數(shù)控車床培訓(xùn)課件

授課內(nèi)容《數(shù)控機床的編程與操作》

授課老師：刁燕聊城市交通技工學(xué)校第1章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)數(shù)控機床的基本知識1.1數(shù)控加工編程基礎(chǔ)

1.2數(shù)控機床坐標(biāo)系1.3數(shù)控加工的工藝設(shè)計1.41.1數(shù)控機床的基本知識1.1.1數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展歷程1.數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床數(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)出指令并控制機械執(zhí)行預(yù)定動作的技術(shù)。計算機數(shù)控(ComputerNumericalControl，簡稱CNC）是指用計算機，按照存儲在計算機內(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，實現(xiàn)部分或全部的數(shù)控功能。采用數(shù)控技術(shù)實現(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)控機床就是裝備有數(shù)控系統(tǒng)，采用數(shù)字信息進(jìn)行自動控制機床運動及其加工過程的機床。它是用輸入專用或通用計算機中的數(shù)字信息來控制機床的運動，自動將零件加工出來。

2.數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展

數(shù)控機床主要是為了實現(xiàn)復(fù)雜多變零件的自動化加工而產(chǎn)生的，數(shù)控機床的發(fā)展，依賴于電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動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)）來實現(xiàn)的。軟件或數(shù)控系統(tǒng)通用性很強，幾乎只需要改變軟件，就可以適應(yīng)不同類型機床的控制要求，具有很大的柔性。目前微型機數(shù)控系統(tǒng)幾乎完全取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng)。

1.1.2數(shù)控機床的組成及加工原理1數(shù)控機床的組成數(shù)控機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）機床本體2.數(shù)控機床的加工原理機床本體主進(jìn)輔運給助動運動機動作構(gòu)機機構(gòu)構(gòu)電控制裝置輔助控制及強

數(shù)控裝置CNC輸入輸出裝置置檢測裝置伺服驅(qū)動及位圖1-1數(shù)控機床的組成圖1-2數(shù)控機床的加工過程1.1.3數(shù)控機床的分類

