《數(shù)控加工技術概述》課件

數(shù)控加工技術概述數(shù)控加工技術是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的重要技術,它在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮著關鍵作用。本節(jié)將概括介紹數(shù)控加工技術的特點、發(fā)展歷程以及在制造業(yè)中的廣泛應用。課程目標掌握數(shù)控機床的基本原理了解數(shù)控機床的組成、工作原理和主要功能,為后續(xù)的操作和維護奠定基礎。熟練掌握數(shù)控編程技能學習G代碼和M代碼的編寫方法,掌握坐標系設定、刀具補償和插補運動等關鍵編程知識。掌握常見加工工藝了解車削、銑削和鉆削等主要加工工藝的操作特點,為生產(chǎn)實踐做好準備。提高數(shù)控加工質(zhì)量學習如何識別和補償加工過程中的誤差,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。數(shù)控機床概述數(shù)控機床是通過電腦數(shù)字程序控制的加工機床,可以精確控制刀具的運動軌跡和加工參數(shù),實現(xiàn)自動化和高精度加工。與傳統(tǒng)機床相比,數(shù)控機床具有更高的加工精度、生產(chǎn)效率和加工靈活性。數(shù)控機床廣泛應用于航空、汽車、醫(yī)療等制造領域。數(shù)控機床的組成操作臺數(shù)控機床的核心部件，用于控制和監(jiān)測整個加工過程。工作臺固定工件并實現(xiàn)機床運動的重要部件，確保加工精度。刀具進行切削的主要工具，其材質(zhì)和幾何形狀影響加工效果。主軸機床的關鍵部件，為刀具提供動力并確保加工精度。數(shù)控系統(tǒng)組成計算機控制單元負責接收并處理程序指令，并控制機床執(zhí)行各項加工動作。人機界面提供操作員與系統(tǒng)之間的交互通道，實現(xiàn)輸入程序、監(jiān)控加工過程等功能。檢測裝置包括位置傳感器、速度傳感器等,用于實時監(jiān)測機床運行狀態(tài)。驅(qū)動裝置由電機、伺服驅(qū)動器等組成,負責執(zhí)行計算機控制指令,驅(qū)動機床各運動部件。數(shù)控系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)可以接收并處理各種數(shù)據(jù)輸入,如程序指令、參數(shù)設置等,為加工提供基礎數(shù)據(jù)。運動控制數(shù)控系統(tǒng)能夠精準控制機床的各軸移動,確保加工路徑的準確性和加工質(zhì)量。過程監(jiān)控數(shù)控系統(tǒng)可以監(jiān)測加工過程中的各項參數(shù),及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取補救措施。故障診斷數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷能力,可以快速定位和排除故障,提高生產(chǎn)效率。數(shù)據(jù)輸入設備1控制面板數(shù)控機床上的控制面板用于輸入程序指令、參數(shù)設置以及各種操作命令。2數(shù)控鍵盤數(shù)控鍵盤提供了編程、輸入、功能等多種操作按鍵，方便操作人員快速進行各種數(shù)據(jù)輸入。3手輪手輪可以手動控制機床各軸的移動,用于精細調(diào)整和測試程序。4數(shù)據(jù)輸入接口通過USB、網(wǎng)口等數(shù)據(jù)接口,可以從外部存儲設備導入數(shù)控程序。