数控机床机械系统(工件的定位)
数控机床技术中的工件定位与调整方法
数控机床技术中的工件定位与调整方法工件定位与调整方法在数控机床技术中扮演着至关重要的角色。
准确的工件定位和调整是保证加工质量和工艺精度的关键步骤。
本文将介绍数控机床技术中常用的工件定位与调整方法，并探讨其原理与应用。
工件定位是指将待加工的工件精确定位在数控机床工作台或刀具上，确保工件在加工过程中的稳定性和精度。
常用的工件定位方法包括夹持定位、对刀定位和基准面定位。
夹持定位是最常见的工件定位方法，它通过夹具将工件固定在数控机床工作台上。
夹具的设计和制作需要考虑到工件的形状、尺寸和加工需求，以确保夹紧力的均匀分布和夹紧的稳定性。
常见的夹具类型包括机械夹具、气动夹具和液压夹具。
选择合适的夹具类型要根据工件的材质、形状和加工过程中的力学要求。
对刀定位是数控机床上的一项重要工作。
通过调整刀具与工件之间的相对位置，确保切削刃与工件表面之间的合适间隙，从而保证加工精度。
常见的对刀定位方法包括机械对刀和光电对刀。
机械对刀通过调整刀具位置和刀具长度进行，需要借助专用对刀仪器，准确定位刀具到工件表面。
光电对刀则是利用光电传感器来检测刀具与工件的距离，通过比较预设值和实际值来进行调整。
基准面定位是通过机床上的基准面来确定工件的位置。
通常情况下，数控机床上的基准面可以是工作台上的刀具孔、工件孔或者机械定位孔。
在加工过程中，将工件与基准面接触，通过位置和角度的调整，确保工件与加工轴线或平面的相对位置精确。
基准面定位方法对于加工复杂的形状和高精度的工件非常重要，可以保证整个加工过程的准确性。
工件调整是指在加工过程中对工件位置、姿态和形状的微调。
工件调整的目的是保证工件的尺寸、形状和表面质量达到设计要求。
常用的工件调整方法包括前置调整、后置调整和中心调整。
前置调整是指在工件加工之前对其进行位置和姿态的微调。
通过测量和调整，使工件与刀具的相对位置达到设计要求。
前置调整可以通过数控机床上的调整装置如调整螺杆、调整块等来实现。
后置调整是指在工件加工之后对其位置和形状进行微调。
CNC机床坐标系的确定及工件坐标系
CNC机床坐标系的规定及工件坐标系1进给运动与坐标系数控加工必须准确描述进给运动。
加工过程中，刀具相对工件运动轨迹和位置决定了零件加工的尺寸、形状。
数控加工就是让数控机床按照数控程序所描述的刀具相对工件运动的轨迹进行切削运动，从而加工出零件的表面形状。
把刀具相对工件的进给运动轨迹简称刀轨，数控机床必须确切知道刀轨，编程人员必须准确描述表达刀轨。
刀轨一般由直线段或圆弧段组成，线段起点、终点、交点、切点的位置是表达刀轨的最主要信息。
数学中，点位可以在坐标系里定义为坐标值。
如果在数控机床上规定建立一个笛卡儿直角坐标系的数控机床坐标系，就可以方便地在机床或在工件的图样上描述刀轨。
CNC编程中，使用数字来“翻译”图纸，将图纸的尺寸变成刀轨。
国际数控标准I S0841规定数控机床标准坐标系采用右手笛卡儿坐标系，如图1所示，用右手笛卡儿坐标系来规定数控机床标准坐标系。
图1右手笛卡儿坐标系规定数控机床标准坐标系2机床标准坐标系规定1.机床坐标系基本规定⑴刀具相对工件运动的原则编程人员编程时可以假定机床加工时工件是静止的。
如果能假定刀具是相对于静止的工件进行进给运动，那么，编程人员可以不必考虑具体机床在加工时是刀具移向工件，还是工件移向刀具，可直接依据零件图样，确定机床加工过程及编程。
⑵机床进给运动的名称、方向规定机床进给运动的坐标轴向用X、Y、Z表示。
表示机床进给运动的坐标系中，X，Y，Z轴向的关系符合右手直角笛卡儿坐标系规则，用右手的拇指、食指和中指分别代表X，Y，Z三轴，三个手指互相垂直，所指方向分别为X，Y，Z轴的正方向。
如图1。
围绕平行X、Y、Z旋转坐标轴的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示。
工件在数控机床上的定位与装夹
精基准的选择
Ø 在实际生产中,经常使用的统1基准形式有： 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统1基准； 2 箱体类零件常使用1面两孔 1个较大的平面和两个距离较
远的销孔 作统1基准； 3 盘套类零件常使用止口面 1端面和1短圆孔 作统1基准； 4 套类零件用1长孔和1止推面作统1基准
Ø 采用统1基准原则好处： 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2 可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数
a）
b）
c）
图5-2 粗基准选择比较
粗基准的选择
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
重要表面原则
为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加 工面为粗基准
精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠
基准重合原则 基准统1原则 自为基准原则
选用设计基准作为定位基准,避免因基 准不重合带来的误差
课堂讨论
数控车床的装夹找正
