機床數(shù)控技術教學課件：公選課課件--基本編程知識

1、機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering Henan Polytechnic University 主主 講：童景琳講：童景琳機械與動力工程學院機械與動力工程學院2012-03數(shù)控基礎知識簡介數(shù)控基礎知識簡介機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering主要內容主要內容 數(shù)控技術概述數(shù)控技術概述 數(shù)控編程基礎數(shù)控編程基礎 常用準備功能指令的編程方法常用準備功能指令的編程方法機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechani

2、cal and Power Engineering數(shù)數(shù) 控控 技技 術術 概概 述述機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering示例機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering普通車床加工機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering數(shù)控車床加工機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering7n 數(shù)

3、字控制數(shù)字控制（Numerical Control TechnologyNumerical Control Technology， NCNC）是一種借助數(shù)字化信息（數(shù)字、字符）對）是一種借助數(shù)字化信息（數(shù)字、字符）對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）發(fā)出某一工作過程（如加工、測量、裝配等）發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術。指令并實現(xiàn)自動控制的技術。數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control SystemNumerical Control System）采用）采用數(shù)字控制技術的自動控制系統(tǒng)。數(shù)字控制技術的自動控制系統(tǒng)。數(shù)控機床數(shù)控機床（Numerical Control Machine

4、ToolsNumerical Control Machine Tools） 是采用數(shù)字控制技術對機床的加工過程進行自是采用數(shù)字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。數(shù)控機床是一種裝有程序動控制的一類機床。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動化機床。是控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動化機床。是數(shù)控技術典型應用的例子。數(shù)控技術典型應用的例子。1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機床的基本概念機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering第第1章章 緒緒 論論1、數(shù)控技術的發(fā)展歷程

5、及趨勢在汽車、拖拉機等大量生產(chǎn)的工業(yè)部門中，大都采用自動機床、組合機床和自動線。但這種設備的第一次投資費用大，生產(chǎn)準備時間長，這與改型頻繁、精度要求高、零件形狀復雜的艦船和宇航，以及其他國防工業(yè)的要求不相適應。如果采用仿形機床，則要制造靠模，不僅生產(chǎn)周期長，精度亦受限制。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering第第1章章 緒緒 論論數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生第二次世界大戰(zhàn)以后，美國為了加速飛機工業(yè)的發(fā)展，第二次世界大戰(zhàn)以后，美國為了加速飛機工業(yè)的發(fā)展，要求革新一種樣板加工的設備。要求革新一種樣板加工的設備。 19481948年

6、，美國帕森斯年，美國帕森斯(Parsons)(Parsons)公司在研制加工直升飛機葉片輪廓檢查用樣板的機公司在研制加工直升飛機葉片輪廓檢查用樣板的機床時，提出了數(shù)控機床的初始設想。床時，提出了數(shù)控機床的初始設想。 19521952年，美國帕森斯公司和麻省理工學院年，美國帕森斯公司和麻省理工學院（M.I.T）研制研制成功了世界上第一臺成功了世界上第一臺三坐標三坐標數(shù)控機床。數(shù)控機床。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering第第1章章 緒緒 論論數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程 半個多世紀以來，數(shù)控技術得到了迅猛發(fā)展，加工精度和生

7、產(chǎn)效率不斷提高。數(shù)控機床發(fā)展至今已經(jīng)歷了三個階段和八代：p在體系結構上，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了三個階段：1952-1970：NC（硬線數(shù)控）1970- ：CNC（計算機數(shù)控）1994- ：PC-NC（PC數(shù)控）p從硬件角度看，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了八代發(fā)展：NCNC（以電子管、晶體管和小規(guī)模集成電路應用為標志（以電子管、晶體管和小規(guī)模集成電路應用為標志 ）CNCCNC（以小型計算機、微機、超大規(guī)模集成電路、（以小型計算機、微機、超大規(guī)模集成電路、3232位微機位微機應用于數(shù)控系統(tǒng)為標志應用于數(shù)控系統(tǒng)為標志 ）PC-NCPC-NC（借助（借助PCPC機豐富的軟硬件資源機豐富的軟硬件資源 ）機械與動力工程學院機械

8、與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering第第1章章 緒緒 論論數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering融合了PC的CNC基于PC的CNCn利用通用PC可以制造出廉價的NCn因作為NC的控制功能較 低，故無法做到高速、高精度的控制。 PC部與CNC部的融合 Fanuc, Vickers, SiemensPC伺服系統(tǒng)1997年左右CNC部PC部伺服系統(tǒng)+現(xiàn)在被稱之為現(xiàn)在被稱之為開放式開放式CNCCNC的數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)1998年伺服系統(tǒng)融合了

9、PC的CNC現(xiàn)在的CNC伺服系統(tǒng)CNC今后仍會作為特定機械的CNC繼續(xù)生存根據(jù)客戶希望作成畫面。各種電腦通訊功能。大容量存儲需求。豐富的軟硬件資源現(xiàn)代制造對PC-NC的期望：機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering2 2）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展 v19591959年：美國克耐年：美國克耐杜列克杜列克首次開發(fā)成功加工中心首次開發(fā)成功加工中心（Machine Center,MCMachine Center,MC）。）。1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程2.2.數(shù)控機床的發(fā)展

