数控复习资料

1、一.数控技术：用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法二.数控机床的工作流程1.数控加工程序编制：从零件图样到制成控制介质全部过程。2.程序输入：将零件程序、控制参数和补偿数据输入数控装置。3.译码：将加工信息和其它辅助信息翻译成计算机能识别的数据形式并存在指定内存区域。4.刀具补偿：补偿刀具形状及尺寸误差，包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。5.插补：根据给定速度和轮廓线型的要求，在轮廓之间，确定中间点的方法。6.位置控制和机床加工 ：伺服电机驱动机床的运动部件加工工件。第二节 数控机床的组成和分类一. 数控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机

2、床本体五部分组成。 二. 数控机床的分类三、数控机床主要技术指标Ø 数控机床的规格指标 1.行程范围 2.摆角范围 3.刀库容量和换刀时间4.控制轴数与联动轴数 Ø 数控机床的精度指标 1.分辨率和脉冲当量 2.定位精度和重复定位精度 3.分度精度 Ø 数控机床的运动性能指标 1.主轴转速 2.位移速度和进给速度 Ø 数控机床的可靠性指标 1.平均无故障工作时间 2.平均修复时间 3.平均有效度A四.数控机床适用范围数控机床适用于品种变换频繁、批量较小，加工方法区别大且复杂程度较高的零件。第二章三.数控编程的方法1.手工编程手工完成程序编制全部工作(包括

3、用计算机进行辅助数值计算)。 特点：耗费时间长，易出错，无法胜任复杂形状零件编程。适用情况：几何形状较为简单零件，点位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工。2.自动编程 在编程过程中，除分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成，如坐标值计算、零件加工程序单的编写、自动输出加工程序单及制备控制介质等。特点：计算机自动绘制刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序正确性，并及时修改；计算机代替编程人员完成繁琐数值计算，提高编程效率；解决手工编程无法完成复杂零件编程。 根据编程信息的输入与计算机处理信息的方式不同，分为语言式自动编程和图形交互式自动编程。适用：形状复杂零件，具有

4、非圆曲线、列表曲线或曲面的零件。 手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。 自动编程适用于： 形状复杂的零件 虽不复杂但编程工作量很大零件（如有数千个孔零件） 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）第二节 编程基础知识1.程序构成 加工程序由程序号(名)和若干个程序段组成。每个程序段又由程序段号和若干个指令字组成，指令字由字母、符号、数字组成。每段程序由；结束。程序段是数控程序的基本组成单元。 程序段由程序段号和指令字组成，指令字由字母、符号、数字组成。每段程序由；结束。程序段是数控程序的基本组成单元。2.程序段格式程序段格式指一个程序段内指令字的排列顺序和表达方式，即程

5、序段的书写规则，程序中的字、字符、数据的安排规则。 主要有三种：固定顺序程序段格式、带分隔符的固定顺序程序段格式和字地址程序段格式。固定顺序程序段格式：程序段中无地址符，字的顺序和程序段长度固定不变，不能省略。格式简单，但程序长，不直观。带分隔符的固定顺序程序段格式：程序段中也不使用地址符，但字的顺序固定，各字之间用分隔符隔开以表示地址的顺序。由于有分隔符，不需要的字可省略，但须保留相应的分隔符。 字地址程序段格式：目前采用字地址程序段格式，也称地址符可变程序段格式。程序段由顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字和程序段结束符组成。每个字都由字母开头，称为

6、“地址”。Ø 特点：程序段中指令字均以字母(地址符)开始，后跟符号和数字。Ø 指令字在程序段中的顺序无严格规定，可以任意顺序书写。Ø 不需要的指令字或与上段相同的续效代码可省略不写。Ø 虽增加了地址译码环节，但程序直观、简单，可读性强，便于检查，广泛应用于现在数控机床。3.主、子程序异同主程序是加工程序主体部分，是一个完整的零件加工程序。不同零件或不同的加工要求，都有唯一主程序。 为简化编程，可将一个程序或多个程序中的重复动作编写为单独程序，并通过程序调用的形式来执行，称为子程序。具有以下特点: Ø 子程序可被主程序或其他子程序调用，且可多次循

7、环执行；Ø 主程序调用子程序，还可调用其他子程序，即子程序嵌套；Ø 子程序执行结束，能自动返回到调用的程序中；子程序一般不可以作为独立的加工程序使用，只能通过调用来实现加工中局部动作。相同：都是完整的程序，包括程序号、程序段、程序结束指令。不同：（程序结束指令不同 ）（子程序不能单独运行，由主程序或上层子程序调用执行。）4. F、S、T指令(1)进给速度指令（F）(Feed Function) 进给速度指令用字母F及其后面的数字来表示，单位为mm/min或mm/r。例如，F150表示进给速度为150mm/min。(2)主轴转速指令（S） (Spindle Function)