Ø 打表找正 通过调整卡爪,使得工件坐标系 的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合
Ø 单件的偏心工件 Ø 使用3爪自动定心卡盘装夹较长的工件 Ø 3爪自动定心卡盘的精度不高
7、数控铣床的装夹
通用夹具的选用
平口钳分固定侧与活动侧,固定侧与底面 作为定位面,活动侧用于夹紧
选择平整、光洁、面积大、无飞边毛刺和浇 冒口的表面以便定位准确、夹紧可靠
作为粗基准的表面粗糙且不规则,多次使用 无法保证各加工表面的位置精度
粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗基 准 ◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准
数控车床坐标系与工件坐标系的关系
1. 数控车床坐标系数控车床坐标系是数控车床上固有的坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具（刀架）位置的参考系，其建立在数控车床原点上。
数控车床坐标系各坐标和运动正方向按前述标准坐标系规定设定。
2. 数控车床原点数控车床都有有一个基准位置，称为机床原点，是数控车床制造商设定在数控车床上的一个物理位置，其作用是使数控车床与控制系统同步，建立测量数控车床运动坐标的起始点。
数控车床上有一些固定的基准线，如主轴中心线；还有固定的基准面。
数控车床原点一般设在主轴位于正极限位置时的基准点上，当数控车床的坐标轴手动返回各自的零点以后，用各坐标轴部件上基准线和基准面之间的给定距离来决定数控车床原点位置。
3. 数控车床参考点与数控车床原点相对应的还有一个机床参考点，它也是数控车床上的一个固定点，通常不同于数控车床原点，为了在数控车床工作时建立机床坐标系，要通过参数精确测量来确定。
一般，数控车床工作前，必须先进行回参考点动作，各坐标轴回零，才可以建立数控车床作坐标系。
参考点的位置可以通过调整机械挡块的位置来改变，改变后必须重新精确测量并修改车床参数。
4. 工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系，在进行数控编程时，首先要根据被加工零件的形状特点和尺寸，在零件图样上建立工件坐标系，使零件上的所有几何元素都有确定的位置，同时也决定了在数控加工时，零件在数控车床上的安放方向。
工件坐标系的建立，包括坐标原点的选择和坐标轴的确定。
5. 工件坐标系原点工件坐标系原点也称为工件原点或编程原点，一般用G92或G54~G59指令指定。
编程原点是由编程人员根据编程计算方便性、数控车床调整方便性、对刀方便性、在毛柸上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点。
不按成人员以零件图上的某一固定点为原点建立工件坐标系，编程尺寸均按工件坐标系中的尺寸给定，编程按工件坐标系进行。
数控机床的基本构造及工作原理
数控机床的基本构造及工作原理数控机床是一种利用计算机控制的自动化机械设备。
它是在传统机床的基础上发展而来，具有高精度、高效率和多功能特点。
下面将对数控机床的基本构造和工作原理进行详细介绍。
一、数控机床的基本构造1.机床主体部分：机床主体通常由床身、立柱、横梁和工作台等组成。
床身是整个机床的基础，用于安装和支撑其他各个部件。
立柱起支撑和导向作用，横梁用于支撑和传递载荷，工作台用于支撑工件。
2.传动系统：传动系统将电机产生的动力传递给刀具或工件，实现切削加工。
常见的传动方式包括电机驱动螺杆、齿轮传动和皮带传动等。
3.控制系统：控制系统是数控机床的核心部分，用于实现机床的自动化操作。
它由计算机、数控装置、伺服控制器和编码器等组成。
计算机是控制系统的主控部分，负责接收和处理指令。
数控装置将计算机的指令转化为电信号，控制伺服控制器和驱动器工作。
伺服控制器接收数控装置的信号，输出相应的电流给驱动器，驱动刀具或工件运动。
4.动力系统：动力系统提供机床的驱动力，通常由电机提供动力。
根据不同的切削工况和需求，可以采用不同类型的电机，如交流伺服电机、直流伺服电机和步进电机等。
5.刀具或工件换刀系统：刀具或工件换刀系统用于实现自动化换刀操作，提高生产效率。
根据不同的切削任务和工艺要求，可以配置不同的换刀方式，如手动换刀、自动换刀和带刀库的换刀等。
二、数控机床的工作原理1.编程：要进行数控加工，首先需要编写加工程序。
加工程序是由一系列指令组成的文本文件，用于描述切削路径、刀具换向、进给速度、切削深度等参数。
2.坐标系转换：在编写加工程序时，需要定义一个坐标系，用于描述刀具或工件的位置和运动。
通常使用直角坐标系或极坐标系。
在实际运行时，数控系统会将编程坐标转换为机床坐标，以控制机床的运动。
3.运动控制：数控系统根据加工程序生成的指令，通过伺服控制器控制电机运动，实现刀具或工件在空间中的运动。
伺服控制器接收数控装置发出的指令，输出相应的电流给驱动器，驱动电机旋转。
数控机床的坐标系统
3、编程坐标系(工件坐标系）
又称工件坐标系，是编程时用来定义工 件形状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件装夹到机床上时，应使工件坐标系 与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。