10、數(shù)控機床的發(fā)展機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringv19671967年：英國出現(xiàn)多臺數(shù)控機床連接而成的柔性加工系統(tǒng)年：英國出現(xiàn)多臺數(shù)控機床連接而成的柔性加工系統(tǒng), ,即最即最早的柔性制造系統(tǒng)（早的柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing SystemFlexible Manufacturing System，F(xiàn)MSFMS）。）。2 2）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展 1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程2.2.數(shù)控機床的發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展機械與動力工程學院機

11、械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringv2020世紀世紀6060年代末：出現(xiàn)直接數(shù)控系統(tǒng)（年代末：出現(xiàn)直接數(shù)控系統(tǒng)（DNCDNC）。）。 用電子計算機對具有數(shù)控裝置的機床群直接進行聯(lián)機控制和管用電子計算機對具有數(shù)控裝置的機床群直接進行聯(lián)機控制和管理，直接數(shù)控（理，直接數(shù)控（Direct Numerical ControlDirect Numerical Control，DNCDNC）又稱群控。）又稱群控。 直接數(shù)控系統(tǒng)分為兩種類型。用通用計算機加數(shù)控裝置構成的直接數(shù)控系統(tǒng)分為兩種類型。用通用計算機加數(shù)控裝置構成的直接數(shù)控系統(tǒng)；用通用

12、計算機加計算機數(shù)控裝置構成的直接數(shù)控系直接數(shù)控系統(tǒng)；用通用計算機加計算機數(shù)控裝置構成的直接數(shù)控系統(tǒng)。統(tǒng)。2 2）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展 1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程2.2.數(shù)控機床的發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringv19771977年：美國開始研究并應用計算機集成制造系統(tǒng)。年：美國開始研究并應用計算機集成制造系統(tǒng)。2 2）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展 1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程2.2.數(shù)控機

13、床的發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展 計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing (Computer Integrated Manufacturing SystemSystem，CIMS)CIMS)是隨著計算機輔助設計與制造的發(fā)展而產(chǎn)生的。它是隨著計算機輔助設計與制造的發(fā)展而產(chǎn)生的。它是在信息技術自動化技術與制造的基礎上，通過計算機技術把分散是在信息技術自動化技術與制造的基礎上，通過計算機技術把分散在產(chǎn)品設計制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機地集成起來，在產(chǎn)品設計制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機地集成起來，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn)

14、整體效益的集成化和智能化形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn)整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng)。它包含：管理信息系統(tǒng)、計算機輔助設計系統(tǒng)和計算機制造系統(tǒng)。它包含：管理信息系統(tǒng)、計算機輔助設計系統(tǒng)和計算機輔助制造系統(tǒng)。輔助制造系統(tǒng)。 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringv2020世紀世紀8080年代初：出現(xiàn)加工中心年代初：出現(xiàn)加工中心& &自動裝卸自動裝卸& &自動檢驗自動檢驗& &監(jiān)控的柔性監(jiān)控的柔性制造單元（制造單元（Flexible Manufacturing C

15、ellFlexible Manufacturing Cell，F(xiàn)MCFMC）。）。2 2）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展 1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程2.2.數(shù)控機床的發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringv2020世紀世紀9090年代：出現(xiàn)新型的并聯(lián)機床（年代：出現(xiàn)新型的并聯(lián)機床（Parallel Machine ToolsParallel Machine Tools） 又稱并聯(lián)結構機床（又稱并聯(lián)結構機床（Parallel Structured Ma

16、chine ToolsParallel Structured Machine Tools）、）、虛擬軸機床（虛擬軸機床（Virtual Axis Machine ToolsVirtual Axis Machine Tools），也曾被稱為六條腿機），也曾被稱為六條腿機床、六足蟲（床、六足蟲（HexapodsHexapods），國際上一般稱為（），國際上一般稱為（Parallel Kinematic Parallel Kinematic MachineMachine，PKMPKM）。）。2 2）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展）數(shù)控機床結構功能的發(fā)展 1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過

17、程2.2.數(shù)控機床的發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering數(shù)控技術的重要性數(shù)控技術的重要性 工業(yè)、國防及航工業(yè)、國防及航天等各種產(chǎn)品天等各種產(chǎn)品計算機技術計算機技術數(shù)控技術數(shù)控技術數(shù)控機床數(shù)控機床 冷戰(zhàn)期間對西方國家安全危害最冷戰(zhàn)期間對西方國家安全危害最大的軍用敏感高科技走私案件之一。大的軍用敏感高科技走私案件之一。東芝事件東芝事件數(shù)控技術是數(shù)控技術是核心技術！核心技術！機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering1.1

