【正文】 2022/5/27 1 數(shù)控機(jī)床與編程技術(shù) 培訓(xùn)教程 2022/5/27 2 內(nèi)容 ? 數(shù)控機(jī)床的組成 ? 數(shù)控機(jī)床的工作原理 ? 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 數(shù)控編程基礎(chǔ) ? 數(shù)控車床編程 ? 數(shù)控銑床編程 ? 數(shù)控加工中心編程 ? 自動(dòng)編程 ? 數(shù)控機(jī)床的操作 2022/5/27 3 課程安排 ? 總學(xué)時(shí)： 70學(xué)時(shí)， 理論 54學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn) 16學(xué)時(shí) ? 考核： 100分 =平時(shí)成績(jī) 20分 +期末考試 80分 平時(shí)成績(jī) 20分：考勤 5分 +作業(yè) 5分 +實(shí)驗(yàn) 10分 期末考試 80分：筆試 40分 +上機(jī)操作 40分 2022/5/27 4 課程基本要求 ? 掌握數(shù)控機(jī)床的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 掌握數(shù)控車床的手工編程 ? 掌握數(shù)控銑床的手工編程 ? 掌握數(shù)控機(jī)床的基本操作，能夠獨(dú)立完成零件的編程與加工 ? 了解加工中心的編程與操作 ? 掌握 MasterCAM零件造型及后置處理方法，能通過(guò)自動(dòng)編程獨(dú)立完成零件的編程與加工 2022/5/27 5 第一章 概論 ? 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 ? 數(shù)控機(jī)床的分類 ? 數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn) ? 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍 2022/5/27 6 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 零 件 加 工 程 序 程 序 載 體 輸 入 裝 置 數(shù) 控 裝 置 伺服驅(qū)動(dòng)裝置 輔助控制裝置 檢測(cè)反饋裝置 機(jī) 床 本 體 2022/5/27 7 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 機(jī)床 I/O 電路和裝置測(cè)量裝置主軸驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服單元進(jìn)給伺服單元計(jì)算機(jī)數(shù) 控裝 置操作面板 PL C計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)機(jī) 床輔助控制機(jī)構(gòu)進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)鍵盤輸入輸出設(shè)備2022/5/27 8 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 CNC裝置 (CNC單元 ) CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的核心部件。 組成： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、 PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。 作用： 根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件 (伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和 PLC等 )，所有這些工作是由 CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配 合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。 2022/5/27 9 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 1. 操作面板 操作面板的是操作人員與機(jī)床數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。 組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器；。 它是數(shù)控機(jī)床特有的部件。 2022/5/27 10 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 2. 控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備 控制介質(zhì) 記錄零件加工程序的媒介 輸入輸出設(shè)備 CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入 CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過(guò)輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。 2022/5/27 11 表 1 控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備表 控制介質(zhì) 輸入設(shè)備 輸入設(shè)備 穿孔紙帶 紙帶閱讀機(jī) 紙帶穿孔機(jī) 磁帶 磁帶機(jī)或錄音機(jī) 磁盤 磁盤驅(qū)動(dòng)器 2022/5/27 12 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 3. 通訊 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。它們是實(shí)現(xiàn) CAD/CAM的集成、 FMS和 CIMS的基本技術(shù)。采用的方式有： 串行通訊（ RS232等串口）、 自動(dòng)控制專用接口和規(guī)范（ DNC， MAP等） 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ inter， LAN等）。 2022/5/27 13 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 4. CNC裝置 (CNC單元 ) CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的核心部件。 組成： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、 PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。 作用： 根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件 (伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和 PLC等 )，所有這些工作是由 CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。 2022/5/27 14 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置 伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī) 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電機(jī) 測(cè)量裝置 位置和速度測(cè)量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。 作用 保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤 CNC裝置指令： 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)（速度和位置控制）。 主軸運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)（速度控制） 2022/5/27 15 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 PLC (Programmable Logic Controller) 、機(jī)床 I/O電路和裝置 PLC：用于控制機(jī)床順序動(dòng)作，完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的開(kāi)關(guān)量 I/O控制，它由硬件和軟件組成； 機(jī)床 I/O電路和裝置： 實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量 I/O控制的執(zhí)行部件，即由繼電器、電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、接觸器等電器組成的邏輯電路； 功能： 接受 CNC的 M、 S、 T指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作 接受操作面板和機(jī)床側(cè)的 I/O信號(hào)，送給 CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制 CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。 2022/5/27 16 第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 7. 機(jī)床 機(jī)床 ：數(shù)控機(jī)床的主體，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件 。 組成 ：由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動(dòng)交換系統(tǒng) 工件自動(dòng)交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等）。 2022/5/27 17 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 ? 按加工工藝分類 ? 按控制系統(tǒng)的功能水平分類 ? 按伺服裝置的功能水平分類 ? 按數(shù)控機(jī)床的檔次分類 2022/5/27 18 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 一 .