数控机床编程与操作_基础部分教材

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1、数控机床编程与操作 主讲：孙仲兴 QQ：147448491 数车刀具 数车刀具 数车刀具和刀片 数车刀片 数控刀具品牌排名 n山特维克排名全球第一至今无人憾动 nIMC金属切削集团 （伊斯卡 ） n肯纳金属 n山高，瓦尔特（包含万耐特.塞菲提、蒂泰克斯、普 瑞特），威迪亚（包含赫尼塔、瑞别格、曼彻斯特 等），蓝帜金属（包含菲特、基宁格、昂思路等6家 ），森拉天时，钴领（包含豪费德） n三菱综合材料、住友电工、东芝泰珂洛、京瓷、黛 杰、日立、特固克、克劳依 n株洲钻石（国产） 经常配置的著名品牌部件： 1、日本进口NSK精密主轴轴承； 2、日本进口集中全自动润滑系统； 3、主轴箱齿轮全部高频淬火

2、、磨齿 ； 4、德国技术高扭矩主轴电机； 5、国产名牌电动刀架； 6、国产名牌编码器； 7、国产名牌滚珠丝杠； 8、德国西门子、法国施奈德低压控 制电器； 9、国产名牌卡盘、附件； 第一章 绪论 要点： l数控机床 l数控机床的分类 l柔性制造单元 l柔性制造系统 l计算机集成制造系统 l敏捷制造 l绿色制造 第一节 数控机床概述 n一、数控及数控机床 数字控制（numerical control）简称NC 数控机床是采用数字化信息实现加工自动化的控制技术，用数字化信 号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床。 n二、数控机床的特点 数控机床集中了专用机床、精密机床和万能机床三者的优点 1、具

3、有较强的柔性 2、产品加工精度高，质量稳定 3、能够实现具有特殊外形轮廓零件的加工 4、生产效率高 5、减轻劳动强度 第一节 数控机床概述 n三、车床数控系统介绍 1、FANUC数控系统 日本富士通研发：FANUC 18i TA/TB、0i TA/TB/TC等 2、SIEMENS数控系统： 德国西门子：SIEMENS 840D/C、810T/M等 3、国产数控系统 华中、广数；南京仁和数控系统 4、其他数控系统 日本三菱数控、大森数控系统、法国施耐德数控系统、西班牙法 格（FAGOR ）数控系统、美国A-B数控系统等 第一节 数控机床概述 第二节 数控机床的组成及工作原理 n一、数控机床的组成

4、 由数控系统、包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统、主传 动系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成。 1、输入/输出装置 2、操作装置 3、数控系统 4、伺服系统 5、测量装置 6、机床本体(与普通机床的区别或特点) 7、各类辅助装置 第二节 数控机床的组成及工作原理 主 控 制 系 统 插补运算 位置控制 可编程 控制器 接 口 接 口 伺服驱动伺服电动机 机 床 本 体 测量装置 主轴驱动主轴电动机 强电控制柜 辅助装置： ATCAPC,过载 限位保护等 操作装置 输入、输出 装置 第二节 数控机床工作过程 分析图样、 加工工艺 数值计算 输入程序 插补运算， 位移指令 PLC控制

5、 零件图 调 试 修改 首件试切 批量加工 第三节 数控机床的分类 n一、按工艺用途分类 1、切削加工类 n普通型数控机床：数控车床，数控钻床，数控铣床，数 控镗床，数控磨床，数控齿轮加工机床 n加工中心 第三节 数控机床的分类 2、成形加工类 是指通过挤、冲、拉、压等物理方法来改变工件形状才能得 到所需零件的数控机床。 如：数控压力机，数控折弯机，数控弯管机，数控旋压机 第三节 数控机床的分类 3、特种加工类 如：数控电火花切割机，数控电火花成形机，数控火焰切割 机，数控激光加工机 4、其他类型 数控折弯机 数控线切割 数控电火花成形机俗称电脉冲 对刀仪 第三节 数控机床的分类 n二、按控制