18、 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程3.3.我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀 我國數(shù)控技術的發(fā)展起步于我國數(shù)控技術的發(fā)展起步于2020世紀世紀5050年代，通過年代，通過“六六五五”期間引進數(shù)控技術，期間引進數(shù)控技術，“七五七五”期間組織消化吸收期間組織消化吸收“科科技攻關技攻關”，我國數(shù)控技術和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。，我國數(shù)控技術和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。 我國第一臺電子管數(shù)控機床我國第一臺電子管數(shù)控機床 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程

19、數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程3.3.我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀 2009 2009年月日，北京第一機床廠研制生產(chǎn)的年月日，北京第一機床廠研制生產(chǎn)的 XKA28105300 XKA28105300 數(shù)控橋式龍門車銑復合機床數(shù)控橋式龍門車銑復合機床，在哈爾濱汽輪機廠有限責任公司正式交，在哈爾濱汽輪機廠有限責任公司正式交付使用。這代表著目前付使用。這代表著目前世界跨度最大的重型數(shù)控機床世界跨度最大的重型數(shù)控機床在北京誕生，也在北京誕生，也是國產(chǎn)機床在高檔數(shù)控機床和超重型制造水平上的一次突破和提升。是國產(chǎn)機床在高檔數(shù)控機床和超重型制造水平上的一次突破和提升。 該該 XKA28105300

20、 XKA28105300 數(shù)控橋式動梁龍門銑床，在數(shù)控橋式動梁龍門銑床，在 2009 2009 年初被列為年初被列為國家高檔數(shù)控機床及裝備重大專項。機床總寬國家高檔數(shù)控機床及裝備重大專項。機床總寬 22 22 米，高度米，高度 15 15 米，米，總長總長 39 39 米，總重約米，總重約 900 900 噸。龍門最大通過寬度達噸。龍門最大通過寬度達10.510.5米，可完成米，可完成復雜曲面的五坐標聯(lián)動加工和車銑復合加工，是目前國內龍門通過寬復雜曲面的五坐標聯(lián)動加工和車銑復合加工，是目前國內龍門通過寬度最大的超重型數(shù)控龍門移動式動梁五軸聯(lián)動車銑復合機床，也是度最大的超重型數(shù)控龍門移動式動梁五

21、軸聯(lián)動車銑復合機床，也是目目前世界最大規(guī)格的龍門機床之一前世界最大規(guī)格的龍門機床之一。 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power EngineeringXKA28105300 XKA28105300 數(shù)控橋式龍門車銑復合機床數(shù)控橋式龍門車銑復合機床機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering 我國自主研發(fā)的我國自主研發(fā)的“螺旋槳用重型七軸五聯(lián)動車銑復合加工機床螺旋槳用重型七軸五聯(lián)動車銑復合加工機床” 20112011年年4 4月月2828日正式通過科技成果鑒定。（

22、武漢重型機床集團有限公日正式通過科技成果鑒定。（武漢重型機床集團有限公司承擔，華中科技大學、鎮(zhèn)江中船瓦錫蘭螺旋槳有限公司）司承擔，華中科技大學、鎮(zhèn)江中船瓦錫蘭螺旋槳有限公司） 這種車床可實現(xiàn)對螺旋槳葉面重疊部分、非重疊部分、槳葉輪廓這種車床可實現(xiàn)對螺旋槳葉面重疊部分、非重疊部分、槳葉輪廓以及槳轂中孔等加工區(qū)域的全面精密銑削加工，還能利用車銑復合的以及槳轂中孔等加工區(qū)域的全面精密銑削加工，還能利用車銑復合的特點，進行一次裝夾多平面的加工，大大提高了整體螺旋槳型面加工特點，進行一次裝夾多平面的加工，大大提高了整體螺旋槳型面加工精度和加工效率，解決了大型整體螺旋槳加工的難題。它將實現(xiàn)幾代精度和加工效

23、率，解決了大型整體螺旋槳加工的難題。它將實現(xiàn)幾代中國艦船人讓螺旋槳安靜工作、讓艦船靜靜遠航的夢想。中國艦船人讓螺旋槳安靜工作、讓艦船靜靜遠航的夢想。 鑒定專家認為，這一國家鑒定專家認為，這一國家“863863計劃計劃”項目研制的車銑復合機床，項目研制的車銑復合機床，達到了國際先進水平，打破了西方發(fā)達國家對此類機床的限制和封鎖，達到了國際先進水平，打破了西方發(fā)達國家對此類機床的限制和封鎖，進一步提升了我國重型機床的技術水平和國際競爭力，將為我國的船進一步提升了我國重型機床的技術水平和國際競爭力，將為我國的船舶工業(yè)及其他相關行業(yè)關鍵零件加工提供先進的國產(chǎn)裝備。舶工業(yè)及其他相關行業(yè)關鍵零件加工提供先

24、進的國產(chǎn)裝備。1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程3.3.我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展過程3.3.我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀螺旋槳用重型七軸五聯(lián)動車銑復合加工機床螺旋槳用重型七軸五聯(lián)動車銑復合加工機床 潛艇大側斜潛艇大側斜7 7葉螺旋槳葉螺旋槳 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering 2.

