數(shù)控車床培訓(xùn)一..精要課件

1、數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v授課內(nèi)容數(shù)控機床的編程與操作v v v 授課老師：刁燕數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要第第1章章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ)數(shù)控加工編程基礎(chǔ)1.1數(shù)控加工編程基礎(chǔ)數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 1.21.31.4數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.1數(shù)控機床的基本知識數(shù)控機床的基本知識v1.1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展歷程 v1.數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床v 數(shù)控即數(shù)字控制(Numerical Control，簡稱NC），數(shù)控技術(shù)即NC技術(shù)，是用數(shù)字化信號發(fā)出指令并控制機械執(zhí)行預(yù)定動作的技術(shù)。計算機數(shù)控(Computer Numerical Control，簡稱CNC）是指用計算機，按照存儲在計算機內(nèi)讀寫存儲器中的控制程序去執(zhí)

2、行數(shù)控裝置的一部分或全部數(shù)控功能，實現(xiàn)部分或全部的數(shù)控功能。 采用數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字控制的一整套裝置和設(shè)備，稱為數(shù)控系統(tǒng)。v 數(shù)控機床就是裝備有數(shù)控系統(tǒng)，采用數(shù)字信息進行自動控制機床運動及其加工過程的機床。它是用輸入專用或通用計算機中的數(shù)字信息來控制機床的運動，自動將零件加工出來。 數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v2.數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展v 數(shù)控機床主要是為了實現(xiàn)復(fù)雜多變零件的自動化加工而產(chǎn)生的，數(shù)控機床的發(fā)展，依賴于電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制和精密測量技術(shù)的發(fā)展，軟件式數(shù)控是采用微處理器及大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路組成的數(shù)控系統(tǒng)，它具有很強的程序存貯能力和控制功能，這些控制功能是由一系列控制程序 (駐

3、留系統(tǒng)內(nèi)）來實現(xiàn)的。軟件或數(shù)控系統(tǒng)通用性很強，幾乎只需要改變軟件，就可以適應(yīng)不同類型機床的控制要求，具有很大的柔性。目前微型機數(shù)控系統(tǒng)幾乎完全取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.1.2數(shù)控機床的組成及加工原理v1數(shù)控機床的組成v數(shù)控機床主要由以下幾部分組成，如圖1-1所示。v（1）控制介質(zhì)與程序輸入輸出設(shè)備v（2） 數(shù)控裝置v（3）伺服系統(tǒng)v（4）輔助控制裝置v（5）機床本體v2.數(shù)控機床的加工原理數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要機床本體機床本體 主主 進進 輔輔運運 給給 助助動動 運運 動動機機 動動 作作構(gòu)構(gòu) 機機 機機 構(gòu)構(gòu) 構(gòu)構(gòu)電控制裝置電控制裝置輔助控制及強輔助控制及強 數(shù)數(shù)

4、控控 裝裝 置置CNC輸入輸出裝置輸入輸出裝置置檢測裝置置檢測裝置伺服驅(qū)動及位伺服驅(qū)動及位圖1-1 數(shù)控機床的組成數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要零件圖工藝分析刀具方案夾具方案工藝設(shè)計刀輔具選擇刀具確定刀具調(diào)整卡手工編程自動編程組合夾具通用夾具程序單刀具調(diào)整手動輸入紙帶輸入夾具調(diào)整數(shù)控機床通訊傳輸(R232C)合格零件圖1-2 數(shù)控機床的加工過程數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.1.3 數(shù)控機床的分類 v1按工藝用途分v（1）金屬切削類數(shù)控機床v（2）金屬成型類數(shù)控機床v（3）特種加工類數(shù)控機床v（4）其他類數(shù)控機床v2按控制運動軌跡分類v（1）點位控制數(shù)控機床v（2）直線控制數(shù)控機床v（3）輪廓控制數(shù)控機床數(shù)控車

5、床培訓(xùn)一.精要v3. 按伺服系統(tǒng)的控制方式分類v （1）開環(huán)伺服系統(tǒng)v工作原理：每當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出一個指令脈沖信號，就使步進電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個固定角度，機床工作臺移動一定的距離。v特點： 開環(huán)伺服系統(tǒng)沒有工作臺位移檢測裝置，對機械傳動精度誤差沒有補償和校正，工作臺的位移精度完全取決于步進電動機的步距角精度、齒輪箱中齒輪副和絲杠螺母副的精度與傳動間隙等，所以這種系統(tǒng)很難保證較高的位置控制精度。同時由于受步進電動機性能的影響，其速度也受到一定的限制。但這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、工作可靠、穩(wěn)定性好、價格低廉，因此被廣泛用于精度要求不太高的經(jīng)濟型數(shù)控機床上。數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)

