機(jī)械制造工程學(xué) 第三章 金屬切削機(jī)床【高等教學(xué)】

1、第 3 章 金屬切削機(jī)床,1,古柏文書,3-1 金屬切削機(jī)床概述,金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，是制造機(jī)器的機(jī)器，因此又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”，通常簡(jiǎn)稱機(jī)床,一、機(jī)床的分類,機(jī)床的傳統(tǒng)分類方法主要是按加工性質(zhì)和所用刀具進(jìn)行分類。 目前我國(guó)將機(jī)床分為11大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、鋸床和其他機(jī)床。 在每一類機(jī)床中，又按工藝范圍、布局形勢(shì)和結(jié)構(gòu)等，分為若干組，每一組又分為若干系（系別,2,古柏文書,3-1 金屬切削機(jī)床概述,一、機(jī)床的分類,1)按照機(jī)床的萬(wàn)能性程度，可分為: 普通機(jī)床、專門化機(jī)床、專用機(jī)床 2)按照

2、機(jī)床的工作精度，可分為: 普通精度機(jī)床、精密機(jī)床、高精度機(jī)床 3)按照機(jī)床具有的數(shù)控功能，可分為: 普通機(jī)床（非數(shù)控機(jī)床）、一般數(shù)控機(jī)床、加工中心等 此外，還可按重量和尺寸，主要部件數(shù)目等進(jìn)行分類,3,古柏文書,3-1 金屬切削機(jī)床概述,二、機(jī)床的型號(hào)編制,標(biāo)準(zhǔn)JB1838-85：金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法，適用于各類通用機(jī)床和專用機(jī)床，由漢語(yǔ)拼音字母和數(shù)字按一定規(guī)律組合而成,4,古柏文書,3-1 金屬切削機(jī)床概述,三、機(jī)床的技術(shù)性能,1）工藝范圍 2）主要技術(shù)參數(shù) 3）加工精度和表面粗糙度 4）生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度 5）人機(jī)關(guān)系 6）成本,5,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),1.

3、工件表面的成形方法,機(jī)器零件上常用的各種表面：平面、圓柱面、圓錐面、成形表面等,6,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),1.工件表面的成形方法,1）零件表面的形成：是一條母線沿一條導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)而形成,母線和導(dǎo)線 統(tǒng)稱為表面發(fā)生線,1-母線，2-導(dǎo)線,7,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),1.工件表面的成形方法,2）形成發(fā)生線的方法,發(fā)生線是由刀具的切削刃與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)得到的，由于使用的刀具切削刃形狀和采取的加工方法不同，形成發(fā)生線的方法可歸納為四種：軌跡法、成形法、相切法和展成法,8,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),1.工件表面的成形方法,2）形成發(fā)生

4、線的方法,1）軌跡法 是利用刀具做一定規(guī)律的軌跡運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法,9,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),1.工件表面的成形方法,2）形成發(fā)生線的方法,1）軌跡法 （2）成形法 是利用成形刀具對(duì)工件進(jìn)行加工的方法,10,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),1.工件表面的成形方法,2）形成發(fā)生線的方法,1）軌跡法 （2）成形法 （3）相切法 是利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊做軌跡運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法,11,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),1.工件表面的成形方法,2）形成發(fā)生線的方法,1）軌跡法 （2）成形法 （3）相切法 （4）展成法 是利用工件和刀具做

5、展成切削運(yùn)動(dòng)的加工方法,12,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),2.表面成形運(yùn)動(dòng),為獲得所需的工件表面形狀，機(jī)床必須使刀具和工件按上述四種方法之一完成一定的運(yùn)動(dòng),成形運(yùn)動(dòng)：刀具和工件為了形成表面發(fā)生線而作的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 直線運(yùn)動(dòng)（用A來(lái)表示）或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（用B來(lái)表示）。 成形運(yùn)動(dòng)的種類：簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)、復(fù)合成形運(yùn)動(dòng),13,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),2.表面成形運(yùn)動(dòng),1）簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)之間是相互獨(dú)立的，沒(méi)有嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,例1: 用普通車刀車削外圓 母線-圓，由軌跡法形成，需要一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)B1。 導(dǎo)線-直線，由軌跡法形成，需要一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)A2,例2: 用

6、成形車刀車削成形回轉(zhuǎn)表面 母線-曲線，由成形法形成，不需要成形運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)線-圓，由軌跡法形成，需要一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)B1,14,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),2.表面成形運(yùn)動(dòng),2）復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)：一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)可分解為兩個(gè)或多個(gè)直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)相似，但有本質(zhì)的區(qū)別,組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)的各個(gè)部分必須保持嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，是相互依存，而不是獨(dú)立的,15,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),2.表面成形運(yùn)動(dòng),2）復(fù)合成形運(yùn)動(dòng),例3:用螺紋車刀車削螺紋 母線-車刀的刀刃形狀與螺紋軸向剖面輪廓的形狀一致，故母線由成形法形成，不需要成形運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)線-螺旋線，由軌跡法形成，需要

7、一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)。這是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，把它分解為工件旋轉(zhuǎn)B11和刀具直線移動(dòng)A12。B11和A12之間必須保持嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,16,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,一、成形運(yùn)動(dòng),2.表面成形運(yùn)動(dòng),2）復(fù)合成形運(yùn)動(dòng),例4: 用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪齒面 母線-漸開(kāi)線，由展成法形成，需要一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)，是復(fù)合運(yùn)動(dòng)，可分解為滾刀旋轉(zhuǎn)B11和工件旋轉(zhuǎn)B12兩部分，B11和B12之間必須保持嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 導(dǎo)線-直線，由相切法形成，需要兩個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和滾刀沿工件的軸向移動(dòng)A2。其中滾刀的旋轉(zhuǎn)與復(fù)合展成運(yùn)動(dòng)的一部分B11重合。 因此，形成表面所需的成形運(yùn)動(dòng)的總數(shù)只有兩個(gè)：一個(gè)是

