1．數(shù)控銑床的分類

　　自從工業(yè)革命以來(lái)蘸秘，機(jī)床工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化官卡。大多數(shù)人了解的是銑床車床和鉆床，也就是所說(shuō)的普通機(jī)床僚洋，這些設(shè)備通過(guò)技術(shù)工人操作手輪移動(dòng)刀架使刀具沿正確的方向走刀到零件所加工的位置剥乍。普通機(jī)床需要通過(guò)接受過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)并且具有一定操作技能的操作者在具備一定條件的環(huán)境下才能加工出高質(zhì)量的零件。相對(duì)來(lái)說(shuō)候赏，普通設(shè)備的加工效率較低斧炎，成本較高。

　　數(shù)控設(shè)備在相當(dāng)多的領(lǐng)域已經(jīng)完全或逐漸取代了普通設(shè)備盯媚，與普通機(jī)床不同铝寿，數(shù)控機(jī)床加工零件的過(guò)程完全自動(dòng)地進(jìn)行，加工過(guò)程中人工不能干預(yù)抖唧。因此匣诉，首先必須將所要加工件的全部信息诡岂，包括工藝過(guò)程、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡及走刀方向曾瞪、位移量登鄙、工藝參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量掰儿、切削深度）以及輔助動(dòng)作（換刀骤公、變速、冷卻扬跋、夾緊阶捆、松開）等，按加工順序采用標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定的程序指令編寫出正確的數(shù)控加工程序钦听，然后輸入到數(shù)控設(shè)備的控制系統(tǒng)中洒试，隨后控制系統(tǒng)按數(shù)控程序的要求控制數(shù)控機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工。所謂數(shù)控編程朴上，一般指包括零件圖樣分析垒棋、工藝分析與設(shè)計(jì)、圖形數(shù)學(xué)處理痪宰、編寫并輸入程序清單叼架、程序校驗(yàn)的全部工作過(guò)程。數(shù)控編程可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種方式衣撬。

　　數(shù)控銑床可進(jìn)行鉆孔乖订、鏜孔、攻螺紋具练、輪廓銑削乍构、平面銑削、平面型腔銑削及空間三維復(fù)雜型面的銑削加工喝壹。加工中心抬奠、柔性加工單元是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的，其主要加工方式也是銑加工方式叛剩。

　　數(shù)控銑床可按通用銑床的分類方法分為以下3類：

　　（1）數(shù)控立式銑床

　　數(shù)控立式銑床主軸軸線垂直于水平面蚓绞，這種銑床占數(shù)控銑床的大多數(shù)，應(yīng)用范圍也最廣派料。目前三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床占數(shù)控銑床的大多數(shù)雌吱，一般可進(jìn)行三軸聯(lián)動(dòng)加工。

　±按摇（2）臥式數(shù)控銑床

　　臥式數(shù)控銑床的主軸軸線平行于水平面盼蝴。為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)或萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)四軸和五軸聯(lián)動(dòng)加工。這樣既可以加工工件側(cè)面的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓卖织，又可以實(shí)現(xiàn)在一次裝夾中通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)改變零件的加工位置也就是通常所說(shuō)的工位嘴缓，進(jìn)行多個(gè)位置或工作面的加工。 

　∮┣纭（3）立臥兩用轉(zhuǎn)換銑床

　　這類銑床的主軸可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換吐句，可在同一臺(tái)數(shù)控銑床上進(jìn)行立式加工和臥式加工，同時(shí)具備立店读、臥式銑床的功能嗦枢。 

　　2．?dāng)?shù)控銑床的主要加工對(duì)象

　　（1）平面類零件

　　平面類零件的特點(diǎn)表現(xiàn)在加工表面既可以平行水平面屯断，又可以垂直于水平面文虏，也可以與水平面的夾角成定角；目前在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件殖演，平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡(jiǎn)單的一類零件氧秘，一般只需要用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩軸聯(lián)動(dòng)或三軸聯(lián)動(dòng)即可加工。在加工過(guò)程中趴久，加工面與刀具為面接觸丸相，粗、精加工都可采用端銑刀或牛鼻刀朋鞍。

