机床数控技术

1、机械工程实践中心课件机械工程实践中心课件机床数控技术机床数控技术 目目 录录 第一部分第一部分 机床数控技术的基本知识机床数控技术的基本知识 第第二二部分部分 数控机床的手工编程与操作数控机床的手工编程与操作第一部分第一部分 机床数控技术的基本知识机床数控技术的基本知识兰州交通大学机械工程实践中心兰州交通大学机械工程实践中心1 有关机床数控的概念有关机床数控的概念1 1、数控（、数控（NCNC） 数字控制（数字控制（Numerical controlNumerical control）的的简称。指用数字信息通过控制装置实现对简称。指用数字信息通过控制装置实现对机械设备动作的控制。机械设备动作的

2、控制。2 2、数控系统（、数控系统（NCSNCS） 数字控制系统（数字控制系统（Numerical Control Numerical Control SystemSystem）的简称。指采用数控技术的控制）的简称。指采用数控技术的控制系统。系统。3 3、数控设备（、数控设备（NCUNCU） 数字控制设备（数字控制设备（Numerical Control Numerical Control U U）的简称，指装备了数控系统的受控设备。）的简称，指装备了数控系统的受控设备。 1 有关机床数控的概念（续）有关机床数控的概念（续）4 4、机床数控技术、机床数控技术 机床数字控制技术的简称，指用数字化

3、机床数字控制技术的简称，指用数字化的信息对机床实行控制的一门技术。的信息对机床实行控制的一门技术。5 5、数控机床、数控机床 数字控制机床（数字控制机床（Numerical Control Numerical Control toolstools）的简称，指装备了数控系统的机床，）的简称，指装备了数控系统的机床，包含在数控设备中。国际信息处理联盟第五包含在数控设备中。国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其它符统能够逻辑地处理具有

4、使用号码，或其它符号编码指令规定的程序。号编码指令规定的程序。 2 数控机床的优点数控机床的优点2 数控机床的优点数控机床的优点(续续)数控铣削加工的零件数控铣削加工的零件加工中心加工的零件加工中心加工的零件2 数控机床的优点（续）数控机床的优点（续）1 1、适合于复杂形状零件的加工、适合于复杂形状零件的加工2 2、加工精度和尺寸重复精度高，加工质量稳、加工精度和尺寸重复精度高，加工质量稳定性好。定性好。 3 3、实现计算机控制，排除人为误差。、实现计算机控制，排除人为误差。 4 4、生产效率高，经济效益明显。、生产效率高，经济效益明显。5 5、减轻工人劳动强度，改善劳动条件，可以、减轻工人劳

5、动强度，改善劳动条件，可以实现一人多机操作。实现一人多机操作。6 6、可以精确地计算成本和安排生产进度，有、可以精确地计算成本和安排生产进度，有利于生产管理的现代化。利于生产管理的现代化。3 数控机床的组成数控机床的组成 1 1、输入输出装置、输入输出装置2 2、数控系统（亦称、数控系统（亦称CNCCNC装置）装置）3 3、伺服系统、伺服系统4 4、位置检测装置（亦称反馈元件）、位置检测装置（亦称反馈元件）5 5辅助装置辅助装置6 6机床本体机床本体3 数控机床的组成（续）数控机床的组成（续） 数控机床的逻辑组成数控机床的逻辑组成 3 数控机床的组成（续）数控机床的组成（续） FANUC FA

6、NUC 系列系列 150150i i B B型数控装置型数控装置 FANUC 系列系列 150i B型数控装置型数控装置 4 数控机床的工作过程数控机床的工作过程 数控机床加工一个零件的过程数控机床加工一个零件的过程 5 数控机床的应用范围数控机床的应用范围 数控机床的应用范围数控机床的应用范围 5 数控机床的应用范围（续）数控机床的应用范围（续）1 1 批量小而又多次重复生产的零件；批量小而又多次重复生产的零件；2 2 几何形状、结构复杂的零件；几何形状、结构复杂的零件；3 3 在加工过程中必须进行多种加工的零件；在加工过程中必须进行多种加工的零件；4 4 切削余量大的零件切削余量大的零件5

7、 5 必须严格控制公差的零件必须严格控制公差的零件6 6 需要频繁改型的零件需要频繁改型的零件7 7 加工过程中如果发生错误将会造成严重浪费加工过程中如果发生错误将会造成严重浪费的贵重零件的贵重零件8 8 需要全部检验的零件；需要全部检验的零件；6 数控机床的分类数控机床的分类二、按伺服系统类型分类二、按伺服系统类型分类 1 1、开环控制数控机床开环控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）2 2、闭环控制数控机床、闭环控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）3 3、半闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）二、按控制系统的

