五轴数控加工中心的控制原理

五轴数控加工中心数控系统的控制原理学生：鱼海翔学号：12009130581指导教师：段建中加工中心：安装了刀库的数控铣床特点：●具有自动交换刀具的功能●可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能五轴数控加工中心数控系统的控制原理1.三轴数控系统的控制原理2.四轴数控系统的控制原理3.五轴数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理数控机床的坐标系●基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。●回转坐标：绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A五轴数控加工中心数控系统的控制原理数控机床坐标系确定方法1、假设：工件固定，刀具相对工件运动。2、标准：右手笛卡儿直角坐标系——拇指为X向，食指为Y向，中指为Z向。3、顺序：先Z轴，再X轴，最后Y轴。Z轴——机床主轴；X轴——装夹平面内的水平向；Y轴——由右手笛卡儿直角坐标系确定。4、方向：退刀即远离工件方向为正方向。五轴数控加工中心数控系统的控制原理+Z+X+YZ坐标正方向规定：刀具远离工件的方向+Z+X五轴数控加工中心数控系统的控制原理机床坐标系与工件坐标系编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的五轴数控加工中心数控系统的控制原理机床原点与机床坐标系●机床原点★机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立。★机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。●机床坐标系★以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。★机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。五轴数控加工中心数控系统的控制原理工件原点与工件坐标系●工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。●工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。●工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理第一部分三轴数控系统的控制原理一.三轴数控（CNC）加工中心的特点1.可以加工任意形状的板式工件；2.可将多种加工工艺（铣﹑钻﹑锯等）集中到一台机床上完成加工；3.能迅速变换加工其他的工件。五轴数控加工中心数控系统的控制原理三轴加工：采用三个线性轴（X,Y,Z)形成直角坐标系统●三轴二联动：对于平面加工，一般三根轴中只采用两根进行加工，第三根作为辅助●三轴三联动：对于空间曲面加工，三根轴同时进行加工二.三轴数控加工的分类及举例五轴数控加工中心数控系统的控制原理三轴二联动两轴同时运动△yi△Li△xiIJ五轴数控加工中心数控系统的控制原理两轴半联动加工-----“行切法”以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴作周期性进给。例如：钻孔机五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理三轴三联动五轴数控加工中心数控系统的控制原理SSXYSSZXYXZ以内循环滚珠螺母的回珠器为例。其滚道母线SS为空间曲线，可用空间直线去逼近。五轴数控加工中心数控系统的控制原理三轴联动视频（A、B、C轴）五轴数控加工中心数控系统的控制原理第二部分四轴数控系统的控制原理四轴联动加工同时控制X、Y、Z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动直纹扭曲面五轴数控加工中心数控系统的控制原理在四坐标机床上加工，除了三个直角坐标联动外，为了保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，刀具还应绕O1（或O2）作摆动联动。飞机大梁五轴数控加工中心数控系统的控制原理四轴联动雕铣机视频五轴数控加工中心数控系统的控制原理第三部分五轴数控系统的控制原理五轴联动五轴数控加工中心数控系统的控制原理从结构上分为三种形式：双摆头式：双转台式：摆头转台式：五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴联动加工的特点：●可避免刀具干涉，加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件,加工适应性广。如图（a）●对于直纹面类零件,可采用侧铣方式一刀成型,加工质量好、效率高。如图（b）五轴数控加工中心数控系统的控制原理●对一般立体型面特别是较为平坦的大型表面,可用大直径端铣刀端面逼近表面进行加工,走刀次数少,残余高度小，可大大提高加工效率与表面质量。如图（c）五轴数控加工中心数控系统的控制原理●对工件上的多个空间表面可一次装夹进行多面、多工序加工,加工效率高并有利于提高各表面的相互位置精度。如图（d）五轴数控加工中心数控系统的控制原理●五轴加工时,刀具相对于工件表面可处于最有效的切削状态。如图（e）●在某些加工场合,可采用较大尺寸的刀具避开干涉,刀具刚性好,有利于提高加工效率与精度。如图（f）五轴数控加工中心数控系统的控制原理实例分析五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理五轴数控加工中心数控系统的控制原理