8、復(fù)合運(yùn)動(dòng)B11B12；另一個(gè)是簡(jiǎn)單的成形運(yùn)動(dòng)A2,17,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈 為了實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中所需的各種運(yùn)動(dòng)，機(jī)床必須有執(zhí)行件、動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置三個(gè)基本部分。 執(zhí)行件：執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的部件，如主軸、刀架、工作臺(tái)等。 動(dòng)力源：提供動(dòng)力的裝置，如電動(dòng)機(jī)。 傳動(dòng)裝置：將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力從動(dòng)力源傳至執(zhí)行件，并使有關(guān)執(zhí)行件之間保持某種確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,18,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,1.傳動(dòng)鏈,機(jī)床上為了得到所需的運(yùn)動(dòng)，需要通過(guò)一系列的傳動(dòng)件把執(zhí)行件與動(dòng)力源（如把主軸和電機(jī)），或者把執(zhí)行件和執(zhí)行件（例如主軸和刀架）之間聯(lián)系起來(lái)，稱為傳動(dòng)聯(lián)系。 構(gòu)成一個(gè)傳動(dòng)聯(lián)系

9、的一系列順序排列的傳動(dòng)件，稱為傳動(dòng)鏈,19,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,1.傳動(dòng)鏈,根據(jù)傳動(dòng)鏈的性質(zhì)，可分為如下兩種類型,1）外聯(lián)系傳動(dòng)鏈 聯(lián)系動(dòng)力源（如電動(dòng)機(jī)）和執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺(tái)等）之間的傳動(dòng)鏈，使執(zhí)行件獲得運(yùn)動(dòng)（速度和方向）。 保證執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)； 不要求動(dòng)力源和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系； 如：車床上加工外圓 電機(jī)-主軸；主軸-刀架,20,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,1.傳動(dòng)鏈,2）內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈 當(dāng)傳動(dòng)鏈的兩個(gè)末端件（執(zhí)行件）之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有嚴(yán)格的比例關(guān)系要求，該傳動(dòng)鏈稱為內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。 聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動(dòng)之內(nèi)的各個(gè)分量，保證執(zhí)行件

10、實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)； 執(zhí)行件和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系； 內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈中不得有瞬時(shí)傳動(dòng)比發(fā)生變化的傳動(dòng)件，如摩擦傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等,21,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,1.傳動(dòng)鏈,2）內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈 聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動(dòng)之內(nèi)的各個(gè)分量，保證執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)； 執(zhí)行件和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系； 內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈中不得有瞬時(shí)傳動(dòng)比發(fā)生變化的傳動(dòng)件，如摩擦傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等。 如：車床上加工螺紋 主軸-刀架，主軸1轉(zhuǎn)-刀架移動(dòng)1個(gè)導(dǎo)程 滾切直齒圓柱齒輪 滾刀旋轉(zhuǎn)-工件旋轉(zhuǎn)，滾刀每轉(zhuǎn)1/K轉(zhuǎn)（K滾刀頭數(shù)）-工件轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)（Z齒輪齒數(shù),22,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床

11、傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,通常傳動(dòng)鏈中的各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為兩類： 傳動(dòng)比不變的“定比機(jī)構(gòu)”，如定比齒輪副、齒輪齒條、蝸輪蝸桿等； 可變換傳動(dòng)比的“變比機(jī)構(gòu)”（“換置器官”），如齒輪變速機(jī)構(gòu)、掛輪、數(shù)控機(jī)床中的數(shù)控系統(tǒng)等。 為了簡(jiǎn)單明確地反映機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系，常用一些簡(jiǎn)單的符號(hào)來(lái)表示傳動(dòng)原理和傳動(dòng)路線，這就是傳動(dòng)原理圖,23,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,24,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,25,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,在臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于換置器官位置的不同，有如下圖所示的三種傳動(dòng)

12、方案，試寫出每種傳動(dòng)方案的內(nèi)、外聯(lián)系傳動(dòng)鏈；從中選出最優(yōu)方案，并說(shuō)明理由,26,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,27,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,28,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,29,古柏文書,3-2 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析,二、機(jī)床傳動(dòng)鏈,2.傳動(dòng)原理圖,30,古柏文書,3-3 機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)及典型結(jié)構(gòu),一、傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示機(jī)床運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)關(guān)系的綜合簡(jiǎn)圖，是傳動(dòng)原理圖的具體體現(xiàn)。 在圖中用簡(jiǎn)單的符號(hào)代表各種傳動(dòng)元件(GB4406-84機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)），并按照運(yùn)動(dòng)傳遞的先后順序，以展開(kāi)

13、圖的形式來(lái)表達(dá)。圖中，通常須注明齒輪及蝸輪的齒數(shù)、蝸桿頭數(shù)、帶輪直徑、絲杠的螺距和頭數(shù)、電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)軸的編號(hào)等。 傳動(dòng)系統(tǒng)圖只表示傳動(dòng)關(guān)系，不表示各元件的實(shí)際尺寸和空間位置,31,古柏文書,以CA6140型臥式車床為例，進(jìn)行討論,32,古柏文書,一、傳動(dòng)系統(tǒng),傳動(dòng)路線是分析和認(rèn)識(shí)機(jī)床的基礎(chǔ)，常用的方法是“抓兩端，連中間”。 1.主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈,兩末端件： 主電機(jī)主軸,33,古柏文書,34,古柏文書,1)傳動(dòng)路線 傳動(dòng)路線表達(dá)式如下,主電動(dòng)機(jī)三角皮帶軸I摩擦離合器M1 軸II 軸III 主軸VI。 高速傳動(dòng)路線： 軸III-滑移齒輪Z50左位 主軸VI。 中低速傳動(dòng)路線 軸III滑移齒

