数控编程实例详解一

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1、 第1章 数控机床概述章教师教师 肖加标肖加标电话电话 1585459159215854591592考核及成绩评定1.平时考核平时成绩占总成绩的20%，其中作业10% ，出勤10%。2.期中考试占总成绩的20%。3.期末考试占总成绩的60%。通知n本课程的仿真模拟实验安排如下：n第3、5、7、9周 周四 5-6节 科技 楼107n第4、5、8、10周 周五 7-8节 科技 楼107一、数控机床的产生与发 展数控机床的产生 单件小批量生产的零件加工批量小，改型 频繁，零件形状复杂而且精度要求高；企业生产迫切需要进一步提高生产效率， 提高产品质量及降低生产成本，改善工人 的工作条件。世界上第1台数

2、控机床是1952年由美国麻省理 工学院和帕森斯公司合作研制的；1958年，美 国Keaney&Treckre公司开发成功了具有自动换 刀装置的数控加工中心数控机床的产生数控机床的发展第一代数控机床：从1952年至1959年采用电子管器件第二代数控机床：从1959年开始采用晶体管器件第三代数控机床：从1965年开始采用集成电路第四代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电 路及小型通用计算机第五代数控机床：从1974年开始采用微处理器或微型计算机二、数控机床的特点数控机床与普通机床 的区别及特点 n自动化程度高，加工复杂形状零件，生 产准备周期短，效率高，精度高，适应 性强，灵活，通用，易建立

3、与计算机间 的通信联络，实现群控，减轻了操作工 人的劳动强度，有利于生产管理的现代 化。数控机床的应用范围 n多品种小批量零件n零件结构复杂，精度高的零件n改型频繁的零件n工装一次可以多道工序联合的零件n精度高，价格昂贵，不允许报废的零件n要求百分之百检验的零件n需要最小生产周期的急需零件n普通机床无法加工或无法保证精度的零件三 、数控机床的分类数控机床的分类 （数控机床按照控制功能分类）直线控制直线控制 数控机床数控机床点位控制点位控制 数控机床数控机床轮廓控制轮廓控制 数控机床数控机床数控机床按照数控机床按照 控制功能分类控制功能分类 数控机床的种类很多，从不同角度出发，就有不同 的分类方

4、法，通常有以下几种分类方法。1、按控制功能分类 （1）点位控制数控机床这类数控机床仅能控制两个坐标轴带动刀具或工作 台，从一个点（坐标位置）准确地快速移动下一个点 （坐标位置），然后控制第三个坐标轴进行钻削、镗 削等切削加工。它具有较高的位置定位精度，在移动 过程中不进行切削加工，因此对运动轨迹没有要求。 点位控制的数控机床主要用于加工平面内的孔系加工 ，主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等 。数控机床的分类 （数控机床按照控制功能分类）点位控制钻孔加工示意图工件刀具 （2）直线控制数控机床 这类数控机床可控刀具或工作台以适当的进 给速度，从一个点以一条直线准确地移动到下 一个点，移动过程中能

5、进行切削加工，根据切 削条件和加工材料的不同，进给速度可在一定 范围内调节。现代组合机床采用数控进给伺服 系统，驱动动力头带动多轴箱沿工件轴向进给 进行钻削、镗削等切削加工，它可以算作一种 直线控制的数控机床。数控机床的分类 （数控机床按照控制功能分类）点位直线控制切削加工（3）轮廓控制数控机床这类数控机床具有控制几个坐标轴同时协调运动，即多坐 标轴联动的能力，使刀具相对于工作按程序指定的轨迹和速 度运动，能在运动过程中进行连续切削加工。这类数控床有 用于加工曲线和曲面形状零件的数控车床、数控铣床、加工 中心等。现代的数控机床基本上都是这种类型。若根据其联 动轴数还可细分为2轴联动（X、Z轴联