數(shù)據(jù)輸入設備的種類鍵盤輸入通過專用的數(shù)控機床鍵盤輸入程序指令和數(shù)據(jù)。鍵盤具有可編程的功能鍵和數(shù)字鍵，提高編程效率。編程器輸入使用可編程的手持式設備進行程序編寫和參數(shù)設置。編程器可隨時調(diào)整和修改程序。光電輸入利用光學傳感器對工件輪廓進行掃描,將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)控程序。提高加工復雜零件的效率。測量輸入通過數(shù)控機床上的測量裝置,實時監(jiān)測加工過程中的尺寸和誤差,并自動進行補償調(diào)整。數(shù)據(jù)編碼二進制編碼數(shù)控系統(tǒng)使用二進制編碼來表示指令和數(shù)據(jù)。每個字符由一系列0和1組成,代表特定的數(shù)值或命令。二進制編碼簡單高效,是數(shù)控系統(tǒng)的基礎。BCD編碼BCD編碼是一種將十進制數(shù)字0-9轉(zhuǎn)換為4位二進制數(shù)的編碼方式。BCD編碼便于數(shù)據(jù)輸入和顯示,在數(shù)控系統(tǒng)中得到廣泛應用。格雷編碼格雷編碼是一種二進制編碼,相鄰的兩個數(shù)之間只有一位二進制數(shù)不同。格雷編碼在位置檢測、總線通信等領域有獨特優(yōu)勢。ASCII編碼ASCII編碼是一種將英文字母、數(shù)字和符號編碼為7位二進制數(shù)的標準。它為數(shù)控系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的文字輸入輸出方式。程序編寫基礎分析需求在編寫程序之前,需要先分析加工零件的結構和尺寸要求,確定合適的加工工藝和路徑。確定坐標系確定工件坐標系和刀具坐標系,明確各軸的正負方向,為后續(xù)編程做好準備。選擇編程方式根據(jù)零件的復雜程度,選擇合適的編程方式,如絕對坐標編程或增量坐標編程。編寫程序代碼使用G代碼和M代碼編寫數(shù)控加工程序,并進行反復調(diào)試和優(yōu)化。G代碼和M代碼G代碼G代碼是數(shù)控機床的主要程序指令,用于控制運動、進給、切削等操作。G代碼可以控制機床執(zhí)行各種幾何運動,是數(shù)控程序的核心。M代碼M代碼是輔助功能指令,用于控制機床的開機、停機、換刀、液壓等輔助操作。M代碼是對G代碼的補充,確保機床安全高效地完成加工任務。G代碼和M代碼的關系G代碼和M代碼相互配合,構成了完整的數(shù)控加工程序。G代碼負責幾何運動控制,M代碼負責輔助功能控制,兩者共同確保數(shù)控機床按照預期運行。常用的G代碼和M代碼1G代碼G代碼用于控制機床的移動和加工操作,如直線插補(G00/G01)、圓弧插補(G02/G03)、坐標系設置(G54-G59)等。2M代碼M代碼用于控制機床輔助功能,如主軸啟停(M03/M04/M05)、冷卻開關(M07/M08/M09)、程序起止(M00/M01/M02/M30)等。3代碼組合通過合理組合G代碼和M代碼,可以實現(xiàn)各種復雜的加工過程,滿足不同的工藝要求。4代碼編程熟練掌握常用G代碼和M代碼的使用是數(shù)控編程的基礎,是保證加工質(zhì)量的關鍵。工件坐標系工件坐標系工件坐標系是建立在工件本身上的三維直角坐標系,用于確定工件上各個位置的位置關系。坐標系原點工件坐標系的原點一般位于工件的某個特征點,如加工中心、孔的中心等。坐標軸方向X、Y、Z三個坐標軸的方向根據(jù)工件特點確定,遵循右手法則。刀具補償?shù)毒哒`差補償數(shù)控機床需要對刀具尺寸誤差進行補償,確保加工零件的尺寸精度。