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1、第一章 数控机床简介21、数控机床的组成21.1、控制介质21.2、数控系统21.3、伺服系统21.4、辅助控制装置21.5、机床本体22、 数控机床的分类31、开环控制32 、闭环控制33 、半闭环控制3第二章 数控加工工艺41、数控加工工艺的内容42、数控加工程序及编制过程52.1、数控加工程序的概念52.2 程序编制的分类52.3 程序编制的一般过程52.4 手工编程的步骤53 、数控加工基础知识63.1 坐标系6第一章 数控机床简介1、数控机床的组成 数控机床主要是由数控系统、伺服系统、辅助控制装置、机床本体、控制介质组成。1.1、控制介质 控制介质是指将零件加工信息传递到控制介质去的
2、程序载体。常用的有磁盘、U盘、移动硬盘等。1.2、数控系统 数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成。它接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。1.3、伺服系统 伺服系统是数控机床的执行机构，是由驱动和执行两大部分组成。它接受数控系统的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。常用的位移执行机构有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机，后两者均带有光电编码器等测量元件。1.4、辅助控制装置 辅助控制装置是介于数控装置和机床机
3、械、液压部件之间的强电控制装置。1.5、机床本体 机床本体是数控机床的主体。2、 数控机床的分类按照执行机构的控制方式分类： 1、开环控制开环数控机床一般采用由功率步进电机驱动的开环进给伺服系统，即不带反馈装置的控制系统。其执行机构通常采用功率步进电动机。数控装置发出的脉冲指令通过环形分配器和驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角度，再经过传动系统，带动工作台或刀架移动。 2 、闭环控制闭环数控机床的进给伺服系统，是将位置检测装置安装于机床运动部件上，加工中心将测量到的实际位置值反馈。数控装置将反馈信号与位移指令进行比较，根据其差值与指令进给速度的要求，按一定规律转换后，得到进给伺服系统的速度
4、指令。另外与伺服电动机刚性联接的测速元件，随时实测电动机的转速，得到速度反馈信号，将其与速度指令信号相比较，以其比较的差值对伺服电动机的转速随时进行校正，直至实现移动部件工作台的最终精确定位。 3 、半闭环控制半闭环控制数控机床，是将位置检测装置安装于驱动电动机轴端或安装于传动丝杠端部，间接地测量移动部件的实际位置或位移，其精度高于开环系统，低于闭环系统。第二章 数控加工工艺1、数控加工工艺的内容 数控加工工艺，就是用数控机床加工零件的一种方法。数控加工与普通机床加工在方法和内容上很相似，但加工过程的控制方式确有很大区别。在用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与顺序安排、
5、刀具的几何形状、走刀路线及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑而决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控加工时，上述这些具体工艺问题，不仅仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且还必须作出正确的选择并编入加工程序中，由数控机床自动执行。也就是说，本来是由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计和安排的内容。 数控加工工艺方案是编制数控加工程序的依据。 数控加工工艺主要包括以下几方面的内容： 1 ）数控加工内容的选择 选择并决定对某个零件进行数控加工时，一般情况下
6、，并非全部加工内容都采用数控加工，通常只是选择其中一部分进行数控加工。 2 ） 数控加工工艺性分析 A）构成零件轮廓的几何元素 B）数控加工的定位基准 3 ）数控加工的工业路线设计 A）工序的划分 B）工步的划分 C ）加工顺序的安排 D）数控加工工序与普通工序的衔接 4 ）数控加工工序的设计 A）进给路线的确定 B）工件安装的选择 C）数控刀具的选择 D）切削用量的选择 E）对刀点与换刀点的确定2、数控加工程序及编制过程2.1、数控加工程序的概念 数控加工程序，就是按照系统规定格式描述零件几何形状和加工工艺的数控指令集。（按照数控加工工艺用数控指令把加工工艺过程表现出来的一种文件）这种数控系
7、统可以识别的指令集称为程序，制作程序的过程称为数控编程。2.2 程序编制的分类 1） 手工编程 由编程员或操作者以人工方式完成整个加工程序编制工作的方法。 2） 自动编程 自动编程又称为计算机辅助编程。定义：利用计算机（含外围设备）和相应的前置、后置处理程序对零件源程序进行处理，得到加工程序单的一种编程方法。2.3 程序编制的一般过程 无论是手工编程或自动编程，编程的一般过程：图样分析-辅助准备-制定加工工艺-数学处理-填写程序单-制备控制介质-程序校正-首件试切。2.4 手工编程的步骤 1 ） 图样分析 包括对零件轮廓形状、尺寸、表面粗糙度、材料等技术要求进行的分析。 2 ） 辅助准备 包括
