数控车床第二次理论课17883.pptx

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)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数控机床的程序数控机床的程序编程基程基础数控编程的基本概念数控编程的基本概念 数控机床是按数控机床是按事先编好的程序事先编好的程序事先编好的程序事先编好的程序进行工作的。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程序单程序单程序单程序单，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。编程的内容及步骤编程的内容及步骤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：合适的数控机床：合适的数控机床 形状形状 合适的刀合适的刀具具 尺寸尺寸 合适的合适的夹具具 精度要求精度要求 合适的装合适的装夹方方法法 热处理硬度理硬度102.工工艺处理理确定以下参数：确定以下参数：1）对刀点刀点 2）换刀点刀点 3）走刀路）走刀路线 4）切削参数：）切削参数：主主轴转速速 下刀深度下刀深度113.数学数学处理理 数学数学处理有两个含理有两个含义：1）编程中需知道工件每段程中需知道工件每段轮廓的廓的起点、起点、终点及点及线形。形。其中一些参数是不能从零件的其中一些参数是不能从零件的设计图纸直接得出直接得出的，需要的，需要计算，如某些角度的直算，如某些角度的直线到到圆弧的弧的切点切点。2）数控机床一般只能加工直）数控机床一般只能加工直线或或圆弧。若工件表面弧。若工件表面的的轮廓是其它廓是其它线形，例如形，例如渐开开线等，等，则应该用直用直线和和圆弧去弧去拟合之。合之。更加复更加复杂的的轮廓面廓面需要用需要用计算机才能算机才能进行行拟合并合并进而而进行数学行数学处理。（求起点、理。（求起点、终点、点、线形等）形等）124.编写程序写程序根据所用机床和刀具以及指令格式，按照根据所用机床和刀具以及指令格式，按照轮廓段逐廓段逐段段编写程序，写程序，一段一段轮廓一句程序。廓一句程序。（故有故有时称称一一句程序句程序为一一程序段）程序段）5.制制备程序控制介程序控制介质 程序可以用程序可以用Windows的写字板平台的写字板平台编制，并保存制，并保存在内存中，用在内存中，用3 1/5软盘或或U盘作作为附件附件带出来。出来。6.通通过数控机床数控机床备有的有的RS232串行口将程序串行口将程序输入到入到数控机床里就完成了数控机床里就完成了编程工作。程工作。13数控数控编程方法程方法 有有3种种编程方法：程方法：1）手工）手工编程程 2）APT语言言3）交互式图形编程1.手工手工编程程当零件比当零件比较简单时可以用手工可以用手工编程（零件程（零件轮廓廓仅由直由直线和和圆弧弧组成）。成）。2.APT 语言言编程程 此种方法此种方法现在已走下坡路，在已走下坡路，这里不作介里不作介绍3.交互式交互式图形形编程程有的有的软件能在三件能在三维造型的基造型的基础上通上通过交互式交互式对话自自动生成数控生成数控程序。常用的程序。常用的软件有件有Mastercam；制造工程；制造工程师（CAXA）;开开目目CAD等。其中民族等。其中民族产品品CAXA还是比是比较好用的。好用的。数控车床加工工艺分析数控车床加工工艺分析一、数控车床加工刀具及其选择一、数控车床加工刀具及其选择二、数控车削加工的切削用量选择二、数控车削加工的切削用量选择三、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四、数控车削加工中的装刀与对刀四、数控车削加工中的装刀与对刀一、数控车床加工刀具及其选择一、数控车床加工刀具及其选择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常用车刀的主要刀的主要类型及刀具材料型及刀具材料 外圆车刀、车 槽、车断刀 内圆车刀、镗刀螺纹车刀1）切断刀；）切断刀；2）90左偏刀；左偏刀；3）90右偏刀；右偏刀；4）弯头车）弯头车刀；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）外螺纹车刀；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）内槽车）内槽车刀；刀；12）通孔车刀；）通孔车刀；13）盲孔车刀）盲孔车刀常用车刀的种类、形状和用途常用车刀的种类、形状和用途常用车刀的种类、形状和用途常用车刀的种类、形状和用途数控车削加工时，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和车刀的主和车刀的主偏角偏角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型型被加工表面与适用的刀片形状被加工表面与适用的刀片形状二、数控车削加工的切削用量