数控机床课件安徽工程科技学院

安徽工程科技学院机械工程系二零零六年九月班级:机制数控机床主讲：刘有余课程情况总体简介课程代号：授课学时：课程性质：课程任务：1.掌握数控机床的基本原理和基础知识；2.熟悉数控机床的基本结构和工作机理；3.具备数控加工手工编程能力和正确使用数控设备的能力；4.培养选用或设计组成数控机床的计算机数控系统的能力。机械设计制造与自动化专业的一门主干专业技术课，是一门实践性、综合性很强的课程。40学时01324040

第一章绪论目录（章节）第二章数控编程基础第七章数控机床的机械结构第六章数控机床的伺服系统第五章数控插补控制原理第四章计算机数控装置实验三数控铣床加工实验实验二数控车床加工实验第三章数控加工编程实验一数控机床操作实验教案一目录（教案）教案二教案十教案九教案八教案七教案六教案五教案四教案三教案十一教案十二教案二十教案十九教案十八教案十七教案十六教案十五教案十四教案十三第一节数控机床的基本概念第一章绪论第二节数控机床的组成和分类第四节数控技术的发展第三节数控机床的特点及适用范围第一节数控机床的基本概念教案1

2.我国数控机床发展概况3.数控技术的基本概念数控技术：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。数控系统：采用数控技术的控制系统。数控机床：用数字技术实施加工控制的机床。硬、软件数控软件数控第五代：微处理器数控(1974年)第四代：小型机数控硬件数控第三代：集成电路式第二代：晶体管分立元件式第一代：电子管、继电器式ïïïþïïïýüþýüïþïýü一.概述1．数控机床的产生和发展第一节数控机床的基本概念教案1

1．程序的编制从零件图样到制成控制介质的全部过程。2．输入是把零件程序、控制参数和补偿数据输入到数控装置中去。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的内存专用区域。4．刀具补偿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

插补二．数控机床的工作流程第二节数控机床的组成和分类教案1数控机床一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成。1.输入输出设备2.数控装置3.伺服系统4.测量反馈装置5.机床本体输入输出设备数控装置伺服系统机床本体测量反馈装置数控机床组成图一.数控机床的组成第二节数控机床的组成和分类教案11.按机械加工的运动轨迹分类(1)点位控制数控机床(2)直线控制数控机床(3)轮廓控制数控机床2.按伺服系统的控制原理分类1.开环控制数控机床

