數(shù)控加工的基本知識課件

第一章數(shù)控加工的基本知識一、數(shù)控加工技術基礎二、數(shù)控機床的分類與應用三、數(shù)控編程的基礎知識四、數(shù)控加工技術的發(fā)展第一章數(shù)控加工的基本知識一、數(shù)控加工技術基礎一、數(shù)控加工技術基礎1、基本概念1）數(shù)字控制——以數(shù)字化指令對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。NC—NumericalControlNC已成為數(shù)控加工的專用術語2）數(shù)控系統(tǒng)——利用數(shù)字控制技術實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。3）數(shù)控機床——裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。一、數(shù)控加工技術基礎1、基本概念1）數(shù)字控制——以數(shù)字化指令2、數(shù)控技術的發(fā)展1952年在美國麻省理工學院誕生了世界上第一臺三坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床第一代

電子管NC第二代

晶體管NC第三代

小規(guī)模集成電路NC第四代

小型計算機NC第五代

微機NCCNCMNC2、數(shù)控技術的發(fā)展1952年在美國麻省理工學院誕生了世界上第3、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床機床本體數(shù)控系統(tǒng)輸入輸出裝置數(shù)控裝置（核心）伺服驅動系統(tǒng)位置檢測反饋裝置可編程邏輯控制器（PLC)3、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床機床本體數(shù)控系統(tǒng)輸入輸出裝置數(shù)控裝數(shù)控裝置內的計算機對通過輸入裝置以數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進行一系列處理后，再通過伺服系統(tǒng)及可編程序控制器向機床主軸及進給等執(zhí)行機構發(fā)出指令，機床主體則按照這些指令，并在檢測反饋裝置的配合下，對工件加工所需的各種動作，如刀具相對于工件的運動軌跡、位移量和進給速度等項要求實現(xiàn)自動控制，從而完成工件的加工。4、數(shù)控加工原理數(shù)控機床的工作過程數(shù)控裝置內的計算機對通過輸入裝置以數(shù)字和字符編數(shù)控加工的基本知識課件5、數(shù)控原理：脈沖脈沖當量可達0.001mm以上

脈沖由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，控制系統(tǒng)控制脈沖發(fā)送的數(shù)量和時機等，伺服系統(tǒng)按給定的脈沖數(shù)量控制數(shù)控機床每個方向按脈沖當量精確前進一定的距離。5、數(shù)控原理：脈沖脈沖當量可達0.001mm以上脈沖直線插補插補原理：AB直線插補插補原理：AB圓弧插補插補原理：AB圓弧插補插補原理：AB二、數(shù)控機床的組成與分類數(shù)控機床的品種規(guī)格較多，從不同角度對其進行考查，就有不同的分類方法，一般可根據(jù)其功能和結構，按以下原則進行分類。二、數(shù)控機床的組成與分類數(shù)控機床的品種規(guī)格較多，從不同角度對11不能進行插補a.點位控制

PositioningControl)1)按運動方式分類11不能進行插補a.點位控制

PositioningCo12平行坐標軸和與坐標軸成45°角加工b）直線控制(Straight-lineControl)12平行坐標軸和與坐標軸成45°角加工b）直線控制(S13C）輪廓控制（ContourControl)13C）輪廓控制（ContourControl)14輸入脈沖步進電動機驅動電路功率步進電動機機械傳動鏈機床運動部件a）開環(huán)控制系統(tǒng)2)按控制方式分類14輸入脈沖步進電動機功率步進機械機床運a）開環(huán)控制系統(tǒng)2)15開環(huán)控制系統(tǒng)電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大15開環(huán)控制系統(tǒng)電機機械執(zhí)行部件A相、B相f、nCNC脈沖頻16輸入脈沖比較器前置及功率放大電路機械傳動鏈機床運動部件直流或交流伺服電動機脈沖編碼器b）半閉環(huán)控制系統(tǒng)16輸入脈沖比較器前置及功率機械機床運直流或交流脈沖b）半閉17半閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件實際位置反饋實際速度反饋17半閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制檢測與反饋單元位置控18輸入脈沖比較器前置及功率放大電路機械傳動鏈機床運動部件直流或交流伺服電動機位置檢測裝置C）閉環(huán)控制系統(tǒng)18輸入脈沖比較器前置及功率機械機床運直流或交流位置檢C）閉19閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋19閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制檢測與反饋單元位置控制1.金屬切削類數(shù)控機床2.金屬成形類數(shù)控機床3．特種加工類數(shù)控機床4．其他類型數(shù)控機床3)按工藝用途分類1.金屬切削類數(shù)控機床3)按工藝用途分類三、數(shù)控編程的基礎知識1、數(shù)控機床的坐標系規(guī)定原則：1）右手直角笛卡爾坐標系2）刀具相對于靜止的工件而運動3）刀具遠離工件的方向為運動的正方向三、數(shù)控編程的基礎知識1、數(shù)控機床的坐標系規(guī)定原則：2、坐標軸的確定1）Z軸

