#第1章-数控加工技术概述

1、机械工程学院数控加工实用技术 主讲：聂秋根 第一章 数控加工技术概述机械工程学院第一篇 数控加工编程(手工编程) 第一章 数控加工技术概述 第二章 数控铣床程序编制方法 第三章 数控加工中心程序编制方法 第四章 数控车床程序编制方法 第五章 数控线切割机床程序编制方法 目 录 第二篇 数控加工自动编程(Master CAM) 第一章 Master CAM概述 第二章 Master CAM二维零件CAD/CAM 第三章 Master CAM三维曲面零件CAD 第四章 Master CAM实体造型 第五章 Master CAM三维曲面、实体加工 机械工程学院第一篇 数控加工编程 (手工编程)四、N

2、C加工编程基础 二、NC机床的基本知识 三、NC技术的发展趋势 一、NC加工技术简介 第一章数控加工技术概述 机械工程学院 数字控制技术简称为数控(NC)技术:在机床或仪器仪表领域中，采用数字信号对机床或仪器仪表的运动及过程进行控制的技术。 第二章 NC铣床编程 1. 数控技术一、NC加工技术简介 机械工程学院第一章 数控加工技术概述 采用数控技术进行控制的机床(数控机床)，是一种高效的自动化加工设备，如封面图所示。它能严格按照加工要求，可自动完成对被加工零件进行加工，如图1-1、图1-2所示。 图1-1 平面类零件加工图1-2 曲面加工 2. 数控加工技术一、NC加工技术简介 机械工程学院

3、根据被加工工件的加工工艺要求编制成所要求的数字化代码的加工程序。如表1-1所示是加工图1-1零件的数控加工程序清单。 第一章 数控加工技术概述3. 数控加工程序表1-1 图1-1所示零件的数控加工程序清单 一、NC加工技术简介 机械工程学院 机械制造业是整个工业和国民经济的基石，而数控机床的拥有量及其技术水平的高低，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志，数控化率越高，机械制造水平就越高。(目前我国金属切削机床品种的总数控化比率与发达国家比较存在较大差距)。 第一章 数控加工技术概述返回 现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM、柔性制造系统(F

4、MS)、分布式数控(DNC)、现代(计算机)集成制造系统(CIMS)等先进制造系统及智能制造(IM)、虚拟制造(VM) 、敏捷制造(AM)等先进制造模式均是建立在数控技术之上。 4. 数控技术在机械制造业中的地位一、NC加工技术简介 机械工程学院1、数控机床的基本结构及工作流程 第一章 数控加工技术概述2、数控机床工作的插补原理 图1-4 直线插补 图1-5 圆弧插补 图1-3 数控机床的基本结构及工作流程 二、NC机床的基本知识机械工程学院第一章 数控加工技术概述3 、常见数控机床2). 数控铣床 图1-8 车削加工中心图1-7 立式数控车床图1-6 卧式数控车床1). 数控车床 图1-9

5、立式数控铣床机械工程学院第一章 数控加工技术概述3 、常见数控 机床图1-10 卧式四轴联动数控铣床 图1-11 立式四轴联动数控铣床2) 数控铣床 图1-12 五轴联动数控铣床(工作台旋转)图1-13 七轴联动数控铣床(主轴、工作台旋转)机械工程学院第一章 数控加工技术概述3 、常见数控机床图1-14 圆盘型刀库立式加工中心 图1-15 链条型刀库立式加工中心图1-16 卧式加工中心 图1-17 复合式加工中心3) 加工中心 机械工程学院第一章 数控加工技术概述3 、常见数控 机床 图2-18 快走丝数控线切割机床4) 数控线切割机床 图2-19 慢走丝数控线切割机床机械工程学院4、数控机床

6、的分类 第一章 数控加工技术概述1) 按工艺用途分类 数控镗铣床、数控车床、加工中心、数控镗床、数控钻床、数控线切割机床等。 2) 按控制方式分类 点位控制：如数控镗床、数控钻床等，其特点是定位精度高； 轮廓控制：如数控镗铣床、数控车床、加工中心、数控线切割机床等，其特点是通过插补运算可实现对工件轮廓进行加工，若多轴联动，可实现曲面加工。 二、NC机床的基本知识机械工程学院4、数控机床的分类 第一章 数控加工技术概述3) 按伺服系统类型分类 开环控制系统 如图1-20所示，机床上没有安装位置反馈检测装置，即没有构成反馈控制回路，机床工作台的移动速度与位移量取决于输入脉冲的频率和数量。 图1-2

7、0 开环控制系统 二、NC机床的基本知识机械工程学院4、数控机床的分类 第一章 数控加工技术概述3) 按伺服系统类型分类 闭环控制系统 如图1-21所示，机床上安装了位置反馈检测装置(如光栅尺)，即构成了反馈控制回路，系统将测量到的实际位移反馈到数控装置中，然后与指令值相比较而得到差值信号，再由该差值信号控制工作台的运动，直到偏差为零。 图1-21 闭环控制系统 二、NC机床的基本知识机械工程学院4、数控机床的分类 第一章 数控加工技术概述3) 按伺服系统类型分类 半闭环控制系统 如图1-22所示，在机床上安装了角位移检测装置 (如光电编码器或感应同步器等)，通过检测丝杠转角间接地得到工作台的