　∫烟怼（2）曲面類零件

　　曲面類零件的特點(diǎn)是加工表面為空間曲面妥箕，在加工過(guò)程中滥酥，加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸。表面精加工多采用球頭銑刀進(jìn)行涮婿。

　　3．?dāng)?shù)控銑床的坐標(biāo)系

　　為了描述點(diǎn)在平面和空間中的位置棍丽，首先需要定義一個(gè)確定方向和相對(duì)位置的坐標(biāo)系，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系掠佛。它規(guī)定直角坐標(biāo)X慈翔、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的正方向用右手法則判定蔽碘，圍繞各坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)軸A因镊、B、C的正方向用右手螺旋法則判定武慨。數(shù)控加工采用的是空間三維坐標(biāo)系晋劫，三維坐標(biāo)系是在二維即平面坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)垂直方向的軸，通常稱之為Z軸行掰，為平行于機(jī)床主軸的坐標(biāo)軸怎机。

　　（1）建立加工坐標(biāo)系的步驟

　　為了在數(shù)控設(shè)備上加工零件，首先需要確定工件在機(jī)床上的位置仲闽，因此脑溢，必須建立一個(gè)與加工零件相關(guān)的坐標(biāo)系，雖然數(shù)控設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于允許或者機(jī)床上赖欣、或者工件上屑彻、或者夾具上的任何位置都可以作為數(shù)控編程的零點(diǎn)而建立坐標(biāo)系，但最佳的解決方案選擇既簡(jiǎn)單又方便定位的位置畏鼓，這樣操作者通過(guò)按控制面板上的幾個(gè)按鈕就可以完成建立加工坐標(biāo)系了酱酬。具體操作可以簡(jiǎn)單的定義為以下幾個(gè)步驟：

　　① 根據(jù)數(shù)控編程坐標(biāo)系或加工坐標(biāo)系確定零件坐標(biāo)系的位置和坐標(biāo)軸的方向云矫。

　∩殴痢② 利用零件和夾具上定位面建立加工坐標(biāo)系。

　∪觅鳌③ 校正加工坐標(biāo)系挑社，通過(guò)校正加工坐標(biāo)系，使建立的加工坐標(biāo)系滿足數(shù)控加工的要求巡揍。

　⊥醋琛（2）建立加工坐標(biāo)系的要素

　　幾何元素點(diǎn)、線奸桃、面對(duì)找正和校正加工坐標(biāo)系非常有用音拢，一個(gè)關(guān)鍵的因素是可以確定零件和夾具上的特征位置，進(jìn)而確定加工坐標(biāo)系的位置葬陡。在實(shí)際操作中丈蛇，零件和夾具上的定位面、定位孔等經(jīng)常作為找正和校正加工坐標(biāo)系的主要手段阁巨，這主要基于通過(guò)簡(jiǎn)單的幾何運(yùn)算就可以將機(jī)床坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系聯(lián)系起來(lái)抬宽。以下是建立加工坐標(biāo)系的三個(gè)要素。

　“妒佟① 確定坐標(biāo)平面：選擇和找正定位面確定工作平面的方向和位置硝僻。

　　② 確定坐標(biāo)軸方向：平移或旋轉(zhuǎn)所測(cè)量的元素作為方向矢量確定加工坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向践斟，旋轉(zhuǎn)元素需垂直于已找正的元素毕沫。這控制著軸線相對(duì)于工作平面的旋轉(zhuǎn)定位。

　《ナ辍③ 確定坐標(biāo)系原點(diǎn)：作為定義X嫂焕、Y、Z坐標(biāo)軸的原點(diǎn)或零點(diǎn)慈俯。

　　4．?dāng)?shù)控銑床的零點(diǎn)  

　　數(shù)控程序的刀位點(diǎn)位置和刀位矢量確定依賴于加工坐標(biāo)系的位置渤刃，所以，在加工零件前必須確定加工坐標(biāo)系或編程坐標(biāo)系的準(zhǔn)確位置。