选择二、数控车削加工的切削用量选择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，应尽可能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，使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加减少走刀次数，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，一般为工表面质量，可留少许精加工余量，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、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”）。）。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，应按工序集中的原则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全部划分工序，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，通常选择外表面的加工。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，并力求设计基准、工艺圆、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，提高加工精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，工件的装夹必度。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。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。数控机床的坐数控机床的坐标系系 进给运运动坐坐标系系 ISOISOISOISO和中国标准规定：和中国标准规定：和中国标准规定：和中国标准规定：坐坐标轴：数控装：数控装备的每个的每个进给轴(直直线进给、圆进给)定定义为坐坐标系中的系中的一个坐一个坐标轴。数控装数控装备坐坐标系系统标准：准：右手笛卡儿坐右手笛卡儿坐标系系统基本坐基本坐标系：直系：直线进给运运动的坐的坐标系（系（X.Y.Z）。坐）。坐标轴相互关系：由右手定相互关系：由右手定则决定。决定。回回转坐坐标：绕X.Y.Z 轴转动的的圆进给坐坐标 轴分分别用用A.B.C表示，表示，坐坐标轴相互关系由右相互关系由右 手螺旋法手螺旋法则而定。而定。X XY YZ ZX X、Y Y、Z Z+A+A、+B+B、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A 建立机床坐建立机床坐标系的目的系的目的建立数控机床坐建立数控机床坐标系是系是为了确定刀具或工了确定刀具或工件在机床中的位置，确定机床运件在机床中的位置，确定机床运动部件的位置部件的位置及其运及其运动范范围。统一一规定数控机床坐定数控机床坐标系各系各轴的名称及其的名称及其正正负方向，方向，简化数控程序化数控程序编制使制使编制的程序制的程序对同同类型机床有互型机床有互换性。性。ISO标标准的有关准的有关规规定定 1、不不论论数控机床的具体数控机床的具体结结构是工件静止、构是工件静止、刀具运刀具运动动，还还是刀具静止、工件运是刀具静止、工件运动动，都假定，都假定工件不工件不动动，刀具相，刀具相对对于静止的工件运于静止的工件运动动。2、机床坐机床坐标标系系X、Y、Z轴轴的判定的判定顺顺序序为为：先先Z轴轴，再，再X轴轴，最后按右手定，最后按右手定则则判定判定Y轴轴。3、增大刀具与工件之增大刀具与工件之间间距离的方向距离的方向为为坐坐标轴标轴运运动动的正方向的正方向。机机床床坐坐标标系系是是机机床床固固有有的的坐坐标标系系，它它是是制制造造和和调调整整机机床床的的基基础础，也也是是设设置置工工件件坐坐标标系系的的基基础础。在在机机床床经经过过设设计计、制制造造和和调调整整后后，机机床床坐坐标标系系就就已已经经由由机机床床生生产产厂厂家家确确定定好好了了，一一般般情情况下用户不能随意改动。况下用户不能随意改动。数数控控车车床床的的坐坐标标系系是是以以机机床床原原点点为为坐坐标标原原点点建建立立起起来来的的。机机床床原原点点是是机机床床上上一一个个固固定定的的点点，数数控控车车床床的的机机床床原原点点处处于于主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坐标轴及方向的及方向的规定定 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，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+Z+Z第二第二节 数控机床的坐数控机床的坐标系系 432）X轴 X轴一般是最一般是最长的运的运动轴：对铣镗类机床而言机床而言操作者面前的操作者面前的轴就是就是X轴，车床的床的X轴是大拖把的是大拖把的运运动方向方向3）Y轴 用右手定用右手定则确定之。