第一章 數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)(1~3)

1、數(shù)控加工技術(shù) 緒論 主講 機電 黃惠麟MV 4VACYCLESTARTFEEDHOLDEDITAUTOMDIJOGHANDLEZERORETURNMODE0%100%200%FEEDRATEOVERRIDE10%25%50%100%RAPIDOVERRIDE112TURRET INDEX234567891011SLOWFASTEMERGENCYSTOPFANUC10MPOWERONOFFO NG P AX Y Z Q BI J K RCF DH L#MS T/EOBUVWSpE?,()*PAGECURSORSHIFT7 8 94 5 61 2 3- 0+ =CANRESETSTARTCALCI

2、NPUTNC/PCAUXX00.0000Y00.0000Z00.0000XZX1X10X1000ONOFFDRYRUNSINGLEBLOCKMACHINELOCKOPTIONALSTOPBLOCKDELETEX+X-Z-JOYSTICKZ+ONOFFSPINDLEORIGINXZ0%100%130%SPINDLE LOAD0%100%130%AXIS LOADXZODIDCLAMPDIRECTIONOFFONMEMORYPROTECT 數(shù)控加工是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序輸入到機床的數(shù)控裝置或控制計算機中，以控制工件和工具的相對運動，使之加工出合格零件的方法 主講

3、機電 黃惠麟第1章 概論1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生1959年，由于在計算機行業(yè)中研制出晶體管元件，在數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路板，從而跨入了第二代。1965年，出現(xiàn)小規(guī)模集成電路，由于它體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進一步提高。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。以上三代系統(tǒng)，都是采用專用控制計算機的數(shù)控系統(tǒng)，統(tǒng)稱為普通數(shù)控系統(tǒng)。 主講 機電 黃惠麟隨著當今技術(shù)的發(fā)展，小型計算機的價格急劇下降，激烈地沖擊著市場。數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家采用小型計算機來取代專用控制計算機，許多功能可以依靠編制專用程序存在計算機的存儲器中，構(gòu)成控制軟件而加以實現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。這種數(shù)控系統(tǒng)，稱為第四代系統(tǒng)，即計算機

4、數(shù)控系統(tǒng)。 主講 機電 黃惠麟計算機技術(shù)的發(fā)展更新很快，就在1970年前后，有了小型處理器，并且用到了各個行業(yè)，數(shù)控技術(shù)也不例外。以小處理機技術(shù)為特征的數(shù)控系統(tǒng)稱為第五代系統(tǒng)。 1990年的第六代有了PC的數(shù)控機床。 主講 機電 黃惠麟 1.1.2 我國的發(fā)展情況 我國從1958年開始研究數(shù)控機械加工技術(shù)，60年代我國研制出了可以加工非圓齒輪等復(fù)雜形狀的工件的銑床、數(shù)控非圓齒輪插齒機等設(shè)備，保證了加工質(zhì)量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。70年代針對航空工業(yè)等加工復(fù)雜形狀零件的急需，從1973年以來進行了數(shù)控機床的研制，經(jīng)過3年努力，到1975年已試制生產(chǎn)了300多臺數(shù)控機床。198

5、2年，青海第一機床廠生產(chǎn)的XHK754臥式加工中心，長城機床廠生產(chǎn)的CK7815數(shù)控車床可以陸續(xù)形成了批量生產(chǎn)。 主講 機電 黃惠麟 數(shù)控機床可以按多種方式進行分類。若按工藝用途，可將其分為一般數(shù)控機床、數(shù)控加工中心機床、多坐標機床等； 若按測量裝置的有無及位置可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)等系統(tǒng)。 主講 機電 黃惠麟三、數(shù)控加工的特點與適應(yīng)性1.具有加工復(fù)雜形狀零件的能力2.具有良好的加工柔性3.加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定4.生產(chǎn)效率高，勞動強度低5.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 主講 機電 黃惠麟三、數(shù)控加工的特點與適應(yīng)性 根據(jù)數(shù)控加工的特點與大量應(yīng)用實踐，最適應(yīng)（廣義上的適應(yīng)，并非指某一具體種類的數(shù)控機床