補償方法包括設定刀具補償值和自動測量刀具長度。刀具軌跡補償數(shù)控系統(tǒng)可以根據(jù)加工工藝自動計算刀具運動軌跡,并對軌跡進行補償,提高加工精度。幾何誤差補償數(shù)控機床本身存在幾何誤差,需要通過軟件補償算法來消除這些誤差,確保加工精度。刀具補償?shù)姆N類長度補償通過輸入刀具長度補償值來調(diào)整加工軌跡,補償?shù)毒唛L度的誤差。半徑補償根據(jù)刀具半徑的誤差自動調(diào)整刀具路徑,確保加工精度。幾何補償針對刀具幾何尺寸的偏差進行補償,確保加工形狀準確。熱量補償根據(jù)加工過程中產(chǎn)生的熱量變化,自動調(diào)整刀具位置補償熱脹冷縮。插補運動原理1步驟1將連續(xù)路徑分割為小段2步驟2通過數(shù)字指令控制刀具運動3步驟3利用插值算法補間連續(xù)路徑4步驟4實現(xiàn)平滑連續(xù)的刀具軌跡插補運動原理是數(shù)控加工的核心技術之一。通過將連續(xù)的機床運動路徑分割成小段,再利用數(shù)字指令控制刀具沿這些離散路徑點進行運動,最后利用插值算法對這些離散點進行補間處理,從而實現(xiàn)平滑連續(xù)的刀具軌跡。這種方式不僅提高了加工精度,也降低了加工難度。插補運動的種類線性插補以直線軌跡連接兩點,適用于簡單的直線加工。圓弧插補利用圓弧軌跡完成弧形加工,可制造各種曲面。螺旋線插補通過圓周和線性運動的組合,可加工螺旋形狀。飛快移動快速移動到加工位置,提高整體加工效率。線性插補功能線性插補允許數(shù)控機床沿直線路徑精確地移動工具或工件。它是最基礎的插補運動方式之一。原理通過在兩個坐標軸上同時移動來實現(xiàn)直線路徑,控制系統(tǒng)會根據(jù)程序指令計算出每個軸的位置變化。應用線性插補廣泛應用于各種數(shù)控加工過程,如車削、銑削、鉆孔等,是最常用的基本加工路徑。圓弧插補1定義圓弧插補是數(shù)控加工中常用的一種插補運動,用于在加工過程中生成圓弧軌跡。2特點圓弧插補可以生成精確的圓形輪廓,適用于加工圓弧、孔等曲線形狀的工件。3基本參數(shù)圓弧插補需要輸入圓心坐標、起點角度、終點角度、半徑等參數(shù)。4應用場景圓弧插補廣泛應用于車削、銑削、鉆削等數(shù)控加工工藝中。螺旋線插補1螺線插補螺線插補是數(shù)控機床常用的一種插補方式,能夠生成螺旋形加工軌跡。2應用場景常見于鉆孔、鉸孔、螺紋加工等需要自動生成螺旋運動軌跡的加工過程。3原理解析通過同步控制主軸旋轉(zhuǎn)和進給軸線性運動,實現(xiàn)螺旋線軌跡的生成。4優(yōu)勢體現(xiàn)自動化程度高、加工精度好、效率提升,提高了數(shù)控加工的靈活性。飛快移動快速定位數(shù)控機床的飛快移動功能可以實現(xiàn)機床部件的快速定位,大幅提高加工效率。這種運動通常采用連續(xù)的直線插補方式,能夠快速移動到指定位置。高速切換飛快移動可在加工過程中快速切換刀具或工件位置,大大縮短了整個加工環(huán)節(jié)的時間,提高了機床的生產(chǎn)能力。精確控制盡管移動速度很快,數(shù)控系統(tǒng)仍能精確控制飛快移動的軌跡和停止位置,確保加工質(zhì)量和工件精度。安全可靠數(shù)控機床的飛快移動功能設有多重安全保護措施,可有效預防事故發(fā)生,確保工人和設備的安全。切削加工工藝車削加工通過主軸旋轉(zhuǎn)和刀具移動，在工件外圓表面進行加工?？杉庸A柱形零件、錐形零件等。銑削加工利用旋轉(zhuǎn)的多刃切削刀具在工件表面進行切削加工。可加工復雜曲面和精密零件。鉆削加工使用單刃切削刀具在工件上開孔或擴孔?？