第二章-数控加工程序编制的基础ppt课件

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1、.,一、提前阅读本实习指导书。 二、各班按实习指导老师的要求，编排实习小组. 三、遵守实习纪律，严禁迟到、旷课，特殊情况需提前书面请假。 四、着装（衣、鞋、帽）应符合安全文明规范。,数控机床操作规程 安全第一,.,数控机床操作规程安全第一,五、所有实习学生必须遵守金工实训中心的各项安全规则： 1、各小组在指定设备上实习，每个学生必须在该设备的使用 记录本上签到。未经指导教师同意，不得擅自使用其他设备。 2、在听取老师现场讲解之后，才可按规定使用设备。在设备开动前应仔细检查设备外观状态（如工作台、导轨、防护罩及工件和刀具等），并对设备进行润滑。如发现设备有问题，应及时向指导教师声明，并由指导教师

2、在设备登记本上记录。否则，由使用者自己负责。,.,数控机床操作规程安全第一,3、“自动运行”加工程序必须在指导教师现场检查并同意后才能进行操作。 4、不得随意装卸刀具、工件及搬动齿轮变速手柄。 5、在实习过程中，设备出现任何故障，应立即按下“急停”按钮，并马上报告指导教师处理。禁止任何人隐匿故障或事故，违者由学校严肃处理。 6、严禁私自插拔电源及其他各种插头，每次只能由一个动手进行操作，其他人应以正确姿式站或坐在安全位置。严禁多人同时动手操作设备。 7、对于不遵守安全规则者，指导教师将给予批评并责令改正。对于设备及人身安全造成后果的，将按肇事者所负责任进行经济处罚（赔偿）和纪律处分。,.,数控

3、机床操作规程安全第一,六、各小组在加工操作完毕后，应清理机床台面，并做好清洁工作，清点培训中心所能提供的各种工量具、工件，以及技术资料，并填写设备运行状况记录，经指导教师认可，方可离开。 七、每个学生应认真完成实习报告。各班班长或学习委员在实习结束后3天内，收齐全班同学实习报告，交到数控指导教师处。,.,第一章 数控机床概述,第一节 数控机床的基本概念,第二节 数控机床的坐标系,.,第一节 数控机床的基本概念,一、数控技术的发展,二、数控技术的发展趋势,三、数控机床在机械制造业中的优势,四、数控机床的组成,五、数控机床的加工原理,.,一、数控技术的发展 1.1946年世界上诞生了第一台电子计算

4、机。 2.第一台计算机诞生6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。 1952在美国诞生了第一台数控机床。 从此，传统的机床产生了质的变化。,.,第一台数控机床诞生至今五十年以来，数控机床的核心数控系统的发展经历了二个阶段和六代的发展。 1.数控（NC）阶段 2. 计算机数控（CNC）阶段,.,数控（NC）阶段（19521970）,早期的计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据 处理影响不大，但它不能适应机床实时控制的要求。 人们不得不采用数字逻辑电路，搭成机床专用计算机 作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARDWIRED NC）, 简称为数控（NC）。 随着电子元器件的发展，这个

5、阶段又历经三代: 1952年的第一代电子管计算机组成的数控系统； 1959年的第二代晶体管计算机组成的数控系统； 1965年的第三代小规模的集成电路计算机组成的数控系统。,.,计算机数控（CNC）阶段 这一阶段从1970年开始至今。1970年研制成功大规模 集成电路，并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算 机，其运算速度比五、六十年代的计算机有了大幅度的提 高。比专门搭成的专用计算机成本低，可靠性高。于是， 小型计算机被用作数控系统的核心部件，从此进入了计算 机数控（CNC）阶段。 计算机数控阶段也经历了三代: 1970年第四代小型计算机数控系统； 1974年第五代微处理器组成的数控系统 1

6、990年第六代基于PC的数控系统 。,.,数控系统近五十年来经历了两个阶段六代的发展，只是发展到了第五代以后，才从根本上解决了数控系统可靠性低，价格极为昂贵，应用很不方便等极为关键的问题，因此即使在工业发达国家，数控机床大规模地得到应用和普及也是在上世纪的七十年代末、八十年代初以后的事情，也就是说 数控技术经过了近三十年的发展才走向普及应用,.,国内数控技术的发展情况,我国是在1958年由清华大学研发出的一台三坐标的数控机床。我校也是在这个时期着手这方面的开发，在1978年我校和校机械厂共同制造出我国第一台加工中心。但这台加工中心的性能并不稳定，根本不能投入生产。到了20世纪80年代以后，随着

7、计算机技术的的飞速发展，我国的数控系统的性能和品质也得到了极大的提高，这时的数控机床一般称为现代数控机床，那么我校也于90年代正式开发数控技术，并在全国属于领军地位。,.,二、数控技术的发展趋势,1、高速、高精度加工 2、数控系统具有多轴控制、多轴联动和 复合加工的控制功能 3、数控系统开放化、智能化和网络化,.,1、 高速、高精度加工 目前加工中心主轴转速最高可达40 000转/分、进给速度可达24米/分-30米/分，定位精度都在几微米。这就要求数控系统应采用高速高精度的数控系统、驱动系统应采用直线电动机作为进给伺服系统、采用高速永磁同步电动机。,.,2、数控系统具有多轴控制、多轴联动 和复