25、數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理n金屬切削機床加工零件的要求：金屬切削機床加工零件的要求：n操作者根據(jù)圖紙要求、手動控制機床操作系統(tǒng)，操作者根據(jù)圖紙要求、手動控制機床操作系統(tǒng)，不斷改變刀具與工件相對運動參數(shù)（位置、速度不斷改變刀具與工件相對運動參數(shù)（位置、速度等），使刀具從工件上切除多余材料，最終獲得等），使刀具從工件上切除多余材料，最終獲得符合技術要求的尺寸、形狀、位置要求和表面質符合技術要求的尺寸、形狀、位置要求和表面質量的零件。量的零件。1.2 數(shù)控機床的工作原理和組成數(shù)控機床的工作原理和組成機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Eng

26、ineering 2. 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理n將加工過程所需的將加工過程所需的及及(如如主軸變速、工件夾緊、進給、啟停、刀具選擇、冷卻液主軸變速、工件夾緊、進給、啟停、刀具選擇、冷卻液供給等供給等)步驟用程序步驟用程序數(shù)字化的數(shù)字化的代碼代碼(按照按照國際或國家國際或國家，甚至廠家所制訂的數(shù)字和文字，甚至廠家所制訂的數(shù)字和文字編碼規(guī)則編碼規(guī)則)來表示來表示出來，出來，由由計算機數(shù)控裝置計算機數(shù)控裝置對上述信息進行處理和運算，然后由對上述信息進行處理和運算，然后由數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)按照零件程序的要求控制機床伺服驅動系統(tǒng)，按照零件程序的要求控制機床伺服驅動系統(tǒng)，實現(xiàn)刀具與工件間實現(xiàn)刀具與工件間要

27、求的要求的機械動作機械動作，自動完成加工任務，自動完成加工任務。知識點：知識點：插補插補：獲得一個曲線的種類、起點、終點以及速度后，根據(jù)：獲得一個曲線的種類、起點、終點以及速度后，根據(jù)給定的數(shù)字函數(shù)，如線性函數(shù)、圓函數(shù)或高次曲線函數(shù)，在理想的軌給定的數(shù)字函數(shù)，如線性函數(shù)、圓函數(shù)或高次曲線函數(shù)，在理想的軌跡或輪廓上的已知點之間，進行數(shù)據(jù)點的密化，確定一些中間點。跡或輪廓上的已知點之間，進行數(shù)據(jù)點的密化，確定一些中間點。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering 實現(xiàn)數(shù)控加工的數(shù)控設備要具備下述要求：實現(xiàn)數(shù)控加工的數(shù)控設

28、備要具備下述要求：接受零件圖樣加工要求的信息，并按照一定的數(shù)字模接受零件圖樣加工要求的信息，并按照一定的數(shù)字模型進行插補運算，實時地向務坐標軸發(fā)出速度控制指型進行插補運算，實時地向務坐標軸發(fā)出速度控制指令及切削用量的數(shù)字控制計算令及切削用量的數(shù)字控制計算 具有快速響應，并具有足夠功率的具有快速響應，并具有足夠功率的：有能滿足上述加工要求的有能滿足上述加工要求的機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering 3.數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成 知識點：數(shù)控機床一般由程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅動裝置、機床本體和其他輔助裝置組成

29、。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringn程序載體程序載體n人和數(shù)控機床聯(lián)系的媒介物。 (也稱控制介質、輸入介質、信息載體)n穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤或其他可以儲存代碼的載體 ，有些直接集成在CAD/CAM中或連接上級計算機的DNC(直接數(shù)控)輸入 。n程序格式（編碼標準）：EIA & ISO 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringn數(shù)控裝置數(shù)控裝置n數(shù)控機床的核心部分，也是區(qū)別于普通機床最重要的特征之一。n數(shù)控裝置完成加

30、工程序的輸入、編輯及修改，實現(xiàn)信息存儲、數(shù)據(jù)轉換、代碼交換、插補運算以及各種控制功能。n大多數(shù)具有網(wǎng)絡通信功能，可以實現(xiàn)加工程序的高速、可靠傳輸和加工狀態(tài)的實時反饋，以保證加工資源和加工信息的共享。 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringn伺服驅動系統(tǒng)伺服驅動系統(tǒng)n作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉換成機床移動部件的運動，包括信號放大和驅動元件。n幾個進給軸實現(xiàn)聯(lián)動聯(lián)動可以完成點位、直線、平面曲線，甚至具有空間曲線特征的復雜零件加工復雜零件加工。n伺服驅動系統(tǒng)性能好壞直接決定加工精度加工精度、表面質量表面質量和生產(chǎn)

31、率生產(chǎn)率。n脈沖當量脈沖當量 相對于每個脈沖信號，機床移動部件的位移，常見的有：0.01mm，0.005mm，0.001mm機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringn機床本體機床本體 n機床本體包括床身、主軸、進給機構、刀架及自動換刀裝置等，是自動地完成各種切削加工的機械部分。n與傳統(tǒng)的機床相比，數(shù)控機床本體設計的特點： n采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。n廣泛采用高性能的主軸伺

