數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床簡介

第一節(jié)數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床簡介1.數(shù)控技術(shù)基本概念

1.數(shù)控技術(shù)(NumericalControl-NC)

用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程中進行控制的一種方法。2.數(shù)控機床采用數(shù)控技術(shù)對加工過程進行控制的機床。3.數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）

實現(xiàn)數(shù)字化控制的軟件和硬件的整體稱為數(shù)控系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服裝置、反饋裝置、輔助驅(qū)動裝置組成。2數(shù)控機床的組成加工程序輸入輸出裝置數(shù)控裝置輔助控制裝置伺服驅(qū)動裝置檢測反饋裝置機床本體3.數(shù)控機床基本工作原理數(shù)控機床的工作原理圖編程手冊加工圖樣編程機穿孔機或存儲裝置穿孔帶磁盤等輸入裝置數(shù)控裝置

進給系統(tǒng)

機床數(shù)控立式銑床臥式數(shù)控銑床4.數(shù)控機床的種類車床磨床平面輪廓加工空間曲面零件加工孔系加工軸類零件加工5.數(shù)控機床加工特點與應(yīng)用

3軸聯(lián)動4軸控制

5軸聯(lián)動

5軸聯(lián)動加工第二節(jié)

數(shù)控編程方法

零件圖紙確定工藝過程計算加工軌跡和尺寸

編制程序單制作控制介質(zhì)程序校檢和試切校核校核檢驗YYYNNN完成1.手工編程2CAD/CAM系統(tǒng)自動編程常用軟件：PRO/E，UG，I-DEAS，CATIA，MASTERCAM等。軟件系統(tǒng)功能：三軸-五軸加工，車削加工，電火花加工，切割加工，平面加工，板金加工等。編程基本步驟：（1）幾何造型（2）加工工藝分析（3）刀具軌跡生成（4）刀位驗證與刀具軌跡編輯（5）后置處理（6）數(shù)控程序輸出3.數(shù)控語言自動編程輸入編譯打印程序單穿制紙帶網(wǎng)絡(luò)傳輸零件圖紙數(shù)控語言零件源程序數(shù)字處理刀位文件后置處理檢驗機床加工（1）基本原理（2）程序的組成（APT語言）初始語句幾何定義語句刀具形狀描述語句刀具起始位置的指定初始運動語句刀具運動語句后置處理語句指定機床與數(shù)控系統(tǒng)語句主軸狀態(tài)語句進給及冷卻液語句機床坐標系

機床坐標系是指用于確定機床的運動方向和移動距離的坐標系。標準的數(shù)控機床坐標系是一個笛卡爾直角坐標系，其基本坐標軸為X、Y、Z直角坐標，相對于每個坐標軸的旋轉(zhuǎn)運動坐標為A、B、C。笛卡爾直角坐標系臥式數(shù)控車床1）車床坐標系當Z軸水平時，沿主軸向工件看，X軸的正方向指向右邊。2）銑、鉆、鏜床坐標系臥式升降臺數(shù)控銑床

對于單立柱機床，從工作臺向立柱方向看，X軸的正方向指向右邊。立式升降臺數(shù)控銑床3）復(fù)雜坐標系如果除了第一坐標系外還有坐標系，則與X，Y，Z軸平行的坐標軸依次命名為：P，Q，R；U，V，W！根據(jù)機床類型及其結(jié)構(gòu)特點，其坐標系有所不同車床與銑床機床所具有的軸數(shù)

參考點

為建立機床坐標系，在機床上專門設(shè)置的基準點。通過回參考點命令，使機床進行回參考點運動，使機床各坐標軸回到基準點并定位，以參考點為基準建立機床坐標系。幾點說明：參考點位置和機床坐標系原點與機床參數(shù)有關(guān)，一般情況下固定不變，可以在此基礎(chǔ)上設(shè)置軟件限位、加工區(qū)域限制等保護措施；為機床的輔助動作提供定位基準點；“參考點到達”信號可以作為機床自動加工的開始條件，對機床動作進行保護和互鎖；機床坐標系原點可以和參考點重合，也可以不重合；機床坐標系一旦建立，只要不斷電就一直保持不變；對于無“回參考點”功能的機床不能建立機床坐標系，只能建立工件坐標系；工件坐標系坐標軸與機床坐標系相應(yīng)坐標軸平行，方向一致；工件坐標系的建立應(yīng)遵循一定的規(guī)則；機床零點工作零點y0x0x2y2

