數(shù)控機(jī)床課件

數(shù)控機(jī)床概述第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的根本概念第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的根本概念

一、數(shù)控技術(shù)的開(kāi)展史二、數(shù)控技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)三、數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的優(yōu)勢(shì)四、數(shù)控機(jī)床的組成五、數(shù)控機(jī)床的加工原理一、數(shù)控技術(shù)的開(kāi)展史

1、1946年世界上誕生了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。2、第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到了機(jī)床上。1952年美國(guó)空軍當(dāng)局委托美國(guó)麻省理工大學(xué)與帕森斯公司協(xié)作研制了第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床.以后,英國(guó)和日本在1958年、德國(guó)在1959年相繼制造出數(shù)控機(jī)床．從此，傳統(tǒng)的機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床誕生至今五十年以來(lái)，數(shù)控機(jī)床的中心—數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)展閱歷了二個(gè)階段和六代的開(kāi)展。1.數(shù)控〔NC〕階段2.計(jì)算機(jī)數(shù)控〔CNC〕階段數(shù)控〔NC〕階段〔1952—1970〕早期的計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度低，這對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處置影響不大，但它不能順應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路，搭成機(jī)床公用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱(chēng)為硬件銜接數(shù)控〔HARD—WIREDNC〕,簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控〔NC〕。隨著電子元器件的開(kāi)展，這個(gè)階段又歷經(jīng)三代:1952年的第一代—電子管計(jì)算機(jī)組成的數(shù)控系統(tǒng)；1959年的第二代—晶體管計(jì)算機(jī)組成的數(shù)控系統(tǒng)；1965年的第三代—小規(guī)模的集成電路計(jì)算機(jī)組成的數(shù)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控〔CNC〕階段

這一階段從1970年開(kāi)場(chǎng)至今。1970年研制勝利大規(guī)模集成電路，并將其用于通用小型計(jì)算機(jī)。此時(shí)的小型計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度比五、六十年代的計(jì)算機(jī)有了大幅度的提高。比專(zhuān)門(mén)搭成的公用計(jì)算機(jī)本錢(qián)低，可靠性高。于是，小型計(jì)算機(jī)被用作數(shù)控系統(tǒng)的中心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控〔CNC〕階段。

計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也閱歷了三代:

1970年第四代—小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)；1974年第五代—微處置器組成的數(shù)控系統(tǒng)1990年第六代—基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。1948—1956年數(shù)控機(jī)床處于研討試制階段1956—1960年數(shù)控機(jī)床處于工業(yè)運(yùn)用階段1960年以后數(shù)控機(jī)床處于高速開(kāi)展階段20世紀(jì)70年代末、80年代初數(shù)控機(jī)床得到廣泛的普及和運(yùn)用國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)的開(kāi)展情況

我國(guó)數(shù)控技術(shù)是從1958年開(kāi)場(chǎng)研制的：1958年－1965年我國(guó)數(shù)控機(jī)床處于研制、開(kāi)發(fā)時(shí)期，比國(guó)外相比起步晚了十年；1968年清華大學(xué)研制勝利我國(guó)第一臺(tái)小型數(shù)控立銑；1980年前我國(guó)數(shù)控機(jī)床80％為線(xiàn)切割機(jī)床(低端數(shù)控機(jī)床)；1980年后引進(jìn)日、美等國(guó)的數(shù)控安裝及伺服系統(tǒng)的技術(shù)，開(kāi)場(chǎng)所資批量消費(fèi)一些數(shù)控機(jī)床，數(shù)控安裝的穩(wěn)定性、可靠性有了明顯的改善，開(kāi)場(chǎng)為用戶(hù)所接受；1985年后我國(guó)曾經(jīng)能消費(fèi)45種各類(lèi)數(shù)控機(jī)床來(lái)滿(mǎn)足工業(yè)開(kāi)展的需求，同時(shí)數(shù)控機(jī)床功能部件的專(zhuān)業(yè)廠也逐漸構(gòu)成規(guī)模；1990年中期國(guó)產(chǎn)數(shù)控安裝也開(kāi)場(chǎng)嶄露頭角，進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)才開(kāi)場(chǎng)構(gòu)成消費(fèi)規(guī)模，擁有自主版權(quán)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，突破了西方對(duì)高端數(shù)控系統(tǒng)的壟斷。二、數(shù)控技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)1、高速、高精度加工2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動(dòng)和復(fù)合加工的控制功能3、數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化1、高速、高精度加工

目前加工中心主軸轉(zhuǎn)速最高可達(dá)40000轉(zhuǎn)/分、進(jìn)給速度可達(dá)24米/分-30米/分，定位精度都在幾微米。這就要求數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)采用高速高精度的數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)采用直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)作為進(jìn)給伺服系統(tǒng)、采用高速永磁同步電動(dòng)機(jī)。2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動(dòng)