32、服驅動和進給伺服驅動裝置。n采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件。 n輔助裝置 n保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置。n包括氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作臺和數(shù)控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineeringn機床本體機床本體 n機床本體包括床身、主軸、進給機構、刀架及自動換刀裝置等，是自動地完成各種切削加工的機械部分。n與傳統(tǒng)的機床相比，數(shù)控機床本體設計的特點： n采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。n廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和

33、進給伺服驅動裝置。n采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件。n目前已模塊化生產(chǎn)，分為六大塊：數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控刀架和轉臺刀庫和機械手高速防護罩滾動部件主軸單元機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering1.3 數(shù)控機床的特點數(shù)控機床的特點2.2.數(shù)控機床的工藝特點數(shù)控機床的工藝特點 可以加工有復雜型面的工件可以加工有復雜型面的工件 高精度，產(chǎn)品質量穩(wěn)定高精度，產(chǎn)品質量穩(wěn)定 高自動化，勞動強度低高自動化，勞動強度低 高柔性，適應性強高柔性，適應性強 高投入，技術要求高高投入，技術要求高 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化有利于

34、生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化3.3.數(shù)控機床的使用特點數(shù)控機床的使用特點 對操作維修人員的技術水平要求較高對操作維修人員的技術水平要求較高 對夾具和刀具的要求較高對夾具和刀具的要求較高機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering1.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢數(shù)控機床的發(fā)展趨勢F 運行高速化運行高速化F 加工高精化加工高精化 F 功能復合化功能復合化 F 控制智能化控制智能化 F 體系開放化體系開放化 F 尺寸極端化尺寸極端化 F 界面人性化界面人性化 F 部件新型化部件新型化 F 交互網(wǎng)絡化交互網(wǎng)絡化F 驅動并聯(lián)化驅動并聯(lián)化F 結構模

35、塊化結構模塊化 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering數(shù)控加工編程基礎數(shù)控加工編程基礎機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering數(shù)值計算數(shù)值計算圖紙工藝分析圖紙工藝分析程序編制程序編制制備控制介質制備控制介質校驗和試切校驗和試切零件圖紙零件圖紙錯誤錯誤修修改改 這些工作與普通機床這些工作與普通機床加工零件時工藝規(guī)程的編制加工零件時工藝規(guī)程的編制基本上是相似的，但也有自基本上是相似的，但也有自身的一些特點。身的一些特點。第一節(jié)第一節(jié) 概述

36、概述 數(shù)控編程內容數(shù)控編程內容機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering數(shù)控編程的方法數(shù)控編程的方法手工編程和自動編程手工編程和自動編程手工編程：手工編程：q概念：概念：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高（不僅要熟悉數(shù)控整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高（不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力）。代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力）。q特點：特點：幾何形狀不太復雜的零件；經(jīng)濟、及時；程序段不多，采用手工編幾何形狀不太復雜的零件；經(jīng)濟、及時；

37、程序段不多，采用手工編程容易完成；在點位加工及由直線與圓弧組成的輪廓加工。程容易完成；在點位加工及由直線與圓弧組成的輪廓加工。自動編程：編程自動化是當今趨勢。自動編程：編程自動化是當今趨勢。q概念：概念：利用利用“數(shù)控語言數(shù)控語言”編寫編寫“零件源程序零件源程序”，經(jīng)自動編程系統(tǒng)軟件編譯，經(jīng)自動編程系統(tǒng)軟件編譯運行，并根據(jù)選定的數(shù)控機床控制系統(tǒng)的特定要求進行運行，并根據(jù)選定的數(shù)控機床控制系統(tǒng)的特定要求進行“后置處理后置處理”，生，生成成“目標程序目標程序”，制成加工介質（如：紙帶、磁盤）或工藝文件，這一過，制成加工介質（如：紙帶、磁盤）或工藝文件，這一過程稱為程稱為“自動編程自動編程” 。q適

38、用范圍：適用范圍：形狀復雜的零件形狀復雜的零件; ;雖不復雜但編程工作量很大的零件（如有數(shù)千雖不復雜但編程工作量很大的零件（如有數(shù)千個孔的零件）個孔的零件）; ;雖不復雜但計算工作量大的零件雖不復雜但計算工作量大的零件( (如輪廓加工時，非圓曲線如輪廓加工時，非圓曲線的計算的計算) )第一節(jié)第一節(jié) 概述概述機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering第二節(jié)第二節(jié) 編程的基礎知識編程的基礎知識一、一、程序結構程序結構q程序的構成：程序的構成： O0200 N001 G90 G01 X200 Y300 F15 S32 T0

39、1 M03； N002 G00 X0 Y0； M30； q構成：構成： 符號符號 字字 程序段程序段 程序程序q程序段格式：程序段格式： 固定順序程序段、表格順序程序段、固定順序程序段、表格順序程序段、字地址程序段字地址程序段程序段程序段程序名程序名(O, %, P)程序程序字字 尺寸代碼尺寸代碼功能代碼功能代碼機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering常用地址碼及其含義常用地址碼及其含義機機 能能地地 址址 碼碼說說 明明程序段序號程序段序號N程序段順序編號地址程序段順序編號地址坐標字坐標字X, Y, Z, U,

