數(shù)控加工原理與編程基礎(chǔ)

1、數(shù)控加工原理與編程基礎(chǔ)數(shù)控加工原理與編程基礎(chǔ)第第1節(jié)節(jié) 數(shù)控加工概述數(shù)控加工概述第第2節(jié)節(jié) 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)第第3節(jié)節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)數(shù)控編程基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 1.1數(shù)控加工概述數(shù)控加工概述 一、數(shù)控、數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工一、數(shù)控、數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工 數(shù)字控制：數(shù)字控制：是以是以數(shù)字化信號數(shù)字化信號對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動 過程進(jìn)行控制的一種方法。簡稱為數(shù)控（過程進(jìn)行控制的一種方法。簡稱為數(shù)控（NC）。）。 數(shù)控機(jī)床：數(shù)控機(jī)床：指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進(jìn)行控制指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床。的機(jī)床。 數(shù)控加工：數(shù)控加工：泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零

2、件加工的工藝過程。藝過程。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較： 數(shù)控機(jī)床在普通機(jī)床基礎(chǔ)上增加了對機(jī)床運(yùn)動和數(shù)控機(jī)床在普通機(jī)床基礎(chǔ)上增加了對機(jī)床運(yùn)動和動作動作自動控制自動控制 的功能部件，使數(shù)控機(jī)床能夠的功能部件，使數(shù)控機(jī)床能夠自動自動完成完成 對零件加工的全過程對零件加工的全過程。 其控制的媒介：數(shù)字程序（學(xué)習(xí)重點(diǎn)）其控制的媒介：數(shù)字程序（學(xué)習(xí)重點(diǎn)） 二、不同加工方式示例二、不同加工方式示例 成型零件 成形車刀仿仿 型型 加加 工工靠模板數(shù)數(shù) 控控 加加 工工 采用數(shù)控機(jī)床加工零件時采用數(shù)控機(jī)床加工零件時, ,只需要將只需要將零件圖零件圖形形和和工藝參數(shù)工藝參數(shù)、加工步驟加工步驟等以數(shù)字信息的等以數(shù)字信息

3、的形式，形式，編成程序編成程序代碼輸入到機(jī)床代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)中，數(shù)控機(jī)床便按照事先編好的加工程序中，數(shù)控機(jī)床便按照事先編好的加工程序, ,自動地對被加工零件進(jìn)行加工自動地對被加工零件進(jìn)行加工. .x-yx-y數(shù)控拖板數(shù)控拖板變頻主軸變頻主軸機(jī)床本體機(jī)床本體數(shù)控系統(tǒng)及其數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板操作面板行程開關(guān)行程開關(guān)控制電柜控制電柜Z Z軸伺服電機(jī)軸伺服電機(jī)1.2 數(shù)控機(jī)床組成一、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床組成輸入輸出裝輸入輸出裝置置數(shù)控裝置數(shù)控裝置伺服驅(qū)動系統(tǒng)伺服驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)床本體機(jī)床本體二、數(shù)控機(jī)床各部分的作用二、數(shù)控機(jī)床各部分的作用1. 1. 輸入裝置輸入裝置作用：輸入程序（人機(jī)）、控

4、制參數(shù)、補(bǔ)償量等作用：輸入程序（人機(jī)）、控制參數(shù)、補(bǔ)償量等方式：鍵盤輸入方式：鍵盤輸入 紙帶輸入（穿孔紙帶）紙帶輸入（穿孔紙帶） 磁盤輸入（硬盤、軟盤、磁盤輸入（硬盤、軟盤、U盤）盤） 網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊(RS232、DNC、TCP/IP）2. 2. 數(shù)控裝置（數(shù)控裝置（NC)_NC)_數(shù)控機(jī)床大腦數(shù)控機(jī)床大腦 作用：數(shù)控機(jī)床核心部件（戰(zhàn)略物資、東芝事件）作用：數(shù)控機(jī)床核心部件（戰(zhàn)略物資、東芝事件） 接受輸入信息接受輸入信息 運(yùn)算與處理運(yùn)算與處理( (譯碼、運(yùn)算、邏輯處理譯碼、運(yùn)算、邏輯處理) ) 產(chǎn)生輸出脈沖（動作、運(yùn)動指令）產(chǎn)生輸出脈沖（動作、運(yùn)動指令） 計(jì)算機(jī)的功能計(jì)算機(jī)的功能 CNC：計(jì)

