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1、数 控 技 术 （机类）浙江工业大学机械工程训练中心1数控机床安全操作规则一严格遵守学生工程训练守则和学生工程训一严格遵守学生工程训练守则和学生工程训 练考勤办法，认真实习。练考勤办法，认真实习。 二二数控机床属于先进设备，数控机床属于先进设备，操作者须认真听操作者须认真听 指导老师讲解指导老师讲解。在熟悉所使用机床的结构、性。在熟悉所使用机床的结构、性 能、加工规范、操作程序和维护保养方法的基能、加工规范、操作程序和维护保养方法的基 础上进行操作，础上进行操作，操作时必须严格遵守相应机床操作时必须严格遵守相应机床 操作规程操作规程。 三三. . 未经未经指导教师指导教师许可许可，不得不得擅自
2、启动机床。擅自启动机床。 未经未经指导老师指导老师验证验证的的程序程序，严禁严禁进行零件进行零件加工加工 。2三三. . 使用时，使用时，先开先开机床电源机床电源，后开后开数控系统电数控系统电 源（或同时开启）源（或同时开启）；通电开机后，必须先进行；通电开机后，必须先进行 回机床参考点的操作回机床参考点的操作，建立起准确的机床坐标，建立起准确的机床坐标 系，才可以进行机床的后续操作。系，才可以进行机床的后续操作。 四四. .加工前加工前，必须把，必须把“卡盘扳手卡盘扳手”和和“刀架扳刀架扳 手手”等辅助工具等辅助工具放回指定位置放回指定位置，以免出事故。，以免出事故。 加工零件时，严格执行操
3、作步骤，不允许跳步加工零件时，严格执行操作步骤，不允许跳步 骤，并骤，并关好防护门关好防护门（加工中不允许打开防护门加工中不允许打开防护门 ）。）。 五五. . 密切密切注意注意机床运转情况和润滑情况，如发机床运转情况和润滑情况，如发 现动作失灵、震动、爬行、发热、噪音、异味现动作失灵、震动、爬行、发热、噪音、异味 等异常现象，等异常现象，立即停车检查立即停车检查，报告老师报告老师，排除排除 故障后方可继续工作故障后方可继续工作。3六六. . 在操作机床时，须同时注意、保证其他同在操作机床时，须同时注意、保证其他同 学的训练安全。学的训练安全。严禁多人同时进行机床的相关严禁多人同时进行机床的相
4、关 操作操作。 七七. . 严禁在数控机床上堆放工、夹、刃、量具严禁在数控机床上堆放工、夹、刃、量具 等。等。禁止私自打开数控系统控制柜禁止私自打开数控系统控制柜。 八八. . 每天开机时对滚珠丝杠进行润滑，定期检每天开机时对滚珠丝杠进行润滑，定期检 查润滑部位油标的油量情况，注意及时加油。查润滑部位油标的油量情况，注意及时加油。 九九. . 下课前，清除切屑，搞好设备的下课前，清除切屑，搞好设备的保养保养和和卫卫 生生等工作，关好机器（关机步骤与开机相反）等工作，关好机器（关机步骤与开机相反） 。4数控加工技术概述 第一节 数控技术概述一、数控技术定义： 采用数字化信号对控制对象加以控制的一
5、种自动控制 技术 ；传统控制方式：采用模拟信号控制对象运动。模拟控制信号 控制对象运动易受外部干扰的影响5数字电路控制信号:数字信号控制对象运动控制精确,抗干扰能力强数字控制方式:01016二、数控机床：是最早应用数控技术的控制对象，也是最典 型的数控设备； 第一台数控机床，1952年，美国PARSON公司和 麻省理工学院，三坐标数控铣床 我国第一台数控机床:7FMS柔性制造系统：由多台高性能数控机床+自动化物流输送系统组成数控应用实例8输 入 装 置输 出 装 置计 编 算 译 机 处 数 理 控 装 置 PLC 强电 逻辑 控制 电路主轴控制单元主轴机床 辅助 操作伺服电机执 行 件 运