6、v工作原理：數(shù)控裝置發(fā)出位移指令脈沖，經(jīng)電動機和機械傳動裝置使機床工作臺移動，安裝在工作臺上的位量檢測器把機械位移變成電學(xué)量，反饋到輸入端與輸入信號相比較，得到的差值經(jīng)過放大和變換，最后驅(qū)動工作臺向減少誤差的方向移動。如果輸入信號不斷地產(chǎn)生，則工作臺就不斷地跟隨輸入信號運動。v特點：閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，將工作臺的實際位置檢測出來并與CNC裝置的指令進行比較，用差值進行控制，因而可以達到很高的定位精度，同時還能達到較高的速度。在精度要求高的大型和精密機床上應(yīng)用十分廣泛。由于系統(tǒng)增加了檢測、比較和反饋裝置，所以結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不穩(wěn)定因素多，調(diào)試維修比較困難 .數(shù)控車床培訓(xùn)一

7、.精要v（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)v 半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)控制系統(tǒng)的伺服機構(gòu)中裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服機構(gòu)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角間接檢測移動部件的位移，然后反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進行比較，用比較后的差值進行控制，使移動部件補充位移，直到差值消除為止的控制系統(tǒng)。v特點：半閉環(huán)控制系統(tǒng)伺服機構(gòu)沒有將絲杠螺母機構(gòu)齒輪機構(gòu)等傳動機構(gòu)包括在閉環(huán)中，所以這些傳動機構(gòu)的傳動誤差仍然會影響移動部件的位移精度。但半閉環(huán)伺服系統(tǒng)將慣性大的工作臺安排在閉環(huán)之外，系統(tǒng)調(diào)試較容易，穩(wěn)定性好。所能達到的精度、速度和動態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機床所采用。數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v4按可控制軸

8、數(shù)與聯(lián)動軸數(shù)分類v 可控制軸數(shù)是指系統(tǒng)最多可以控制的坐標(biāo)軸數(shù)目，聯(lián)動軸數(shù)是指數(shù)控系統(tǒng)按加工要求控制同時運動的坐標(biāo)軸數(shù)目。v 多坐標(biāo)軸按照一定的函數(shù)關(guān)系同時協(xié)調(diào)運動，稱為多軸聯(lián)動。按照聯(lián)動軸數(shù)可以分為：v（1）兩軸聯(lián)動v（2）兩軸半聯(lián)動 v（3）三軸聯(lián)動v（4）多坐標(biāo)聯(lián)動 數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.1.4 數(shù)控機床的加工特點v1適應(yīng)性強，用于單件小批量和具有復(fù)雜型面的工件的加工.v2加工精度高，加工零件質(zhì)量穩(wěn)定.v3生產(chǎn)效率高.v4能實現(xiàn)復(fù)雜的運動.v5減輕勞動強度，改善勞動條件 .v6有利于生產(chǎn)管理.數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.3 數(shù)控機床坐標(biāo)系數(shù)控機床坐標(biāo)系v1.3.1標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系及其運動方向v機床

9、相對運動的規(guī)定v 2坐標(biāo)系的規(guī)定v 在數(shù)控機床上加工零件，機床的動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令來控制的，為了確定機床上運動的位移和運動的方向，需要坐標(biāo)系來實現(xiàn)，這個坐標(biāo)系叫標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，也稱為機床坐標(biāo)系。v 數(shù)控機床上的坐標(biāo)系采用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系。圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向，數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要+ Z+ Y+ Z+ C+ X+ Y+ B+ X+ A+ A 、 + B或+ C+ X 、 + Y 或 + Z圖1-9 右手笛卡爾直角坐標(biāo)系數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v3、運動

10、方向的規(guī)定vJB3051-82中規(guī)定：機床某一部件運動的正方向是增大刀具與工件之間距離的方向。v（1）Z坐標(biāo) v Z坐標(biāo)的運動由傳遞切削力的主軸決定，即平行主軸軸線的坐標(biāo)軸為Z坐標(biāo)。v（2）X坐標(biāo)v X坐標(biāo)平行于工件的裝夾面，一般是水平的。對于工件旋轉(zhuǎn)的機床，X坐標(biāo)的在工件的徑向上，且平行于橫向拖板。刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為X坐標(biāo)的正方向，X運動的正方向指向右，v（3）Y坐標(biāo) v Y坐標(biāo)軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸。Y坐標(biāo)的正方向根據(jù)X和Z坐標(biāo)的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來確定。數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要圖1-10 機床坐標(biāo)系數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.3.2機床原點與機床參考點v1.機床原點v 機床

11、原點又稱機械原點，是機床坐標(biāo)系的原點。該點是機床上設(shè)置的一個固定點，它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準(zhǔn)參考點。v 數(shù)控車床的機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處，如圖1-11所示。 數(shù)控銑床的機床原點一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，如圖1-12所示。 v2.機床參考點v 機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。v 通常在數(shù)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。圖1-13所示為數(shù)控車床的參考點與機床原點。數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要圖1-11 車床的機床原