5、算機(jī)數(shù)字控制裝置：計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置CNC系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成CNC裝置裝置控制軟件控制軟件(軟件功能軟件功能)硬件電路硬件電路(硬件功能硬件功能)主軸伺服主軸伺服單元單元主軸主軸驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置可編程控可編程控制器制器進(jìn)給伺服單進(jìn)給伺服單元元進(jìn)給進(jìn)給驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置測量裝置測量裝置(位置位置速度速度)程程 序序操作面板操作面板輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備機(jī)機(jī) 床床M.S.T輔助指令信號輔助指令信號主軸電機(jī)主軸電機(jī)主軸動作主軸動作完成進(jìn)給動作完成進(jìn)給動作PLC完成開關(guān)動作完成開關(guān)動作伺服驅(qū)動系統(tǒng)伺服驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)給電機(jī)進(jìn)給電機(jī)電電機(jī)機(jī)信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換放大放大經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算,輸出各坐標(biāo)軸進(jìn)給速輸出各坐

6、標(biāo)軸進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令度、進(jìn)給方向和位移量指令經(jīng)邏輯運(yùn)算經(jīng)邏輯運(yùn)算,輸出主軸變速、換向輸出主軸變速、換向和起停信號和起停信號選擇和交換刀具的刀具指令信號選擇和交換刀具的刀具指令信號輔助指令信號輔助指令信號:冷卻、潤滑、夾經(jīng)冷卻、潤滑、夾經(jīng)緊、松開、分度等緊、松開、分度等.控制信號控制信號3. 3. 伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)：數(shù)控機(jī)床的動力裝置數(shù)控機(jī)床的動力裝置 作用：接受數(shù)控裝置的輸出作用：接受數(shù)控裝置的輸出 驅(qū)動與放大驅(qū)動與放大 實(shí)現(xiàn)電實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)換機(jī)轉(zhuǎn)換 數(shù)控加工過程數(shù)控加工過程 零零 件件 圖圖 紙紙工藝分析工藝分析數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算編制并輸入程編制并輸入程序序安裝工件安裝工件對刀試切

7、對刀試切加工檢驗(yàn)加工檢驗(yàn) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理就是將零件圖形和工藝參數(shù)、就是將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)的指令信號，從而控制機(jī)后轉(zhuǎn)成驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)的指令信號，從而控制機(jī)床各部件協(xié)調(diào)動作，自動完成零件的加工。床各部件協(xié)調(diào)動作，自動完成零件的加工。三、數(shù)控加工的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）1. 加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械精度高數(shù)控機(jī)床的機(jī)械精度高 數(shù)控機(jī)床的控制精度高（數(shù)控機(jī)床的控制精度高（0.001mm

8、/P） 無人為誤差，加工的一致性好無人為誤差，加工的一致性好2. 數(shù)控加工的生產(chǎn)效率高數(shù)控加工的生產(chǎn)效率高 極大地縮短加工的輔助時間（快速行程、自極大地縮短加工的輔助時間（快速行程、自 動換刀）動換刀） 免劃線工序免劃線工序 粗、精加工一次裝夾完成粗、精加工一次裝夾完成 無需中途停車檢測無需中途停車檢測3. 對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng). 單件、小批生產(chǎn)易于獲得好效益單件、小批生產(chǎn)易于獲得好效益4.易于實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)CAD/CAM一體化及構(gòu)成計(jì)算機(jī)集一體化及構(gòu)成計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)中控制系統(tǒng).1、坐標(biāo)聯(lián)動加工坐標(biāo)聯(lián)動加工 數(shù)控機(jī)床加工時的橫向、縱向等進(jìn)給量都數(shù)控機(jī)床加工時的橫向、縱向等