和復(fù)合加工的控制功能

實(shí)際上數(shù)控機(jī)床只需求3軸聯(lián)動(dòng)，但在實(shí)踐加工中3軸聯(lián)動(dòng)對(duì)于三維曲面加工很難用上刀具的最正確幾何外形進(jìn)展切削，不僅加工效率低而且外表粗糙度高，往往采用手動(dòng)進(jìn)展修補(bǔ)，但在修補(bǔ)過(guò)程中，已加工的外表也能夠喪失精度。5軸聯(lián)動(dòng)除了X、Y、Z這3軸外，主要還有刀具軸旋轉(zhuǎn)、任務(wù)臺(tái)旋轉(zhuǎn)這兩種方式的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，采用5軸聯(lián)動(dòng)可以運(yùn)用刀具的最正確幾何外形對(duì)工件進(jìn)展加工。那么5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是數(shù)控技術(shù)的制高點(diǎn)標(biāo)志之一。3、數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放化、智能化

和網(wǎng)絡(luò)化未來(lái)的數(shù)控機(jī)床中的NC系統(tǒng)能部分替代機(jī)床設(shè)計(jì)師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理閱歷和操作技藝嵌入NC系統(tǒng)，同時(shí)也具有圖形交互、診斷等功能，也就是說(shuō)要求CNC控制器透明以使機(jī)床制造商和最終用戶(hù)可以自在地實(shí)現(xiàn)本人的思想。三、數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的優(yōu)勢(shì)數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中得到日益廣泛的運(yùn)用,是由于它有效地處理了復(fù)雜、精細(xì)、小批多變的零件加工問(wèn)題，能順應(yīng)各種機(jī)械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需求，經(jīng)濟(jì)效益顯著，詳細(xì)表如今以下幾個(gè)方面：●消費(fèi)效益普通比普通機(jī)床提高3-5倍，多的可達(dá)8-10倍；●減少刀具和夾具的存儲(chǔ)和破費(fèi)，減少零件的庫(kù)存和搬運(yùn)數(shù)；●減少工裝，減少人為誤差，提高加工精度，零件反復(fù)精度高，互換性好；●縮短新產(chǎn)品的試制和消費(fèi)周期〔當(dāng)零件設(shè)計(jì)改動(dòng)時(shí)，只需求改動(dòng)零件程序即可〕，易于組織多種類(lèi)消費(fèi)，使企業(yè)能對(duì)市場(chǎng)需求迅速做出呼應(yīng)；●能加工傳統(tǒng)方法不能加工的大型復(fù)雜零件；●有利于產(chǎn)質(zhì)量量的控制，消費(fèi)便于管理；●減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件，節(jié)省人力，降低了勞動(dòng)破費(fèi)。四、數(shù)控機(jī)床的組成CNC〔computerNumericalControl〕計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床普通由輸入輸出設(shè)備、CNC安裝(或稱(chēng)CNC單元)、伺服單元、驅(qū)動(dòng)單元(或稱(chēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu))、可編程控制器及機(jī)床本體等組成。除了機(jī)床本體之外，其他系統(tǒng)都稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)。

圖1—1數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控安裝、伺服安裝、輔助控制安裝、檢測(cè)安裝和機(jī)床本體組成。如圖1—1所示。控制介質(zhì)數(shù)控安裝伺服機(jī)構(gòu)輔助控制安裝檢測(cè)安裝機(jī)床本體主軸箱立柱電氣柜控制面板主軸床身任務(wù)臺(tái)冷卻液箱控制介質(zhì)是指將零件加工信息傳送到數(shù)控安裝去的程序載體。隨數(shù)控安裝類(lèi)型的不同而不同，常用的有磁盤(pán)、挪動(dòng)硬盤(pán)、Flash〔U盤(pán)〕等〔見(jiàn)圖1—2〕。1.控制介質(zhì)a)b)c)圖1—2常用的控制介質(zhì)a)磁盤(pán)b)挪動(dòng)硬盤(pán)c)U盤(pán)數(shù)控安裝是數(shù)控機(jī)床的中心。如圖1—3所示是某數(shù)控車(chē)床的數(shù)控安裝。它由輸入安裝〔如鍵盤(pán)〕、控制運(yùn)算器和輸出安裝〔如顯示器〕等構(gòu)成。2.數(shù)控安裝圖1—3數(shù)控安裝伺服機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)安裝和執(zhí)行部件〔如伺服電動(dòng)機(jī)〕兩大部分組成，如圖1—4所示。a)驅(qū)動(dòng)安裝b)伺服電動(dòng)機(jī)圖1—4伺服機(jī)構(gòu)3.伺服機(jī)構(gòu)輔助控制安裝是介于數(shù)控安裝和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的強(qiáng)電控制安裝。由于可編程控制器〔PLC〕具有呼應(yīng)快、性能可靠、易于運(yùn)用、編程和修正程序，并可直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床電氣等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機(jī)床的輔助控制安裝。圖1—5所示為某可編程控制器的外觀圖。4.輔助控制安裝圖1—5輔助控制安裝檢測(cè)反響安裝將數(shù)控機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸的實(shí)踐位移量、速度參數(shù)檢測(cè)出來(lái)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并反響到機(jī)床的數(shù)控安裝中。檢測(cè)安裝的檢測(cè)元件有多種，常用的有直線(xiàn)光柵〔見(jiàn)圖1—6〕、光電編碼器〔見(jiàn)圖1—7〕、圓光柵、絕對(duì)編碼尺等。圖1—7光電編碼器5.檢測(cè)安裝圖1—6直線(xiàn)光柵機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件〔如任務(wù)臺(tái)、滑板及其傳動(dòng)部件〕和床身、立柱、支承部件等。6.機(jī)床本體五數(shù)控機(jī)床的任務(wù)原理數(shù)控機(jī)床加工零件的任務(wù)過(guò)程如圖1—8所示。加工步驟如下：〔1〕根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序段格式編寫(xiě)出加工程序?！?〕將所編寫(xiě)加工程序指令輸入到機(jī)床數(shù)控安裝中?！?〕數(shù)控安裝對(duì)程序〔代碼〕進(jìn)展處置之后，向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助控制安裝發(fā)出控制信號(hào)。