12、點圖1-12 銑床的機床原點數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要圖1-13 數(shù)控車床的參考點數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v1.3.3編程坐標(biāo)系v 編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。v 編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。如圖1-14所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點 數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要圖1-14 編程坐標(biāo)系數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v1.3.4加工坐標(biāo)系v 加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。v 加工原點也稱為編程原點，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點在機床坐標(biāo)系中的位置。 v 加工原點一般按如下原則選?。簐(1) 加工原點應(yīng)選在工件圖

13、樣的尺寸基準(zhǔn)上。 v(2) 能使工件方便地裝夾、測量和檢驗。v(3) 盡量選在尺寸精度、光潔度比較高的工件表面上，這樣可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。v(4) 對于有對稱幾何形狀的零件，加工原點最好選在對稱中心點上。 數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.4 數(shù)控加工的工藝設(shè)計v1.4.1數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇v 1.適于數(shù)控加工的內(nèi)容v（1）通用機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容； v（2）通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容； v（3）通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容。v 2.不適于數(shù)控加工的內(nèi)容v（1）占機調(diào)整時間長。v（2）加工部位分散，需要多次安裝、

14、設(shè)置原點。v（3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.4.2 數(shù)控加工零件圖的工藝性分析v 被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。v1.尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點 v2.幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確v3.定位基準(zhǔn)可靠v4.統(tǒng)一幾何類型及尺寸數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計v1加工方法的選擇v 一般地，數(shù)控車床適合于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔；立式數(shù)控銑床適合于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等；臥式數(shù)控銑床則適合

15、于加工箱體、泵體和殼體類零件；多坐標(biāo)聯(lián)動的加工中心還可以用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪和模具等。v2工序的劃分v（1）工序的劃分的原則v工序的劃分原則有工序集中原則和工序分散原則兩種。 v（2）工序劃分方法 v 按零件裝夾定位方式劃分v 按所用刀具劃分v 按粗、精加工劃分v 按加工部位劃分數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v3加工順序的安排v 基面先行原則v 先粗后精原則 v 先面后孔原則v 先主后次原則 v4零件的定位與夾具的選擇v（1）定位與夾緊方案的選擇v 盡可能使設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計算基準(zhǔn)統(tǒng)一。v 減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面。v 避免采用占機人工調(diào)整時間長的裝夾

16、方案。v 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位。1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v（2）選擇夾具的基本原則v 數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機床的坐標(biāo)方向相對固定；二是要能協(xié)調(diào)零件和機床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。同時考慮以下幾點：v 單件小批量生產(chǎn)時優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和節(jié)省生產(chǎn)費用。 v 零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間，減少輔助時間。v 夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各表面的加工。即夾具要開敞，其定位夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。v 為提高數(shù)控加工效率，批量較大的零

17、件加工可采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。v 為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾具精度高。 1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v5.確定走刀路線和工步順序v 走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。走刀路線的確定在數(shù)控車削編程和數(shù)控銑削編程的對應(yīng)章節(jié)中作具體介紹。 v6.刀具與切削用量的選擇v（1）刀具的選擇v 選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容和工件材料等因素。數(shù)控加工不僅要求刀具的精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計數(shù)控車床培訓(xùn)一

18、.精要v（2）切削用量的選擇v（3）切削用量的選擇原則v 粗加工時切削用量的選擇原則 首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。v 精加工時切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v7.對刀點與換刀點的確定v（1）對刀點v 對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準(zhǔn)點。對于數(shù)控機床來說，在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一

19、相對位置是通過確認對刀點來實現(xiàn)的。對刀點可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，有時對刀點就選擇在零件的加工原點。對刀點的選擇原則如下。v 所選的對刀點應(yīng)使程序編制簡單。v 對刀點應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置。v 對刀點應(yīng)選在加工時檢驗方便、可靠的位置。v 對刀點的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v7.對刀點與換刀點的確定v（2）刀位點v刀位點是指刀具的定位基準(zhǔn)點。在進行數(shù)控加工編程時，往往是將整個刀具濃縮視為一個點，那就是刀位點。它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參照點。一般來說，立銑刀、端銑刀的刀位點是刀具軸線與刀具底面的交點；球頭銑刀的刀位點是球頭的球心點或球頭頂點；鏜刀、車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭是鉆尖或鉆頭底面中心；線切割的刀位點則是線電極的軸心與零件面的交點。常見刀具的刀位點如圖1-15所示。1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要圖1-15 刀位點1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計數(shù)控車床培訓(xùn)一.精要v1.4.4 數(shù)控編程中的數(shù)值計算v1.基點和節(jié)點的坐標(biāo)計算v2.刀位點軌跡的計算v 刀位點時標(biāo)志刀具所處不同位置的坐標(biāo)點，不同類型的刀具其刀位點不同，數(shù)控系統(tǒng)就是從對刀點開始控制刀位點運動，并由刀具的切削刃加工出所要求的零件輪廓，零