6、动或X、Y轴联动）、 2.5轴联动（任意二轴联动，第三轴周期进给）、3轴联动（ X、Y、Z 三轴联动）、4轴联动（X、Y、Z和A或B 四轴联动 ）、5轴联动（X、Y、Z和A、C或X、Y、Z和B、C或X、Y、Z和 A、B五轴联动）的数控机床。联动坐标轴数越多加工程序的 编制越复杂。通常三轴联动以上的零件加工程序只能采用自 动编程编制。 数控机床的分类 （数控机床按照控制功能分类）工件 刀具轮廓控制数控机床的加工示意图数控机床的分类(a) 点位控制；(b) 直线控制；(c) 轮廓控制半闭环控制半闭环控制 数控机床数控机床开环控制开环控制 数控机床数控机床闭环控制闭环控制 数控机床数控机床数控机床按

7、照进给数控机床按照进给 伺服系统分类伺服系统分类数控机床的分类 （进给伺服系统类型分类） 数控机床的分类 （进给伺服系统类型分类） 按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量反馈装置可分为开环 数控机床和闭环数控机床。在闭环数控系统中，根据位置测量装置 安装的位置不同又可分为全闭环和半闭环两种。（1）开环数控机床开环数控机床采用开环进给伺服系统。图示为开环进给伺服系统 简图。由图可知，开环进给伺服系统没有位置测量反馈装置，信号 流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好，但由于无 位置反馈，相对闭环系统而言，控制精度不高，其精度主要取决于 伺服驱动系统和机械传动机构性能和精度。这类数控系统一般

8、以步 进电机作为伺服驱动元件，它具有机构简单、工作稳定、调试方便 、维修简单、价格低廉等优点。在精度和速度要求不高、驱动力矩 不大的场合得到广泛应用。（2）闭环数控机床 闭环进给伺服系统的位置检测点如图中的点划线如示，它 直接对工作台的实际位置进行检测。理论上讲，可以消除整 个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量、具有很高的位置 控制精度。但由于位置环系统的设计、安装和调试都有相当 的难度，对其组成环节的精度、刚性和动态特性等都有较高 的要求，价格昂贵。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣 床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。 数控机床的分类（进给伺服系统类型分类） （3）半闭环数控机床

9、。半闭环数控机床的进给伺服系统如图所示。半闭环数控系统的位 置检测点是从驱动电动机（常用交、直流伺服电动机）或丝杠端引 出，通过检测电动机和丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量， 而不是直接检测工作台的实际位置，由于在半闭环路内不包括或只 包括少量机械环节，可获得较稳定的控制性能，这类数控系统的稳 定性虽不如开环系统，但比闭环要好。另处，在位置环内各组成环 节的误差可得到某种程度的纠正，如位置环处不能直接消除的丝杠 螺距误差、齿轮间隙引起的运动误差等，均可通过软件补偿这类误 差来提高机床系统的运动精度，因此在现代CNC机床中得到了广泛应 用。数控机床的分类 （进给伺服系统类型分类） 数控机床的

10、分类 （按照工艺用途分类）成型加工类成型加工类 数控机床数控机床具有切削加具有切削加 工功能的工功能的 数控机床数控机床其他类型其他类型 数控机床数控机床数控机床按照数控机床按照 工艺用途分类工艺用途分类特种加工类特种加工类 数控机床数控机床数控机床的分类 （按照工艺用途分类）n3、控工艺用途（机床类型）分类 具有切削加工功能的数控机床。在常用的车床、铣床、刨床、磨 床、镗床、插床、拉床、切断机床、齿轮加工机床等中。国内外都 开发了数控机床，而且品种分得越来越细。例如，在数控磨床中不 仅有数控外圆磨床，集外圆、内圆于一机的数控万能磨床，数控平 面磨床，数控坐标磨床、数控工具磨床，数控无心磨床，

11、数控齿轮 磨床，还有专用或专门化的数控轴承磨床、数控外螺纹磨床、数控 内螺纹磨床、数控双端面磨床、数控凸轮轴磨床、数控曲轴磨床、 能自动换砂轮的数控导轨磨床（又称导轨磨削中心），等等。还有 工艺范围更宽的车削中心、加工中心、柔性制造单元（FMC）等。 （2）成形加工类 此类是指具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床，如数 控折弯机、数控冲床、数控弯管机、数控旋压机等。 （3）特种加工类 此类是指具有特种加工功能的数控机床，如数控电火花成型机床 、带有自动换电极功能的“电加工中心”、数控激光切割机床、数 控激光热处理机床、数控激光板料成形机床、数控等离子切割机等 。 （4）其他类型 是指一些

