數(shù)控編程 基礎(chǔ)篇

1、數(shù)控?cái)?shù)控機(jī)床基本知識(shí)機(jī)床基本知識(shí)1.11.1數(shù)控和數(shù)控機(jī)床數(shù)控和數(shù)控機(jī)床1.21.2數(shù)控機(jī)床的數(shù)控機(jī)床的 產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生與發(fā)展1.31.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類1.41.4數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍1.51.5數(shù)控機(jī)床組成及工作原理數(shù)控機(jī)床組成及工作原理1.1 1.1 數(shù)控和數(shù)控機(jī)床數(shù)控和數(shù)控機(jī)床認(rèn)知數(shù)控機(jī)床：認(rèn)知數(shù)控機(jī)床： 數(shù)控機(jī)床主要包括數(shù)控車床和數(shù)控銑床數(shù)控機(jī)床主要包括數(shù)控車床和數(shù)控銑床數(shù)控：即數(shù)字控制（數(shù)控：即數(shù)字控制（Numerical Control，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱NC） 數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床：（：（ Numerically Control led Ma

2、chine Tool）是是數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)與與機(jī)床機(jī)床相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種通過相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種通過數(shù)字信息控制機(jī)床數(shù)字信息控制機(jī)床按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)加工的按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)電一體化新型加工裝備，是數(shù)字控制機(jī)床按給定的機(jī)電一體化新型加工裝備，是數(shù)字控制機(jī)床按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)電一體化新型加工裝備，運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)電一體化新型加工裝備，是數(shù)字精致與機(jī)床精致密切結(jié)合而發(fā)展起來的。是數(shù)字精致與機(jī)床精致密切結(jié)合而發(fā)展起來的。 凡是用凡是用數(shù)字化的代碼數(shù)字化的代碼把零件加工過程中的把零件加工過程中的各種各種操作和步驟操作和步驟以及以及刀具與工件之間的相對(duì)位移量刀

3、具與工件之間的相對(duì)位移量記記錄在錄在介質(zhì)介質(zhì)上，送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過譯碼運(yùn)算、上，送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過譯碼運(yùn)算、處理，控制處理，控制機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所，加工出所需的零件，此類機(jī)床統(tǒng)稱為數(shù)控機(jī)床。需的零件，此類機(jī)床統(tǒng)稱為數(shù)控機(jī)床。1.2 1.2 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在航空、航天、軍事等領(lǐng)域。精密復(fù)雜，特別是在航空、航天、軍事等領(lǐng)域。數(shù)控機(jī)床能夠滿足多品種、小批量、高精度的自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床能夠滿足多品種、小批量、高精度

4、的自動(dòng)化生產(chǎn)，能夠提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)生產(chǎn)，能夠提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。成本。數(shù)控機(jī)床是綜合了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制、精密數(shù)控機(jī)床是綜合了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、微電子技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測(cè)量、微電子技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組成工藝等各領(lǐng)域里最新技術(shù)而發(fā)展起來的。組成工藝等各領(lǐng)域里最新技術(shù)而發(fā)展起來的。數(shù)控機(jī)床的歷史（兩個(gè)極端和六代的發(fā)展）數(shù)控機(jī)床的歷史（兩個(gè)極端和六代的發(fā)展） 1.1.數(shù)控（數(shù)控（NCNC）階段（）階段（1952195219701970年）年） 2.2.計(jì)算機(jī)數(shù)控（計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNCCNC）階段（）階段（

5、19701970年年現(xiàn)在）現(xiàn)在）數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì)數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì) 1. 1. 繼續(xù)向開放式、基于繼續(xù)向開放式、基于PCPC的第六代方向發(fā)展的第六代方向發(fā)展 2. 2. 向高速化和高精度化發(fā)展向高速化和高精度化發(fā)展 3. 3. 向智能化方向發(fā)展向智能化方向發(fā)展 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 引入故障診斷專家系統(tǒng)引入故障診斷專家系統(tǒng) 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置 1.3 1.3 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類1、按加工工藝分類、按加工工藝分類u金屬切削類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、金屬切削類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控車床、數(shù)控銑床

