数控加工编程基础概述(PPT 100页).ppt

第1章数控加工编程基础，1.1数控加工基本概念1.2数控机床坐标系1.3数控编程的步骤和方法1.4数控加工技术基础1.5数控车削技术基础1.6数控铣床和加工中心技术基础1.7数控加工常用工具，数控机床的发生，1948年，美国帕森斯公司受美国空军委托1949年，在美国麻省理工大学伺服机构研究室的协助下，该公司开始研究数控机床，1952年首次试制了大型立式仿形铣床。 1959年，加工中心1967年，柔性制造系统20世纪80年代初，柔性制造单元20世纪80年代末90年代初，计算机集成制造系统，中国数控机床的现状，中国数控机床的发展， 主要经历了三个阶段：1.起步阶段(1959年至1959年)2.技术和开发阶段(1980年至1959年)3.产业化阶段(1990年至2005年)，数控机床发展趋势、高精细化、高速化、高效化、灵活化、智能化和集成，并注重技术的适用性和经济性。 1 .经济加工精度持续提高从1950年到2000年的50年间，加工精度提高了100倍左右。 2 .支撑着推进全面高速化、实现高效制造的刀具材料和刀具结构的发展，切削速度不断提高。 高速加工的另一个特点是多从单一的高速切削向全面高速化发展，不仅要缩短切削时间，还要努力减少辅助时间和技术准备时间。 3、复合加工机床促进下一代高效机床复合机床形成的意思是用一台机床实现或尽量完成从成品到成品的全部加工。 复合机床根据其结构特点，可分为工艺复合型和工艺复合型两种。 4 .工艺适用性专门化的数控机床近年来对并联机构和混合机构机床的研究(图)和可重构机床(RMT )技术的探索不断涌现，反映了制造装置能够更简单地实现个性化、多样化发展的追求。 5 .智能化和集成化成为数字化制造的重要支撑技术，采用智能技术，实现多信息融合下的重构优化智能决策、过程自适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息融合等功能，大大提高了成形和加工精度，提高了制造效率。 6 .发展敏捷制造和适应网络分布的制造系统，近十年来制造系统的发展历程基本遵循以下两个方向：发展加强制造系统智能化和自主管理功能的新制造系统，适应不确定的市场环境。 7 .向大型化和微细化两极发展的8 .配套和功能部件品种质量越来越完善，齐齐哈尔第二机床集团公司和清华大学联合开发的水轮机叶轮加工混合机构机床，一、数控机床的结构如图所示为三坐标数控铣床的结构图。、1 .信息输入装置是光电读取器、磁带驱动器、软盘驱动器等。 NC机床的加工程序也可以通过键盘手动直接输入到NC系统中的NC加工程序也可以通过RS232C或网络通信方式从编程计算机传输至NC系统。 2 .数控装置数控装置是数控机床的核心。 NC装置从内部存储器取出从输入装置发送来的一段或数段NC加工程序，通过NC装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，进行规定的秩序的运动和动作。 3 .伺服驱动装置和检查反馈装置的驱动装置接收来自数控装置的指令信息，进行功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，加工符合模式要求的部件。 因此，其伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。 驱动装置包括控制器(包括功率放大器)和致动器的大部分。目前采用直流或交流伺服电机作为执行元件。 位置检测装置检测数控机床的各坐标轴的实际位移量，经由反馈系统输入机床的数控装置后，数控装置将反馈的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值进行运动。 4 .机床主体机床主体是NC机床的主体。 包括床、床、立柱、横梁、立柱、工作台、主轴箱、进给机构、刀架、自动更换装置等机械部件。 这是数控机床自动完成各种切削加工的机械部分。 5 .辅助控制装置的辅助控制装置的主要作用是，接收数控装置输出的开闭量指令信号，通过编译、逻辑判别和运动，通过功率放大来驱动相应的电气设备，使机床的机械、液压、气压等辅助装置完成指令规定的开闭量动作。 这些控制包括主轴运动部件的变速、方向转换和起停指令、工具的选择和更换指令、冷却、润滑装置的起动停止、工件和机床部件的释放、夹紧、分度工作台的旋转分度等开闭辅助动作。 