數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系如圖3-2所示。,.,240,3.1.2機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)1機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床基本坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是工件坐標(biāo)系、機(jī)床參考點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，又稱(chēng)機(jī)械原點(diǎn)、機(jī)床零點(diǎn)，它是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，其位置是由機(jī)床設(shè)計(jì)和制造單位確定的，通常不允許用戶(hù)改變，如圖3-3所示。數(shù)控車(chē)床的機(jī)床原點(diǎn)一般在卡盤(pán)前端面或后端面的中心；數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)，各生產(chǎn)廠(chǎng)不一致，有的在機(jī)床工作臺(tái)的中心，有的在進(jìn)給行程的終點(diǎn)。,.,241,圖3-3數(shù)控機(jī)床的機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn),.,242,2機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床坐標(biāo)系中一個(gè)固定不變的點(diǎn)，是機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件在各自的正向自動(dòng)退至極限的一個(gè)點(diǎn)(由限位開(kāi)關(guān)精密定位)，如圖3-3所示。機(jī)床參考點(diǎn)已由機(jī)床制造廠(chǎng)測(cè)定后輸入數(shù)控系統(tǒng)，并記錄在機(jī)床說(shuō)明書(shū)中，用戶(hù)不得更改。實(shí)際上，機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床上最具體的一個(gè)機(jī)械固定點(diǎn)，既是運(yùn)動(dòng)部件返回時(shí)的一個(gè)固定點(diǎn)，又是各軸啟動(dòng)時(shí)的一個(gè)固定點(diǎn)，而機(jī)床零點(diǎn)(機(jī)床原點(diǎn))只是系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)算的基準(zhǔn)點(diǎn)，處于機(jī)床何處無(wú)關(guān)緊要。機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知定值，可以根據(jù)該點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值間接確定機(jī)床原點(diǎn)的位置。,.,243,在機(jī)床接通電源后，通常要做回零操作，使刀具或工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到機(jī)床參考點(diǎn)。注意，通常我們所說(shuō)的回零操作，其實(shí)是指機(jī)床返回參考點(diǎn)的操作，并非返回機(jī)床零點(diǎn)。當(dāng)返回參考點(diǎn)的工作完成后，顯示器即顯示出機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，表明機(jī)床坐標(biāo)系已經(jīng)自動(dòng)建立。機(jī)床在回參考點(diǎn)時(shí)所顯示的數(shù)值表示參考點(diǎn)與機(jī)床零點(diǎn)間的工作范圍，該數(shù)值被記憶在CNC系統(tǒng)中，并在系統(tǒng)中建立了機(jī)床零點(diǎn)作為系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)算的基準(zhǔn)點(diǎn)。也有機(jī)床在返回參考點(diǎn)時(shí)，顯示為零(X0，Y0，Z0)，這表示該機(jī)床零點(diǎn)被建立在參考點(diǎn)上。,.,244,3.1.3工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn)工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系，編程尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定。為保證編程與機(jī)床加工的一致性，工件坐標(biāo)系也應(yīng)該是右手笛卡兒坐標(biāo)系，而且工件裝夾到機(jī)床上時(shí)，應(yīng)使工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱(chēng)為工件原點(diǎn)或編程原點(diǎn)。