机械制造工程实训 课件 第9、10章 数控加工基础知识、数控加工

机械制造工程实训第一章机械制造实训基础知识第二章热处理第三章铸造第四章锻压第五章焊接第六章车削加工第八章钳工与装配第十章数控加工第七章铣削、刨削、磨削加工第九章数控加工基础知识第十一章特种加工第九章数控加工基础知识第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类一、数控机床的组成第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类1.机床本体2.数控系统3.机电接口二、数控机床的基本工作原理第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类三、数控机床的分类与特点1.数控机床的分类1）按工艺用途分类。第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类2）按运动控制方式分类。①点位控制数控机床。②直线控制数控机床。第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类③轮廓控制数控机床。第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类3）按伺服系统控制方式分类。①开环控制数控机床。第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类②闭环控制数控机床。第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类③半闭环控制数控机床。第一节数控机床的组成、基本加工原理和分类2．数控机床的特点1）适应性强。2）精度高，质量稳定。3）生产效率高。4）减轻劳动强度，改善劳动条件。5）有利于生产管理现代化。6）使用、维护技术要求高。第二节数控编程基础知识一、数控加工程序编制的内容和步骤第二节数控编程基础知识1.分析零件图样和工艺处理2.数学处理3.编写程序清单4.程序输入5.程序校验与首件试切二、数控加工编程的方法1.手工编程2.计算机辅助自动编程3.图形交互式自动编程第二节数控编程基础知识三、数控加工坐标系1.坐标轴1）刀具相对于静止工件而运动的原则。2）标准坐标系各坐标轴之间的关系。3）机床某一部件运动的正方向，是使刀具远离工件的方向。4）Z轴及其运动方向：平行于机床主轴的刀具运动为Z坐标。5）X轴及其运动方向：X轴内水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹平面。6）Y轴及其运动方向：Y轴垂直于X、Z坐标。第二节数控编程基础知识第二节数控编程基础知识2．坐标系1）机床坐标系。2）工件坐标系。第二节数控编程基础知识四、数控加工程序格式与指令系统1.程序结构与格式1）程序顺序号字（N字）：也称为程序段号，用以识别和区分程序段的标号。2）程序段的结束符号：这里使用“；”号作程序段的结束符号，但有些系统使用“*”号或“LF”作结束符号。3）程序段的主体部分：一段程序中，除序号和结束符号外的其余部分是程序主体部分，主体部分规定了一段完整的加工过程。第二节数控编程基础知识2．指令系统1）准备功能字（G功能字）：G功能是使数控机床做某种操作的指令，用地址码G和两位数字来表示，从G00~G99共100种（见表9-1）。2）坐标字：坐标字由坐标名、带＋、-符号的绝对坐标值（或增量坐标值）构成。第二节数控编程基础知识第二节数控编程基础知识3）进给功能字（F字）：它由地址码F和后面表示进给速度值的若干位数字构成。4）主轴转速功能字（S字）：S字用来规定主轴转速，它由S字母后面的若干位数字组成，这个数值就是主轴的转速值。5）刀具功能字（T字）：T字后接若干位数值，数值是刀具编号。6）辅助功能字（M功能）：格式是M字后接两位数值，有M00~M99共100个字，它们中的大部分已经标准化（符合ISO标准），通常称为M代码（见表9-2）。第二节数控编程基础知识第二节数控编程基础知识①MOO：程序暂停指令。②MO1：可选择程序停止指令。③MO2：程序结束。④M30：程序结束并再次从头执行。7）刀具偏置字（D字和H字）：在程序中，D字后接一个数值是刀具半径偏置号码，填在刀具偏置表中，是刀具半径偏置值的地址。8）常用基本指令。①绝对、相对坐标指令G90、G91。②设定工件坐标系指令。第二节数控编程基础知识第二节数控编程基础知识③快速定位指令G00。④直线插补指令GO1。⑤圆弧插补指令G02、G03。第二节数控编程基础知识⑥刀具半径补偿指令G40、G41、G42。⑦刀具长度补偿指令G43、G44、G49。第二节数控编程基础知识⑧暂停指令G04指令功能：该指令控制系统按指定时间暂时停止执行后续程序段。暂停时间结束则继续执行。3.子程序五、数控加工生产流程第二节数控编程基础知识1.数控编程2.程序输入3.译码4.数据处理5.插补6.伺服控制与加工第十章数控加工第一节数控车削加工一、数控车床结构及工作原理1.数控车床的结构第一节数控车削加工2．数控车床的工作原理第一节数控车削加工二、数控车床加工程序编制1.数控车床编程特点1）数控车床编程时，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程和混合编程三种方式。2）零件的径向尺寸，无论是图样尺寸还是测量尺寸一般都是以直径值来表示，所以数控车床一般采用直径编程方式，即用绝对坐标编程时，X直径值，用增量坐标编程时，则以刀具径向实际位移量的两倍值作为编程值。3）由于车削加工常用的毛坯多为棒料或锻件，加工余量较大，往往需要多次重复几种固定的动作，以实现多次切除。4）编程时，常将车刀刀尖看作一个点，而实际加工中，为了提高刀具寿命和工件表面加工质量，车刀刀尖被磨成半径不大的圆弧；同时，使用中刀具会产生磨损，这样将使得不同车刀刀尖位置有差异，这时可利用刀具补偿功能加以补偿。第一节数控车削加工2.数控车床坐标系第一节数控车削加工3.数控车床常用编程指令1）主轴功能指令（S）。2）进给功能指令（F）。3）螺纹切削指令（G33）。①螺纹切削时应在两端设置足够的升降速距离，因此起、终点坐标应考虑进刀引入距离𝛿1