8、合加工的控制功能,理论上数控机床只需要3轴联动，但在实际加工中3轴联动对于三维曲面加工很难用上刀具的最佳几何形状进行切削，不仅加工效率低而且表面粗糙度高，往往采用手动进行修补，但在修补过程中，已加工的表面也可能丧失精度。那么5轴联动数控机床是数控技术的制高点标志之一。5轴联动除了X、Y、Z这3轴外，主要还有刀具轴旋转、工作台旋转这两种方式的复合运动，采用5轴联动可以使用刀具的最佳几何形状对工件进行加工。,.,3、数控系统的开放化、智能化 和网络化,将来的数控机床中的NC系统能部分代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能嵌入NC系统，同时也具有图形交互

9、、诊断等功能，也就是说要求CNC控制器透明以使机床制造商和最终用户可以自由地实现自己的思想。,.,三、数控机床在机械制造业中的优势,数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用,是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能适应各种机械产品迅速更新换代的需要，经济效益显著，具体表现在以下几个方面： 生产效益一般比普通机床提高3-5倍，多的可达8-10倍； 减少刀具和夹具的存储和花费，减少零件的库存和搬运数； 减少工装，减少人为误差，提高加工精度，零件重复精度高，互换性好； 缩短新产品的试制和生产周期（当零件设计改变时，只需要改变零件程序即可），易于组织多品种生产，使企业能对市场需要迅速

10、做出响应； 能加工传统方法不能加工的大型复杂零件； 有利于产品质量的控制，生产便于管理； 减轻了劳动强度，改善了劳动条件，节省人力，降低了劳动花费。,.,四、数控机床的组成,CNC（computer Numerical Control）计算机数控机床一般由输入输出设备、CNC装置(或称CNC单元)、伺服单元、驱动单元(或称执行机构) 、可编程控制器及机床本体等组成。除了机床本体之外，其他系统都称为计算机数控(CNC)系统。,.,1、输入/输出设备（操作面板）,操作面板是操作人员与机床数控装置进行信息交流的工具，如操作命令的输入、加工程序的编辑、修改和调试；同时也以信号灯或数码管的方式，为操作人

11、员显示数控系统和数控机床的状态信息，如坐标值、机床的工作状态、报警信号等，它是数控机床特有的部件。,输入设备有键盘、显示器、穿孔纸带、磁带和磁盘，其中键盘和显示器是比不可少的人机交互设备，操作人员可通过键盘和显示器输入程序、编辑修改程序和发送操作命令，既进行手动数据输入。,.,2、CNC装置,CNC装置是CNC系统的核心，这一部分主要包括微处理CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。其本质是根据输入的数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件(伺服单元、驱动装置和机床)，加工出需要的零件。,.,3、伺服单元,伺服单元接收来自CNC装置的进给指令，经变换

12、和放大后通过驱动装置转变成机床工作台的位移和速度，因此伺服单元是CNC和机床本体的联系环节，它把来自CNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。,.,4、驱动装置,驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接到驱动机床工作台，使工件台精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。 和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机，直流伺服电机和交流伺服电机等几种。 伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。,.,5、PLC,机床I/0电路和装置,PLC

13、是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)的缩写，主要用于控制机床顺序动作，完成与逻辑运算有关的一些控制，他接受CNC的控制代码M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制机床助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；他接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作，一方面将一部分指令送往CNC用于加工过程的控制。机床I/O电路和装置是指继电器、行程开关、电磁阀的电器以及由他们组成的逻辑电路。,.,6、机床,机床是数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件

14、。它包括：主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承体（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统、工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。最初的数控机床使用的是普通机床，只是在自动变速、刀架或工作合自动转位和手柄等方面做些改变。CNC机床由于切削用量大、连续加工时间长、发热量大等原因，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密。因而采用了许多新的加强刚性、减少热变形、提高精度等方面的措施。,.,五、数控机床的加工原理,在传统的金属切削机床上，操作者在加工零件时，根据图纸的要求，需要不断改变刀具的运动轨迹和运动速度等参数 ，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出

15、合格零件。 数控机床的加工，其实质是应用了“微分” 原理。 1、数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）为单位进行微分，并计算出各坐标轴需要移动的脉冲数。 2、通过数控装置的“插补”软件或“插补”运算器，将要求的轨迹用以“最小移动量”为单位的等效折线进行拟和，并找出最接近理论轨迹的拟和折线。 3、数控装置根据拟和折线的轨迹，给相应的坐标轴连接不断地分配进给脉冲，并通过伺服驱动使机床坐标轴按分配的脉冲运动。 这样就实现了数控机床控制刀具移动的根本目的。,.,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标轴,二、机床坐标系、机床零点与机床 参考点,三、工件坐标

16、系和程序原点,.,一、机床坐标轴 (一) 机床坐标轴的命名 所谓坐标轴,是指在机械装备中,具体位移(线位 移或角位移) 控制和速度控制功能的运动轴。为了简化编程的方法和保证程序的通用性，对数控机床的坐标和方向的命名制定了统一的标准，规定直线进给运动的坐标轴用X，Y，Z表示，常称基本坐标轴。而X，Y，Z坐标轴的相互关系用右手定则决定，如下图所示：,.,图中大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。,.,数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。上述坐标轴正方向，是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动的方向。如果是工件移动则用加“”的字母表示，按相对运动的关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有： 同样两者运动的负方向也彼此相反。,.,(二)机床坐标轴的方向,机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局，若只有一个主轴，且主轴 无摆动运动,则规定平行主轴轴线的坐标轴为Z轴。