工作台减速器开环控制系统框图步进电机控制电路数控装置输入二.数控机床的分类第二节数控机床的组成和分类教案12.闭环控制数控机床工作台

数控装置控制电路伺服电机闭环控制系统框图速度检测元件位置检测元件位置反馈速度反馈输入第二节节数数控机机床的的组成成和分分类教案13.半闭环环控制制数控控机床床

数控装置控制电路伺服电机工作台速度检测元件转角检测元件半闭环控制系统框图速度反馈位置反馈输入第三节节数数控机机床的的特点点及适适用范范围教案11.加工精精度高高，产产品质质量稳稳定2.劳动生生产率率高3.加工零零件的的适应应性强强，灵灵活性性好4.减轻工工人劳劳动强强度5.生产管管理水水平提提高数控机床适用范围一．数数控机机床应应用的的特点点二．数数控机机床适适用范范围数控机机床适适用于于品种种变换换频繁繁、批量较较小，，加工工方法法区别别大且且复杂杂程度较较高的的零件件。第四节节数数控技技术的的发展展教案1二.先进制制造技技术简简介一.数控机机床的的发展展趋势势1、计算算机直直接数数控系系统：用一台台中央央计算算机直直接控控制和和管理理一群群数控控设备备进行行零件件加工工或装装配的系统统。2、柔性性制造造单元元和柔柔性制制造系系统：：由加工工中心心与工工件自自动交交换装装置组组成，，同时时，增增加了了自动动检测测与工工况自动监监控等等功能能。3、计算算机集集成制制造系系统：其核心心是一一个公公用的的数据据库，，对信信息资资源进进行存存储与与管理理，并并与各各个计算机机系统统进行行通信信。(1)高速化化与高高精度度化(2)复合化化(3)智能化化(4)高柔性性化(5)小型化化(6)开放式式体系系结构构第一节节概概述第二章章数数控编编程基基础第二节节编编程的的基础础知识识第四节节数数控编编程的的工艺艺处理理第三节节常常用准准备功功能指指令编编程方方法第五节节编编程中中的数数值计计算第六节节自自动编编程简简介教案2第一节节概概述教案2数控编编程的的内容容：分分析图图样并并确定定加工工工艺艺过程程、数值计计算、、编写写零件件加工工程序序、制制作控制介介质、、程序序校验验和试试切削削。数控编编程的的步骤骤：1.分析图图样、、确定定加工工工艺艺过程程2.数值计计算3.编写零零件加加工程程序4.制作控控制介介质5.程序校校验和和试切切削零件图分析图样数值计算编写程序制作介质校验和试切一.数控编编程的的基本本概念念二.数控编编程的的内容容和步步骤从零件件图样样到制制成控控制介介质的的全部部过程程称为为数控控编程程。第二节节编编程的的基础础知识识教案21．程程序的的构成成零件加加工程程序由由程序号号和若干干个程序段段组成。。每个个程序序号由由程序序号地址码码和程程序的的编号号组成成；每每个程程序段段又由由程序序段号号和若若干个个指令字字组成，每每个指指令字字由字母、符号、数字组成。。2．程程序段段格式式程序段段的长长短、、字数数和字字长都都是可可变的的，字字的排排列顺顺序没没有严严格要要求，，不需要要的字字及与与上一一程序序段相相同的的续效效字可可以不不写。。程序段段一般般格式式为：：N—G—X—Y—Z—……F—S—T—M—；程序段段号准准备备功能能尺尺寸寸进进给功功能主主轴转转速刀刀具具功能能辅辅助功能3．主程程序和和子程程序一.程序的的结构构第二二节节编编程程的的基基础础知知识识教案案21.坐标标轴轴的的命命名名坐标标轴轴采采用用右右手手直直角角笛笛卡卡尔尔坐坐标标系系进进行行命命名名。。1）坐坐标标轴轴的的命命名名规规定定二.数控控机机床床的的坐坐标标系系第二二节节编编程程的的基基础础知知识识教案案22）机机床床坐坐标标系系的的确确定定方方法法（１１））Z轴（２２））X轴（３３））Y轴（４４））A、B、C的转转向向（５５））附附加加坐坐标标第二二节节编编程程的的基基础础知知识识教案案22.工件件坐坐标标系系与与编编程程坐坐标标系系（1）机机床床坐坐标标系系与与机机床床原原点点及及机机床床参参考考点点（2）编编程程坐坐标标系系（3）工工件件坐坐标标系系与与工工件件原原点点（4）机机床床坐坐标标系系与与工工件件坐坐标标系系的的关关系系机床原点的设置（车床）机床参考点（车床）第二二节节编编程程的的基基础础知知识识教案案23.绝对对坐坐标标系系与与相相对对坐坐标标系系（1）绝绝对对坐坐标标系系：：所有有坐坐标标值值均均从从坐坐标标原原点点计计量量的的坐坐标标系系。。所所用用的的编编程程指指令令称称为为绝对对指指令令。。绝绝对对坐坐标标常常用用X、Y、Z代码码表表示示。。（2）增增量量坐坐标标系系：：运动动轨轨迹迹的的终终点点坐坐标标值值相相对对于于起起点点计计量量的的坐坐标标系系，，其其坐坐标标原原点点是移移动动的的。。所所用用的的编编程程指指令令称称为为增增量量指指令令。。增增量量坐坐标标常常用用U、V、W代码表表示示。。例：：如如图图加加工工直直线线AB，在绝绝对对坐坐标标系系中中表表示示B点坐坐标标值值：：XB＝30，YB＝50；在增增量量坐坐标标系系中中表表示示B点坐坐标标值值为为：：UB＝20，VB＝30第二二节节编编程程的的基基础础知知识识教案案24.最小小设设定定单单位位与与编编程程尺尺寸寸的的表表示示法法（1）最最小小设设定定单单位位：：数控控系系统统能能实实现现的的最最小小位位移移量量，，又又称称脉脉冲冲当当量量（（0.01～0.0001㎜㎜）。。编程程时时，，所所有有的的编编程程尺尺寸寸都都应应转转换换成成与与最最小小设设定定单单位位相相对对应应的的数数量量。。（2）编编程程尺尺寸寸有有两两种种表表示示法法：：1）以以最最小小设设定定单单位位为为最最小小单单位位来来表表示示；；2）以以毫毫米米为为单单位位，，以以有有效效位位小小数数来来表表示示。。例：：X=524.295㎜㎜，Y=36.52㎜㎜，最最小小设设定定单单位位为为0.01㎜㎜，则：：1）法法表表示示：：X52430Z36522）法法表表示示：：X524.30Z36.52第二二节节编编程程的的基基础础知知识识教案案3程序序段段中中的的指指令令字字可可分分为为尺尺寸寸字字和和功功能能字字（（功功能能指指令令）），，功功能能指指令令可分分为为：：准准备备功功能能G指令令、、辅辅助助功功能能M指令令，，以以及及F、S、T指令令。。1.准备备功功能能G指令令（1）准准备备功功能能ＧＧ指指令令：：使机机床床或或数数控控系系统统建建立立起起某某种种加加工工方方式式的的指指令令。。（2）模模态态代代码码（（续续效效代代码码））：：该该代代码码在在一一个个程程序序段段中中被被使使用用后后就就一一直直有有效效，，直到到出出现现同同组组中中的的其其它它任任一一G代码码时时才才失失效效。。（3）非非模模态态代代码码（（非非续续效效代代码码））：：只只在在有有该该代代码码的的程程序序段段中中有有效效的的代代码码。。G指令令通通常常位位于于程程序序段段中中尺尺寸寸字字之之前前。。例N010G90G00X16S600T01M03；N020G01X8Y6F100；N030X0Y0；三.功能能指指令令简简介介第二二节节编编程程的的基基础础知知识识教案案32.辅助助功功能能M指令令（1）程程序序停停止止指指令令（（M00）（2）选选择择停停止止指指令令（（M01）（3）程程序序结结束束指指令令（（M02）（4）与与主主轴轴有有关关的的指指令令（（M03、M04、M05）（5）换换刀刀指指令令（（M06）（6）与与切切削削液液有有关关的的指指令令（（M07、M08、M09）（7）运运动动部部件件夹夹紧紧与与松松开开（（M10、M11）（8）程程序序结结束束指指令令（（M30）3.F、S、T指令令用进进给给速速度度指指令令用用字字母母F及其其后后面面的的若若干干位位数数字字来来表示示，，单单位位为为mm/min或mm/r。用字字母母S及其其后后面面的的若若干干位位数数字字来来表表示示，，单单位位为为r/min在自自动动换换刀刀的的数数控控机机床床中中，，该该指指令令用用以以选选择择所所需需的的刀刀具号号和和刀刀补补号号。。（1）进进给给速速度度指指令令。。（2）主主轴轴转转速速指指令令。。（3）刀刀具具号号指指令令。。第三三节节常常用用准准备备功功能能指指令令编编程程方方法法教案案31.绝对对坐坐标标指指令令与与增增量量坐坐标标指指令令（（G90、G91）G90——绝对对坐坐标标指指令令G91——增量坐标标指令例编制图中中的移动动量。绝对尺寸寸指令：：G90G01X30Y50；增量尺寸寸指令：：G91G01X20Y30；或G01U20V30；2.坐标系设设定指令令（G92）例设置图中中工件坐坐标系坐标系设设定指令令：G92X400Z200；3.坐标平面面选择指指令（G17、G18、G19）G17、G18、G19指令分别别表示在在XY、ZX、YZ坐标平面面内进行行加工。。其中，，G17可缺省。。200400OpX