8、特点分类二、按控制系统的特点分类 1 1、点位、点位控制数控机床控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续） 1 1、点位控制数控机床、点位控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）2 2、直线控制数控机床、直线控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）2 2、直线控制数控机床、直线控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）3 3、轮廓控制数控机床、轮廓控制数控机床6 数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）3 3、轮廓控制数控机床、轮廓控制数控机床6 数控机床的分类数控机床的分类(续续)三、按加工工艺及机床用途的类型分类三、按加工工艺及机

9、床用途的类型分类1 1、金属切削类金属切削类2 2、金属成型类、金属成型类3 3、特种加工类、特种加工类4 4、测量绘图类、测量绘图类四、按同时控制坐标轴数分类四、按同时控制坐标轴数分类1 1、两坐标数控机床、两坐标数控机床2 2、5/25/2坐标数控机床（两坐标半联动）坐标数控机床（两坐标半联动）3 3、三坐标数控机床、三坐标数控机床4 4、多坐标数控机床、多坐标数控机床7 数控机床坐标系的确定数控机床坐标系的确定1、坐标轴的确定规则、坐标轴的确定规则 基本坐标：基本坐标： X、Y、Z轴轴由右手定则确定由右手定则确定回转坐标：回转坐标： A、B、C轴轴由右手螺旋法则由右手螺旋法则确定确定2、

10、坐标轴的确定方法、坐标轴的确定方法 1）Z轴轴 数控车床数控车床立式立式5 5轴数控铣床轴数控铣床立式立式3 3轴数控铣床轴数控铣床 3）Y轴轴 4）回转坐标）回转坐标 A、B、C+X立式立式5 5轴数控铣床轴数控铣床用右手螺旋法则判断。用右手螺旋法则判断。1、数控机床程序编制的内容和步骤、数控机床程序编制的内容和步骤 8 数控加工程序的结构数控加工程序的结构1、程序的组成、程序的组成 8 8 数控加工程序的结构（续）数控加工程序的结构（续）2、程序代号、程序代号 8 数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续) 3、程序段、程序段N30 G01 G42 X150. Y400. F200;8

11、数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续) 4、程序结束标志、程序结束标志 8 数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续) 5、子程序、子程序 8 数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续) 8 数控加工程序的结构（续）数控加工程序的结构（续）9 数控机床的插补功能数控机床的插补功能一、快速定位指令（一、快速定位指令（G00G00指令）指令）1 1功能：从所在点，按机床提供的快速进给速度移功能：从所在点，按机床提供的快速进给速度移动到规定位置。动到规定位置。2 2格式：格式：G00 X- Y- Z-G00 X- Y- Z-；3 3说明：说明：（1 1）G00G00模态指令；模态指令；（2

12、 2）G00G00快速定位的速度与以前程序段中的进给速度快速定位的速度与以前程序段中的进给速度无关；无关；（3 3）G00G00开始时刀具逐渐加速至设定速度，快速移动开始时刀具逐渐加速至设定速度，快速移动接近目标点后，再减速至目标点；接近目标点后，再减速至目标点；（4 4）不能用于切削加工。）不能用于切削加工。9 数控机床的插补功能数控机床的插补功能(续续)二、直线插补（二、直线插补（G01G01指令）指令）1 1、功能：以给定的进给速度，采用直线插补、功能：以给定的进给速度，采用直线插补方式进行切削加工。方式进行切削加工。2 2、格式：、格式：G01 X- Y- Z- F-G01 X- Y-

13、 Z- F-；3 3、说明：说明： 模态指令；模态指令； 最初的最初的G01G01指令单节中的速度指令单节中的速度F F必须指必须指定，否则进给速度被认为是定，否则进给速度被认为是0 0，执行程序时，执行程序时，机械不能动，并产生警示。机械不能动，并产生警示。9 数控机床的插补功能数控机床的插补功能(续续)三、圆弧插补指令三、圆弧插补指令（G02G02，G03G03指令）指令）1 1、功能、功能 使刀具在给定平面内，以给定的进给速度进使刀具在给定平面内，以给定的进给速度进行顺时针（逆时针）圆弧插补加工，切削出圆弧行顺时针（逆时针）圆弧插补加工，切削出圆弧轮廓。轮廓。2 2、格式、格式 G17

