數(shù)控編程項(xiàng)目一和數(shù)控機(jī)床編程及加工

數(shù)控編程與操作技術(shù)一、課程紹介1、本課程是數(shù)控技術(shù)專業(yè)和機(jī)電一體化專業(yè)的專業(yè)課。2、技術(shù)環(huán)節(jié)多，實(shí)踐性強(qiáng)，需要理論聯(lián)系實(shí)際且要求動手能力強(qiáng)。3、本課程兩個(gè)核心，一是數(shù)控機(jī)床及其操作技術(shù)，二是數(shù)控程序的編制及管理。二、專業(yè)課的學(xué)習(xí)方法探討1、選擇適當(dāng)?shù)膮⒖紩?、做課堂筆記。以聽為主，重點(diǎn)記錄。3、練習(xí)題必做。4、理論課、仿真課、實(shí)訓(xùn)課三位一體。第一篇數(shù)控車床編程與操作項(xiàng)目一數(shù)控車床基本知識一、名詞解釋：1、機(jī)床—能夠復(fù)制機(jī)器的機(jī)器。--工作母機(jī)。2、數(shù)控—數(shù)字控制（NumericalControl)簡稱NC。3、數(shù)控技術(shù)—是指用數(shù)字化信號對設(shè)備運(yùn)行及其加工過程進(jìn)行控制的一種自動化技術(shù)，它是一種可編程的自動控制方式。（設(shè)備就是指的數(shù)控機(jī)床）數(shù)控技術(shù)內(nèi)容包括：數(shù)控程序編寫的基礎(chǔ)知識，程序結(jié)構(gòu)編程方法。數(shù)控機(jī)床的加工工藝知識，數(shù)控機(jī)床及其操作知識和與之相適應(yīng)的刀具知識。計(jì)算機(jī)自動編程知識等眾多技術(shù)環(huán)節(jié)。4、程序—數(shù)值和符號（數(shù)字化信號）組成的指令集合。5、數(shù)控機(jī)床—裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床（NumericallyControlledMachineTool）——采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床6、數(shù)控車床—用于加工回轉(zhuǎn)體表面的數(shù)控機(jī)床。（工件完成回轉(zhuǎn)刀具實(shí)現(xiàn)進(jìn)給）7、柔性制造系統(tǒng)FMS—FlexibleManufacturingSystem8、柔性制造單元FMC—FlexibleManufacturingCell9、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS—ComputerIntegratedManufactuingSystem10、CNC—ComputerNumericalControl11、MNC—Micro-ComputerNumericolControl二、數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)和發(fā)展1、一九五二年世界第一臺數(shù)控機(jī)床誕生。美國、麻省理工學(xué)院、立式數(shù)控銑床。2、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)、信息傳遞技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展。1500種、5—6軸聯(lián)動、螺距誤差補(bǔ)償、高精度伺服系統(tǒng)。3、數(shù)控機(jī)床跟隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，經(jīng)歷了兩個(gè)階段，共六代系統(tǒng)。（1）數(shù)控階段（NC階段）第一代：采用電子管元件的專用NC系統(tǒng)1948年，美國帕森斯公司首先提出了采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工的方案。1952年誕生了世界上第一臺數(shù)控機(jī)床，是一臺立式數(shù)控銑床，成功實(shí)現(xiàn)了三軸聯(lián)動。1954年底第一臺工業(yè)用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)出來。第二代：1959年采用晶體管電路的NC系統(tǒng)同年，出現(xiàn)了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為“加工中心”。從1960年開始，德國、日本等工業(yè)國家都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)和使用數(shù)控機(jī)床。第三代：1965年采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)

NC階段的特點(diǎn)：由硬件數(shù)字邏輯電路“搭”成專用的計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)。又稱為普通數(shù)控系統(tǒng)或硬件數(shù)控系統(tǒng)。（2）計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC階段）

第四代：1970年采用小型計(jì)算機(jī)的NC系統(tǒng)許多功能可通過軟件實(shí)現(xiàn)，通用性強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床從此進(jìn)入CNC（ComputerNumericalControl）階段。

