數(shù)控復(fù)習(xí)資料

1、一.數(shù)控技術(shù)：用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法二.數(shù)控機床的工作流程1.數(shù)控加工程序編制：從零件圖樣到制成控制介質(zhì)全部過程。2.程序輸入：將零件程序、控制參數(shù)和補償數(shù)據(jù)輸入數(shù)控裝置。3.譯碼：將加工信息和其它輔助信息翻譯成計算機能識別的數(shù)據(jù)形式并存在指定內(nèi)存區(qū)域。4.刀具補償：補償?shù)毒咝螤罴俺叽缯`差，包括刀具半徑補償和刀具長度補償。5.插補：根據(jù)給定速度和輪廓線型的要求，在輪廓之間，確定中間點的方法。6.位置控制和機床加工 ：伺服電機驅(qū)動機床的運動部件加工工件。第二節(jié) 數(shù)控機床的組成和分類一. 數(shù)控機床的組成 數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機

2、床本體五部分組成。 二. 數(shù)控機床的分類三、數(shù)控機床主要技術(shù)指標(biāo)Ø 數(shù)控機床的規(guī)格指標(biāo) 1.行程范圍 2.擺角范圍 3.刀庫容量和換刀時間4.控制軸數(shù)與聯(lián)動軸數(shù) Ø 數(shù)控機床的精度指標(biāo) 1.分辨率和脈沖當(dāng)量 2.定位精度和重復(fù)定位精度 3.分度精度 Ø 數(shù)控機床的運動性能指標(biāo) 1.主軸轉(zhuǎn)速 2.位移速度和進給速度 Ø 數(shù)控機床的可靠性指標(biāo) 1.平均無故障工作時間 2.平均修復(fù)時間 3.平均有效度A四.數(shù)控機床適用范圍數(shù)控機床適用于品種變換頻繁、批量較小，加工方法區(qū)別大且復(fù)雜程度較高的零件。第二章三.數(shù)控編程的方法1.手工編程手工完成程序編制全部工作(包括

3、用計算機進行輔助數(shù)值計算)。 特點：耗費時間長，易出錯，無法勝任復(fù)雜形狀零件編程。適用情況：幾何形狀較為簡單零件，點位加工及由直線與圓弧組成的輪廓加工。2.自動編程 在編程過程中，除分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成，如坐標(biāo)值計算、零件加工程序單的編寫、自動輸出加工程序單及制備控制介質(zhì)等。特點：計算機自動繪制刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序正確性，并及時修改；計算機代替編程人員完成繁瑣數(shù)值計算，提高編程效率；解決手工編程無法完成復(fù)雜零件編程。 根據(jù)編程信息的輸入與計算機處理信息的方式不同，分為語言式自動編程和圖形交互式自動編程。適用：形狀復(fù)雜零件，具有

4、非圓曲線、列表曲線或曲面的零件。 手工編程適用于：幾何形狀不太復(fù)雜的零件。 自動編程適用于： 形狀復(fù)雜的零件 雖不復(fù)雜但編程工作量很大零件（如有數(shù)千個孔零件） 雖不復(fù)雜但計算工作量大的零件（如輪廓加工時，非圓曲線的計算）第二節(jié) 編程基礎(chǔ)知識1.程序構(gòu)成 加工程序由程序號(名)和若干個程序段組成。每個程序段又由程序段號和若干個指令字組成，指令字由字母、符號、數(shù)字組成。每段程序由；結(jié)束。程序段是數(shù)控程序的基本組成單元。 程序段由程序段號和指令字組成，指令字由字母、符號、數(shù)字組成。每段程序由；結(jié)束。程序段是數(shù)控程序的基本組成單元。2.程序段格式程序段格式指一個程序段內(nèi)指令字的排列順序和表達方式，即程

5、序段的書寫規(guī)則，程序中的字、字符、數(shù)據(jù)的安排規(guī)則。 主要有三種：固定順序程序段格式、帶分隔符的固定順序程序段格式和字地址程序段格式。固定順序程序段格式：程序段中無地址符，字的順序和程序段長度固定不變，不能省略。格式簡單，但程序長，不直觀。帶分隔符的固定順序程序段格式：程序段中也不使用地址符，但字的順序固定，各字之間用分隔符隔開以表示地址的順序。由于有分隔符，不需要的字可省略，但須保留相應(yīng)的分隔符。 字地址程序段格式：目前采用字地址程序段格式，也稱地址符可變程序段格式。程序段由順序號字、準備功能字、尺寸字、進給功能字、主軸功能字、刀具功能字、輔助功能字和程序段結(jié)束符組成。每個字都由字母開頭，稱為