6、）數(shù)控加工的零件類型是：1）形狀復(fù)雜2）必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、鉸、鉆及攻螺紋等多工序的零件。3）中、小批量生產(chǎn)4）在通用機床上加工時，要求設(shè)計制造復(fù)雜的專用工具裝夾或需做長時間調(diào)整的零件。5）公差帶小、互換性好、要求精確復(fù)雜的零件第一章 數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 主講 機電 黃惠麟一、一、 數(shù)控機床的基本概念：數(shù)控機床的基本概念：數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)(Numerical Control Technology)：指利用數(shù)字、字：指利用數(shù)字、字母和符號對機械運動及工作過程進行程序控制的技術(shù)；母和符號對機械運動及工作過程進行程序控制的技術(shù)；數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)(Numerical Control Syst

7、em)：指實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)：指實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟硬件模塊有機集成系統(tǒng)，它是數(shù)控技術(shù)的載體；功能的軟硬件模塊有機集成系統(tǒng)，它是數(shù)控技術(shù)的載體；計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)(Computer Numerical Control, CNC)：指以：指以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)；計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控機床數(shù)控機床(Numerical Control Machine Tools)：指應(yīng)用數(shù)控技：指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進行控制的機床。術(shù)對加工過程進行控制的機床。第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)的基本概念 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)控加工是泛指在數(shù)控機床上進行零件加

8、數(shù)控加工是泛指在數(shù)控機床上進行零件加工的工藝方法。工的工藝方法。 一般地說，數(shù)控加工技術(shù)主要涉及數(shù)控機一般地說，數(shù)控加工技術(shù)主要涉及數(shù)控機床加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)兩大方面，數(shù)控加床加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)兩大方面，數(shù)控加工中的刀具、夾具等工裝也在其涉及的范疇之工中的刀具、夾具等工裝也在其涉及的范疇之內(nèi)。內(nèi)。 數(shù)控機床的運動可控性為數(shù)控加工提供了數(shù)控機床的運動可控性為數(shù)控加工提供了硬件基礎(chǔ)，但數(shù)控機床是按照提供給它的指令硬件基礎(chǔ)，但數(shù)控機床是按照提供給它的指令信息信息加工程序來執(zhí)行運動的，因此數(shù)控加加工程序來執(zhí)行運動的，因此數(shù)控加工工藝的制定和零件加工程序的編制是實現(xiàn)數(shù)工工藝的制定和零件加工程序的

9、編制是實現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)?？丶庸さ闹匾h(huán)節(jié)。 主講 機電 黃惠麟 數(shù)控加工的一般過程數(shù)控加工的一般過程 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念二、機床數(shù)控技術(shù)的組成 機床數(shù)控技術(shù)主要由機床本體、數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控加工技術(shù)三大部分組成。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念1.機床本體機床本體：機床本體機床本體是數(shù)控系統(tǒng)的控制對象，是實現(xiàn)是數(shù)控系統(tǒng)的控制對象，是實現(xiàn)加工工件的加工工件的執(zhí)行執(zhí)行部件部件。 由由主運動部件主運動部件（主軸、主運動傳動機（主軸、主運動傳動機構(gòu)）、構(gòu)）、進給運動部件進給運動部件（工作臺、托板（工作臺、托板及相及相應(yīng)的傳動機構(gòu)）、支

10、撐件（立柱、床身等）應(yīng)的傳動機構(gòu)）、支撐件（立柱、床身等）以及自動工件交換（以及自動工件交換（APC)系統(tǒng)、自動刀具系統(tǒng)、自動刀具交換（交換（ATC)系統(tǒng)和系統(tǒng)和輔助裝置輔助裝置（冷卻、潤滑、（冷卻、潤滑、排屑、轉(zhuǎn)位和夾緊裝置等）組成。排屑、轉(zhuǎn)位和夾緊裝置等）組成。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)控機床與普通機床在整體布局上有不少相似之處，數(shù)控機床與普通機床在整體布局上有不少相似之處，在設(shè)計中相對普通機床作了重大的調(diào)整：在設(shè)計中相對普通機床作了重大的調(diào)整：1）采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，機床傳動系統(tǒng)機）采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，機床傳動系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)在為簡化。械結(jié)