1．按工藝用途分（1）金屬切削類數(shù)控機床（2）金屬成型類數(shù)控機床（3）特種加工類數(shù)控機床（4）其他類數(shù)控機床2．按控制運動軌跡分類（1）點位控制數(shù)控機床（2）直線控制數(shù)控機床（3）輪廓控制數(shù)控機床3.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)出一個指令脈沖信號，就使步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個固定角度，機床工作臺移動一定的距離。特點：開環(huán)伺服系統(tǒng)沒有工作臺位移檢測裝置，對機械傳動精度誤差沒有補償和校正，工作臺的位移精度完全取決于步進(jìn)電動機的步距角精度、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。同時由于受步進(jìn)電動機性能的影響，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、價格低廉，因此被廣泛用于精度要求不太高的經(jīng)濟型數(shù)控機床上。（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)電動機和機械傳動裝置使機床工作臺移動，安裝在工作臺上的位量檢測器把機械位移變成電學(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)動工作臺向減少誤差的方向移動。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動。特點：閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，將工作臺的實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，同時還能達(dá)到較高的速度。在精度要求高的大型和精密機床上應(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.（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)的伺服機構(gòu)中裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服機構(gòu)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角間接檢測移動部件的位移，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，使移動部件補充位移，直到差值消除為止的控制系統(tǒng)。特點：半閉環(huán)控制系統(tǒng)伺服機構(gòu)沒有將絲杠螺母機構(gòu)齒輪機構(gòu)等傳動機構(gòu)包括在閉環(huán)中，所以這些傳動機構(gòu)的傳動誤差仍然會影響移動部件的位移精度。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、速度和動態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機床所采用。4．按可控制軸數(shù)與聯(lián)動軸數(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)動軸數(shù)是指數(shù)控系統(tǒng)按加工要求控制同時運動的坐標(biāo)軸數(shù)目。多坐標(biāo)軸按照一定的函數(shù)關(guān)系同時協(xié)調(diào)運動，稱為多軸聯(lián)動。按照聯(lián)動軸數(shù)可以分為：（1）兩軸聯(lián)動（2）兩軸半聯(lián)動（3）三軸聯(lián)動（4）多坐標(biāo)聯(lián)動1.1.4數(shù)控機床的加工特點1．適應(yīng)性強，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．能實現(xiàn)復(fù)雜的運動.5．減輕勞動強度，改善勞動條件.6．有利于生產(chǎn)管理.1.3數(shù)控機床坐標(biāo)系1.3.1標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系及其運動方向１．機床相對運動的規(guī)定2．坐標(biāo)系的規(guī)定在數(shù)控機床上加工零件，機床的動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令來控制的，為了確定機床上運動的位移和運動的方向，需要坐標(biāo)系來實現(xiàn)，這個坐標(biāo)系叫標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，也稱為機床坐標(biāo)系。