【正文】 如果已知允許的編程逼近誤差 δ ，則可以用弦高差法求出各點弦長 L1， L2， L3等。通常為零件公差的 10%～ 20%。 2022/5/27 149 數(shù)控加工工藝分析 ? 空間曲面的加工 對空間曲面的加工除考慮盡量減少加工線路外，還應考慮加工方法對零件表面粗糙度的影響以及加工過程中零件的受力變形對加工精度的影響。另外，設計的加工線路應考慮盡量減少程序段，應有利于工藝處理。 ③ 選在便于坐標計算的地方，以簡化和方便加工程序的編制。 2022/5/27 146 數(shù)控加工工藝分析 ? 對刀： 就是使 “ 對刀點 ” 與“ 刀位點 ” 重合的操作。提高生產效率的原則 減少換刀次數(shù) 減少空行程 ? 數(shù)控機床對刀具的要求： 強度、剛度好、耐用度高、尺寸穩(wěn)定、排屑性能好、安裝調整方便 2022/5/27 144 數(shù)控加工工藝分析 ? 選擇合適的對刀點 對刀點（起刀點）：確定刀具與工件相對位置的點。 指令字在程序段中的順序沒有嚴格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫； 上段相同的摸態(tài)指令（包括 G、 M、 F、 S及尺寸指令等）可以省略不寫。 ? 程序結束 它是以程序結束指令 M02或 M30，結束整個程序的運行。 示例：國產華中 I型系統(tǒng) “ %”，日本 FANUC 系統(tǒng) “ O”。 ③變量：為簡化編程有些系統(tǒng)還允許采用變量編程，從而可簡化編程。 2022/5/27 138 程序代碼 ? 子程序名和子程序調用指令 用于給子程序命名和在主程序中調用該子程序，該指令的標準化程度不高，不同系統(tǒng)有不同的規(guī)定。 ? I、 J、 K、 R 指令 圓弧插補圓心位置和半徑指定指令 組成：后帶符號的數(shù)字組成。如 A100、 C340等 ，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標軸運動的目標位置值 ,符號表示運動的方向。如 X100、 Y340等 ，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標軸運動的目標位置值 ,符號表示運動的方向。其中數(shù)字分別表示存放在庫中的刀具號和刀具長度、半徑補償寄存器號。 組成： M后帶二位數(shù)字組成，共有 100種（ M00～ M99）。有模態(tài)（續(xù)效）指令與非模態(tài)指令之分。 2022/5/27 133 數(shù)控銑床（加工中心）的坐標系及尺寸傳遞關系 機床原點工件原點W主軸參考點刀位點通過刀具 尺寸（ R、 L）及 刀具磨損補償值 （ I、 K）到刀柄 相關點 T刀柄 （與 主軸刀具相關點 T主軸 相重合）， 此點通過訪問機 床參考點建立了 坐標尺寸關系， 從機床原點通過 G54G59（或 G92） 得到了工件原點。對刀點可與程序原點重合也可在任何便于對刀之處，但該點與程序原點之間必須有確定的坐標聯(lián)系。 2022/5/27 132 工件坐標系、編程原點和對刀點 ? 工件坐標系 是編程人員在編程時使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點為原點稱編程原點或工件原。 ? 機床參考點： 機床上已知的確定的點。 2022/5/27 126 坐標系建立的原則 ? 刀具相對于靜止的工件而運動的原則 ? 標準右手直角坐標系，用 X、 Y、 Z表示直線運動的三個方向 ? Z軸正方向為刀具遠離工件的方向 ? 用 A、 B、 C表示分別繞X、 Y、 Z坐標軸的旋轉運動，符合右手螺旋定則 ? 平行于 X、 Y、 Z坐標軸的符加軸為 U、 V、 W及P、 Q、 R 2022/5/27 127 如何確定機床的坐標系 Z軸： ⑴ .主運動軸為 Z軸 ⑵ . 多個主軸時，垂直于工件裝夾平面的為主要主軸，平行于該軸方向的為 Z軸 ⑶ . 無主軸時，垂直于工件裝夾平面的方向為 Z軸 ⑷ .刀具遠離工件的方向為 Z軸正方向 X軸 ： ? 主軸（ Z軸）帶工件旋轉的機床，如車床 1. X軸分布在徑向，平行于橫向滑座 2. 刀具遠離主軸中心線的方向為正向 ? 