可编程逻辑控制器(PLC )具有响应快、性能可靠、易于使用、程序编程和修正容易、可直接启动机床开关等特点，目前广泛用作数控机床的辅助控制装置。 数控机床的工作过程，(1)准备阶段根据加工零件的图纸，决定加工数据(刀具轨迹坐标点、加工切削量、刀具尺寸信息等)。 根据工艺计划、所选夹具、刀具类型等选取其它辅助信息。 (2)编程阶段根据加工过程信息，用机床数控系统能识别的语言编制数控加工程序(加工过程的描述)，并填写在程序表中。 (3)准备信息载体根据制作的程序表，在信息载体(打孔带、磁带、磁盘等)中存储程序，通过信息载体将所有的处理信息传输给数控系统。 如果数控机床和计算机连接到网络，则可以将信息直接加载到数控系统中。 (4)在加工阶段执行程序后，机床NC系统(CNC )对加工程序语句进行解码、运算，转换为驱动各运动部件的动作指令，在系统的统一协调下驱动各运动部件的适时运动，自动完成工件的加工。 数控机床的特点、数控机床的特点1 .自动化程度高、减轻劳动强度、改善劳动条件的数控机床零件加工应用预先编制的程序自动完成，作业人员除了观察操作面板、零件装卸、重要工序的中间测量及机床运行外， 其他机床的工作自动连续完成直到加工完成，无需重复手工作业，劳动强度和紧张度大幅度减轻，劳动条件也得到了相应改善。 2 .适应性是用数控机床加工改造零件，只需重新编制程序即可实现零件的加工。 3 .精度高的是首先将滚珠丝杠螺母机构导入结构中，尽可能减小机械传动误差，如消除间隙的结构，其次采用软件精度补偿技术，进一步减少机械误差的第三点是程序控制加工，减少人为因素对加工精度的影响。 4 .有效部件加工所需的时间包括在线加工时间和辅助时间。 数控机床能有效地减少这两个部分的时间，因此加工生产率比一般机床高得多。 数控机床主轴的转速和进给量范围大于普通机床的范围，可以选择各工序最有利的切削量，良好的结构刚度允许数控机床进行大切削量的强力切削，有效节约了在线加工时间。 数控机床移动零件的快速移动和定位采用加速和减速措施，采用高空行程运动速度，因此快进、快退和定位所花费的时间远少于一般机床。5、利用有利于生产管理的现代化数控机床加工零件，准确计算零件加工工时，有效简化了检测和夹具、半成品的管理。 这些特点都有助于实现生产管理现代化。 数控机床在应用上也有不利的一面，在提高起步投资的情况下，对设备维护的要求很高，对工人技术水平的要求也很高。 数控机床的分类，根据工艺方法对1 .金属切削类数控机床的数控铣床、数控钻床、加工中心等2 .金属成型类和特殊加工类数控机床的数控弯曲机、数控弯曲管机、数控电火花线切割机、激光加工机、数控组装机、数控测量机进行分类，并根据控制运动轨迹进行分类， 1 .点控数控机床只能控制刀具相对于工件的精密定位控制系统，在相对运动过程中无法加工。 2 .直线控制数控机床，实现沿某坐标轴或两轴等速直线移动和加工功能的控制系统。 3 .轮廓控制数控机床可实现双轴或双轴以上联动加工，即对曲线或曲面轮廓零件的加工能力控制系统。 连动是指机床上各坐标轴的运动间存在决定的函数关系，该函数是零件的轮廓曲线(曲面)。 按、伺服系统的控制方式分类，可将数控机床分为开环控制、闭环控制、半闭环控制的数控机床。 1 .开环控制NC机床等NC机床的运动部件没有位置检测反馈装置，由步进电机驱动。图开环控制数控机床的结构，2 .在闭环控制数控机床等数控机床的运动部件上安装位置测量反馈装置，由直流或交流伺服电机驱动。 图闭环控制NC机床的结构，3 .半闭环控制NC机床将位置检测元件安装在电动机轴端或螺纹轴端，通过角位移的测量间接地计算机床工作台的实际运转位移，与NC装置的指令位移量进行比较，实现差分控制，实现如图所示的半闭环控制另外，图中的半闭环控制NC机床的结构图按功能级别分类，通常将NC机床分为高、中、低级(也称为经济型)三种。 数控机床水平的高低主要指其主要技术参数、功能指标和重要部件的功能水平等内涵。 例如，应用1 .中央处理单元2 .分辨率和进给速度3 .多轴联动功能4 .显示功能5 .通信功能、1 .数控系统和数控机床2、数控加工原理、1.1数控加工的基本概念、数控技术来自动控制其运动和辅助动作的机床。 数控编程和加工技术，一、数控系统和数控机床，用数字信号控制机构的运动过程。 实现数字控制相关功能的软件、硬件单元的整合。