數(shù)控機(jī)床編程與操作 第4版 數(shù)車(chē) 課件 1 緒論、數(shù)控編程理論基礎(chǔ)

緒論、數(shù)控編程理論基礎(chǔ)緒論數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及學(xué)習(xí)該課重要性01.了解數(shù)控系統(tǒng)02.學(xué)什么？怎么學(xué)？03.04.學(xué)習(xí)該課的優(yōu)勢(shì)與不足提四點(diǎn)要求共勉05.數(shù)控的發(fā)展及學(xué)習(xí)重要性PART01數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

數(shù)控機(jī)床誕生于美國(guó)。1952年，美國(guó)帕森斯公司與麻省理工學(xué)院共同研制成功了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，用來(lái)加工直升機(jī)葉片輪廓檢查用樣板。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，其加工精度和加工效率不斷提高。數(shù)控機(jī)床發(fā)展至今已經(jīng)歷了兩個(gè)階段共五個(gè)時(shí)代。

1.硬件數(shù)控階段:(NC)

第一代:1952年，電子管控制的第一臺(tái)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的銑床；

第二代:1959年，出現(xiàn)了晶體管控制的“加工中心”；

第三代:1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路.使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到了進(jìn)一步的提高；

以上三代數(shù)控系統(tǒng)都是采用專(zhuān)用控制硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)，稱(chēng)為普通數(shù)控系統(tǒng)，即NC系統(tǒng)。

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展1.硬件數(shù)控階段:(NC)

2.計(jì)算機(jī)數(shù)控階段:(CNC)

第四代:1967年以計(jì)算機(jī)作為控制單元的數(shù)控制系.FMS(FlexibleManufacturingSystem),柔性制造系統(tǒng)。

第五代:1970年,美國(guó)英特爾開(kāi)發(fā)使用了微處理器.CNC。

前三代數(shù)控機(jī)床采用專(zhuān)用控制計(jì)算機(jī)的硬件數(shù)控裝置,早已被淘汰;后三代的數(shù)控機(jī)床,則以小型／微型計(jì)算機(jī)取代硬件控制計(jì)算機(jī)作為核心部件，數(shù)控機(jī)床的許多控制功能由專(zhuān)用軟件實(shí)現(xiàn),其數(shù)控系統(tǒng)被稱(chēng)為軟件控制系統(tǒng),又稱(chēng)CNC系統(tǒng).數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性我國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況我國(guó)從1958年開(kāi)始研究數(shù)控技術(shù)，1966年研制成功晶體管數(shù)控系統(tǒng)，并將樣機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)。1968年成功研制X53K-1立式銑床。20世紀(jì)70年代初，加工中心研制成功。1988年FMS通過(guò)驗(yàn)收投入運(yùn)行，用于生產(chǎn)、伺服電動(dòng)機(jī)的零件。1981-2000年我國(guó)數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了引用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、消化吸收、科技攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)四階段，使我國(guó)的數(shù)控技術(shù)飛速發(fā)展。2003年全國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到36813臺(tái)，同比增值47.73%。目前，數(shù)控機(jī)床的品種有1500多種，其中，數(shù)控車(chē)床產(chǎn)量居世界第一。

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性二、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1高速化采用高速的32位以上的微處理器，可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率及實(shí)現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速、高精加工。日本產(chǎn)的FANUC15系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出64位CPU系統(tǒng)，能達(dá)到最小移動(dòng)單位0.1um時(shí)，最大進(jìn)給速度為100m/min；直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；電主軸。2多功能化3智能化引進(jìn)了自適應(yīng)控制技術(shù).自適應(yīng)控制（AdaptiveControl，簡(jiǎn)稱(chēng)AC）技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過(guò)程中所測(cè)得的工作狀態(tài)特性，且能使切削過(guò)程達(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。4高精度化通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)誤差和采用補(bǔ)償技術(shù)可提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。5高可靠性通過(guò)提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件質(zhì)量，采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化來(lái)提高其可靠性；更多地使用軟件。6具有更高的通信功能多臺(tái)數(shù)控機(jī)床組成生產(chǎn)線或DNC系統(tǒng)，配置網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制加工。

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)一）按控制坐標(biāo)軸數(shù)分類(lèi)1.兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：兩軸聯(lián)動(dòng)，用于加工各種曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體，如數(shù)控車(chē)床。2.三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：三軸聯(lián)動(dòng)，多用于加工曲面零件，如數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。3.多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：四軸或五軸聯(lián)動(dòng)，多用于加工形狀復(fù)雜的零件。

