《数控加工与编程技术基础幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控加工与编程技术基础幻灯片（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、欢迎学习数控加工与编程,数控加工与编程,主讲教师：黄伟玲机电工程系,课程介绍,定位：专业必修课目标：掌握零件数控加工工艺 设计和数控手工编程。,课程安排课时分配：理论(32课时)上课时间：5-13周考核方式：(考勤+作业)(30%)+考试(70%)考 试：第135周辅导时间：周一（3.4节）联系电话：13766357596,第二节 程序编制的概念、步骤和方法,第一章 数控加工程序编制的基础,第三节 数控加工程序的结构与格式,第四节 数控机床的坐标系统,第五节 数控加工的工艺设计,第一节 数控加工与数控机床的概念,第一节 数控加工的概念 一、数字控制与数控机床 数字控制（Numerical Co
2、ntrol)，简称数控，是用数字化信号（程序）对机床运行及其加工过程进行控制的一种方法。例：N003 G90 G01 X+35. Y+279.3 Z-429.7 S1000 T02 F500 ； 数控系统(NCS，Numerical Control System)使机床自动完成工作运动并加工零件的一种自动控制系统。 数控机床（ Numerical Control Machine Tools)是一种装有数控系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有特定代码或其他符号编码指令规定的程序。,数控车床,数控铣床,二、数控加工的定义 数控加工:是指在数控机床上对工件进行自动加工的一种工艺方法。,将零件图形和工
3、艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能，控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。,三、数控机床的工作原理,数控加工原理如下图所示：,图1.1 数控加工的过程,四、适合数控机床加工零件的选择,1）多品种、小批量零件。2）结构较复杂、精度要求较高的零件。3）需要频繁改型的零件。4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。5）需要最小生产周期的急需零件。,五、数控机床加工零件的步骤：,与传统
4、加工方式的区别零件的加工主要有以下几个步骤：1）零件图的工艺分析；2）加工方法的选择；3）零件的装夹及切削刀具的选择；4）切削用量的确定；5）切削工件。,六、数控加工的特点（1）高自动化，具有广泛的适应性。（2）精度高，质量稳定。（3）生产效率高。（4）能实现复杂零件的加工。（5）减轻劳动强度，改善劳动条件。（6）有利于现代化生产与管理。 数控机床的初始投资及维护费用较高，对操作与管理人员的素质要求较高。,第二节 程序编制的概念、步骤和方法 一、程序编制的概念 数控编程：就是根据零件图样要求的图形尺寸和技术要求，确定零件加工的工艺过程、工艺参数、机床运动以及刀具等内容，按照数控机床的编程格式和
5、能识别的语言代码记录在程序单上的全过程。,二、程序的编制方法,手工编程,从分析零件图样、制定工艺规程、计算刀具运动轨迹、编写零件加工程序单直到程序校核，整个过程主要由人手工来完成。,主要由计算机完成编制零件加工程序全部过程的编程方法称为自动编程。采用CAD/CAM的技术已成为整个制造行业当前和将来技术发展的重点。,CAD/CAM系统自动编程,三、手工程序编制的步骤,1.零件图样分析阶段 在分析零件图样阶段，主要是分析零件的材料、形状、尺寸、公差、表面质量及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，适宜在哪类数控机床上加工以及哪个型号的数控机床上加工。除了图样上的信息，还应
6、该收集一些图样上没有涵盖的要求，比如零件加工的数量、前道工序的加工和后续加工、磨削余量、装配特征等。收集这些信息可以为后面的步骤提供足够的资料。,2.工艺分析处理阶段 工艺分析处理阶段是一个非常重要的环节，它的好坏直接影响着加工程序的质量。工艺分析处理阶段的主要任务是确定零件加工工艺过程。换言之，就是确定零件的加工方法(如采用的工夹具、刀具、装夹定位方法等)、加工顺序（如钻孔顺序、粗精加工顺序等）、加工路线(如对刀点、进给路线等)和加工用量 (如走刀速度、主轴转速、切削宽度和深度、精加工余量等) 等工艺参数。,3.数学处理阶段 数学处理阶段是根据零件图样和确定的加工路线，计算出走刀轨迹和每个程
7、序段所需数据。对于形状简单的零件轮廓（如直线和圆弧组成的零件轮廓），需要计算出零件轮廓相邻几何元素的交点或切点的坐标值，圆弧还需要知道圆弧半径或中心点坐标值。对于形状复杂的零件（如非圆曲线、曲面构成的零件轮廓），需要用小直线段或圆弧逼近，根据要求的精度计算出节点坐标值。自由曲线、曲面及组合曲面的数据计算量大并且复杂，使用手工编程几乎是不可能的，必须使用计算机自动编程。,4.程序编制及输入阶段 程序编制阶段是根据加工路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控系统的加工指令和程序段格式，使用手工或自动编程的方式逐段编写出零件加工程序单，再将编好的程序通过手工输入或通讯传输的方式输入数控机床的数控
8、系统。在使用手工编程时，应尽量使用数控系统提供的固定循环指令，这样既可以减少编程量，同时又便于查找错误。,5.程序校验和首件试加工 加工程序必须经过校验和试加工检验合格后，才能够进入正式加工。一般来说，对于手工输入的程序可以使用机床数控系统中图形模拟功能，在机床屏幕上显示走刀轨迹来检查程序的错误。对于自动编程的程序，可以在计算机模拟软件中做三维模拟加工来检查程序的错误，不必在机床数控系统中模拟。通过了程序的模拟，并不一定代表程序是正确的，必须在数控机床上进行首件试加工。只有试加工零件通过检验部门检验合格后，才可以确认程序无误。对于毛坯成本较低大批量生产的零件，可以直接使用毛坯进行试加工。对于毛
