数控机床的编程及操作

数控机床数控机床的编程及操作的编程及操作湖北江山重工有限责任公司湖北江山重工有限责任公司制造部制造部黄汉生黄汉生湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作2数控是数字控制（NumericalNumericalNumericalNumericalControlNCControlNCControlNCControlNC）的简称，是一种用数字、字符或其它符号组成的数字信息对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术（NumericalControlTechnologyNumericalControlTechnologyNumericalControlTechnologyNumericalControlTechnology）是采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控机床是数字控制机床（NumericalControlMachineToolNumericalControlMachineToolNumericalControlMachineToolNumericalControlMachineTool）简称，亦称NCNCNCNC机床，是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。与普通机床靠工人手工操作手柄进行加工，加工的精度与效率在很大程度上取决于操作者的技术水平和熟练程度相对应，数控机床的运动是由加工指令信息来进行自动控制的，对于普通机床难于加工的复杂的二维、三维形状，数控机床可利用2222轴、2222轴半、3333轴、4444轴或是5555轴同时进行控制，高精度的进行加工。而对于不同的零件，只需改变加工指令信息（即加工程序）即可，使之与以往的非数控的高效自动化机床相比具有更高的“柔性”，因此，数控机床是为了满足单件、小批量、多品种自动化生产的需要而研制的一种灵活的、通用的能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床，具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高的优点。一、一、数控机床简介数控机床简介第一章数控机床概述湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作3综合上述，数控机床与其他加工方法比有以下特点：优点：①适应能力强，适用于多品种单、小批量或中批量的生产（即具有充分的柔性，只需编制零件程序就能加工新零件）；②加工精度高，可以加工复杂形状的零件，质量稳定；③生产效率高；④自动化程度高，便于实现计算机辅助制造；⑤易于调整机床，与其他加工方法比（如自动机床、自动生产线）比，所需调整时间少；⑥减轻操作工人的劳动强度，操作者有空闲时间，可同时照料其它加工操作；缺点：①加工成本较高；②维护比较复杂，需专业的维护人员；③需要高度熟练和经过培训的编程人员；④加工中难以调整。数控机床可以在加工的同时进行装夹、调整、编程等工作，达到提高效率、减轻操作工人的劳动强度的效果。数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量的新型机械结构等多方面的技术成果。随着数控技术的迅速发展，数控机床在机械制造业中的地位越来越重要。湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作4企业的产品发展，促进了机械制造业的发展，推动了设备生产业的发展，尤其是数控设备的发展与完善。1.1.1.1.1947194719471947年，美国的帕森斯（ParsonsParsonsParsonsParsons）公司在生产直升飞机机翼的检查样板时，为了提高精度和效率，提出了用穿孔卡片来控制机床的方案。这一方案正好迎合了美国空军为了开发航空航天产品，需要加工复杂零件要求，于是得到了空军的经费支持，1949194919491949年开始与麻省理工大学（MITMITMITMIT）的伺服研究所共同研究。2.2.2.2.历时三年的研究，于1952195219521952年3333月研制成功了第一台能够进行三轴控制的数控铣床，取名为“NumericalControlNumericalControlNumericalControlNumericalControl”，即NCNCNCNC机床，这是一台能够进行直线插补的三坐标立式铣床，其数控系统全部采用电子管，也就是第一代数控系统。3.3.3.3.经过三年的试用、改进、提高和对自动编程的研究，1955195519551955年，数控技术进入实用性阶段，一直到20202020世纪50505050年代末，由于晶体管的出现，数控系统提高了可靠性且价格开始下降，很多民用厂家也开展了数控机床的研制开发和生产，其中多为数控钻床、数控冲床等的点位控制机床。4.4.4.4.1955195519551955年，第一台民用工业用数控机床由美国邦迪克斯（BendixBendixBendixBendix）公司生产出来。二、二、数控机床的发展数控机床的发展湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作55.5.5.5.1959195919591959年，美国的卡尼—特雷克（Kechua&TreckreKechua&TreckreKechua&TreckreKechua&Treckre）公司研制成功了具有刀库、刀具交换装置、回转工作台，可以在一次装夹中对工件的多个面进行钻、孔、攻丝、镗削加工、铣削加工等多种加工的数控机床，命名为“MachiningCenterMachiningCenterMachiningCenterMachiningCenter”，即加工中心。6.6.6.6.加工中心将钻、镗、铣等多种机床的功能集于一身，不但节省了工件的反复搬运、安装找正、换刀等辅助时间，而且减少了装夹误差，使加工精度大大提高。由于它的诸多优点，逐步成数控机床中的主力军。7.7.7.7.数控机床发展到不但有刀具自动交换装置，而且具有工件自动供给、装卸、刀具寿命检测、自动测量、排屑等各种辅助附加装置，可长时间的无人运转工作。8.8.8.8.数控技术不仅在机床上得到了实际应用，例如数控车床、数控铣床、数控冲床、数控磨床、数控齿轮加工机床、数控电火花、线切割、数控激光加工机床等，而且逐步推广到其它行业，如焊接、火焰切割、热处理、测量、工业电器、家用电器、医疗、纺织器械等，使数控技术不断地扩展应用范围。9.9.9.9.