數(shù)控安裝伺服機(jī)構(gòu)機(jī)床本體圖樣①②③④⑤程序工件〔4〕伺服機(jī)構(gòu)接到執(zhí)行信號(hào)指令后，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，并控制所需的輔助動(dòng)作?！?〕機(jī)床自動(dòng)加工出合格的零件。六數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系通常分為機(jī)床坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系?！?〕機(jī)床坐標(biāo)系〔2〕編程坐標(biāo)系〔3〕對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)6.1機(jī)床坐標(biāo)系〔1〕機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定〔2〕機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定〔3〕運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定〔4〕坐標(biāo)軸方向確實(shí)定〔5〕機(jī)床原點(diǎn)〔6〕機(jī)床參考點(diǎn)〔1〕機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定數(shù)控機(jī)床的加工動(dòng)作主要分刀具的動(dòng)作和工件的動(dòng)作兩部分，在確定機(jī)床坐標(biāo)系的方向時(shí)，一直以為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不思索機(jī)床上工件與刀具詳細(xì)運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以根據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過(guò)程?！?〕機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定規(guī)范機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系由右手笛卡兒直角坐標(biāo)系決議，如圖1—10a所示。1〕伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。2〕大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。3〕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)右手螺旋定那么，大拇指的指向?yàn)閆、Y、Z坐標(biāo)中恣意軸的正向，那么其他四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向，如圖1—10b所示。圖1—10右手直角坐標(biāo)系a)b)(3)運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的方向，均將增大刀具與工件間隔的方向確定為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖1—11所示為數(shù)控車(chē)床上兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的方向?！?〕坐標(biāo)軸方向確實(shí)定1〕Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向：是由傳送切削的動(dòng)力的主軸所決議的，即平行于主軸軸線(xiàn)的坐標(biāo)軸發(fā)即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒叻珠_(kāi)工件的方向。如圖1—11所示的數(shù)控車(chē)床的Z坐標(biāo)。2〕X坐標(biāo)X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，普通在程度面內(nèi)。確定X坐標(biāo)的方向時(shí)，要思索兩種情況：①假設(shè)工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，那么刀具分開(kāi)工件回轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。如圖1—11所示的數(shù)控車(chē)床的X坐標(biāo)。②假設(shè)刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，那么分為兩種情況：Z坐標(biāo)程度時(shí)，察看者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時(shí)，察看者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方，如圖1—12所示的立式數(shù)控銑床的X坐標(biāo)。圖1—12立式數(shù)控銑床的坐標(biāo)系3〕Y坐標(biāo)在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)的方向。如圖1—12所示的Y坐標(biāo)。〔5〕機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)又稱(chēng)為機(jī)床零點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是指在機(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)展加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。1〕數(shù)控車(chē)床的機(jī)床原點(diǎn)在數(shù)控車(chē)床上，機(jī)床原點(diǎn)普通設(shè)在卡盤(pán)端面與主軸中心線(xiàn)的交點(diǎn)處，如圖1—13所示。2〕數(shù)控銑床的原點(diǎn)在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)普通設(shè)在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，如圖1—14所示。圖1—13數(shù)控車(chē)床的機(jī)床原點(diǎn)圖1—14數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)〔6〕機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)展檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。圖1—15所示為數(shù)控車(chē)床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)。圖1—15數(shù)控車(chē)床的參考點(diǎn)1.4.2編程坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系也稱(chēng)為工件坐標(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)系普通供編程運(yùn)用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不用思索工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)踐裝夾位置。編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)〔編程原點(diǎn)〕應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所運(yùn)用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致，如圖1—16所示為車(chē)削零件的編程坐標(biāo)系及編程原點(diǎn)。圖1—16編程坐標(biāo)系1.4.3對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，程序也是從這一點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)執(zhí)行，所以對(duì)刀點(diǎn)也稱(chēng)為“起刀點(diǎn)〞或“程序起點(diǎn)〞。對(duì)刀點(diǎn)選擇的原那么如下：〔1〕找正容易?！?〕編程方便。〔3〕對(duì)刀誤差小?！?〕加工時(shí)檢查方便、可靠?！?