數(shù)控車床培訓(xùn)課件《一》..精要.ppt

1、,授課內(nèi)容數(shù)控機(jī)床的編程與操作 授課老師：刁燕,聊城市交通技工學(xué)校,第1章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ),1.1數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí),1.1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展歷程 1.數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 數(shù)控即數(shù)字控制(Numerical Control，簡(jiǎn)稱NC），數(shù)控技術(shù)即NC技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)發(fā)出指令并控制機(jī)械執(zhí)行預(yù)定動(dòng)作的技術(shù)。計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computer Numerical Control，簡(jiǎn)稱CNC）是指用計(jì)算機(jī)，按照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)讀寫存儲(chǔ)器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的一部分或全部數(shù)控功能，實(shí)現(xiàn)部分或全部的數(shù)控功能。 采用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的一整套裝置和設(shè)備，稱為數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床就是裝備有數(shù)控系

2、統(tǒng)，采用數(shù)字信息進(jìn)行自動(dòng)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程的機(jī)床。它是用輸入專用或通用計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信息來(lái)控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)將零件加工出來(lái)。,2.數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 數(shù)控機(jī)床主要是為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多變零件的自動(dòng)化加工而產(chǎn)生的，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，依賴于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制和精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，軟件式數(shù)控是采用微處理器及大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路組成的數(shù)控系統(tǒng)，它具有很強(qiáng)的程序存貯能力和控制功能，這些控制功能是由一系列控制程序 (駐留系統(tǒng)內(nèi)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。軟件或數(shù)控系統(tǒng)通用性很強(qiáng)，幾乎只需要改變軟件，就可以適應(yīng)不同類型機(jī)床的控制要求，具有很大的柔性。目前微型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)幾乎完全取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng)。,1

3、.1.2數(shù)控機(jī)床的組成及加工原理,1數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床主要由以下幾部分組成，如圖1-1所示。 （1）控制介質(zhì)與程序輸入輸出設(shè)備 （2） 數(shù)控裝置 （3）伺服系統(tǒng) （4）輔助控制裝置 （5）機(jī)床本體 2.數(shù)控機(jī)床的加工原理,圖1-1 數(shù)控機(jī)床的組成,圖1-2 數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程,1.1.3 數(shù)控機(jī)床的分類,1按工藝用途分 （1）金屬切削類數(shù)控機(jī)床 （2）金屬成型類數(shù)控機(jī)床 （3）特種加工類數(shù)控機(jī)床 （4）其他類數(shù)控機(jī)床 2按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類 （1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 （2）直線控制數(shù)控機(jī)床 （3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床,3. 按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 （1）開環(huán)伺服系統(tǒng) 工作原理：每當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出

4、一個(gè)指令脈沖信號(hào)，就使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度，機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離。 特點(diǎn)： 開環(huán)伺服系統(tǒng)沒(méi)有工作臺(tái)位移檢測(cè)裝置，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)精度誤差沒(méi)有補(bǔ)償和校正，工作臺(tái)的位移精度完全取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度、齒輪箱中齒輪副和絲杠螺母副的精度與傳動(dòng)間隙等，所以這種系統(tǒng)很難保證較高的位置控制精度。同時(shí)由于受步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能的影響，其速度也受到一定的限制。但這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、工作可靠、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉，因此被廣泛用于精度要求不太高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上。,（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng) 工作原理：數(shù)控裝置發(fā)出位移指令脈沖，經(jīng)電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)裝置使機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)，安裝在工作臺(tái)上的位量檢測(cè)器把機(jī)械位移變