6、、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、加工中心。加工中心具有多種工藝數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、加工中心。加工中心具有多種工藝手段，帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置，在加工過程中可以自動(dòng)手段，帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置，在加工過程中可以自動(dòng)選刀和換刀。選刀和換刀。u金屬成型類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)金屬成型類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控沖床等。控沖床等。u特種加工類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型特種加工類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)等機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)等u其它類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控等離子切割、火焰切割、數(shù)控三坐其它類數(shù)控機(jī)床：

7、數(shù)控等離子切割、火焰切割、數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等標(biāo)測(cè)量?jī)x等2、按運(yùn)動(dòng)軌跡分類、按運(yùn)動(dòng)軌跡分類u點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是指刀具從某一點(diǎn)位置準(zhǔn)確點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是指刀具從某一點(diǎn)位置準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到目標(biāo)點(diǎn)位置，在移動(dòng)過程中，不進(jìn)行切削加工，轉(zhuǎn)移到目標(biāo)點(diǎn)位置，在移動(dòng)過程中，不進(jìn)行切削加工，只要保證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位，對(duì)于兩點(diǎn)之間的運(yùn)只要保證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位，對(duì)于兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡不做嚴(yán)格要求，對(duì)于點(diǎn)位控制的孔加工機(jī)床只動(dòng)軌跡不做嚴(yán)格要求，對(duì)于點(diǎn)位控制的孔加工機(jī)床只要求獲得精確的孔系坐標(biāo)。（鉆、鏜、沖）要求獲得精確的孔系坐標(biāo)。（鉆、鏜、沖）u點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是將點(diǎn)位控制和直線控點(diǎn)位直線控制數(shù)

8、控機(jī)床：特點(diǎn)是將點(diǎn)位控制和直線控制結(jié)合起來，同時(shí)具有點(diǎn)位控制和直線控制的功能。他制結(jié)合起來，同時(shí)具有點(diǎn)位控制和直線控制的功能。他在加工過程中不僅要巴證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位，在加工過程中不僅要巴證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位， 還要保證兩點(diǎn)之還要保證兩點(diǎn)之 間的運(yùn)動(dòng)軌跡是間的運(yùn)動(dòng)軌跡是 一條直線，而且一條直線，而且 在走直線的過程在走直線的過程 中可以進(jìn)行切削中可以進(jìn)行切削 加工也可以不加工。加工也可以不加工。 其對(duì)直線的速度其對(duì)直線的速度 是可以控制的。是可以控制的。（車、銑、鏜銑）（車、銑、鏜銑）u輪廓控制數(shù)控機(jī)床：又稱連續(xù)控制機(jī)床，特點(diǎn)是能輪廓控制數(shù)控機(jī)床：又稱連續(xù)控制機(jī)床，特點(diǎn)是能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)

9、以上的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移和速度進(jìn)行夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移和速度進(jìn)行連續(xù)嚴(yán)格的控制，以加工任意斜率的直線、圓弧、連續(xù)嚴(yán)格的控制，以加工任意斜率的直線、圓弧、拋物線。配以自動(dòng)編程，可加工形狀復(fù)雜的曲線和拋物線。配以自動(dòng)編程，可加工形狀復(fù)雜的曲線和曲面。（銑，車曲面。（銑，車、磨、電加工）、磨、電加工）3、按伺服控制方式不同分類、按伺服控制方式不同分類u開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是沒有位置檢測(cè)反饋裝置，開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是沒有位置檢測(cè)反饋裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。數(shù)控裝置將工件加伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。數(shù)控裝置將工件加工程序處理后輸入指令脈沖信號(hào)，通過環(huán)形分配器和工程序處理后