6、“地址”。Ø 特點：程序段中指令字均以字母(地址符)開始，后跟符號和數(shù)字。Ø 指令字在程序段中的順序無嚴格規(guī)定，可以任意順序書寫。Ø 不需要的指令字或與上段相同的續(xù)效代碼可省略不寫。Ø 雖增加了地址譯碼環(huán)節(jié)，但程序直觀、簡單，可讀性強，便于檢查，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在數(shù)控機床。3.主、子程序異同主程序是加工程序主體部分，是一個完整的零件加工程序。不同零件或不同的加工要求，都有唯一主程序。 為簡化編程，可將一個程序或多個程序中的重復(fù)動作編寫為單獨程序，并通過程序調(diào)用的形式來執(zhí)行，稱為子程序。具有以下特點: Ø 子程序可被主程序或其他子程序調(diào)用，且可多次循

7、環(huán)執(zhí)行；Ø 主程序調(diào)用子程序，還可調(diào)用其他子程序，即子程序嵌套；Ø 子程序執(zhí)行結(jié)束，能自動返回到調(diào)用的程序中；子程序一般不可以作為獨立的加工程序使用，只能通過調(diào)用來實現(xiàn)加工中局部動作。相同：都是完整的程序，包括程序號、程序段、程序結(jié)束指令。不同：（程序結(jié)束指令不同 ）（子程序不能單獨運行，由主程序或上層子程序調(diào)用執(zhí)行。）4. F、S、T指令(1)進給速度指令（F）(Feed Function) 進給速度指令用字母F及其后面的數(shù)字來表示，單位為mm/min或mm/r。例如，F(xiàn)150表示進給速度為150mm/min。(2)主軸轉(zhuǎn)速指令（S） (Spindle Function)

8、 用字母S及其后面的數(shù)字來表示，單位為r/min。例如，S300表示主軸轉(zhuǎn)速為300r/min。(3)刀具功能指令（T）(Tool Function) 在自動換刀的數(shù)控機床中，該指令用以選擇所需的刀具號和刀補號。刀具可以用字母T及其后的兩位或四位數(shù)字表示。如T06表示6號刀具，T0602表示6號刀具選用2號刀補號。（2）機床坐標(biāo)系確定方法順序：先確定Z軸，再確定X軸，最后確定Y軸。1）Z坐標(biāo)n 將平行于機床主軸的刀具運動坐標(biāo)定義為Z坐標(biāo)。n 主軸指產(chǎn)生切削動力的軸，例如銑床、鉆床、鏜床上的刀具旋轉(zhuǎn)軸，車床上的工件旋轉(zhuǎn)軸。n 如果主軸能夠擺動，即主軸軸線方向是變化的，則以軸線垂直于機床工作臺裝夾

9、面時的狀態(tài)來定義Z軸。 對于Z軸的方向，規(guī)定以增大刀具與工件間距離的方向為其正方向。2）X坐標(biāo)n X軸為水平面方向，垂直于Z軸并平行于工件裝夾面。 n 對于不同類型機床，X軸及其方向有具體規(guī)定：p 對于刀具旋轉(zhuǎn)機床，如銑床、鉆床等，若Z軸垂直 (立式)，X軸為從刀具向立柱方向看向右為正；若Z軸水平 (臥式)，X軸為從刀具主軸后端向工件方向看向右為正。p 對于工件旋轉(zhuǎn)機床，如車床，X軸在工件徑向，并平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心方向其正方向。 3）Y坐標(biāo)Y軸垂直于X、Z坐標(biāo)，其方向根據(jù)X和Z軸按右手法則確定。4）A、B、C坐標(biāo)A、B、C坐標(biāo)分別為繞X、Y、Z坐標(biāo)的回轉(zhuǎn)進給運動，確定X、Y、

10、Z坐標(biāo)的正方向后，可按右手螺旋定則來確定其正方向。5）附加運動坐標(biāo) X、Y、Z為機床的主坐標(biāo)系或稱第一坐標(biāo)系；如除第一坐標(biāo)系外還有平行于主坐標(biāo)系的其它坐標(biāo)系則稱為附加坐標(biāo)系。 附加的第二坐標(biāo)系命名為、。 附加的第三坐標(biāo)系命名為P、Q 、。（車床X向人，Y向下，Z向右）（銑床X向右，Y向前，Z向上）數(shù)控加工對刀目的1）將編程（工件）坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系聯(lián)系起來，使機床運動部件按照編程坐標(biāo)系中坐標(biāo)值運動。2）實質(zhì)上是獲取編程坐標(biāo)系坐標(biāo)原點在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值（編程坐標(biāo)系原點的機床坐標(biāo)）。3）依據(jù)是機床坐標(biāo)系與編程坐標(biāo)系之間的關(guān)系。刀具補償分類基點與節(jié)點基點：構(gòu)成零件輪廓的兩相鄰幾何元素的交點或切點