第五代：1974年采用微處理器的數(shù)控系統(tǒng)第六代：1990年，基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)（3）我國數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)展史1958年開始研制，清華大學(xué)1966年生產(chǎn)第一臺晶體管數(shù)控機(jī)床1970年后進(jìn)入第三代數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)，但發(fā)展緩慢80年代后開始飛速發(fā)展，技術(shù)引進(jìn)，消化吸收，自主研發(fā)

相比先進(jìn)的工業(yè)國家，我國在數(shù)控領(lǐng)域存在一定的差距：我國數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)生產(chǎn)的需要。我國機(jī)床行業(yè)“大而不強(qiáng)”,“低端混戰(zhàn)，高端失守”。數(shù)控系統(tǒng)是我國最為薄弱的環(huán)節(jié)。三、數(shù)控機(jī)床的組成、功能及工作原理1、數(shù)控機(jī)床的組成（1）輸入輸出裝置（2）計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（數(shù)控系統(tǒng)）（3）伺服系統(tǒng)（4）測量反饋裝置（5）輔助控制裝置（6）機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的組成示意圖CNC裝置——數(shù)控機(jī)床的核心伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置伺服單元和驅(qū)動裝置組成數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部分，包括進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件加工所需的成型運(yùn)動，控制機(jī)床移動部件的位置和速度；主軸伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動，控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速。測量裝置的作用是檢測機(jī)床移動部件的位置和速度，并將信號反饋回CNC系統(tǒng)，比較程序設(shè)定值和實(shí)際值之間的誤差，并進(jìn)行糾正，從而提高機(jī)床的加工精度。包括位置和速度測量裝置。2、數(shù)控系統(tǒng)的主要功能（1）多軸驅(qū)動與控制X、Y、Z—直線移動坐標(biāo)軸A、B、C—回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸多軸聯(lián)動可描繪空間任何立體圖形兩軸聯(lián)動可描繪平面中任意曲線（數(shù)控車）三軸聯(lián)動可描繪空間任意曲面（數(shù)控銑）（2）插補(bǔ)功能插補(bǔ)—密化“起點(diǎn)和終點(diǎn)之間數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”通常數(shù)控機(jī)床上都有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能。直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)示意圖（3）進(jìn)給功能快速進(jìn)給（空行程）、插補(bǔ)進(jìn)給、點(diǎn)動、加減速功能等。（4）主軸功能恒轉(zhuǎn)速、恒線速度、主軸定向停車、無級調(diào)速、恒扭矩功能。（5）刀具系統(tǒng)刀具系統(tǒng)加自動換刀裝置（6）刀具補(bǔ)償功能（7）機(jī)械誤差補(bǔ)償功能（8）操作功能（9）程序管理功能（10）圖形顯示功能（11）輔助編輯功能（12）自診斷報(bào)警功能*（13）通訊功能3、數(shù)控機(jī)床的工作原理工作原理—根據(jù)零件圖樣，進(jìn)行工藝分析，確定加工方案。然后將零件圖及其工藝信息數(shù)字化處理，并用程序表示出來。并用程序指揮機(jī)床動作，完成零件的加工。數(shù)控機(jī)床的工作原理示意圖形（零件圖紙）編寫數(shù)控程序輸入到CNC系統(tǒng)CNC系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號驅(qū)動機(jī)床各部件完成零件的加工分析零件圖紙（包括零件的狀態(tài)、尺寸和工藝要求）數(shù)(數(shù)控程序）形（成型零件）四、數(shù)控機(jī)床分類1、按加工方式分一般數(shù)控機(jī)床、加工中心（帶刀庫和自動換到裝置）（含有車、鏜、銑、鉆、螺紋加工等多種加工方法的數(shù)控機(jī)床）現(xiàn)場參觀。2、按數(shù)控系統(tǒng)功能分點(diǎn)位控制、點(diǎn)位直線控制、輪廓控制（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確、快速定位。在兩點(diǎn)間移動時(shí)沒有切削加工。不要求軌跡和速度。代表機(jī)床：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床等，主要用于平面內(nèi)孔系的加工。（2）點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床