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3、工件原点
工件原点（编程原点）：由编程人员在工件上根据编程 方便性自行设定的编制加工程序的原点。
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设置工件原点的一般原则
工件原点与设计基准或装配基准重合，以利于编程。
工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度小的表 面上。
工件原点最好选在工件的对称中心上。
要便于测量和检验。
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坐标轴方向的确定
（1）Z坐标
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所 决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z 坐标的正向为刀具离开工件的方向。
注意：1、当机床有几个 主轴时，选一个与工件装 夹面垂直的主轴为Z坐标。 2、当机床无主轴时，选 与工件装夹面垂直的方向 为Z坐标。（牛头刨床）
思考：立式铣床中钻头钻孔 时为Z轴的哪个方向？卧式 车床Z轴正方向如何确定？
③ 对于没有回转轴或没有回转工件的机床，X轴平行于主要切削方 向，且以该方向为正方向。（牛头刨床）
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坐标轴方向的确定
（3）Y坐标
在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右 手直角坐标系来确定Y坐标的方向。
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数控机床的两种坐标系
机床坐标系 机床原点
机床零点
编程坐标系 编程原点
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1、机床原点
机床原点（机械原点)：是指机床坐标系的原点,是机床 上的一个固定点.它不仅是在机床上建立工件坐标系的基准 点,而且还是机床调试和加工时的基准点.随着数控机床种类 型号的不同其机床原点也不同,通常车床的机床原点设在卡 盘端面与主轴中心线交点处,而铣床的机床原点则设在机床X、 Y、Z三根轴正方向的运动极限位置.
工件的定位原理及方法简介
工件以一面两孔定位时，为什么要用一个圆柱销和一个菱形销且菱形销怎么是限制一个自由度？一个零件有六个自由度，平移四向、上下两向、旋转两向。
一销可消除平移四向、旋转一向和向下移动三个自由度，再加一销会产生过定位问题，所以，改用菱形销，只留一个向上的自由度。
自由度有计算公式，点、线接触为高付，面接触为低付。
平面自由度计算公式F=3n-(2p+3q),n为自由构件数目（不含支架），p为低副数，q为高副数目数控机床上工件定位的原理在机械加工过程中为确保加工精度，在数控机床上加工零件时，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位，然后将其夹紧。
这种定位与夹紧的过程称为工件的装夹。
用于装夹工件的工艺装备就是机床夹具。
1 工件定位的基本原理六点定位厦理工件在空问具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点(即定位元件)来限制关键的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度，在如y平面上，不在同一直线上的三个支承点限制了工件的王、于三个自由度，这个平面称为主基准面；在平面上沿长度方向布置的两个支承点限制了工件的拿两个自由度，这个平面称为导向平面；工件在xoz乎面上，被一个支承点限制了，一个自由度，这个平面称为止动平面。
工件的六个自由度综上所述，若要使工件在央具中获得唯一确定的位置．就需要在夹具上合理设置相当于定位元件的六个支承点．使工件的定位基准与定位元件紧贴接触，即可消除工件的所有六个自由度．这就是工件的六苣定位原理。
工件的六点定位(2)六点定位原理的应用六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原理，工件在央具中的位置就不能完全确定。
然而．用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用．工件形状不同t定位表面不同，定位点的分布情况会各不相同，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。
数控车床的对刀、坐标系确定及数控加工编程技巧
题目：数控车床的对刀、坐标系确定及数控加工编程技巧毕业论文（设计）任务书论文题目：数控车床的对刀、坐标系确定及数控加工编程巧学号：姓名：专业：数控技术指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求：数控车床对刀基本方法，建立合理工件坐标系，要求数控加工可获得精度高、质量德定的产品，因而在机械制造领城得到了越来越广泛的应角，数控编程是应用数控机床进行零件加工的前提，因而如何合理地编制数控程序成为数控加工的关健。