我国数控机床的研究工作是从1958195819581958年开始的，经历了近50505050年的发展历程，目前数控技术已在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、电加工等多个领域全面展开，品种已达200200200200多个，年产量达10000100001000010000多台。不仅可生产制造各类数控机床，还可生产各种加工中心、车削中心、柔性制造单元、柔性制造系统。湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作610.10.10.10.五轴加工中心和工业机器人的相继研制成功，标志着我国综合国力水平迈上一个新的台阶。11.11.11.11.五坐标联动数控技术是我国国防、军工、船舶工业急需的高档关键设备，国外至今仍将其列入技术封锁和控制出口之列。“华中数控”开发的华中2000200020002000型数控系统是具有自主知识产权的高性能数控系统，配备在桂林机床股份有限公司生产的五坐标联动龙门铣床XK2136/3-XK2136/3-XK2136/3-XK2136/3-5X5X5X5X，引起国内外注目。德国西门子公司的亚洲总裁看后，非常震惊，专门向该国政府打报告，要求放松对中国五坐标数控系统的限制，否则会失去中国市场。五五五五轴轴轴轴联联联联动动动动龙龙龙龙门门门门铣铣铣铣床床床床工工工工业业业业机机机机器器器器人人人人湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作712.12.12.12.数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段，是国家战略技术和体现国家综合国力水平重要标志。专家们预言:二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。13.13.13.13.自从上世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM，FMSFMSFMSFMS（FlexibleManufacturingSystemFlexibleManufacturingSystemFlexibleManufacturingSystemFlexibleManufacturingSystem）柔性制造系统和CIMSCIMSCIMSCIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystemComputerIntegratedManufacturingSystemComputerIntegratedManufacturingSystemComputerIntegratedManufacturingSystem）计算机集成制造系统、FAFAFAFA（FactoryAutomationFactoryAutomationFactoryAutomationFactoryAutomation）工厂自动化、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。由多台加工中心、物流系统、工业机器人及相应的信息流和中央控制系统所组成的柔性制造系统（FMSFMSFMSFMS）与办公自动化（OA--OA--OA--OA--OfficeAutomationOfficeAutomationOfficeAutomationOfficeAutomation）集成，实现了工厂自动化（FAFAFAFA），改变了传统的制造模式，走向一种崭新的生产模式，即计算机集成制造系统（CIMSCIMSCIMSCIMS）。14.14.14.14.进入九十年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着下述方向发展：运行高速化加工高精化功能复合化控制智能化体系开放化驱动并联化交互网络化湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作8速度和精度是数控设备的两个重要指标，它们是数控技术永恒追求的目标。因为它直接关系到加工效率和产品质量。新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。�运行高速化：使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。�进给率高速化：在分辨率为1111µµµµmmmm时，Fmax=240m/minFmax=240m/minFmax=240m/minFmax=240m/min。在FmaxFmaxFmaxFmax下可获得复杂型面的精确加工；在程序段长度为1mm1mm1mm1mm时，Fmax=30m/minFmax=30m/minFmax=30m/minFmax=30m/min，并且具有1.5g1.5g1.5g1.5g的加减速率；�主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。主轴最高转速达200000r/min200000r/min200000r/min200000r/min。主轴转速的最高加（减）速为1.0g1.0g1.0g1.0g，即仅需1.81.81.81.8秒即可从0000提速到15000r/min15000r/min15000r/min15000r/min。�换刀速度：随机换刀0.90.90.90.9秒（即刀对刀）；定点换刀2.82.82.82.8秒（刀对库）。�工作台（托盘）交换速度：6.36.36.36.3秒。湖北江山重工有限责任公司数控机床的编程及操作9�加工高精化：提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。�采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNCCNCCNCCNC控制单位精细化；�采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上106106106106脉冲////转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.010.010.010.01µµµµmmmm////脉冲）；�位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。�功能复合化：复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。�镗铣钻复合—加工中心（ATCATCATCAT