确定之。车床没有床没有Y轴4）回）回转轴 绕X轴旋旋转的刀具（工件）称的刀具（工件）称为A轴，其，其+方向由右方向由右手定手定则确定。确定。绕Y轴旋旋转的刀具（工件）称的刀具（工件）称为B轴，其，其+方向由右方向由右手定手定则确定。确定。绕Z轴旋旋转的刀具（工件）称的刀具（工件）称为C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。+Z+Z+X+X第二第二节 数控机床的坐数控机床的坐标系系 卧式车床的坐标系473.坐坐标系系:机床坐机床坐标系系 工件坐工件坐标系（系（编程坐程坐标系）系）由于机床坐由于机床坐标系的原点在机床的固定位置（系的原点在机床的固定位置（顶点上），点上），对于于编程程时的位置的位置计算极不方便，人算极不方便，人们习惯于以于以图纸设计基准基准为参考点，故采用工件坐参考点，故采用工件坐标系系进行行位置位置计算算，而将工件坐而将工件坐标系的原点在机床坐系的原点在机床坐标系的位置关系（相系的位置关系（相对差差值）记录下来下来-这就是确定工件坐就是确定工件坐标系。系。工件工件坐坐标系可以有几个系可以有几个，这可以方便几个工件的可以方便几个工件的编程。用程。用G54;G55等代等代码 记录机床原点的机床原点的设置（置（车床）床）2023/5/14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。第二第二节 数控机床的坐数控机床的坐标系系 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 为什么要什么要设立机床参考点立机床参考点?数控系数控系统的的处理器能理器能计算所有坐算所有坐标轴相相对于于机床原点的位移量，但系机床原点的位移量，但系统通通电时并不知道各并不知道各轴测量的起点，每个坐量的起点，每个坐标轴的机械行程是由最大限的机械行程是由最大限位开关和最小限位开关来限定的。位开关和最小限位开关来限定的。为了正确地在机床工作了正确地在机床工作时建立机床坐建立机床坐标系系,通通常在每个坐常在每个坐标轴的移的移动范范围内内设置一个置一个测量起点量起点(即机床参考点即机床参考点).所以所以,数控机床开机启数控机床开机启动时，通常都要，通常都要进行返行返回参考点操作，回参考点操作，进行一次位置校准，以行一次位置校准，以正确地在正确地在机床工作机床工作时建立机床坐建立机床坐标系系。机床参考点位置机床参考点位置 参参考考点点一一般般地地都都是是设定定在在各各轴正正向向行行程程极极限限点点的的位位置置上上。该位位置置是是在在每每个个轴上上用用档档块和和限限位位开开关关精精确确地地预先先调整整好好的的，它它相相对于于机机床床原原点点的的坐坐标是一个已知数，一个固定是一个已知数，一个固定值。参参考考点点与与机机床床原原点点的的位位置置可可以以重重合合，也也可可以以不不重重合合，通通过机机床床参参数数指指定定参参考考点点到到机机床床原原点点的的距离距离。数控车床坐标系机床坐标系机床坐机床坐标系与工件坐系与工件坐标系系 编程程总是基于某一坐是基于某一坐标系系统的，因此，弄清楚数的，因此，弄清楚数控机床坐控机床坐标系和工件坐系和工件坐标系的概念及相互关系是系的概念及相互关系是至关重要的。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。工件坐标系工工件件坐坐标标系系是是编编程程人人员员在在程程序序编编制制中中使使用用的的坐坐标标系系，程程序序中中的的坐坐标标值值均均以以此此坐坐标标系系为为依依据据，因因此此又又称称为为编编程程坐坐标标系系。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。零零件件图图样样给给出出以以后后，首首先先应应该该找找出出图图样样上上的的设设计计基基准准点点，图图样样上上其其他他各各尺尺寸寸都都是是以以该该基基准准来来进进行行标标注注的的。同同时时，在在零零件件加加工工过过程程中中有有工工艺艺基基准准，设设计计基基准准应应尽尽量量与与工工艺艺基基准准统统一一。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。工件原点通通常常在在车车床床上上将将工工件件原原点点选选择择在在工工件件右右端端面面与与主主轴轴回回转转中中心心的的交交点点上上，也也可可将将工工件件原原点点选选择择在在工工件件左左端端面面与与主主轴轴回回转转中中心心的的交交点点上上，这这样样工工件件坐坐标标系系也也就就建建立立起起来来了了。因因为为一一般般情情况况下下，车车刀刀是是从从右右端端向向左左端端车车削削，所所以以将将工工件件原原点点设设在在工工件件的的右右端端面面要要比比设设定定在在工工件件的的左左端端面面换换算算尺尺寸寸方方便便。