数控培训资料

第一页技能比武培训资料第一部分数控机床数控机床简介数控机床的产生1952年，美国帕森斯与麻省理工学院合作研制出第一台三坐标数控铣床1958年我国研制了第一台数控机床数控机床(NCMachine)、数控(NumericalControlNC)计算机数字控制装置ComputerizedNumericalControlCNC数控机床一般由CNC系统、伺服系统和机械系统三大部分组成。数控机床是一种安装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。柔性制造系统和柔性制造单元柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。计算机集成制造系统计算机集成制造系统（Computer-IntegratedManufacturingSystem，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。数控系统数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，第二页数控系统通常由输入/输出装置、数控装置、伺服装置、检测和反馈装置4部分组成。数控装置由输入/输出接口、运算器、内部存贮器组成。伺服装置伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。检测和反馈装置：作用是检测位移和速度，将反馈信号发送到数控装置。数控机床的加工精度主要是由检测反馈装置的精度决定的。位置检测装置检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，和脉冲指令信号相比较，以控制驱动元件正确运转。位移检测反馈系统，用来检测和控制运动部件的移动量。常用有：旋转编码器、感应同步器、光栅、磁栅等。（1）感应同步器感应同步器是一种电磁式的高精度位移检测元件，按其结构方式的不同可分为直线式和旋转式两种，前者用于长度测量，后者用于角度测量。感应同步器的特点是：精度高，工作可靠，抗干扰性强，维护简单，寿命长，可测量长距离位置，成本低，易于批量生产。（2）光栅光栅就是在一块长条形的光学玻璃上均匀地刻划很多条与运动方向垂直的条第三页纹，条纹之间的距离成为栅距。光栅测量装置是一种非接触式测量，利用光路减少了机械误差，具有精度高，响应速度快等特点，因此是数控机床和数显系统常用的检测元件。（3）磁栅磁栅是用电磁的方法计算磁波数目的一种位置检测元件，磁栅测量装置由磁性标尺、读取磁头和检测电路组成。磁栅位置检测电路的特点是：容易制造，检测精度高（能达到每米±3m），安装使用方便，对环境条件要求较低，若磁性标尺膨胀系数与机床一致，可在一般车间使用。由于磁头与磁栅为有接触的相对运动，因而有磨损，使用寿命受到一定的限制。一般使用寿命可达到5年，涂上保护膜后寿命则可进一步延长。辅助控制系统辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。机床本体机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。数控车床主轴部件的要求：1、主轴结构要求：具有良好的回转精度、结构刚性、抗振性、热稳定性、部件的耐磨性和精度的保持性。主轴部件的支撑：常用轴承（第4页）一般中小型数控机床的主轴部件多数采用滚动轴承；重型数控机床的主轴部件多数采用液体静压轴承；高精度数控机床采用气体静压轴承；有高转速要求的主轴采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。第四页主轴常用的滚动轴承结构形式：双列圆柱滚子轴承，轴承滚子数目多，两列滚子交错排列，承载能力大，刚性好，允许转高速，但该轴承只能承受径向载荷。双向推力角接触轴承进给运动传动部件数控车床对进给传动机构的要求具有运动件的默察阻力小传动精度和传动刚度高，传动零件的惯量小，系统具有适度阻尼、稳定性好、寿命长、使用维护方便等特性。滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的传动装置。具有如下优点。（1）传动效率高、运动平衡。（2）摩擦力小。（3）使用寿命长。（4）经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。（5）反向运动时无空行程，可以提高轴向运动精度。滚珠丝杠螺母副的循环方式：内循环和外循环。数控机床的自动换刀机构：有4刀位、6刀位、8刀位、12刀位等多种形式CRT显示及其接口数控机床通信RS-232接口（25针和9针）、PC卡、网卡PLC在数控机床中的应用PLC和NC的关系第五页1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控系统中NC部分来完成。2、实现机床辅助设备的控制(包括冷却系统、照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由PLC来完成的数控机床的机械部分是由哪几部分组成的典型的数控机床的机械结构主要由基础件、主轴传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。基础件主要是指床身、立柱、工作台、主轴箱体等大件。除特殊情况有采用板焊材料、人造花岗岩材料外绝大部分都是用铸铁（HT250、HT300灰铸铁）材料。其它机械功能部件，主要指润滑、冷却、排屑和监控机构。数控机床上用于驱动的电动机有哪几件？如何分类？数控机床的电机包括主轴驱动电机和进给驱动电机。概括地讲主轴电机更强调力量，进给电机更强调的效率。目前数控机床常见的主轴电机有交流伺服电机、交流变频电机。数控机床的进给电机常见的一种是档次较低的步进电机、一种是交流伺服电机。