数控加工基础知识

数控加工基础知识主讲：易守华教育技术与工程训练中心TEL：15874873250E-mail：[e-mail]数控加工基础知识一、数控技术的基本概念与发展二、数控机床的组成三、数控加工原理四、数控编程基础一、数控技术的基本技术与发展1、基本概念1）数字控制——以数字化指令对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。NC—NumericalControlNC已成为数控加工的专用术语2）数控系统——利用数字控制技术实现自动控制的系统。3）数控机床——装备了数控系统的机床。2、数控技术的发展1952年在美国麻省理工学院诞生了世界上第一台三坐标联动的数控铣床第一代电子管NC第二代晶体管NC第三代小规模集成电路NC第四代小型计算机NC第五代微机NCCNCMNCMC—加工中心（具有刀库和自动换刀装置）FMS—柔性制造系统（英国、1967年）DNC—群控系统（60年代末）CNC—计算机数控系统FMC—柔性制造单元（80年代初）CIMS—计算机集成制造系统（74年提出）3、数控技术发展过程中形成的几个概念二、数控机床的组成数控机床机床本体数控系统输入输出装置数控装置（核心）伺服驱动系统位置检测反馈装置可编程逻辑控制器（PLC)开环控制系统框图数控装置进给脉冲功率放大器步进电机工作台数控系统的分类1、开环数控系统闭环控制系统框图数控装置进给脉冲功率放大器伺服电机位移检测装置反馈信号工作台2、闭环数控系统（检测直线位移）3、半闭环数控系统（检测角位移）数控装置内的计算机对通过输入装置以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，再通过伺服系统及可编程序控制器向机床主轴及进给等执行机构发出指令，机床主体则按照这些指令，并在检测反馈装置的配合下，对工件加工所需的各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和进给速度等项要求实现自动控制，从而完成工件的加工。三、数控加工原理1、数控机床的工作过程机床I/O电路和装置主轴驱动装置进给驱动装置主轴伺服单元进给伺服单元计算机数控装置操作面板PLC计算机数控系统机床辅助控制机构进给传动机构主运动机构键盘输入输出装置测量反馈装置2、数控原理：脉冲脉冲当量可达0.001mm以上脉冲由脉冲发生器产生，控制系统控制脉冲发送的数量和时机等，伺服系统按给定的脉冲数量控制数控机床每个方向按脉冲当量精确前进一定的距离。直线插补插补原理：ABXY圆弧插补插补原理：ABXY四、数控编程基础1、数控机床的坐标系规定原则：1）右手直角笛卡尔坐标系2）刀具相对于静止的工件而运动3）刀具远离工件的方向为运动的正方向2、坐标轴的确定1）Z轴有主轴的机床，Z轴平行主轴轴线。2）X轴对于工件旋转的机床如车床，X轴在水平面内且垂直工件回转轴线。对于刀具旋转的机床如铣床，当Z轴垂直时，人面对主轴，向右为正X方向，当Z轴水平时，则向左为正X方向。3）Y轴根据已确定的X、Z轴，按右手直角笛卡尔坐标系确定Y轴。4）A、B、C轴此三轴坐标为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用右手螺旋定则确定A、B、C三轴坐标。3、几个坐标原点1）机床原点现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，通常不允许用户改变。其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。机床原点是工件坐标系、机床参点的基准点2）机床参考点机床原点相对应的还有一个机床参考点，它也是机床上的一个固定点，通常不同于机床原点。一般来说，加工中心的参考点设在工作台位于极限位置时的一基准点上。该极限位置通过机械挡块来调整和确定，但必须位于各坐标轴的移动范围内。为了在机床工作时建立机床坐标系，要通过参数来指定参考点到机床原点的距离，此参数通过精确测量来确定。一般，机床工作前，必须先进行回参考点动作，各坐标轴回零，才可建立机床坐标系3）工件原点（编程原点）工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点数控车床上加工工件时，工件原点一般设在主轴中心线与工件右端面(或左端面)的交点处。数控铣床上加工工件时，工件原点一般设在进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或对称中心上。4、数控编程的概念与步骤1）数控编程是指从零件图样的分析到获得合格数控程序的全过程。2）步骤：分析零件图样，确定工艺过程数学处理编写程序单输入程序程序校验和首件试切手工编程自动编程:(UG、PRO/E、POERMILL、MasterCAM、CAXA等）5、数控编程的方法6、程序的结构O1234N01G92X60Z20;N02S02M03;N03G00X45Z5;N04G01Z-60F100;N05G00X100Z100;N06M30;程序号程序内容程序结束程序段程序段N＿G＿X＿Y＿Z＿……F＿S＿T＿M＿LF语句号字准备功能字主轴转速功能字辅助功能字数据字刀具功能字程序段结束符尺寸字进给功能字7、字-地址程序段格式如下：例如：N30G01X35Z-60F200S350T0202M03；8、五大功能指令1）辅助功能指令（M指令）M03:主轴正传M04：主轴反转M05：主轴停止M06:换刀M08:切削液打开M09:切削液关闭M30:程序结束2）进给功能指令（F指令）：指定进给速度的大小。有两种控制方式：每分钟进给方式：（mm/min)如：F100每转进给方式：(mm/r)如：F0.1一般的数控系统默认为每分钟进给方式。3）刀具功能指令（T指令）车床一般用四位数字。如：T0102，前两位01表示刀具号，后两位02表示刀补号。铣床一般用两位数字。如：T02，表示刀具号为02.4）主轴转速功能指令（S指令）：指定主轴转动的速度。有两种控制方式：转速控制：G97M03S800(r/min)恒线速度控制：G96M03S200(m/min)一般采用第一种（转速控制）方式，其中G97可以省略。5）准备功能指令（G指令）它是建立机床或控制系统工作方式的一种命令。重点学习如下G指令：车床：G00G01G02G03G04G92G71G73铣床：G00G43G01G44G02G49G03G90G41G91G42G40G54