—2數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)和常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介1.2.1數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類(lèi)(1)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床(2)直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床(3)輪廓控制數(shù)控機(jī)床(1)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床點(diǎn)拉控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是只控制從一點(diǎn)到另一點(diǎn)位置的準(zhǔn)確定位,而不控制挪動(dòng)軌跡,在挪動(dòng)和定位過(guò)程中不進(jìn)展任何加工,如圖1—19所示。(2)直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床也自然數(shù)為點(diǎn)位直線(xiàn)控制機(jī)床。其特點(diǎn)是機(jī)床挪動(dòng)部件不僅要實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的準(zhǔn)確定位，而且要控制任務(wù)臺(tái)以給定的速度，沿平行坐標(biāo)軸方向進(jìn)展直線(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)〔有些機(jī)床還可以進(jìn)展45°斜率直線(xiàn)的加工〕，如圖1—20所示。(3)輪廓控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制數(shù)控機(jī)床是對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上軸同時(shí)進(jìn)展控制。它不僅要控制機(jī)床挪動(dòng)部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且要控制加工過(guò)程中每一點(diǎn)的速度、方向和位移量，運(yùn)動(dòng)軌跡是恣意的直線(xiàn)、圓弧、螺旋線(xiàn)等，將工件加工成一定的輪廓外形，如圖1—21所示。圖1—20直線(xiàn)控制加工圖圖1—21輪廓控制加工圖2.按伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)分類(lèi)〔1〕開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是其控制系統(tǒng)不帶反響安裝，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常采用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或電流脈沖馬達(dá)，如圖1—22所示?！?〕閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是在機(jī)床挪動(dòng)部件上直線(xiàn)安裝直線(xiàn)位移檢測(cè)安裝〔如直線(xiàn)光柵等〕，將丈量的實(shí)踐位移值反響到數(shù)控安裝中，與輸入的指令位移值進(jìn)展比較，用比較的差值對(duì)機(jī)床進(jìn)展控制，直至差值消除為止，使挪動(dòng)部件按照實(shí)踐需求的位移量運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)挪動(dòng)部件的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)和定位，從而使加工精度大大提高?！?〕半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)絲杠上裝有角度檢測(cè)安裝〔如光電編碼器等〕，經(jīng)過(guò)檢測(cè)絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)挪動(dòng)部件的實(shí)踐位移，然后反響到數(shù)控安裝中去，與輸入的指令位移值進(jìn)展比較，用比較的差值對(duì)機(jī)床進(jìn)展控制。圖1—24半閉環(huán)電路圖圖1—23閉環(huán)電路圖3.按數(shù)控機(jī)床的顯示分類(lèi)〔1〕低檔數(shù)控機(jī)床〔2〕中檔數(shù)控機(jī)床〔3〕高檔數(shù)控機(jī)床1.2.2常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介1.數(shù)控車(chē)床數(shù)控車(chē)床普通具有兩軸聯(lián)動(dòng)功能，Z軸是與主軸方向平行的運(yùn)動(dòng)軸，X軸是在程度面向內(nèi)與主軸方向垂直的運(yùn)動(dòng)軸。圖1—25所示為一臺(tái)數(shù)控車(chē)床的外觀圖。圖1—25數(shù)控車(chē)床2.數(shù)控銑床世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控銑床，它適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車(chē)、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用。圖1—26所示為數(shù)控銑床，隨著時(shí)代的開(kāi)展，數(shù)控銑床趨于加工中心。圖1—26數(shù)控銑床3.加工中心數(shù)控加工中心是具有自動(dòng)刀具交換安裝，并能進(jìn)展多種工序加工的數(shù)控機(jī)床。在其上工件可在一次裝夾中進(jìn)展銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻螺紋等多工序的加工。圖1—27立式加工中心4.數(shù)控磨床數(shù)控磨床主要用于加工高硬度、高精度外表，可分為數(shù)控平面磨床、數(shù)控內(nèi)圓磨床、數(shù)控輪廓磨床等。5.數(shù)控鉆床數(shù)控鉆床主要具備鉆孔、攻螺紋等功能，同時(shí)也具備簡(jiǎn)單的銑削功能，刀庫(kù)可存放多種刀具。數(shù)控鉆床可分為數(shù)控立式鉆床和數(shù)控臥式鉆床。圖1—28所示為一臺(tái)數(shù)控立式鉆床外觀圖。圖1—28數(shù)控立式鉆床6.數(shù)控電火花成形機(jī)床數(shù)控電火花成形機(jī)床屬于一種特種加工機(jī)床。其任務(wù)原理是利用兩個(gè)不同極性的電極在絕緣液體中產(chǎn)生放電景象，去除資料進(jìn)而完成加工。圖1—29所示為一臺(tái)數(shù)控電火花成形機(jī)床的外觀圖。圖1—29數(shù)控電火花成形機(jī)床7.數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床的任務(wù)原理與數(shù)控電火花成形機(jī)床一樣，其電極是電極絲，加工液普通采用去離子水。圖1—30所示為一臺(tái)數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床的外觀圖。圖1—30數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床§1—3數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)一.加工精度高對(duì)加工對(duì)象的順應(yīng)性強(qiáng)自動(dòng)化程度高消費(fèi)效率高良好的經(jīng)濟(jì)效益有利于現(xiàn)代化管理七、數(shù)控機(jī)床的加工原理在傳統(tǒng)的金屬切削機(jī)床上，操作者在加工零件時(shí)，根據(jù)圖紙的要求，需求不斷改動(dòng)刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)，使刀具對(duì)工件進(jìn)展切削加工，最終加工出合格零件。在數(shù)控機(jī)床上，加工過(guò)程中人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)所取代,其任務(wù)過(guò)程如下:首先要將加工圖紙上幾何信息和工藝信息數(shù)字化,即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡按規(guī)定的規(guī)那么、代碼和格式編寫(xiě)成加工程序，數(shù)控系統(tǒng)那么按照程序的要求，進(jìn)展相應(yīng)的運(yùn)算、處置，然后發(fā)出控制命令，使各坐標(biāo)軸、主軸以及輔助動(dòng)作相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成零件的加工。