二．重点研究的问题：数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而言，与普通车床还存在一定的差距。
因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。
三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 论文名称 09年2月23日2 摘要及关键词 09年2月23日3 正文 09年2月28日4 参考文献 09年3月1日5 封面 09年3月2日6 毕业论文任务书 09年3月3日7 学生登记表 09年3月3日四、应收集的资料及主要参考文献资料： 1.车床与车削运动2.刀具材料和切削用量3.数控编程的方法主要参考文献： 1车工工艺与技能训练2 数控机床的编程3 机械制造工艺基础五、文献综述1．车工工艺与技能训练车工工艺是根据技术上先进、经济上合理的原则，研究将毛坯车削合成格工件的加工方法和过程的一门学科，是广大车工人员和科技作者在长期的车削实践中不断总结、长期积累、逐渐升华而成的专业理论知识。
本课程的任务是使学生获得中级车工应具备的专业理论，具体要求如下：（1）了解常用车床的结构、性能和传统，掌握常用车厂的调整方法，掌握车削的有关计算。
（2）了解车工常用工具和量具的结构，熟练掌握其使用方法。
掌握常用刀具的使用方法，能合理地选择切削用量和切削液。
（3）能合理地选择工件饿定位基准和中等复杂工件的装夹方法，掌握常用车床夹具的结构原理。
能独立制定中等复杂工件的车削工艺，并能根据实际情况采用先进工艺。
数控机床新手入门教程
数控机床新手入门教程第一章：数控机床基础知识在工业领域，数控机床被广泛应用于各种加工过程中，它的出现极大地提高了生产效率和产品质量。
但是对于新手来说，数控机床可能显得复杂和难以理解。
在本章中，我们将介绍数控机床的基础知识，帮助新手快速入门。
1.1 什么是数控机床？数控机床是一种能够依靠程序控制工件加工过程的机床。
通过预先设定的程序，数控机床可以自动地执行各种加工操作，如铣削、钻孔、切割等。
相比传统机床，数控机床具有更高的精度和生产效率。
1.2 数控机床的组成数控机床通常由控制系统、执行系统和机械系统三部分组成。
控制系统负责接收和解释加工程序，执行系统负责实际执行加工操作，机械系统则是实现工件的定位和固定。
这三个系统密切配合，共同完成加工任务。
1.3 数控编程数控编程是数控机床的核心技术之一。
编写良好的数控程序可以确保加工过程顺利进行。
数控编程语言通常包括G代码和M代码，新手需要掌握这些代码的基本规则和语法。
第二章：数控机床操作指南在掌握了数控机床的基础知识后，接下来是学习如何正确操作数控机床。
本章将介绍数控机床的操作流程和注意事项，帮助新手顺利上手。
2.1 数控机床的启动和停止在操作数控机床之前，首先需要进行机床的启动操作。
启动过程包括打开电源、检查机床状态等步骤。
而停止操作则是在加工结束后的必要步骤，确保机床安全关闭。
2.2 参考坐标系和工件坐标系的设置在进行加工操作之前，需要确立参考坐标系和工件坐标系。
参考坐标系是机床的基准点，工件坐标系则是工件上各点相对于基准点的坐标。
正确设置坐标系可以保证加工的准确性。
2.3 加工参数的调整根据加工要求，需要对数控机床的加工参数进行调整。
这包括刀具速度、进给速度、切削深度等参数的设置。
合理的加工参数可以提高加工效率和产品质量。
结语数控机床作为现代工业的重要设备，对于新手来说可能有一定的学习曲线。
但是只要掌握了基础知识和操作技巧，就能够轻松应对各种加工任务。
数控车床加工坐标系如何确定
数控车床加工坐标系如何确定？数控车床加工坐标系如何确定？数控车床加工工作是一件要求比较高的事业，在对工件加工制作时，如果坐标设置有一点小小的偏差，就会使产品报废，甚至有可能会带来安全事故。
那么数控车床加工坐标系怎么确定呢？（1）数控机床参考点：参考点也是机床上的一个固定点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。
它的主要作用是用来给机床坐标系一个定位。
（2）机床坐标系：数控机床上的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。
（3）工件坐标系：工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。
工件坐标系原点：在进行数控编程时，首先要根据被加工零件的形状特点和尺寸，将零件图上的某一点设定为编程坐标原点，该点称编程原点。
从理论上将，工件坐标系的原点选在工件上任何一点都可以，但这可能代理啊繁琐的计算问题，增添编程困难。
为了计算方便，简化编程，通常是把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上，具体位置可考虑设置在工件的左端面（或右端面）上，尽量使编程基准与设计基准、定位基准重合。
对刀：机床坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机床坐标系中的位置，通过对刀完成。
对刀的实质是确定工件坐标系的原点在机床坐标系中唯一的位置。