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)二）按控制的運(yùn)動(dòng)軌跡分根據(jù)數(shù)控機(jī)床刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的類(lèi)型，可將數(shù)控機(jī)床劃分為點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制三種類(lèi)型。如下圖所示：(a)點(diǎn)位控制(b)直線控制(c)輪廓控制

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性三）按加工方式分類(lèi)1.切削機(jī)床類(lèi)。如數(shù)控車(chē)床、銑床、鏜床、鉆床和加工中心等。2.成型機(jī)床類(lèi)。如數(shù)控沖壓機(jī)、彎管機(jī)、折彎?rùn)C(jī)等。3.特種加工機(jī)床類(lèi)。如數(shù)控電火花、線切割、激光加工機(jī)床等。4.其它機(jī)床類(lèi)。如數(shù)控等離子切割、火焰切割、點(diǎn)焊機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)四）按伺服控制方式分開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床定位精度高

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性三、數(shù)控機(jī)床的分類(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)床沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)是單方向傳送的。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

2．半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)元件安裝在伺服電機(jī)上，通過(guò)測(cè)量伺服電機(jī)的角位移間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)等執(zhí)行部件的實(shí)際位置（或位移），反饋到計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置中進(jìn)行位置比較，用比較的差值進(jìn)行控制。

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

3．閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床在其移動(dòng)部件上直接裝有直線位置檢測(cè)裝置，將測(cè)量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的位移值進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的精確定位。

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)五）按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分按照數(shù)控系統(tǒng)的功能水平，數(shù)控機(jī)床可以分為三種類(lèi)型。

1.經(jīng)濟(jì)型

2.普及型

3.高檔型六）按主軸的配置形式分

1.臥式數(shù)控車(chē)床

2.立式數(shù)控車(chē)床

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性四、機(jī)床的組成和工作原理數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床本體組成。1.輸入輸出設(shè)備2.數(shù)控裝置3.伺服系統(tǒng)4.測(cè)量反饋裝置5.機(jī)床本體輸入輸出設(shè)備數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機(jī)床本體測(cè)量反饋裝置數(shù)控機(jī)床組成圖

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性四、機(jī)床的組成和工作原理數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)習(xí)的重要性

五、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的軟件組成及功能

控制系統(tǒng)軟件由許多功能模塊組成。

其中加工程序譯碼、預(yù)處理計(jì)算、插補(bǔ)運(yùn)算與位置伺服四個(gè)功能模塊主要實(shí)現(xiàn)位置控制。

另外還有一些模塊，其功能可從它們的名稱(chēng)反映出來(lái)，如系統(tǒng)管理功能，加工程序輸入與存儲(chǔ)模塊，S（主軸）、T（刀具）、M（輔助）功能處理與數(shù)據(jù)輸入/輸出模塊，顯示服務(wù)模塊，加工程序編輯模塊，手動(dòng)自動(dòng)模塊，手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入功能模塊，系統(tǒng)監(jiān)視與故障診斷模塊等。了解數(shù)控系統(tǒng)PART02作為數(shù)控專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，你還知道有哪些數(shù)控系統(tǒng)？廣數(shù)、ABFANUC0-TD

FANUC0i-MC

FANUC18im

FANUC30i（一）日本FANUC系列數(shù)控系統(tǒng)其CNC產(chǎn)品主要有0系列、1X系列。（二）德國(guó)SIEMENS公司的數(shù)控系統(tǒng)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)常用的有

SINUMERIK810,820T/M/G,840D/T,802D等幾種。（三）華中數(shù)控系統(tǒng)HNCHNC是武漢華中數(shù)控研制開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)。已開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的產(chǎn)品有HNC－1和HNC－2000兩個(gè)系列，共計(jì)16種型號(hào)。學(xué)什么？怎么學(xué)？PART03關(guān)鍵詞專(zhuān)業(yè)技能數(shù)控車(chē)、數(shù)控銑/加工中心職業(yè)資格證書(shū)理論、仿真、實(shí)操三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)機(jī)械加工工藝知識(shí)是根本1+X證書(shū)學(xué)習(xí)該課的優(yōu)勢(shì)與不足PART04優(yōu)勢(shì)：多年專(zhuān)業(yè)建設(shè)的積淀不足：課時(shí)有限，實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不充足提四點(diǎn)要求與同學(xué)們共勉PART051.注意安全，愛(ài)護(hù)公物。2.課程大部分在數(shù)控車(chē)間或者數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室上，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度。3.膽大心細(xì)，不可蠻干，確保萬(wàn)無(wú)一失。4.珍惜在校學(xué)習(xí)的有限時(shí)光，盡可能多的掌握專(zhuān)業(yè)技能，不負(fù)韶華！第一章概述難點(diǎn)1、回零確認(rèn)機(jī)床坐標(biāo)系2、對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系重點(diǎn)1、機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定2、機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的概念3、機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)的關(guān)系一、數(shù)控加工的基本過(guò)程以圖2-85或3-66為例講解第一節(jié)數(shù)控編程基礎(chǔ)框圖一、數(shù)控加工的基本過(guò)程以圖2-85為例講解第一節(jié)數(shù)控編程基礎(chǔ)

