《数控技术》总结-2016

《数控技术》总结第一章：概述能满足通用性、灵活性的要求，实现单件，小批生产的自动化能满足高精度、复杂型面零件加工的要求对制造设备的两个方面的要求：数控机床的组成数控机床组成框图程序输入设备数控装置CNC输出设备可编程控制器PLC主轴控制单元速度控制单元主轴电机机床进给电机位置检测CNC系统数控机床大体由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成。加工程序译码刀补预处理插补处理位置控制伺服驱动PLC控制位置反馈速度预处理数控机床的基本工作流程CNC装置的工作过程:（1）输入：输入的任务是把零件程序、控制参数、补偿参数等输入到数控装置中去。（2）译码：译码以零件程序的一个程序段为单位进行处理，把零件的轮廓信息，工艺信息按一定的规则翻译成计算机能够识别的数据形式，并存放在指定的内存专用区域。（3）刀具补偿：刀具补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。并把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹等。（4）进给速度预处理：将各坐标合成运动方向上的速度分解成各进给运动坐标方向上的分速度，为插补时计算各进给坐标的行程量作准备。（5）插补：在已知曲线的种类，起点、终点和进给速度的条件下，在曲线的起点和终点之间进行“数据点的密化。”（6）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机等。（7）输入/输出（I/0）处理：主要是处理CNC系统与机床之间来往信号的输入、输出和控制。（8）显示：CNC系统的显示主要是为操作者提供方便。显示程序、参数、轨迹等。（9）诊断：CNC装置利用内部自诊断程序进行故障诊断，主要有启动诊断和在线诊断数控机床的特点与应用范围数控技术的发展趋势：1、高速化与高精度化2、多功能化3、复合加工、新结构机床大量出现4、向智能化方向发展5、高可靠性6、使用各种高效特殊功能的刀具7、数控加工技术的网络化8、多种插补和补偿功能9、开放式数控系统数控机床的应用范围数控机床的分类一.按数控机床进给运动轨迹分类：（1）点位控制数控机床（2）轮廓控制数控机床三坐标测量机数控车床加工中心数控磨床数控铣床{数控镗床数控钻床数控冲床{数控机床的分类二.按数控机床的工艺用途分类：数控切削机床数控成型机床数控特种加工机床三.按伺服系统的控制方式分类：开环伺服数控机床半闭环伺服数控机床闭环伺服数控机床思考与练习1、数控技术中，CNC的含义是什么？2、数控机床的加工原理、使用范围3、数控机床有哪些分类方法？按伺服系统的控制原理数控机床分哪几类？第二章：数控加工程序编制I数控加工：在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。加工程序：按规定的代码及格式，记录加工过程的全部信息（工艺过程、工艺参数、位置数据和方向、操作步骤等）的软件。加工程序编制：从分析零件图，将加工过程所需的全部信息（工艺过程、工艺参数、位置数据和方向、操作步骤等）按规定的代码及格式记录的全过程软件。手工编程过程的框图零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和尺寸编制程序单程序校检和试切校核检验YYNN完成一、零件加工程序的结构１.程序的构成O0600N010G92X0Y0；N020G90G00X50Y60；N030G01X20Y50F150S300T12M03；………………N0100G00X-50Y-60M02M30；程序名程序内容（由若干个程序段组成）程序段１.坐标轴及运动方向的规定以右手笛卡尔坐标系表达，其坐标轴用X，Y，Z表示，用来描述机床的主要平动轴，称为基本坐标轴。若机床有转动轴，标准规定绕X，Y和Z轴转动的轴分别用A、B、C表示，其正向按右手螺旋定则确定。Z轴平行于机床主轴轴线且总是垂直于工件装夹平面。机床原点与机床坐标系:是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。以该原点为坐标系原点，按前述法则建立的坐标系为机床坐标系。工件坐标系:为方便编程而建立的、平行于机床坐标系的坐标系。对刀点:是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。换刀点:在数控机床的坐标空间内为换刀而确定的坐标点。常用准备功能指令1.绝对坐标与增量坐标指令——G90、G912.坐标系设定指令——G92、G53～G593.坐标平面选择指令——G17、G18、G194.快速点定位指令——G005.直线插补指令——G016.圆弧插补指令——G02、G03（圆心法、半径法编程）7.暂停(延迟)指令——G04P(ms)X(s)11.车削固定循环指令——G32、G33、G71、G739.刀具半径指令——G41、G428.刀具补偿注销——G4010.刀具长度补偿指令——G43、G44、G49续效代码、续效代码分组、非续效代码常用辅助功能指令（M代码）辅助功能代码（M代码）是控制机床辅助动作的指令，主要用作机床加工时的工艺性指令。1．M00程序停止。执行M00后程序停止，可按机床上的起动按钮使机床重新起动，继续执行以后的程序。2．M01可选择的程序停止。当按下机床操作面板上的“选择开机”按钮时，执行M0l以后程序停止，重新起动则继续执行下段。3．M02和M30程序结束。4．M03、M04和M05主轴正转、反转和停转。5．M06换刀。6．M07、M082号切削液（雾状）开、1号切削液（液状）开。M09?7．M98、M99子程序调用、子程序调用结束。1.程序段是由若干指令字组成，指令字是由规定的字母、数字和符号组成。2.准备功能（G）与辅助功能（M）在数控编程中的作用如何？3.对刀点、刀位点、换刀点、基点和节点。4.数控机床坐标系和工件坐标系之间的关系如何？5.用直线段逼近非圆弧曲线时的节点计算，常用的节点计算方法有哪几种？思考题6.F、S、T功能指令各自的作用？7.在G00X50Z50程序段之后，执行程序段G91G01X15，刀具实际移动量是多少？一、数控车床编程特点数控车床的程序编制1.在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。