主軸（ Z軸）帶刀具旋轉的機床，如銑、鉆、鏜床 1. X軸是水平的，平行于工件的裝夾平面 2. 立式：主軸垂直布置 , 由主軸向立柱看， X軸的正方向指向右 3. 臥式：主軸水平布置 , 由主軸向工件看， X軸的正方向指向右 Y軸 2022/5/27 128 銑床坐標軸的分布 2022/5/27 129 車床坐標軸的分布 2022/5/27 130 雙立柱龍門銑床的坐標系 ? 對 ZZ 軸軸線在豎直方向且為雙立柱的數(shù)控機床 (如：龍門機床 )，規(guī)定由刀具向左立柱看時， X 坐標的正方向指向右邊。機床左側的鏈式刀庫由四排刀鏈組成，雙臂式交叉機械手要在四排刀鏈的任一排刀鏈上選擇所需的刀具，所以機械手必需上下移動，并可停在四個換刀位置上取刀。 2022/5/27 118 4。 ，不能用一個機械手 1直接換刀。 ，恢復原始水平位置，圖（ f）。 機械手沿軸向同時將刀具從主軸與刀庫中拔出，圖（ c）。 刀庫裝在工作臺上 2022/5/27 115 2。換刀時，根據(jù)選刀指令先在刀庫上選刀，由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，進行刀具交換。 換刀流程如下： ? 更換主軸換刀 ? 更換主軸箱換刀 ? 更換刀庫換刀 ? 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng) 刀架抬起 刀架轉位 刀架壓緊 轉位油缸復位 2022/5/27 109 2022/5/27 110 更換主軸換刀 特點：結構復雜，主軸剛性差，適應切削力不大的場合。計算機通過查刀具表識別刀具 4。這種方式現(xiàn)在已很少采用。用過的刀具放回原來的刀座內，也可以按加工順序放入下一個刀座內。 主軸 Z向定位、準停 刀臂式換刀動作流程 2022/5/27 101 刀庫和刀具管理 刀庫類型 ： 數(shù)控機床上普遍采用盤式刀庫和鏈式刀庫。 2022/5/27 100 刀套下轉 90176。 ：刀套帶著換回的舊刀具向上翻轉 90176。 ，兩手爪分別抓住刀庫上和主軸 3 機械手拔刀：待主軸上自動夾緊機構松開刀具后，機械手下降，同時拔出主軸上和 刀具位置交換：機械手順時針轉 180176。 ：如圖所示，刀庫位于立柱左側，刀具軸線在刀庫中的安裝方向在換刀前與主軸垂直，刀庫將待換刀具 5送到換刀位置，刀套 4連同刀具 5向下翻轉 90176。 該自動換刀系統(tǒng)由盤式刀庫和刀具交換裝置組成。圖（ a）上圖為松開狀態(tài)，下圖為夾持狀態(tài)。如圖所示為機械手手掌結構示意圖。 而錐柄稍有磨損也不會過分影響刀具的安裝精度。圖中 3為刀柄定位及夾持部位， 2為機械手抓取部位， 1為鍵槽 ，用于傳遞切削扭矩， 4為螺孔，用以安裝可調節(jié)拉桿，供拉緊刀柄用。 由機械手進行刀具交換。同時也應具有較好的剛性，沖擊、振動及噪聲小，運轉安全可靠等特點。 ? 涂層刀具：涂層刀具是在韌性較好的硬質合金刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物。刀具切削部分的硬度必須高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高耐磨性就越好。刀具在兩次調整之間所能加工出合格零件的數(shù)量，稱為刀具的尺寸耐用度。除了結構本身的游隙之外，還包括在施加軸向載荷之后彈性變形所造成的竄動。 2022/5/27 79 滾珠絲杠螺母副 ? 滾珠絲杠螺母副的安裝 一般要求 滾珠絲杠螺母副在安裝時首先應滿足以下要求： ①滾珠絲杠螺母副相對工作臺不能有軸向竄動； ② 螺母座孔中心應與絲杠安裝軸線同心； ③滾珠絲杠螺母副中心線應平行于相應的導軌 。目前常見的有機械式和電氣式兩種。絲杠的另一端自由懸伸，滾珠絲杠螺母 4固定在底座 3上。由于滾珠絲杠的軸向剛度對位移精度的影響很大，因此，如何從利用支撐結構來提高滾珠絲桿的軸向剛度是至關重要的。也可用總回轉時間或總走行距離來表示。應校核絲杠軸的轉速與絲杠自身的自振頻率是否接近，如果很接近，會導致強迫共振，影響機床正常工作。 2022/5/27 73 滾珠絲杠副的選用 ? 驗算 當有關結構參數(shù)選定后，還應根據(jù)有關規(guī)范進行扭轉剛度、臨界轉速和壽命的驗算校核： ? 