Z一.与坐标系系有关指指令第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案31.快速点定定位指令令（G00）G00使刀具以以点位控控制方式式从其所所在点以以最快速速度移动动到坐标标系的另另一点。。书写格式式:Ｇ００ＸＸ___Ｙ__Ｚ___目标点坐坐标2.直线插补补指令（（G01）G01用以指令令两个坐坐标(或三个坐坐标)以联动的的方式，，按程序序段中规规定的进给速度度F，插补加加工出任任意斜率率的直线线。书写方式式：ＧＯＯ１ＸＸ＿＿ＹＹ＿＿ＺＺ＿＿ＦＦ＿＿进给速度度目标点坐坐标二.运动控制制指令第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案3(1)XY平面圆弧弧(2)XZ平面圆弧弧(3)YZ平面圆弧弧3.圆弧插补补指令（（G02、G03）G02表示顺时时针圆弧弧插补；；G03表示逆时时针圆弧弧插补。。(1)圆弧顺、、逆方向向判断：：沿垂直直于要加加工的圆圆弧所在在平面的的坐标轴轴从正向往负向向看，刀刀具相对对于工件件的转动动方向是是顺时针针用G02，反之用用G03。(2)书写格式式为：______030217FJIRYXGGGþýüîíìþýüîíì______030218FKIRZXGGGþýüîíìþýüîíì______030219FKJRZYGGGþýüîíìþýüîíì第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案3例编出出加工图图所示零零件程序序。1.使用绝对对值且R方式：O0100N0010G92X0Y0；N0020G90G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-80Y-40F200；N0040G01X-80Y-20；N0050G02X-40Y20R40F100；N0060G03X20Y80R60；N0070G01X40Y80F200；N0080Y-40；N0090G00X0Y0M02；第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案32.使用增量量值且I、J方式：O0200N0010G92X0Y0；N0020G91G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-120Y0F200；N0040X0Y20；N0050G02X40Y40I40J0F100；N0060G03X60Y60I0J60；N0070G01X20F200；N0080Y-120；N0090G00X-40Y40M02；4.暂停(延迟)指令（G04）书写格式式为：G0410第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案41.刀具半径径补偿指指令（G41、G42、G40）1.1刀具半径径补偿概概念实际的刀刀具都是是有半径径的。使使刀具的的刀尖沿沿零件轮轮廓曲线线加工，，刀位点点的运动动轨迹即即加工路路线应该该与零件件轮廓曲曲线有一一个半径径值大小小的偏移移量。使刀具的的刀位点点正确运运动有两两种方式式：1)加工前计计算出刀刀位点运运动轨迹迹，再编程加加工；2)按零件轮轮廓的坐坐标数据据编程，，由系统根根据工件件轮廓和和刀具半半径R自动计算算出刀具具中心轨轨迹。三.刀具补偿偿指令第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案41.2刀具半径径补偿指指令G41为刀具左左补偿，，指顺着着刀具前前进方向向看，刀刀具偏在在工件轮轮廓的左左边；G42为刀具右右补偿，，指顺着着刀具前前进方向向看，刀刀具偏在在工件轮轮廓的右右边；G40为取消刀刀补。书写格式式：1．G41、G42与G00，G01配合使用用。2．G41、G42与G02，G03配合使用用。X—Y—D；úûùêëéúûùêëé42410100GGGGD—；úûùêëé4241GGX—Y—R—；úûùêëé0302GG第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案41.3刀具半径径补偿过过程刀具半径径补偿执执行过程程一般分分为三步步：(1)刀具补偿偿建立(2)刀具补偿偿进行(3)刀具补偿偿撤消刀具补偿偿功能还还可以利利用同一一加工程序去适适应不同同的情况况，如：：1．利用刀刀具补偿偿功能作作粗、精精加工余余量补偿；；2．刀具磨磨损后，，重输刀刀具半径径，不必必修改程序序；3．利用刀刀补功能能进行凹凹凸模具具的加工工。第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案4例铣削削加工图图所示的的轮廓，，采用20㎜的立式铣铣刀。O0010N010G92X0Y0；N020G91G00G42X70Y40D01S800M03M08；N030G01X80Y0F100；N040G03X40Y40I0J40；N050G01Y60；N060X-20；N070G02X-80I-40；N080G01X-20；N090Y-100；N100G00G40X-70Y-40M05M09M02；