对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。
对到的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。
换刀：当数控机床加工过程中需要换刀时，在编程时就应考虑选择合适的换刀点。
所谓换刀点是指刀架转位换刀的位置，当数控车床确定了工件坐标系后，换刀点可以是某一固定点，也可以是相对工件原点任意的一点。
换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位换刀时不碰工件及其他部位谓准。
上海市松江丰远是在原松江县骏马五金厂（1995年成立）的基础上成立的，位于国际大都市上海的西郊。
工厂是由三线建设大型军工企业回沪人员创建。
二十多年来先后成为几十家内外资企业的配套厂家。
以合理的价格、可靠的质量多次成为年度先锋供应商。
数控机床的坐标系统
图 不同坐标平面
G02、G03的判断
例：
答案
数控加工程序编制
机床只有一个平面时平面指令可省略；当机床有三个坐标平面时，通 常在XY平面内加工平面轮廓曲线，开机后自动进入G17指令状态，在 编写程序时，也可以省略。采用圆弧R编程时规定：当圆弧小于或等 于180°时，R取正值；当圆弧大于，180°时R取负值。采用圆心相 对圆弧起点坐标位置编程时，I、J、K分别为圆心相对于圆弧起点在X、 Y、Z轴方向的坐标增量。若圆弧是一个封闭整圆，则只能使用I、J、 K编程圆弧线的终点坐标可采用绝对值表示。也可以采用终点相对起 点的增量值表示。如图 所示，圆弧的起点为A点，终点为B点。
第二节：数控机床的坐标系统
数控机床的坐标系统
1、刀具相对于静止的工件的原则
2、标准（机床）坐标系的规定
2、运动方向的确定：
（1）Z坐标的确定：与主轴轴线平行的即为Z轴，Z坐标的正方向 是刀具远离工件的方向
（2）X坐标的规定：X坐标一般为水平方向，且垂直于Z轴：对于 工件旋转的机床，X坐标的方向在工件的径向上，且平行于横向滑 座，同样取离开回转中心的方向为正方向，对于刀具旋转的机床规 定：当Z轴为水平时，以刀具后端向工件方向看时，右方向为X轴正 方向；当Z轴为水平时，对于单立柱机床，面对刀具向立柱方向看， 向右方向为X轴正方向。
数控加工程序编制
G41、G42的判断Βιβλιοθήκη G41、G42、G40的应用
第三节 数控加工程序编制
必须用G40指令消去补偿量，使刀具中心轨迹和编程轨迹 重合，如图所示，图中细实线是编程轨迹，点划线是刀具 中心轨迹，图a为G41刀具半径左补偿过程，图b为G42刀 具半径左补偿过程。程序段格式： G00/G01 G41/G42 X Y D F G00/G01 G40 X Y 其中，D 为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半 径的补偿量。 刀具半径补偿的过程分三步，即刀补的建立、刀补执行和 刀补取消。OB为建立刀补段（G41 G01 X50. Y40. F100 D01；），OC段为取消刀补段（G40 G01 X0. Y0. F100； 或G40 G00 X0. Y0.；），B→C段为刀补的进行。G40必 须和G41或G42成对使用。
数控机床工件的定位和夹紧
3.2 工件的定位
2．六点定位原则 在机械加工中，要完全确定工件在夹具中的正确位置，必须 用六个相应的支承点来限制工件的六个自由图3-3 工件的6点定位
3.2 工件的定位
3．定位与夹紧的关系
定位与夹紧的任务是不同的，夹紧不能取代定位。若认为工 件被夹紧，位置不能动，工件的自由度都已限制，这种理解是错 误的。另一方面，若认为工件在夹紧前仍可在定位元件的反方向 有运动的可能，因而自由度并未限制，位置也不确定，这种理解 也是错误的。夹紧的作用是使工件不离开各个定位元件。
（2）可调支承。可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调 整。如图3-10所示为几种常用的可调支承典型结构。
1－可调支承螺钉；2－螺母 图3-10 几种常见可调支承
3.3 工件方式及定位元件
（3）自位支承。自位支承是一种支承本身可随工件定位表面 位置的变化而自动与之相适应的一种定位支承。如图3-11所示是几 种常见的自位支承结构。
此外，按使用机床类型可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。按 驱动夹具工作的动力源可分为气动夹具、液压夹具、气液夹具、 电动夹具、磁力夹具和真空夹具等。
3.1 机床夹具概述
四、机床夹具的组成
机床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向 元件、对刀元件和夹具体等几个部分组成，如图3-1所示。
1．夹紧力的方向 （1）夹紧力的方向应朝向主要定位基面。 如图3-24(a)所示。
图3-24夹紧力方向示意
3.4 工件的夹紧
(2) 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。如图3-25所示为工件 在夹具中加工时常见的几种受力情况。显然，图3-25(a)为最合理， 如图3-25(f)情况为最差。
数控机床的结构概述
4.3.2主传动机械结构