14、輪Z50右位、M2接合軸III、IV、V間的背輪機(jī)構(gòu)和齒輪副主軸VI,35,古柏文書,1)傳動(dòng)路線 傳動(dòng)路線表達(dá)式如下,36,古柏文書,2）主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)與轉(zhuǎn)速 根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖和傳動(dòng)路線表達(dá)式，主軸正轉(zhuǎn)可獲得23(22-1)+23=24級(jí)不同轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)12級(jí)。 主軸的轉(zhuǎn)速可按下列運(yùn)動(dòng)平衡式計(jì)算： n=1450(130/230)uI-IIuII-IIIuIII-V,37,古柏文書,2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 （公制螺紋進(jìn)給傳動(dòng)），兩末端件：主軸-刀架,38,古柏文書,2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 （公制螺紋進(jìn)給傳動(dòng)），兩末端件：主軸-刀架,39,古柏文書,傳動(dòng)路線表達(dá)式如下,40,古柏文書,二、典型結(jié)構(gòu)

15、 1.主軸箱,CA6140車床的主軸箱包括：箱體、主軸部件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、換向裝置、制動(dòng)裝置和潤(rùn)滑裝置等,41,古柏文書,1.主軸箱 1)卸荷帶輪,42,古柏文書,1.主軸箱 2)摩擦離合器、制動(dòng)器及其操縱機(jī)構(gòu),43,古柏文書,1.主軸箱 2) 摩擦離合器、制動(dòng)器及其操縱機(jī)構(gòu),44,古柏文書,1.主軸箱 2) 摩擦離合器、制動(dòng)器及其操縱機(jī)構(gòu),45,古柏文書,1.主軸箱 3)主軸組件,46,古柏文書,1.主軸箱 4)變速操縱機(jī)構(gòu),47,古柏文書,二、典型結(jié)構(gòu) 2.溜板箱 溜板箱的功用是：將絲杠或光杠傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)刀架進(jìn)給；控制刀架運(yùn)動(dòng)的接通、斷開(kāi)和換向；機(jī)床過(guò)載時(shí)控制刀

16、架停止進(jìn)給；手動(dòng)操縱刀架移動(dòng)和實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng),48,古柏文書,二、典型結(jié)構(gòu) 2.溜板箱 1) 開(kāi)合螺母,49,古柏文書,二、典型結(jié)構(gòu) 2.溜板箱 2)縱、橫向進(jìn)給的操縱機(jī)構(gòu),50,古柏文書,51,古柏文書,二、典型結(jié)構(gòu) 2.溜板箱 3)互鎖機(jī)構(gòu),52,古柏文書,二、典型結(jié)構(gòu) 2.溜板箱 4)超越離合器和安全離合器,53,古柏文書,二、典型結(jié)構(gòu) 2.溜板箱 4)超越離合器和安全離合器,54,古柏文書,3-4 機(jī)床傳動(dòng)設(shè)計(jì),主傳動(dòng)設(shè)計(jì)外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，保證輸出轉(zhuǎn)速、輸出功率的要求。 進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，傳動(dòng)精度的要求,本節(jié)主要介紹主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,55,古柏文書,機(jī)床的主要參數(shù),機(jī)床的主要參數(shù)

17、包括： 尺寸參數(shù)影響機(jī)床加工性能的尺寸，如主參數(shù)、第二主參數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸等； 運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如主軸轉(zhuǎn)速）、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)（進(jìn)給量及其數(shù)列）； 動(dòng)力參數(shù)主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、輔助運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)功率,56,古柏文書,一、機(jī)床主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定,1.主軸最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速,nmax=1000Vmax/(dmin)，r/min nmin=1000Vmin/(dmax)，r/min,Vmax、Vmin典型工序的最大、最小切削速度； dmax、dmin經(jīng)濟(jì)加工的最大和最小直徑，不是機(jī)床可能加工的最大和最小直徑,普通車床：dmax(0.50.6)Dmax（床身最大回轉(zhuǎn)直徑），dmin(0.50.6)dmax； 搖臂

18、鉆床：dmaxDmax，dmin(0.50.6)dmax,57,古柏文書,1.主軸最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速,nmax=1000Vmax/(dmin)，r/min nmin=1000Vmin/(dmax)，r/min,變速范圍：Rn=nmax/nmin,58,古柏文書,2.主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列,如某變速機(jī)構(gòu)有z級(jí)轉(zhuǎn)速，分別是：n1，n2，n3，nz。 若某一工件的最佳切削速度為v，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n，而n又處于兩極轉(zhuǎn)速nj、nj+1之間，即： nj n nj+1,用高轉(zhuǎn)速nj+1切削，將提高v，降低刀具耐用度； 宜用低轉(zhuǎn)速nj切削，則造成轉(zhuǎn)速損失：nnj,59,古柏文書,2.主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列,相對(duì)轉(zhuǎn)速損失：A=

19、(nnj)/ n,通常，每個(gè)轉(zhuǎn)速的使用機(jī)會(huì)相等，則應(yīng)使Amax為一定值,即： Amax=1-(nj/nj+1)常數(shù)，或nj/ nj+1常數(shù)1/。 nj+1nj 機(jī)床轉(zhuǎn)速應(yīng)按等比數(shù)列分級(jí)，其公比為,當(dāng)n趨近于nj+1時(shí)，最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失： Amax=1-(nj/nj+1,60,古柏文書,2.主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列,機(jī)床轉(zhuǎn)速應(yīng)按等比數(shù)列分級(jí)，其公比為。 nj+1nj,變速范圍：Rn=nmax/nmin =（z-1,最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失： Amax=1-(nj/nj+1)=1-1,轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：z=1+ lgRn/lg,61,古柏文書,2.主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列,轉(zhuǎn)速數(shù)列采用等比數(shù)列的優(yōu)點(diǎn)： 最大轉(zhuǎn)速損失為常數(shù)，轉(zhuǎn)速分布的