YXO

70602020ABCDEFGR40R4012010040

O第三节常常用准准备功能能指令编编程方法法教案42.刀具长度度补偿指指令（G43、G44）用于刀具具轴向（（Z方向）补补偿，可可使刀具具在Z方向上的的实际位位移大于于或小于程程序给定定值。即即：书写格式式：执行结果果：正偏置G43：Z实际值=Z指令值+（H—）负偏置G44：Z实际值=Z指令值-（H—）G40为取消刀刀补。Z向实际位移量＝程序给定值±补偿值可正可负Z—H—；

úûùêëé4443GG第四节数数控编编程的工工艺处理理教案41．数控加加工工艺艺的内容容十分具具体通用机床床上由操操作工人人在加工工中灵活活掌握并并可通过过适时调调整来处处理的许多工工艺问题题，在数数控加工工时转变变成为编编程人员员必须事事先具体体设计和和具体安排排的内容容。2．数控加加工的工工艺处理理相当严严密在进行数数控加工工的工艺艺处理时时，必须须注意到到加工过过程中的的每一个个细节，考虑虑要十分分严密。。编程人人员不仅仅必须具具备较扎扎实的工工艺基础础知识和和较丰富的的工艺设设计经验验，而且且必须具具有严谨谨踏实的的工作作作风。二.数控编程程中工艺艺处理的的内容一.数控加工工工艺特特点数控加工工的合理理性分析析、零件件的工艺艺性分析析、工艺艺过程和和工艺路路线的确定、零零件安装装方法的的确定、、选择刀刀具和确确定切削削用量。。第四节数数控编编程的工工艺处理理教案41.合理确定定零件的的加工路路线零件的加加工路线线：数控控机床加加工过程程中刀具具刀位点点相对于于被加工工零件的运动动轨迹和和运动方方向。确定加工工路线的的原则：：1．应能保保证零件件的加工工精度和和表面粗粗糙度的的要求；；2．应尽量量缩短加加工路线线，减少少刀具空空程移动动时间；；3．应使数数值计算算简单，，程序段段数量少少，以减减少编程程工作量量。a)

b)

c)