數(shù)控機床上的坐標(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，大拇指的指向為X、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，圖1-9右手笛卡爾直角坐標(biāo)系3、運動方向的規(guī)定JB3051-82中規(guī)定：機床某一部件運動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)的運動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)中心的方向為X坐標(biāo)的正方向，X運動的正方向指向右，（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。圖1-10機床坐標(biāo)系1.3.2機床原點與機床參考點1.機床原點機床原點又稱機械原點，是機床坐標(biāo)系的原點。該點是機床上設(shè)置的一個固定點，它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進(jìn)行加工運動的基準(zhǔn)參考點。數(shù)控車床的機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處，如圖1-11所示。數(shù)控銑床的機床原點一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，如圖1-12所示。2.機床參考點機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進(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)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠(yuǎn)的極限點。圖1-13所示為數(shù)控車床的參考點與機床原點。圖1-11車床的機床原點圖1-12銑床的機床原點圖1-曉13寸數(shù)控跑車床的書參考點1.3.柱3編程坐轟標(biāo)系編程坐標(biāo)礎(chǔ)系是編程鉛人員根據(jù)儀零件圖樣仇及加工工租藝等建立送的坐標(biāo)系織。編程坐標(biāo)懲系一般供留編程使用斑，確定編顏程坐標(biāo)系惑時不必考恭慮工件毛涌坯在機床網(wǎng)上的實際蹲裝夾位置巖。如圖1農(nóng)-14所檢示，其中暑O2即為編滑程坐標(biāo)膏系原點圖1-加14貴編程隊坐標(biāo)系1.3牧.4加揀工坐標(biāo)倘系加工坐標(biāo)禽系是指以律確定的加曬工原點為腸基準(zhǔn)所建舉立的坐標(biāo)會系。加工原點斗也稱為編鮮程原點，綠是指零件嬸被裝夾好緩后，相應(yīng)替的編程原餓點在機床爪坐標(biāo)系中狹的位置。加工原客點一般等按如下馬原則選揀?。?1)俗加工恒原點應(yīng)截選在工腳件圖樣扁的尺寸喪基準(zhǔn)上揉。(2)翠能使工件密方便地裝辮夾、測量績和檢驗。(3)冰盡量選在停尺寸精度盛、光潔度壇比較高的渣工件表面屢上，這樣徐可以提高層工件的加恩工精度和生同一批零臟件的一致嘆性。(4)惠對于有對瓶稱幾何形傘狀的零件縫，加工原煎點最好選僵在對稱中炕心點上。1.4躲數(shù)控鏟加工的劫工藝設(shè)亮計1.4.膚1數(shù)控加殖工工藝內(nèi)鄙容的選擇1.適窯于數(shù)控樣加工的典內(nèi)容（1）通汁用機床無券法加工的千內(nèi)容應(yīng)作獸為優(yōu)先選嘴擇內(nèi)容；（2）通貢用機床難已加工，質(zhì)抽量也難以怕保證的內(nèi)俊容應(yīng)作為鞏重點選擇凝內(nèi)容；（3）悶通用機矩床加工采效率低剝、工人躺手工操驢作勞動渠強度大駝的內(nèi)容易。2.不適掘于數(shù)控加取工的內(nèi)容（1）鑒占機調(diào)何整時間孟長。（2）加詠工部位分移散，需要供多次安裝卡、設(shè)置原群點。（3）按奶某些特定拆的制造依異據(jù)（如樣搖板等）加倉工的型面誰輪廓。1.4噴.2跨數(shù)控加辭工零件斜圖的工印藝性分崗析被加工零代件的數(shù)控類加工工藝串性問題涉變及面很廣沖，下面結(jié)拋合編程的勤可能性和亞方便性提猾出一些必憲須分析和扎審查的主觸要內(nèi)容。1.尺寸聚標(biāo)注應(yīng)符議合數(shù)控加星工的特點2.幾首何要素秀的條件極應(yīng)完整儀、準(zhǔn)確3.定腐位基準(zhǔn)托可靠4.統(tǒng)闖一幾何赤類型及賤尺寸1.4敬.3數(shù)丙控加工芒的工藝皂設(shè)計1．加物工方法信的選擇一般地翼，數(shù)控詠車床適最合于加蛛工形狀遍比較復(fù)承雜的軸澤類零件舌和由復(fù)緣瑞雜曲線趙回轉(zhuǎn)形拆成的模氣具內(nèi)型塑腔；立西式數(shù)控碼銑床適白合于加率工平面厘凸輪、狹樣板、野形狀復(fù)奴雜的平駛面或立池體零件解，以及賴模具的攜內(nèi)、外點型腔等沫；臥式魯數(shù)控銑炭床則適露合于加廚工箱體冒、泵體閣和殼體談類零件腸；多坐柄標(biāo)聯(lián)動箭的加工潮中心還陳可以用童于加工聲各種復(fù)箏雜的曲慶線、曲茶面、葉井輪和模暴具等。2．工責(zé)序的劃蛇分（1）榴工序的邊劃分的銹原則工序的劃義分原則有垮工序集中拌原則和工謹(jǐn)序分散原漲則兩種。（2）杜工序劃外分方法①按零件懇裝夾定位其方式劃分②按所軌用刀具惡劃分③按愚粗、精盜加工劃伯分④按轟加工部搬位劃分3．加位工順序邊的安排①基邀面先行距原則②先鎮(zhèn)粗后精長原則④先曲面后孔封原則③先竭主后次販原則4．零件境的定位與匠夾具的選胖擇（1）定才位與夾緊漫方案的選見擇①盡中可能使巧設(shè)計基網(wǎng)準(zhǔn)、工胸藝基準(zhǔn)御與編程盛計算基側(cè)準(zhǔn)統(tǒng)一驚。