20、疏密程度比較均勻； 使變速傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，轉(zhuǎn)速數(shù)列可有幾個(gè)變速組的不同傳動(dòng)比搭配而得； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便。用較少的齒輪實(shí)現(xiàn)多級(jí)轉(zhuǎn)速,62,古柏文書,3.標(biāo)準(zhǔn)公比和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列,為簡(jiǎn)化機(jī)床的設(shè)計(jì)與使用，規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2,機(jī)床轉(zhuǎn)速數(shù)列公比的選擇應(yīng)遵循,機(jī)床轉(zhuǎn)速?gòu)男〉酱筮f增，1， 為使最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失不超過(guò)50%，即： (-1）/100%50%，則2,12,63,古柏文書,3.標(biāo)準(zhǔn)公比和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列,公比的選用,自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床，要小些，可取1.12或1.26； 大型機(jī)床，要小些，可取1.12或1.26； 通用機(jī)床，常取1.25或1.41

21、； 小型機(jī)床，常取1.58或1.78,64,古柏文書,二、機(jī)床動(dòng)力參數(shù)的確定,主傳動(dòng)功率的確定 近似計(jì)算法 統(tǒng)計(jì)類比法 試驗(yàn)測(cè)試法 進(jìn)給傳動(dòng)功率的確定 快速移動(dòng)功率的確定,65,古柏文書,三、分級(jí)變速傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì),1.轉(zhuǎn)速圖,轉(zhuǎn)速圖可直觀的表達(dá)出傳動(dòng)系統(tǒng)，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)副的速比關(guān)系等,66,古柏文書,1.轉(zhuǎn)速圖,1)組成：“三線一點(diǎn),傳動(dòng)軸格線：如,。 轉(zhuǎn)速格線-相鄰兩極轉(zhuǎn)速相差1格，表示轉(zhuǎn)速相差倍。 傳動(dòng)線-表示相應(yīng)傳動(dòng)副傳動(dòng)比的大小。 轉(zhuǎn)速點(diǎn)-表示所在軸具有的轉(zhuǎn)速，若轉(zhuǎn)速點(diǎn)不在轉(zhuǎn)速格線上，則應(yīng)標(biāo)注其轉(zhuǎn)速值，如電機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min。 主軸轉(zhuǎn)速、齒輪齒數(shù)或帶輪直徑的數(shù)字,67,古柏

22、文書,1.轉(zhuǎn)速圖,2）轉(zhuǎn)速圖所表達(dá)的內(nèi)容,1）主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線 如：500r/min，電機(jī)（1400r/min）126/25636/3622/62主軸（500r/min,68,古柏文書,1.轉(zhuǎn)速圖,2）轉(zhuǎn)速圖所表達(dá)的內(nèi)容,2）主軸得到連續(xù)等比數(shù)列條件下，所需的傳動(dòng)組數(shù)、每個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù) 12級(jí)轉(zhuǎn)速，三個(gè)傳動(dòng)組a、b、c，各組傳動(dòng)副數(shù)pa=3、pb=2、pc=2,69,古柏文書,1.轉(zhuǎn)速圖,2）轉(zhuǎn)速圖所表達(dá)的內(nèi)容,3）各傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù),級(jí)比指數(shù)：傳動(dòng)組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)比之比值x稱為級(jí)比，級(jí)比的指數(shù)x ，稱為級(jí)比指數(shù),70,古柏文書,1.轉(zhuǎn)速圖,2）轉(zhuǎn)速圖所表達(dá)的內(nèi)容,4）基本組和擴(kuò)大組

23、級(jí)比指數(shù)為1的傳動(dòng)組，稱為基本組。 將基本組的變速范圍進(jìn)行擴(kuò)大的傳動(dòng)組，稱為擴(kuò)大組,71,古柏文書,1.轉(zhuǎn)速圖,2）轉(zhuǎn)速圖所表達(dá)的內(nèi)容,5）各傳動(dòng)組的變速范圍 rn= xn(pn-1,72,古柏文書,2.結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)網(wǎng)-只表示傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系，而不表示轉(zhuǎn)速數(shù)值的線圖,傳動(dòng)鏈的組成及傳動(dòng)順序 各傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)和級(jí)比指數(shù) 傳動(dòng)順序和擴(kuò)大順序,73,古柏文書,2.結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式,用結(jié)構(gòu)式的形式表示： z=p0 x0p1x1pnxn 12312326,74,古柏文書,2.結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式,75,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,1)擬定變速系統(tǒng)的一般步驟 確定轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)列 選擇變速組數(shù)及其傳動(dòng)副數(shù)，選定

24、合理的結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 繪制轉(zhuǎn)速圖，合理分配傳動(dòng)比 計(jì)算各變速組齒輪的齒數(shù) 繪制變速系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖,76,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,例：已知機(jī)床主軸變速范圍為31.51400r/min，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z=12級(jí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速nM=1440r/min，試擬定該傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖,確定傳動(dòng)順序方案：傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)應(yīng)遵守“前多后少”的原則。 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：“符合級(jí)比規(guī)律,77,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,78,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,確定傳動(dòng)順序方案：傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)應(yīng)遵守“前多后少”的原則。 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：“符合級(jí)比規(guī)律”。 確定擴(kuò)大順序方案： 傳動(dòng)路線應(yīng)遵守“前密后疏”的原則； 滿足傳動(dòng)副極限傳