11、構(gòu)在為簡化。2）采用了滾珠絲杠、滾動導軌等高效、無間隙的傳動部件）采用了滾珠絲杠、滾動導軌等高效、無間隙的傳動部件，機床各個運動副間的摩擦系數(shù)較小，傳動精度較高。，機床各個運動副間的摩擦系數(shù)較小，傳動精度較高。3）機床的機械結(jié)構(gòu)具有較高的剛度、阻尼及耐磨性，熱變）機床的機械結(jié)構(gòu)具有較高的剛度、阻尼及耐磨性，熱變形降低。形降低。4）機床功能部件、輔助裝置增多，形成了多功能集成化和）機床功能部件、輔助裝置增多，形成了多功能集成化和工藝復(fù)合化的新結(jié)構(gòu)。工藝復(fù)合化的新結(jié)構(gòu)。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念2.數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是一種程序控制系統(tǒng)，它嚴數(shù)控系統(tǒng)是一種程序控制系統(tǒng)，它

12、嚴格按照外部輸入的程序控制機床運動。由格按照外部輸入的程序控制機床運動。由于按規(guī)定標準編制的加工程序，記載了機于按規(guī)定標準編制的加工程序，記載了機床加工所需的全部信息（刀具軌跡信息、床加工所需的全部信息（刀具軌跡信息、工藝信息等工藝信息等 ），故數(shù)控），故數(shù)控 機床可自動加工出機床可自動加工出符合圖樣要求的零件。符合圖樣要求的零件。 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)主要由輸入輸出裝置、數(shù)控主要由輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、進給驅(qū)動裝置、主軸驅(qū)動裝置、電裝置、進給驅(qū)動裝置、主軸驅(qū)動裝置、電器控制裝置等部分組成。器控制裝置等部分組成。 主講 機電 黃惠麟2.數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概

13、念1.數(shù)控裝置數(shù)控裝置：數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。對輸入的信息進行譯碼、處理與計算并發(fā)對輸入的信息進行譯碼、處理與計算并發(fā)出相應(yīng)出相應(yīng)執(zhí)行執(zhí)行命令裝置。命令裝置。 CNC裝置的系統(tǒng)軟件由管理和控制兩裝置的系統(tǒng)軟件由管理和控制兩部分組成。通過部分組成。通過MDI方式直接從鍵盤輸入，方式直接從鍵盤輸入，或通過軟驅(qū)、或通過軟驅(qū)、USB接口、接口、RS232C接口輸入接口輸入的數(shù)控加工程序，由數(shù)控裝置構(gòu)件加以識的數(shù)控加工程序，由數(shù)控裝置構(gòu)件加以識別與解釋，并對解釋結(jié)果的各類數(shù)據(jù)進行別與解釋，并對解釋結(jié)果的各類數(shù)據(jù)進行運算和邏輯處理。運算和邏輯處理。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié)

14、數(shù)控技術(shù)的基本概念2.進給驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置數(shù)控機床的數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)：分主軸伺服系統(tǒng)與：分主軸伺服系統(tǒng)與進行伺服系統(tǒng)兩種，前者主要是實現(xiàn)工作進行伺服系統(tǒng)兩種，前者主要是實現(xiàn)工作加工的切削運動，后者是控制工件加工的加工的切削運動，后者是控制工件加工的成形運動。成形運動。進給驅(qū)動裝置又稱伺服驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置又稱伺服驅(qū)動裝置，是數(shù)控，是數(shù)控裝置和機床本體進給運動執(zhí)行部件的聯(lián)系裝置和機床本體進給運動執(zhí)行部件的聯(lián)系環(huán)節(jié)。它接受來自數(shù)控裝置的位置與速度環(huán)節(jié)。它接受來自數(shù)控裝置的位置與速度控制信息，根據(jù)這些信息，驅(qū)動進給發(fā)動控制信息，根據(jù)這些信息，驅(qū)動進給發(fā)動機帶動執(zhí)行部件運動并正確定位。