三.数控编程程中工艺艺处理的的几个问问题第四节数数控编编程的工工艺处理理教案42.合理选择择对刀点点、换刀刀点(1)刀位点：：用来表表示刀具具在机床床上的位位置。如图,立铣刀指指刀具轴轴线与刀刀具底面面的交点点，球头头铣刀指指球头铣铣刀的球球心，车刀和镗镗刀指刀刀尖，钻钻头指钻钻尖。第四节数数控编编程的工工艺处理理教案4刀架转位位换刀时时的位置置，用符符号表表示示。在数控机机床上加加工零件件时，刀刀具刀位位点相对对零件运运动的起起始点。。用符号号表表示示。选择对刀刀点的原原则：1.要便于数数学处理理和简化化编程；；2.在机床上上找正容容易，加加工中检检查方便便；3.引起的加加工误差差小。(2)起刀点(对刀点、、程序起起点)：(3)换刀点：：第四节数数控编编程的工工艺处理理教案43.合理选择择工件的的装夹方方法、刀刀具和切切削用量量(1)选用和设设计夹具具应遵循循的原则则(2)数控加工工的刀具具要求精精度高、、刚性好好、耐用用度高、、尺寸稳稳定、安装调整整方便，，因而需需采用优优质材料料制造数数控加工工刀具，，并优选选刀具参数数。(3)选择切削削用量的的原则四.合理编制制工艺文文件数控加工工工艺文文件主要要有：工工序卡、、刀具调调整单、、零件的的加工程程序单等等。1.工序卡2.刀具调整整单3.机床调整整单4.数控加工程程序单第五节编编程中的数数值计算教案51.基点和节点点的计算基点：构成成零件轮廓廓的两相邻邻几何元素素的交点或或切点。节点：在误误差允许范范围内，逼逼近非圆曲曲线的若干干个直线段或圆弧弧段的交点点。2.刀位点轨迹迹的计算刀位点运动动轨迹与零零件轮廓曲曲线不完全全重合，对对没有刀具半半径补偿功功能的经济济型数控机机床，编程程时需计算出出刀位点运运动轨迹。。3.辅助计算辅助计算包包括：辅助助程序计算算、脉冲数数计算、尖角过渡计计算、增量量计算。一.数值计计算的的主要要内容容第五节节编编程中中的数数值计计算教案5方法：：选定定零件件坐标标系，，列出出各直直线和和圆弧弧的解解析方方程：：将两相相邻几几何元元素的的方程程联立立起来来，可可解出出各交交点或或切点点的坐坐标。。若数控控机床床没有有刀具具半径径补偿偿功能能，由由直线线和圆圆弧组组成的的零件件轮廓廓，需要根根据零零件轮轮廓和和刀具具半径径计算算出刀刀位点点轨迹迹上的的基点点坐标标。方法为为：选选定零零件坐坐标系系，列列出各各直线线和圆圆弧的的等距距线解解析方方程：：将两相相邻几几何元元素的的等距距线方方程联联立起起来，，可求求出刀刀位点点轨迹迹的基基点坐坐标值。。222)()(0RyxcByAx=-+-=++hx，圆弧：直线：22222()()(），圆弧：直线：刀刀rRyxBArcByAx±=++±=++hx二.直线和和圆弧弧组成成的零零件轮轮廓的的基点点计算算第五节节编编程中中的数数值计计算教案51．以起起点A为圆心心，以以为为半径径作圆圆2．求PT的斜率率以下下方程程联立立求ＰＰ点坐标标:、Ｔ则()()222允d=-+-aayyxx允d()ppyx,()ttyx,()()()()ïïïïîïïïïíì=¢=--=-+----=--曲线方程曲线切线方程圆方程（）（圆切线方程允)()()222tttptptapapapapptptxfyxfxxyyxxyyyyxxxxyydptptxxyyk--=三.非圆曲曲线的的节点点计算算a）基本本原理理b)计算步步骤第五节节编编程程中的的数值值计算算教案53.过A点与直直线PT平行的的直线线方程程为：：4.与曲线线联立立求解解B点5.按以上上各步步骤依依次求求得各各节点点C，D………。c）特点点各程序序段误误差均均相等等，程程序段段数目目最少少，但但数值值计算算过程程较复复杂，，需借助助计算算机。。îíì=-=-)()(xfyxxkyyaa)(aaxxkyy-=-()bbyx,第五节节编编程中中的数数值计计算教案5数控加加工误误差△△数加加是由由编程程误差差△编编、机机床误误差△△机、、定位误误差△△定、、对刀刀误差差△刀刀等误误差综综合形形成。。即：△△数加加=f(△编+△机+△定+△刀)其中：：（1）编程程误差差△编编由逼逼近误误差δ、圆整整误差差组成成。（2）机床床误差差△机机由数数控系系统误误差、、进给给系统统误差差等原原因产产生。。（3）定位位误差差△定定是当当工件件在夹夹具上上定位、、夹具具在机机床上上定位位时产产生的的。（4）对刀刀误差差△刀刀是在在确定定刀具具与工工件的相对对位置置时产产生。。四.数控加加工误误差的的组成成第六节节自自动编编程简简介教案51.自动编编程的的类型型及特特点(1)语言式式自动动编程程2.自动编编程系系统的的信息息处理理过程程(1)语言式式自动动编程程系统统的信信息处处理过过程(2)图形交交互式式自动动编程程系统统的信信息处处理过过程3.自动编编程的的发展展趋势势(1)发展具具有完完善的的工艺艺处理理功能能的自自动编编程(2)实物模模型自自动编编程(4)在线编编程一.数控编编程的的方法法二.自动编编程1.手工编编程2.自动编编程(2)图形交交互式式自动动编程程(3)语音式式自动动编程程(5)视觉编编程实验一一数数控控机床床操作作实验验教案61.数控机机床的的组成成、特特点及及分类类(1)数控机机床的的组成成(2)数控机机床的的特点点(3)数控机机床的的分类类a)按加工工用途途分类类b)按机械械加工工的运运动轨轨迹分分类c)按伺服服系统统的控控制原原理分分类2.数控机机床加加工程程序的的编制制数控编编程的的一般般步骤骤可用用图示示来表示示：零件图分析图样编写程序制作介质校验和试切数值计算二.实验内内容一.实验目目的实验一一数数控机机床操操作实实验教案６６1.对照数数控机机床认认识机机床的的各个个组成成部分分1).认识并并熟悉悉数控控系统统的各各个部部分。。2).认识并并熟悉悉机床床本体体的各各个部部分。。3).熟悉并并掌握握整个个数控控机床床的启启动和和停止止。2.启动数数控机机床认认识并并熟悉悉操作作系统统三.实验的的方法法和步步骤四.思考题题1.数控机机床的的工作作原理理是什什么？？2.结合本本次实实验，，谈谈谈本数数控系系统刀刀具参参数的的设定定方法法？3.工件坐坐标系系是如如何建建立的的？第一节节数数控车车床的的程序序编制制第三章章数数控加加工编编程第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制第一节节数数控车车床的的程序序编制制教案７７车削零零件编编程原原点的的X向零点点应选选在零零件的的回转转中心心。Z向零点点一般般应选在在零件件的右右端面面、设设计基基准或或对称称平面面内。。二.设定编编程原原点一.数控车车削加加工编编程的的特点点第一节节数数控车车床的的程序序编制制教案７７1.外圆车车削循循环指指令G90书写格格式：：G90X（U）—Z（W）—F——；例1编写车削如图图零件程序N0050G90X50Z-30F50；执行结果：刀刀具从A点快进到B点，再从B点切削到C点，然后从C点退刀至D点，最后刀具具又快速返回回到A点。