10、輸入指令脈沖信號(hào)，通過環(huán)形分配器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)過減速齒步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)過減速齒輪、滾珠絲杠、螺母副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件（工作臺(tái)）做直輪、滾珠絲杠、螺母副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件（工作臺(tái)）做直線移動(dòng)。數(shù)控裝置按照程序加工要求控制指令脈沖的線移動(dòng)。數(shù)控裝置按照程序加工要求控制指令脈沖的數(shù)量、頻率和通電順序，達(dá)到控制執(zhí)行部件運(yùn)行的位數(shù)量、頻率和通電順序，達(dá)到控制執(zhí)行部件運(yùn)行的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向的目的。移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向的目的。信息單方向傳送信息單方向傳送開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)：開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：沒有位置反饋和糾正偏差的能力，缺點(diǎn)：沒有位置反饋和糾正偏

11、差的能力，加工精度不高；加工精度不高；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維修容易，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維修容易，成本低廉；成本低廉；u閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是機(jī)床上裝有位置檢測(cè)反饋特點(diǎn)是機(jī)床上裝有位置檢測(cè)反饋裝置，直接對(duì)工作臺(tái)的位移量進(jìn)行測(cè)量。伺服驅(qū)動(dòng)裝裝置，直接對(duì)工作臺(tái)的位移量進(jìn)行測(cè)量。伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。在加工置主要是直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。在加工過程中，安裝在工作臺(tái)上的檢測(cè)元件將測(cè)量到的工作過程中，安裝在工作臺(tái)上的檢測(cè)元件將測(cè)量到的工作臺(tái)的實(shí)際位移經(jīng)過反饋回路送回控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，臺(tái)的實(shí)際位移經(jīng)過反饋回路送回控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，與所

12、要求的指令位移進(jìn)行比較，用與所要求的指令位移進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控比較的差值進(jìn)行控制制，直到差值消除，最終實(shí)現(xiàn)精確定位。，直到差值消除，最終實(shí)現(xiàn)精確定位。閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)：閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以消除機(jī)械傳動(dòng)部件制造和傳動(dòng)誤差給工優(yōu)點(diǎn)：可以消除機(jī)械傳動(dòng)部件制造和傳動(dòng)誤差給工件帶來的影響，提高加工精度件帶來的影響，提高加工精度缺點(diǎn)：各部件的摩擦特性、剛性以及間隙等都是非缺點(diǎn)：各部件的摩擦特性、剛性以及間隙等都是非線性量，給調(diào)試工作造成較大困難，電動(dòng)機(jī)的控制線性量，給調(diào)試工作造成較大困難，電動(dòng)機(jī)的控制電路比較復(fù)雜，檢測(cè)元件價(jià)格昂貴，控制穩(wěn)定經(jīng)較電路比較復(fù)雜，檢測(cè)元件價(jià)格昂

13、貴，控制穩(wěn)定經(jīng)較難保證，成本高，測(cè)試維修困難。難保證，成本高，測(cè)試維修困難。u半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是位置檢測(cè)裝置安裝在進(jìn)半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床：特點(diǎn)是位置檢測(cè)裝置安裝在進(jìn)給絲杠的端部或伺服電動(dòng)機(jī)的軸上，不直接反饋機(jī)床給絲杠的端部或伺服電動(dòng)機(jī)的軸上，不直接反饋機(jī)床的直線位移量，而是角位移量元件（旋轉(zhuǎn)變壓器，脈的直線位移量，而是角位移量元件（旋轉(zhuǎn)變壓器，脈沖編碼器等）測(cè)量絲杠或電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，從而推沖編碼器等）測(cè)量絲杠或電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，從而推算出機(jī)床移動(dòng)部件的位移量，只對(duì)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行了反算出機(jī)床移動(dòng)部件的位移量，只對(duì)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行了反饋。饋。半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床優(yōu)缺點(diǎn)：半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)