步进电机与交流伺服电机的特点、区别是什么1)步进电机一般用于开环伺服系统，由于没有位置反馈环节，位置控制的精度由步进电机和进给丝杠等等来决定，精度要求并不很高。结构简单价格较低。振动、噪音也比较大。步进电机还有一个缺点就是它的转距会随着转速的增加而降低。2)交流伺服电机第六页交流伺服电机一般用于半闭环伺服系统，调速范围宽。交流伺服电机自带一个编码器。可以随时将电机运行的情况反馈给驱动器，驱动器精确的控制电机的运行。技术含量高，价格高。振动、噪音也比较小。机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。数控机床特点1)加工精度高:3数控机床是精密机械和自动化技术的综合体。机床的数控装置可以对机床运动中产生的位移、热变形等导致的误差，通过测量系统进行补偿而获得很高且稳定的加工精度。由于数控机床实现自动加工，所以减少了操作人员素质带来的人为误差，提高了同批零件的一致性。2)生产较高：就生产效率而言，相对普通机床，数控机床的效率一般能提高2～3倍、甚至十几倍。主要体现在以下几个方面:第七页a.一次装夹完成多工序加工，省去了普通机床加工的多次变换工种、工序间的转件以及划线等工序。b.简化了夹具及专用工装等，由于是一次装夹完成加工。所以普通机床多工序的夹具省去了，即使偶尔必须用到专用夹具。由于数控机床的超强功能夹具的结构也可简化。3)减轻劳动强度，数控机床的操作由体力型转为智力型。4)改善劳动条件，如深扬公司的产品采用全封闭护罩,机床不会有水、油、铁屑溅出，可有效保持工作环境的清洁。5)有利于生产管理：a.程序化控制加工、更换品种方便；0b.一机多工序加工，减化生产过程的管理，减少管理人员；c.可实现无人化生产。4、数控机床到底控制的是什么？从数控机床最终要完成的任务看,主要以下三个方面:1)主轴运动控制。2)进给运动控制(也就是对工作台运动的控制)。3)输入/输出(I/O)控制,也就是对机床的各种状态的控制.如:冷却、润滑、起停刀具自动交换等。分数控机床的分类一、按控制系统的特点分类1、点位控制数控机床这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置。第八页2、直线控制数控机床这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。3、轮廓控制数控机床属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能齐全得多。二、按进给伺服系统的类型分类1、开环进给伺服系统数控机床开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。2、闭环进给伺服系统数控机床闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。第九页3、半闭环进给伺服系统数控机床半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。第二部分数控编程数控机床的工作原理插补：指数据点密化的过程。在对数控系统输入有限坐标点的情况下，计算机根据线段的特征，运用一定算法，自动在有限坐标点间生成一系列坐标数据，从而自动对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹运行，使机床加工出所要求的轮廓曲线。插补是整个CNC系统控制软件的核心。目前普遍应用的插补算法分为两大类：基准脉冲插补，数据采用插补数控加工顺序的安排应遵循什么原则？加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。(2)先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。(3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。(4)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。一、基本编程第十页M功能的实现所谓M功能就是数控机床的辅助功能，包括主轴旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方式的控制等等。M98P123L10进给功能FF指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(每转进给量mm/r)。当工作在G01，G02或G03方式下，编程的F一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。借助于机床控制面板上的倍率按键，F可在一定范围内进行修调，当执行螺纹切削循环G76、G92及螺纹切削G32时，倍率开关失效，进给倍率固定在100%。刀具功能T功能实现，所谓T功能实际上就是数控机床对刀具的控制功能。就是通过PLC实现刀具调用、换刀等一系列功能。T代码用于选刀，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。执行T指令，转动转塔刀架，选用指定的刀具。当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时，先执行T代码指令，而后执行刀具移动指令。刀具的补偿包括刀具偏置补偿、刀具磨损补偿及刀尖圆弧半径补偿。T指令同时调入刀补寄存器中的补偿值。刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应。主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为：转/每分钟(r/min)。恒线速度功能时S指定切削线速度，其后的数值单位为：米/每分钟(m/min)。（G96恒线速度有效，G97取消恒线速度）S是模态指令，S功能第十一