90f

60f

50fABCDZX

pO3010三.车削固定循环环指令第一节数控控车床的程序序编制教案７2.外圆锥面循环环指令G90书写格式：G90X（U）—Z（W）—I—F—；X、Z为切削终点的的坐标值，U、W为切削终点相相对于循环起起点的增量值，I（或R）为锥体两端端的半径之差差，即，，F为进给速度。。2dDI-=例2编写车削如图图零件程序N0050G90X40Z20I-5F30；N0060X30；N0060X20；执行结果：刀刀具从A点快进到B点，再从B点切削到C点，然后从C点退刀至D点，最后刀具具又快速返回回到A点；如此又走刀：：……，每次循环都都退回到A点。第一节数控控车床的程序序编制教案７3.螺纹切削循环环指令G92螺纹切削应注注意在两端设设切入和切出出的空刀行程程、，，用以避避免升降速过过程对螺纹质质量的影响。。实际刀具行程程：（1）书写格式：：G92X（U）—Z（W）—F—；G92X（U）—Z（W）—I—F—；第一节数控控车床的程序序编制教案７例在数控机床上上加工如图零零件的外螺纹纹，先用1号刀精车螺纹纹的外表面，再用用2号刀加工螺纹纹，试编写程程序。解：1）计算螺纹尺尺寸螺纹外径≈40-0.866×2÷÷4=39.6；螺纹牙深=0.6495×2=1.299；螺纹内径≈39.6-2×1.299=37.0。（2）螺纹加工尺尺寸计算螺纹标注为：：M40×2令螺纹全高ＨＨ＝0.866Ｐ；螺纹外径≈公公称直径-Ｈ/４；螺纹牙深=0.6495Ｐ；螺纹内径≈螺螺纹外径-2×螺纹牙深。第一节数控控机床的程序序编制教案72.编程如下：（（螺纹分分4次切削）O0010N0010G92X200.0Z100.0；N0020G00X39.6Z2.0S600T0101M03；N0030G01Z-31.5F100；N0040G00X200.0Z100.0；N0050M01；计划停止（（停机检查））N0060T0202；N0070G00X41.0Z5.0S200M08M03；N0080G92X38.7Z-31.5F2.0；加工螺纹N0090X37.8；N0100X37.3；N0110X37.0；N0120G00X200.0Z100.0M09；M09关切削液N0130M30；纸带结束第一节数控控机床的程序序编制教案７4.端面切削循环环指令G94书写格式：G94X（U）—Z（W）—F—；（平端面））G94X（U）—Z（W）—I—F—；（带锥度端端)5.复合固定循环环指令G71、G701).直径粗车循环环指令G71如图,A点是粗加工循循环起始点，，加工路线为为：A→B→C→→D→E→A，书写格式：G71U(Δd)R(e)；G71P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F-S-T-；2).精车循环指令令G70书写格式：G70P(ns)Q(nf)；第一节数控控机床的程序序编制教案７例加工如图的零零件，试编写写程序清单。。O0010N0010G92X200Z220;N0020G00X160Z180S600M03;N0030G71U7R1;N0040G71P0050Q0110U4W2F30;N0050G00X40S800;N0060G01W-40F15;N0070U20W-30;N0080X60W-20;N0090X100W-10;N0100W-20;N0110X140W-20;N0120G70P0050Q0110;N0130G00X200Z220M02;第一节数控控机床的程序序编制教案８例加工如图零件件，要求精车车所有外形，，不留加工余余量。解：1.分析零件图纸纸、确定加工工工艺过程1)．选选择择刀刀具具并并画画出出刀刀具具布布置置图图根据据要要求求选选用用三三把把刀刀：：1号刀刀车车外外圆圆，，2号刀刀切切槽槽，，刀刀刃刃宽宽4mm，3号刀刀车车螺螺纹纹。。换换刀刀点点、、起起刀刀点点在在（（200、300）。。四.车削削加加工工编编程程实实例例第一一节节数数控控机机床床的的程程序序编编制制教案案８８2)．工工艺艺路路线线首先先车车削削外外形形，，再再切切槽槽，，最最后后车车螺螺纹纹。。3)．确确定定切切削削用用量量车外外圆圆：：主主轴轴转转速速为为S600r/min，进进给给速速度度为为F150㎜㎜/min；切槽槽：：主主轴轴转转速速为为S300r/min，进给给速度度为F100㎜㎜/min；车螺纹纹：主主轴转转速为为S200r/min，进给给速度度为F1.0㎜㎜/r。2.数值计计算螺纹外外径=12-0.866×1÷4≈11.8；螺纹牙牙深=0.6495×1=0.6495；螺纹内内径≈≈螺纹纹外径径-2××螺纹牙牙深＝11.8-2××0.6495=10.5。第一节节数数控机机床的的程序序编制制教案８８3.编写程程序O0010N0010G92X200.0Z300.0；（建建立工工件坐坐标系系）N0020G00X0Z1.0S600T0101M03M08；（快快进到到接近近点））N0030G01Z0.0F150；（工工进到到）N0040X10.0；（车车端面面）N0050X11.8Z-0.9；（倒倒角））N0060Z-14.0；（车车螺纹纹外表表面））N0070X16.0Z-18.0；（车车锥面面）N0080X10.0Z-38.0；（车车倒锥锥面））N0090G02X18.0Z-42.0I4.0K0.0；（顺顺圆加加工））N0100G03X24.0Z-45.0I0.0K-3.0；（逆逆圆加加工））N0110G01Z-52.0；（车车大外外径））N0120G00X200.0Z300.0T0100M05M09；（快快回到到换刀刀点））第一节节数数控机机床的的程序序编制制教案８８N0130X16.0Z-14.0S300T0202M03M08；N0140G01X9.0F100；（切切槽））N0150G04P5.0；（延延时5s）N0160G00X