有主軸的機床，Z軸平行主軸軸線。2）X軸

對于工件旋轉的機床如車床，X軸在水平面內且垂直工件回轉軸線。

對于刀具旋轉的機床如銑床，當Z軸垂直時，人面對主軸，向右為正X方向，當Z軸水平時，則向左為正X方向。

3）Y軸

根據(jù)已確定的X、Z軸，按右手直角笛卡爾坐標系確定Y軸。2、坐標軸的確定1）Z軸2）X軸3）Y軸4）A、B、C軸

此三軸坐標為回轉進給運動坐標。根據(jù)已確定的X、Y、Z軸，用右手螺旋定則確定A、B、C三軸坐標。4）A、B、C軸數(shù)控加工的基本知識課件3、幾個坐標原點1）機床原點現(xiàn)代數(shù)控機床都有一個基準位置，稱為機床原點，是機床制造商設置在機床上的–個物理位置，通常不允許用戶改變。其作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標的起始點。機床原點是工件坐標系、機床參點的基準點3、幾個坐標原點1）機床原點2）機床參考點

機床原點相對應的還有一個機床參考點，它也是機床上的一個固定點，通常不同于機床原點。一般來說，加工中心的參考點設在工作臺位于極限位置時的一基準點上。該極限位置通過機械擋塊來調整和確定，但必須位于各坐標軸的移動范圍內。為了在機床工作時建立機床坐標系，要通過參數(shù)來指定參考點到機床原點的距離，此參數(shù)通過精確測量來確定。一般，機床工作前，必須先進行回參考點動作，各坐標軸回零，才可建立機床坐標系2）機床參考點3）工件原點（編程原點）

工件坐標系是在數(shù)控編程時用來定義工件形狀和刀具相對工件運動的坐標系。

工件坐標系的原點稱為工件原點或編程原點數(shù)控車床上加工工件時，工件原點一般設在主軸中心線與工件右端面(或左端面)的交點處。數(shù)控銑床上加工工件時，工件原點一般設在進刀方向一側工件外輪廓表面的某個角上或對稱中心上。3）工件原點（編程原點）工件坐標系是在數(shù)控編程4、數(shù)控編程的概念與步驟1、數(shù)控編程是指從零件圖樣的分析到獲得合格數(shù)控程序的全過程。2、步驟：分析零件圖樣，確定工藝過程數(shù)學處理編寫程序單輸入程序程序校驗和首件試切4、數(shù)控編程的概念與步驟1、數(shù)控編程是指從零件圖樣的分析到獲手工編程自動編程5、數(shù)控編程的方法手工編程5、數(shù)控編程的方法6、程序的結構

O1234N01G92X60Z20;N02S02M03;N03G00X45Z5;N04G01Z-60F100;N05G00X100Z100;N06M30;

程序號程序內容程序結束程序段6、程序的結構O1234程序號程序內容程序結束程7、字-地址程序段格式如下：

例如：N30G01X35Z-60F200S350T0202M03；7、字-地址程序段格式如下：

例如：N30G01X358、5大功能指令1）輔助功能指令（M指令）M03:主軸正傳M04：主軸反轉M05：主軸停止M06:換刀M08:切削液打開M09:切削液關閉

M30:程序結束8、5大功能指令1）輔助功能指令（M指令）331）高速、高精度化超精密零件加工達到0.001μm，進入納米級。意大利FIDIA公司DIGIT418型MC，主軸75000rpm。德國CHIRON公司FZ085型MC，主軸90000rpm。瑞士IBAG公司MC，電主軸140000rpm，功率100kw。四、數(shù)控加工技術的發(fā)展331）高速、高精度化四、數(shù)控加工技術的發(fā)展34

數(shù)控系統(tǒng)的可靠性：指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和在規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。通常采用的技術有：冗余技術、故障診斷技術、自動檢錯、糾錯技術、系統(tǒng)恢復技術、軟件可靠性技術2）數(shù)控系統(tǒng)高可靠性34數(shù)控系統(tǒng)的可靠性：指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件下353）CNC系統(tǒng)的智能化智能化的基本思想是通過計算機或智能控制裝置來模擬人類專家的制造智能活動，對制造中的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展。353）CNC系統(tǒng)的智能化智能化的基本364）具有更高的通訊功能目前數(shù)控系統(tǒng)配備多種遙控接口和智能接口。RS232C、RS422、光纖維、MAP（制造自動化協(xié)議）和20mA電流回路等接口可與DNC、FMC相連。364）具有更高的通訊功能目前數(shù)控系統(tǒng)配備多種遙控接口和智能5）高柔性化FMS的優(yōu)點：工序較普通加工方法減少1/2~1/3，操作人員減少1/20~1/15，加工周期縮短1/30~1/20，工時定額為過去的1/3~1/25）高柔性化FMS的優(yōu)點：38

