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1、1,高档数控编程,2,教学安排,3,4,5,6,7,立式加工中心,8,卧式加工中心,9,数控车削中心,10,11,12,13,1.绪论,发展历史 数控机床的工作原理和组成 数控机床分类 数控机床特点与适用范围,14,发展历史,20世纪40年代初，John T. Parsons 采用数字技术进行机械加工 1952年，麻省理工学院 伺服机构研究所，试制 成功第一台由计算机控 制的三坐标立式铣床。,15,发展历史,1954年，美国本迪克斯公司正式生产出来第一台工业用的数控机床。 1959年，美国克耐杜列克公司开发出来加工中心。 1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了利用小型计算机取代专
2、用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现的计算机数控（CNC：Computer Numerical Control）系统，称为第四代系统。,16,发展历史,1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，1975年，日本研制出实用化FMS 1974年，美国学者哈灵顿博士首先提出了计算机集成制造系统（CIMS）的概念。20世纪80年代中期以来，以CIMS为标志的综合生产自动化日渐成为制造业的热点，它把制造业推到了一个新的发展阶段。,17,数控机床的工作原理和组成,数控机床的工作原理,P0,P1,P1,P0,a0,a1,a2,a3,a4,a5,a0,a1,a2,a3,a4,数控系统将
3、刀具运动轨迹在工作坐标系中分割成一些最小位移量（脉冲当量）。数控系统经过信息处理、分配，控制各坐标轴移动若干个最小位移量，把要求的轨迹用以“最小位移量”为单位的等效折线进行拟合。,插补原理,18,数控机床的工作原理和组成,数控机床的组成,程序 载体,输入装置,数控 装置,辅助控制装置,位置反馈系统,机床 本体,伺服驱动系统,19,数控机床分类,按工艺用途分类 金属切削类数控机床 金属成型类数控机床 数控特种加工机床,20,金属切削类数控机床,数控车床,加工中心,数控磨床,数控铣镗床,21,金属成型类数控机床,数控折弯机,数控弯管机,22,数控特种加工机床,数控电火花线切割机,数控激光切割机床,
4、数控火焰切割机床,23,数控机床分类,按运动方式分类 点位控制数控机床,直线控制数控机床,点位控制的钻削加工,直线控制的车削加工,24,数控机床分类,按运动方式分类 轮廓控制数控机床,2轴联动,2.5轴联动,3轴联动,25,数控机床分类,按伺服系统控制方式分类 开环控制数控机床,数控装置,步进电动机驱动器,进给脉冲,步进电动机,工作台,丝杠,齿轮箱,26,数控机床分类,按伺服系统控制方式分类 闭环控制数控机床,数控装置,伺服电动机驱动器,进给脉冲,伺服电动机,工作台,丝杠,齿轮箱,直线光栅,位置反馈,27,数控机床分类,按伺服系统控制方式分类 半闭环控制数控机床,数控装置,伺服电动机驱动器,进
5、给脉冲,伺服电动机,工作台,丝杠,齿轮箱,编码器,位置反馈,编码器,28,数控机床分类,29,数控机床特点与适用范围,数控机床的特点 适应性强 加工精度高，加工质量稳定 生产效率高 减轻劳动强度，改善劳动条件 有利于生产管理现代化,30,数控机床特点与适用范围,数控机床的适用范围,产品件数,生产成本,数控机床,专用机床,普通机床,0,50,100,工件复杂度,产品件数,普通机床,数控机床,专用机床,31,数控编程基础,32,数控加工工艺分析,数控机床坐标系 刀具和切削用量的选择 零件装夹方法及对刀点、换刀点的确定 工序的划分及走刀路线的确定 工艺文件的编制方法,33,数控机床坐标系,坐标和运动
6、方向的命名原则 刀具相对静止工件而运动的原则 在确定坐标系时，一律看作工件静止，刀具相对运动。,34,数控机床坐标系,坐标和运动方向的命名原则 机床坐标的规定 基本坐标轴X、Y、Z关系及其正方向用右手直角笛卡儿定则。围绕 X，Y，Z 轴旋转的圆周进给坐标轴 A，B，C的方向用右手螺旋法则确定。,35,数控机床坐标系,坐标和运动方向的命名原则 运动方向的规定 增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向,36,数控机床坐标系,数控机床的坐标轴 Z轴表示传递切削动力的主轴，X轴平行于工件的装夹平面，一般取水平位置，根据右手直角坐标系的规定，确定Y轴的方向。,37,数控机床坐标系,数控机床的坐标轴,38