200.0；（径径向退退刀））N0170Z300.0T0200M05M09；（快快回到到换刀刀点））N0180X16.0Z3.0S200T0303M03M08；N0190G92X11.3Z-12.0F1.0；（以以下分分三刀刀切削削螺纹纹）N0200X10.9；N0210X10.6；N0220G00X200.0Z300.0T0300M05M09；（快快回到到换刀刀点））N0230X30.0Z-54.0S300T0202M03M08；N0240G01X0.0F100；（切切断））N0250G00X200.0Z300.0T0200M02；（结结束））第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制教案８８铣削零零件的的编程程原点点，X、Y向零点点一般般可选选在设设计基基准或或工艺艺基准准的端面面或孔孔的中中心线线上，，对于于有对对称部部分的的工件件，可可以选选在对对称面面上，，以便用用镜像像等指指令来来简化化编程程。Z向的编编程原原点，，习惯惯选在在工件件上表表面，，这样当当刀具具切入入工件件后Z向尺寸寸字均均为负负值，，以便于检检查程程序。。二.设定编编程原原点一．数数控铣铣削加加工编编程的的特点点第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制教案８８1.工件坐坐标系系设定定指令令（G54～G59）如图零零件，，下面面两种种代码码是等等效的的：（1）N0010G92X100Y200；N0020G00X10Y30；（2）预先先设置置G54原点偏偏置寄寄存器器：X———（-100）、Y———（-200）代码：：N0010G54G00X10Y30；2.镜像加加工指指令（（G11、G12、G13）书写格格式：：G11N****.****.****Y轴G12N****.****.****X轴G13N****.****.****原点O三.数控铣铣床编编程中中的特特殊功功能指指令30YX2００１０１００第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制教案９９3.固定循循环指指令（（孔加加工））1).孔加工工循环环的组组成动动作2).孔加工工循环环指令令格式式：书写格格式：：G98（G99）G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_；ABR2345R12345RABzＧ９９９Ｇ９８８快速退回快速定定位到到空上上方快速退回初始平平面初始平平面安全高高度平平面z第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制教案９９3).部分固固定循循环指指令简简介：(1).高速深深孔加加工往往复排排屑钻钻循环环指令令G73书写格格式：：G98（G99）G73X_Y_Z_R_Q_F_；(2).左旋攻攻螺纹纹循环环G74书写格格式：：G98（G99）G74X_Y_Z_R_P_F_；第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制教案９９(3).精镗循循环G76书写格格式：：G98（G99）G76X_Y_Z_R_Q_P_F_；(4).背镗循循环G87书写格格式：：G98G87X_Y_Z_R_Q_F_；第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制教案９９例试试采用用固定定循环环方式式精加加工图图示各各孔。。使用用刀具具T01为镗孔孔刀，，T02为13钻头，，T03为锪钻钻。O0010N0010G90G92X0Y0Z-100.0T01；N0020G00Z-50.0M03S600；N0030G43H01；N0040G99G85X0Y0Z45.0R-3.0F30；N0050G43G00X-180.0Y0T02H02；N0060G91G98G73X120.0Y0Z28.0R18.0Q5.0F40L2；N0070G43G00X120.0Y0T03H03；N0080G91G98G82X-120.0Y0Z15.0R18.0P100F30L2；N0090G00X0Y0Z-100.0M02；（结结束））四.孔加工工编程程实例例第二节节数数控铣铣床的的程序序编制制教案９９例精加工工图示示的零零件（（其厚厚度为为20，粗线线为零零件轮轮廓））解：1）建立立工件件坐标标系，，标明明编程程原点点2）确定定加工工路线线沿沿o→a→b→c→d→e→a→O的方向向加工工。3）增量量值方方式编编制程程序O020N0010G92X0Y0Z10；N0020G91G17G00Z-35.0S300M03；N0030G41G01Y20F100D01M08；N0040Y40；N0050X40Y20；N0060G02X40Y-40I0J-40；N0070X-20Y-20I-20J0；N0080G01X-60Y0；N0090G40G00X0Y-20Z35M02；五.铣削加工编编程实例实验二数数控车床加加工实验教案10１．掌握数数控车床的的加工特点点；２．掌握数数控车床加加工程序的的结构特点点及编制方方法；３．掌握数数控车床程程序的输入入、编辑、、修改、调调试、示教教、运行等等方法。二．实验内内容一.实验目的1.毛坯准备2.刀具准备3.系统软件介介绍4.车加工程序序的编制零件加工程程序的编制制过程，包包括分析零零件图纸、、进行工艺艺处理、数值计算（（走刀过程程中各个点点的计算、、曲线与曲曲面坐标的的运算）、、编制程序清清单、程序序的输入等等五个步骤骤。实验二数数控车床加加工实验教案10分别编制如如图所示的的四个零件件数控加工工程序，毛毛坯材料为为铜棒。四．思考题题三．实验步步骤实验三数数控铣床加加工实验教案11１．掌握数数控铣床的的加工特点点；２．