機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用復(fù)習(xí)提綱

該復(fù)習(xí)資料僅供參考數(shù)控技術(shù)參考復(fù)習(xí)提綱第一章 數(shù)控技術(shù)概論什么是機(jī)床數(shù)控技術(shù) (Numerical Control Technology,NC）?答：用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。什么是數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine Tools）?答：數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用代碼，或其它符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。機(jī)床本體：-主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）-支承件（立柱、床身等）-特殊裝置（刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)、工件自動(dòng)交換系統(tǒng)）-輔助裝置（如排屑裝置等）什么是數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）?答：是一種程序控制系統(tǒng)，它能邏輯地處理輸入到系統(tǒng)中的數(shù)控加工程序，控制數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)并加工出零件。什么是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control，CNC ）?答：是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。該復(fù)習(xí)資料僅供參考數(shù)控技術(shù)組成：計(jì)算機(jī)數(shù)控、位置控制板、PLC 接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)：適應(yīng)性、靈活性好；精度高、質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率高；勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)條件好；有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理；使用、維護(hù)技術(shù)要求高。數(shù)控機(jī)床的適用范圍：1、當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)批量較小時(shí)，宜采用通用機(jī)床；2、當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，宜采用專用機(jī)床；3、當(dāng)零件復(fù)雜程度較高時(shí)，宜采用數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的分類分 類 方 法 數(shù)控機(jī)床類型按運(yùn)動(dòng)控制方式 點(diǎn)位 直線 輪廓按伺服系統(tǒng) 開環(huán) 半閉環(huán) 閉環(huán)按功能水平 經(jīng)濟(jì)型 中檔型 高檔型按工藝方法 金屬切削數(shù)控機(jī)床 金屬成形數(shù)控機(jī)床 特種加工數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制：僅實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；對(duì)軌跡不作控制要求；運(yùn)動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。直線控制：不僅要求控制點(diǎn)到點(diǎn)的精確定位，而且要求機(jī)床工作臺(tái)或刀具（刀架）以給定的進(jìn)給速度，沿平行于坐標(biāo)軸的方向或與坐標(biāo)軸成 45角的方向進(jìn)行直線移動(dòng)和切削加工。輪廓控制：對(duì)多個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制，使之協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使刀具相對(duì)工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床。該復(fù)習(xí)資料僅供參考開環(huán)控制：沒有位置檢測(cè)裝置，信號(hào)單向；一般以步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)部件；速度、精度低（受步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度和工作頻率以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)精度的影響） ；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低、調(diào)試維修方便；適用范圍：精度不高的經(jīng)濟(jì)型、中小型數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制：帶有位置檢測(cè)裝置,安裝在機(jī)床刀架或工作臺(tái)等執(zhí)行部件上,隨時(shí)檢測(cè)執(zhí)行部件的實(shí)際位置。