8、位移，然后反馈到数控装置中。反馈量取自丝杠转角，而不是工作台的实际位移，丝杠至工作台之间的误差不能反馈。 图1-22 半闭环控制系统 二、NC机床的基本知识返回机械工程学院第一章 数控加工技术概述1、数控系统发展趋势 1) 新一代数控系统采用开放式体系结构 体现为：通用性、适应性、扩展性及高可靠性 ，并向模块化、智能化、柔性化、集成化及网络化方向发展； 2) 新一代数控系统性能大大提高 体现为：具备故障自诊断、故障监控和自适应控制系统，能自动识别、自动生成、自动优化及自动调整参数。 三、NC技术的发展趋势机械工程学院第一章 数控加工技术概述 2、 数控机床发展趋势 1) 高速、高效 主轴转速1

9、.5万r/min以上；切削进给速度60m/min以上 ，快移速度60120m/min ；自动换刀速度在1秒以内 ； 3) 高柔性 从点（CNC单机和复合加工中心）、线（FMC、FMS、FTL）向面（DNC）、体（CIMS、FA）的方向发展 。 2) 高精度 超精密加工进入纳米级（0.001m ），主轴回转精度达到0.01 0.05m ，加工圆度为0.1m ，表面粗糙度Ra=0.003m等；三、NC技术的发展趋势返回机械工程学院1 、数控加工编程的定义 第一章 数控加工技术概述 针对被加工零件图的加工要求，按数控机床的编程格式，编制控制数控机床满足加工要求的零件加工程序之过程。2 、数控加工程序

10、编制的内容及步骤图1-23数控加工程序编制的内容及步骤(手工编程过程) 四、NC加工编程基础机械工程学院第一章 数控加工技术概述3、数控加工程序的一般结构及格式 数控加工程序的一般结构及格式如表1-2所示。 程序由若干程序段组成，每个程序段(占一行)又由若干字组成。字由某些英文字母(大写)和数字所组成。如G为准备功能指令(见后) ；M为辅助功能指令(见后)；S800为主轴转速指令；F60为进给速度指令；X(数字)、Y(数字)、Z(数字)为刀具位置坐标值等。 上述程序的格式称为字地址格式，即字母称为字地址。其主要特点是程序段的长度是可变的，且在同一程度段中同类指令的顺序也没有严格要求，是目前国内

11、外广泛采用的格式。 四、NC加工编程基础表1-2 数控加工程序结构机械工程学院第一章 数控加工技术概述4、常用G指令与M指令 常用G指令与 M指令如表1-3与表1-4所示。 四、NC加工编程基础返回子程序 M99 调用子程序 M98 程序停止并返回开始处 M30 冷却液关 M09 冷却液开 M08 换刀 M06 主轴旋转停止 M05 主轴逆时针旋转 M04 主轴顺时针旋转 M03 含 义 M功能字 表1-4 常用M指令 -刀具长度补偿注销G49-刀具长度补偿负G44-刀具长度补偿正G43刀具补偿右刀具补偿右G42刀具补偿左刀具补偿左G41刀具补偿注销刀具补偿注销G40-螺纹切削G32YZ平面选

12、择YZ平面选择G19ZX平面选择ZX平面选择G18XY平面选择XY平面选择G17暂停暂停G04逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G03顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G02直线插补直线插补G01快速移动点定位快速移动点定位G00SIEMENS系统FANUC系统G功能字表1-3 常用G指令 表1-3 常用G指令(续)主轴转速极限坐标系设定/ 螺纹切削循环G92增量尺寸增量值编程G91绝对尺寸绝对值编程G90固定循环定点钻孔循环G81撤销固定循环撤销固定循环G80-复合螺纹切削循环G76-外径切槽循环G75-深孔钻循环G74-封闭切削循环G73-端面粗切循环G72米制外圆粗切循环G71英制精加工循环G70零

13、点偏置加工坐标系设定G54G59SIEMENS系统FANUC系统G功能字具体使用方法后面将会作详尽介绍。 机械工程学院第一章 数控加工技术概述5、机床坐标系与工件坐标系 1) 机床坐标系 四、NC加工编程基础 数控装置为了确定数控机床上运动的位移量和运动的方向，需要通过数控机床坐标系来实现。 数控铣床(含加工中心)与数控车床坐标系分别见图1-24与图1-25。 图1-25 卧式数控车床坐标系 图1-24 立式数控铣床坐标系 机械工程学院第一章 数控加工技术概述5、机床坐标系与工件坐标系 2) 工件坐标系 四、NC加工编程基础 工件坐标系即零件编程坐标系，由上述手工编程过程可知，编程时为了计算被

14、加工零件的交、切点坐标，应先根据被加工零件的特点建立工件坐标系，如图1-26所示。 图1-26 被加工零件坐标系的建立机械工程学院第一章 数控加工技术概述5、机床坐标系与工件坐标系 3) 机床坐标系原点(参考点) 四、NC加工编程基础 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。图1-27展示了机床原点与工件坐标系原点相互之间的位置关系。 数控机床在运行程序前，一般应使机床先回机床参考点，以便确定机床原点与安装在机床工作台上的工件之间的相对位置。 图1-27 机床坐标系原点 机械工程学院第一章 数控加工技术概述6、数控加工工艺分析与处理 数控加工工艺分析与处理方法与普通机床加工方法基本类同。下面主要介绍工件安装于机床工作台后的对刀。 四、NC加工编程基础使用简易对刀法测量法如图1-28所示。图1-28 a) Z向对刀方法 图1-28 b) X、Y向对刀方法 机械工程学院第一章 数控加工技术概述7、数控加工工艺分析与处理 对于以孔心或轴心作为工件原点之零件，X、Y方向的对刀方法可使用百分表或寻边器找正中心，如图1-29所示。 四、NC加工编程基础图1-29 用百分表找正中心 对刀后必须把机床原点与工件原点之间的位置尺寸，即X、Y、Z值置入控制系统中。机械工程学院第一章 数控加工技术概述8、 数