15、機帶動執(zhí)行部件運動并正確定位。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念（3）主軸驅(qū)動裝置）主軸驅(qū)動裝置 數(shù)控機床的主軸驅(qū)動裝置是數(shù)控裝數(shù)控機床的主軸驅(qū)動裝置是數(shù)控裝置和機床本體主運動執(zhí)行部件的聯(lián)系環(huán)置和機床本體主運動執(zhí)行部件的聯(lián)系環(huán)節(jié)。它也分為直流主軸驅(qū)動與交流驅(qū)動節(jié)。它也分為直流主軸驅(qū)動與交流驅(qū)動兩種類型。兩種類型。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念3.數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控加工技術(shù) 數(shù)控加工技術(shù)主要涉及數(shù)控加工工數(shù)控加工技術(shù)主要涉及數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工工藝裝備和數(shù)控加工程序藝、數(shù)控加工工藝裝備和數(shù)控加工程序編制等技術(shù)。編制等技術(shù)。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念

16、 人們對多品種小批量生產(chǎn)條件下，數(shù)控加人們對多品種小批量生產(chǎn)條件下，數(shù)控加工工藝裝備和數(shù)控加工程序編制等技術(shù)利用率工工藝裝備和數(shù)控加工程序編制等技術(shù)利用率在良好的使用條件下為在良好的使用條件下為80%，而通常僅為，而通常僅為60%左右，其余左右，其余20%40%。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念（1）數(shù)控加工工藝與工裝）數(shù)控加工工藝與工裝 數(shù)控加工工藝規(guī)程和普通機床加工工藝規(guī)程相比，數(shù)控加工工藝規(guī)程和普通機床加工工藝規(guī)程相比，在許多方面遵循的普遍原則是基本一致的，但數(shù)控加在許多方面遵循的普遍原則是基本一致的，但數(shù)控加工有著它的特殊性。工有著它的特殊性。加工工藝參數(shù)：加工工藝參數(shù)：

17、數(shù)控機床較普通機床的剛度高，數(shù)控加數(shù)控機床較普通機床的剛度高，數(shù)控加工刀具的切削性能好，在同等條件下，所采用的切削工刀具的切削性能好，在同等條件下，所采用的切削用量要比普通機床大，加工效率高。用量要比普通機床大，加工效率高。工藝內(nèi)容：工藝內(nèi)容：數(shù)控加工的工藝內(nèi)容十分具體且相當嚴密，數(shù)控加工的工藝內(nèi)容十分具體且相當嚴密，因為數(shù)控機床自動化程度高，數(shù)控機床的功能復(fù)合化因為數(shù)控機床自動化程度高，數(shù)控機床的功能復(fù)合化和諧越來越高，故數(shù)控加工的工序相對集中，工序數(shù)和諧越來越高，故數(shù)控加工的工序相對集中，工序數(shù)目減少了，但工序內(nèi)容要比普通機床加工的工序內(nèi)容目減少了，但工序內(nèi)容要比普通機床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜

18、。復(fù)雜。 主講 機電 黃惠麟第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念（2）數(shù)控加工程序的編制）數(shù)控加工程序的編制 在掌握數(shù)控加工工藝與工裝技術(shù)的基礎(chǔ)上對在掌握數(shù)控加工工藝與工裝技術(shù)的基礎(chǔ)上對被加工零件做好工藝處理后，便可充分利用數(shù)控被加工零件做好工藝處理后，便可充分利用數(shù)控系統(tǒng)的指令功能編制加工程序。系統(tǒng)的指令功能編制加工程序。第一章 數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 主講 機電 黃惠麟第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的分類及應(yīng)用數(shù)控機床的分類及應(yīng)用數(shù)控沖壓機、彎管機、折彎機等數(shù)控沖壓機、彎管機、折彎機等激光加工機床激光加工機床數(shù)控等離子切割、火焰切割、點焊數(shù)控等離子切割、火焰切割、點焊機、三坐標測量機等機、三坐標測量機等 主講 機

19、電 黃惠麟 數(shù)控加工演示 主講 機電 黃惠麟v二、按運動控制方式分類二、按運動控制方式分類：v可以分為點位控制、直線控制和輪廓控制?？梢苑譃辄c位控制、直線控制和輪廓控制。v概念：概念： v（1 1）點位控制）點位控制 點位控制方式點位控制方式就是刀具與就是刀具與工件相對運動時，只控制工件相對運動時，只控制從一點運動到另一點的準從一點運動到另一點的準確性，而不考慮兩點之間確性，而不考慮兩點之間的運動路徑和方向。的運動路徑和方向。移動時，刀具未加工。移動時，刀具未加工。適用范圍：適用范圍：多應(yīng)用于數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標鏜床和數(shù)控點焊機等。多應(yīng)用于數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標鏜床和數(shù)控點焊機等

20、。 主講 機電 黃惠麟v（2 2）直線控制）直線控制 v直線控制方式直線控制方式就是刀具與工件就是刀具與工件相對運動時，除控制從起點到相對運動時，除控制從起點到終點的準確定位外，還要保證終點的準確定位外，還要保證平行坐標軸的直線切削運動平行坐標軸的直線切削運動。適用范圍：適用范圍：用于簡易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、用于簡易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。數(shù)控磨床。 主講 機電 黃惠麟v（3 3）輪廓控制）輪廓控制( (又稱連續(xù)軌跡控制）又稱連續(xù)軌跡控制） v 輪廓控制輪廓控制就是刀具與工就是刀具與工件件作相對作相對運動時，能對兩個或兩個以上運動時，能對兩個或兩個以上坐標軸的運動同時進行控制。坐標軸的運

21、動同時進行控制。 適用范圍：適用范圍：這類控制方式的數(shù)控機床有這類控制方式的數(shù)控機床有:數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等。床、加工中心等。 主講 機電 黃惠麟 開環(huán)控制數(shù)控機床開環(huán)控制數(shù)控機床三、按進給伺服裝置類型分類三、按進給伺服裝置類型分類： 此類控制的數(shù)控機床其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件。 此類數(shù)控機床的信息是單向的，即進給脈沖發(fā)出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行監(jiān)測，也不能進行誤差校正。 主講 機電 黃惠麟 閉環(huán)控制數(shù)控機床閉環(huán)控制數(shù)控機床 閉環(huán)控制

22、數(shù)控機床是指在機床移動部件上安裝直線位移檢測裝置，直接對工作臺的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終 實現(xiàn)移動部件的精確運動的和定位。 由于工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)數(shù)控機床。 閉環(huán)控制數(shù)控機床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 主講 機電 黃惠麟 半閉環(huán)控制數(shù)控機床半閉環(huán)控制數(shù)控機床 半閉環(huán)控制數(shù)控機床是指在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝 有角位移 電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移，然后 反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進行修正。 由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機床。 主講 機電 黃惠麟v四、按可控制聯(lián)動的坐標軸分類四、按可控制聯(lián)動的坐標軸分類v概念概念：v數(shù)控機床可控制聯(lián)動的坐標軸數(shù)控機床可控制聯(lián)動的坐標軸，是指數(shù)控裝，是指數(shù)控裝置控制幾個伺服電動機，同時驅(qū)動機床移動置控制幾個伺服電動機，同時驅(qū)動機床移動部件運動的坐標軸數(shù)目。部件運動的坐