差值控制，誤差修正，直到消除。加工精度很高,但由于它將絲杠螺母副及工作臺(tái)導(dǎo)軌副這些大慣量環(huán)節(jié)放在閉環(huán)之內(nèi),系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響,調(diào)試?yán)щy,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。半閉環(huán)控制：帶有位置檢測(cè)裝置，常安裝在伺服電機(jī)上或絲杠的端部；可以獲得穩(wěn)定的控制特性（其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好） ，調(diào)試比較方便，價(jià)格也較全閉環(huán)系統(tǒng)便宜。適用范圍：廣泛應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床：步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的開環(huán)驅(qū)動(dòng)，功能簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、精度中等，能滿足加工形狀比較簡(jiǎn)單的直線、圓弧及螺紋加工。一般控制軸數(shù)在 3 軸以下，脈沖當(dāng)量（分辨率）多為 0.01mm，快速進(jìn)給速度在 10mmin 以下。中檔型數(shù)控機(jī)床：采用交流或直流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn) 4 軸或 4 軸以下聯(lián)動(dòng)控制，脈沖當(dāng)量為 1m，進(jìn)給速度為 15-24mmin，一般采用 16 位或 32 位處理器，具有RS232C 通信接口、DNC 接口和內(nèi)裝 PLC，具有圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能。高檔型數(shù)控機(jī)床：采用交流伺服電機(jī)形成閉環(huán)驅(qū)動(dòng)，開始采用直線伺服電機(jī)，能實(shí)現(xiàn) 5 軸以上聯(lián)動(dòng)，脈沖當(dāng)量（分辨率）為 0.1-1m，進(jìn)給速度可達(dá) 100mmin 以上。一般采用 32 位以上微處理器，形成多 CPU 結(jié)構(gòu)。編程功能強(qiáng)，具有智能診斷、聯(lián)網(wǎng)和通信功能。按工藝方法分類：分為：金屬切削數(shù)控機(jī)床、金屬成形數(shù)控機(jī)床、特種加工數(shù)控機(jī)床。也可分為：普通數(shù)控機(jī)床（指加工用途、加工工藝單一的機(jī)床）和加工中心（指帶有自動(dòng)換刀裝置、能進(jìn)行多工序加工的機(jī)床） 。智能“4M” 系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測(cè)一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造、快速檢測(cè)和快速響應(yīng)的有效途徑，將測(cè)量( Measurement)、建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、機(jī)器操作(Manipulator)四者(即 4M)融合在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測(cè)量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。第二章 數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)數(shù)控程編概念：從分析零件圖紙開始，經(jīng)過工藝分析、數(shù)學(xué)處理到獲得數(shù)控機(jī)床所需的數(shù)控加工程序的全過程叫做數(shù)控程編。該復(fù)習(xí)資料僅供參考坐標(biāo)軸的命名及方向：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在加工過程中無論是刀具移動(dòng)，工件靜止，還是工件移動(dòng)，刀具靜止，一般都假定工件相對(duì)靜止不動(dòng)，而刀具在移動(dòng)，并同時(shí)規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的方向作為坐標(biāo)軸的正方向。坐標(biāo)數(shù)：采用數(shù)字控制的運(yùn)動(dòng)方向的個(gè)數(shù)聯(lián)動(dòng)數(shù)：數(shù)控系統(tǒng)能同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)（2 坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工6 坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工）機(jī)床坐標(biāo)系：是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，用于確定被加工零件在機(jī)床中的坐標(biāo)、機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位置（如換刀點(diǎn)、參考點(diǎn)）以及運(yùn)動(dòng)范圍（如行程范圍、保護(hù)區(qū)機(jī)床原點(diǎn)：是機(jī)床坐標(biāo)系的零點(diǎn), 是機(jī)床上固定的點(diǎn)，一般不允許用戶改變。