7、,数控机床坐标系,机床坐标系与工件坐标系 机床坐标系,+X,+Y,+Z,M,+X,M,+Z,39,数控机床坐标系,机床坐标系与工件坐标系 工件坐标系,40,刀具和切削用量的选择,车削加工刀具 通常有尖形车刀（以直线形切削刃为特征），如各种外圆偏刀、端面车刀、切槽刀等；圆弧形车刀（由圆弧构成主切削刃），主要用于车削各种光滑连接的成型面；还有成形车刀（刀刃的形状与被加工零件的轮廓形状相同），如螺纹车刀。,41,刀具和切削用量的选择,铣削加工刀具 在铣削平面时，应选用镶不重磨多面硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀。粗铣平面时，因被加工表面质量不均匀，选择铣刀时直径要小一些。精铣时，铣刀直径要大一些，最好能
8、包容加工面的宽度；平面零件周边轮廓的加工常采用立铣刀；铣削凸台和凹槽时，选择高速钢立铣刀；铣削毛坯表面或进行孔的粗加工时，可选用镶硬质合金的玉米铣刀进行强力切削。,42,刀具和切削用量的选择,选择立铣刀加工时，刀具的有关参数计算 刀具半径 r 应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取 r(0.80.9)。 零件的加工高度 H（1/41/6）r，以保证刀具有足够的刚度。 对不通孔（深槽），选取 lH510mm（l为刀具切削部分长度，H为零件高度）。 加工外形及通槽时，选取 lHre510mm（ re为刀尖角半径）。 加工肋时，刀具直径为 D（510）b（b为肋的厚度）,43,刀具和切削用量的选择
9、,切削用量的选择 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量（旧称切削深度）、进给速度（进给量）,44,刀具和切削用量的选择,切削用量的选择 主轴转速S（r/min） 主轴转速S根据最佳的切削速度v（m/min）来选取 S 1000vD D零件或刀具的直径（mm）； v切削速度（m/min），由刀具寿命和加工对象特性决定，切削速度常选为（100200）m/min； S主轴转速（r/min），根据计算所得的值，查找机床说明书确定标准值。,45,刀具和切削用量的选择,切削用量的选择 背吃刀量（mm） 在机床、夹具、刀具和零件等的刚度允许条件下，尽可能选较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产率。对
10、于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量。一般取0.20.5mm。,46,刀具和切削用量的选择,切削用量的选择 进给速度（进给量）F（mm/min或mm/r） 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件的材料性质来选择。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给速度（进给量）数值应选小些，通常在（2050）mm/min范围内选取。最大进给速度则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。,47,零件装夹方法及对刀点、换刀点的确定,零件的安装 尽量采用可调式、组合式等标准化、通用化和自动化夹具，当工件批量较大、工件精度要求较高时，才设计、使用专用夹具。 便于迅速装卸零件
11、，以减少数控机床停机时间。 零件的定位基准应与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。 减少装夹次数，尽量做到一次装夹便能完成全部表面的加工。 夹紧力应尽量靠近主要支承点和切削部位，以防止夹紧力引起零件变形对加工产生不良影响。,48,零件装夹方法及对刀点、换刀点的确定,对刀点与换刀点的确定 对刀点 对刀点应便于数学处理 和程序编制； 对刀点在机床上容易校准； 在加工过程中便于检查； 引起的加工误差小。 换刀点,49,工序的划分及走刀路线的确定,工序的划分 工序划分的原则 基面先行原则 先粗后精原则 先主后次原则 先面后孔原则,50,工序的划分及走刀路线的确定,工序的划分 工序划分的方法