按加工工藝分類 ? 普通數(shù)控機(jī)床： 如：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、 數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床等等 ? 加工中心：帶刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置 如：車削中心、加工中心 ? 其它：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、機(jī)械手（工業(yè)機(jī)器人）、 自動(dòng)繪圖機(jī)等 2022/5/27 19 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 二 .按控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)分類 ? 點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床 ? 點(diǎn)位 直線控制的數(shù)控機(jī)床 ? 輪廓控制的數(shù)控機(jī)床 2022/5/27 20 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 二、按控制功能分類 僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)； 對(duì)軌跡不作控制要求； 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。 適用范圍 ：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。 2022/5/27 21 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 二、按控制功能分類 2. 輪廓控制數(shù)控系統(tǒng) 具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)諧調(diào)運(yùn)動(dòng) (坐標(biāo)聯(lián)動(dòng) )，使工件相對(duì)于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。 適用范圍 ：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面零件的機(jī)床?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床基本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng) 。 2022/5/27 22 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 三 .按伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)分類 按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無(wú)位置測(cè)量裝置可分為 開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 和 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)位置測(cè)量裝置安裝的位置又可分為 全閉環(huán) 和 半閉環(huán) 兩種。 ? 開(kāi)環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 ? 半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 ? 閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 2022/5/27 23 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)指令脈沖機(jī)床工作臺(tái)第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 開(kāi)環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)，無(wú)位置速度反饋 2022/5/27 24 位移反饋速度反饋.(.)伺服裝置及電機(jī)機(jī)床工作臺(tái)位置檢測(cè)裝置位置檢測(cè)裝置第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 特點(diǎn)：精度較高，采用交流或直流伺服驅(qū)動(dòng)及伺服電機(jī)，有角位移、角速度檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)緊湊 2022/5/27 25 特點(diǎn)：精度高，采用交流或直流伺服驅(qū)動(dòng)及伺服電機(jī)，有直線位移、速度檢測(cè)裝置，價(jià)格貴，調(diào)試?yán)щy 位移反饋速度反饋. ( .)伺服裝置及電機(jī)機(jī)床工作臺(tái)位置檢測(cè)裝置第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 2022/5/27 26 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 四、按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分 1. 2軸聯(lián)動(dòng)（平面曲線） 2. 3軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面，球頭刀） 3. 4軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面） 4. 5軸聯(lián)動(dòng)及 6軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面，端銑刀） 。 聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。 2022/5/27 27 五 .按控制系統(tǒng)的功能水平分類 控制系統(tǒng)功能 高檔 中檔 低檔（經(jīng)濟(jì)型） 主軸功能 無(wú)級(jí)變速、 C軸功能 機(jī)械變速 分辯率 1 μm 10 μm 進(jìn)給速度 15~100m/min 15~24m/min 8~15m/min 伺服驅(qū)動(dòng) 閉環(huán) 半閉環(huán) 開(kāi)環(huán) 電機(jī) 交、直流伺服電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 2~4軸或 2~5軸 2~3軸 通信功能 MAP，聯(lián)網(wǎng)功能 RS232C、 RS485 無(wú) 顯示功能 三維圖形彩顯 CRT圖形顯示 數(shù)碼或 CRT字符 內(nèi)裝 PLC 有 有 無(wú) 主 CPU 32位或 64位 16位或 32位 8位 2022/5/27 28 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn) ? 加工精度高 ? 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng) ? 自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低 ? 生產(chǎn)效率高 ? 良好的經(jīng)濟(jì)效益 ? 有利于現(xiàn)代化管理 2022/5/27 29 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍 ? 多品種小批量生產(chǎn)的零件 ? 形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件 ? 需要頻繁改型的零件 ? 價(jià)值昂貴，不允許報(bào)費(fèi)的關(guān)鍵零件 ? 需要最少周期的急需零件 ? 批量較大精度要求高的零件 第二章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2022/5/27 31 第二章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ? 對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求 ? 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)及主軸部件 ? 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ? 自動(dòng)換刀裝置 ? 其它輔助裝置 2022/5/27 32 第一節(jié) 對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求 ? 提高機(jī)床的動(dòng)、靜剛度 ? 減少機(jī)床的熱變形 ? 減少運(yùn)動(dòng)副的摩擦，提高傳動(dòng)精度 ? 提高機(jī)床的壽命和精度保持性 ? 自動(dòng)化的機(jī)構(gòu)，宜人的操作性 ? 安全防護(hù)和宜人的造型 2022/5/27 33 第一節(jié) 對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求 一 . 提高機(jī)床的靜、動(dòng)剛度 ? 合理選擇支承件的結(jié)構(gòu)形式 ? 合理的結(jié)構(gòu)布局 ? 采用補(bǔ)償變形的措施 ? 合理選用構(gòu)件的材料 2022/5/27 34 第一節(jié) 對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求 二 .減少機(jī)床熱變形的措施 ? 減少機(jī)內(nèi)發(fā)熱 ? 改善散熱和隔熱條件 ? 合理設(shè)計(jì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)與布局 ? 進(jìn)行熱變形補(bǔ)償 2022/5/27 35 第一節(jié) 對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求 三 . 減少運(yùn)動(dòng)副的摩擦 ? 采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌 ? 采用貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌 ? 用滾珠絲