11、。節(jié)點：在誤差允許范圍內(nèi)，逼近非圓曲線的若干個直線段或圓弧段的交點或切點。一般數(shù)控機床都具有直線和圓弧插補功能、刀具半徑補償功能，由直線和圓弧組成零件輪廓，只需計算零件輪廓基點坐標(biāo)。方法：選定零件坐標(biāo)系，列出各直線和圓弧的解析方程：將兩相鄰幾何元素的方程聯(lián)立，解出各交點或切點的坐標(biāo)。若數(shù)控機床沒有刀具半徑補償功能，由直線和圓弧組成零件輪廓，需要根據(jù)零件輪廓和刀具半徑計算出刀位點軌跡上基點坐標(biāo)。方法：選定零件坐標(biāo)系，列出各直線和圓弧等距線解析方程：二.自動編程自動編程可分為：以自動編程語言為基礎(chǔ)的自動編程方法（語言式自動編程）和以計算機繪圖為基礎(chǔ)的自動編程方法（圖形交互式自動編程）。(1)語言式

12、自動編程 編程人員根據(jù)工件的圖樣要求，分析其工藝特點，以語言(源程序)的形式表達出加工的全部內(nèi)容。然后把這些內(nèi)容全部輸入計算機進行處理，制作出數(shù)控加工程序。源程序用規(guī)定的語言和語法編寫，如APT語言等，有別于手工編程的加工程序，它不能直接被數(shù)控機床接受，必須經(jīng)過計算機的編譯、后置處理后，才能輸出給數(shù)控機床。 計算機對源程序的處理方式是編程人員必須一次性將編程信息全部向計算機交待清楚，計算機對這些信息一次處理完畢，并得到結(jié)果。 (2)圖形交互式自動編程 以計算機繪圖為基礎(chǔ)，用圖形交互式進行自動編程的方法。 編程人員首先對工件圖樣進行工藝分析，確定構(gòu)圖方案，然后利用自動編程軟件本身的CAD和CAM

13、功能，在屏幕上以人機對話方式構(gòu)建出幾何圖形，并選擇刀具路徑和加工方式，系統(tǒng)自動輸出加工程序。 圖形定義、進給路線的確定和加工參數(shù)的選擇，整個過程都在對話方式下完成，不需用數(shù)控語言編寫源程序。 圖形交互式自動編程軟件從適用范圍上可以十分方便地實現(xiàn)三維曲面的幾何造型及自動編程。常用軟件：UG、Pro/E、CATIA、MasterCAM、CIMATRON、CAXA等。 第三章簡化編程指令 1.鏡像功能G24、G25 功能：利用鏡像功能和子程序，只對工件的一部分進行編程，而能加工出工件的對稱部分。 鏡像功能G24、G25格式: G24 X_Y_Z_； M98 P_； G25 X_Y_Z_；說明： G2

14、4指令建立鏡像，G25指令取消鏡像。G24、G25為模態(tài)指令，可相互注銷，G25為缺省值。 X、Y、Z為鏡像位置。 M98調(diào)用的子程序為原像的刀具軌跡。 2. 縮放功能G50、G51 功能 使用圖形比例變換功能可使原編程尺寸按各軸按相同比例縮放編程縮小或放大。 格式 G51 X_Y_Z_P_； M98 P_； G50； G51指令建立縮放，G50取消縮放。X、Y、Z為縮放中心的坐標(biāo)值，P為縮放倍數(shù)。G51既可指定平面縮放，也可指定空間縮放?？s放加工以G51后的坐標(biāo)值（X，Y，Z）為縮放中心，按P規(guī)定的縮放比例進行自動編程。3. 旋轉(zhuǎn)變換G68、G69 功能: 當(dāng)工件的某一部分可以通過工件的其他