8、 用字母S及其后面的数字来表示，单位为r/min。例如，S300表示主轴转速为300r/min。(3)刀具功能指令（T）(Tool Function) 在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。刀具可以用字母T及其后的两位或四位数字表示。如T06表示6号刀具，T0602表示6号刀具选用2号刀补号。（2）机床坐标系确定方法顺序：先确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y轴。1）Z坐标n 将平行于机床主轴的刀具运动坐标定义为Z坐标。n 主轴指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的刀具旋转轴，车床上的工件旋转轴。n 如果主轴能够摆动，即主轴轴线方向是变化的，则以轴线垂直于机床工作台装夹

9、面时的状态来定义Z轴。 对于Z轴的方向，规定以增大刀具与工件间距离的方向为其正方向。2）X坐标n X轴为水平面方向，垂直于Z轴并平行于工件装夹面。 n 对于不同类型机床，X轴及其方向有具体规定：p 对于刀具旋转机床，如铣床、钻床等，若Z轴垂直 (立式)，X轴为从刀具向立柱方向看向右为正；若Z轴水平 (卧式)，X轴为从刀具主轴后端向工件方向看向右为正。p 对于工件旋转机床，如车床，X轴在工件径向，并平行于横向拖板，刀具离开工件旋转中心方向其正方向。 3）Y坐标Y轴垂直于X、Z坐标，其方向根据X和Z轴按右手法则确定。4）A、B、C坐标A、B、C坐标分别为绕X、Y、Z坐标的回转进给运动，确定X、Y、

10、Z坐标的正方向后，可按右手螺旋定则来确定其正方向。5）附加运动坐标 X、Y、Z为机床的主坐标系或称第一坐标系；如除第一坐标系外还有平行于主坐标系的其它坐标系则称为附加坐标系。 附加的第二坐标系命名为、。 附加的第三坐标系命名为P、Q 、。（车床X向人，Y向下，Z向右）（铣床X向右，Y向前，Z向上）数控加工对刀目的1）将编程（工件）坐标系与机床坐标系联系起来，使机床运动部件按照编程坐标系中坐标值运动。2）实质上是获取编程坐标系坐标原点在机床坐标系中的坐标值（编程坐标系原点的机床坐标）。3）依据是机床坐标系与编程坐标系之间的关系。刀具补偿分类基点与节点基点：构成零件轮廓的两相邻几何元素的交点或切点

11、。节点：在误差允许范围内，逼近非圆曲线的若干个直线段或圆弧段的交点或切点。一般数控机床都具有直线和圆弧插补功能、刀具半径补偿功能，由直线和圆弧组成零件轮廓，只需计算零件轮廓基点坐标。方法：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧的解析方程：将两相邻几何元素的方程联立，解出各交点或切点的坐标。若数控机床没有刀具半径补偿功能，由直线和圆弧组成零件轮廓，需要根据零件轮廓和刀具半径计算出刀位点轨迹上基点坐标。方法：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧等距线解析方程：二.自动编程自动编程可分为：以自动编程语言为基础的自动编程方法（语言式自动编程）和以计算机绘图为基础的自动编程方法（图形交互式自动编程）。(1)语言式

12、自动编程 编程人员根据工件的图样要求，分析其工艺特点，以语言(源程序)的形式表达出加工的全部内容。然后把这些内容全部输入计算机进行处理，制作出数控加工程序。源程序用规定的语言和语法编写，如APT语言等，有别于手工编程的加工程序，它不能直接被数控机床接受，必须经过计算机的编译、后置处理后，才能输出给数控机床。 计算机对源程序的处理方式是编程人员必须一次性将编程信息全部向计算机交待清楚，计算机对这些信息一次处理完毕，并得到结果。 (2)图形交互式自动编程 以计算机绘图为基础，用图形交互式进行自动编程的方法。 编程人员首先对工件图样进行工艺分析，确定构图方案，然后利用自动编程软件本身的CAD和CAM

13、功能，在屏幕上以人机对话方式构建出几何图形，并选择刀具路径和加工方式，系统自动输出加工程序。 图形定义、进给路线的确定和加工参数的选择，整个过程都在对话方式下完成，不需用数控语言编写源程序。 图形交互式自动编程软件从适用范围上可以十分方便地实现三维曲面的几何造型及自动编程。常用软件：UG、Pro/E、CATIA、MasterCAM、CIMATRON、CAXA等。 第三章简化编程指令 1.镜像功能G24、G25 功能：利用镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的对称部分。 镜像功能G24、G25格式: G24 X_Y_Z_； M98 P_； G25 X_Y_Z_；说明： G2

