数控加工工艺与编程

第一章概述数控加工工艺及编程第一代:1952年,美国麻省理工学院研制,电子管控制的第一台三坐标联动的铣床；第二代:1959年,出现了晶体管控制的“加工中心”；1.1数控加工技术概况第四代:1967年以计算机作为控制单元的数控制系统.第五代:1970年,美国英特尔开发使用了微处理器,进入计算机数控即是CNC。第三代:1965年,出现了小规模集成电路，使数控系统的可靠性得到了进一步的提高；以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统,称为普通数控系统,即NC系统.1.2数控加工的特点与普通机床加工相比，数控机床的特点：1.自动化程度高；2.具有加工复杂形状零件的能力；3.生产准备周期短；4.加工精度高、质量稳定；5.生产效率高；6.易于建立计算机通信网络；工艺分析数控加工程序工序卡BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFTZENDWHOMETPgDnOPgUpJRSTE65“432？198:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYX零件图机床加工零件产品通用机床的加工工艺分析数控加工程序工序卡BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFTZENDWHOMETPgDnOPgUpJRSTE65“432？198:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYX零件图程序设计数控装置(穿孔纸带等)(伺服系统)机床加工零件产品介质输入手动输入微机编程输入1.3数控机床的加工原理工艺分析数控加工程序工序卡BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFTZENDWHOMETPgDnOPgUpJRSTE65“432？198:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYX零件图程序设计数控装置(穿孔纸带等)(伺服系统)机床加工零件产品介质输入手动输入微机直接输入插补原理与计算机数控系统1.插补的概念:采用小段直线或圆弧拟合理想轮廓线。2.插补方法逐点插补法：代数运算法、醉步法数字积分法时间分割法逐点插补法的四个步骤1.偏差判别；2.坐标进给；3.偏差计算；4.终点判别。(1)直线插补原理(偏差Fn≥0在线上)(2)圆弧插补原理(Fn≥0在圆上)(3)逐点比较法的象限处理直线插补：四个象限有四组计算公式；顺时针圆弧插补：四个象限有四组计算公式；逆时针圆弧插补：四个象限有四组计算公式；插补原理——轨迹控制原理。1.4数控加工的主要应用对象（1）形状复杂、加工精度高或用数学方法定义的复杂曲线、曲面。（2）公差带小、互换性高、要求精确复制的零件。（3）用通用机床加工调整、制造复杂的零件。（4）高价值的零件。（5）小批量生产的零件。（6）需要钻、镗、绞、攻螺纹、铣联合加工的零件。1.5数控编程技术1.5.1程序编制的内容：（1）分析工件零件图，确定工艺过程（确定加工方案、选择合适的机床、刀具、夹具；确定走刀路线及切削用量）。（2）数学处理。（3）编写程序单。（4）制作程序介质、输入程序。（5）程序校验和试切。下下下1.5.2程序编制的方法：手工编程、自动编程1.手工编程：适合于工件形状不复杂、计算简单、程序段不长的点位加工及平面轮廓加工场合。手工编程是自动编程的基础。手工编程过程：零件图样确定工艺过程数学处理编写加工程序单制备控制介质程序效验和首件试切数控机床修改2.自动编程:借助编程软件用计算机辅助生成加工程序。(适用于工件形状复杂、编程工作量大、不具备刀具半径自动补偿功能的机床或联动轴数超过两轴以上的加工编程场合)1.5.3数控编程技术的发展概况1.5.4技术现状与趋势1.6数控技术的发展趋势1.6.2数控机床的发展趋势1.6.1数控系统的发展趋势本章重点与难点：重点：数控加工的特点；数控加工机床的工作原理；自动编程、手动编程的特点。完1.2数控机床的组成控制介质：人际联系(人机对话)的中间媒介物——穿孔纸带、穿孔卡片、磁带、磁盘等。控制装置：接受加工信息经系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲给伺服系统。伺服系统：将来自数控装置的脉冲信号转换为机床移部件的运动(按数控程序预定要求的动作)。反馈装置：检测数控机床坐标轴的实际移动速度和位移，并将信息反馈到数控装置或伺服驱动中构成闭环控制系统。机床本体：1.3数控机床的控制对象1.主运动控制：机床主轴的正、反转的自动换挡及无极调速。2.进给运动控制:数控机床的主要控制功能。3.输入/输出(I/o)控制:对机床的各种状态进行控制(主轴的运动状态、冷却和润滑装置运动状态、刀具自动交换、工件的夹紧与松开、工作台的转位等)。1.6数控机床的分类金属切削类数控机床：数控车(铣.刨.磨.钻.镗等)金属成形类数控机床：数控折弯(弯管.成形等)数控特种加工机床：数控线切割(电火花等)按用途分其他类数控机床：数控三坐标测量机.雕刻机等点位控制数控机床：数控镗(钻.冲.点焊)图1—3直线控制数控机床：简易数控车(镗等)图1—4轮廓控制数控机床：数控车(铣.磨等)图1—5按运动方式分按控制原理分开环控制数控机床：无反馈装置(图1—9)闭环控制数控机床：检测实际位移(图1—10)半闭环控制数控机床：检测伺服转角(图1—11)按数控系统类型分：经济型系统、普及型系统、高档系统、PC开放系统。下下下点位控制数控机床三轴联动数控铣机床轮廓控制数控机床五轴联动数控铣机床下直线控制数控机床（1）开环数控机床（3）半闭环控制数控机床（2）闭环控制数控机床下小型计算机（1970年）、微处理器或微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数控系统（90年代后）。这种数控系统又称为软线数控，即计算机数控系统，简称CNC（ComputerNumericalControl）PC——可编程序控制器。电子管（1952年）、晶体管和印刷电路板（1960年）、小规模集成电路（1965年）、前三代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑（硬线）数控系统，简称NC（NumericalControl），目前已被淘汰。2．数控设备的发展