8、确定机床和夹具、机床坐标系、编程坐标系、对刀点等。 3 ） 工艺处理 明确加工内容，决定加工方案、加工顺序，选择刀具、分配加工余量、确定合理的走刀路线和方向以及切削用量等。 4 ） 数学处理 零件尺寸分析，在工件坐标系上计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。对于形状复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件），数控系统的插补功能不能满足零件的几何形状时，必须计算出曲面或曲线上一定数量的离散点，点与点之间用直线或圆弧逼近，根据要求的精度计算出节点间的距离。 5 ） 填写加工程序单 按照数控系
9、统规定的指令代码及程序段格式，逐段编写零件程序。 6 ） 制备控制介质 数控机床在自动输入加工程序时，必须有输入用的控制介质，如U盘等。7 ） 程序校正 程序清单必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是将程序内容输入到数控装置中，机床空刀运转，若是平面工件，可以用笔代刀，以坐标纸代替工件，画出加工路线，以检查机床的运动轨迹是否正确。若数控机床有图形显示功能，可以采用模拟刀具切削过程的方法进行检验。但这些过程只能检验出运动是否正确，不能检查被加工零件的精度，因此必须进行零件的首件试切。首次试切时，应该以单程序段的运行方式进行加工，监视加工状况，调整切削参数和状态。 3 、数控加工基础知识本章
10、主要建立和强调几个重要的基本概念： 1、 坐标系及分类 2、 绝对/增量尺寸 3、 机床零点M、工件零点W、参考点R 4、 加工平面（G17/G18/G19） 3.1 坐标系 在数控加工中规定，机床坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。坐标系中X、Y、Z坐标轴及方向如图所示： 坐标系用于定义空间或平面上各点和轮廓的位置，空间上任意一点可用坐标值X.Y.Z.来确定。当一个工件的各点和轮廓用角度和半径表示时，可用“极坐标”来表示更方便。极坐标的极点称为“极”是其它各点和轮廓的基准点，半径称为极半径，角度称为极角。 坐标系分为：机床坐标系、基础坐标系、工件坐标系、当前工件坐标系。3.1.1 机床坐标系 数
11、控机床是用来加工工件的平面、内外轮廓、孔等工序，通过三轴或多轴联动来加工空间曲面零件，为了在加工零件中确定工件在机床中的位置，必须建立机床坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床加工运动的基本坐标系。它是考察刀具在机床上的实际运动位置的基准坐标系。 数控机床坐标系为右手笛卡儿坐标系，由机床所有实际存在的三个几何轴建立的坐标系，三个坐标轴互相垂直。 机床坐标系的位置与机床的类型有关，各轴的方向可由右手直角坐标系的规则来判断。机床坐标系中各轴的零点为机床坐标系零点M. 数控龙门镗铣床主要轴：X-Y-Z ；数控落地铣镗床主要轴：X-Y-Z-W 。数控加工人员首先应熟练掌握本机床所有各轴及各轴的
12、正、负方向，判定机床坐标系的构成。坐标系是工件加工编程的依据，对实际加工操作和程序编制极为重要。如图 ： 机床坐标轴方向不同的坐标系，其G02/G03判定也就不同，G02/G03的判定不能简单的用顺时针/逆时针定论，而要根据机床坐标系来定。3.1.2 工件坐标系为了方便起见，在数控编程时往往采用工件上的局部坐标系（称为工件坐标系），即以工件上的某一点（工件原点）为坐标系原点进行编程。工件坐标系用于描述工件的几何轮廓，数控加工程序中的几何数据一般是参照工件坐标系。工件坐标系一般是直角坐标系，并且与具体的工件相联系。是用来确定工件几何形体上个要素的位置而设置的坐标系。3.1.3 机床零点、工件零点
13、、编程零点 机床坐标系的原点称为机床零点M，它是固定的点，由机床生产厂家在设计机床时确定。也出机床零点M是机床坐标系的设计零点，在机床安装后是固定不变的。 工件坐标系的原点称为工件零点W，它是由编程人员在编制程序时，根据零件的特点选定的（是为工件加工编程而选择的编程零点）。工件零点的位置是任意的，它可由编程者任意选择工件上一点作为工件零点（也可在工件之外选择一点作为工件零点）。有些情况下必须使用反方向位置的参数，因此在零点左边的位置就具有负号，在选定工件零点的位置时应注意。 工件零点W和机床零点M的相互关系。在加工时，工件安装在机床上，这时只要测量工件原点相对机床原点的位置坐标（称为零点偏置，
14、由零点偏置G54/G57确定），并将该坐标值输入到数控系统中，数控系统则会自动将原点偏置加入到刀位点坐标中，使刀位点在编程坐标系下的坐标值转化为机床坐标系下的坐标值，从而使刀具运动到正确的位置。既：工件装夹到机床后，工件编程零点W在机床坐标系内一点的坐标值（X、Y、Z），作为零点偏置写入设置偏置G54/G57内。测量原点偏置实际上就是我们在数控机床操作中通常所说的“对刀”操作。 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上精确调整设置的位置，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀具返回参考点的操作，这样通过返回参考点，就确定了机床原点。当控制系统启动是返回参考点后，可使控制系统与机床同步，各种补偿和软限位设置生效。数控编程采用的坐标系称为编程坐标系，数控程序中的加工刀位点坐标均以编程坐标系为参照进行计算。一般情况下，编程零点是编程人员在计算坐标植时的起点，编程人员在编制程序的时候，不考虑工件在机床上的安装位置，它只是根据零件的特点及尺寸来编程。因此，对一般的零件来讲，工件零点既为编程零点。有时，同一工件在加工时根据加工需要可选择不同的点作为工件零点或编程零点。总之，工件装夹到机床上时，需要根据