6、动位置检测反馈装置三、数控原理三、数控原理加 工 程 序零件信息分析编程数字开关量指 令数字脉冲量指 令开始主 运 动进 给 运 动速度控制 单 元9“ 1 ”“ 0 ”正比脉冲频率移动速度脉冲数量移动距离10计算机数控系统 伺服驱动系统及 位置检测装置机械系统四、数控机床的组成：四、数控机床的组成：111、计算机数控系统CNC：功能：数控程序的输入、管理及载体；数控程序的编译处理，生成数字指令，控 制加工过程；通过操作面板控制机床执行件的运动、调 整；数控系统参数的管理、设置。12SIEMENSFANUC华中HNC广州GSK常用数控系统常用数控系统：日本：日本FANUCFANUC、德国、德国
7、SIEMENSSIEMENS、华中数控、南京大方、华中数控、南京大方132、伺服驱动系统及位置检测装置； 伺服驱动系统：步进电机、液压马达、交 、直流伺服电机等； 作用：将数字脉冲量指令转变为电机的旋转 ，带动执行件做进给运动。14位置检测装置：光栅、脉冲编码器、感应同 步器、磁栅等；光 栅15脉冲编码器163、机床的机械系统： 高刚度、高精度、高速度、低摩擦主传动系统进给系统自动换刀装置17n主传动系统：一、主传动系统作用: 产生主切削力二、主传动的传动方式1.采用变速齿轮传动2.采用同步齿形带传动3.采用电主轴直接驱动（一体化主轴） 18变速齿轮传动19同步齿形带传动20电 主 轴21电主
8、轴22进给传动系统： 一、进给传动系统作用：接受数控系统发出的数 字进给脉冲，经放大和转换后驱动执行元件实 现预期的运动。二、结构：由高性能伺服电机通过联轴节直接与 丝杆相联，带动工作台、刀架运动，传动链短 ，传动系统简单； 三、常用部件：滚珠丝杠、滚动导轨、贴塑导轨 等；23进给运动实例24进给系统 工作台滑动导轨1、伺服电机 2、联轴器 3、滚动导轨5、滚珠丝杠螺母副25滚珠丝杠螺母副26滚动导轨27 自动换刀装置自动换刀装置：可以安装多把刀具，在加工过程中：可以安装多把刀具，在加工过程中 根据指令实现自动更换刀具，使定位精度和加工精根据指令实现自动更换刀具，使定位精度和加工精 度得到提高
9、。度得到提高。电动刀架：四刀位电动刀架：四刀位 六刀位六刀位 28VDI回转刀架 斗笠式刀盘29链式刀库30五、数控机床的分类：n按机床进给运动轨迹和控制的特点分： （1）、点位控制数控机床：点到点精确定位运 动。不需控制运动轨迹，运动过程中不进行任 何加工； 数控钻床、坐标镗床、冲床等； （2）、直线控制数控机床：除点到点的准确位 置之外，还要保证两点之间移动的轨迹是直线 ，而且对移动的速度也要进行控制，以便适应 随工艺因素变化的不同需要。简易数控车床、简易数控镗、铣床等，一般 有23个可控坐标轴，但多个运动之间无相关性 ，也不相互影响。 31（3）、轮廓控制数控机床：能够对两个或两 个以上
10、运动坐标的位移及速度进行连续相关的 控制，因而可进行曲线或曲面的加工。经济型、全功能数控车床、数控镗、铣床、加 工中心； 两轴、三轴、四轴、五轴联动322轴 数控车床主运动进给运动333轴343轴 立式数控铣床主运动进给运动354轴364轴375轴385轴395轴40五轴加工中心41n按执行机构的伺服类型分类： （1）、开环控制系统数控机床：数控系统直接输出数字指令信号给伺服系统，驱动 机床运动，不对机床的运动进行任何检测（无来自位置传 感器的位置反馈信号）。控制简单。经济，速度、精度低，进给驱动电机多采用步进电机 、液压马达，主要作为经济型数控机床或对于旧机床的改 造。42（2）、闭环控制系