12、广义上的数控设备，如数控装配机、数控测量机、机器 人等。 数控机床的分类）中档中档 数控机床数控机床高档高档 数控机床数控机床低档低档 数控机床数控机床按照数控系统的功按照数控系统的功 能水平分类能水平分类经济型经济型 数控机床数控机床高档型高档型 数控机床数控机床按照数控系统的功按照数控系统的功 能水平分类能水平分类普及型普及型 数控机床数控机床数控机床的分类 （按照数控系统的功能水平分类） 4. 按数控系统的功能水平分类 按数控系统的功能水平来分，有两种分法，一种是把数控 机床分为高、中、低档（经济型）数控机床。这种分类方法 ，在我国应用较普遍。目前高、中、低档的界限还没有一个 统一的界定

13、标准，加之不同时期划分的标准也不同，故按照 功能水平分类的指标限定仅供参考。 按数控系统分类的另一种分类是将数控机床分为经济型（ 简易）、普及型（全功能）和高档型数控机床。全功能型并 不追求过多功能，以实用为准，也称为标准型。经济型数控 机床的目的是根据实际机床的使用要求，合理地简化系统， 降低价格。在我国，经济型数控机床是指装备了功能简单、 价格低、使用操作方便的低档数控系统的机床、线切割机及 对原有的机床进行数控化改造等。数控车床与普通车床结构差别右图是同一品牌右图是同一品牌 的数控车床与普通车的数控车床与普通车 床。结构上具有明显床。结构上具有明显 差异差异RR数控系统；数控系统；RR床

14、身稳固床身稳固 装有防护门装有防护门 ；RR保留主轴箱、尾座；保留主轴箱、尾座；QQ取消挂轮箱、进给箱、取消挂轮箱、进给箱、 溜板箱、光杆、丝杆等溜板箱、光杆、丝杆等 ；RR配备配备自动刀架自动刀架 对刀仪对刀仪 自动排屑等辅助设备。自动排屑等辅助设备。RR伺服系统；伺服系统；数控车床结构及分类数控车床结构及分类数控车床结构及分类数控车床结构及分类按数控系统按数控系统 功能分功能分按主轴的按主轴的 配置形式分配置形式分按数控系统控按数控系统控 制的轴数分制的轴数分全功能型全功能型数控型数控型卧式卧式立式立式两轴控制两轴控制四轴控制四轴控制TDNC150A型多功能数控车床TDNC320数控车床数

15、控车床的结构及类型数控车床的结构及类型数控车床的结构数控车床的结构数控铣床的结构及类型数控立铣床的结构数控立铣床的结构中型中型大型大型卧式卧式立卧两用式立卧两用式两轴半控制两轴半控制三轴控制三轴控制多轴控制多轴控制小型小型立式立式按体积分按体积分按按主轴布局主轴布局 形式形式分分按按控制坐标的控制坐标的 联动轴数联动轴数分分数控铣床的结构及类型数控立铣床的结构数控立铣床的结构数控铣床的结构及类型数控立铣床的结构数控立铣床的结构 数控立铣床的结构数控立铣床的结构数控铣床的结构及类型TDNCX30数控铣床TDXK714数控铣床TDNCX15A数控铣床数控铣床的结构及类型加工中心的结构及类型数控立铣

16、床的结构数控立铣床的结构加工中心的结构加工中心的结构TDTH6545 加工中心的结构加工中心的结构加工中心的结构及类型数控机床的发展趋势 随着计算机技术突飞猛进的发展，数控 技术正不断采用计算机、控制理论等领域的 最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、 复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等 方向发展。整体数控加工技术向着CIMS（计 算机集成制造系统）方向发展。 高速切削 高速加工技术是自上个世纪高速加工技术是自上个世纪8080年代发展起来的年代发展起来的 一项高新技术，其研究应用的一个重要目标是缩短加一项高新技术，其研究应用的一个重要目标是缩短加 工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材 料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品 的高精度和高质量。由于不同加工工艺和工件材料有的高精度和高质量。由于不同加工工艺和工件材料有 不同的切削速度范围，因而很难就高速加工给出一个不同的切削速