數(shù)控車床培訓(xùn)課件

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)校精選ppt第1章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)數(shù)控機(jī)床的基本知識1.1數(shù)控加工編程基礎(chǔ)

1.2數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系1.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)1.4精選ppt1.1數(shù)控機(jī)床的基本知識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(NumericalControl，簡稱NC），數(shù)控技術(shù)即NC技術(shù)，是用數(shù)字化信號發(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(ComputerNumericalControl，簡稱CNC）是指用計(jì)算機(jī)，按照存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)讀寫存儲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)字信息來控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)將零件加工出來。

精選ppt2.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)。

精選ppt1.1.2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)床的加工原理精選ppt機(jī)床本體主進(jìn)輔運(yùn)給助動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)作構(gòu)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)電控制裝置輔助控制及強(qiáng)

數(shù)控裝置CNC輸入輸出裝置置檢測裝置伺服驅(qū)動(dòng)及位圖1-1數(shù)控機(jī)床的組成精選ppt圖1-2數(shù)控機(jī)床的加工過程精選ppt1.1.3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)床精選ppt3.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)出一個(gè)指令脈沖信號，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)床工作臺移動(dòng)一定的距離。特點(diǎn)：開環(huán)伺服系統(tǒng)沒有工作臺位移檢測裝置，對機(jī)械傳動(dòng)精度誤差沒有補(bǔ)償和校正，工作臺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。精選ppt（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)床工作臺移動(dòng)，安裝在工作臺上的位量檢測器把機(jī)械位移變成電學(xué)量，反饋到輸入端與輸入信號相比較，得到的差值經(jīng)過放大和變換，最后驅(qū)動(dòng)工作臺向減少誤差的方向移動(dòng)。如果輸入信號不斷地產(chǎn)生，則工作臺就不斷地跟隨輸入信號運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在機(jī)床工作臺上，將工作臺的實(shí)際位置檢測出來并與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、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.精選ppt（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)中裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服機(jī)構(gòu)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角間接檢測移動(dòng)部件的位移，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。精選ppt4．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)，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)精選ppt1.1.4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.精選ppt1.3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１．機(jī)床相對運(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，精選ppt圖1-9右手笛卡爾直角坐標(biāo)系精選ppt3、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）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)系來確定。精選ppt圖1-10機(jī)床坐標(biāo)系精選ppt1.3.2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，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)。精選ppt圖1-11車床的機(jī)床原點(diǎn)圖1-12銑床的機(jī)床原點(diǎn)精選ppt圖1-13數(shù)控車床的參考點(diǎn)精選ppt1.3.3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)

精選ppt圖1-14編程坐標(biāo)系精選ppt1.3.4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)對于有對稱幾何形狀的零件，加工原點(diǎn)最好選在對稱中心點(diǎn)上。

精選ppt1.4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。（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。精選ppt1.4.2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)一幾何類型及尺寸精選ppt1.4.3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①按零件裝夾定位方式劃分②按所用刀具劃分③按粗、精加工劃分④按加工部位劃分精選ppt3．加工順序的安排①基面先行原則②先粗后精原則④先面后孔原則③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①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。②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。③避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長的裝夾方案。④夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)精選ppt（2）選擇夾具的基本原則數(shù)控加工的特點(diǎn)對夾具提出了兩個(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)：①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。②零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間，減少輔助時(shí)間。③夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對零件各表面的加工。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）。④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。⑤為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾具精度高。1.4.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)精選ppt5.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)精選ppt（2）切削用量的選擇（3）切削用量的選擇原則①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。②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)精選ppt7.對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定（1）對刀點(diǎn)對刀點(diǎn)是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對于數(shù)控機(jī)床來說，在加工開始時(shí)，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一相對位置是通過確認(rèn)對刀點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。對刀點(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)對刀點(diǎn)就選擇在零件的加工原點(diǎn)。對刀點(diǎn)的選擇原則如下。①所選的對刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡單。②對刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置。③對刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置。④對刀點(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)精選ppt7.對刀點(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)。一般來說，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)精選ppt圖1-15刀位點(diǎn)