6、方式（伺服系统）类型分类 1、开环控制数控机床 2、闭环控制数控机床 半闭环和全闭环 第三节 数控机床的分类 n二、按控制方式（伺服系统）类型分类 1、开环控制数控机床 第三节 数控机床的分类 2、闭环控制数控机床 半闭环控制系统 第三节 数控机床的分类 2、闭环控制数控机床 全闭环控制系统 第三节 数控机床的分类 n三、按控制的运动轨迹分类 1、点位控制数控机床 特点：刀具或工件在到达指定位置后才开始切削加工，加工 完后刀具相对工件从一个位置移动到另一个位置再进行 加工，依次循环往复。 如：数控钻床，数控冲床，数控点焊机 第三节 数控机床的分类 2、直线控制数控机床（平行控制数控机 床） 特

7、点：不仅要控制从一坐标点到另一坐标点的精确定位，还 要控制两相关点之间的移动速度和轨迹。（同时控制的 坐标轴只有一个） 如：经济型数控车床，简易数控铣床，数控磨床 第三节 数控机床的分类 3、轮廓控制数控机床 特点：能够对两个或两个以上坐标轴在运动时的位移和速度 同时进行连续相关的控制。 如：数控车床，数控铣床，数控线切割机， 第三节 数控机床的分类 n四、按数控系统的功能水平分类 分为高中低，经济型、全功能型、精密型。 功能低档中档高档 分辨率/m1010.1 进给进给 速度 /(m/min) 8-1515-2415-100 伺服(控制)类类型 开环及步进电动 机 半闭环 及直流、交流伺服系

8、 统 闭环 及直流、交流、数字伺服系 统 驱动轴驱动轴 数2-3轴2-4轴5轴以上 通信功能无RS232或DNCRS232、DNC、MAP、以太网 显显示功能 数码管或简单 的 CRT CRT(图形、人机对话 ) CRT、液晶屏（三维图 形、自诊 断） 主CPU8位、16位CPU16位、32位CPU32位、64位CPU 内装PLC无有功能强劲的内装PLC 第四节 先进制造系统 n一、柔性制造单元（FMC） 这是一种简单的柔性制造系统，通常由加工中心（MC）与 自动交换工件（AW，APC）的装置所组成，同时数控系 统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。图4-31所 示。 第四节 先进制造系统

9、二、柔性制造系统（FMS） 由一个传输系统联接起来的一些设备(通常是具有自动换刀 装置的加工中心机床)组成，传输装置把工件放在托盘或 其他联接装置上送到各加工设备，加工设备和传输系统 在中央计算机控制下，使工件加工准确、迅速和自动化 。 柔性制造系统的组成 FMS的组成 自动 仓库 工厂计算机 中央计算机物流控制计算机 运输小车 加工 单元1 加工 单元2 加工 单元n 信 息 传 输 网 络 工夹具站 第四节 先进制造系统 n三、计算机集成制造系统（CIMS） CIMS的实质就是借助于计算机的硬件、软件技术，综合运用现代管理技 术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产 全

10、部过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流、物流有机地 集成并优化运行，以改进企业产品(P)开发的T（时间）、Q（质量） 、C（成本）、S（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能 力和竞争能力。” 1、工程设计系统（CAD,CAE,CAM,CAPP,GT） 2、加工制造系统（FMS,FMC,CNC MT,PLC,RC,物流系统） 3、经营管理系统（MRP或MRP ，包括管理信息系统MIS、制造资源计划 MRP、生产管理PM、质量控制、财务管理FM、人力资源管理MP等等） 4、计算机网络分系统 第四节 先进制造系统 Network DB 市场信息生产过程信息 技术 信息 原材料，能源产

11、品 MIS ， BM，PMMM，LM，FM EIS CAD CAE CAPP NCP CATD QIS CAI CAT CAQC CMM MAS CNC, MC, FMC, FMS, ROBOT, AA 图1-28 CIMS功能模型 第四节 先进制造系统 CIMS技术集成关系图 第四节 先进制造系统 n四、敏捷制造（AM） 敏捷制造是指企业快速调整自己，以适应当今市场持续多变 的能力；以任何方式来高速、低耗地完成它所需要的任 何调整，依靠不断开拓创新来引导市场，赢得竞争。 第四节 先进制造系统 敏捷制造概念示意图 敏捷制造员工要求 一般员工敏捷员工 基本技能阅读 ;书写,算数阅读 和写作能力;

