河南理工大学数控技术考试重点(背会这些保证能过)

数控技术1河南理工大学数控技术考试重点背会这些保证能过第一章1.数字控制：是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种技术方法。2.数控机床的组成：信息载体、计算机数控系统、伺服系统、测量反馈装置、机床本体3.数控机床的分类及特点1）按运动轨迹分类（1）点位控制数控机床：仅实现刀具从一点到另一点的精确定位运动，对轨迹不做控制。数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。（2）直线控制数控机床：不仅保证点与点之间的准确定位，而且要控制两点之间的位移速度和路线，一般为直线或斜线。简易数控车床和简易数控铣床。（3）轮廓控制数控机床：控制几个进给轴同时协调运动，使工件按程序规定的轨迹和速度运动，连续加工。数控车床、数控铣床和加工中心2）按控制方式分类（1）开环数控系统：无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。优点：具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉；（2）全闭环数控系统：通过检测与反馈单元，直接对运动部件的实际位置进行检测，优点：定位精度高，速度调节快；缺点：但系统的稳定性差。（3）半闭环数控系统：不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。其精度较闭系统环差，较开环系统好。系统结构简单、调试方便、精度较高，在CNC机床中应用广泛。第二章一、数控编程的基本概念：数控编程：将零件的工艺过程、工艺参数(F、S、T)、刀具位移量与方向以及辅助动作（换刀、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中的全部内容记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等）然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工。这种从零件图纸到制成控制介质的过程称为数控编程。二、数控编程的方法——手工编程和自动编程（1）手工编程：a概念：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）。b特点：几何形状不太复杂的零件；经济、及时；程序段不多，采用手工编程容易完成；在点位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工。（2）自动编程：编程自动化是当今趋势。数控技术2a.概念：利用“数控语言”编写“零件源程序”，经自动编程系统软件编译运行，并根据选定的数控机床控制系统的特定要求进行“后置处理”，生成“目标程序”，制成加工介质（如：纸带、磁盘）或工艺文件，这一过程称为“自动编程”。根据编程信息的输入和计算机对信息的处理方式的不同，可以分为语言式自动编程和图形交互式自动编程。b.适用范围：形状复杂的零件，特别是非圆曲线、列表曲线或曲面的零件;虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）;虽不复杂但计算工作量大的零件(如轮廓加工时，非圆曲线的计算)三、数控编程内容1.图纸工艺分析：分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，选定数控机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。确定加工方法加工路线的设计加工工序内容设计2.数值计算（刀具运动轨迹坐标数值计算）按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需的输入数控装置的数据，称为数值计算。数值计算主要内容：在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐标值。根据零件形状和加工路线设定坐标系，算出零件轮廓相邻几何元素的交点或切点坐标值，当用直线或圆弧逼近零件轮廓时，需要计算出其节点的坐标值，以及数控机床需要输入的其他数值。3.编制零件加工程序单加工路线、工艺参数及刀具运动轨迹确定以后，编程人员可以根据数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序单。此外，还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表等。4.制备控制介质将程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。零件加工程序的输入方式：穿孔纸带、磁盘、磁带、手工输入。5.程序的校验和试切所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，才能用于正式加工。一般采用空走刀校验、空运转画图校验以检查机床运动轨迹与动作的正确性。常用的校验和试切方法：平面轮廓零件：在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。空间曲面零件：用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。（1）在具有图形显示功能的机床上，用静态显示（机床不动）或动态显示（模拟工件的加工过程）方法，则更为方便。（2）上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。（3）当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。四、字地址程序段的一般格式：数控技术3N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_;程序段准备尺寸字进给主轴转速刀具辅助程序段序号字功能字功能字功能字功能字功能字结束符五、机床坐标系的建立机床坐标轴确定原则：先确定Z轴和X轴，再确定Y轴1.Z坐标轴的确定：标准规定：平行于机床主轴，刀具远离工件的方向为正。若没有主轴(如牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z轴。若主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z轴；若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z轴。2.X坐标轴的确定:标准规定：垂直于Z轴、水平，平行于工件的夹装面①在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（卧式）:从主轴尾端向工件看时，X坐标的正方向指向右边。Z轴垂直（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。