本本章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原点以以工工件件原原点点为为坐坐标标原原点点建建立立起起来来的的坐坐标标系系称称为为工工件件坐坐标标系系。工工件件坐坐标标系系是是人人为为设设定定的的，从从理理论论上上讲讲，工工件件坐坐标标系系的的坐坐标标原原点点选选在在任任何何位位置置都都是是可可以以的的，但但在在实实际际编编程程过过程程中中，其其设设定定的的依依据据是是既既要要符符合合图图样样尺尺寸寸的的标标注注习习惯惯，又又要要便便于于编编程程。所所以以，应应合合理理设设定定工工件件坐坐标标系系。工工件件坐坐标标系系一一旦旦建建立立便便一直有效，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。工工件件坐坐标标系系设设定定后后，CRTCRT屏屏幕幕上上所所显显示示的的便便是是车车刀刀刀刀尖尖相相对对工工件件原原点点的的坐坐标标值值。编编程程时时，工工件件的的各各个个尺尺寸寸坐坐标标都都是是相相对对于于工工件件原原点点而而言言的的。因因此此，数数控控车车床床的的工工件件原原点点也也称称为为程序原点程序原点。程序原点编程坐程坐标系系（车削加工）削加工）四、四、工件坐工件坐标系和机床坐系和机床坐标系的关系系的关系编程时，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。对对刀刀：就就是是确确定定工工件件坐坐标标系系与与机机床床坐坐标标系系的的相相互互位置关系。位置关系。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计基准或工艺基准上。刀刀位位点点：是是指指编编制制数数控控加加工工程程序序时时用用以以确确定定刀刀具具位位置置的基准点。的基准点。对对于于平平头头立立铣铣刀刀、面面铣铣刀刀类类刀刀具具，刀刀位位点点一一般般取取为为刀刀具具轴轴线线与与刀刀具具底底端端面面的的交交点点；对对球球头头铣铣刀刀，刀刀位位点点为为球球心心；对对于于车车刀刀、镗镗刀刀类类刀刀具具，刀刀位位点点为为刀刀尖尖；钻钻头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、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。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。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、直径编程方式程方式在在车削加工的数控程序中，削加工的数控程序中，X轴的坐的坐标值取取为零件零件图样上的直径上的直径值。采用直径尺寸采用直径尺寸编程与零件程与零件图样中的尺寸中的尺寸标注一致，注一致，这样可避免尺寸可避免尺寸换算算过程中可能造成的程中可能造成的错误，给编程程带来很大方便。来很大方便。直径直径编程程A（20，0）B（20，-15）C（40，-25）D（40，-45）数控车床编程特点3、进刀和退刀方式刀和退刀方式对于于车削加工，削加工，进刀刀时采用快速走刀接近工件切削起点采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的，以减少空走刀的时间，提，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到以刀具快速走到该点点时刀尖不与工件刀尖不与工件发生碰撞生碰撞为原原则。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5月14日（1 1）车刀的安装）车刀的安装）车刀的安装）车刀的安装 图图图图4-94-9是车刀安装是车刀安装是车刀安装是车刀安装角度示意图角度示意图角度示意图角度示意图 正确地安装车刀，是保证加工质量，减小刀具磨损，提高刀具使用寿命的重要正确地安装车刀，是保证加工质量，减小刀具磨损，提高刀具使用寿命的重要正确地安装车刀，是保证加工质量，减小刀具磨损，提高刀具使用寿命的重要正确地安装车刀，是保证加工质量，减小刀具磨损，提高刀具使用寿命的重要步骤步骤步骤步骤（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 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。数控数控车削的削的对刀刀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）机外对刀刀仪对刀刀 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5月14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5月14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，