數(shù)控編程 基礎篇

1、數(shù)控數(shù)控機床基本知識機床基本知識1.11.1數(shù)控和數(shù)控機床數(shù)控和數(shù)控機床1.21.2數(shù)控機床的數(shù)控機床的 產生與發(fā)展產生與發(fā)展1.31.3數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類1.41.4數(shù)控機床的加工特點及應用范圍數(shù)控機床的加工特點及應用范圍1.51.5數(shù)控機床組成及工作原理數(shù)控機床組成及工作原理1.1 1.1 數(shù)控和數(shù)控機床數(shù)控和數(shù)控機床認知數(shù)控機床：認知數(shù)控機床： 數(shù)控機床主要包括數(shù)控車床和數(shù)控銑床數(shù)控機床主要包括數(shù)控車床和數(shù)控銑床數(shù)控：即數(shù)字控制（數(shù)控：即數(shù)字控制（Numerical Control，簡稱，簡稱NC） 數(shù)控機床數(shù)控機床：（：（ Numerically Control led Ma

2、chine Tool）是是數(shù)控技術數(shù)控技術與與機床機床相結合的產物，是一種通過相結合的產物，是一種通過數(shù)字信息控制機床數(shù)字信息控制機床按給定的運動規(guī)律進行自動加工的按給定的運動規(guī)律進行自動加工的機電一體化新型加工裝備，是數(shù)字控制機床按給定的機電一體化新型加工裝備，是數(shù)字控制機床按給定的運動規(guī)律進行自動加工的機電一體化新型加工裝備，運動規(guī)律進行自動加工的機電一體化新型加工裝備，是數(shù)字精致與機床精致密切結合而發(fā)展起來的。是數(shù)字精致與機床精致密切結合而發(fā)展起來的。 凡是用凡是用數(shù)字化的代碼數(shù)字化的代碼把零件加工過程中的把零件加工過程中的各種各種操作和步驟操作和步驟以及以及刀具與工件之間的相對位移量刀

3、具與工件之間的相對位移量記記錄在錄在介質介質上，送入計算機或數(shù)控系統(tǒng)，經過譯碼運算、上，送入計算機或數(shù)控系統(tǒng)，經過譯碼運算、處理，控制處理，控制機床的刀具與工件的相對運動機床的刀具與工件的相對運動，加工出所，加工出所需的零件，此類機床統(tǒng)稱為數(shù)控機床。需的零件，此類機床統(tǒng)稱為數(shù)控機床。1.2 1.2 數(shù)控機床的產生與發(fā)展數(shù)控機床的產生與發(fā)展機械制造產業(yè)作為國民工業(yè)的基礎，其產品更是日趨機械制造產業(yè)作為國民工業(yè)的基礎，其產品更是日趨精密復雜，特別是在航空、航天、軍事等領域。精密復雜，特別是在航空、航天、軍事等領域。數(shù)控機床能夠滿足多品種、小批量、高精度的自動化數(shù)控機床能夠滿足多品種、小批量、高精度

4、的自動化生產，能夠提高生產效率、提高產品質量、降低生產生產，能夠提高生產效率、提高產品質量、降低生產成本。成本。數(shù)控機床是綜合了計算機應用技術、自動控制、精密數(shù)控機床是綜合了計算機應用技術、自動控制、精密測量、微電子技術、機械加工技術、機床結構設計和測量、微電子技術、機械加工技術、機床結構設計和組成工藝等各領域里最新技術而發(fā)展起來的。組成工藝等各領域里最新技術而發(fā)展起來的。數(shù)控機床的歷史（兩個極端和六代的發(fā)展）數(shù)控機床的歷史（兩個極端和六代的發(fā)展） 1.1.數(shù)控（數(shù)控（NCNC）階段（）階段（1952195219701970年）年） 2.2.計算機數(shù)控（計算機數(shù)控（CNCCNC）階段（）階段（