9、進(jìn)給量都是以軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制的。如：兩坐標(biāo)車床、三是以軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制的。如：兩坐標(biāo)車床、三坐標(biāo)銑床、五軸加工中心等。坐標(biāo)銑床、五軸加工中心等。 坐標(biāo)聯(lián)動：坐標(biāo)聯(lián)動：坐標(biāo)軸的非獨(dú)立運(yùn)動。即：一個坐標(biāo)軸的非獨(dú)立運(yùn)動。即：一個軸的運(yùn)動要受到其它軸運(yùn)動的制約。軸的運(yùn)動要受到其它軸運(yùn)動的制約。 2 2、脈沖當(dāng)量、脈沖當(dāng)量v脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量: :單位脈沖作用下進(jìn)給軸移動的距離。單位脈沖作用下進(jìn)給軸移動的距離。v單位：單位：mm/mm/脈沖脈沖 如如0.001mm/P0.001mm/Pv 脈沖當(dāng)量的大小脈沖當(dāng)量的大小與數(shù)控系統(tǒng)的水平有關(guān)。與數(shù)控系統(tǒng)的水平有關(guān)。 0.050.050.0010.001v 脈沖產(chǎn)生

10、脈沖產(chǎn)生：運(yùn)動控制指令（自動）、按鍵觸：運(yùn)動控制指令（自動）、按鍵觸 發(fā)或發(fā)或手搖脈沖發(fā)生器（手動操作）手搖脈沖發(fā)生器（手動操作）3 3、進(jìn)給速度與速度修調(diào)、進(jìn)給速度與速度修調(diào) 進(jìn)給速度：進(jìn)給速度：單位時間內(nèi)坐標(biāo)軸移動的距離。單位時間內(nèi)坐標(biāo)軸移動的距離。（加工時刀具相對于工件的移動速度）（加工時刀具相對于工件的移動速度） 單位：單位：mm/min mm/rmm/min mm/r 速度修調(diào)速度修調(diào)：通過：通過修調(diào)倍率修調(diào)倍率對速度進(jìn)行適量對速度進(jìn)行適量 修調(diào)。修調(diào)。v數(shù)控機(jī)床在加工過程中能通過速度修調(diào)數(shù)控機(jī)床在加工過程中能通過速度修調(diào)實(shí)時實(shí)時調(diào)調(diào)整進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速，便于加工。整進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)

11、速，便于加工。4. 插補(bǔ)運(yùn)算插補(bǔ)運(yùn)算 在組成軌跡的直線段或曲線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間在組成軌跡的直線段或曲線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，按一定的，按一定的算法算法進(jìn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作，以確定一些工作，以確定一些中間點(diǎn)的方法就稱之為中間點(diǎn)的方法就稱之為“插補(bǔ)插補(bǔ)”。 計(jì)算插補(bǔ)點(diǎn)的運(yùn)算計(jì)算插補(bǔ)點(diǎn)的運(yùn)算稱為稱為插補(bǔ)運(yùn)算插補(bǔ)運(yùn)算. 插補(bǔ)運(yùn)算的任務(wù)就是把這種插補(bǔ)運(yùn)算的任務(wù)就是把這種時實(shí)時實(shí)計(jì)算出的各個軸的計(jì)算出的各個軸的位移指令輸入伺服系統(tǒng)位移指令輸入伺服系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動. 逐點(diǎn)比較法逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)運(yùn)算是以插補(bǔ)運(yùn)算是以區(qū)域判別區(qū)域判別為特征，每走為特征，每走一步都要將加工點(diǎn)的瞬時坐標(biāo)與相應(yīng)給定的圖形一步都要將加工點(diǎn)的瞬時坐標(biāo)與相應(yīng)給定的圖形上的點(diǎn)相比較，判別一下偏差，然后決定下一步上的點(diǎn)相比較，判別一下偏差，然后決定下一步的走向。這樣就能得到一個的走向。這樣就能得到一個接近給定圖形的軌跡接近給定圖形的軌跡，其最大偏差不超過一個其最大偏差不超過一個脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量 5. 刀補(bǔ)運(yùn)算刀補(bǔ)運(yùn)算 零件的加工程序一般是按零件輪廓和工藝要求零件的加工程序一般是按零件輪廓和工藝要求的進(jìn)給路線編制的的進(jìn)給路線編制的,而數(shù)控機(jī)床在加