從框圖中看出在數(shù)控機(jī)床上加工零件所涉及的范圍比較廣，與相關(guān)的配套技術(shù)有密切的關(guān)系。合格的編程員首先應(yīng)該是一個(gè)很好的工藝員，應(yīng)熟練地掌握工藝分析、工藝設(shè)計(jì)和切削用量的選擇，能正確地選擇刀輔具并提出零件的裝夾方式，了解數(shù)控機(jī)床的性能和特點(diǎn)，熟悉程序編制方法和程序的輸入方式。二、數(shù)控編程的內(nèi)容

閱讀、舉例、講解三、數(shù)控編程方法1.手工編程兩大“短”原則2.自動(dòng)編程相關(guān)軟件第一節(jié)數(shù)控編程基礎(chǔ)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)ISO標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)的意義二、機(jī)床坐標(biāo)軸及相互關(guān)系

右手直角笛卡兒法則：三個(gè)互相垂直的直線坐標(biāo)軸X、Y、Z的關(guān)系

右手螺旋定則：直線坐標(biāo)軸與圍繞其旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸如X、A的關(guān)系一、機(jī)床（標(biāo)準(zhǔn)）坐標(biāo)系

概念：是確定工件位置和機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本坐標(biāo)系，是機(jī)床固有的坐標(biāo)系。右手直角笛卡兒法則右手螺旋定則數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)三、機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)方向

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向作了明確規(guī)定：不論數(shù)控機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng)，還是刀具靜止、工件運(yùn)動(dòng)，都假定為工件不動(dòng)，刀具相對(duì)于靜止的工件作運(yùn)動(dòng)，且刀具遠(yuǎn)離工件的方向作為坐標(biāo)軸的正方向。傳遞切削力的主軸定為Z軸——特征最明顯第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)四、機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)1.帶著問(wèn)題閱讀，搞清楚“什么是機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)?二者有什么聯(lián)系?”、“回零的目的是什么？”2.回答：大多數(shù)數(shù)控機(jī)床回零完成后，屏幕顯示X0.000，Y0.000，Z0.000，說(shuō)明機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是什么關(guān)系？數(shù)車(chē)仿真回零后屏幕顯示X600.000，Z1010.000，又說(shuō)明了什么？3.總結(jié)回零操作的步驟：上電—松急?！磫?dòng)—選“回零”模式—依次點(diǎn)+X、+Y、+Z—原點(diǎn)指示燈亮—觀察屏幕坐標(biāo)值完成回零—選“手動(dòng)”模式—依次點(diǎn)—X、-Y、-Z使刀架或者工作臺(tái)離開(kāi)參考點(diǎn)，到達(dá)各行程的中部位置，使機(jī)床受力均衡—關(guān)閉系統(tǒng)—拍急?！獢嚯?。第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)四、機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)回答：開(kāi)機(jī)完成回零操作后，顯示器顯示機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為X0Z0（如FANUC、廣數(shù)、華中數(shù)控車(chē)床），尺寸偏置如圖2-18a所示；在數(shù)控仿真系統(tǒng)中，開(kāi)機(jī)完成回零操作后，機(jī)床坐標(biāo)系顯示X600.000Z1010.000，尺寸偏置如圖2-18b所示。a)b)圖2-18刀具偏置值的尺寸標(biāo)注a)回零后顯示坐標(biāo)值為X0Z0的車(chē)床

b)回零后顯示坐標(biāo)值為X600.Z1010.的車(chē)床第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)五、工件坐標(biāo)系與工件原點(diǎn)工件坐標(biāo)系的概念及特點(diǎn)。六、對(duì)刀

編程原點(diǎn)的確定通過(guò)對(duì)刀來(lái)完成的，對(duì)刀的過(guò)程就是建立工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間關(guān)系的過(guò)程。數(shù)車(chē)、數(shù)銑工件原點(diǎn)設(shè)置實(shí)訓(xùn)車(chē)間實(shí)習(xí)教學(xué)目的：理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)數(shù)控編程相關(guān)基本概念的理解；增加感性認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。一、熟悉數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及操作面板；二、教師講解并示范，學(xué)生分組輪流完成回零操作；回零操作的步驟：上電—松急停—按啟動(dòng)—