15、部分繞某坐標(biāo)原點旋轉(zhuǎn)一定角度來生成時，可以利用旋轉(zhuǎn)變換功能和子程序只對工件的一部分進行編程，而能加工出工件的其它部分。G68建立旋轉(zhuǎn)，G69取消旋轉(zhuǎn)，X、Y、Z為旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)值，P為旋轉(zhuǎn)角度，單位是(°) ，0P360°。在有縮放功能的情況下，先縮放后旋轉(zhuǎn)。G68、G69為模態(tài)指令，G69為缺省值。 格式:G17 G68 X_Y_P_；（在XOY平面旋轉(zhuǎn)）；G18 G68 X_Z_P_；（在XOZ平面旋轉(zhuǎn)）；G19 G68 Y_Z_P_；（在YOZ平面旋轉(zhuǎn)）；M98 P_；CNC系統(tǒng)CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序、輸入輸出設(shè)備、 CNC裝置、可編程控制器(PLC)、主軸驅(qū)動裝置、進

16、給驅(qū)動裝置、檢測裝置等組成。接口電路主要作用： 一、進行必要電氣隔離，防止干擾信號引起誤動作。主要用光電耦合器或繼電器將CNC裝置和機床之間信號在電氣上加以隔離。 二、進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般CNC裝置的信號是TTL電平，而機床控制信號通常不是TTL電平，且負載較大，需要進行必要的信號電平轉(zhuǎn)換和功率放大。 三、進行模擬量與數(shù)字量之間轉(zhuǎn)換。第五章1.插補的基本概念脈沖增量插補 每次插補結(jié)束向各運動坐標(biāo)軸輸出一個控制脈沖，各坐標(biāo)產(chǎn)生一個脈沖當(dāng)量或行程增量。脈沖頻率代表坐標(biāo)運動速度，脈沖數(shù)量代表運動位移大小。主要有逐點比較法、數(shù)字積分法等。數(shù)據(jù)采樣插補 采用時間分割思想，根據(jù)編程進給速度，將輪廓

17、曲線分割為每個插補周期的進給直線段(輪廓步長)，進行數(shù)據(jù)密化來逼近輪廓曲線，再將輪廓步長分解為各個坐標(biāo)軸進給量(一個插補周期的進給量)，作為指令發(fā)給伺服驅(qū)動裝置。位置測量裝置測量實際位移，并反饋給插補器與指令值比較，有誤差則運動，誤差為零則停止，完成閉環(huán)控制。主要有直接函數(shù)法、雙DDA算法等。一、逐點比較法基本原理：數(shù)控裝置在控制刀具按要求的軌跡移動過程中，不斷比較刀具與給定輪廓誤差，由此誤差決定下一步刀具的移動方向，使刀具向減少誤差方向移動。第一節(jié)拍：偏差判別第二節(jié)拍：進給第三節(jié)拍：偏差計算第四節(jié)拍：終點判別第六章數(shù)控伺服系統(tǒng)是以機床運動部件(如工作臺、主軸和刀具等)的位置和速度作為控制量的

18、自動控制系統(tǒng)。數(shù)控伺服系統(tǒng)作用在于接受來自數(shù)控裝置的進給脈沖信號，經(jīng)過一定的信號變換及電壓、功率放大，驅(qū)動機床運動部件實現(xiàn)運動，并保證動作的快速性和準確性。 伺服系統(tǒng)既是數(shù)控機床控制器與刀具、主軸間的信息傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)，它的性能在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能。二、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的基本組成開環(huán)伺服系統(tǒng)由驅(qū)動控制單元、執(zhí)行元件和機床運動部件組成。執(zhí)行元件通常選用步進電動機。 閉環(huán)（半閉環(huán)）伺服系統(tǒng)由驅(qū)動控制單元、執(zhí)行元件、機床運動部件、反饋檢測元件、比較環(huán)節(jié)組成。三、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類按控制原理和有無位置反饋裝置分為開環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按用途和功能分為進給驅(qū)動系統(tǒng)和

19、主軸驅(qū)動系統(tǒng)；按驅(qū)動執(zhí)行元件的動作原理分為電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)和電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)。電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)又分為直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)及直線電動機伺服系統(tǒng)。 一、步進電機工作原理 步進電機伺服系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。步進電機受驅(qū)動線路控制，將進給脈沖序列轉(zhuǎn)換成為具有一定方向、大小和速度的機械轉(zhuǎn)角位移，并通過齒輪和絲杠帶動工作臺移動。進給脈沖的頻率代表了驅(qū)動速度，脈沖的數(shù)量代表了位移量，而運動方向是由步進電機的各相通電順序來決定。系統(tǒng)沒有反饋檢測環(huán)節(jié)，精度主要由步進電機來決定，速度也受到步進電機性能的限制。檢測裝置：旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、編碼器、光柵、磁柵第七章數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu) 機床基礎(chǔ)件

