數(shù)控編程基本知識 - 吳必宏

數(shù)控編程課件授課教師：吳必宏第1章數(shù)控機床基本知識1.1數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展1.2數(shù)控機床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理1.3數(shù)控機床的分類

1.1數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機械制造產(chǎn)業(yè)作為國民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機械零件，精度要求更高，形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，1.1.1數(shù)控機床的產(chǎn)生帕森斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機構(gòu)實驗室（ServoMechanismLaboratoryoftheMassachusettsInstituteofTechnology）合作，于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機床試驗性樣機。1959年，美國克耐·杜列克公司（Keaney&Trecker）首次成功開發(fā)了加工中心（MachiningCenter）。1.1.2數(shù)控機床的發(fā)展簡況第1代數(shù)控機床：1952年～1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置（NC）。第2代數(shù)控機床：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。第3代數(shù)控機床：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。第4代數(shù)控機床：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機控制的系統(tǒng)（CNC）。第5代數(shù)控機床：從1974年開始采用微型計算機控制的系統(tǒng)（MNC）。1.1.3我國數(shù)控機床發(fā)展概況1958年開始并試制成功第一臺電子管數(shù)控機床。1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，直到20世紀(jì)60年代末至70年代初成功。從20世紀(jì)80年代開始，先后從日本、美國、德國等國家引進先進的數(shù)控技術(shù)。如北京機床研究所從日本FANUC公司引進FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列產(chǎn)品的制造技術(shù)；上海機床研究所引進美國GE公司的MTC-1數(shù)控系統(tǒng)等。1.1.4數(shù)控機床的發(fā)展趨勢從數(shù)控機床技術(shù)水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自動化是數(shù)控機床的重要發(fā)展趨勢。數(shù)控系統(tǒng)都采用了16位和32位微處理器，標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴大到1MB以上，機床分辨率可達0.1m，高速進給可達100m/min，控制軸數(shù)可達16個。數(shù)字控制（NumericalControlNC）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法。數(shù)控技術(shù)（NumericalControlTechnology）采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。1.1.5數(shù)控的相關(guān)概念數(shù)控機床（NumericalControlMachineTools）是采用數(shù)字控制技術(shù)對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。它數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。1.2.1數(shù)控機床的工作原理零件圖紙工藝分析刀具方案工藝設(shè)計夾具方案手工編程自動編程程序單電腦數(shù)控機床數(shù)控編程的概念1、數(shù)控編程的內(nèi)容：分析圖紙、工藝處理、數(shù)據(jù)處理、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序驗證2、數(shù)控編程的步驟:(1）分析零件圖紙和工藝處理

（2）數(shù)值處理

（3）編寫零件加工程序單

（4）制作介質(zhì)

（5）程序驗證數(shù)控機床由四個基本組成部分：控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體。1.2.2數(shù)控機床的組成1、控制介質(zhì)

是人與數(shù)控機床之間建立關(guān)系的一個媒介物表1控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備表2、數(shù)控裝置（是數(shù)控機床的核心）

由計算機組成

用于處理控制介質(zhì)傳輸過來的數(shù)字信息變成脈沖信號并傳輸給伺服系統(tǒng)3、伺服系統(tǒng)（主要作用于機床各個伺服電機測控制）

將數(shù)控裝置傳輸來的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的精確運動，即作精確的定位、軌跡和運動速度4．機床主體數(shù)控機床的主體，是實現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。組成：由主運動部件、進給運動部件（工作臺、拖板以及相應(yīng)的傳動機構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動交換系統(tǒng)工件自動交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等）。1.3數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的種類很多，從不同角度對其進行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：按工藝用途分類1．金屬切削類數(shù)控機床金屬切削類數(shù)控機床包括數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。2．金屬成型類數(shù)控機床金屬成型類數(shù)控機床包括數(shù)控折彎機、數(shù)控組合沖床和數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。這類機床起步晚，但目前發(fā)展很快。數(shù)控特種加工機床數(shù)控特種加工機床如數(shù)控線（電極）切割機床、數(shù)控電火花加工機床、火焰切割機和數(shù)控激光切割機床等。其他類型的數(shù)控機床其他類型的數(shù)控機床如數(shù)控三坐標(biāo)測量機等。1.4數(shù)控機床的應(yīng)用范圍數(shù)控加工的優(yōu)點：1.自動化程度高，可以減輕工人的體力勞動強度。2.加工的零件一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。3.生產(chǎn)效率較高。4.便于產(chǎn)品研制。5.便于實現(xiàn)計算機輔助制造數(shù)控加工的缺點：任何事物都是兩重性。數(shù)控加工雖有上述各種優(yōu)點，同時在某些方面也存在不足之處：1.單位加工成本較高。2.只適宜于多品種小批量或中批量生產(chǎn)（占機械加工總量70%~80%）。3.加工中的調(diào)整相對復(fù)雜。4.維修難度大。數(shù)控加工的適應(yīng)性根據(jù)數(shù)控加工的優(yōu)缺點及國內(nèi)外大量應(yīng)用實踐，一般可按適應(yīng)程度將零件分為下列三類：最適應(yīng)類

對于下述零件，首先應(yīng)考慮能不能把它們加工出來，即要著重考慮可能性問題。只要有可能，可先不要過多地去考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟上是否合理，都應(yīng)把對其進行數(shù)控加工作為優(yōu)選方案。形狀復(fù)雜：加工精度要求高，用通用機床無法加工或雖然能加工但很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的零件；用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或曲面輪廓零件；具有難測量、難控制進給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件；必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、锪、鉸或攻絲等多工序的零件。較適應(yīng)類

這類零件在分析其可加工性以后，還要在提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟效益方面作全面衡量，一般可把它們作為數(shù)控加工的主要選擇對象。在通用機床上加工時極易受人為因素（如：情緒波動、體力強弱、技術(shù)水平高低等）干擾，零件價值又高，一旦質(zhì)量失控便造成重大經(jīng)濟損失的零件；在通用機床上加工時必須制造復(fù)雜專用工裝的零件；需要多次更改設(shè)計后才能定型的零件；在通用機床上加工需要作長時間調(diào)整的零件；用通用機床加工時，生產(chǎn)率很低或體力勞動強度很大的零件。

不適應(yīng)類

下述一類零件采用數(shù)控加工后，在生產(chǎn)效率與經(jīng)濟性方面一般無明顯改善，還可能弄巧成拙或得不償失，故此類零件一般不應(yīng)作為數(shù)控加工的選擇對象。

生產(chǎn)批量大的零件（當(dāng)然不排除其中個別工序用數(shù)控機床加工）；