工件原點(diǎn)在工件上的位置可以任意選擇，為了有利于編程，工件原點(diǎn)最好選在工件圖樣的基準(zhǔn)上或工件的對(duì)稱(chēng)中心上，例如回轉(zhuǎn)體零件的端面中心、非回轉(zhuǎn)體零件的角邊、對(duì)稱(chēng)圖形的中心等。,.,245,在數(shù)控車(chē)床上加工零件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線(xiàn)與工件右端面或左端面的交點(diǎn)處如圖3-4(a)所示；在數(shù)控銑床上加工零件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在工件的某個(gè)角上或?qū)ΨQ(chēng)中心上，如圖3-4(b)所示。,圖3-4工件原點(diǎn)設(shè)置(a)數(shù)控車(chē)床；(b)數(shù)控銑床,.,246,3.1.4工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系編程時(shí)，尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定，不必考慮工件在機(jī)床上的安裝位置和安裝精度，但在加工時(shí)需要確定機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、刀具起點(diǎn)三者的位置才能加工。工件裝夾在機(jī)床上后，可通過(guò)對(duì)刀確定工件在機(jī)床上的位置。所謂對(duì)刀，就是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置關(guān)系。在加工時(shí)，工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離，這個(gè)距離稱(chēng)為工件原點(diǎn)偏置，如圖3-5所示。在用絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，該偏置值可以預(yù)存到數(shù)控裝置中，在加工時(shí)工件原點(diǎn)偏置值可以自動(dòng)加到機(jī)床坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機(jī)床坐標(biāo)系確定加工時(shí)的坐標(biāo)值。,圖3-5機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系,.,247,對(duì)刀過(guò)程一般從各坐標(biāo)方向分別進(jìn)行，可理解為通過(guò)找正刀具與一個(gè)在工件坐標(biāo)系中有確定位置的點(diǎn)(即對(duì)刀點(diǎn))來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在工件、夾具或機(jī)床上，但必須與工件的定位基準(zhǔn)(相當(dāng)于工件坐標(biāo)系)有已知的準(zhǔn)確關(guān)系，這樣才能確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系。選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則是：便于確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置，容易找正，加工過(guò)程中便于檢查，引起的加工誤差小。當(dāng)對(duì)刀精度要求較高時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。,.,248,對(duì)刀時(shí)直接或間接地使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。所謂刀位點(diǎn)，是指編制數(shù)控加工程序時(shí)用以確定刀具位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)于平頭立銑刀、面銑刀類(lèi)刀具，刀位點(diǎn)一般取為刀具軸線(xiàn)與刀具底端面的交點(diǎn)；對(duì)球頭銑刀，刀位點(diǎn)為球心；對(duì)于車(chē)刀、鏜刀類(lèi)刀具，刀位點(diǎn)為刀尖；鉆頭取為鉆尖等，如圖3-6(a)(d)所示。刀具起始運(yùn)動(dòng)的刀位點(diǎn)稱(chēng)為起刀點(diǎn)。,圖3-6刀位點(diǎn)(a)平頭銑刀；(b)鉆頭；(c)球頭銑刀；(d)車(chē)刀、鏜刀,.,249,數(shù)控系統(tǒng)從對(duì)刀點(diǎn)開(kāi)始控制刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并由刀具切削部分加工出要求的零件輪廓，如用球頭刀加工三坐標(biāo)立體型面的零件時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)控制球頭刀球心軌跡，而由外圓切削刃加工出零件輪廓。對(duì)數(shù)控車(chē)床、加工中心等數(shù)控機(jī)床，如加工過(guò)程中要換刀，在編程時(shí)應(yīng)考慮選擇合適的換刀位置，為了防止換刀時(shí)刀具碰傷工件，換刀點(diǎn)必須設(shè)在零件的外部。