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安徽工程科技学院机械工程系二零零六年九月班级:机制课程情况总体简介课程代号：授课学时：课程性质：课程任务：1.掌握数控机床的基本原理和基础知识；2.熟悉数控机床的基本结构和工作机理；3.具备数控加工手工编程能力和正确使用数控设备的能力；4.培养选用或设计组成数控机床的计算机数控系统的能力。机械设计制造与自动化专业的一门主干专业技术课，是一门实践性、综合性很强的课程。40学时01324040第一章绪论目录（章节）第二章数控编程基础第七章数控机床的机械结构第六章数控机床的伺服系统第五章数控插补控制原理第四章计算机数控装置实验三数控铣床加工实验实验二数控车床加工实验第三章数控加工编程实验一数控机床操作实验教案一目录（教案）教案二教案十教案九教案八教案七教案六教案五教案四教案三教案十一教案十二教案二十教案十九教案十八教案十七教案十六教案十五教案十四教案十三第一节数控机床的基本概念第一章绪论第二节数控机床的组成和分类第四节数控技术的发展第三节数控机床的特点及适用范围第一节数控机床的基本概念教案12.我国数控机床发展概况3.数控技术的基本概念数控技术：用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。数控系统：采用数控技术的控制系统。数控机床：用数字技术实施加工控制的机床。硬、软件数控软件数控第五代：微处理器数控(1974年)第四代：小型机数控硬件数控第三代：集成电路式第二代：晶体管分立元件式第一代：电子管、继电器式一.概述1．数控机床的产生和发展第一节数控机床的基本概念教案11．程序的编制从零件图样到制成控制介质的全部过程。2．输入是把零件程序、控制参数和补偿数据输入到数控装置中去。3．译码将加工信息和其它辅助信息翻译成计算机能识别的数据形式并存在指定的内存专用区域。4．刀具补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。5．插补根据给定速度和轮廓线型的要求，在轮廓之间，确定中间点的方法。6．位置控制和机床加工插补二．数控机床的工作流程第二节数控机床的组成和分类教案1数控机床一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成。1.输入输出设备2.数控装置3.伺服系统4.测量反馈装置5.机床本体输入输出设备数控装置伺服系统机床本体测量反馈装置数控机床组成图一.数控机床的组成第二节数控机床的组成和分类教案11.按机械加工的运动轨迹分类(1)点位控制数控机床(2)直线控制数控机床(3)轮廓控制数控机床2.按伺服系统的控制原理分类1.开环控制数控机床工作台减速器开环控制系统框图步进电机控制电路数控装置输入二.数控机床的分类第二节数控机床的组成和分类教案12.闭环控制数控机床工作台数控装置控制电路伺服电机闭环控制系统框图速度检测元件位置检测元件位置反馈速度反馈输入第二节数控机床的组成和分类教案13.半闭环控制数控机床数控装置控制电路伺服电机工作台速度检测元件转角检测元件半闭环控制系统框图速度反馈位置反馈输入第三节数控机床的特点及适用范围教案11.加工精度高，产品质量稳定2.劳动生产率高3.加工零件的适应性强，灵活性好4.减轻工人劳动强度5.生产管理水平提高数控机床适用范围一．数控机床应用的特点二．数控机床适用范围数控机床适用于品种变换频繁、批量较小，加工方法区别大且复杂程度较高的零件。第四节数控技术的发展教案1二.先进制造技术简介一.数控机床的发展趋势1、计算机直接数控系统：用一台中央计算机直接控制和管理一群数控设备进行零件加工或装配的系统。2、柔性制造单元和柔性制造系统：由加工中心与工件自动交换装置组成，同时，增加了自动检测与工况自动监控等功能。3、计算机集成制造系统：其核心是一个公用的数据库，对信息资源进行存储与管理，并与各个计算机系统进行通信。(1)高速化与高精度化(2)复合化(3)智能化(4)高柔性化(5)小型化(6)开放式体系结构第一节概述第二章数控编程基础第二节编程的基础知识第四节数控编程的工艺处理第三节常用准备功能指令编程方法第五节编程中的数值计算第六节自动编程简介教案2第一节概述教案2数控编程的内容：分析图样并确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。数控编程的步骤：1.分析图样、确定加工工艺过程2.数值计算3.编写零件加工程序4.制作控制介质5.程序校验和试切削零件图分析图样数值计算编写程序制作介质校验和试切一.数控编程的基本概念二.数控编程的内容和步骤从零件图样到制成控制介质的全部过程称为数控编程。第二节编程的基础知识教案21．程序的构成零件加工程序由程序号和若干个程序段组成。每个程序号由程序号地址码和程序的编号组成；每个程序段又由程序段号和若干个指令字组成，每个指令字由字母、符号、数字组成。2．程序段格式程序段的长短、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求，不需要的字及与上一程序段相同的续效字可以不写。程序段一般格式为：N—G—X—Y—Z—…F—S—T—M—；程序段号准备功能尺寸进给功能主轴转速刀具功能辅助功能3．主程序和子程序一.程序的结构第二节编程的基础知识教案21.坐标轴的命名坐标轴采用右手直角笛卡尔坐标系进行命名。1）坐标轴的命名规定二.数控机床的坐标系第二节编程的基础知识教案22）机床坐标系的确定方法（１）Z轴（２）X轴（３）Y轴（４）A、B、C的转向（５）附加坐标第二节编程的基础知识教案22.工件坐标系与编程坐标系（1）机床坐标系与机床原点及机床参考点（2）编程坐标系（3）工件坐标系与工件原点（4）机床坐标系与工件坐标系的关系机床原点的设置（车床）机床参考点（车床）第二节编程的基础知识教案23.绝对坐标系与相对坐标系（1）绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。（2）增量坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W代码表示。例：如图加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB＝30，YB＝50；在增量坐标系中表示B点坐标值为：UB＝20，VB＝30第二节编程的基础知识教案24.最小设定单位与编程尺寸的表示法（1）最小设定单位：数控系统能实现的最小位移量，又称脉冲当量（0.01～0.0001㎜）。