12、计算;综合信息;沟通 想法;掌握技术 核心能力 准确复制信息, 听从命令;操作机 器 寻找方式,学习新技能;系统考虑;做决 策;实验 个人内在 技能 服从;守时;忍耐,遵 守纪律 合作;自定位;有效地相互依赖;从整体 出发行动 精神境界 自主,不愿意共 享; 趋于不信任 建设性的反崇拜；好奇/创造性强； 祟尚多样化 第四节 先进制造系统 五、绿色制造（GM） 1、精密成形技术 2、快速成形技术（立体印刷、激光烧结、分层实体制造、融化沉 积制造） 3、无切削液加工 绿色制造的两个目标：环境安全性，资源优化利用 绿色制造的两个过程：物料转化过程，产品生命周期过程 绿色制造的三项内容：绿色材料，绿色

13、生产过程，绿色商品 第四节 先进制造系统 n六、及时制造（JIT） 本章作业 1、数控机床的概念及特点 2、数控机床有哪几部分组成？ 3、简述数控机床的基本工作过程。 4、数控机床按控制的运动轨迹分类分为 哪几种，简要说明其区别。 5、课本介绍了五种先进制造系统，任选 一种加以阐述。 6、总结机械专业术语包括英语 第二章数控机床加工工艺基础 重点内容 n金属切削运动与切削要素 n刀具材料 n数控加工工艺分析 第一节 金属切削的基础知识 n一、金属切削运动与切削要素 1、切削运动 金属切削加工：在机床上，用金属切削刀具切除工件毛坯上多余的（预留 的）金属材料，从而获得尺寸精度、形状、位置精度以及

14、表面质量都 符合图纸要求的零件。 金属切削运动：在金属切削加工过程中，刀具与工件之间必须具有相对运 动，才能够从工件上切除多余的金属材料。 金属切削运动 合成切削运动 主运动 进给运动 第一节 金属切削的基础知识 注释: 1、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动； 2、主运动可以是工件来实现（车外圆）,也可以是刀具来实现（刨、铣加工）; 3、主运动只有一个，进给运动可以一个以上。 第一节 金属切削的基础知识 2、切削过程中的工件表面 主运动方向 第一节 金属切削的基础知识 2、切削过程中的工件表面 第一节 金属切削的基础知识 3、切削用量三要素 切削速度Vc 进给量f 背吃刀量ap、 第一节

15、 金属切削的基础知识 切削速度Vc： 切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时线速度，单位： m / min（或m / s）。 d切削刃上选定点处所对应的工件或刀具的回转直径 n工件或刀具的转速，单位为r/min 第一节 金属切削的基础知识 进给量f：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移 量。 进给速度Vf 进给量f（mm/r） 转速n 进给速度Vf 进给量f（mm/r） 转速n 刀齿数Z 数控车床 数控铣床 第一节 金属切削的基础知识 背吃刀量ap（单位mm）：指已加工表面和待加工表面之间的垂直 距离。 dw：待加工表面直径 dm：已加工表面直径 第一节 金属切削的基础知识 第一节 金属切削的基础知识 n二、数控刀具材料 高速钢刀具 硬质合金刀具 陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 聚晶金刚石刀具 第一节 金属切削的基础知识 1、高速钢 特点：高速钢是一种合金工具钢，具有一 定的硬度（63 HRC 70 HRC）和耐磨性，有 较高的耐热性，在切削温度高达500 600时尚能切削。常用材料：W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 用途：制造形状复杂的钻头、铣刀、拉刀和齿 轮刀具等 第一节 金属切削的基础知识 2、硬质合金是由高硬度的难熔金属碳化物（如WC、TiC、 TaC、NbC等）和金属粘结剂（