數(shù)控車一般在卡盤前后端面的中心，數(shù)控銑各廠家不一樣，有的工作臺(tái)中心，有的行程終點(diǎn)等。機(jī)床參考點(diǎn)：是用于對(duì)機(jī)床工作臺(tái)、滑板與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定和控制的點(diǎn)，一般設(shè)在機(jī)床各軸正向極限的位置。采用增量式測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床開機(jī)后，都必須做回零操作，使刀具或工作臺(tái)回到參考點(diǎn)，將會(huì)顯示出機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。工件坐標(biāo)系與工件原點(diǎn)1) 由編程人員確定,用于編程；2)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為工件原點(diǎn)或工件零點(diǎn)，可用程序指令來設(shè)置和改變；3)根據(jù)編程需要，在一個(gè)加工程序中可一次或多次設(shè)定或改變工件原點(diǎn)。加工程序結(jié)構(gòu)與格式：O0001；程序名N10 G92 X0 Y0 Z200.0；N20 G90 G00 X50.0 Y60.0 S300 M03；N30 G01 X10.0 Y50 .0 F150 ；N110 M30；程序結(jié)束指令該復(fù)習(xí)資料僅供參考宏指令與宏程序把具有某種功能的一組指令，像子程序一樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并將該組指令用一個(gè)指令代表。最大特點(diǎn)：除了使用正常的 CNC 指令外，可以進(jìn)行變量運(yùn)算，用宏指令給變量設(shè)定實(shí)際值。何謂工藝指令？數(shù)控加工過程中的各種動(dòng)作都是事先由程編人員在程序中用指令的方式予以規(guī)定的，主要包括準(zhǔn)備功能 G 代碼、輔助功能 M 代碼、進(jìn)給功能 F 代碼、主軸轉(zhuǎn)速功能 S 代碼、刀具功能T 代碼等。準(zhǔn)備功能 G 代碼和輔助功能 M 代碼統(tǒng)稱為工藝指令，是程序段的主要組成部分。準(zhǔn)備功能 G 代碼在插補(bǔ)運(yùn)算之前需要規(guī)定，為插補(bǔ)運(yùn)算作好準(zhǔn)備的工藝指令。如：G17 、G01 、G02、G81模態(tài)代碼：一經(jīng)在一個(gè)程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同組其它 G 代碼所代替。非模態(tài)代碼：僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有效。數(shù)控編程中的常用指令絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)編程指令 G90、G91 快速點(diǎn)定位指令 G00直線插補(bǔ)指令 G01 圓弧插補(bǔ)指令 G02/G03 該復(fù)習(xí)資料僅供參考刀具半徑補(bǔ)償建立與取消指令 G41/G42、G40刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償建立與取消指令 G43/G44、G49刀具補(bǔ)償功能應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)：1)簡(jiǎn)化程編工作；2)實(shí)現(xiàn)粗、精加工；3)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外型面的加工。坐標(biāo)平面選擇指令 G17(XY 面)、G18(ZX 面)、G19(YZ 面)工件坐標(biāo)系設(shè)定指令 G92用 G54-G59 指令設(shè)定工件坐標(biāo)系操作者在實(shí)際加工前，測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的偏置值，并在數(shù)控系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定。這個(gè)值叫做“工件零點(diǎn)偏置” 。暫停（延遲）指令 G04 G04 指令是根據(jù)暫停計(jì)時(shí)器預(yù)先給定的暫停時(shí)間停止進(jìn)給。它的功能是使刀具作短時(shí)間（幾秒鐘）的無進(jìn)給光整加工，用于車槽、鏜孔、锪孔等場(chǎng)合。極坐標(biāo)指令 G16（建立） 、G15（取消）參考點(diǎn)返回：參考點(diǎn)是機(jī)床上的固定點(diǎn)，一般作為換刀和坐標(biāo)系測(cè)量零點(diǎn)等使用，通過參考點(diǎn)返回功能 G28 可以很容易移動(dòng)到參考點(diǎn)上。