,.,250,3.1.5相對(duì)坐標(biāo)與絕對(duì)坐標(biāo)表示法,其中A點(diǎn)（10，10）用絕對(duì)坐標(biāo)指令表示為X10Z10;B點(diǎn)（25，30）用絕對(duì)坐標(biāo)指令表示為X25Z30;B點(diǎn)用相對(duì)坐標(biāo)指令表示為U15W20,相對(duì)坐標(biāo)與絕對(duì)坐標(biāo)表示法,.,251,3.1.6直徑指定與半徑指定,數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)的X軸方向的指令值，X軸方向是零件的半徑或直徑方向，在工程圖紙中，通常標(biāo)注的是軸類(lèi)零件的直徑，如果按照數(shù)控車(chē)的工件原點(diǎn)，X軸的指令值應(yīng)是工件的半徑，這樣在編程時(shí)會(huì)造成很多直徑值轉(zhuǎn)化為半徑值的計(jì)算，給編程造成很多不必要的麻煩，因此，數(shù)控車(chē)的NC系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)通常采用直徑指定，所謂直徑指定即數(shù)控車(chē)的X軸的指令值按坐標(biāo)點(diǎn)在X軸截距的2倍，即表示的是工件的直徑，如X20,那么在數(shù)控車(chē)系統(tǒng)中表示的是X方向刀具與工件原點(diǎn)的距離是10mm而不是20mm。,.,252,3.2數(shù)控加工程序格式,3.2.1程序基本格式1數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的數(shù)控加工程序可分為程序號(hào)、程序段、程序結(jié)束指令等幾個(gè)部分。程序號(hào)又名程序名，置于程序開(kāi)頭，用作一個(gè)具體加工程序存儲(chǔ)、調(diào)用的標(biāo)記。目前的計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)床，能將程序存儲(chǔ)在內(nèi)存中，為了區(qū)別不同程序，在程序的最前端加上程序號(hào)碼以區(qū)分，以便進(jìn)行程序檢索。程序號(hào)碼以地址O、P、%以及19999范圍內(nèi)的任意數(shù)字組成，通常FANUC系統(tǒng)用“O”，SINUMERIC系統(tǒng)用“%”作為程序號(hào)的地址碼。編程時(shí)要根據(jù)說(shuō)明書(shū)的規(guī)定作指令，否則系統(tǒng)是不會(huì)執(zhí)行的。,.,253,工件加工程序由若干個(gè)程序段組成，程序段是控制機(jī)床的一種語(yǔ)句，表示一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)或操作。程序結(jié)束指令用M02或M30代碼，放在最后一個(gè)程序段作為整個(gè)程序的結(jié)束。舉例如下，如圖3-7所示。,圖3-7編程示例,O2001；(程序號(hào))N10G50X200Z150T0100；(建立工件坐標(biāo)系，選擇T01號(hào)刀)N20G96S150M03；(恒線(xiàn)速設(shè)定，主軸正轉(zhuǎn))N25G50S2000；(設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速)N30G00X20Z6T0101；(建立刀具補(bǔ)償)N40G01Z-30F0.25；(20圓柱加工)N50X50；(50軸肩加工)N60X60Z-70；(50圓錐加工)N70X90；(60軸肩加工)N80G00X200Z150T00M05；(刀具回位)N90M02；(程序結(jié)束),.,254,上例為一個(gè)完整的零件加工程序，程序號(hào)為O2001。以上程序中每一行即稱(chēng)為一個(gè)程序段，共由10個(gè)程序段組成，每個(gè)程序段以序號(hào)“N”開(kāi)頭。M02作為整個(gè)程序的結(jié)束。,.,255,2程序段的組成一個(gè)程序段表示一個(gè)完整的加工工步或動(dòng)作。程序段由程序段號(hào)、若干程序字和程序段結(jié)束符號(hào)組成。程序段號(hào)N又稱(chēng)程序段名，由地址N和數(shù)字組成。數(shù)字大小的順序不表示加工或控制順序，只是程序段的識(shí)別標(biāo)記。在編程時(shí)，數(shù)字大小可以不連續(xù)，也可以顛倒，也可以部分或全部省略。但一般習(xí)慣按順序并以5或10的倍數(shù)編程，以備插入新的程序段。,.,256,程序字由一組排列有序的字符組成，如G00、G01、X120、M02等，表示一種功能指令。每個(gè)“字”是控制系統(tǒng)的具體指令，由一個(gè)地址文字(地址符)和數(shù)字組成，字母、數(shù)字、符號(hào)統(tǒng)稱(chēng)為字符。例如X250為一個(gè)字，表示X向尺寸為250mm；F200為一個(gè)字，表示進(jìn)給速度為200mm/min(具體值由規(guī)定的代碼方法決定)。每個(gè)程序段由按照一定順序和規(guī)定排列的“字”組成。程序段末尾的“；”為程序段結(jié)束符號(hào)，有時(shí)也用“LF”表示程序段結(jié)束。,.,257,3程序段的格式程序段格式指程序中的字、字符、數(shù)據(jù)的安排規(guī)則。