25、動(dòng)比的限制,兩個(gè)限制”： 齒輪極限傳動(dòng)比：imax=22.5, imin=1/4。 齒輪變速組的變速范圍：rmax=810,79,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,降速比的確定，應(yīng)遵守“前緩后急”的原則。 若有升速傳動(dòng)，應(yīng)遵守“先升后降”的原則,80,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,2）設(shè)計(jì)變速系統(tǒng)的一般原則 “一個(gè)規(guī)律”：符合級(jí)比規(guī)律 “兩個(gè)限制”： 齒輪極限傳動(dòng)比：imax=22.5,imin=1/4。 齒輪變速組的變速范圍：rmax=810。 “三項(xiàng)原則”：傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)“要前多后少”，傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)要“前密后疏”，降速比的設(shè)計(jì)要“前緩后急”。 “四項(xiàng)注意”：傳動(dòng)鏈要短，齒數(shù)和要小，齒輪線速度要小，

26、空轉(zhuǎn)件要少,81,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,82,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,83,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,3）齒輪齒數(shù)的確定 原則： 齒數(shù)和不能太大 同一變速組中的各對(duì)齒輪，其中心距必須保持相等 最小齒輪的齒數(shù)保證不產(chǎn)生根切 保證小齒輪有足夠的強(qiáng)度 保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，-2%+6% 三聯(lián)滑移齒輪最大齒輪和次大齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于4,84,古柏文書,3.轉(zhuǎn)速圖的擬定,85,古柏文書,4.傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定,86,古柏文書,5.幾種特殊的變速方法,增加一個(gè)傳動(dòng)組 采用背輪機(jī)構(gòu) 采用分支機(jī)構(gòu) 采用多速電機(jī)、交換齒輪、公用齒輪等,87,古柏文書,3-5 數(shù)控機(jī)床,88,古柏文書,3-5

27、 數(shù)控機(jī)床,1）機(jī)床數(shù)控技術(shù) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB812987)把機(jī)床數(shù)控技術(shù)定義為“用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法”，簡(jiǎn)稱數(shù)控(Numerical Control，NC)。 2）數(shù)控機(jī)床 國(guó)際信息處理聯(lián)盟(international federation of information processing)第五技術(shù)委員會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床作了如下定義：“數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用代碼，或其它符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。,89,古柏文書,一、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng),90,古柏文書,一、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng),91,古柏文書,二、數(shù)控加工零件的過(guò)程,92,古柏文書,三、數(shù)

28、控機(jī)床的特點(diǎn)與分類,1.數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)方法,1）適應(yīng)性、靈活性好 2）精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 3）生產(chǎn)效率高 4）勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)條件好 5）有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理 6）使用、維護(hù)技術(shù)要求高,93,古柏文書,2.數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類,1）按運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)分類 2）按伺服系統(tǒng)的類型分類 3）按工藝方法分類 4） 按功能水平分類,高檔 中檔 低檔,金屬切削類數(shù)控機(jī)床 金屬成型類及特種加工類數(shù)控機(jī)床,開(kāi)環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床,點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制的數(shù)控機(jī)床,94,古柏文書,三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,95,古柏文書,三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

29、： 1）向高速度、高精度方向發(fā)展 2）向柔性化、功能集成化方向發(fā)展 3）向智能化方向發(fā)展 4）向高可靠性方向發(fā)展 5）向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 6）向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展 7）向驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化方向發(fā)展,96,古柏文書,三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)對(duì)刀,直線電機(jī),自動(dòng)測(cè)量,97,古柏文書,三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,98,古柏文書,三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,99,古柏文書,四、機(jī)床數(shù)控裝置的插補(bǔ)原理 1.插補(bǔ)的基本概念 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)零件輪廓線型的有限信息，計(jì)算出刀具的一系列加工點(diǎn)、完成所謂的數(shù)據(jù)“密化”工作。 插補(bǔ)有二層意思： 一是用小線段逼近產(chǎn)生基本線型（如直線、圓弧等）； 二是用基本線型擬和其它輪廓曲線。 插補(bǔ)原理也叫軌跡控制

30、原理。 下面以基本線型直線、圓弧生成為例，論述插補(bǔ)原理,100,古柏文書,2.插補(bǔ)方法的分類 1）基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ) 每次插補(bǔ)結(jié)束僅向各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸輸出一個(gè)控制脈沖，各坐標(biāo)僅產(chǎn)生一個(gè)脈沖當(dāng)量或行程的增量。 基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)的方法很多，如逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法等。 2）數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) 采用時(shí)間分割思想，根據(jù)編程的進(jìn)給速度將輪廓曲線分割為每個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給直線段（又稱輪廓步長(zhǎng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，以此來(lái)逼近輪廓曲線。驅(qū)動(dòng)裝置按伺服檢測(cè)采樣周期采集實(shí)際位移，并反饋給插補(bǔ)器與指令比較，有誤差運(yùn)動(dòng)，誤差為零停止，從而完成閉環(huán)控制。 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法有：直線函數(shù)法、擴(kuò)展DDA、二階遞歸算法等,101,古柏文書,3.逐點(diǎn)比較法