5、19701970年年現(xiàn)在）現(xiàn)在）數(shù)控未來發(fā)展的趨勢數(shù)控未來發(fā)展的趨勢 1. 1. 繼續(xù)向開放式、基于繼續(xù)向開放式、基于PCPC的第六代方向發(fā)展的第六代方向發(fā)展 2. 2. 向高速化和高精度化發(fā)展向高速化和高精度化發(fā)展 3. 3. 向智能化方向發(fā)展向智能化方向發(fā)展 應用自適應控制技術應用自適應控制技術 引入專家系統(tǒng)指導加工引入專家系統(tǒng)指導加工 引入故障診斷專家系統(tǒng)引入故障診斷專家系統(tǒng) 智能化數(shù)字伺服驅動裝置智能化數(shù)字伺服驅動裝置 1.3 1.3 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類1、按加工工藝分類、按加工工藝分類u金屬切削類數(shù)控機床：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、金屬切削類數(shù)控機床：數(shù)控車床、數(shù)控銑床

6、、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、加工中心。加工中心具有多種工藝數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、加工中心。加工中心具有多種工藝手段，帶有刀庫和自動換刀裝置，在加工過程中可以自動手段，帶有刀庫和自動換刀裝置，在加工過程中可以自動選刀和換刀。選刀和換刀。u金屬成型類數(shù)控機床：數(shù)控板料折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)金屬成型類數(shù)控機床：數(shù)控板料折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控沖床等?？貨_床等。u特種加工類數(shù)控機床：數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花成型特種加工類數(shù)控機床：數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花成型機、數(shù)控激光切割機、數(shù)控火焰切割機等機、數(shù)控激光切割機、數(shù)控火焰切割機等u其它類數(shù)控機床：數(shù)控等離子切割、火焰切割、數(shù)控三坐其它類數(shù)控機床：

7、數(shù)控等離子切割、火焰切割、數(shù)控三坐標測量儀等標測量儀等2、按運動軌跡分類、按運動軌跡分類u點位控制數(shù)控機床：特點是指刀具從某一點位置準確點位控制數(shù)控機床：特點是指刀具從某一點位置準確轉移到目標點位置，在移動過程中，不進行切削加工，轉移到目標點位置，在移動過程中，不進行切削加工，只要保證點與點之間的準確定位，對于兩點之間的運只要保證點與點之間的準確定位，對于兩點之間的運動軌跡不做嚴格要求，對于點位控制的孔加工機床只動軌跡不做嚴格要求，對于點位控制的孔加工機床只要求獲得精確的孔系坐標。（鉆、鏜、沖）要求獲得精確的孔系坐標。（鉆、鏜、沖）u點位直線控制數(shù)控機床：特點是將點位控制和直線控點位直線控制數(shù)

8、控機床：特點是將點位控制和直線控制結合起來，同時具有點位控制和直線控制的功能。他制結合起來，同時具有點位控制和直線控制的功能。他在加工過程中不僅要巴證點與點之間的準確定位，在加工過程中不僅要巴證點與點之間的準確定位， 還要保證兩點之還要保證兩點之 間的運動軌跡是間的運動軌跡是 一條直線，而且一條直線，而且 在走直線的過程在走直線的過程 中可以進行切削中可以進行切削 加工也可以不加工。加工也可以不加工。 其對直線的速度其對直線的速度 是可以控制的。是可以控制的。（車、銑、鏜銑）（車、銑、鏜銑）u輪廓控制數(shù)控機床：又稱連續(xù)控制機床，特點是能輪廓控制數(shù)控機床：又稱連續(xù)控制機床，特點是能夠對兩個或兩個

9、以上的運動坐標的位移和速度進行夠對兩個或兩個以上的運動坐標的位移和速度進行連續(xù)嚴格的控制，以加工任意斜率的直線、圓弧、連續(xù)嚴格的控制，以加工任意斜率的直線、圓弧、拋物線。配以自動編程，可加工形狀復雜的曲線和拋物線。配以自動編程，可加工形狀復雜的曲線和曲面。（銑，車曲面。（銑，車、磨、電加工）、磨、電加工）3、按伺服控制方式不同分類、按伺服控制方式不同分類u開環(huán)控制數(shù)控機床：特點是沒有位置檢測反饋裝置，開環(huán)控制數(shù)控機床：特點是沒有位置檢測反饋裝置，伺服驅動裝置主要是步進電動機。數(shù)控裝置將工件加伺服驅動裝置主要是步進電動機。數(shù)控裝置將工件加工程序處理后輸入指令脈沖信號，通過環(huán)形分配器和工程序處理后