不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)定，數(shù)控系統(tǒng)便不能接受，則程序?qū)⒉槐粓?zhí)行而出現(xiàn)報(bào)警提示，故必須依據(jù)該數(shù)控裝置的指令格式書(shū)寫(xiě)指令。程序段的格式可分為固定順序程序段格式、分隔符程序格式和可變程序段格式。數(shù)控機(jī)床發(fā)展初期采用的固定順序程序段格式以及后來(lái)的分隔符程序格式，現(xiàn)已不用或很少使用，最常用的是地址可變程序段格式，簡(jiǎn)稱(chēng)字地址程序格式。其形式如下：,.,258,N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_；例如：N10G01X40Z0F0.2；其中：N為程序段地址碼，用于指令程序段號(hào)；G為指令動(dòng)作方式的準(zhǔn)備功能地址，G01為直線(xiàn)插補(bǔ)指令；X為坐標(biāo)軸地址，后面的數(shù)字表示刀具移動(dòng)的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)；F為進(jìn)給量指令地址，后面的數(shù)字表示進(jìn)給量。,.,259,在程序段中除程序段號(hào)與程序段結(jié)束字符外，其余各字的順序并不嚴(yán)格，可先可后，但為便于編寫(xiě)，習(xí)慣上可按N，G，X，Y，Z，F(xiàn)，S，T，M的順序編程。字地址程序格式具有程序簡(jiǎn)單、可讀性強(qiáng)、易于檢查的特點(diǎn)。程序段的長(zhǎng)短，隨字?jǐn)?shù)和字長(zhǎng)(位數(shù))都是可變的，一個(gè)程序段中字的數(shù)目與字的位數(shù)(字長(zhǎng))可按需給定，不需要的代碼字以及與上段相同的續(xù)效字可以不寫(xiě)，使程序簡(jiǎn)化、縮短?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中廣泛采用這種格式。,.,260,3.2.2程序指令分類(lèi),1G功能G指令是使數(shù)控機(jī)床建立起某種加工指令方式，如規(guī)定刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡(即規(guī)定插補(bǔ)功能)、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面等多種加工功能。G指令由地址符G和后面的兩位數(shù)字組成，從G00到G99共100種。G代碼是程序的主要內(nèi)容，JB/T32081999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如表2-1所示。,.,261,表3-1G代碼(JB/T32081999),.,262,表3-1G代碼(JB/T32081999),.,263,表3-1G代碼(JB/T32081999),.,264,表3-1G代碼(JB/T32081999),.,265,2輔助功能(M指令)輔助功能指令用于指定主軸的啟停、正反轉(zhuǎn)、冷卻液的開(kāi)關(guān)、工件或刀具的夾緊與松開(kāi)、刀具的更換等。輔助功能由指令地址符M和后面的兩位數(shù)字組成，也有M00M99共100種。M指令也有續(xù)效指令與非續(xù)效指令。JB/T32081999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如表3-2所示。,.,266,表3-2輔助功能M代碼(JB/T32081999),.,267,表3-2輔助功能M代碼(JB/T32081999),.,268,表3-2輔助功能M代碼(JB/T32081999),.,269,續(xù)表,.,270,常用M指令如下：(1)M00程序停止指令。M00使程序停止在本段狀態(tài)，不執(zhí)行下段。執(zhí)行完含有M00的程序段后，機(jī)床的主軸、進(jìn)給、冷卻都自動(dòng)停止，但全部現(xiàn)存的模態(tài)信息保持不變，重按控制面板上的循環(huán)啟動(dòng)鍵，便可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序。該指令可用于自動(dòng)加工過(guò)程中停車(chē)進(jìn)行測(cè)量工件尺寸、工件調(diào)頭、手動(dòng)變速等操作。(2)M01計(jì)劃停止指令。該指令與M00相似，不同的是必須預(yù)先在控制面板上按下“任選停止”鍵，當(dāng)執(zhí)行到M01時(shí)程序才停止；否則，機(jī)床仍不停地繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序段。該指令常用于工件尺寸的停機(jī)抽樣檢查等，當(dāng)檢查完成后，可按啟動(dòng)鍵繼續(xù)執(zhí)行以后的程序。,.,271,(3)M02程序結(jié)束指令。用此指令使主軸、進(jìn)給、冷卻全部停止，并使機(jī)床復(fù)位。M02必須出現(xiàn)在程序的最后一個(gè)程序段中，表示加工程序全部結(jié)束。(4)M03、M04、M05主軸正/反轉(zhuǎn)、停止指令。M03表示主軸正轉(zhuǎn)，M04表示主軸反轉(zhuǎn)，M05表示主軸停止。(5)M06換刀指令。該指令用于具有自動(dòng)換刀裝置的機(jī)床。