②在工件旋转的机床上（车床、磨床等）：X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件的方向是X轴的正方向。3.Y坐标确定：利用已确定的X、Z坐标的正方向，根据右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则食指指向为+Y方向。右手螺旋法则：在XZ平面，大拇指为Z向，四指为X向，四指旋转90º方向为+Y方向。立式5轴数控铣床的坐标系+Z龙门数控铣床+Z+X数控技术4总结：机床坐标轴的确定方法Z轴：平行于机床主轴，刀具远离工件的方向为正；X轴：与Z轴垂直，为水平方向，并与工件装夹面平行；六、机床坐标系与工件坐标系1）机床坐标系1.机床坐标系：数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点（机械原点,机床零点）；是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。2.机床原点：数控机床进行加工运动的基准参考点，唯一性注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。3.机床参考点：是机床坐标系中一个固定不变的极限点，是机床各运动部件在各自的正向自动退至极限的一个点（由限位开关精密定位），由机床制造厂测定后输入数控系统，并记录在机床说明书中，用户不得更改相对于机床原点来讲是一个已知固定值。用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。对数控铣床、加工中心而言，机床参考点与机床原点重合，一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上；对数控车床，机床原点取在卡盘右端面与旋转中心线的交点之处，机床参考点在车刀退离主轴端面和旋转中心线最远的某一固定点。2）工件坐标系与工件原点（编程坐标系）1.工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合；2.工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算；3.工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。注意：现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行切换工件原点的设置一般应遵循下列原则：工件原点选在工件图形的尺寸基准上，以利于编程；工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上；可提高工件的加工精度和一致性。工件原点最好选在工件的对称中心上；要便于测量和检验。注意：设定编程坐标系时，假定工件固定不动，用刀具运动的坐标系来编程。3）机床坐标系与工件坐标系的关系机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方向也相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到数控系统中。(G54)Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴数控技术5对刀点概念：在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。选择原则：在机床上找正容易，加工中检查方便;要便于数学处理和简化编程;有利于提高加工精度，引起的加工误差小。注：对刀点可选在零件上或零件外，应与零件的定位基准有一定的尺寸关系。尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。脉冲当量：对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量。七、模态代码（续效代码）：一经使用，便保持有效到以后的程序段中，遇同组代码失效。非模态代码（非续效代码）：只在本程序段有效。1、准备功能指令（G指令）2、辅助功能指令（M指令）3、F代码：进给功能，续校代码，mm/min(进给速度)、mm/r(转速)4、S代码：主轴转速控制指令，模态指令，S指令只有在主轴速度可调时有效。5、T代码：刀具功能代码一、与坐标系相关的指令1.G90、G91——绝对坐标指令与增量坐标指令2.G92、G54——坐标系设定指令G92：通过设定刀具起点（对刀点）与工件坐标系原点的相对位置关系来建立工件坐标系，在程序中，利用G92指令及刀具当前位置，建立新的工件坐标系。一般G92程序段用在整个程序的最前面。编程格式：G92Xa_Y_bZ_c_a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值G54——坐标系设定指令(G53~G59)工件原点相对机床原点的坐标值称为原点偏置值，G54~G59为原点偏置选择指令。机床开机后，先返回参考点再使刀具中心或刀尖移到工件原点，并将该位置设为零，该位置即为工件原点。设置方式：在offsetsetting中坐标系设置。格式：G54G90G00X_Y_Z_;(铣床使用)3.G17,G18，G19——坐标平面设定指令数控技术6G17：指定零件进行xy平面加工G18：指定零件进行zx平面加工G19：指定零件进行yz平面加工注：默认值为G17，两维平面不必设定（如数控车床）二、运动控制指令1.G00——快速点定位指令2.G01——直线插补指令，G01程序段中必须指定进给速度F；G01与F都是续效指令。3.G02、G03——圆弧插补指令G02：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。顺、逆方向判别规则：沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察，来判别圆弧的顺、逆时针方向。①当采用圆心坐标（i、j、k）编程：X、Y、Z为圆弧终点坐标的值，i、j、k为圆心坐标减去圆弧起点坐标的值；②半径R编程：X、Y、Z为圆弧终点坐标的值，R为半径值，小于或等于180度圆弧用+R，大于180度圆弧用-R编程。G00,G01,G02,G03是同组续效指令，缺省值G014.G04——暂停（延时）指令使刀具作短时间无进给光整加工，用于车槽、钻孔到孔底、镗平面、锪孔等对粗糙度有要求的场合。经过指令的暂停时间，再继续执行下一程序段。注意：G04为非续效指令，只在本程序段有效。三、与刀具补偿有关的指令——T功能1.刀具半径补偿指令（G41、G42、G40--模态指令）G41为刀具左补偿：指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的左边；G42为刀具右补偿：指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的右边；G40为取消刀补。G41、G42与G01,G02，G03配合使用