40、V, W, P, Q, R;A, B, C, D, E;R;I, J, K;直線坐標軸直線坐標軸旋轉坐標軸旋轉坐標軸圓弧半徑圓弧半徑圓弧中心坐標圓弧中心坐標準備功能準備功能G指令機床動作方式指令機床動作方式輔助功能輔助功能M機床輔助動作指令機床輔助動作指令補償值補償值H或或D補償值地址補償值地址切削用量切削用量SF主軸轉速主軸轉速進給量或進給速度進給量或進給速度刀具號刀具號T刀庫中的刀具編號刀庫中的刀具編號q 字地址程序段的一般格式：字地址程序段的一般格式： N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ ; 程序段程序段 準準 備備 尺寸字尺寸字 進進 給給 主軸轉速主軸轉速 刀刀 具

41、具 輔輔 助助 程序段程序段 序號字序號字 功能字功能字 功能字功能字 功能字功能字 功能字功能字 功能字功能字 結束符結束符機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering二、二、 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系坐標軸及運動方向的規(guī)定：編程、維修和使用方便，通用性坐標軸及運動方向的規(guī)定：編程、維修和使用方便，通用性qISO標準坐標：標準坐標：標準坐標系：標準坐標系： “右手直角笛卡兒坐標系右手直角笛卡兒坐標系” 右手螺旋法則右手螺旋法則回轉坐標系回轉坐標系：繞：繞X.Y.Z軸轉動的圓進給坐標軸分別用軸轉動的圓進給坐標軸

42、分別用A.B.C表示，表示，軸相互關系由右手螺旋法則而定。軸相互關系由右手螺旋法則而定。正方向正方向：刀具遠離工件的方向為坐標軸正方向：刀具遠離工件的方向為坐標軸正方向。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering機床坐標軸機床坐標軸的確定方法：先確定的確定方法：先確定Z軸，再確定軸，再確定X軸。軸。qZ軸：軸：平行于機床主軸，刀具遠離工件的方向為正；平行于機床主軸，刀具遠離工件的方向為正；qX軸：軸：與與Z軸垂直，一般為水平方向，并與工件裝夾面平行；軸垂直，一般為水平方向，并與工件裝夾面平行；qY軸：軸：根據(jù)根據(jù)X、

43、Z軸，軸，由笛卡兒原則確定。由笛卡兒原則確定。正正方方向向工件旋轉的機床工件旋轉的機床：刀具遠離工件的方向為坐標軸正刀具遠離工件的方向為坐標軸正方向（如車床、磨床）方向（如車床、磨床）刀具刀具旋轉的機床旋轉的機床Z軸水平軸水平：由主軸尾端向工件看，由主軸尾端向工件看，右為正（如：右為正（如：臥臥銑床、鏜床）銑床、鏜床）Z軸垂直軸垂直：面對刀具主軸向立柱看，面對刀具主軸向立柱看，右為正（如：右為正（如：立立銑床、插齒機）銑床、插齒機）機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering常見機床的坐標軸確定常見機床的坐標軸確定立式

44、數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering常見機床的坐標軸確定常見機床的坐標軸確定臥式車床臥式車床在工件旋轉的機床上（車床、磨床等），在工件旋轉的機床上（車床、磨床等），X X軸的運動方軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉中心的方向是轉中心的方向是X X軸的正方向。軸的正方向。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering常見機床

45、的坐標軸確定常見機床的坐標軸確定 Z Z軸垂直（立式）：軸垂直（立式）：雙立柱機床雙立柱機床( (龍門機床龍門機床) )， 面向刀具向左立柱面向刀具向左立柱看時，看時，X X軸的正方向指向軸的正方向指向右邊。右邊。龍門數(shù)控銑床龍門數(shù)控銑床機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering2.2.機床坐標系與工件坐標系機床坐標系與工件坐標系1 1）機床坐標系）機床坐標系q機床坐標系與機床原點及機床參考點機床坐標系與機床原點及機床參考點機床坐標系：機床坐標系：數(shù)控機床安裝調試時便設定好的固定坐標數(shù)控機床安裝調試時便設定好的固定坐

46、標系，并系，并設有固定的坐標原點，就是設有固定的坐標原點，就是機床原點機床原點（機械原點（機械原點）；是數(shù)控是數(shù)控機床中所建立的工件坐標系的參考坐標系。機床中所建立的工件坐標系的參考坐標系。機床原點：機床原點：數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點，唯一數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點，唯一性。性。注意：機床坐標系一般不作為編程坐標系，僅作為工注意：機床坐標系一般不作為編程坐標系，僅作為工件坐標系的參考坐標系。件坐標系的參考坐標系。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering機床參考點：機床參考點：也稱也稱機床零點機床零點，