10、輸入指令脈沖信號，通過環(huán)形分配器和步進電動機功率放大器、步進電動機，再經過減速齒步進電動機功率放大器、步進電動機，再經過減速齒輪、滾珠絲杠、螺母副驅動執(zhí)行部件（工作臺）做直輪、滾珠絲杠、螺母副驅動執(zhí)行部件（工作臺）做直線移動。數(shù)控裝置按照程序加工要求控制指令脈沖的線移動。數(shù)控裝置按照程序加工要求控制指令脈沖的數(shù)量、頻率和通電順序，達到控制執(zhí)行部件運行的位數(shù)量、頻率和通電順序，達到控制執(zhí)行部件運行的位移量、速度和運動方向的目的。移量、速度和運動方向的目的。信息單方向傳送信息單方向傳送開環(huán)控制數(shù)控機床的優(yōu)缺點：開環(huán)控制數(shù)控機床的優(yōu)缺點：缺點：沒有位置反饋和糾正偏差的能力，缺點：沒有位置反饋和糾正偏

11、差的能力，加工精度不高；加工精度不高；優(yōu)點：結構簡單，調試方便，維修容易，優(yōu)點：結構簡單，調試方便，維修容易，成本低廉；成本低廉；u閉環(huán)控制數(shù)控機床：閉環(huán)控制數(shù)控機床：特點是機床上裝有位置檢測反饋特點是機床上裝有位置檢測反饋裝置，直接對工作臺的位移量進行測量。伺服驅動裝裝置，直接對工作臺的位移量進行測量。伺服驅動裝置主要是直流伺服電動機和交流伺服電動機。在加工置主要是直流伺服電動機和交流伺服電動機。在加工過程中，安裝在工作臺上的檢測元件將測量到的工作過程中，安裝在工作臺上的檢測元件將測量到的工作臺的實際位移經過反饋回路送回控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，臺的實際位移經過反饋回路送回控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，與所

12、要求的指令位移進行比較，用與所要求的指令位移進行比較，用比較的差值進行控比較的差值進行控制制，直到差值消除，最終實現(xiàn)精確定位。，直到差值消除，最終實現(xiàn)精確定位。閉環(huán)控制數(shù)控機床的優(yōu)缺點：閉環(huán)控制數(shù)控機床的優(yōu)缺點：優(yōu)點：可以消除機械傳動部件制造和傳動誤差給工優(yōu)點：可以消除機械傳動部件制造和傳動誤差給工件帶來的影響，提高加工精度件帶來的影響，提高加工精度缺點：各部件的摩擦特性、剛性以及間隙等都是非缺點：各部件的摩擦特性、剛性以及間隙等都是非線性量，給調試工作造成較大困難，電動機的控制線性量，給調試工作造成較大困難，電動機的控制電路比較復雜，檢測元件價格昂貴，控制穩(wěn)定經較電路比較復雜，檢測元件價格昂

13、貴，控制穩(wěn)定經較難保證，成本高，測試維修困難。難保證，成本高，測試維修困難。u半閉環(huán)控制數(shù)控機床：特點是位置檢測裝置安裝在進半閉環(huán)控制數(shù)控機床：特點是位置檢測裝置安裝在進給絲杠的端部或伺服電動機的軸上，不直接反饋機床給絲杠的端部或伺服電動機的軸上，不直接反饋機床的直線位移量，而是角位移量元件（旋轉變壓器，脈的直線位移量，而是角位移量元件（旋轉變壓器，脈沖編碼器等）測量絲杠或電動機的旋轉角度，從而推沖編碼器等）測量絲杠或電動機的旋轉角度，從而推算出機床移動部件的位移量，只對中間環(huán)節(jié)進行了反算出機床移動部件的位移量，只對中間環(huán)節(jié)進行了反饋。饋。半閉環(huán)控制數(shù)控機床優(yōu)缺點：半閉環(huán)控制數(shù)控機床優(yōu)缺點：優(yōu)