△x△yXY數(shù)控機(jī)床加工原理表示圖1、逼近處置：先對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)展逼近處置，即按系統(tǒng)的插補(bǔ)時(shí)間△t和加工所需求的進(jìn)給速度F，將曲線(xiàn)分割成假設(shè)干小線(xiàn)段，曲線(xiàn)即為一切小線(xiàn)段之和。2、插補(bǔ)運(yùn)算：在逼近處置后，將小線(xiàn)段分解為X軸和Y軸挪動(dòng)分量，他們的位置將不斷變化。3、指令輸出：將算出的△t時(shí)間內(nèi)的△x和△y作為指令輸出給X軸和Y軸，控制它們運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn)，只需能延續(xù)地自動(dòng)控制X和Y兩個(gè)進(jìn)給軸在△t時(shí)間內(nèi)挪動(dòng)量，就可以實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)輪廓零件的加工。

數(shù)控機(jī)床的加工原理第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系一、機(jī)床坐標(biāo)軸二、機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床零點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)三、工件坐標(biāo)系和程序原點(diǎn)第二章數(shù)控加工程序編制的根底第一節(jié)數(shù)控編程概述第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的編程第一節(jié)數(shù)控編程概述

一、數(shù)控編程的根本概念二、數(shù)控編程的方法三、數(shù)控加工程序的格式與組成一、數(shù)控?cái)?shù)控編程的根本概念

編程就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)〔運(yùn)動(dòng)軌跡與方向、位移量〕、工藝參數(shù)〔主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、切削深度等〕以及輔助操作〔換刀、主軸控制、冷卻液開(kāi)關(guān)、刀具夾緊、松開(kāi)等〕等加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼和程序格式，編制成加工程序單〔相當(dāng)于普通機(jī)床加工的工藝規(guī)程〕，再將程序單中的內(nèi)容記錄在磁盤(pán)〔或紙帶〕等控制介質(zhì)上。這一過(guò)程，就稱(chēng)為是編程?！惨弧硵?shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較圖紙工藝分析工藝卡數(shù)控加工程序人工操作輸入數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床零件傳統(tǒng)加工數(shù)控加工〔二〕數(shù)控編程步驟數(shù)控編程過(guò)程如下圖:零件圖紙工藝分析數(shù)學(xué)處理編寫(xiě)程序單制備控制介質(zhì)輸入數(shù)控系統(tǒng)校驗(yàn)和試切修正錯(cuò)誤二、數(shù)控編程的方法1、手工編程手工編程是指編制零件程序加工程序的前幾個(gè)步驟，即從零件圖紙工藝分析、坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算直至編寫(xiě)零件程序單，均由人工完成。2、自動(dòng)編程自動(dòng)編程是借助數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)來(lái)輔助生成零件的程序。此時(shí)，編程人員普通只需求借助數(shù)控編程系統(tǒng)提供的各種功能，對(duì)加工對(duì)象、工藝參數(shù)及加工過(guò)程進(jìn)展較簡(jiǎn)單的描畫(huà)，即可由編程系統(tǒng)自動(dòng)完成數(shù)控加工程序編制的其他內(nèi)容。

