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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,數(shù)控機床編程,一、課程紹介,1、本課程是數(shù)控技術專業(yè)和機電一體化專業(yè)的專業(yè)課。,2、技術環(huán)節(jié)多，實踐性強，需要理論聯(lián)系實際且要求動手能力強。,3、本課程兩個核心，一是數(shù)控機床及其操作技術，二是數(shù)控程序的編制及管理。,二、專業(yè)課的學習方法探討,1、選擇適當?shù)膮⒖紩?2、做課堂筆記。以聽為主，重點記錄。,3、練習題必做。,4、理論課、仿真課、實訓課三位一體。,第一章 數(shù)控機床概述,項目一 數(shù)控機床基本知識,一、名詞解釋：,1、機床能夠復制機器的機器。-工作母機。,2、數(shù)控數(shù)字控制（Numerical

2、Control)簡稱NC。,3、數(shù)控技術是指用數(shù)字化信號對設備運行及其加工過程進行控制的一種自動化技術，它是一種可編程的自動控制方式。（設備就是指的數(shù)控機床）,數(shù)控技術內(nèi)容包括：數(shù)控程序編寫的基礎知識，程序結(jié)構編程方法。數(shù)控機床的加工工藝知識，數(shù)控機床及其操作知識和與之相適應的刀具知識。計算機自動編程知識等眾多技術環(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)控機床裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。,數(shù)控機床（Numerically Controlled Machine Tool）,采用了數(shù)控技術的機床,6、數(shù)控車床用于加工回轉(zhuǎn)體表面的數(shù)控機床。（工件完成回轉(zhuǎn)刀具實現(xiàn)進給）,

3、7、柔性制造系統(tǒng),FMSFlexible Manufacturing System,8、柔性制造單元,FMCFlexible Manufacturing Cell,9、計算機集成制造系統(tǒng),CIMSComputer Integrated Manufactuing System,10、CNCComputer Numerical Control,11、MNCMicro-Computer Numericol Control,二、數(shù)控機床的出現(xiàn)和發(fā)展,1、一九五二年世界第一臺數(shù)控機床誕生。美國、麻省理工學院、立式數(shù)控銑床。,2、電子技術、計算機技術、自動控制技術、精密測量技術、信息傳遞技術等現(xiàn)代技術的進

4、步促進了數(shù)控技術的迅速發(fā)展。,1500種、56軸聯(lián)動、螺距誤差補償、高精度伺服系統(tǒng)。,3、數(shù)控機床跟隨計算機技術的發(fā)展而發(fā)展，經(jīng)歷了,兩個階段，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),字控制技術進行機械加工的方案。,1952年誕生了世界上第一臺數(shù)控機床，是一,臺,立式數(shù)控銑床,，成功實現(xiàn)了三軸聯(lián)動。,1954年底第一臺工業(yè)用數(shù)控機床生產(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)

5、、生產(chǎn)和使用數(shù)控機床。,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：由,硬件,數(shù)字邏輯電路“搭”成,專用,的計算機作為數(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）計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC階段）,第四代：1970年 采用,小型計算機,的NC系統(tǒng),許多功能可通過軟件實現(xiàn)，通用性強，數(shù)控機床,從此進入CNC（Computer Numerical Control）,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,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,1966年生產(chǎn)第一臺晶體管數(shù)控機床,

6、1970年后進入第三代數(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，技術引進，消化吸收，自主研發(fā),相比先進的工業(yè)國家，我國在數(shù)控領,域存在一定的差距：,我國數(shù)控機床的生產(chǎn)遠遠滿足不了國內(nèi)生產(chǎn)的需要。,我國機床行業(yè)“大而不強”,“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)控機床的組成、功能及工作原理,1、數(shù)控機床的組成,（1）輸入輸出裝置,（2）計算機數(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）機床本體,數(shù)控機床的組成示意圖,CNC裝置數(shù)控機床的核心,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)控機床的伺服系統(tǒng)，是數(shù)控機

7、床的,執(zhí)行,部分，包括進給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。,進給伺服系統(tǒng)實現(xiàn)零件加工所需的成型運動，控制機床移動部件的位置和速度；,主軸伺服系統(tǒng)實現(xiàn)零件加工的切削運動，控制機床主軸的轉(zhuǎn)速。,測量裝置的作用是檢測機床移動部件的位置和速度，并將信號反饋回CNC系統(tǒng)，比較程序設定值和實際值之間的誤差，并進行糾正，從而提高機床的加工精度。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直線移動坐標軸,A、B、C回轉(zhuǎn)坐標軸,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）插補功能,插補密化“起點和終點之間數(shù)據(jù)點