美國MDSI公司的OpenCNC、德國PowerAutomation公司的PA8000NT等產(chǎn)品，其NC軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅動和外部I/O之間的標準化通用接口，用戶可以在WINDOWSNT平臺上，利用開放的CNC內核，開發(fā)所需的各種功能，構成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)。6）小型化、開放式38美國MDSI公司的Ope第一章數(shù)控加工的基本知識一、數(shù)控加工技術基礎二、數(shù)控機床的分類與應用三、數(shù)控編程的基礎知識四、數(shù)控加工技術的發(fā)展第一章數(shù)控加工的基本知識一、數(shù)控加工技術基礎一、數(shù)控加工技術基礎1、基本概念1）數(shù)字控制——以數(shù)字化指令對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。NC—NumericalControlNC已成為數(shù)控加工的專用術語2）數(shù)控系統(tǒng)——利用數(shù)字控制技術實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。3）數(shù)控機床——裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。一、數(shù)控加工技術基礎1、基本概念1）數(shù)字控制——以數(shù)字化指令2、數(shù)控技術的發(fā)展1952年在美國麻省理工學院誕生了世界上第一臺三坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床第一代

電子管NC第二代

晶體管NC第三代

小規(guī)模集成電路NC第四代

小型計算機NC第五代

微機NCCNCMNC2、數(shù)控技術的發(fā)展1952年在美國麻省理工學院誕生了世界上第3、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床機床本體數(shù)控系統(tǒng)輸入輸出裝置數(shù)控裝置（核心）伺服驅動系統(tǒng)位置檢測反饋裝置可編程邏輯控制器（PLC)3、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床機床本體數(shù)控系統(tǒng)輸入輸出裝置數(shù)控裝數(shù)控裝置內的計算機對通過輸入裝置以數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進行一系列處理后，再通過伺服系統(tǒng)及可編程序控制器向機床主軸及進給等執(zhí)行機構發(fā)出指令，機床主體則按照這些指令，并在檢測反饋裝置的配合下，對工件加工所需的各種動作，如刀具相對于工件的運動軌跡、位移量和進給速度等項要求實現(xiàn)自動控制，從而完成工件的加工。4、數(shù)控加工原理數(shù)控機床的工作過程數(shù)控裝置內的計算機對通過輸入裝置以數(shù)字和字符編數(shù)控加工的基本知識課件5、數(shù)控原理：脈沖脈沖當量可達0.001mm以上

脈沖由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，控制系統(tǒng)控制脈沖發(fā)送的數(shù)量和時機等，伺服系統(tǒng)按給定的脈沖數(shù)量控制數(shù)控機床每個方向按脈沖當量精確前進一定的距離。5、數(shù)控原理：脈沖脈沖當量可達0.001mm以上脈沖直線插補插補原理：AB直線插補插補原理：AB圓弧插補插補原理：AB圓弧插補插補原理：AB二、數(shù)控機床的組成與分類數(shù)控機床的品種規(guī)格較多，從不同角度對其進行考查，就有不同的分類方法，一般可根據(jù)其功能和結構，按以下原則進行分類。二、數(shù)控機床的組成與分類數(shù)控機床的品種規(guī)格較多，從不同角度對49不能進行插補a.點位控制