三、數(shù)控加工程序的格式與組成一個(gè)數(shù)控加工零件程序是一組被傳送到數(shù)控安裝中的指令和數(shù)據(jù)組成的。一個(gè)零件程序是由遵照一定構(gòu)造、句法和格式規(guī)那么的假設(shè)干個(gè)程序段組成的，而每個(gè)程序段是由假設(shè)干個(gè)指令字組成的，如下圖。程序的構(gòu)造圖

%1000N01G91G00X50Y60程N(yùn)10G01X100Y500F150S300M03

序N……N200M02

程序段指令字〔一〕程序的文件名CNC安裝可以裝入許多程序文件，以磁盤(pán)文件的方式讀寫(xiě)。文件名格式為〔有別于DOS的其他文件名〕：Oxxxx〔字母O后面必需有數(shù)字或字母〕。主程序、子程序必需寫(xiě)在同一個(gè)文件名下。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)用文件名來(lái)調(diào)用程序，進(jìn)展加工或編輯。〔二〕程序段格式

〔三〕指令字符的格式在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，指令字普通是由地址符〔或稱(chēng)指令字符〕和帶符號(hào)〔如定義尺寸的字〕或不帶符號(hào)〔如預(yù)備功能字G代碼〕的數(shù)字組成的，這些指令字在數(shù)控系統(tǒng)中完成特定的功能。機(jī)能地址符意義零件程序號(hào)%或O程序編號(hào)：1～9999程序段號(hào)N程序段編號(hào)：N1～9999預(yù)備機(jī)能G指令動(dòng)作方式〔直線(xiàn)、圓弧等〕G00～99尺寸字X，Y，Z，坐標(biāo)軸的挪動(dòng)命令99999.999A，B，CU，V，WR圓弧的半徑I，J，K圓弧中心相對(duì)起點(diǎn)的坐標(biāo)位置進(jìn)給速度F進(jìn)給速度的指定F0～15000主軸機(jī)能S主軸旋轉(zhuǎn)速度的指定S0～9999刀具機(jī)能T刀具編號(hào)的指定T0～99，T000～9999輔助機(jī)能M機(jī)床側(cè)開(kāi)/關(guān)控制的指定M0～99補(bǔ)償號(hào)H，D刀具補(bǔ)償號(hào)的指定00～99暫停P，X暫停時(shí)間的指定秒程序號(hào)的指定P子程序號(hào)的指定P1～9999反復(fù)次數(shù)L子程序的反復(fù)次數(shù)：L2～9999指令字符一覽表第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的編程一、輔助功能M代碼二、主軸功能S、進(jìn)給功能F和刀具功能T三、預(yù)備功能G代碼四、例題分析一、輔助功能M代碼M指令主要用于控制機(jī)床的各種開(kāi)關(guān)，它有兩種方式，一種是非模態(tài)代碼〔它只在書(shū)寫(xiě)了該代碼的程序段中有效〕，另一種是模態(tài)代碼〔它一旦在一個(gè)程序中指定便堅(jiān)持有效〕，其指令功能如表3-2所示：輔助功能M代碼及其功能代碼模態(tài)功能闡明代碼模態(tài)功能闡明M00非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)模態(tài)模態(tài)模態(tài)模態(tài)模態(tài)M02M03M04M05M06M07M09M30M98M99程序停頓程序終了程序終了并前往程序起點(diǎn)調(diào)用子程序子程序終了主軸正轉(zhuǎn)起動(dòng)主軸反轉(zhuǎn)起動(dòng)主軸停頓轉(zhuǎn)動(dòng)換刀切削液翻開(kāi)切削液停頓其中：M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC內(nèi)定的輔助功能，與PLC程序無(wú)關(guān)。其他M代碼用于機(jī)床各種輔助功能的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，其功能不由CNC內(nèi)定，而是由PLC程序指定。有能夠因機(jī)床制造廠不同而存在差別〔表內(nèi)為規(guī)范PLC指定的功能。二、主軸功能S、進(jìn)給功能F和刀具功能T1、主軸功能S主軸功能S控制主軸轉(zhuǎn)速其后的數(shù)字表示主軸速度，單位為轉(zhuǎn)/每分鐘〔r/min〕。S是模態(tài)指令，只需在主軸速度可調(diào)理時(shí)有效。機(jī)床主軸調(diào)速是變頻調(diào)速可借助機(jī)床控制面板上的主軸倍率開(kāi)關(guān)進(jìn)展修調(diào)。2、進(jìn)給功能FF指令表示工件被加工時(shí)刀具相對(duì)于工件的合成進(jìn)給速度，F(xiàn)的單位取決于G94〔每分鐘進(jìn)給量mm/min〕或G95〔主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量mm/r〕。當(dāng)任務(wù)在G01、G02或G03方式下，F(xiàn)指令不斷有效，直到被新的F值取代，而在G00任務(wù)方式下，快速定位的速度是各軸的最高速度，與所編的F值無(wú)關(guān)。3、刀具功能TT代碼用于選刀，其后的4位數(shù)字分別表示選擇的刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)。執(zhí)行T指令，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架，選用指定的刀具，同時(shí)調(diào)入刀補(bǔ)存放器中的補(bǔ)償值〔刀具的幾何補(bǔ)償值即偏置補(bǔ)償與磨損補(bǔ)償之和〕，該值不立刻挪動(dòng)，而是當(dāng)后面有挪動(dòng)指令時(shí)一并執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)程序段同時(shí)包含T代碼與刀具挪動(dòng)指令時(shí)，先執(zhí)行T代碼指令，而后再執(zhí)行刀具挪動(dòng)指令。三、預(yù)備功能G代碼預(yù)備功能G指令是由G后一或二位數(shù)值組成，它用來(lái)規(guī)定刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)偏置等多種加工操作。G功能根據(jù)功能的不同分成假設(shè)干組，其中00組的G功能稱(chēng)為非模態(tài)G功能，其他組稱(chēng)為模態(tài)G功能。非模態(tài)G功能指的是只在所規(guī)定的程序段中有效，程序段終了時(shí)被注銷(xiāo)；而模態(tài)G功能指的是一組可相互注銷(xiāo)的G功能，這些功能一旦被執(zhí)行，那么不斷有效，直到被同一組的G功能注銷(xiāo)為止。模態(tài)G功能組中都包含一個(gè)缺省G功能，上電時(shí)將被初始化為該指令預(yù)備功能G代碼一覽表〔一〕常用預(yù)備功能G代碼的運(yùn)用1、絕對(duì)值編程G90與相對(duì)值編程G91格式：G90XYZG91XYZ闡明：G90：絕對(duì)值編程，每個(gè)編程坐標(biāo)軸上的編程值是相對(duì)于程序原點(diǎn)的。G91：相對(duì)值編程，每個(gè)編程坐標(biāo)軸上的編程值是相對(duì)于前一位置而言的。例：如以下圖所示，運(yùn)用G90\G91編程，要求刀具由原點(diǎn)按順序挪動(dòng)到１、２、３點(diǎn)。xY0123204060152545２、工件坐標(biāo)系設(shè)定G92格式：G92XYＺ闡明：G92經(jīng)過(guò)設(shè)定對(duì)刀點(diǎn)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的相對(duì)位置建立工件坐標(biāo)系。此坐標(biāo)系一旦建立起來(lái)，后序的絕對(duì)值指令坐標(biāo)位置都是此工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。其中：Ｘ、Ｙ、Ｚ分別為設(shè)定的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)到對(duì)刀點(diǎn)的有向間隔。例：如以下圖所示，運(yùn)用G92編程，建立工件坐標(biāo)系。