8、的密化”,通常數(shù)控機床上都有直線插補和圓弧插補功能。,直線插補、圓弧插補示意圖,（3）進給功能,快速進給（空行程）、插補進給、點動、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）刀具補償功能,（7）機械誤差補償功能,（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）自診斷報警功能,*（13）通訊功能,3、數(shù)控機床的工作原理,工作原理根據(jù)零件圖樣，進行工藝分析，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。并用程序指揮機床動作，完成零件的加工。,數(shù)控

9、機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)控機床分類,1、按加工方式分,一般數(shù)控機床、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)控機床）現(xiàn)場參觀。,2、按數(shù)控系統(tǒng)功能分,點位控制、點位直線控制、輪廓控制,（1）點位控制數(shù)控機床,實現(xiàn)從一點到另一點的精確、快速定位。,在兩點間移動時沒有切削加工。,不要求軌跡和速度。,代表機床：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）

10、點位直線控制數(shù)控機床,控制刀具或工作臺以,一定的速度沿直線,從一個點移動到另一個點。,移動過程中進行切削加工。,代表機床：簡易數(shù)控車、數(shù)控銑,（3）輪廓控制數(shù)控機床,可以同時控制兩個或兩個以上的坐標軸進行加工,連續(xù)控制加工過程中每個點的坐標和速度，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)控機床，如數(shù)控鉆床、沖床等以外，現(xiàn)代數(shù)控機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)控機床（沒有檢測反饋裝置）、閉環(huán)控制數(shù)控機床（檢測反饋裝置安裝在工作臺上）,半閉環(huán)控制數(shù)控機床（檢測反饋裝置安裝在伺服電機軸或絲杠端頭上，

11、檢測角位移）,（1）開環(huán)數(shù)控機床,特點：無測量反饋裝置；伺服驅(qū)動原件為步進電機,優(yōu)點：結(jié)構簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試維修方便、價格低,缺點：控制精度不高,應用：用于經(jīng)濟型數(shù)控機床或舊機床數(shù)控化改造。,（2）半閉環(huán)數(shù)控機床,特點：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。,優(yōu)點：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：部分誤差無法消除。,應用：兼顧開環(huán)與閉環(huán)的優(yōu)點，應用廣泛。,（3）閉環(huán)數(shù)控機床,4、按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分,分辨率最小脈沖當量。它指數(shù)控機床可移動的最小位移量。單位,m,該值越小越好。,聯(lián)動軸數(shù)越多越好,通訊功能越強大越好

12、,功能水平指標,低檔,中檔,高檔,分辨率（）,10,1,0.1,進給速度（m/min）,8,15,15,24,15,100,伺服系統(tǒng)類型,開環(huán)、,步進電機,半閉環(huán)或閉環(huán)、直流或交流伺服系統(tǒng),聯(lián)動軸數(shù),3,軸,2,4軸,3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)裝與否,無,有,主,8bit,16bit、32bit或32bit以上,數(shù)控機床精度指標,單位位移精度（脈沖當量）：,CNC發(fā)出一個脈沖信號，機床工作臺移動的一個基本長度單位。,脈沖當量越小，機床加工精度越高

13、，表面質(zhì)量越好。,普通數(shù)控機床的脈沖當量為0.001mm，精密數(shù)控機床的脈沖當量一般為0.0001mm。,定位精度：,數(shù)控機床工作臺等移動部件所達到的實際位置的精度。,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。,重復定位精度：,相同條件下，相同的操作方法，重復進行同一動作時得到的一致性程度。,重復定位精度越高，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)控機床的重復定位精度為0.008mm。,5、按照工藝用途分類,切削加工類數(shù)控機床：數(shù)控車、銑、刨、磨、鏜、插、拉、切斷機床等,成形加工類數(shù)控機床：數(shù)控折彎機、沖床等,特種加工類數(shù)控機床：數(shù)控電火花機床,其他類型數(shù)控機床,*五、數(shù)控車床結(jié)構,結(jié)構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,