数控机床机械结构要求：高抗振性 1）强迫振动 使机床产生强迫振动的内部振源有高速转动零部件的动态不平衡力、 往复运动件的换向冲击力、周期变化的切削力等。 2）自激振动 这里是指切削自激振动，也称颤振。如图所示。 3）提高机床抗振性的措施 (1) 减少机床的内部振源 (2) 提高静刚度 (3) 增加构件或结构的阻尼
4.3.2主传动机械结构
主轴部件结构： 数控机床的主轴部件，既要满足精加工时精度较高的要求， 又要具备粗加工时高效切削的能力，因此应有更高的动、静刚度 和抵抗变形的能力。主轴部件主要包括主轴、轴承、传动件和密 封件，对于具有自动换刀能力的数控机床，主轴部件还应有刀具 自动装卸装置、主轴准停装置和吹屑装置等。
当换刀时，在主轴上端油缸的上腔A通入压力 油，活塞12的端部推动拉杆7向下移动，同时压 缩蝶形弹簧11，当拉杆7下移到使双瓣卡爪5的下 端移出套筒14时，在弹簧6的作用下，卡爪张开， 喷气头13将刀柄顶松，刀具即可由机械手拔除。
待机械手将新刀装入后，油缸10的下腔通入 压力油，活塞12向上移，蝶形弹簧伸长将拉杆7 和双瓣卡爪5拉着向上，双瓣卡爪5重新进入套筒 14，将刀柄拉紧。
4.3.2主传动机械结构
数控机床机械结构要求：热变形对加工精度的影响小 数控机床的热变形，是影响加工精度的重要因素。引起机床热变形的 热源主要是机床的内部热源，如主电动机、进给电动机发热，摩擦热以及切 削热等。 减少机床热变形及其影响的措施是： 1）减少机床内部热源和发热量； 2）改善散热和隔热条件； 3）均热； 4）合理设计机床的结构布局，减小热变形对精度的影响； 5）采取热变形补偿措施。
4.2 数控机床的整体布局形式
（1）
图具有可编程尾架座双刀架数控车床。
(完整版)数控机床坐标系简介
• （2）X坐标：Z坐标垂直， 且刀具旋转，所以面对刀 具主轴向立柱方向看，向 右为正。
• （3）Y坐标：在Z、X坐标 确定后，用右手直角坐标 系来确定。
事实上，不管是刀具运动还是工件运动，在进行编程计算时， 一律都是假定工件不动，按刀具相对运动的坐标来编程。机床操作 面板上的轴移动按钮所对应的正负运动方向，也应该是和编程用的 刀具运动坐标方向相一致。比如，对立式数控铣床而言，按+X轴移 动钮或执行程序中+X移动指令，应该是达到假想工件不动，而刀具 相对工件往右(+X)移动的效果。但由于在X、Y平面方向，刀具实际 上是不移动的，所以相对于站立不动的人来说，真正产生的动作却 是工作台带动工件在往左移动(即+X'运动方向)。若按+Z轴移动钮， 对工作台不能升降的机床来说，应该就是刀具主轴向上回升；而对 工作台能升降而刀具主轴不能上下调节的机床来说，则应该是工作 台带动工件向下移动，即刀具相对于工件向上提升。
工件坐标 系原点
车床的工件原点一般设在主轴中心线上，多定在工件的左端面或 右端面。铣床的工件原点，一般设在工件外轮廓的某一个角上或工件 对称中心处，进刀深度方向上的零点，大多取在工件表面。对于形状 较复杂的工件，有时为编程方便可根据需要通过相应的程序指令随时 改变新的工件坐标原点；对于在一个工作台上装夹加工多个工件的情 况，在机床功能允许的条件下，可分别设定编程原点独立地编程，再 通过工件原点预置的方法在机床上分别设定各自的工件坐标系。
工件坐标系 原点
机床坐标系 原点
二、数控机床坐标系确定原则
1、刀具相对静止工件而运动的原则
假设：工件固定，刀具相对工件运动。这一原则使编程人员能在不知道是刀 具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就能根据零件图样确定机床的加工过程。 反过来，如果假设当工件运动时，在坐标轴符号上加“′”表示。
简述机床坐标系和工件坐标系的定义
简述机床坐标系和工件坐标系的定义机床坐标系和工件坐标系是机械加工中常用的两种坐标系，它们分别用于描述机床和工件的位置和运动状态。
在机械加工中，正确理解和使用机床坐标系和工件坐标系是非常重要的，因为它们直接影响到加工精度和加工效率。
一、机床坐标系的定义机床坐标系是机床上用于描述机床各个部件位置和运动状态的坐标系。
它是由机床制造厂商根据机床结构和运动方式确定的，通常采用右手笛卡尔坐标系。
机床坐标系的原点通常位于机床的固定部件上，如床身、立柱等，坐标轴的方向和正负方向也是由机床制造厂商规定的。
在机床坐标系中，通常有三个坐标轴，分别是X轴、Y轴和Z轴。
X轴通常指机床的横向移动方向，Y轴指机床的纵向移动方向，Z轴指机床的升降方向。
在数控机床中，还可能存在A轴、B轴、C轴等旋转轴，用于描述机床的旋转运动。
机床坐标系的定义对于机床的编程和操作非常重要。
在机床编程中，需要将工件的加工轮廓转换为机床坐标系下的运动轨迹，以便机床按照预定的路径进行加工。
在机床操作中，需要根据机床坐标系的定义进行机床的调整和校准，以确保机床的精度和稳定性。
二、工件坐标系的定义工件坐标系是用于描述工件位置和运动状态的坐标系。
它是由加工人员根据工件的几何形状和加工要求确定的，通常采用右手笛卡尔坐标系。
工件坐标系的原点通常位于工件的某个特定位置，坐标轴的方向和正负方向也是由加工人员规定的。
在工件坐标系中，通常有三个坐标轴，分别是X轴、Y轴和Z轴。
X轴通常指工件的横向移动方向，Y轴指工件的纵向移动方向，Z轴指工件的垂直方向。
在数控机床中，还可能存在A轴、B轴、C轴等旋转轴，用于描述工件的旋转运动。
工件坐标系的定义对于工件的加工非常重要。