控制刀具或工作臺以一定的速度沿直線從一個(gè)點(diǎn)移動到另一個(gè)點(diǎn)。移動過程中進(jìn)行切削加工。代表機(jī)床：簡易數(shù)控車、數(shù)控銑（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床可以同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行加工連續(xù)控制加工過程中每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和速度，以形成所需的曲線或曲面。根據(jù)聯(lián)動軸數(shù)可細(xì)分為2軸聯(lián)動、2.5軸聯(lián)動、3軸聯(lián)動、4軸聯(lián)動、5軸聯(lián)動。除了少數(shù)專用數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控鉆床、沖床等以外，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都具有輪廓控制功能。3、按伺服控制方式分開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（沒有檢測反饋裝置）、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（檢測反饋裝置安裝在工作臺上）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（檢測反饋裝置安裝在伺服電機(jī)軸或絲杠端頭上，檢測角位移）

（1）開環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：無測量反饋裝置；伺服驅(qū)動原件為步進(jìn)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試維修方便、價(jià)格低缺點(diǎn)：控制精度不高應(yīng)用：用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床或舊機(jī)床數(shù)控化改造。（2）半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床

特點(diǎn)：有測量反饋裝置；間接測量工作臺的位移；伺服驅(qū)動元件為直流、交流伺服電機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：控制精度高于開環(huán)控制系統(tǒng)，穩(wěn)定性較好，成本低，調(diào)試維修比較方便。缺點(diǎn)：部分誤差無法消除。應(yīng)用：兼顧開環(huán)與閉環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。（3）閉環(huán)數(shù)控機(jī)床4、按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分分辨率—最小脈沖當(dāng)量。它指數(shù)控機(jī)床可移動的最小位移量。單位μm,該值越小越好。聯(lián)動軸數(shù)—越多越好通訊功能—越強(qiáng)大越好功能水平指標(biāo)低檔中檔高檔分辨率（μｍ）1010.1進(jìn)給速度（m/min）8～1515～2415～100伺服系統(tǒng)類型開環(huán)、步進(jìn)電機(jī)半閉環(huán)或閉環(huán)、直流或交流伺服系統(tǒng)聯(lián)動軸數(shù)２～3軸2～4軸3～５軸通信能力無RS-232C或直接數(shù)控接口遵循自動化協(xié)議，具有連網(wǎng)功能顯示功能數(shù)碼管顯或單顯CRT較齊全的CRT顯示（文字、二維圖象等）三維圖顯，圖形編程等內(nèi)裝ＰＬＣ與否無有主ＣＰＵ8bit16bit、32bit或32bit以上數(shù)控機(jī)床精度指標(biāo)單位位移精度（脈沖當(dāng)量）：CNC發(fā)出一個(gè)脈沖信號，機(jī)床工作臺移動的一個(gè)基本長度單位。脈沖當(dāng)量越小，機(jī)床加工精度越高，表面質(zhì)量越好。普通數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量為0.001mm，精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為0.0001mm。定位精度：數(shù)控機(jī)床工作臺等移動部件所達(dá)到的實(shí)際位置的精度。定位精度一般為0.001-0.018。定位精度直接影響加工零件的尺寸精度。重復(fù)定位精度：相同條件下，相同的操作方法，重復(fù)進(jìn)行同一動作時(shí)得到的一致性程度。重復(fù)定位精度越高，一批工件的尺寸一致性越好，加工質(zhì)量越穩(wěn)定。一般數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度為0.008mm。5、按照工藝用途分類切削加工類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控車、銑、刨、磨、鏜、插、拉、切斷機(jī)床等成形加工類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控折彎機(jī)、沖床等特種加工類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控電火花機(jī)床其他類型數(shù)控機(jī)床*五、數(shù)控車床結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)—指各部件零件的尺寸、形狀、制造精度、以及相互之間的連接形式的總稱。1、數(shù)控車床主體的組成床身、主軸箱、進(jìn)給系統(tǒng)、刀架、尾座、液壓和潤滑系統(tǒng)等。2、刀架前置和刀架后置3、立式和臥式數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯編譯等。每一個(gè)工件程序由若干個(gè)程序段組成；每一個(gè)程序段完成一個(gè)加工步驟；每一個(gè)程序指令有程序段號和若干個(gè)指令代碼組成，指令代碼在程序段中的