機床零點與工件零點xy一、分析零件圖紙1.明確加工內(nèi)容

平面、孔、槽、曲面2.明確加工要求

尺寸精度、形位精度、表面質(zhì)量3.零件的數(shù)控加工工藝性分析結(jié)構(gòu)工藝性評價尺寸標注構(gòu)成輪廓的幾何元素的條件是否充分第4節(jié)工藝處理零件幾何形狀和加工精度是進行工藝處理的主要依據(jù)。二、數(shù)控加工工序的劃分工序的劃分原則：

刀具集中的原則；粗、精分開的原則；先平面，再孔、槽原則；1.對刀點與換刀點對刀點：刀具相對于工件運動的起點，又稱起刀點，也就是程序運行的起點。三、切削加工階段劃分起始運動階段；接近運動階段；刀具切入階段；切削加工階段；退出切削階段；返回階段。換刀點：一把刀具用完后，為防止刀具與工件相碰，刀具要先到工件之外，再進行換刀這個位置就叫換刀點。機床零點對刀點工作零點y0x0x1y1換刀點x2y2

對刀點的坐標值xy加工路線的選擇原則：保證零件的加工精度和表面粗糙度；方便數(shù)值計算，減少編程工作量；縮短走刀路線，減少空行程；安全原則；1）刀具切入方向

與輪廓相切方向，法線方向，任意方向三種方式。2）輪廓加工切入與切出

輪廓加工的起始點和結(jié)束點應(yīng)在工件外部3）順銑和逆銑4）型腔加工先加工內(nèi)腔，再加工外輪廓。采用行切或環(huán)切方法加工內(nèi)腔，應(yīng)根據(jù)具體的幾何形狀選擇走刀方式。5）曲面加工

行切或環(huán)切方式。加工剛度小、容易變形零件時，可以采用由里向外的走刀路線。

2.加工路線的選擇五、切削用量的確定切削用量：切削深度、切削速度、進給速度

從工件材料，刀具材料，加工精度，加工效率等方面綜合考慮，并參考切削用量手冊和機床說明書四、刀具的選擇（1）刀具類型數(shù)控加工中所使用的刀具種類多，分為不同的類型。刀具材料：高速鋼、硬質(zhì)合金、PCBN，PCD，陶瓷涂層刀具用途：面銑刀、槽銑刀、立銑刀、球頭刀、成形銑刀、絲錐、鉆頭、各種車刀刀具結(jié)構(gòu)：整體刀具、可轉(zhuǎn)位、鑲塊刀具；直柄和錐柄（2）刀具選擇原則—選擇刀具材料，選擇刀具尺寸加工精度要求加工效率要求工件材料加工對象六、數(shù)控機床的選擇

1）平面孔系零件的加工

這類零件或孔數(shù)較多，或孔位置精度要求較高，宜用點位直線控制的數(shù)控鉆床與鏜床加工。2）旋轉(zhuǎn)體類零件的加工此類零件多選用數(shù)控車床或數(shù)控磨床加工。3）平面輪廓的加工

此類零件的輪廓多由直線和圓弧組成，一般選兩坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床加工。

4）立體輪廓表面的加工

一般選用具有三軸或三軸以上聯(lián)動功能的數(shù)控銑床加工此類零件。（一）根據(jù)零件類型選擇（二）根據(jù)機床的行程（三）根據(jù)機床的加工精度（四）根據(jù)機床的結(jié)構(gòu)—工作臺形式、坐標軸的多少七、編程計算

1.基點與節(jié)點基點：構(gòu)成零件輪廓的直線、曲線相互之間的交點、圓弧中心、孔中心等。節(jié)點：用直線段或圓弧段近似曲線時，相鄰直線段或相鄰圓弧段的交點。xyyx節(jié)點基點2.已知方程曲線輪廓（非圓曲線）的數(shù)學處理方法使用直線段逼近曲線使用圓弧段逼近曲線直線逼近方法等間距法等弦長法等誤差法圓弧逼近方法圓弧分割法三點作圓法相切圓法曲率圓法等間距法原理：將曲線沿著某一坐標軸分割，分割點在坐標軸上的投影等間距，根據(jù)曲線方程得到分割點的坐標值。誤差控制：調(diào)整分割點的個數(shù)就可以調(diào)整逼近誤差。等弦長法原理：各段長度相等的折線逼近曲線誤差控制：以最小曲率半徑處的加工精度確定弦長等誤差法原理：以最大允許誤差的一半為半徑，以曲線的一個端點為圓心作圓，然后再作圓與曲線的公切線，再以曲線端點為起點作一條與公切線平行的直線與曲線相交，交點即是分割點依次類推。3.平面型腔加工刀位點計算4.轉(zhuǎn)角過度處理基本程序代碼與程序結(jié)構(gòu)假設(shè)刀具半徑為0，工件厚度10毫米N10G55G90G17N20Z150N30T01M06N40Z-15N50X-6Y-5N60Z-5N70G01X180F80N80G03X200Y20I0J20F80N90G01Y130N100G03X180Y150I0J-20N110G01X0N120Y0N130G00Z150N140M02一.程序的組成第六節(jié)數(shù)控機床編程舉例二、功能字1.程序段號功能字—NXXX寫在程序段最前邊；指明程序段在程序中位置，便于檢索和調(diào)用；2.坐標字—X，Y，Z，A，B，C指明坐標軸（刀具）要到達的位置或在某方向的移動距離3.進給功能字—FXXX