+x+z右端面原點(diǎn)左端面原點(diǎn)44254￠180°當(dāng)以工件左端面為工件原點(diǎn)時(shí),應(yīng)按下行建立坐標(biāo)系。G92X180Z254當(dāng)以工件右端面為工件原點(diǎn)時(shí),應(yīng)按下行建立坐標(biāo)系。G92X180Z44X、Z值確實(shí)定，即確定對(duì)刀點(diǎn)在工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。其選擇的普通原那么為：1、方便數(shù)學(xué)計(jì)算和簡(jiǎn)化編程；2、容易找正對(duì)刀；3、便于加工檢查；4、引起的加工誤差小；5、不要與機(jī)床、工件發(fā)生碰撞；6、方便裝配工件；7、空行程不要太長(zhǎng)。留意:1、執(zhí)行此段程序只是建立在工件坐標(biāo)系中刀具起點(diǎn)相對(duì)于程序原點(diǎn)的位置，刀具并不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。2、執(zhí)行此段程序之前必需保證刀位點(diǎn)與程序起點(diǎn)〔對(duì)刀點(diǎn)〕符合。3、G92指令必需單獨(dú)一個(gè)程序段指定，并放在程序的首段。3、快速定位G00格式：G00XYZ闡明：X、Z、Y快速定位終點(diǎn)，G90時(shí)為終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；G91時(shí)為終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的位移量。G00指令中的快移速度由機(jī)床參數(shù)“快移進(jìn)給速度〞對(duì)各軸分別設(shè)定，不能用F規(guī)定。G00普通用于加工前快速定位或加工后快速退刀?？煲扑俣瓤捎擅姘迳系目焖傩拚{(diào)旋扭修正。4、直線(xiàn)插補(bǔ)G01格式：G01XYZF闡明：X、Y、Z為線(xiàn)形進(jìn)給終點(diǎn)。在G90時(shí)為終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值；在G91時(shí)為終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的位移量；F為合成進(jìn)給速度。G01指令刀具以聯(lián)動(dòng)的方式，按F規(guī)定的合成進(jìn)給速度，從當(dāng)前位置按線(xiàn)性道路〔聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)軸的合成軌跡為直線(xiàn)〕挪動(dòng)到程序段指令的終點(diǎn)。5、圓弧插補(bǔ)G02/G03格式：XYZF闡明：G02/G03指令刀具，按F規(guī)定的和成進(jìn)給速度，從當(dāng)前位置按順時(shí)針/逆時(shí)針進(jìn)展圓弧加工。圓弧插補(bǔ)G02/G03的判別，在在加工平面內(nèi)，根據(jù)其插補(bǔ)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針/逆時(shí)針來(lái)區(qū)別的。在G90時(shí)，X、Y、Z為圓弧終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；在G91時(shí)，X、Y、Z為圓弧終點(diǎn)相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的位移量。