杉庸じ鞣N孔型，如圓孔、方孔等。磨削加工利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪在工件表面進行精密切削加工?？蓪崿F(xiàn)表面光潔度和尺寸精度要求。切削加工工藝的種類車削加工利用單刃刀具對工件進行切削,用于加工軸類零件和圓柱體表面?？梢詫崿F(xiàn)外圓、內(nèi)圓、端面、槽等加工。銑削加工運用多刃刀具在工件表面進行切削加工,適用于加工板類零件和復雜輪廓表面。可以實現(xiàn)平面、槽類、曲面等加工。鉆削加工利用鉆頭在工件上開孔,可以加工各種尺寸和結構的孔。適用于加工孔類零件,如軸承孔、螺栓孔等。刨削加工用刨刀在工件表面進行切削加工,可以實現(xiàn)平面和楔形表面的加工。適用于加工大型零件和模具的表面。車削加工高效加工車床是數(shù)控加工中最基本和最廣泛應用的加工設備之一,可以通過旋轉(zhuǎn)機床主軸和線性進給刀具來完成各種復雜的軸對稱零件的加工。精度優(yōu)勢數(shù)控車床可以實現(xiàn)高精度的輪廓控制,大大提高了加工件的尺寸精度和表面質(zhì)量,廣泛應用于航空、汽車等高精度零件的制造。多軸靈活性現(xiàn)代數(shù)控車床可以配備多個軸向,如X軸、Z軸、C軸等,可以實現(xiàn)復雜曲面的數(shù)控化加工,滿足不同工件的多樣化需求。銑削加工旋轉(zhuǎn)切削銑削通過多個刀具的旋轉(zhuǎn)切削工藝實現(xiàn)加工,可以加工出各種復雜的表面形狀。高效生產(chǎn)銑削可以同時利用多個刀具并行加工,提高生產(chǎn)效率,適用于批量生產(chǎn)。多種幾何形狀銑削可以加工出平面、斜面、槽口、凹槽等各種幾何形狀的工件。高精度加工配合數(shù)控技術,銑削可以實現(xiàn)高精度的加工,滿足各種苛刻的公差要求。鉆削加工鉆孔加工數(shù)控鉆床可精確控制鉆孔的深度和位置,廣泛應用于機械制造中鉆孔加工。參數(shù)編程通過編寫G代碼和M代碼,可設定鉆頭轉(zhuǎn)速、進給速度等參數(shù),自動完成高精度的鉆孔加工。多種工件數(shù)控鉆床可加工各種材質(zhì)的零件,如金屬、塑料、木材等,滿足不同工藝要求。數(shù)控加工中的誤差及補償機械誤差由于零件磨損、機械位置誤差等原因產(chǎn)生的機械誤差是數(shù)控加工中的主要問題。需要定期檢查、維護設備。加工參數(shù)誤差切削深度、進給速度等加工參數(shù)的偏差會導致尺寸誤差。需要精心調(diào)整和控制加工參數(shù)。熱量誤差高速加工會產(chǎn)生大量熱量,導致機床和工件的熱變形,需要采取有效的降溫措施。補償措施通過幾何誤差補償、熱量補償、刀具補償?shù)仁侄蝸硐蜏p少數(shù)控加工中的各種誤差。數(shù)控加工案例分析通過分析實際的數(shù)控加工案例,可以深入了解數(shù)控加工技術的應用和關鍵問題。我們將探討幾個典型的數(shù)控加工案例,包括復雜工件的車削、多軸聯(lián)動的銑削,以及涉及高精度和高效率的鉆削等。這些案例反映了數(shù)控加工在實際生產(chǎn)中的挑戰(zhàn)和解決方案,有助于我們?nèi)嬲莆諗?shù)控加工的技術細節(jié)和工藝要領。數(shù)控機床維護與保養(yǎng)定期保養(yǎng)定期對機床進行全面檢查和潤滑維護,可延長使用壽命。故障診斷及時發(fā)現(xiàn)并排查機床故障,避免問題惡化和產(chǎn)生更多損害。精度校準定期檢查機床精度,調(diào)整各項參數(shù),確保加工質(zhì)量。清潔保養(yǎng)保持機床表面清潔,避免積累雜質(zhì)影響正常運行。課程總