47、用于對機床運動進行檢測和控制，用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。是機床坐標系中一個固定不變的極限點，是的固定位置點。是機床坐標系中一個固定不變的極限點，是機床各機床各運動部件的回零點運動部件的回零點，相對于機床原點來講是一個已知固定值。對數(shù)，相對于機床原點來講是一個已知固定值。對數(shù)控銑床、加工中心而言，機床參考點與機床原點重合，一般取在控銑床、加工中心而言，機床參考點與機床原點重合，一般取在X X、Y Y、Z Z坐標的正方向極限位置上；對數(shù)控車床，機床原點取在卡盤坐標的正方向極限位置上；對數(shù)控車床，機床原點取在卡盤右端面與旋轉中心線的交點之處，機床參考點在車刀退離主軸端面右端面與旋轉中

48、心線的交點之處，機床參考點在車刀退離主軸端面和旋轉中心線最遠的某一固定點。和旋轉中心線最遠的某一固定點。+X 機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering2 2）工件坐標系與工件原點（編程坐標系）工件坐標系與工件原點（編程坐標系）q工件原點：工件原點：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點或與之相關的點。該點也可以是對刀點重合；或與之相關的點。該點也可以是對刀點重合；q工件坐標系：工件坐標系：以工件原點為零點建立的一個坐標系，編程以工件原點為零點建立的一個坐標系，編程時，所有的

49、尺寸都基于此坐標系計算；時，所有的尺寸都基于此坐標系計算；q工件原點偏置工件原點偏置：工件隨夾具在機床上安裝后，工件原點與工件隨夾具在機床上安裝后，工件原點與機床原點間的距離。機床原點間的距離。注意：現(xiàn)代數(shù)控機床均可設置多個工件坐標系，在加注意：現(xiàn)代數(shù)控機床均可設置多個工件坐標系，在加工時通過工時通過G指令進行切換。指令進行切換。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering2 2）工件坐標系與工件原點）工件坐標系與工件原點工件原點的設置一般應遵循下列原則工件原點的設置一般應遵循下列原則：工件原點選在工件圖形的尺寸基準上

50、，以利于編程；工件原點選在工件圖形的尺寸基準上，以利于編程；工件原點盡量選在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表工件原點盡量選在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上；可提高工件的加工精度和一致性。面上；可提高工件的加工精度和一致性。工件原點最好選在工件的對稱中心上；工件原點最好選在工件的對稱中心上；要便于測量和檢驗。要便于測量和檢驗。 注意：設定編程坐標系時，假定工件固定不動，用刀具運注意：設定編程坐標系時，假定工件固定不動，用刀具運動的坐標系來編程。動的坐標系來編程。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering3 3

51、）機床坐標系與工件坐標系的關系）機床坐標系與工件坐標系的關系機床坐標系與工件坐標系的相應坐標軸一般相平行，方向機床坐標系與工件坐標系的相應坐標軸一般相平行，方向也相同，但原點不同。也相同，但原點不同。工件原點與機床原點間的距離稱為工件原點與機床原點間的距離稱為工件原點偏置工件原點偏置，加工時，加工時，這個偏置值需預先輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。，這個偏置值需預先輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering第二節(jié)第二節(jié) 編程的基礎知識編程的基礎知識Y軸軸偏偏置置量量X軸偏置量軸偏置量工件原點工件原點Z軸偏置量軸偏

52、置量Y軸軸機床原點機床原點X軸軸Z軸軸臥式數(shù)控機床的坐標系臥式數(shù)控機床的坐標系X軸軸Z軸軸偏偏置置量量Y軸軸Y軸偏置量軸偏置量X軸偏置量軸偏置量機床原點機床原點工件原點工件原點立式數(shù)控機床的坐標系立式數(shù)控機床的坐標系Z軸軸機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering3.3.絕對坐標系和增量坐標系絕對坐標系和增量坐標系q絕對坐標系：絕對坐標系：所有坐標值均從坐標原點計量的坐標系。所所有坐標值均從坐標原點計量的坐標系。所用的編程指令稱為絕對指令。絕對坐標常用用的編程指令稱為絕對指令。絕對坐標常用X X、Y Y、Z Z代碼代

53、碼表示。表示。q增量坐標系：增量坐標系：運動軌跡的終點坐標值相對于起點計量的坐運動軌跡的終點坐標值相對于起點計量的坐標系，其坐標原點是移動的。所用的編程指令稱為增量指標系，其坐標原點是移動的。所用的編程指令稱為增量指令。增量坐標常用令。增量坐標常用U U、V V、W W代碼表示。代碼表示。 如圖，如圖，加工直線加工直線AB，在絕對坐標，在絕對坐標系中表示系中表示B點坐標值：點坐標值：XB30，YB50；在增量坐標系中表示；在增量坐標系中表示B點坐點坐標值為：標值為：UB20，VB30。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engine

