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1、数控实习报告摘要目录目录一、数控机床简介及相关参数21、数控机床的组成22、计算机数控系统的工作过程33、实习机床相关参数44、数控机床的控制面板和显示屏（以车床为例）6二、数控系统控制信号的构成81、数控机床的坐标系92、数控机床的指令代码9三、数控信息的输入及译码101、数控信息的输入102、数控加工程序的译码和诊断12四、数控机床点位控制与点位/直线切削控制161、点位控制系统与点位/直线切削控制系统的结构162、位置计算与硬件比较的软件实现173、自动换刀功能18五、数控系统的连续切削控制及插补和刀具补偿原理191、插补的概念192、逐点比较插补法19六、数控系统的软硬件251、计算机
2、CNC装置的组成262、计算机数控系统的硬件结构283、计算机数控系统的软件结构28一、数控机床简介及相关参数1、数控机床的组成数控机床是典型的数控化设备，它一般由信息载体、计算机数控系统、伺服系统和机床四部分组成，如图所示图1 数控机床组成（1） 信息载体信息载体又称控制介质，用于记录数控机床上加工一个零件所必须的各种信息，如零件加工的位置数据、工艺参数等，以控制机床的运动，实现零件的加工。数控机床采用操作面板上的按钮和键盘将加工信息直接输入，或通过通信接口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。高级的数控系统可能还包含一套自动编程机或者CAD/CAM系统。由这些设备实现编制程序、输入程序、
3、输入数据及显示、模拟显示、存储和打印等功能。（2） 计算机数控系统计算机数控系统是数控机床的核心，它的功能是接受载体送来的加工信息，经计算和处理后去控制机床的动作。它由硬件和软件组成。硬件除计算机外，其外围设备主要包括CRT、键盘、操作面板、机床接口等。操作面板可供操作人员改变操作方式、输入整定数据、启停加工等；机床接口是计算机和机床间联系的桥梁，机床接口包括伺服驱动接口及机床输入、输出接口。伺服驱动接口主要是进行数/模转化，以及对反馈元件的输入进行数字化处理并记录，以供计算机采样；机床输入/输出接口是用于处理辅助功能。软件由管理软件和控制软件组成。管理软件主要包括输入输出、显示、诊断等程序；
4、控制软件包括译码、刀具补偿、速度控制、插补运算、位置控制等部分组成。数控装置控制机床的动作可以概括为以下几点：机床主运动，包括主轴的启停、停止、转向和速度选择。机床的进给运动，如点位、直线、圆弧、循环进给的选择，坐标方向和进给速度的选择等。刀具的选择和刀具的补偿（长度、半径）。其他辅助运动，如各种辅助操作，工作台的锁紧和松开，工作台的旋转与分度和冷却泵的开停等。图2 机床数控系统的组成（3）伺服系统是数控系统的执行部分，包括驱动机构和机床转移部件，它接受数控装置发来的各种动作命令，驱动受控设备运动。伺服电机可以是步进电机、电液马达、直流伺服电机或交流伺服电机。（4）机床是用于完成各种切削加工的
5、机械部分，是在普通机床的基础上发展来的。其主要特点有：大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺服系统；具有较高的动态刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形较小；更多采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨；不少数控机床还采用了刀库和自动换刀装置以提高机床工作效率。2、计算机数控系统的工作过程（1） 输入给数控系统有零件加工程序、控制参数和补偿数据等。（2） 译码输入的程序段含有零件的轮廓信息（起点、终点、直线还是圆弧等）、要求的加工速度以及其他的辅助信息（换刀、换挡、冷却液开关等）。计算机依靠译码程序来识别这些符号，将加工程序翻译成计算机内部能识别的语言。（3） 数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速度
6、计算是解决该加工数据段以什么样速度运动的问题。加工速度的确定是一个工艺问题。数控系统仅仅是保证这个编程速度的可靠实现。另外，辅助功能如换刀、换挡等也在这个程序中实现。（4） 插补，即根据给定的曲线类型（如直线、圆弧或高次曲线）、起点、终点以及速度，在起点和终点之间进行数据点的密化。计算机数控系统的插补功能主要由软件来实现，目前主要有两类插补方法：一是脉冲增量插补，它的特点是每次插补运算结束产生一个进给脉冲；二是数字增量插补，它的特点是插补运算在每个插补周期进行一次，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。（5） 伺服系统将计算机送出的位置进给脉冲或进给速度指令，经变换和放大后转化为伺服电机
7、（步进电机或交、直流伺服电机）的转动，从而带动机床工作台移动。（6） 当一个数据段开始插补时，管理程序即着手准备下一个数据段的读入、译码、数据处理，即由它调用各个功能子程序，且保证一个数据段加工过程中将下一个程序段准备就绪。一旦本数据段加工完成，即开始下一个数据段的插补加工。整个零件加工就是在这种周而复始的过程中完成的。3、实习机床相关参数（1） 数控车床生产厂家：沈阳第一机床厂性能参数： 表1 实习数控车床主要性能参数电动机：5个，包括主轴、X/Z步进电机、刀架电机、冷却液电机，其他见上表（2） 数控铣床生产厂家：武汉华中数控股份有限公司铣床型号：XK713电动机个数：5个，包括主轴、X/Y