剛度驗算 絲杠屬細長桿，受扭矩會引起扭轉變形，從而 “ 吃掉 ” 若干輸入的位置指令，致使執(zhí)行間的輸出不到位，這些被 “ 吃掉 ” 的輸入稱為失動量。 2022/5/27 72 滾珠絲杠副的選用 ? 結構尺寸的選擇 滾珠絲杠副的結構尺寸主要有：絲杠的名義直徑 D0、螺距 t、長度 L、滾珠直徑 d0等，尤其是名義直徑與剛度直接相關，直徑大、承載能力和剛度越大，但直徑大轉動慣量也隨之增加，使系統(tǒng)的靈敏度降低。絲杠精度中的導程誤差對機床定位精度影響最明顯。由于效率高，無自鎖能力，故對于垂直使用的情況，應增加自鎖裝置。 2022/5/27 70 滾珠絲杠螺母副 ? 滾珠絲杠螺母副的特點 1。 ，軸向錯開 （ t為導程），裝三個反向器，形成三圈滾珠循環(huán)。 外循環(huán)方式制造工藝簡單、應用廣泛，但螺母徑向尺寸較大，因用彎管端部作擋珠器，故剛性差、易磨損，噪音較大。 2022/5/27 67 滾珠絲杠螺母副 ? 滾珠循環(huán)方式 滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式常用的有兩種：滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱內循環(huán)。這樣依靠彈性鋼片組對角聯(lián)接（即彈性）傳遞扭矩，且與電機軸和絲杠都無鍵聯(lián)接。右半部也同樣形成無鍵聯(lián)接。套筒聯(lián)接尺寸小、轉動慣量小。 圖（ a）用錐銷聯(lián)接，為防止振松，用螺母加彈簧墊圈鎖緊。圖（ a）為雙鍵消除間隙，用緊定螺釘頂緊。目前消除齒側間隙普遍采用雙片齒輪結構，如下圖（ a），將一對齒輪中的大齒輪分成 2兩部分，并分別與螺釘 8固定，再將彈簧 4與 8聯(lián)接起來，這樣齒輪的 2兩部分的齒輪自然錯開，達到自動消除齒側間隙的目的。 ? 數(shù)控機床對進給運動的要求 減少摩擦阻力 提高傳動精度和剛度 消除傳動間隙 減小運動件的慣量 2022/5/27 59 進給傳動系統(tǒng)裝置 2022/5/27 60 進給傳動系統(tǒng)裝置 ? 對進給傳動系統(tǒng)裝置的要求： 由于機械傳動結構的剛性、制造精度、摩擦阻尼特性等，對執(zhí)行件運動特性和運動精度有重要影響，因此進給伺服系統(tǒng)對機械傳動機構提出了較高的要求，主要有： ①摩擦力小，尤其是動靜摩擦系數(shù)之差要小，故廣泛采用如滾動摩擦等摩擦力較小的傳動件及導軌； ②傳動精度和剛度要高，要求消除傳動間隙，并進行適當?shù)念A緊。 ③ 主軸孔的清理裝置等 2022/5/27 58 進給傳動系統(tǒng)裝置 ? 概述 進給系統(tǒng)機械傳動結構是進給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它是實現(xiàn)成形加工運動所需的運動及動力的執(zhí)行機構。 ③ 運轉溫升不能太高以及較好的熱穩(wěn)定性。 ? 主要作用 ：①夾持工件或刀具實現(xiàn)切削運動；②傳遞運動及切削加工所需要的動力。轉速高，目前最高可達 202200 r/min。 2022/5/27 48 2022/5/27 49 交、直 流 主軸電機 — 主軸部件配置方式 特點： ? 電機經同步齒形帶傳動主軸 ? 電機是性能更好的交、直流主軸電機，變速范圍寬，最高轉速可達 8000 r/min ? 在傳動上能基本能滿足目前大多數(shù)數(shù)控機床的要求，易于實現(xiàn)豐富的控制功能 ? 結構簡單、安裝調試方便，可滿足現(xiàn)在中高檔數(shù)控機床的控制要求 ? 對于越來越高的速度的需求， 該配置方式已難以滿足 2022/5/27 50 2022/5/27 51 電主軸 ? 這種電機由三個基本部分組成：空心軸轉子、帶繞組的定子、速度檢測元件。 2022/5/27 40 調速范圍寬 ? 主運動為旋轉運動的機床，主軸轉速 n(r/min)由切削速度 v(m/min)和工件或刀具的直徑 d(mm)來確定 ? 對于數(shù)控機床，為了適應切削速度和工件（或刀具）直徑的變化，主軸的最低和最高轉速可根據(jù)下式確定 2022/5/27 41 數(shù)控機床的主傳動變速方式 ? 無級變速 ? 分段無級變速 ? 內置電動機主軸變速（電主軸