②減箏少裝夾蜻次數(shù)，貢盡可能閃在一次煩裝夾后逝能加工手出全部璃待加工知表面。③避免妄采用占機殲人工調(diào)整容時間長的粉裝夾方案斑。④夾袖緊力的涉作用點勇應(yīng)落在就工件剛戒性較好泥的部位盈。1.4珠.3數(shù)蓮控加工毅的工藝水設(shè)計（2）輪選擇夾普具的基詳本原則數(shù)控加工堡的特點對怠夾具提出富了兩個基已本要求：份一是要保擠證夾具的今坐標(biāo)方向訓(xùn)與機床的親坐標(biāo)方向秒相對固定期；二是要懇能協(xié)調(diào)零錫件和機床杯坐標(biāo)系的承尺寸關(guān)系籠。同時考競慮以下幾普點：①單件炊小批量生況產(chǎn)時優(yōu)先尖選用組合池夾具、可肺調(diào)夾具和側(cè)其他通用服夾具，以瓦縮短生產(chǎn)疲準(zhǔn)備時間掠和節(jié)省生廈產(chǎn)費用。②零淡件的裝色卸要快更速、方男便、可揀靠，以未縮短機可床的停鵲頓時間響，減少針輔助時服間。③夾自具上各務(wù)零部件非應(yīng)不妨之礙機床丑對零件糕各表面故的加工裁。即夾襯具要開卡敞，其仇定位夾祥緊機構(gòu)房誠元件不身能影響崗加工中廈的走刀升（如產(chǎn)啦生碰撞綱等）。④為提描高數(shù)控加拘工效率，判批量較大裁的零件加師工可采用倘氣動或液嗎壓夾具、崗多工位夾究具。⑤為滿權(quán)足數(shù)控加黃工精度，拒要求夾具柏定位、夾焦具精度高刃。1.4.季3數(shù)控加嘗工的工藝掏設(shè)計5.確定慌走刀路線巴和工步順庸序走刀路帳線是刀偽具在整命個加工暫工序中萬相對于架工件的幣運動軌述跡，它弦不但包匆括了工撞步的內(nèi)昨容，而之且也反鑼映出工書步的順備序。走脹刀路線肺是編寫竄程序的瞧依據(jù)之存一。走揪刀路線僅的確定睛在數(shù)控咐車削編酸程和數(shù)籍控銑削陳編程的栗對應(yīng)章也節(jié)中作既具體介小紹。6.刀具父與切削用窩量的選擇（1）刀秋具的選擇選擇刀分具通常紐奉要考慮叼機床的富加工能克力、工細(xì)序內(nèi)容真和工件己材料等村因素。尿數(shù)控加她工不僅完要求刀攏具的精質(zhì)度高、筑剛度好葉、耐用弦度高，團(tuán)而且要于求尺寸析穩(wěn)定、場安裝調(diào)幼整方便沫。1.4.資3數(shù)控加陪工的工藝愁設(shè)計（2）乘切削用征量的選冰擇（3）切蜜削用量的看選擇原則①粗呢加工時痰切削用嗓量的選謊擇原則窄首先鐘選取盡噴可能大告的背吃獨刀量；塞其次要介根據(jù)機蟲床動力怎和剛性痛的限制齊條件等滑，選取替盡可能驕大的進(jìn)程給量；誦最后根弟據(jù)刀具鍵耐用度寶確定最畏佳的切淡削速度科。②精加抽工時切削嫩用量的選發(fā)擇原則觀首誓先根據(jù)粗惰加工后的岡余量確定伍背吃刀量費；其次根灰據(jù)已加工曉表面的粗去糙度要求手，選取較悅小的進(jìn)給碑量；最后傳在保證刀磚具耐用度浮的前提下忠，盡可能取選取較高鬼的切削速彎度。1.4.突3數(shù)控加危工的工藝拌設(shè)計7.對刀杰點與換刀疤點的確定（1）對發(fā)刀點對刀點撞是指通越過對刀所確定刀沖具與工及件相對喘位置的只基準(zhǔn)點裝。對于疤數(shù)控機搜床來說重，在加第工開始孫時，確林定刀具額與工件呈的相對際位置是參很重要辱的，這糾一相對支位置是貿(mào)通過確克認(rèn)對刀烘點來實隊現(xiàn)的。愈對刀點活可以設(shè)址置在被幫加工零楚件上，盞也可以過設(shè)置在讓夾具上吸與零件沖定位基蠟準(zhǔn)有一巨定尺寸揭聯(lián)系的在某一位衡置，有捎時對刀進(jìn)點就選倆擇在零鮮件的加譯工原點題。對刀滿點的選鮮擇原則顧如下。①所假選的對追刀點應(yīng)樹使程序逆編制簡痰單。②對國刀點應(yīng)腦選擇在燦容易找塘正、便徹于確定享零件加宮工原點幻玉的位置翠。③對濫刀點應(yīng)窩選在加糞工時檢柱驗方便鬧、可靠雅的位置蠢。④對色刀點的談選擇應(yīng)脂有利于脾提高加粘工精度額。1.4.乎3數(shù)控加兩工的工藝爬設(shè)計7.對啄刀點與江換刀點倦的確定（2）懂刀位點刀位點是厲指刀具的環(huán)定位基準(zhǔn)倦點。在進(jìn)饒行數(shù)控加館工編程時態(tài)，往往是底將整個刀洲具濃縮視配為一個點巖，那就是事刀位點。附它是在刀慶具上用于陽表現(xiàn)刀具茶位置的參礎(chǔ)照點。一姻般來說，小立銑刀、團(tuán)端銑刀的橡刀位點是違刀具軸線師與刀具底溉面的交點應(yīng)；球頭銑襪刀的刀位雪點是球頭命的球心點漲或球頭頂烈點；鏜刀遮、車刀的笑刀位點為吹刀尖或刀收尖圓弧中商心；鉆頭俯是鉆尖或隆鉆頭底面尤中心；線奧切割的刀川位點則是辰線電極的搖軸心與零斬件面的交支點。常見蔬刀具的刀攜位點如圖置1-15盒所示。1.4北.3數(shù)淹控加工覽的工藝夸設(shè)計圖1-1鏈5刀墨位點1.4躲.3數(shù)像控加工黎的工藝項設(shè)計1.4搶.4臨數(shù)控指編程中抗的數(shù)值孔計算1.基點晨和節(jié)點的督坐標(biāo)計算2.刀屯位點軌呈跡的計仗算刀位點活時標(biāo)志映刀具所伯處不同芽位置的廳坐標(biāo)點氏，不同拌類型的掙刀具其調(diào)刀位點溜不同，毒數(shù)控系聽統(tǒng)就是盤從對刀貢點開始綢控制刀丈位點運勤動，并總由刀具胸的切削粱刃加工急出所要慮求的零綱件輪廓笑，零件奏的輪廓