　　在普通設(shè)備上加工工件時(shí)卖子，操作技師通常使用刀具的刃邊或刃口來(lái)確定工件的邊緣位置作為加工的零點(diǎn)略号，然后用機(jī)床刻度盤的刻度值或者數(shù)字顯示器顯示的讀數(shù)通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)確定工作坐標(biāo)系的零點(diǎn)，所有的位置都以此點(diǎn)作為參考點(diǎn)洋闽，這也就是加工坐標(biāo)系的由來(lái)玄柠。   

　　數(shù)控銑床和普通銑床的工作原理是一樣的：加工前必須確定工件在機(jī)床上的位置，或者用刻度盤值或者用位置數(shù)字顯示器的數(shù)值給零件定位诫舅。然后羽利，操作者通過(guò)按數(shù)控機(jī)床控制面板上的按鈕來(lái)建立加工坐標(biāo)系，也就是通常所說(shuō)的零點(diǎn)刊懈。只不過(guò)零點(diǎn)的位置確定通過(guò)數(shù)控設(shè)備控制系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)算來(lái)完成这弧。

　　在數(shù)控銑床上建立工件的加工坐標(biāo)系，是為了確定工件在加工坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置虚汛，首先應(yīng)該了解兩個(gè)零點(diǎn)的概念匾浪，它們分別是機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)和加工坐標(biāo)系原點(diǎn)。

　　數(shù)控銑床都有一個(gè)參考點(diǎn)珊辛，也就是通常所說(shuō)的機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)或機(jī)床的初始位置蚜烹，是由機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)固定基準(zhǔn)位置點(diǎn)，通過(guò)限位開關(guān)或傳感器來(lái)建立障渡。作用是使機(jī)床與控制系統(tǒng)同步报案，建立測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。從實(shí)際意義上講篙袄，機(jī)床零點(diǎn)是固定不變的抚揖，通常在機(jī)床的右上方。當(dāng)機(jī)床啟動(dòng)后池致，機(jī)床必須執(zhí)行返回到機(jī)床零點(diǎn)的固定循環(huán)程序即初始化程序宰蘸，然后將機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)之間的偏置值自動(dòng)存儲(chǔ)在機(jī)床控制單元MCU（Machine Control Unit）中督靶。

　　對(duì)于數(shù)控編程和數(shù)控加工來(lái)說(shuō)剥犯，還有一個(gè)重要的原點(diǎn)是程序原點(diǎn)，是編程員在進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)定義的幾何基準(zhǔn)點(diǎn)铃挠，并以此點(diǎn)作為加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)邓星，即通常所說(shuō)的工件原點(diǎn)。工件坐標(biāo)系是零件進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)確定的加工坐標(biāo)系应结。 

　　5．?dāng)?shù)控銑床偏置

　∨偬邸（1）機(jī)床偏置的概念

　　機(jī)床零點(diǎn)和工作零點(diǎn)之間的距離，叫做偏置鹅龄。每個(gè)坐標(biāo)軸都有互相關(guān)聯(lián)的各自的偏置值揩慕，該值存儲(chǔ)在機(jī)床控制單元的偏置寄存器中。在進(jìn)行零件數(shù)控加工時(shí)，機(jī)床控制單元將一直存儲(chǔ)這些偏置值迎卤，并利用這些偏置值自動(dòng)跟蹤和移動(dòng)刀具到正確的位置拴鸵。偏置值也可以在機(jī)床控制單元中進(jìn)行編輯或調(diào)整。例如：在X-偏置值上加1mm蜗搔，則整個(gè)坐標(biāo)系就會(huì)向X正向移動(dòng)1mm劲藐，一種常見的控制工件加工質(zhì)量而進(jìn)行的調(diào)整方法。

　≌疗唷（2）機(jī)床坐標(biāo)系的設(shè)置和偏置

　　大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都能建立多個(gè)工件偏置來(lái)定義多個(gè)工件坐標(biāo)系聘芜。事實(shí)上，即便加工同一個(gè)工件需要建立多個(gè)工件坐標(biāo)系缝龄，也無(wú)需完全重新建立工作坐標(biāo)系磁揽。該任務(wù)可以通過(guò)設(shè)置G代碼或G指令來(lái)完成工件的偏置。最常用的坐標(biāo)系設(shè)置指令為G54林没，其他坐標(biāo)系設(shè)置指令為G55～G59等屏部。