以计算机为中心的数控系统、1、数控、2、数控系统、3、计算机数控系统、4、数控机床、2、数控加工原理、数控编程与加工技术、LGDZY、1、数控加工过程、2、数据转换与控制过程、解码刀插补运算插补计算机床坐标系2、坐标轴及其运动方向3、机床坐标系4、坐标原点5、机床坐标系的设定6、绝对坐标编程和增量坐标编程、1.2NC机床的坐标系、相对于各移动坐标轴的旋转运动坐标轴为a、b、c轴(旋转轴)。 旋转运动坐标轴a、b、c的正方向用右手的螺旋法则判定。 数控编程和加工技术，一、机床坐标系、机床固有的用于确定工件坐标系的基本坐标系。 基本坐标轴为x、y、z轴(移动轴)基本坐标轴x、y、z的关系及其正方向通过右手的直角法则进行判定。 主轴旋转方向：从主轴后端朝向前端(工具或工件端)顺时针向主轴正转方向旋转。数控编程和加工技术、1、ISO2001标准规定、(1)工件不动，刀具对静止工件运动。(2)加大工件和工具的距离的方向是机床运动的正方向。 2、坐标轴的判定方法，Z轴：平行于机床主轴轴的坐标轴。NC卧式升降台铣床的x轴、2、坐标轴及其运动方向、旋转运动a、b、c轴、Y轴： z、与x轴垂直的坐标轴。NC卧式升降台铣床的z轴、NC车床的z轴、NC立式升降台铣床的z轴、X轴：与工件安装平面平行的坐标轴。NC车床的x轴、NC立式升降台铣床的x轴、三、工件坐标系、NC编程和加工技术在零件图中制作，用于编程的坐标系也称为编程坐标系。 四、坐标原点、一、机床坐标系原点、机床基准点也称为基准点，多数具有增量位置测量系统的数控机床都必须具有。 这是由数控机床的工作空间决定的固定点，机床的原点和决定的尺寸相连，用“r”表示。 3、工件原点、机床坐标系原点也称为机械原点或零点，用“m”表示。 2、机床的基准点、零件原点工件原点即工件坐标系原点也称为程序原点或程序原点，用“w”表示。 这是在编程期间为工件定义的几何基准点。 使用、五、工件坐标系的设定、NC编程和加工技术、1、G92指令设置工件坐标系，以工件原点为基准测量刀具起点的坐标值，将该坐标值用G92指令保存到系统的存储器中，作为零件所有加工尺寸的基准点。 因此，在各程序的开头设定工件原点的偏移值。 其型号如下： N0010G92XaYbZc在工件坐标系中设定工件坐标系加工部件、G92X_Y_Z_、G92指示不运动工件，指定的坐标值只是设定了工件原点在工件坐标系中的位置，刀具不运动。 的双曲馀弦值。 其中，x、y、z的值是从工件原点到刀具当前位置a的距离。 2、可按G54G59指令设置工件坐标系，使用数控编程和加工技术、G54G59指令，在机床行程范围内设置6个工件坐标系。 例如，通过G54G56指令设定3个工件坐标系。 首先，设定G54G56原点偏移寄存器：元件1:G54X12.0Y8.0Z0元件2:G55X24.0Y27.0Z0元件3:G56X42.0Y10.0Z0，使用G54G59指令设定工件坐标系时，首先将G54G59的坐标值输入原点偏移寄存器另外，调用N0100G56在机床坐标系中设定第三个工件坐标系加工第三个零件、N0070G55在机床坐标系中设定第二个工件坐标系加工第二个零件、N0010G54在机床坐标系中设定第一个工件坐标系加工第一个零件 3， 使用G50指令设置工件坐标系，数控编程和加工技术，(2)Z轴的坐标零点可根据附图的技术要求和加工方便性，选择工件的左、右端面或其他位置。 但是，必须与编程原点一致。 数控车床通常通过G50指令设定工件坐标系。 设定该工件坐标系的形式与G92指令相同。 G50XaZc，式中，a、c刀尖与工件坐标系原点的距离也是刀具原点的坐标值。 G50命令创建的坐标系是与刀尖当前位置直接相关的工件坐标系。 该坐标系的特征在于(1)X轴的坐标零点位于主轴旋转中心线上。 数控编程和加工技术、设定三个工件坐标系方法的指令和参数参照下表，通过工件原点偏移的方法设定工件坐标系，也可以实现零件的空转试验切削加工。 方法是将程序原点向刀柄方向偏移，使刀具在加工过程中与工件保持安全距离，避免在运行过程中与工件接触。工件坐标系的三种设定方法和参数、六、绝对坐标编程和增量坐标编程、NC编程和加工技术、一、绝对坐标编程、绝对坐标编程在程序段中用G90指令设定，该指令是后续程序中的所有程序在坐标系中，所有点的坐标都被给定为固定点作为坐标原点，即，以固定坐标原点为起点计算各点的坐标值的坐标系称为绝对坐标系。 使用绝对坐标系决定刀具(或工件)的运动轨迹坐标值