2.用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。3.为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。4.由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。5.编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿。第二章数控加工程序的编制II数控铣床与加工中心的程序编制1）G92--设置加工坐标系1、加工坐标系的建立2）G54～G59选择1～6号加工坐标系2、简化编程指令1）镜像功能G24/G252）缩放功能G50/G513）旋转功能G68/G693、固定循环功能G73—G89功能见表2—6。（1）首先应进行合理的工序分析。由于零件加工的工序多，使用的刀具种类多，甚至在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工与精加工。周密合理地安排各种工序加工的顺序，有利于提高加工精度和生产效率。（2）根据加工批量等情况，决定采用自动换刀还是手工换刀。一般对于加工批量在10件以上，而刀具更换又比较频繁时，以采用自动换刀为宜。但当加工批量很小而使用的刀具种类又不多时，把自动换刀安排到程序中，反而会增加机床调整时间。（3）自动换刀要留出足够的换刀空间。有些刀具直径较大或尺寸较长，自动换刀时要注意避免发生撞刀事故。（4）为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便于操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。加工中心编程具有以下特点：1、分析如图所示零件的铣削数控加工程序，指出并改正程序中的错误。YXR10R12O6040102520100%O100N01G92X0.0Y0.0；N02G90G00G41X20.0Y10.0S350.0M03；N03G01X20.0Y40.0；N04X45.0Y60.0；N05X88.0Y60.0；N06G03X100.0Y48.0R-2.0；N07G01X100.0Y20.0；N08G02X90.0Y10.0R10.0；N09G01X20.0Y10.0G40；N10G00X0.0Y0.0；%2、下面是用相对坐标编写的程序，若程序起点是工件坐标系原点，计算出各程序段在工件坐标系下的终点坐标。%O2006N10G92X0Y0Z0；N20G91G00X100Y100；N30Z－100；N40G01X100F50；N50Y100；N60X－100；N70Y－100；N80G00X－100Y－100；N90Z100M02；%所谓插补就是根据给定进给速度和给定轮廓线型的要求，在轮廓的已知点之间，确定一些中间点坐标的方法，并称之为插补方法或插补原理。对于每种方法(原理)又可能用不同的计算方法来实现，这种具体的计算方法称之为插补算法。第三章数控装置的轨迹控制原理目前常用的各种插补算法大致分为两类：1、脉冲增量插补(行程标量插补)2、数字增量插补(时间标量插补)脉冲增量插补又称基准脉冲插补，这类插补算法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动。每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，用δ表示。脉冲当量是脉冲分配计算的基本单位，根据加工精度选择，普通机床取δ＝0.01mm，较为精密的机床取δ＝1μm或0.1μm。插补误差不得大于一个脉冲当量。一、基准脉冲插补一、逐点比较法逐点比较法又称代数运算法或醉步法，其基本原理是：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轮廓的误差，由此误差决定下一步刀具的移动方向，使刀具向减少误差的方向移动。偏差判别进给偏差计算终点？ＹＮ结束逐点比较法进行插补每一步都要经过四个工作节拍：第一节拍：偏差判别第二节拍：进给第三节拍：偏差计算第四节拍：终点判别一、直线插补若Fi≥0：二、圆弧插补第一象限逆圆弧NR1：121iiiYFFeiiXFF1121iiiXFF若Fi0：第一象限顺圆弧SR1：若Fi≥0：若Fi0：若Fi≥0：若Fi0：eiiYFF1121iiiXFF121iiiYFF二、数字增量插补数字增量插补又称时间标量插补或数据采样插补。这类插补算法的特点是数控装置产生的不是单个脉冲，而是数字量。插补运算分两步完成。第一步为粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点，即用若干条微小直线段来拟合给定曲线，每一微小直线段的长度△L都相等，且与给定进给速度有关。粗插补时每一微小直线段的长度△L与进给速度F和插补T周期有关，即△L＝FT。P1XOYP0Pn△L=FT图5-1第二步为精插补，它是在粗插补算出的每一微小直线上再作“数据点的密化”工作。这一步相当于对直线的脉冲增量插补。XOYPiPi+1△L=FT图5-2一、数字增量插补法原理数字增量插补，与基准脉冲插补法不同，数据数字增量法得出的不是进给脉冲，而是用二进制表示的进给量。这种方法是根据程编进给速度F，将给定轮廓曲线按插补周期T（某一单位时间间隔）分割为插补进给段（轮廓步长），即用一系列首尾相连的微小线段来逼近给定曲线。每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出下一个插补点，即算出插补周期内各坐标轴的进给量，如等，得出下一个插补点的指令位置。插补周期越长，插补计算误差越大，插补周期应尽量选得小一些。CNC系统在进行轮廓插补控制时，除完成插补计算外，数控装置还必须处理一些其它任务，如显示、监控、位置采样及控制等。)2cos1(Rer如有右图所示，用弦线逼近圆弧，其最大径向误差er为：ORYXerδ式中:R—被插补圆弧半径（mm）；—角步距，在一个插补周期内逼近弦所对应的圆心角。)2/cos(将式(3-26)中的用幂级数展开，得:22!42/!22/11R)2cos1(RerR82插补周期T与精度δ、速度F的关系:对于直线插补，不会造成轨迹误差。在圆弧插补中，会带来轨迹误差