9、坯成本较昂贵单件小批量生产的零件，则可以使用蜡件或木件进行试加工。试加工后发现有错误，可以修改程序单或采取尺寸补偿等措施进行修正。,CA四、数控语言自动编程(常用APT语言)的特点： 优点：程序简练，走刀控制灵活。 缺点：图形处理能力不够强，无法用数控语言描述图形的加工过程，不利于检查，难以和CAD、CAPP系统进行有效连接，不易实现高度自动化和集成化。,C五、CAD/CAM系统自动编程的功能 包括以下几个方面： （1）三维造型功能 （2）参数管理功能 （3）刀位点的计算 （4）动态仿真 （5）刀具轨迹的编辑与修改 （6）后置处理 （7）生成工艺文件,CA六、CAD/CAM系统自动编程(制造业
10、常用)的特点： （1）数据处理能力强，可以处理各种复杂零件特别是空间曲面。 （2）高效快速的生成数控加工程序。 （3）灵活多变的后置处理 （4）程序自检、纠错能力强 （5）与数控系统通讯非常便捷与APT语言相比较的优点：,第三节 数控机床的组成及分类 一、数控机床的组成 数控机床的组成如图所示。,第1章数控加工的编程基础,数控机床由七部分组成： 1.加工程序：软件组成部分 。2输入输出装置：输入输出装置是操作人员与机床数控系统进行信息交流的载体。零件加工程序、机床参数及刀具补偿等数据通过键盘、U盘、磁盘、磁带、穿孔纸带和串行通信等方式输入到计算机数控装置， 通过CRT、LED、LCD、TFT显
11、示器以及各种信号灯、报警器等将信息输出。3.数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。数控装置是数控系统的核心。输入设备传送的数控加工程序，经数控装置系统软件进行译码、插补运算和速度预处理，产生位置和速度指令以及辅助控制功能信息等。,输出装置：,打印机,记录仪,数码显示器,CRT显示器,4.伺服驱动装置：伺服驱动装置包括主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装置两部分。接受数控装置来的位置指令和速度指令信号，将信号进行调解、转换、放大后驱动伺服电机，带动机床执行部件运动。5.辅助装置：辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的控制装置，通过可编程序控制器（PLC
12、）来实现。控制机床开关按钮功能的装置。6.位置检测装置：位置检测装置与伺服驱动装置配套组成半闭环和闭环伺服驱动系统。时时检测机床上零件的加工信息并反馈到数控系统。可以提高零件的加工精度。7.机床本体：机床本体就是数控机床的机械部件。包括：主运动部件，进给运动部件，如机床工作台、滑板及其传动部件和床身立柱及支承部件等。,二、数控机床的分类 目前数控机床的品种、规格繁多，功能各异，通常可按下列几种方法进行分类。,（一）按控制的运动轨迹分 根据数控机床刀具与工件相对运动轨迹的类型，可将数控机床划分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种类型。如下图所示：,(a) 点位控制 (b) 直线控制 (c) 轮廓控
13、制,（二）按伺服控制方式分 主要有开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床。,开环控制系统框图,1开环控制数控机床 开环控制数控机床没有位置检测反馈装置，数控装置发出的指令信号是单方向传送的。,闭环控制系统框图,2闭环控制数控机床 闭环控制数控机床在其移动部件上直接装有直线位置检测装置，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的位移值进行比较，用差值进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，实现移动部件的精确定位。,半闭环控制系统框图,3半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床的位置检测元件安装在伺服电机上，通过测量伺服电机的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置（或
14、位移），反馈到计算机数控装置中进行位置比较，用比较的差值进行控制。,（三）按工艺用途分 按其工艺用途可分为四大类。 1.金属切削类 2.金属成形类 3.特种加工类 4.测量绘图类,1.金属切削类数控机床 ：数控机床的主流,2. 板材成形类数控机床,3. 特种加工数控机床：线切割机床、火花成形机床等,（四）按数控系统的功能水平分 按照数控系统的功能水平，数控机床可以分为三种类型。 1.经济型 2. 普及型 3. 高档型,一、数控车床,数控车床的组成 如图所示：数控车床由数控系统、主轴箱、刀架、进给传动系统、床身、液压系统、冷却系统、润滑系统等部分组成。,第四节 常见数控机床简介,二、数控铣床 （一）数控铣床的用途及特点 用途：一般情况下，在数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。对于有特殊要求的数控铣床，还可以加进一个回转的A坐标或C坐标，即增加一个数控分度头或数控回转工作台，这时机床的数控系统为四坐标的数控系统，可用来加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。 与普通铣床比数控铣床的特点如下：（1）加工精度高。（2）加工质量稳定可靠。（3）对零件加工的适应性强、灵活性好。（4）生产自动化程度高，操作者劳动强度低。（5）生产效率高。（6）适合加工复杂形状或精度要求高的中小批量零件。,