G28G91X0Y0Z0；比例縮放（G51、G50) G51 X-Y-Z-P-；X、Y、Y 縮放中心,P 縮放倍數(shù)G51X-Y-Z-I-J-K；X、Y、 Z 縮放中心，I、J、K 各軸縮放倍數(shù)，倍率為負(fù)，實(shí)現(xiàn)鏡像G50 縮放取消坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令（G68，G69) G17/G18/G19 G68 X-Y-Z-R-； 旋轉(zhuǎn)中心（X、Y、Z）,R 旋轉(zhuǎn)角度，逆（正）G69 取消該復(fù)習(xí)資料僅供參考該復(fù)習(xí)資料僅供參考該復(fù)習(xí)資料僅供參考F、S、 T 代碼主要內(nèi)容F模態(tài)代碼 代碼法 直接給定法G94 表示進(jìn)給速度與主軸速度無關(guān)的每分鐘進(jìn)給量（ mm/min） ；G95 表示與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)的主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） ，如車螺紋、攻絲等。S切削速度G96 S160 表示控制主軸轉(zhuǎn)速，使切削點(diǎn)的線速度始終保持在 160m/min；G97 S1000 表示注銷 G96，即主軸不是恒線速度，其轉(zhuǎn)速為 1000r/min。T刀具功能指令T12 表示 12 號(hào)刀具；T0101，前兩位 01 表示刀具號(hào)，后兩位 01 表示刀具補(bǔ)償號(hào)。切削三要素：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)：1）工序內(nèi)容具體；2）工序內(nèi)容復(fù)雜；3）工序內(nèi)容嚴(yán)密；4）工序集中5)加工精度不僅取決于加工過程，還取決于程編階段(存在逼近誤差、圓整化誤差、插補(bǔ)誤差)數(shù)控加工工藝的內(nèi)容：1. 數(shù)控機(jī)床上加工零件的選擇；2. 數(shù)控工藝性分析；3. 工藝路線制訂；4. 工序設(shè)計(jì)；5. 工藝指令的處理。零件設(shè)計(jì)及工藝性的要求：1)零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應(yīng)符合編程方便的原則；2)零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)零件外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一幾何類型和尺寸（減少刀具規(guī)格和換刀時(shí)間）內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)過小原因：內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，如果太小，剛度不足，影響表面加工質(zhì)量，工藝性較差。因而內(nèi)槽圓角半徑應(yīng)大一些。銑削零件底面時(shí)，槽底圓角半徑 r 不應(yīng)過大原因：圓角 r 越大，d 越小（d=D-2r，D 為銑刀直徑） ，即銑刀端刃銑削平面的面積越小，加工表面的能力越差，工藝性也越差。當(dāng) r 大到一定程度時(shí)，甚至必須用球頭刀加工，此時(shí)切削性能較差，應(yīng)盡量避免。該復(fù)習(xí)資料僅供參考3)定位基準(zhǔn)分析：便于定位和夾緊，且裝夾次數(shù)要少數(shù)控機(jī)床的夾具與傳統(tǒng)夾具結(jié)構(gòu)的差別?答：夾具體定位夾緊，不需要導(dǎo)向和對(duì)刀功能，夾具比較簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)或選用要求基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差；統(tǒng)一基準(zhǔn)，減少重復(fù)定位次數(shù)，減少重復(fù)定位誤差；夾緊要可靠，盡量避免振動(dòng)；夾緊點(diǎn)分布要合理，夾緊力大小要適中且穩(wěn)定，減少夾緊變形；夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，加工部位要敞開 ；一次裝夾應(yīng)盡可能裝夾多個(gè)工件，以提高加工效率。刀具的選擇應(yīng)滿足：安裝調(diào)整方 便、剛性好、精度高、耐用度高等要求刀具結(jié)構(gòu)：1）整體式；2）機(jī)夾式；3）內(nèi)冷式；4）抗振式；5）特殊型式。銑刀選擇： 大平面：面銑刀；加工凹槽、小臺(tái)階面及平面輪廓：立銑刀；加工空間曲面、模具型腔等：模具銑刀；加工封閉鍵槽：鍵槽銑刀；加工變斜角零件：鼓形銑刀；特殊形狀：成形銑刀。切削用量的選擇：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本； 大吃刀量半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。切削用量：主軸轉(zhuǎn)速（切削速度） 、切削深度、進(jìn)給量。切削深度（也稱背吃刀量）：主要根據(jù)工件的加工余量和由工件、刀具、夾具、機(jī)床組成的工藝系統(tǒng)剛度所決定，在剛度允許的情況下，最好在留出精加工余量的基礎(chǔ)上，一次切凈余量，這樣可減少走刀次數(shù)，提高加工效率，同時(shí)又能提高加工精度和改善表面質(zhì)量。確定進(jìn)給速度當(dāng)工件質(zhì)量能得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選較高的進(jìn)給速度。一般在 100-200mm/min 范圍內(nèi)選取。在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在 20-50mm/min 范圍內(nèi)選取。當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在 20-50mm/min 范圍內(nèi)選取。刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)