编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。（2）编程尺寸有两种表示法：1）以最小设定单位为最小单位来表示；2）以毫米为单位，以有效位小数来表示。例：X=524.295㎜，Y=36.52㎜，最小设定单位为0.01㎜，则：1）法表示：X52430Z36522）法表示：X524.30Z36.52第二节编程的基础知识教案3程序段中的指令字可分为尺寸字和功能字（功能指令），功能指令可分为：准备功能G指令、辅助功能M指令，以及F、S、T指令。1.准备功能G指令（1）准备功能Ｇ指令：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。（2）模态代码（续效代码）：该代码在一个程序段中被使用后就一直有效，直到出现同组中的其它任一G代码时才失效。（3）非模态代码（非续效代码）：只在有该代码的程序段中有效的代码。G指令通常位于程序段中尺寸字之前。例N010G90G00X16S600T01M03；N020G01X8Y6F100；N030X0Y0；三.功能指令简介第二节编程的基础知识教案32.辅助功能M指令（1）程序停止指令（M00）（2）选择停止指令（M01）（3）程序结束指令（M02）（4）与主轴有关的指令（M03、M04、M05）（5）换刀指令（M06）（6）与切削液有关的指令（M07、M08、M09）（7）运动部件夹紧与松开（M10、M11）（8）程序结束指令（M30）3.F、S、T指令用进给速度指令用字母F及其后面的若干位数字来表示，单位为mm/min或mm/r。用字母S及其后面的若干位数字来表示，单位为r/min在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。（1）进给速度指令。（2）主轴转速指令。（3）刀具号指令。第三节常用准备功能指令编程方法教案31.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）G90—绝对坐标指令G91—增量坐标指令例编制图中的移动量。绝对尺寸指令：G90G01X30Y50；增量尺寸指令：G91G01X20Y30；或G01U20V30；2.坐标系设定指令（G92）例设置图中工件坐标系坐标系设定指令：G92X400Z200；3.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）G17、G18、G19指令分别表示在XY、ZX、YZ坐标平面内进行加工。其中，G17可缺省。200400OpXZ一.与坐标系有关指令第三节常用准备功能指令编程方法教案31.快速点定位指令（G00）G00使刀具以点位控制方式从其所在点以最快速度移动到坐标系的另一点。书写格式:Ｇ００Ｘ___Ｙ__Ｚ___目标点坐标2.直线插补指令（G01）G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动的方式，按程序段中规定的进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。书写方式：ＧＯ１Ｘ＿＿Ｙ＿＿Ｚ＿＿Ｆ＿＿进给速度目标点坐标二.运动控制指令第三节常用准备功能指令编程方法教案3(1)XY平面圆弧(2)XZ平面圆弧(3)YZ平面圆弧3.圆弧插补指令（G02、G03）G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。(1)圆弧顺、逆方向判断：沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴从正向往负向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针用G02，反之用G03。(2)书写格式为：______030217FJIRYXGGG______030218FKIRZXGGG______030219FKJRZYGGG第三节常用准备功能指令编程方法教案3例编出加工图所示零件程序。1.使用绝对值且R方式：O0100N0010G92X0Y0；N0020G90G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-80Y-40F200；N0040G01X-80Y-20；N0050G02X-40Y20R40F100；N0060G03X20Y80R60；N0070G01X40Y80F200；N0080Y-40；N0090G00X0Y0M02；第三节常用准备功能指令编程方法教案32.使用增量值且I、J方式：O0200N0010G92X0Y0；N0020G91G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-120Y0F200；N0040X0Y20；N0050G02X40Y40I40J0F100；N0060G03X60Y60I0J60；N0070G01X20F200；N0080Y-120；N0090G00X-40Y40M02；4.暂停(延迟)指令（G04）书写格式为：G0410第三节常用准备功能指令编程方法教案41.刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）1.1刀具半径补偿概念实际的刀具都是有半径的。使刀具的刀尖沿零件轮廓曲线加工，刀位点的运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个半径值大小的偏移量。使刀具的刀位点正确运动有两种方式：1)加工前计算出刀位点运动轨迹，再编程加工；2)按零件轮廓的坐标数据编程，由系统根据工件轮廓和刀具半径R自动计算出刀具中心轨迹。三.刀具补偿指令第三节常用准备功能指令编程方法教案41.2刀具半径补偿指令G41为刀具左补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的左边；G42为刀具右补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的右边；G40为取消刀补。书写格式：1．G41、G42与G00，G01配合使用。2．G41、G42与G02，G03配合使用。X—Y—D；42410100GGGGD—；4241GGX—Y—R—；0302GG第三节常用准备功能指令编程方法教案41.3刀具半径补偿过程刀具半径补偿执行过程一般分为三步：(1)刀具补偿建立(2)刀具补偿进行(3)刀具补偿撤消刀具补偿功能还