14、點：精度較閉環(huán)控制差；優(yōu)點：精度較閉環(huán)控制差；缺點：穩(wěn)定性好，成本較低，調試維修缺點：穩(wěn)定性好，成本較低，調試維修比較容易，兼顧了開環(huán)和閉環(huán)兩者的特比較容易，兼顧了開環(huán)和閉環(huán)兩者的特點點1.4 1.4 數(shù)控機床的加工特點及應用范數(shù)控機床的加工特點及應用范圍圍1 1、數(shù)控機床的加工特點、數(shù)控機床的加工特點l對零件的加工適應性強，靈活性好對零件的加工適應性強，靈活性好l加工將度高，產品質量未定加工將度高，產品質量未定l自動化程度高，勞動強度低自動化程度高，勞動強度低l生產效率高生產效率高l良好的經濟效益良好的經濟效益l有利于生產管理的現(xiàn)代化有利于生產管理的現(xiàn)代化2 2、數(shù)控機床的應用范圍、數(shù)控機床

15、的應用范圍l最適合數(shù)控機床加工的零件最適合數(shù)控機床加工的零件l比較適合數(shù)控機床加工的零件比較適合數(shù)控機床加工的零件l不適合數(shù)控機床加工的零件不適合數(shù)控機床加工的零件1.5 1.5 數(shù)控機床組成及工作原理數(shù)控機床組成及工作原理數(shù)控機床是采用數(shù)控技術對工作臺運動和切削加工過程數(shù)控機床是采用數(shù)控技術對工作臺運動和切削加工過程進行控制的機床。進行控制的機床。1、數(shù)控機床的組成（七部分）、數(shù)控機床的組成（七部分）數(shù)控機床的組成：數(shù)控機床的組成：加工程序：加工程序：并非物理組成部分，加工程序起控制作用，控制介并非物理組成部分，加工程序起控制作用，控制介質有穿孔紙帶、磁帶、光盤、磁盤等質有穿孔紙帶、磁帶、光

16、盤、磁盤等輸入裝置：輸入裝置：將存儲在控制介質上的加工程序傳給將存儲在控制介質上的加工程序傳給CNCCNC裝置，有光裝置，有光電紙帶閱讀機，錄音機、磁盤驅動器、光驅等，可用操作面板電紙帶閱讀機，錄音機、磁盤驅動器、光驅等，可用操作面板上的鍵盤直接輸入。上的鍵盤直接輸入。數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控系統(tǒng)：機床的核心部件。包括微機、通用輸入輸出外圍設機床的核心部件。包括微機、通用輸入輸出外圍設備以及相關軟硬件。備以及相關軟硬件。伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)：機床的執(zhí)行機構。接受機床的執(zhí)行機構。接受CNCCNC裝置發(fā)來的指令脈沖信號，裝置發(fā)來的指令脈沖信號，控制機床執(zhí)行部件的進給速度、方向和位移量?？刂茩C床執(zhí)行部件的進給速

17、度、方向和位移量。檢測反饋裝置：檢測反饋裝置：將測量值轉化為電信號反饋給數(shù)控裝置將測量值轉化為電信號反饋給數(shù)控裝置輔助控制裝置：輔助控制裝置：結語機械與液壓部件之間的各種開關執(zhí)行電氣結語機械與液壓部件之間的各種開關執(zhí)行電氣的控制裝置，如急停、換刀、冷卻液開關等。的控制裝置，如急停、換刀、冷卻液開關等。機床本體：機床本體：是實現(xiàn)切削加工的主體，對加工過程起支撐作用，是實現(xiàn)切削加工的主體，對加工過程起支撐作用，主要包括機床的主運動部件、進給運動部件、執(zhí)行部件和基礎主要包括機床的主運動部件、進給運動部件、執(zhí)行部件和基礎部件。部件。2 2、機床的工作原理、機床的工作原理 數(shù)控機床加工零件的工作過程如圖數(shù)控機床加工零件的工作過程如圖1818所示。所示。加工步驟如下：加工步驟如下： （1）根據被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序段格式編寫出加工程序。 （2）將所編寫加工程序指令輸入到機床數(shù)控裝置中。 （3）數(shù)控裝置對程序（代碼）進行處理之后，向機床各個坐標的伺服驅動機構和輔助控制裝置