,.,272,3進(jìn)給功能(F功能)F指令為進(jìn)給速度指令，用來(lái)指定坐標(biāo)軸移動(dòng)進(jìn)給的速度。F代碼為續(xù)效代碼，一經(jīng)設(shè)定后如未被重新指定，則先前所設(shè)定的進(jìn)給速度繼續(xù)有效。該指令一般有以下兩種表示方法：(1)代碼法。代碼法后面的數(shù)字不直接表示進(jìn)給速度的大小，而是機(jī)床進(jìn)給速度數(shù)列的序號(hào)。(2)直接指定法。F后跟的數(shù)字就是進(jìn)給速度的大小，如F150，表示進(jìn)給速度為150mm/min。這種方法比較直觀，目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都采用直接指定法。,.,273,4S功能S指令用來(lái)指定主軸轉(zhuǎn)速，用字母及后面的14位數(shù)字表示，有恒轉(zhuǎn)速(單位為r/min)和恒線(xiàn)速(單位為m/min)兩種指令方式。S指令只是設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速的大小，并不會(huì)使主軸回轉(zhuǎn)，必須有M03(主軸正轉(zhuǎn))或M04(主軸反轉(zhuǎn))指令時(shí)，主軸才開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。S指令是續(xù)效代碼。,.,274,3.T功能T指令用于選擇所需的刀具，同時(shí)還可用來(lái)指定刀具補(bǔ)償號(hào)。一般加工中心程序中的T代碼后的數(shù)字直接表示所選擇的刀具號(hào)碼，如T12，表示12號(hào)刀；數(shù)控車(chē)床程序中的T代碼后的數(shù)字既包含所選擇的刀具號(hào)，也包含刀具補(bǔ)償號(hào)，如T0102，表示選擇01號(hào)刀，調(diào)用02號(hào)刀補(bǔ)參數(shù)。需要說(shuō)明的是：盡管數(shù)控代碼是國(guó)際通用的，但是各個(gè)數(shù)控系統(tǒng)制造廠(chǎng)家往往自定了一些編程規(guī)則，不同的系統(tǒng)有不同的指令方法和含義，具體應(yīng)用時(shí)要參閱該數(shù)控機(jī)床的編程說(shuō)明書(shū)，遵守編程手冊(cè)的規(guī)定，這樣編制的程序才能為具體的數(shù)控系統(tǒng)所接受。,.,275,3.2.3程序編制步驟數(shù)控機(jī)床是一種按照輸入的數(shù)字信息進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，因此，在數(shù)控機(jī)床上加工零件有一個(gè)零件程序的編制問(wèn)題。程序編制就是根據(jù)加工零件的圖樣和加工工藝，將零件加工的工藝過(guò)程及加工過(guò)程中需要的輔助動(dòng)作，如換刀、冷卻、夾緊、主軸正/反轉(zhuǎn)等，按照加工順序和數(shù)控機(jī)床中規(guī)定的指令代碼及程序格式編成加工程序單，再將程序單中的全部?jī)?nèi)容輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置的過(guò)程。,.,276,程序編制的一般過(guò)程如下：1)分析零件圖樣首先要根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸、精度、毛坯形狀和熱處理要求等確定加工方案，選擇合適的機(jī)床。,.,277,2)工藝處理工藝處理涉及的問(wèn)題較多，主要考慮以下幾點(diǎn)：(1)確定加工方案。此時(shí)應(yīng)按照充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床功能的原則，使用合適的數(shù)控機(jī)床，確定合理的加工方法。(2)刀具、夾具的選擇。數(shù)控加工用刀具由加工方法、切削用量及其他與加工有關(guān)的因素來(lái)確定。數(shù)控加工一般不需要專(zhuān)用的、復(fù)雜的夾具，在選擇夾具時(shí)應(yīng)特別注意要迅速完成工件的定位和夾緊過(guò)程，以減少輔助時(shí)間，所選夾具還應(yīng)便于安裝，便于協(xié)調(diào)工件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。,.,278,(3)選擇對(duì)刀點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)是程序執(zhí)行的起點(diǎn)，也稱(chēng)“程序原點(diǎn)”，程序編制時(shí)正確地選擇對(duì)刀點(diǎn)是很重要的。對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則是：所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單；對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在容易找正、加工過(guò)程中便于檢查的位置；為提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。(4)確定加工路線(xiàn)。確定加工路線(xiàn)時(shí)要盡量縮短加工路線(xiàn)，減少進(jìn)刀和換刀次數(shù)，保證加工安全