31、 早期數(shù)控機(jī)床廣泛采用的方法，又稱代數(shù)法、醉步伐，適 用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。 原理：每次僅向一個(gè)坐標(biāo)軸輸出一個(gè)進(jìn)給脈沖，而每走一步都要通過(guò)偏差函數(shù)計(jì)算，判斷偏差點(diǎn)的瞬時(shí)坐標(biāo)同規(guī)定加工軌跡之間的偏差，然后決定下一步的進(jìn)給方向。每個(gè)插補(bǔ)循環(huán)由偏差判別、進(jìn)給、偏差函數(shù)計(jì)算和終點(diǎn)判別四個(gè)步驟組成。 逐點(diǎn)比較法可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及其它曲線插補(bǔ)。 特點(diǎn)：運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差不大于一個(gè)脈沖當(dāng)量，脈沖輸出均勻，調(diào)節(jié)方便,102,古柏文書,1）直線插補(bǔ) （1）偏差函數(shù)構(gòu)造 對(duì)于第一象限直線OA上任一點(diǎn)(X,Y):Y/X = Ye/Xe 若刀具加工點(diǎn)為Pi（Xi，Yi）， 則該點(diǎn)的偏差函數(shù)Fi可表示為 若Fi= 0

32、，表示加工點(diǎn)位于直線上； 若Fi 0，表示加工點(diǎn)位于直線上方； 若Fi 0，表示加工點(diǎn)位于直線下方。 （2）偏差函數(shù)的遞推計(jì)算 采用偏差函數(shù)的遞推式（迭代式） 既由前一點(diǎn)計(jì)算后一點(diǎn),103,古柏文書,Fi =Yi Xe -XiYe 若Fi=0，規(guī)定向 +X 方向走一步 Xi+1 = Xi +1 Fi+1 = XeYi Ye(Xi +1)=Fi -Ye 若Fi0，規(guī)定 +Y 方向走一步，則有 Yi+1 = Yi +1 Fi+1 = Xe(Yi +1)-YeXi =Fi +Xe （3）終點(diǎn)判別 直線插補(bǔ)的終點(diǎn)判別可采用三種方法。 1）判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)：； 2）分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)； 3

33、）僅判斷進(jìn)給步數(shù)較多的坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù),104,古柏文書,舉例 對(duì)于第一象限直線OA，終點(diǎn)坐標(biāo)Xe=6 ,Ye=4，插補(bǔ)從直線起點(diǎn)O開(kāi)始，故F0=0 。終點(diǎn)判別是判斷進(jìn)給總步數(shù)N=6+4=10，將其存入終點(diǎn)判別計(jì)數(shù)器中，每進(jìn)給一步減1，若N=0，則停止插補(bǔ),105,古柏文書,舉例 對(duì)于第一象限直線OA，終點(diǎn)坐標(biāo)Xe=6 ,Ye=4，插補(bǔ)從直線起點(diǎn)O開(kāi)始，故F0=0 。終點(diǎn)判別是判斷進(jìn)給總步數(shù)N=6+4=10，將其存入終點(diǎn)判別計(jì)數(shù)器中，每進(jìn)給一步減1，若N=0，則停止插補(bǔ),106,古柏文書,2)逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ) （1）偏差函數(shù) 任意加工點(diǎn)Pi（Xi，Yi），偏差函數(shù)Fi可表示為 若Fi=0，表

34、示加工點(diǎn)位于圓上； 若Fi0，表示加工點(diǎn)位于圓外； 若Fi0，表示加工點(diǎn)位于圓內(nèi),107,古柏文書,2）偏差函數(shù)的遞推計(jì)算 逆圓插補(bǔ) 若F0，規(guī)定向-X方向 走一步 若Fi0，規(guī)定向+Y方向 走一步 順圓插補(bǔ) 若Fi0，規(guī)定向-Y方向 走一步 若Fi0，規(guī)定向+y方向 走一步 （3）終點(diǎn)判別 1）判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)： 2）分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)；,108,古柏文書,舉例 對(duì)于第一象限圓弧AB， 起點(diǎn)A（4，0），終點(diǎn)B（0，4,109,古柏文書,3）逐點(diǎn)比較法的速度分析 式中：L 直線長(zhǎng)度； V 刀具進(jìn)給速度； N 插補(bǔ)循環(huán)數(shù)； f 插補(bǔ)脈沖的頻率。 所以： 刀具進(jìn)給速度與插補(bǔ)時(shí)鐘頻率

35、f 和與X軸夾角 有關(guān),110,古柏文書,4）逐點(diǎn)比較法的象限處理 （1）分別處理法 四個(gè)象限的直線插補(bǔ)，會(huì)有4組計(jì)算公式，對(duì)于4個(gè)象限的逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)和4個(gè)象限的順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，會(huì)有8組計(jì)算公式 （2）坐標(biāo)變換法 用第一象限逆圓插補(bǔ)的偏差函數(shù)進(jìn)行第三象限逆圓和第二、四象限順圓插補(bǔ)的偏差計(jì)算，用第一象限順圓插補(bǔ)的偏差函數(shù)進(jìn)行第三象限順圓和第二、四象限逆圓插補(bǔ)的偏差計(jì)算,111,古柏文書,五、數(shù)控加工程序編制,1. 數(shù)控編程的基本概念 根據(jù)被加工零件的圖紙及其技術(shù)要求、工藝要求等切削加工的必要信息，按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令和格式編制數(shù)控加工指令序列,3-5 數(shù)控機(jī)床,112,古柏文書,2. 數(shù)控編

36、程方法 1) 手工編程 2)自動(dòng)編程 零件造型；確定走刀路線、工藝參數(shù)；翻譯、計(jì)算；后置處理；自動(dòng)輸出特定數(shù)控機(jī)床的數(shù)控指令。 數(shù)控編程系統(tǒng)： APT CATIA Pro/E MasterCAM UG I-DEAS Cimatron CAXA制造工程師,113,古柏文書,3. 數(shù)控程序編制的內(nèi)容與步驟,114,古柏文書,4. 數(shù)控編程的基礎(chǔ) 1）數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定 機(jī)床上固有的坐標(biāo)系 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的命名JB3051-82 假定工件是靜止的，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。 直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸采用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸用右手螺旋定則確定 “數(shù)控機(jī)床的主軸與機(jī)床坐標(biāo)系的Z軸重合或平行,11