　　6．刀具參數(shù)預(yù)設(shè)置

　　刀具預(yù)設(shè)置常常用來(lái)設(shè)置最新安裝的刀具參數(shù)包括長(zhǎng)度偏置值、直徑值等律腊。設(shè)置的方法有試切法藐捉、機(jī)床內(nèi)部對(duì)刀法、機(jī)床外部對(duì)刀法辑蛔，下面介紹最常見的對(duì)刀儀測(cè)量法氛玛。

　　（1）對(duì)刀儀測(cè)量法

　　對(duì)刀儀測(cè)量法為機(jī)床外部對(duì)刀法昔主，其目的是在數(shù)控機(jī)床外部預(yù)先設(shè)置刀具參數(shù)蹂勺，而不需將數(shù)控機(jī)床停下來(lái)，手動(dòng)方式使刀具觸及到工件來(lái)進(jìn)行刀具參數(shù)設(shè)置字钓。

　　對(duì)刀儀上有一個(gè)預(yù)先裝好的携帘、與刀柄相配合的錐孔，對(duì)刀時(shí)先將刀具安裝到刀柄上姊象，再將裝有刀具的刀柄插到對(duì)刀儀的配合錐孔中旨椒；然后使用一個(gè)無(wú)接觸光學(xué)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量刀具，無(wú)接觸光學(xué)系統(tǒng)通常為一個(gè)剖面投影儀堵漱，它能通過(guò)較大的放大倍數(shù)允許操作者測(cè)量刀具參數(shù)综慎。對(duì)刀儀上的光學(xué)放大鏡可以聚焦刀具的刃端，記錄聚焦后的刀具長(zhǎng)度偏置值勤庐、刀尖圓角和直徑值等刀示惊；最后將所有的刀具參數(shù)值手工輸入或通過(guò)系統(tǒng)傳輸?shù)綑C(jī)床控制系統(tǒng)偏置值寄存器中，這樣愉镰，精確的數(shù)控加工就可以開始了米罚。

　【凇（2）機(jī)外對(duì)刀儀的組成

　　●  刀柄定位機(jī)構(gòu)

　　對(duì)刀儀的刀柄定位機(jī)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)刀柄相對(duì)應(yīng)，它是測(cè)量的基準(zhǔn)录择，所以要有很高的精度崭孤，并與加工中心的定位基準(zhǔn)要求一樣，以保證測(cè)量和使用的一致性糊肠。定位機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)精度很高的主軸辨宠、使主軸回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和使主軸與刀具之間拉緊的預(yù)緊機(jī)構(gòu)3部分。

　　●  測(cè)頭與測(cè)量機(jī)構(gòu)

　　測(cè)頭有接觸式和非接觸式兩種捌养，接觸式測(cè)頭直接接觸刀具的主要測(cè)量點(diǎn)（最高點(diǎn)和最大外圓處）湾蝙；非接觸式主要用光學(xué)的方法，把刀具投影到屏幕上進(jìn)行測(cè)量螃妨。測(cè)量機(jī)構(gòu)提供刀刃的切削點(diǎn)處的Z軸和X軸尺寸值惰绘，即刀具的軸向尺寸和徑向尺寸，測(cè)量的讀數(shù)有機(jī)械式（如游標(biāo)刻線尺）的耐叽，也有數(shù)顯和光學(xué)式的蟀蛆。

　　●  測(cè)量數(shù)據(jù)處理裝置

　　測(cè)量數(shù)據(jù)處理裝置的作用是將刀具的測(cè)量值自動(dòng)打印出來(lái)，或與上一級(jí)管理計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)录抖，進(jìn)行柔性加工男沛，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修正和補(bǔ)償。