14、G02G17 G02（G03G03）X- Y- I- J- F-X- Y- I- J- F-；XYXY平面平面 R- R- G18 G02 G18 G02（G03G03）X- Z- I- K- F-X- Z- I- K- F-；XZXZ平面平面 R-R- G19 G02 G19 G02（G03G03）Y- Z- J- K- F-Y- Z- J- K- F-；YZYZ平面平面 R-R-第二部分第二部分 数控机床的手工编程与操作数控机床的手工编程与操作兰州交通大学机械工程实践中心兰州交通大学机械工程实践中心1 数控车床的手工编程数控车床的手工编程 1. 熟悉数控车床的操作面板熟悉数控车床的操作面板

15、 2. 采用单段运行方式练习数控车床的常用加工指令操采用单段运行方式练习数控车床的常用加工指令操作作1 数控车床的手工编程数控车床的手工编程 3. 手工编程手工编程 如图所示工件，毛坯为如图所示工件，毛坯为45120棒材，材料为棒材，材料为45钢，数控车削端钢，数控车削端面、外圆。面、外圆。 （1）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线1）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持45外圆，使工外圆，使工件伸出卡盘件伸出卡盘80，一次装夹完成粗精加工。，一次装夹完成粗

16、精加工。2）工步顺序）工步顺序 粗车端面及粗车端面及40外圆，留外圆，留1精车余量。精车余量。 精车精车40外圆到尺寸。外圆到尺寸。1 数控车床的手工编程数控车床的手工编程(续续)（2）选择机床设备）选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用选用SK50型数控卧式车床。型数控卧式车床。（3）选择刀具）选择刀具根据加工要求，选用两把刀具，根据加工要求，选用两把刀具，T01为为90粗车刀，粗车刀，T03为为90精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的

17、刀偏值输入相应的刀具参数中。对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。（4）确定切削用量）确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。实际经验确定，详见加工程序。（5）确定工件坐标系、对刀点和换刀点）确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立为工件原点，建立XOZ工件坐标系。工件坐标系。采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同）把点法基本相同）把点O作为对

18、刀点。换刀点设置在工件坐标系作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下下X55、Z20处。处。1 数控车床的手工编程数控车床的手工编程(续续)（6）编写程序）编写程序(以以SK50车床为例车床为例)按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：程序清单。该工件的加工程序如下： N0010 G59 X0 Z100 ；设置工件原点；设置工件原点N0020 G90 N0030 G92 X55 Z20 ；设置换刀点；设置换刀点N0040 M03 S600 N0050 M06 T01 ；取；取

19、1号号90偏刀，粗车偏刀，粗车N0060 G00 X46 Z0N0070 G01 X0 Z0N0080 G00 X0 Z1N0090 G00 X41 Z1N0100 G01 X41 Z-64 F80 ；粗车；粗车40外圆，留外圆，留1精车余量精车余量N0110 G28 N0120 G29 ；回换刀点；回换刀点N0130 M06 T03 ；取；取3号号90偏刀，精车偏刀，精车N0140 G00 X40 Z1N0150 M03 S1000N0160 G01 X40 Z-64 F40 ；精车；精车40外圆到尺寸外圆到尺寸N0170 G00 X55 Z20N0180 M05N0190 M022 数控车

20、床的操作数控车床的操作 1.安装安装 1）工装夹具）工装夹具; 2）工件毛坯）工件毛坯; 3）刀具）刀具 2.程序的输入（手动输入或程序的输入（手动输入或RS-232接口输入）接口输入） 3.对刀建立工件坐标系对刀建立工件坐标系 对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。 1）外径刀的对刀方法）外径刀的对刀方法 Z向对刀如向对刀如(a)所示。先用外径刀将工件端面所示。先用外径刀将工件端面(基准面基准面)车削出来

21、；车削出来；车削端面后，刀具可以沿车削端面后，刀具可以沿X方向移动远离工件，但不可方向移动远离工件，但不可Z方向移动。方向移动。Z轴对刀输入：轴对刀输入：“Z0测量测量”。 X向对刀如向对刀如(b)所示。车削任一外径后，使刀具所示。车削任一外径后，使刀具Z向移动远离工向移动远离工件，待主轴停止转动后，测量刚刚车削出来的外径尺寸。例如，测件，待主轴停止转动后，测量刚刚车削出来的外径尺寸。例如，测量值为量值为50.78mm, 则则X轴对刀输入：轴对刀输入：“X50.78测量测量”。 2 数控车床的操作数控车床的操作(续续) 2）内孔刀的对刀方法）内孔刀的对刀方法 类似外径刀的对刀方法。类似外径刀的对刀方法。 Z向