PositioningControl)1)按運動方式分類11不能進行插補a.點位控制

PositioningCo50平行坐標軸和與坐標軸成45°角加工b）直線控制(Straight-lineControl)12平行坐標軸和與坐標軸成45°角加工b）直線控制(S51C）輪廓控制（ContourControl)13C）輪廓控制（ContourControl)52輸入脈沖步進電動機驅動電路功率步進電動機機械傳動鏈機床運動部件a）開環(huán)控制系統(tǒng)2)按控制方式分類14輸入脈沖步進電動機功率步進機械機床運a）開環(huán)控制系統(tǒng)2)53開環(huán)控制系統(tǒng)電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大15開環(huán)控制系統(tǒng)電機機械執(zhí)行部件A相、B相f、nCNC脈沖頻54輸入脈沖比較器前置及功率放大電路機械傳動鏈機床運動部件直流或交流伺服電動機脈沖編碼器b）半閉環(huán)控制系統(tǒng)16輸入脈沖比較器前置及功率機械機床運直流或交流脈沖b）半閉55半閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件實際位置反饋實際速度反饋17半閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制檢測與反饋單元位置控56輸入脈沖比較器前置及功率放大電路機械傳動鏈機床運動部件直流或交流伺服電動機位置檢測裝置C）閉環(huán)控制系統(tǒng)18輸入脈沖比較器前置及功率機械機床運直流或交流位置檢C）閉57閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋19閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制調節(jié)器速度控制檢測與反饋單元位置控制1.金屬切削類數(shù)控機床2.金屬成形類數(shù)控機床3．特種加工類數(shù)控機床4．其他類型數(shù)控機床3)按工藝用途分類1.金屬切削類數(shù)控機床3)按工藝用途分類三、數(shù)控編程的基礎知識1、數(shù)控機床的坐標系規(guī)定原則：1）右手直角笛卡爾坐標系2）刀具相對于靜止的工件而運動3）刀具遠離工件的方向為運動的正方向三、數(shù)控編程的基礎知識1、數(shù)控機床的坐標系規(guī)定原則：2、坐標軸的確定1）Z軸

有主軸的機床，Z軸平行主軸軸線。2）X軸

對于工件旋轉的機床如車床，X軸在水平面內且垂直工件回轉軸線。

對于刀具旋轉的機床如銑床，當Z軸垂直時，人面對主軸，向右為正X方向，當Z軸水平時，則向左為正X方向。

3）Y軸

根據(jù)已確定的X、Z軸，按右手直角笛卡爾坐標系確定Y軸。2、坐標軸的確定1）Z軸2）X軸3）Y軸4）A、B、C軸

此三軸坐標為回轉進給運動坐標。根據(jù)已確定的X、Y、Z軸，用右手螺旋定則確定A、B、C三軸坐標。4）A、B、C軸數(shù)控加工的基本知識課件3、幾個坐標原點1）機床原點現(xiàn)代數(shù)控機床都有一個基準位置，稱為機床原點，是機床制造商設置在機床上的–個物理位置，通常不允許用戶改變。其作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標的起始點。機床原點是工件坐標系、機床參點的基準點3、幾個坐標原點1）機床原點2）機床參考點

機床原點相對應的還有一個機床參考點，它也是機床上的一個固定點，通常不同于機床原點。一般來說，加工中心的參考點設在工作臺位于極限位置時的一基準點上。該極限位置通過機械擋塊來調整和確定，但必須位于各坐標軸的移動范圍內。為了在機床工作時建立機床坐標系，要通過參數(shù)來指定參考點到機床原點的距離，此參數(shù)通過精確測量來確定。一般，機床工作前，必須先進行回參考點動作，各坐標軸回零，才可建立機床坐標系2）機床參考點3）工件原點（編程原點）

工件坐標系是在數(shù)控編程時用來定義工件形狀和刀具相對工件運動的坐標系。

工件坐標系的原點稱為工件原點或編程原點數(shù)控車床上加工工件時，工件原點一般設在主軸中心線與工件右端面(或左端面)的交點處。數(shù)控銑床上加工工件時，工件原點一般設在進刀方向一側工件外輪廓表面的某個角上或對稱中心上。3）工件原點（編程原點）工件坐標系是在數(shù)控編程4、數(shù)控編程的概念與步驟1、數(shù)控編程是指從零件圖樣的分析到獲得合格數(shù)控程序的全過程。2、步驟：分析零件圖樣，確定工藝過程數(shù)學處理編寫程序單輸入程序程序校驗和首件試切4、數(shù)控編程的概念與步驟1、數(shù)控編程是指從零件圖樣的分析到獲手工編程自動編程5、數(shù)控編程的方法手工編程5、數(shù)控編程的方法6、程序的結構

O1234N01G92X60Z20;N02S02M03;N03G00X45Z5;N04G01Z-60F100;N05G00X100Z100;N06M30;

程序號程序內容程序結束程序段6、程序的結構O1234程序號程序內容程序結束程7、字-地址程序段格式如下：

例如：N30G01X35Z-60F200S350T0202M03；7、字-地址程序段格式如下：

例如：N30G01X358、5大功能指令1）輔助功能指令（M指令）M03:主軸正傳M04：主軸反轉M05：主軸停止M06:換刀M08:切削液打開M09:切削液關閉

M30:程序結束8、5大功能指令1）輔助功能指令（M指令）711）高速、高精度化超精密零件加工達到0.001μm，進入納米級。意大利FIDIA公司DIGIT418