掌握数数控铣床加加工程序的的结构特点点及编制方方法；３．掌握数数控铣床程程序的输入入、编辑、、修改、调调试、示教教、运行等等方法。二．实验内内容一.实验目的实验内容为为：1.毛坯准备；；2.刀具准备；；3.系统软件介介绍；4.铣加工程序序的编制。。零件加工程程序的编制制过程，包包括分析零零件图纸、、进行工艺艺处理（选走刀路路线）、数数值计算（（走刀过程程中各个点点的计算、、曲线与曲曲面坐标的运运算）、编编制程序清清单、程序序的输入等等五个步骤骤。实验三数数控铣床加加工实验教案11编制如图所所示零件的的数控加工工程序。四．思考题题三．实验步步骤第一节概概述第四章计计算机数控控装置第二节ＣＣＮＣ装置置硬件结构构第三节ＣＣＮＣ装置置软件结构构第一节概概述教案12CNC系统是由程程序、输入入输出设备备、CNC装置、可编编程序控制制器(PLC)、主轴驱动动装置和进进给驱动装装置等组成成。一．CNC系统的组成成第一节概概述教案12CNC装置是CNC系统的核心心，由硬件件和软件两两大部分组组成。二．CNC装置的组成成第一节概概述教案121.控制功能2.准备功能3.插补功能4.固定循环加加工功能5.进给功能6.主轴功能7.辅助功能8.刀具功能9.补偿功能10.显示功能11.自诊断功能能12.通信功能三．CNC装置的功能能第二节ＣＣＮＣ装置置硬件结构构教案121．微处理器器和总线2．存储器3．I/O接口4．MDI／CRT接口5．位置控制制器6．可编程序序控制器(PLC)二．单微处处理器结构构的CNC系统特点一．单微处处理器结构构1．CNC系统中只有有一个微处处理器，对对各种实现现集中控制制分时处理理；2．微处理器器通过总线线与存储器器、输入输输出控制等等接口电路路相连，构成CNC系统；3．结构简单单，容易实实现。4．单微处理理器结构因因为只有一一个微处理理器集中控控制。第三节CNC装置软件结结构教案12CNC系统的软件件是为了完完成数控机床的各项项功能专门门设计和编编制的专用软件，，是系统软软件。由管管理软件和控制软软件组成。。操作系统管理软件控制软件零件程序管理显示处理人机交互交互位置控制输入输出管理插补运算故障诊断处理速度处理机床输入输出编译处理主轴控制刀具半径补偿．．．．．．一．CNC装置软件组组成第三节CNC装置软件结结构教案121.多任务并行行处理2.实时中断处处理CNC系统的中断断类型有以以下四种：：1).外部中断2).内部定时中中断3).硬件故障中中断4).程序性中断断二．CNC装置软件结结构的特点点第三节CNC装置软件结结构教案12CNC软件结构模模式有两种种：前后台台型软件结结构和中断断型软件结结构。1.前后台型软软件结构前后台型软软件结构适适合于采用用集中控制制的单微处处理器CNC系统。前台台程序为实时时中断程序序，后台程程序主要用用来完成准准备工作和和管理工作作。2.中断型软件件结构中断型软件件结构没有有前后台之别，除初初始化程序序外，根据据各控制模块实实时要求不不同，将控控制程序安排成成不同级别别的中断服服务程序。三．CNC系统的软件件结构第一节插插补原理第五章数数控插补控控制原理第二节脉脉冲增量插插补第四节数数控系统的的进给速度度控制与刀刀具半径补补偿第三节数数据采样插插补第一节插插补原理教案13插补就是根根据给定速速度和给定定轮廓线形形的要求，，在轮廓的的已知点之间，确定定一些中间间点的方法法，即：数数据密化的的过程。îíì，角度逼近插补法。接函数法，时间分割法数据采样插补，如：直法，比较积分法；点比较法，脉冲增量插补，如：逐DDA三.软件插补方方法二.插补的实现现一.插补的概念念硬件插补：：采用硬件件的数字逻逻辑电路来来完成插补补工作。软件插补：：由软件完完成插补工工作。按输出驱动动信号方式式的不同，，软件插补补方法可分分为两大类类：第二节逐逐点比较法法插补教案132.工作节拍逐点比较法法一个插补补循环有四四个节拍：：1)偏差判别2)进给3)偏差计算4)终点判别工作循环图图如右：基本原理每给x或y坐标方向一一个脉冲，，加工点沿沿相应方向向产生位移移，然后对新点所在在的位置与与要求加工工的曲线进进行比较，，根据偏离情况决决定下一步步该移动的的方向，以以缩小偏离离距离，使实际加工工出的曲线线与要求的的加工曲线线的误差为为最小。终点判别开始加工偏差判别进给ΔX或ΔＹ偏差计算停止加工ＹＮ第二节逐逐点比较法法插补教案13A(xa，ya)B(xb，yb)C(xc，yc)yxE(xe，ye)B(xb，yb)3.直线插补（1）偏差计算算公式如图：点，有：即：点，有：即：点，有：即：令为偏差判判别函数，，由即可判判别刀位点点与直线的位位置关系，，判别方法法如下：()bbyxB,eebbxyxy=0=-=ebebyxxyF()aayxA,eeaaxyxy>0>-=eaeayxxyF0<-=ececyxxyFeeccxyxy<()ccyxC,ïîïíì<=>，刀位点在直线下方，刀位点在直线上，刀位点在直线上方000FFF第二节脉脉冲增量插插补教案13（2）进给的符号判别别进给方向向：（3）偏差计算算公式简化化，其F值为：a)若b)若＜0，则:设某时第一一象限中某某点为：由则：≥0，iFîíì+<+³方向走一步。，沿方向走一步；，沿yFxFii00),(iiyxDeieiiyxxyF-=iFîíì=+=++iiiiyyxx111eieeieieieieieiiyFyyxxyyxxyyxxyF-=--=+-=-=+++)1(111îíì+==++111iiiiyyxxeieeieieieieieiixFxyxxyyxxyyxxyF+=+-=-+=-=+++)1(111iF第二节脉脉冲增量插插补教案13中减去１，（4）终点判断（三种方法）

a)设置一个减法计数器，在其中存入

，Ｘ或Ｙ坐标方向进给时均在计数器中减去1,当

时，停止插补。

b)

设置和两个减法计数器，在其中分别存入终