在工件加工中，需要将机床坐标系下的运动轨迹转换为工件坐标系下的运动轨迹，以便控制工具在工件表面上按照预定的路径进行加工。
在工件加工中，还需要根据工件坐标系的定义进行工件的定位和夹紧，以确保工件的加工精度和稳定性。
数控加工中工件的定位与装夹
数控加工中工件的定位与装夹数控加工是一种相对于传统机械加工而言比较新颖和高效的机加工技术，在实际生产中得到了广泛的应用。
而在数控加工过程中，工件的定位和装夹是非常重要的步骤，它直接关系到加工效率和加工质量。
因此，本文将从数控加工中工件的定位和装夹这一关键步骤进行详细的探讨。
一、数控加工中工件定位的意义工件定位是指将工件放置在数控机床上，然后通过一些固定的方式对其进行固定和定位，以便于进行后续的加工操作。
而工件定位的意义在于：（1）确保加工的精度：在数控加工过程中，如果工件的定位不准确，那么加工出来的产品就会存在偏差和误差，从而影响到加工质量和加工效率。
因此，工件的准确定位是确保加工精度的基础。
（2）提高生产效率：在数控加工过程中，确定好工件的定位方式，能够降低装夹时间和加工准备时间，从而大大提高生产效率。
（3）降低人工误差率：在传统机械加工中，工件定位主要是依靠人工精度进行调整，一旦出现误差，就需要重新调整。
而在数控加工中，由于定位方式精确可靠，因此可以大大减少人工误差率，提高加工的精度和效率。
二、工件定位的方法工件定位的方法有多种，不同的工件和加工要求需要采用不同的方式进行定位。
下面将详细介绍几种常见的工件定位方式。
1、平口定位平口定位又称为口型定位，是一种非常常见的工件定位方式。
平口定位的原理是将工件两侧嵌入同样大小的平口夹具中，使其对称放置，这样可以保证工件的中心轴线与机床的中心轴线一致。
平口夹具通常有三爪和四爪两种，具体选用哪种夹具，需要根据工件的形状和尺寸来确定。
2、钩形定位钩形定位是一种常见的平面工件定位方式，它适用于一些长条形的工件。
具体实现方式是使用一根钩子将工件吊起，然后将其嵌入到夹具中进行固定。
这种方法相较于平口定位更容易进行，可以实现快速固定。
3、锥形定位锥形定位是一种针对孔内定位的方法，主要是针对圆锥形孔的工件进行定位。
使用锥形夹具夹住工件，通过锥形“相配”实现工件的定位。
数控机床的机械结构
2、广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品 3、具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
4、对机械结构、零部件的要求高
1.3 数控机床对机械结构的基本要求
1、提高机床结构的静刚度
刚度：结构在特定的激扰下抵抗变形的能力。 静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度， 即引起单位振幅所需要的动态力。 静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构的 固有频率来衡量；
间并联机构为基础，利用
计算机数字控制的方法， 以软件取代部分硬件，以 电气装置和电子器件取代 部分机械传动。
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数控机床的机械结构
3 数控机床的导轨
3.1 数控机床对导轨的基本要求 机床上的直线运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁等上 的导轨进行运动的,导轨的作用概括地说是对运动部件起导向和 支承作用,导轨的制造精度及精度保持性对机床加工精度有着重 要作用的影响。基本要求主要有: 导向精度高; 精度保持性好; 足够的刚度; 良好的摩擦特性; 此外,导轨结构工艺性要好,便于制造和装配,便于检验、 调整和维修,而且有合理的 导轨防护和润滑措施等。
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数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滑动导轨
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数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滚动导轨 滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体,
使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导
轨相比的优点是: ①灵敏度高,且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微,因而运动 平稳,低速移动时,不易出现爬行现象。 ②定位精度高,重复定位精度可达0.2μm。
工件定位与装夹
圆
柱
心
轴
圆锥心轴
数 控 铣 床 类 夹 具
平口虎钳
数 控 铣 床 类 夹 具
压板
数 控 铣 床 类 夹 具
分 度 头
工数 作控 台回 轴转
组 合 夹 具
孔 系 组 合 夹 具
组
合
槽系组合夹具
夹
具
l一长方形基础板； 2一方形支撑件； 3一菱形定位盘； 4一快换钻套； 5一叉形压板； 6一螺栓； 7一手柄杆； 8一分度合件