刀具或坐標軸的移動速度，單位可以為mm/min，inch/min，mm/rev作為單位，其中常用單位為mm/min；說明：機床參數(shù)指定單位類型直線運動時為個坐標軸的合成速度，圓弧運動時為切向速度在加工過程中，程序中的進給速度可以通過控制面板上的進給倍率開關(guān)調(diào)整N100G00

X-5N110G01

X180

F200N130G01

Y1004.刀具功能字—TXX（TXXXX）指定刀具說明：TXXXX：前兩位為刀具的序號，后兩位為刀具補償號，多用于車床TXX：指出刀具的序號，多用于鉆、銑床。在不同數(shù)控系統(tǒng)中可能有不同的意義。5.主軸功能字—SXXX規(guī)定了主軸轉(zhuǎn)速；單位一般為轉(zhuǎn)/min6.M功能字—輔助功能字1）功能：規(guī)定機床完成加工輔助動作，如換刀，開、關(guān)冷卻液，主軸轉(zhuǎn)向及停止等2）代碼種類與功能M02,M30—程序停止，寫在程序末尾M03,M04,M05—主軸旋轉(zhuǎn)及停止M07,M08,M09—冷卻液類型及開、關(guān)M13,M14—復(fù)合指令，規(guī)定主軸旋轉(zhuǎn)及冷卻液類型M98,M99—子程序M00—程序暫停N100T01M06N110S500M137.G功能字—準備功能字1）功能：對加工環(huán)境進行設(shè)置—加工平面，進給速度與主軸轉(zhuǎn)速的單位，坐標系的建立與選擇等；規(guī)定基本運動—直線運動、圓弧運動、螺旋線運動；固定循環(huán)運動；刀具補償—長度補償，半徑補償，位置補償；2）基本G代碼與功能G00,G01—直線運動G02,G03—圓弧運動G17,G18,G19—指定加工平面G73,G74—固定循環(huán)指令G91,G92—坐標類型G54-G59—工件坐標系選擇G27,G28,G29—回參考點G代碼是衡量數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床性能的一個主要指標對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，G代碼的種類可能不同，相同G代碼可能有不同功能N80G03X200Y20I0J20F80N90G01Y130N100G03X180Y150I0J-20N110G01X0

<一>基本移動指令G00-快速運動（G00XYZABC）進給速度功能字不起作用，運動速度由機床參數(shù)設(shè)定可以用進給倍率開關(guān)控制速度分為直線型定位與折線型定位兩種方式開機默認，模態(tài)G01-直線進給運動指令（G01XYZABCF）必須指明相應(yīng)的進給速度可以用進給倍率開關(guān)控制速度模態(tài)，與可以和G00等運動G代碼互相替換注意G00與G01的互相替換圓弧運動指令—G02、G03格式指定圓心指定半徑G02(G03)

Xx

Yy

Ii

Jj

G02(G03)

Xx

Zz

Ii

Kk

G02(G03)

Yy

Zz

Jj

Kk

G02(G03)

Xx

Yy

RrG02(G03)

Xx

Zz

RrG02(G03)

Yy

Zz

Rr

圓弧<180，r>0；圓弧>180，r<0說明：1)指定加工平面G17-XOY;G18-XOZ;G19-YOZ;加工平面變化后要用代碼重新指定新的加工平面2)圓弧順、逆的判斷根據(jù)加工平面;根據(jù)圓弧起點與終點;假定刀具運動，工件靜止;3)不同數(shù)控系統(tǒng)中對圓心的坐標指定方法不同三、程序的基本結(jié)構(gòu)1.加工初始化設(shè)置2.換刀點3.指定刀具與換刀指令4.主軸旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)方向，冷卻液