14、4指令建立镜像，G25指令取消镜像。G24、G25为模态指令，可相互注销，G25为缺省值。 X、Y、Z为镜像位置。 M98调用的子程序为原像的刀具轨迹。 2. 缩放功能G50、G51 功能 使用图形比例变换功能可使原编程尺寸按各轴按相同比例缩放编程缩小或放大。 格式 G51 X_Y_Z_P_； M98 P_； G50； G51指令建立缩放，G50取消缩放。X、Y、Z为缩放中心的坐标值，P为缩放倍数。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。缩放加工以G51后的坐标值（X，Y，Z）为缩放中心，按P规定的缩放比例进行自动编程。3. 旋转变换G68、G69 功能: 当工件的某一部分可以通过工件的其他

15、部分绕某坐标原点旋转一定角度来生成时，可以利用旋转变换功能和子程序只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的其它部分。G68建立旋转，G69取消旋转，X、Y、Z为旋转中心的坐标值，P为旋转角度，单位是(°) ，0P360°。在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。G68、G69为模态指令，G69为缺省值。 格式:G17 G68 X_Y_P_；（在XOY平面旋转）；G18 G68 X_Z_P_；（在XOZ平面旋转）；G19 G68 Y_Z_P_；（在YOZ平面旋转）；M98 P_；CNC系统CNC系统由数控程序、输入输出设备、 CNC装置、可编程控制器(PLC)、主轴驱动装置、进

16、给驱动装置、检测装置等组成。接口电路主要作用： 一、进行必要电气隔离，防止干扰信号引起误动作。主要用光电耦合器或继电器将CNC装置和机床之间信号在电气上加以隔离。 二、进行电平转换和功率放大。一般CNC装置的信号是TTL电平，而机床控制信号通常不是TTL电平，且负载较大，需要进行必要的信号电平转换和功率放大。 三、进行模拟量与数字量之间转换。第五章1.插补的基本概念脉冲增量插补 每次插补结束向各运动坐标轴输出一个控制脉冲，各坐标产生一个脉冲当量或行程增量。脉冲频率代表坐标运动速度，脉冲数量代表运动位移大小。主要有逐点比较法、数字积分法等。数据采样插补 采用时间分割思想，根据编程进给速度，将轮廓

17、曲线分割为每个插补周期的进给直线段(轮廓步长)，进行数据密化来逼近轮廓曲线，再将轮廓步长分解为各个坐标轴进给量(一个插补周期的进给量)，作为指令发给伺服驱动装置。位置测量装置测量实际位移，并反馈给插补器与指令值比较，有误差则运动，误差为零则停止，完成闭环控制。主要有直接函数法、双DDA算法等。一、逐点比较法基本原理：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轮廓误差，由此误差决定下一步刀具的移动方向，使刀具向减少误差方向移动。第一节拍：偏差判别第二节拍：进给第三节拍：偏差计算第四节拍：终点判别第六章数控伺服系统是以机床运动部件(如工作台、主轴和刀具等)的位置和速度作为控制量的

18、自动控制系统。数控伺服系统作用在于接受来自数控装置的进给脉冲信号，经过一定的信号变换及电压、功率放大，驱动机床运动部件实现运动，并保证动作的快速性和准确性。 伺服系统既是数控机床控制器与刀具、主轴间的信息传递环节，又是能量放大与传递的环节，它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。二、数控机床伺服系统的基本组成开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床运动部件组成。执行元件通常选用步进电动机。 闭环（半闭环）伺服系统由驱动控制单元、执行元件、机床运动部件、反馈检测元件、比较环节组成。三、数控机床伺服驱动系统的分类按控制原理和有无位置反馈装置分为开环和闭环伺服系统；按用途和功能分为进给驱动系统和

19、主轴驱动系统；按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服驱动系统和电气伺服驱动系统。电气伺服驱动系统又分为直流伺服驱动系统、交流伺服驱动系统及直线电动机伺服系统。 一、步进电机工作原理 步进电机伺服系统是典型的开环控制系统。步进电机受驱动线路控制，将进给脉冲序列转换成为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。进给脉冲的频率代表了驱动速度，脉冲的数量代表了位移量，而运动方向是由步进电机的各相通电顺序来决定。系统没有反馈检测环节，精度主要由步进电机来决定，速度也受到步进电机性能的限制。检测装置：旋转变压器、感应同步器、编码器、光栅、磁栅第七章数控机床机械结构 机床基础件