5、成電學(xué)量，反饋到輸入端與輸入信號(hào)相比較，得到的差值經(jīng)過(guò)放大和變換，最后驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng)。如果輸入信號(hào)不斷地產(chǎn)生，則工作臺(tái)就不斷地跟隨輸入信號(hào)運(yùn)動(dòng)。 特點(diǎn)：閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，將工作臺(tái)的實(shí)際位置檢測(cè)出來(lái)并與CNC裝置的指令進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制，因而可以達(dá)到很高的定位精度，同時(shí)還能達(dá)到較高的速度。在精度要求高的大型和精密機(jī)床上應(yīng)用十分廣泛。由于系統(tǒng)增加了檢測(cè)、比較和反饋裝置，所以結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不穩(wěn)定因素多，調(diào)試維修比較困難 .,（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)中裝有角位移檢測(cè)裝置，通過(guò)檢測(cè)伺服機(jī)構(gòu)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角間接檢測(cè)移動(dòng)部

6、件的位移，然后反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進(jìn)行比較，用比較后的差值進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件補(bǔ)充位移，直到差值消除為止的控制系統(tǒng)。 特點(diǎn)：半閉環(huán)控制系統(tǒng)伺服機(jī)構(gòu)沒(méi)有將絲杠螺母機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括在閉環(huán)中，所以這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)誤差仍然會(huì)影響移動(dòng)部件的位移精度。但半閉環(huán)伺服系統(tǒng)將慣性大的工作臺(tái)安排在閉環(huán)之外，系統(tǒng)調(diào)試較容易，穩(wěn)定性好。所能達(dá)到的精度、速度和動(dòng)態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機(jī)床所采用。,4按可控制軸數(shù)與聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分類 可控制軸數(shù)是指系統(tǒng)最多可以控制的坐標(biāo)軸數(shù)目，聯(lián)動(dòng)軸數(shù)是指數(shù)控系統(tǒng)按加工要求控制同時(shí)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸數(shù)目。 多坐標(biāo)軸按照一定的函數(shù)關(guān)系同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)

7、，稱為多軸聯(lián)動(dòng)。按照聯(lián)動(dòng)軸數(shù)可以分為： （1）兩軸聯(lián)動(dòng) （2）兩軸半聯(lián)動(dòng) （3）三軸聯(lián)動(dòng) （4）多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng),1.1.4 數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn),1適應(yīng)性強(qiáng)，用于單件小批量和具有復(fù)雜型面的工件的加工. 2加工精度高，加工零件質(zhì)量穩(wěn)定. 3生產(chǎn)效率高. 4能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng). 5減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件 . 6有利于生產(chǎn)管理.,1.3 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系,1.3.1標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系及其運(yùn)動(dòng)方向 機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定 2坐標(biāo)系的規(guī)定 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令來(lái)控制的，為了確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，需要坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系叫標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，也稱為機(jī)床坐標(biāo)系。 數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系采用

8、右手笛卡爾直角坐標(biāo)系。圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向，,圖1-9 右手笛卡爾直角坐標(biāo)系,3、運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定 JB3051-82中規(guī)定：機(jī)床某一部件運(yùn)動(dòng)的正方向是增大刀具與工件之間距離的方向。 （1）Z坐標(biāo) Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)由傳遞切削力的主軸決定，即平行主軸軸線的坐標(biāo)軸為Z坐標(biāo)。 （2）X坐標(biāo) X坐標(biāo)平行于工件的裝夾面，一般是水平的。對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，X坐標(biāo)的在工件的徑向上，且平行于橫向拖板。刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，X運(yùn)動(dòng)的正方向指向右， （3）

9、Y坐標(biāo) Y坐標(biāo)軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸。Y坐標(biāo)的正方向根據(jù)X和Z坐標(biāo)的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來(lái)確定。,圖1-10 機(jī)床坐標(biāo)系,1.3.2機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn),1.機(jī)床原點(diǎn) 機(jī)床原點(diǎn)又稱機(jī)械原點(diǎn)，是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。該點(diǎn)是機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來(lái)，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。 數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處，如圖1-11所示。 數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，如圖1-12所示。 2.機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。 通常在數(shù)控

10、銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的；而在數(shù)控車床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。圖1-13所示為數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)。,圖1-11 車床的機(jī)床原點(diǎn),圖1-12 銑床的機(jī)床原點(diǎn),圖1-13 數(shù)控車床的參考點(diǎn),1.3.3編程坐標(biāo)系 編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。 編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。如圖1-14所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點(diǎn),圖1-14 編程坐標(biāo)系,1.3.4加工坐標(biāo)系 加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點(diǎn)為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。 加工原點(diǎn)也稱為編程原點(diǎn)，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中