20、：床身、底座、立柱、橫梁、工作臺 主運動系統(tǒng)（主軸） 進給傳動系統(tǒng) 輔助功能部件：氣動、潤滑、冷卻、排屑、防護等 刀架或自動換刀裝置（ATC） 自動托盤交換裝置（APC、AWC） 特殊功能裝置：刀具破損監(jiān)控、精度檢測等。 二、數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)1.帶有變速齒輪的主傳動：大、中型數(shù)控機床采用較多的一種方式。2.通過皮帶傳動的主傳動：主要應(yīng)用在小型數(shù)控機床上。3.由主軸電機直接驅(qū)動的主傳動 ：簡化主軸箱體結(jié)構(gòu)，提高主軸部件剛度。三.進給傳動系統(tǒng)作用將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部件的直線運動或回轉(zhuǎn)運動。進給系統(tǒng)組成:伺服電機及檢測元件、傳動機構(gòu)、運動變換機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、執(zhí)行件。常用的傳動機構(gòu):一

21、到兩級傳動齒輪和同步帶； 運動變換機構(gòu):絲杠螺母副、蝸桿蝸輪副、齒輪齒條副等；導(dǎo)向機構(gòu):滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、軸承等。編程O1234;N1 T0101; （換1號刀，確定其坐標(biāo)系）N2 M03 S400 ;（主軸以400r/min 正轉(zhuǎn)）N3 G00 X40 Z5 ;（到程序起點位置）N4 G00 X0; （刀具移到工件中心）N5 G42 G01 Z0 F60; （加入刀尖圓弧半徑補償，工進接觸工件）N6 G03 U24 W-24 R15; （加工R15 圓弧段）N7 G02 X26 Z-31 R5; （加工R5 圓弧段）N8 G01 Z-40; （加工26 外圓）N9 G00 X30

22、; （退出已加工表面）N10 G40 X40 Z5; （取消半徑補償，返回程序起點位置）N11 M30 ;（主軸停、主程序結(jié)束并復(fù)位）編制加工程序：工件坐標(biāo)系如圖，XOY坐標(biāo)平面設(shè)定在工件上表面，按箭頭所示路徑進行加工，加工開始時刀具距工件上表面50mm，切削深度為5mm，采用5 mm立銑刀。G01 X30O0100;N010 G92 X-10 Y-10 Z50;N020 G90 G17;N030 G00 Z-5;N040 G42 G00 X4 Y10 D01;N050 M03 S900;N060 F800;N070 G03 X40 Y20 R10;N080 G02 X30 Y30 R10;N

23、090 G01 X10 Y20;N100 Y5;N110 G00 Z50 M05;N120 G40 G00 X-10 Y-10;N130 M30;O0010;N0010 G92 X50 Z10; (設(shè)定編程原點)N0020 G90 G00 X20 Z2 T0101 S600 M03; (快進A-B)N0030 G01 X20 Z-14 F100; (車外圓B-)N0040 G01 X28 Z-38; (車圓錐C-D)N0050 G01 X28 Z-48; (車外圓-E)N0060 G01 X42 Z-48; (車平面E-F)N0070 G00 X50 Z10 M05; (快退至起刀點F-A)

24、N0080 M02; (程序結(jié)束) 使用增量值且I、J方式： O0002; N0010 G92 X0 Y0； N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 M03 T01 ； N0030 G01 X-120 Y0 F200； N0040 X0 Y20； N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100； N0060 G03 X60 Y60 I0 J60； N0070 G01 X20 F200； N0080 Y-120； N0090 G00 X-40 Y40 M05; N0010 M02; 螺距為1.5，分4次切削，每次吃刀量為0.8、0.6、0.4、0.16mmO0

25、005;N010G92 X50 Z120;N020G00 X100 Z100;N030 T0101;N040M03 S300;N100G00 X100 Z100 T0100;N110T0201;N120G00 X60 Z101.5 ;N130X29.2;N140G32 Z19 F1.5;N150G00 X60;N160Z101.5;N170X28.6;N180G32 Z19 F1.5;N190G00 X60;N200Z101.5;N210X28.2;N220G32 Z19 F1.5;N230G00 X60;N240Z101.5;N250X28.04;N260G32 W-82.5 F1.5;N270G00 X60;N280Z101.5 T0200;N290M05;N300M30;螺距為1.5，分4次切削，每次吃刀量為0.8、0.6、0.4、0.16mmL11.5 L21 C2 P180 F3O0002; N010G92 X50 Z120;N020G00 X100 Z100 T0101;N030M03 S300;N100G00 X100 Z100 T0100;N110 M06 T0201;N115 G00 X60 Z101.5;N120G82 X29.2 Z19 C