20、：床身、底座、立柱、横梁、工作台 主运动系统（主轴） 进给传动系统 辅助功能部件：气动、润滑、冷却、排屑、防护等 刀架或自动换刀装置（ATC） 自动托盘交换装置（APC、AWC） 特殊功能装置：刀具破损监控、精度检测等。 二、数控机床的主传动系统1.带有变速齿轮的主传动：大、中型数控机床采用较多的一种方式。2.通过皮带传动的主传动：主要应用在小型数控机床上。3.由主轴电机直接驱动的主传动 ：简化主轴箱体结构，提高主轴部件刚度。三.进给传动系统作用将伺服电机的旋转运动转变为执行部件的直线运动或回转运动。进给系统组成:伺服电机及检测元件、传动机构、运动变换机构、导向机构、执行件。常用的传动机构:一

21、到两级传动齿轮和同步带； 运动变换机构:丝杠螺母副、蜗杆蜗轮副、齿轮齿条副等；导向机构:滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、轴承等。编程O1234;N1 T0101; （换1号刀，确定其坐标系）N2 M03 S400 ;（主轴以400r/min 正转）N3 G00 X40 Z5 ;（到程序起点位置）N4 G00 X0; （刀具移到工件中心）N5 G42 G01 Z0 F60; （加入刀尖圆弧半径补偿，工进接触工件）N6 G03 U24 W-24 R15; （加工R15 圆弧段）N7 G02 X26 Z-31 R5; （加工R5 圆弧段）N8 G01 Z-40; （加工26 外圆）N9 G00 X30

22、; （退出已加工表面）N10 G40 X40 Z5; （取消半径补偿，返回程序起点位置）N11 M30 ;（主轴停、主程序结束并复位）编制加工程序：工件坐标系如图，XOY坐标平面设定在工件上表面，按箭头所示路径进行加工，加工开始时刀具距工件上表面50mm，切削深度为5mm，采用5 mm立铣刀。G01 X30O0100;N010 G92 X-10 Y-10 Z50;N020 G90 G17;N030 G00 Z-5;N040 G42 G00 X4 Y10 D01;N050 M03 S900;N060 F800;N070 G03 X40 Y20 R10;N080 G02 X30 Y30 R10;N

23、090 G01 X10 Y20;N100 Y5;N110 G00 Z50 M05;N120 G40 G00 X-10 Y-10;N130 M30;O0010;N0010 G92 X50 Z10; (设定编程原点)N0020 G90 G00 X20 Z2 T0101 S600 M03; (快进A-B)N0030 G01 X20 Z-14 F100; (车外圆B-)N0040 G01 X28 Z-38; (车圆锥C-D)N0050 G01 X28 Z-48; (车外圆-E)N0060 G01 X42 Z-48; (车平面E-F)N0070 G00 X50 Z10 M05; (快退至起刀点F-A)

24、N0080 M02; (程序结束) 使用增量值且I、J方式： O0002; N0010 G92 X0 Y0； N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 M03 T01 ； N0030 G01 X-120 Y0 F200； N0040 X0 Y20； N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100； N0060 G03 X60 Y60 I0 J60； N0070 G01 X20 F200； N0080 Y-120； N0090 G00 X-40 Y40 M05; N0010 M02; 螺距为1.5，分4次切削，每次吃刀量为0.8、0.6、0.4、0.16mmO0

25、005;N010G92 X50 Z120;N020G00 X100 Z100;N030 T0101;N040M03 S300;N100G00 X100 Z100 T0100;N110T0201;N120G00 X60 Z101.5 ;N130X29.2;N140G32 Z19 F1.5;N150G00 X60;N160Z101.5;N170X28.6;N180G32 Z19 F1.5;N190G00 X60;N200Z101.5;N210X28.2;N220G32 Z19 F1.5;N230G00 X60;N240Z101.5;N250X28.04;N260G32 W-82.5 F1.5;N270G00 X60;N280Z101.5 T0200;N290M05;N300M30;螺距为1.5，分4次切削，每次吃刀量为0.8、0.6、0.4、0.16mmL11.5 L21 C2 P180 F3O0002; N010G92 X50 Z120;N020G00 X100 Z100 T0101;N030M03 S300;N100G00 X100 Z100 T0100;N110 M06 T0201;N115 G00 X60 Z101.5;N120G82 X29.2 Z19 C