54、ering第二節(jié)第二節(jié) 編程的基礎知識編程的基礎知識三、功能代碼簡介三、功能代碼簡介 常用編程指令主要用來描述機床的運動方式、加工類別常用編程指令主要用來描述機床的運動方式、加工類別、主軸的啟停、冷卻液的開關、主軸轉速、進給速度、刀具、主軸的啟停、冷卻液的開關、主軸轉速、進給速度、刀具選擇等。選擇等。(G M F S T X Y Z )q代碼：代碼： 是文字、數(shù)字、符號以及它們組合的總稱，又稱指令。是文字、數(shù)字、符號以及它們組合的總稱，又稱指令。它是程序的最小單元。它是程序的最小單元。 經(jīng)過多年的發(fā)展，程序用代碼已標準化經(jīng)過多年的發(fā)展，程序用代碼已標準化，現(xiàn)在有，現(xiàn)在有ISO（Internat

55、ional Standardization Organization）和）和EIA (Electronic Industries Association)兩種。兩種。 輸入方式：穿孔帶輸入方式：穿孔帶、磁帶、磁盤、手動數(shù)據(jù)或計算機通信輸入等。、磁帶、磁盤、手動數(shù)據(jù)或計算機通信輸入等。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering 準備功能指令（準備功能指令（G指令）指令） 輔助功能指令（輔助功能指令（M指令）指令） F、S、T代碼代碼三、常用功能代碼三、常用功能代碼第二節(jié)第二節(jié) 編程的基礎知識編程的基礎知識機械與動力工程

56、學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering1 1、準備功能指令（、準備功能指令（G指令）指令） 用于建立機床加工機能，規(guī)定機床運動線型、坐標系、坐標用于建立機床加工機能，規(guī)定機床運動線型、坐標系、坐標平面、刀具補償、暫停等操作，分模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。平面、刀具補償、暫停等操作，分模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。q 模態(tài)代碼（續(xù)效代碼）模態(tài)代碼（續(xù)效代碼）：一經(jīng)使用，便保持有效到以后的一經(jīng)使用，便保持有效到以后的程序段中，遇同組代碼失效。程序段中，遇同組代碼失效。q 非模態(tài)代碼（非續(xù)效代碼）：非模態(tài)代碼（非續(xù)效代碼）：只在本程序段有效只在本

57、程序段有效。q 書寫格式：書寫格式： G_ _ (0099 , G_ _ _) 例例：N001 G00 X30 Y40 Z0; N005 Z-10; N007 G00 G92 X80 Y70 ; N009 G01 G41 X50 Y50 Z0;第二節(jié)第二節(jié) 編程的基礎知識編程的基礎知識機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering2、輔助功能指令（、輔助功能指令（M指令）指令）q功能：功能：控制機床及其輔助裝置的通斷的指令。如開、控制機床及其輔助裝置的通斷的指令。如開、 停冷停冷卻泵；主軸正反轉、停轉；程序結束等；卻泵；

58、主軸正反轉、停轉；程序結束等； q組成：組成：M后帶后帶23位數(shù)字組成，共有位數(shù)字組成，共有1001000種。有模態(tài)種。有模態(tài)（續(xù)效）指令與非模態(tài)（非續(xù)效）指令之分。（續(xù)效）指令與非模態(tài)（非續(xù)效）指令之分。q書寫格式：書寫格式： M_ _ ( 0099 ) M00程序停止（無條件停止）；程序停止（無條件停止）； M01計劃停止；計劃停止； M02程序結束程序結束； M03，M04，M05主軸正轉，反轉，停轉；主軸正轉，反轉，停轉； M06換刀指令，用于加工中心換刀前的準備動作；換刀指令，用于加工中心換刀前的準備動作； M07，M08 冷卻液開；冷卻液開； M09 冷卻液停；冷卻液停； M10，

59、M11 運動部件的夾緊與松開；運動部件的夾緊與松開； M19主軸定向停止；主軸定向停止； M30程序結束程序結束，與，與M02基本相同，不同之處是，光標返回程序頭基本相同，不同之處是，光標返回程序頭位置，不管位置，不管M30后是否還有其他程序段。換工件時用。后是否還有其他程序段。換工件時用。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering3、F、S、T代碼代碼qF代碼：代碼：進給功能，續(xù)校代碼，進給功能，續(xù)校代碼，mm/min(進給速度進給速度)、mm/r(轉轉速速) 直接指定法：直接指定法：F后帶若干位數(shù)字，如后帶若干位

60、數(shù)字，如F150, F3500等。后等。后面所帶的數(shù)字表示實際的速度值，上述兩個指令分別表面所帶的數(shù)字表示實際的速度值，上述兩個指令分別表示示F=150mm/min；F=3500mm/min。機械與動力工程學院機械與動力工程學院School of Mechanical and Power Engineering3、F、S、T代碼代碼qS代碼代碼：主軸轉速控制指令主軸轉速控制指令S*，用，用S和其后的四位數(shù)直接指令主軸的轉速。和其后的四位數(shù)直接指令主軸的轉速。如如S2000為指令主軸轉速為為指令主軸轉速為2000r/min，此時，機床主，此時，機床主傳動為無級變速。指令了傳動為無級變速。指令了S代碼后，代碼后，主軸轉與不轉，主軸轉與不轉，是正轉還