11、的位置。 加工原點(diǎn)一般按如下原則選?。?(1) 加工原點(diǎn)應(yīng)選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上。 (2) 能使工件方便地裝夾、測(cè)量和檢驗(yàn)。 (3) 盡量選在尺寸精度、光潔度比較高的工件表面上，這樣可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。 (4) 對(duì)于有對(duì)稱幾何形狀的零件，加工原點(diǎn)最好選在對(duì)稱中心點(diǎn)上。,1.4 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),1.4.1數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇 1.適于數(shù)控加工的內(nèi)容 （1）通用機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容； （2）通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容； （3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容。 2.不適于數(shù)控加工的內(nèi)容 （1）占機(jī)調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)

12、。 （2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。 （3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。,1.4.2 數(shù)控加工零件圖的工藝性分析,被加工零件的數(shù)控加工工藝性問(wèn)題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。 1.尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn) 2.幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確 3.定位基準(zhǔn)可靠 4.統(tǒng)一幾何類型及尺寸,1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),1加工方法的選擇 一般地，數(shù)控車床適合于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔；立式數(shù)控銑床適合于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等；臥式數(shù)控銑床則適合于加

13、工箱體、泵體和殼體類零件；多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的加工中心還可以用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪和模具等。 2工序的劃分 （1）工序的劃分的原則 工序的劃分原則有工序集中原則和工序分散原則兩種。 （2）工序劃分方法 按零件裝夾定位方式劃分 按所用刀具劃分 按粗、精加工劃分 按加工部位劃分,3加工順序的安排 基面先行原則 先粗后精原則 先面后孔原則 先主后次原則 4零件的定位與夾具的選擇 （1）定位與夾緊方案的選擇 盡可能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)統(tǒng)一。 減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面。 避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案。 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。,1.

14、4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),（2）選擇夾具的基本原則 數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。同時(shí)考慮以下幾點(diǎn)： 單件小批量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間，減少輔助時(shí)間。 夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工。即夾具要開敞，其定位夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。 為提高數(shù)控加工效率，批量較大的零件加工可采用氣動(dòng)或液壓夾具、多工位夾具。 為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾具精度高

15、。,1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),5.確定走刀路線和工步順序 走刀路線是刀具在整個(gè)加工工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。走刀路線的確定在數(shù)控車削編程和數(shù)控銑削編程的對(duì)應(yīng)章節(jié)中作具體介紹。 6.刀具與切削用量的選擇 （1）刀具的選擇 選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容和工件材料等因素。數(shù)控加工不僅要求刀具的精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。,1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),（2）切削用量的選擇 （3）切削用量的選擇原則 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和

16、剛性的限制條件等，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。,1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),7.對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 （1）對(duì)刀點(diǎn) 對(duì)刀點(diǎn)是指通過(guò)對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，在加工開始時(shí)，確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的，這一相對(duì)位置是通過(guò)確認(rèn)對(duì)刀點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，有時(shí)對(duì)刀點(diǎn)就選擇在零件的加工原點(diǎn)。

17、對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則如下。 所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單。 對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置。 對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置。 對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。,1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),7.對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 （2）刀位點(diǎn) 刀位點(diǎn)是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。在進(jìn)行數(shù)控加工編程時(shí)，往往是將整個(gè)刀具濃縮視為一個(gè)點(diǎn)，那就是刀位點(diǎn)。它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參照點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，立銑刀、端銑刀的刀位點(diǎn)是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀的刀位點(diǎn)是球頭的球心點(diǎn)或球頭頂點(diǎn)；鏜刀、車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭是鉆尖或鉆頭底面中心；線切割的刀位點(diǎn)則是線電極的軸心與零件面的交點(diǎn)。常見(jiàn)刀具的刀位點(diǎn)如圖1-15所示。,1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),圖1-15 刀位