37、5,古柏文書,116,古柏文書,2）機(jī)床原點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)）與參考點(diǎn) 機(jī)床原點(diǎn)：機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。（基準(zhǔn)點(diǎn)） 參考點(diǎn)：由擋鐵和限位開(kāi)關(guān)預(yù)先確定好的點(diǎn)。 通常在數(shù)控銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的； 而在數(shù)控車床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn),117,古柏文書,3）工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）與工件原點(diǎn) 工件坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。 工件坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置,4)加工坐標(biāo)系 加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點(diǎn)為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。 加工原點(diǎn)也稱為程序原點(diǎn)，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。加工

38、坐標(biāo)系原點(diǎn)可由程序指令來(lái)設(shè)置和改變,118,古柏文書,5) “刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn),在使用對(duì)刀點(diǎn)確定加工原點(diǎn)時(shí)，就需要進(jìn)行“對(duì)刀”。 所謂對(duì)刀是指使“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合的操作。 每把刀具的半徑與長(zhǎng)度尺寸都是不同的，刀具裝在機(jī)床上后，應(yīng)在控制系統(tǒng)中設(shè)置刀具的基本位置?！暗段稽c(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn),119,古柏文書,6）換刀點(diǎn),換刀點(diǎn)是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進(jìn)行加工的機(jī)床而設(shè)置的，因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過(guò)程中要自動(dòng)換刀。對(duì)于手動(dòng)換刀的數(shù)控銑床，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時(shí)碰傷零件、刀具或夾具， 換刀點(diǎn)常常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量,120,古柏文書,7）程序結(jié)

39、構(gòu)與程序段格式 加工程序的結(jié)構(gòu) 加工程序 主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 地址和數(shù)據(jù) 程序段格式,NGX.Y.FSTMLF,程序段序號(hào),準(zhǔn)備機(jī)能字,坐標(biāo)字,進(jìn)給功能字,主軸轉(zhuǎn)速功能字,刀具功能字,輔助功能字,結(jié)束符,ISO6938-I-1982 GB8870-88,121,古柏文書,常用地址字符 地址字意 義 N程序段序號(hào) G準(zhǔn)備機(jī)能 M輔助機(jī)能 X 、Y、 Z主坐標(biāo)軸X、Y、Z移動(dòng)坐標(biāo)尺寸字 U、V 、W與X、Y、Z軸平行的第2移動(dòng)坐標(biāo)尺寸字 A 、B、 C圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸角度尺寸字 F 、S、T進(jìn)給速度指定機(jī)能、主軸速度機(jī)能、刀具機(jī)能 I、J、K圓弧圓心相

40、對(duì)起點(diǎn)坐標(biāo) R 圓弧半徑,122,古柏文書,5. 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼 JB3203-83 1)準(zhǔn)備功能G代碼 G00G99 模態(tài)代碼：一經(jīng)在一個(gè)程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同組其它G代碼所代替 非模態(tài)代碼：功能僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有效 同組的兩個(gè)代碼不能出現(xiàn)在一個(gè)程序段中(如G00,G01) 不同組的G代碼根據(jù)需要可以在一個(gè)程序段中出現(xiàn) 2)輔助功能M代碼 M00M99,123,古柏文書,6. 常用 G代碼功能 1）絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)編程指令（G90，G91） G90 G01 X40.0 Y70.0； G91 G01 X60.0 Y40.0,124,古柏文書,6. 常用 G代碼功能

41、 2)插補(bǔ)功能G代碼 快速點(diǎn)定位指令（G00） 直線插補(bǔ)指令（G01） 例：直線軸插補(bǔ)：（G91）G01 X200.0 Y100.0 F200.0； 旋轉(zhuǎn)軸插補(bǔ)： G91 G01 C 90.0 F300.0,125,古柏文書,6. 常用 G代碼功能 2)插補(bǔ)功能G代碼 圓弧插補(bǔ)指令 順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令（G02） 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令（G03） 方向：從XY平面（ZX平面，YZ平面）的Z軸（Y軸，X軸）的正向往負(fù)向觀察,Y,126,古柏文書,格式： G03 Xx Yy Ii Jj Ff 或 G03 Xx Yy Rr Ff x,y-終點(diǎn)坐標(biāo)(與G90和G91有關(guān) ) I,j-圓心坐標(biāo)(增量值，與G9

42、0和G91無(wú)關(guān) ) r-圓弧半徑(負(fù)值表示大于180度圓弧) f-切向速度 例：G03 X100 Y100 I50 J50 F100 或 G03 X100 Y100 R50 F100,127,古柏文書,圓弧插補(bǔ)示例，加工軌跡如圖 絕對(duì)編程方式： G92 X200.0 Y40.0 Z0； G90 G03 X140.0 Y100.0 I-60.0 F300； G02 X120.0 Y60.0 I-50.0； 或 G92 X200.0 Y40.0 Z0； G90 G03 X140.0 Y100.0 R60.0 F300； G02 X120.0 Y60.0 R5 0.0； 增量編程方式： G91 G0

43、3 X-60.0 Y60.0 I-60.0 F300； G02 X-20.0 Y-40.0 I-50.0； 或 G91 G03 X-60.0 Y60.0 R60.0 F300； G02 X-20.0 Y-40.0 R50.0,128,古柏文書,6. 常用 G代碼功能 3)與坐標(biāo)系有關(guān)的G代碼 坐標(biāo)平面設(shè)定指令（G17，G18，G19） G17-xy平面; G18-zx平面; G19-yz平面,129,古柏文書,工件坐標(biāo)系設(shè)定指令 G92 X400 Z250,6. 常用 G代碼功能 3)與坐標(biāo)系有關(guān)的G代碼,130,古柏文書,G92 X180. Y150. 選擇工件坐標(biāo)系指令（G54G59,13