专用夹 具
专为某一项或类似的几 项加工设计制造的夹具
适用于定型 产品的成批
和大量生产
优点：在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种 专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。
缺点：设计周期较长、投资较大。
组合夹具
由一套结构已经标准化、尺 寸已经规格化的通用元件组
合元件所构成
主要用于中 小批量生产
数控回转 工作台
扩大了机床工艺范围
组合夹具
主要用于中小批量生产，是一种 较经济的夹具。
孔系组合夹具 槽系组合夹具
2.5.6 典型实例
例3－1 如图所 示零件 薄壁筒， 确定夹 装方式 和加工 顺序。
零件内部需要加工； 不需要掉头夹装； 零件内孔尺寸较大，粗加工时可以夹持内孔；
内外圆表面同轴度要求较高，相关表面的形状、 位置精度要求也较高，采用心轴定位加工外表 面； 零件的壁较薄，可用特制扇形卡夹紧。
2.夹紧力大小合适。
3.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
4.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
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三、夹紧力的确定
夹紧力的作用方向应垂直于 主要定位基准面 。
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（二）圆孔表面定位元件 主要有：定位销、刚性心轴和小锥度心轴 1、定位销 固定式定位销：
可换式定位销：
锥面定位销
削边定位销： D<3mm； 3< D<50mm；
D > 50mm
标准菱形定位销
2、刚性心轴：常用于套类零件的定位元件 刚性心轴一般由导向、定位及传动三部分组成
3、小锥度心轴：小锥度心轴可消除工件与心 轴之间的配合间隙，提高定心精度。锥度一 般取 K=1/5000~1/1000
2-5 工件的定位
一、工件定位原理 工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个 确定的正确加工位置。 工件定位可归纳为以下三点： 1、一个工件在空间有六个自由度； 2、运用各种定位元件限制工件某一方向上的 自由度，工件在该方向上的位置就确定了。 3、通过多个定位元件的组合，限制一定数目 的自由度，才可满足该工序的加工精度要求。
工件Biblioteka 位一般有下述四种情况： 完全定位 部分定位 欠定位 重复定位
在工件定位分析中，常将定位元件抽象 为定位支承点。
（一）完全定位：工件在夹具中定位时，六个 自由度均被限制，称为完全定位。
（二）部分定位：工件在夹具中定位时，六个 自由度没有被全部限制，称为部分定位。 此时可能有两种情况： 1、由于工件结构特点，不必限制所有自由度
（2）可调支承：定位支承点的位置可以调节 的定位元件，称为可调支承。 主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。
（3）自位支承：定位支承点的位置随工件定位 基准位置变化而自动与之适应的定位元件， 称为自位支承。 自位支承一般只起一个定位支承点的作用。
2、辅助支承：只起提高工件支承刚性或辅助 定位作用的定位元件，称为辅助支承。
（四）锥面定位元件；当轴类零件要求精确定 心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。 长锥心轴限制五个不定度：
两个顶尖配合使用，限制五个自由度。
（三）外圆表面定位元件：常用的有三类 定位套：实现定心定位 支承板：给外圆定位 V型块：实现外圆表面定心、对中定位
（1）定位套： 长套限制四个不定度，短套限制二个不定度， 锥套限制三个不定度，半圆套长四、短二。
2、支承板： 长板限制二个不定度，短板限制一个不定度。
3、V型块：长V型块限制四个不定度； 短V型块限制二个不定度。
当以两个或两个以上的组合表面定位时，重 复定位可能造成不良后果。
为减少重复定位造成的加工误差，可采取如 下措施： （1）改变定位元件结构
（2）撤消重复定位的定位元件：
（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位 面之间的位置精度
二、定位元件的选择 定位表面不同，应选择不同的定位元件 （一）平面定位元件 1、主要支承：工件定位时起主要定位支承作 用 （1）固定支承：定位支承点的位置固定不变 的定位元件，称为固定支承。
2、由于加工精度要求，不必限制所有自由度
（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位 支承点数目少于工序加工所要求的数目，工 件定位不足，称为欠定位。
（四）重复定位：工件在夹具中定位时，若几 个定位支承点重复限制一个或几个不定度， 称为部分定位。
*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允 许重复定位。 *为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面 定位时，可以出现重复定位。