14、點(diǎn)：精度較閉環(huán)控制差；優(yōu)點(diǎn)：精度較閉環(huán)控制差；缺點(diǎn)：穩(wěn)定性好，成本較低，調(diào)試維修缺點(diǎn)：穩(wěn)定性好，成本較低，調(diào)試維修比較容易，兼顧了開環(huán)和閉環(huán)兩者的特比較容易，兼顧了開環(huán)和閉環(huán)兩者的特點(diǎn)點(diǎn)1.4 1.4 數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)及應(yīng)用范數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍圍1 1、數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)、數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)l對(duì)零件的加工適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好對(duì)零件的加工適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好l加工將度高，產(chǎn)品質(zhì)量未定加工將度高，產(chǎn)品質(zhì)量未定l自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低l生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高l良好的經(jīng)濟(jì)效益良好的經(jīng)濟(jì)效益l有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化2 2、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍、數(shù)控機(jī)床

15、的應(yīng)用范圍l最適合數(shù)控機(jī)床加工的零件最適合數(shù)控機(jī)床加工的零件l比較適合數(shù)控機(jī)床加工的零件比較適合數(shù)控機(jī)床加工的零件l不適合數(shù)控機(jī)床加工的零件不適合數(shù)控機(jī)床加工的零件1.5 1.5 數(shù)控機(jī)床組成及工作原理數(shù)控機(jī)床組成及工作原理數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)控技術(shù)對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)和切削加工過程數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)控技術(shù)對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)和切削加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床。進(jìn)行控制的機(jī)床。1、數(shù)控機(jī)床的組成（七部分）、數(shù)控機(jī)床的組成（七部分）數(shù)控機(jī)床的組成：數(shù)控機(jī)床的組成：加工程序：加工程序：并非物理組成部分，加工程序起控制作用，控制介并非物理組成部分，加工程序起控制作用，控制介質(zhì)有穿孔紙帶、磁帶、光盤、磁盤等質(zhì)有穿孔紙帶、磁帶、光

16、盤、磁盤等輸入裝置：輸入裝置：將存儲(chǔ)在控制介質(zhì)上的加工程序傳給將存儲(chǔ)在控制介質(zhì)上的加工程序傳給CNCCNC裝置，有光裝置，有光電紙帶閱讀機(jī)，錄音機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、光驅(qū)等，可用操作面板電紙帶閱讀機(jī)，錄音機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、光驅(qū)等，可用操作面板上的鍵盤直接輸入。上的鍵盤直接輸入。數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控系統(tǒng)：機(jī)床的核心部件。包括微機(jī)、通用輸入輸出外圍設(shè)機(jī)床的核心部件。包括微機(jī)、通用輸入輸出外圍設(shè)備以及相關(guān)軟硬件。備以及相關(guān)軟硬件。伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)：機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接受機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接受CNCCNC裝置發(fā)來的指令脈沖信號(hào)，裝置發(fā)來的指令脈沖信號(hào)，控制機(jī)床執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移量?？刂茩C(jī)床執(zhí)行部件的進(jìn)給速

17、度、方向和位移量。檢測(cè)反饋裝置：檢測(cè)反饋裝置：將測(cè)量值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置將測(cè)量值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置輔助控制裝置：輔助控制裝置：結(jié)語機(jī)械與液壓部件之間的各種開關(guān)執(zhí)行電氣結(jié)語機(jī)械與液壓部件之間的各種開關(guān)執(zhí)行電氣的控制裝置，如急停、換刀、冷卻液開關(guān)等。的控制裝置，如急停、換刀、冷卻液開關(guān)等。機(jī)床本體：機(jī)床本體：是實(shí)現(xiàn)切削加工的主體，對(duì)加工過程起支撐作用，是實(shí)現(xiàn)切削加工的主體，對(duì)加工過程起支撐作用，主要包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)主要包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件。部件。2 2、機(jī)床的工作原理、機(jī)床的工作原理 數(shù)控機(jī)床加工零件的工作過程如圖數(shù)控機(jī)床加工零件的工作過程如圖1818所示。所示。加工步驟如下：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出加工程序。 （2）將所編寫加工程序指令輸入到機(jī)床數(shù)控裝置中。 （3）數(shù)控裝置對(duì)程序（代碼）進(jìn)行處理之后，向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置