44、1,古柏文書,1）返回參考點(diǎn)指令（G28） （2）從參考點(diǎn)返回指令（G29,6. 常用 G代碼功能 4).關(guān)于參考點(diǎn)的G代碼,G28 X1000.0 Y700.0；返回參考點(diǎn)（ABR） T1111； 在參考點(diǎn)換刀 G29 X1500.0 Y200.0； 從參考點(diǎn)返回（RBC,132,古柏文書,6. 常用 G代碼功能 5)進(jìn)給功能G代碼 （1）每分進(jìn)給量指令（G94） G94；每分進(jìn)給G代碼 F_；進(jìn)給速度指令（mm/min或inch/min） （2）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量指令（G95） G95；每轉(zhuǎn)進(jìn)給G代碼 F_；進(jìn)給速度指令（mm/rev或inch/ren,6)暫停指令G代碼 G04 P_ ; （0.

45、00199,999.999ms） G04 P3000; 暫停3秒,133,古柏文書,7. 輔助功能指令M代碼 M代碼指令主要用于數(shù)控機(jī)床開(kāi)、關(guān)量的控制。如程序結(jié)束，主軸的正、反轉(zhuǎn)，冷卻液的開(kāi)、停等。 M00 程序停止。 M02 程序結(jié)束，系統(tǒng)復(fù)位。 M30 程序結(jié)束，程序返回到開(kāi)始狀態(tài)。 M03、M04和M05主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。 M06 換刀 M08和M09冷卻液開(kāi)、關(guān)指令。 M98、M99子程序調(diào)用和返回指令,134,古柏文書,主程序與子程序 子程序調(diào)出的形式： M98 P ； 子程序號(hào) 重復(fù)調(diào)用次數(shù)（最大999,135,古柏文書,例:如圖所示零件，進(jìn)行打中心孔、鉆孔、攻螺紋等加工。 主

46、程序?yàn)镺0003；鉆中心孔、鉆孔、倒角、攻螺紋和鉆孔位置子程序分別為O0100、O0200、O0300、O0400和O0500號(hào)。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)為W，固定循環(huán)的初始平面為Z=250，R點(diǎn)平面為Z=2，鉆通孔鉆頭伸出量為2，中心孔的孔深為1.5，倒角深度為1，其它尺寸如圖。 刀具:T01（中心鉆） T02（8.5鉆頭） T03（倒角鉆頭） T04（M10絲錐,136,古柏文書,O0003 ； 主程序 N10 G54 G90 G00X0 Y0 Z250.0 ；選擇工件坐標(biāo)系，快進(jìn)到換刀點(diǎn) N15 T01 M06 ；換上01號(hào)刀具中心鉆 N20 S1500 M03 M08 ；啟動(dòng)主軸，開(kāi)冷卻液 N

47、25 M98 P0100 ；在四個(gè)孔中心孔位置打中心孔 N30 T02 M06 ；換02號(hào)刀具8.5鉆頭 N35 S1000 M03 M08 ；啟動(dòng)主軸，開(kāi)冷卻液 N40 M98 P0200 ；鉆四個(gè)孔 N45 T03 M06 ；換03號(hào)刀具倒角 N50 S1500 M03 M08 ；啟動(dòng)主軸，開(kāi)冷卻液 N55 M98 P0300 ；給每個(gè)孔倒角 N60 T04 M06 ；換04號(hào)刀具M(jìn)10絲錐 N65 S200 M03 M08 ；啟動(dòng)主軸，開(kāi)冷卻液 N70 M98 P0400 ；對(duì)四個(gè)孔攻絲 N75 G28 ；返回參考點(diǎn)主程序結(jié)束 N80 M30 ；主程序結(jié)束,137,古柏文書,O0100；

48、鉆中心孔子程序 N85G99G81X-40.0Y0R2.0Z-1.5F10.0；鉆中心孔循環(huán)，鉆第1個(gè)孔的中心孔 N90 M98 P0500 ；調(diào)用孔位置子程序（二級(jí)調(diào)用），鉆2、3、4孔的中心孔 N95 M99 ； O0200 ；鉆孔子程序 N100G99G81X-40.0Y0R2.0Z-17.0F10.0 ；鉆第1個(gè)孔 N105 M98 P0500 ；調(diào)用孔位置子程序，鉆2、3、4孔 N110 M99 ； O0300 ；倒角子程序 N115 G99G81X-40.0Y0.R2.0Z-1.0F20.0 ；第1個(gè)孔倒角 N120 M98 P0500 ；調(diào)用孔位置子程序， 對(duì)2、3、4孔倒角 N

49、125 M99 ； O0400 ；攻絲子程序 N130 G99G84X-40.0Y0R2.0Z-17.0F10.0 ；攻第1個(gè)孔 N135 M98 P0500；調(diào)用孔位置子程序， 對(duì)2、3、4孔攻絲 N140 M99 ； O0500 ；位置子程序 N150 X0 Y40.0 ； 第2個(gè)孔的位置 N155 X40.0 Y0 ； 第3個(gè)孔的位置 N160 X0.0 Y-40.0 ；第4個(gè)孔的位置 N165 M99,138,古柏文書,六、數(shù)控加工工藝特點(diǎn),3-5 數(shù)控機(jī)床,在進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行以下幾方面的工作：數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇； 數(shù)控加工工藝性分析； 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)。 1.數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇 對(duì)于一個(gè)零件來(lái)說(shuō)，并非全部加工工藝過(guò)程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對(duì)零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序,139,古柏文書,六、數(shù)控加工工藝