11、统数控机床：将机床运动部件的位置、速度实时检 测、反馈给伺服系统，与数控系统发来的 指令位置、速度信息进行比较、计算，并 根据其差值发出补偿控制命令控制机床运 动；精度高、速度快，控制系统复杂，调 试、维修比较困难。根据测量元件安装位置不同，可分为半 闭环系统和全闭环系统。43全闭环系统： 测量元件装在执行件上；精度高，控制回 路复杂，调试、维修难；44半闭环系统半闭环系统：测量元件装在电机或中间传动件上；精度较好测量元件装在电机或中间传动件上；精度较好 ，系统比较稳定，调整、维修比较方便。，系统比较稳定，调整、维修比较方便。45（3）、按加工方式分类： a、金属切削类：数控车床、数控铣床、加
12、工中心、数控钻床等；数控车床46立式加工中心47五轴加工中心48b、金属成型类：数控折弯机、数控弯管机等； c、数控特种加工类： 电火花线切割、电火花成型机床等；数控 电火 花线 切割 机床49激光加工机床50激光加工实例51d、其他类型：数控三坐标测量仪等；52六、数控机床优点：n提高加工能力；n提高加工精度，加工质量稳定；n可提高生产率；n减轻劳动强度，改善劳动条件；n有利于生产管理；n有利于向更高级的计算机控制与管理发展 。53数控机床加工实例数控机床加工实例54七、数控技术发展 ： 1、高速、高效，大切削量2、高精度 3、高可靠性554、多功能,复合加工,集成化, ”DONE IN O
13、NE”:ALL DONE IN ONE MACHINE565、智能化、网络化、信息化、柔性化57第二节 加工准备加工准备是正式加工前必须进行的机床的 调整、参数的设置、刀具的选择、安装等准备工 作。 1 1、数控加工中的坐标系：、数控加工中的坐标系： 零件加工是由零件加工是由刀位点刀位点的空间运动轨迹来实 现零件形状、尺寸的控制，而一个刀位点刀位点的空间 运动轨迹的构成包括了刀位点的空间位置及刀具 和零件之间的相互位置。58a)一个刀位点刀位点的空间位置：位置： 空间位置的描述通常在数学上用坐标系来进行。空间位置的描述通常在数学上用坐标系来进行。 坐标系定义：坐标系定义： 三个相互垂直的直线运
14、动三个相互垂直的直线运动X X、Y Y、Z Z轴。轴。 其相互位置关系、方向采用右手直角笛卡儿坐标 系确定。右手笛卡儿坐标系右手笛卡儿坐标系 59b)刀具和零件的空间相互位置： 空间相互位置以绕着直线运动的旋转运动来空间相互位置以绕着直线运动的旋转运动来 描述。描述。 定义：定义： 三个绕着直线运动坐标轴的旋转运动，采用三个绕着直线运动坐标轴的旋转运动，采用 右手螺旋定则来定义。右手螺旋定则来定义。右手螺旋定则 602、机床的坐标： 一个刀位点刀位点的空间位置的控制通常可以由机床的位置的控制通常可以由机床的 各执行件带动刀具和工件各执行件带动刀具和工件分别分别沿各坐标轴做相应的进给沿各坐标轴做
15、相应的进给 运动来联合实现这个相对运动。运动来联合实现这个相对运动。 执行件的运动：执行件的运动： 1 1）三个相互垂直的直线运动）三个相互垂直的直线运动X X、Y Y、Z Z轴轴 2 2）绕三个直线运动轴的旋转运动）绕三个直线运动轴的旋转运动A A、B B、C C 轴。轴。 不同工种的机床实际所需要的运动及数量并不相不同工种的机床实际所需要的运动及数量并不相 同，完全同，完全根据加工对象的不同特点而定。根据加工对象的不同特点而定。 执行件的运动的确定：执行件的运动的确定： 在机床和工件图纸上设定坐标系来确定刀位点的在机床和工件图纸上设定坐标系来确定刀位点的 位置。位置。 坐标系的作用：坐标系的作用： 描述刀位点的运动位置，产生数据信息，控制刀描述刀位点的运动位置，产生数据信息，控制刀 位点的运动位置和速度。位点的运动位置和速度。61l l 机床进给运动的实现：机床进给运动的实现： 零件的切削运动是由刀具和工件做相对进给运 动形成的。 进给运动进给运动可以是工件或者刀具的运动。可以是工件或者刀具的运动。 刀具运动的坐标用刀具运动的坐标用X X、Y Y、Z Z、A A、B B、C C表示，表示， 工件运动的坐标用工件运动的坐标用XX、YY、ZZ、AA、BB、CC表