　　同其他的如手動(dòng)使刀具接觸或試切工件邊緣的方法相比两候，采用對(duì)刀儀測(cè)量刀具參數(shù)的方法更加精確滞泣、快捷。通常媳阴，手工移動(dòng)主軸使刀具接觸或試切工件邊緣的方法受很多情況的限制奋屠，如實(shí)際刀具的精度、工件試切邊緣的精度以及操作者的測(cè)量手法等窃爷。另一方面邑蒋，使用對(duì)刀儀測(cè)量刀具直徑偏置比單純輸入一個(gè)刀具直徑值更精確，操作者和編程員必須考慮到主軸的旋轉(zhuǎn)精度問(wèn)題按厘，因?yàn)閷?shí)際加工過(guò)程中刀具是隨主軸一同旋轉(zhuǎn)的医吊。

　　精度較高的機(jī)外對(duì)刀儀所配置的系統(tǒng)具有更多的功能，使用更加方便刻剥。例如：刀具參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)自動(dòng)傳輸?shù)綑C(jī)床控制系統(tǒng)中遮咖，直接成為操作者所需要的刀具參數(shù)滩字，這樣造虏，就不需要操作者將刀具參數(shù)手工輸入機(jī)床控制單元中，可以避免人為錯(cuò)誤的發(fā)生麦箍。

　　機(jī)外對(duì)刀儀主要用來(lái)測(cè)量刀具的長(zhǎng)度漓藕、直徑陶珠、刀具形狀、角度享钞。對(duì)于加工中心刀庫(kù)中存放的刀具其主要參數(shù)都要有準(zhǔn)確的值揍诽，這些參數(shù)值在編制加工程序時(shí)都要加以考慮。使用中因刀具損壞需要更換新刀具時(shí)泄楷，用機(jī)外對(duì)刀儀可以測(cè)出新刀具的主要參數(shù)值竖枚，以便掌握與原刀具的偏差，然后通過(guò)修改刀補(bǔ)值確保其正常加工眠荒。此外路棍，用機(jī)外對(duì)刀儀還可測(cè)量刀具切削刃的角度和形狀等參數(shù)，有利于提高加工質(zhì)量薄称。

　∨实稹（3）刀具參數(shù)測(cè)量注意事項(xiàng)

　　●  使用對(duì)刀儀應(yīng)注意的問(wèn)題

　　使用前要用標(biāo)準(zhǔn)芯軸進(jìn)行校準(zhǔn)。每臺(tái)對(duì)刀儀都隨機(jī)帶有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)刀芯軸丐忠，要妥善保護(hù)使其不銹蝕或受到外力作用而變形要嘿。每次使用前都要對(duì)軸向和徑向尺寸進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　●  靜態(tài)刀具參數(shù)測(cè)量值的修正    

　　靜態(tài)測(cè)量的刀具尺寸和實(shí)際加工出的尺寸之間有一差值坦推。影響這一差值的因素很多或腔，主要有：   

　　·刀具和機(jī)床的精度和剛度。 

　　·加工工件的材料和狀況擅揖。    

　　·冷卻液和冷卻系統(tǒng)的狀態(tài)隶丁。    

　　·使用對(duì)刀儀的技巧和熟練程度等.

　　由于以上原因，靜態(tài)測(cè)量的刀具尺寸應(yīng)大于加工后的實(shí)際尺寸呕童，因此對(duì)刀時(shí)要考慮一個(gè)修正值漆际，這要由操作者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)選，一般要偏大0.01～0.05mm夺饲。

　　●  工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的修正

　　零件找正或夾具定位裝夾后奸汇，必須正確測(cè)定工件的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，然后輸入到偏置寄存器中往声。進(jìn)行試切削時(shí)擂找，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素的影響，如機(jī)床的重復(fù)定位精度浩销。即便使用同一程序加工贯涎，實(shí)際加工尺寸也可能因?yàn)榧庸l件的變化而出現(xiàn)較大的偏移，這時(shí)可根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行修正慢洋，直至滿足零件技術(shù)要求為止塘雳，最終使得刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與數(shù)控編程軌跡完全重合，必要時(shí)為了提高工件的加工精度普筹，也可以采用以上方法進(jìn)行刀具補(bǔ)償修正败明。 

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