12、按所用刀具划分工序 按零件的装卡定位方式划分工序 按粗、精加工划分工序,51,工序的划分及走刀路线的确定,确定走刀路线 1) 铣削方式的确定 逆铣 工件的进给方向与铣刀的旋转方向相反 铣削力的垂直分力向上，工件需要较大的夹紧力 铣削厚度由零开始逐渐增至最大，当刀刃刚接触工件时，其铣削厚度为零，后刀面与工件产生挤压和摩擦，会加速刀刃的磨损，降低铣刀耐用度和工件已加工表面的质量，造成加工硬化层,52,工序的划分及走刀路线的确定,确定走刀路线 1) 铣削方式的确定 顺铣 工件的送给方向与铣刀的旋转方向相同 铣削力的垂直分力向下，将工件压向工作台，铣削较平稳 刀齿以最大铣削厚度切入工件而逐渐减小至零，
13、后刀面与工件无挤压、摩擦现象，加工表面精度较高 因刀齿突然切入工件会加速刀齿的磨损，降低铣刀耐用度，故不适用于铣削带硬皮的工件 铣削力的水平分力与工件进给方向相同，因此，当机床工作台的进给丝杠与螺母有间隙，而又没有消除间隙的装置时，不宜采用顺铣。,53,工序的划分及走刀路线的确定,确定走刀路线 2) 铣削轮廓的走刀路线确定 铣削平面零件外轮廓时，一般是采用立铣刀侧刃切削。刀具切入零件时，应避免沿零件外轮廓的法向切入，以避免在切入处产生刀具的刻痕，而应沿切削起始点延伸线或切线方向逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。同样，在切离工件时，也应避免在切削终点处直接抬刀，要沿着切削终点延伸线或切线方向
14、逐渐切离工件。,54,工序的划分及走刀路线的确定,确定走刀路线 2) 轮廓铣削走刀路线的确定,55,工序的划分及走刀路线的确定,确定走刀路线 3) 铣削内槽的加工路线 行切法 环切法 行切+环切,56,工序的划分及走刀路线的确定,确定走刀路线 4) 铣削曲面的加工路线,57,工艺文件的编制方法,数控加工工艺文件主要包括 编程任务书 数控加工工件安装和零点设定卡片 数控加工工序卡片 数控刀具卡片 数控刀具数据表 机床刀具运动轨迹图 程序卡片,58,工艺文件的编制方法,编程任务书 它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明，以及数控加工前应保证的加工余量。,59,工艺文件的编制方法,数控加
15、工工件安装和零点设定卡片 它应表示出数控加工零件定位方法和夹紧方法，并应标明工件零点设定位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等,60,工艺文件的编制方法,数控加工工序卡片 这种卡片是编制数控加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的主要指导性文件。主要包括：工步顺序、工步内容、各工步所用刀具及切削参数等。,61,工艺文件的编制方法,数控刀具卡片 刀具卡片是组装刀具和调整刀具的依据。内容包括刀具号、刀具名称、刀柄型号、刀具直径和长度等。,62,工艺文件的编制方法,例 十字凸型板的加工,63,例 十字凸型板的加工,64,例 十字凸型板的加工,65,例 十字凸型板的加工,66,数控编程基
16、础,常用编程指令的应用 数控加工编程的数值计算 数控语言自动编程技术 数控加工过程仿真与验证 后置处理与DNC 实例,67,常用编程指令的应用,程序的结构 一个完整的数控加工程序由程序号、程序段和程序结束三部分组成。,% O1234 N10 G90 G54 G00 X0 Y0 S1000 M03; N20 G01 X50 Y60 F100; N100 M02;,开始符,程序号,程序主体,程序结束,第一程序段,第二程序段,68,常用编程指令的应用,程序段格式 程序段是数控加工程序中的一句，用来指令机床执行某一个动作或一组动作。每个程序段由若干个程序字组成。 程序字的字首为一个英文字母，它称为字的地址，随后为若干位十进制数字。字的功能类别由字地址决定。根据功能的不同，程序字可分为顺序号字、准备功能字、辅助功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速功能字
