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第七部分 数字控制技术及机械制造自动化,7.0 基本要求 熟悉机械零件加工的数控编程方法及PLC可编程逻辑控制器编程。 熟悉机械制造自动化技术有关知识、柔性自动化加工设备和各类数控机床。 熟悉基本的机械零、部件计算机辅助设计（CAD）。,了解计算机基本知识。 了解数字控制盒计算机数控的基本知识。 了解PLC可编程逻辑控制器的基本知识。 了解物流自动化、信息自动化、管理自动化和机器人的基本概念。 了解典型机械制造自动化系统的基本组成和工作过程。,了解CAPP、CAM、CAE、CIMS的基本知识及应用。 了解计算机网络技术在机械工程中的应用。 了解计算机仿真技术和计算机虚拟制造技术在机械工程中的应用。,7.1数字控制技术和数控机床,数字控制（Numerical Control）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。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 7.1.1 计算机简介 计算机系统概念 计算机软硬件组成 计算机主要技术指标,7.1.2数控机床 1.数控机床结构、特点和分类 1）组成及工作过程（P373图7.1-1） 2）运动控制方式,8,开环伺服系统方框图,闭环伺服系统方框图,9,半闭环伺服系统方框图,3）结构特点P374 4）性能特点P374 5）分类 机床数控系统的种类很多，为了便于了解和研究，可从不同的角度对其进行分类。 按运动控制的特点分类； 按伺服系统的控制方式分类 ： 按数控系统功能水平分类 ； 按工艺用途分类 ；,11,(a)点位控制,（b）直线控制,（c）轮廓控制,点位控制系统,直线控制系统,轮廓控制系统,按运动方式的特点分,按数控系统功能水平分类,13,按工艺用途分类 金属切削类数控机床：包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。 金属成型类数控机床 ：包括数控折弯机、数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。 数控特种加工机床 ：数控线（电极）切割机床、数控电火花加工、火焰切割机、数控激光切割机床等。 其它类型数控机床：如数控三坐标测量机等。,7.1.3 NC系统和CNC系统的构成、工作原理和功能,1.NC系统 2.CNC系统 1）CNC的组成图7.1-6 2）主要功能P376-377 3）工作流程图7.1-8,CNC数控装置的工作原理是它通过各种输入方式，接受机床加工零件的各种数据信息，经过CNC装置译码，再进行计算机的处理、运算，然后将各个坐标轴的分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服电动机，带动各轴运动。并进行实时位置反馈控制，使各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。CNC装置的简要工作过程如下：,工作流程包括： 数据加工程序的编制； 输入； 译码； 刀具补偿； 插补； 位置控制和机床加工,7.1.4CNC数控程序编制 CNC加工程序编制的内容及步骤 数控加工程序编制：从零件图纸到制成控制介质的全过程。 将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。,手工编程的内容和步骤,图纸工艺分析 这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺路线、工步顺序及切削用量等工艺参数等。,计算运动轨迹 根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。,错误,程序编制及初步校验 根据制定的加工路线、切削用量、刀号、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤是否正确。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,制备控制介质 将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，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。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,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，证明是正确无误的，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，并进行相应的修改。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,程序格式与典型程序代码,（1）程序的构成 零件加工程序由主程序和子程序构成，一个主程序可以有多个子程序，并可重复调用。 （2）典型数控加工程序的程序段格式： （P373） 对刀点选则左下角点，刀具半径（D01）=5mm 程序名：O2000,程 序 段,N01 G91 G17 G00 G42 D01 X85 Y-25* N02 Z-15 S400 M03 M08 * N03 G01 X85 F300 * N04 G03 Y50 I25 * N05 G01 X-75 * N06 Y-60 * N07 G00 Z15 M05 M09 * N08 G40 X75 Y35 M02 *,上面是一个完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段组成。 程序名加工程序的标识； 程序段它是一个完整的加工工步单元，它以字母N（程序段号）指令开头，有的以“；”指令结尾；有些可以什么都不要。 M02(M30)作为整个程序结束的指令，有些数控系统可能还规定了一个特定的程序开头和结束的符号，如% 、EM等。 指令字是由文字（地址符）或与其后所带的数字组成。,. 程序段的格式 程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。 目前广泛采用的是，地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式），这种格式的特点是： 1.程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。 2.指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写 。 3.不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。 这种格式程序简单、可读性强，易于检查等优点。,一般的程序段格式：,常用数控指令代码,顺序号字N 顺序号称程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成。顺序号字N是地址符，后续数字一般为14位的正整数。 一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、N12等。,准备功能字G 准备功能字G代码，用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置、固定循环等多种加工操作。我国机械工业部根据ISO标准制定了JB3208-83标准，规定G代码由字母G及其后面的二位数字组成，从G00到G99共有100种代码。 G04 暂停延时 G08 加速 G09 减速 G54零点偏置 G92 坐标系设定 辅助功能字M 辅助功能字是用于指定主轴的旋转方向、启动、停止、冷却液的开关，工件或刀具的夹紧和松开，刀具的更换等功能。辅助功能 字由地址符M和其后的两位数字组成。 M13 主轴顺时针，冷却液开 M14 主轴逆时针，冷却液开,主轴功能字S 该功能字用来指定主轴速度，单位为r/min，它以地址符“S”为首，后跟一串数字。 刀具功能字T 当系统具有换刀功能时，刀具功能字用以选择替换的刀具。它以地址符“T”为首，其后一般跟二位数字，代表刀具的编号。 进给功能字F 功能字用来指定刀具相对工件运动的速度。其单位一般为mm/min。当进给速度与主轴转速有关时，如车螺纹、攻丝等，使用的单位为mm/r。进给功能字以地址符“F”为首，其后跟一串数字代码。,坐标功能字 坐标功能字（又称尺寸字）用来设定机床各坐标的位移量。它一般使用X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E等地址符为首，在地址符后紧跟“”（正）或“”（负）及一串数字，该数字一般以系统脉冲当量（指数控系统能实现的最小位移量，即数控装置每发出一个脉冲信号，机床工作台的移动量，一般为0.00010.01mm）为单位，不使用小数点。,与坐标系有关的指令 G90/G91、G92、G53G59、G17 G19 G90/G91指令： G90指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。 G91指令表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。 注意： 这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91）默认为G90状态。,G92指令 坐标系设定的预置寄存指令，它只有在采用绝对