G02G03IJKR數(shù)控車(chē)中圓弧插補(bǔ)G02/G03的判別是以察看者迎著Y軸的指向所面對(duì)的平面?！惨?jiàn)以下圖所示〕

+Z+X+ZG02G02G02G02+XG02G02G02G02+YG03G03G03G03G03G03G03G03+Y數(shù)控銑中圓弧插補(bǔ)G02/G03的判別是以不同的

平面來(lái)選擇的。〔見(jiàn)以下圖所示〕

000G17G18G19XXYYZZG02G02G02G03G03G03I、J、K分別為圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的偏移值〔等于圓心的坐標(biāo)減去圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖所示〕在G90/G91時(shí)都是以增量方式來(lái)指定。

R為圓弧半徑，當(dāng)圓弧圓心角小于180°時(shí)，R為正值，否那么R為負(fù)值。F為被編程的兩個(gè)軸的合成進(jìn)給速度。圓心起點(diǎn)終點(diǎn)〔X、Y〕圓心圓心起點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)〔X、Z〕終點(diǎn)〔Y、Z〕KIIKJJ0OOXXYYZZ6、直徑編程和半徑編程格式：G36G37闡明：G36直徑編程G37半徑編程G36和G37指令主要用于數(shù)控車(chē)床的編程，因車(chē)床工件外型通常是旋轉(zhuǎn)體，其X軸尺寸可以用兩種方式加以指定：直徑方式和半徑方式。機(jī)床出廠時(shí)普通設(shè)G36為缺省值。但當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為半徑時(shí)，那么半徑編程為缺省形狀，但程序中可用G37、G36指令改動(dòng)編程形狀，同時(shí)系統(tǒng)界面的顯示值為半徑值。7、刀具半徑補(bǔ)償指令G40，G41，G42格式：XYZD闡明：G40：取消刀具半徑補(bǔ)償；G41：左刀補(bǔ)〔在刀具前進(jìn)方向左側(cè)補(bǔ)償〕見(jiàn)以下圖A；G42：右刀補(bǔ)〔在刀具前進(jìn)方向右側(cè)補(bǔ)償〕見(jiàn)以下圖B；D：1、刀補(bǔ)表中刀補(bǔ)號(hào)碼〔D00～D99〕，它代表了刀補(bǔ)表中對(duì)應(yīng)的半徑補(bǔ)償值；2、#100～#199全局變量定義的半徑補(bǔ)償量。G40G41G42G00G01左刀補(bǔ)與右刀補(bǔ)的判別刀具前進(jìn)方向刀具旋轉(zhuǎn)方向在前進(jìn)方向左刀補(bǔ)補(bǔ)償量〔A〕左刀補(bǔ)刀具前進(jìn)方向刀具旋轉(zhuǎn)方向補(bǔ)償量在前進(jìn)方向右刀補(bǔ)〔B〕右刀補(bǔ)四、例題分析1、數(shù)控車(chē)床例題分析%8882N01G37N02G92X16Z1N03G00Z0N04M03S460N05M98P8883L5N06G90G00X16Z1N07M05N08M02%8883N01G91G01X-12F100N02G03X7.385Z-4.923R8N03X2.215Z-39.877R60N04G02X2.4Z-28.636R40N05G00X4N06Z73.436N07X-5N08M992、數(shù)控銑床例題分析%0001#101=6G92X0Y0Z50M03S800G41G00X60Y-45Z5D101G01Z-2F60X0G02X0Y45R45G02X16.5Y34