8、/Z轴步进电机、冷却液电机性能参数：最大端铣刀直径：63mm最大立铣刀直径：50mm X,Y,Z方向进给速度范围：03000mm/min X,Y,Z方向块速移动速度（Max）：8000 mm/min 主轴转速范围（变频）：606000rpm 主轴锥孔：ISO40 主轴刀柄：BT40 刀柄拉钉：P40T 主电动机功率：3.7kW 主轴额定输出扭矩：24Nm 主轴箱垂直移动最大距离（Z）：400mm 工作台纵向移动最大距离（X）：500mm 工作台横向移动最大距离（Y）：300mm 工作台（宽x长）：300x700mm 工作台最大承载重量：350Kg T型槽（数量x槽宽x中心距）：3x14x80m
9、m 进给电机扭矩（功率）垂直方向（Z）：11（带抱闸）Nm 纵横方向（X/Y）:6Nm定位精度：0.01/300mm重复定位精度：0.05mm机床显示精度：0.01mm机床电源及总功率：3P/50Hz/380V/10KVA气源：0.6Mpa机床外形尺寸（长x宽x高）：2180x2050x2165mm机床重量（毛重/净重）：3500/2800Kg数控系统：HNC-21M华中“世纪星”数控系统（3） 数控线切割主要技术参数：表2 实习用线切割数控机床性能参数表机床型号DK7725A工作台面尺寸(mm)520336工作台行程(mm)320250加工工件最大厚度(mmm)400(330)机床总重量(k
10、g)1100机床外形尺寸(mm)140010601500走丝速度m/s11.5电极丝尺寸(mm)0.13-0.18最大切割速度(mm2/min)100加工锥度(mm)6。/100输入电源3N-50Hz 380V(单相 50Hz 220V)机床总功率(kw)1.24、数控机床的控制面板和显示屏（以车床为例）（1）操作装置华中“世纪星”HNC-21T是一基于嵌入式工业PC的开放式数控系统，配备高性能32位微处理器、内装式PLC及彩色LCD显示器。采用国际标准G代码编程，与各种流行的CAD/CAM自动编程系统兼容。HNC-21T车床数控装置操作台为标准固定结构，外形尺寸为420310110毫米（WH
11、D），如图4所示。图4 HNC-21T车床数控装置操作台图5 XK713数控铣控制面板（2）显示器 操作台的左上部为7.5彩色液晶显示器，分辨率为640480。（3）NC键盘 NC键盘包括精简型MDI键盘和F1F10十个功能键。 标准化的字母数字式键盘的大部分键具有上档键功能，当“UPPER”键有效时，指示灯亮，输入的是上档键。NC键盘用于零件程序的编制、参数输入、MDI及系统管理操作等。（4）机床控制面板 标准机床控制面板的大部分按键（除“急停”按钮外）位于操作台的下部。机床控制面板用于直接控制机床的动作或加工过程。i、F1F10是对应屏幕显示面板下方的10个显示按钮，可以对照屏幕显示面板上
12、的提示对其进行操作。ii、数控机床分为5种工作方式，即自动、单断、手动、增量和回参考点。自动：系统进入自动运行方式，机床的坐标轴由CNC自动完成。单断：单程序段执行方式，此方式下程序逐段执行，即每按一下“循环启动”，执一程序段。手动：手动连续进给方式，进给速率为系统参数最快移动速度的1/3乘以进给修调选择的倍率，如果同时按下“快进”键，则移动的速度将以最高快速速度乘以快速修调选择的倍率。增量：对应两种工作方式：i、手动开关置于off时为增量进给方式，ii、置于on时为手轮移动进给方式。 回参考点：返回机床参考点方式。iii、空运行：机床不做实际切削，坐标轴以最大快速移动速度移动，用以程序等的正
13、确性。其按钮后面的4个按钮均是控制机床速度的快慢。iv、超程解除：当某轴超程时，一直按住此键，同时按下相应点动键，可使该轴向相反方向退出超程状态。v、Z轴锁住：禁止Z轴进刀，Z轴坐标位置变化，单Z轴不动。vi、机床锁住：禁止机床坐标轴动作，但此时机床M、S、T功能依然有效。vii、冷却开/停：切削液开关。viii、换刀允许：允许下步骤刀具松、紧操作有效。ix、刀具松/紧：该方式用于换刀操作，在手动方式下，先按“换刀允许”键，使允许刀具松/紧操作有效，然后再按下“刀具松/紧”键，松开刀具，再按一下又为夹紧刀具，如此循环。x、主轴定向：手动方式下，主轴执行定向功能，准确停止在某一固定位置。主轴冲动
14、：手动方式下，当主轴制动无效时，按此键，主轴按机床参数设定的速度和时间转一定的角度。xi、主轴制动：手动方式下，主轴停止状态，按一下此键，主轴电动机被锁定在当前位置。xii、主轴正转、停止、反转：在手动方式下，当主轴制动无效时饭别按下这三个键这主轴分别正转、停止转动和反转。xiii、主轴修调：在手动、自动及MDI方式下，调节主轴速度，当机械齿轮换挡时，不能修调。xiv、快速修调：在手动连续进给方式下调节坐标轴的快移速度，在自动及MDI下调节G00快移速度。xv、进给修调：在手动连续进给方式下调节坐标轴的进给速度，在自动及MDI下调节程序编制速度。xvi、X、Y、Z：分别控制X、Y、Z轴的移动方向。 快进：使X、Y、Z轴快速移动。xvii、循环启动：自动或MDI下，机床开始自动运行加工程序。xviii、进给保持：在自动运行过程中，程序暂停执行，机床运动轴减速停止，此时M、S、T功能保持不变，再按下“循环启动”键，系统以暂停前的状态继续运行。xix、急停按钮：可以使机床停止任何的动作。xx、输入按钮：就是编写程序输入代码的按钮，完成机车的输入功能。（5）软件操作界面 HNC-21T的软件操作界面如图6所示。其界面由如下几个部分组成：图6 NC-21T的软件操作界面1、 图形显示窗口 2、 菜单命令条 3、 运行程序索引 4、 选定坐标系下的坐