和退刀切出距离𝛿2

。②不同的数控系统车螺纹时推荐不同的主轴转速范围，大多数经济型数控车床的数控系统推荐车螺纹时主轴转速按式（10-3）计算：③该指令在切削过程中，严格控制车刀按指令规定的螺纹导程运动，指令本身只能实现一次螺纹切削走刀控制，因此在设计程序时，应将车刀的切入、切出和返回均编入程序中。第一节数控车削加工④螺纹加工要多次进刀才能完成，为保证螺纹质量及刀具寿命，每次进给的背吃刀量应根据螺纹深度按递减规律分配。⑤普通外螺纹大径的基本偏差≤0，加之螺纹车刀刀尖半径对内螺纹小径尺寸的影响，车螺纹前螺纹大径外圆的尺寸要小于螺纹公称尺寸，一般推荐大径外圆尺寸按式（10-4）计算：⑥最后一次进刀完成螺纹加工，这时指令中的X值应为螺纹小径尺寸d’。4）单一固定循环指令。第一节数控车削加工①轴向车削固定循环指令（G90）。②端面车削固定循环指令（G94）。③螺纹切削循环指令（G92）。5）复合固定循环指令。①外圆粗车循环指令（G71）。第一节数控车削加工②端面粗车循环指令（G72）。③仿形粗车循环指令（G73）。第一节数控车削加工第一节数控车削加工④精车循环指令（G70）。⑤螺纹车削复合循环指令（G76）。第一节数控车削加工三、数控车削加工工艺设计及编程1.数控车削加工工艺设计的内容①分析零件图，明确加工要求和加工内容。②确定工件坐标系原点位置。③确定工艺路线。④选择合理的切削用量。⑤选择合适的刀具。⑥编制和调试加工程序。⑦完成零件加工。第一节数控车削加工第一节数控车削加工2.对刀点的确定1）所选的对刀点应使程序编制简单。2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置。3）对刀点应选择在加工时检验方便、可靠的位置。4）对刀点的选择应有利于提高加工精度，使引起的加工误差小。3.数控车削加工工序设计原则1）先基准后其他。2）先粗后精。3）先近后远。4）刀具集中。5）以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好连续进行，以便减少重复定位次数和夹紧次数。6）走刀路线最短。第一节数控车削加工4.数控车床编程举例（1）数控加工工艺分析1）零件结构分析。第一节数控车削加工2）加工顺序的确定。①粗车R12mm圆弧面、𝜙24mm外圆柱面、螺纹大径、圆锥面及𝜙60mm外圆柱面。②精车R12mm圆弧面、𝜙24mm外圆柱面、螺纹大径、圆锥面及𝜙60mm外圆柱面。③切3×𝜙25mm螺纹退刀槽。④螺纹表面加工。⑤切3×𝜙50mm槽。3）装夹与定位的选择。4）加工刀具的选择。第一节数控车削加工第一节数控车削加工5）切削用量的选择。①背吃刀量的选择。②主轴转速的选择。③进给量、进给速度的选择。第一节数控车削加工6）数学计算。（2）编制数控加工程序第二节数控铣削加工一、数控铣床结构及工作原理1.数控铣床的结构第二节数控铣削加工2.数控铣床工作原理第二节数控铣削加工二、数控铣削加工程序编制1.数控铣削编程特点1）数控铣床的数控系统具有多种插补功能，一般都具有直线插补和圆弧插补功能。2）对于常见的铣削加工动作，数控系统具有多种固定循环指令，有利于使编程得到简化。3）子程序也是简化编程的一种重要方式，它可将多次重复加工的内容，编成一个子程序，在重复动作时，多次调用这个子程序即可。4）对于轴对称零件、尺寸大小成比例的系列零件，可利用系统的镜像、比例缩放、坐标旋转等功能，以提高编程效率和简化程序。5）当零件加工工序较多时，可根据零件特征及加工内容设定多个工件坐标系，在编程时合理选用相应的坐标系，达到简化编程的目的。第二节数控铣削加工2.数控铣削加工工艺设计1）加工方法的选择。2）加工顺序的安排。3）走刀路线的确定。4）数控刀具的选择。3.数控铣床坐标系4.数控铣削特有编程指令第二节数控铣削加工1）比例缩放指令。2）镜像加工指令。3）坐标旋转指令。4）孔加工固定循环指令。①孔加工固定循环基本动作。第二节数控铣削加工第二节数控铣削加工②固定循环代码。第二节数控铣削加工第二节数控铣削加工5.数控铣削编程举例（1）数控加工工艺分析1）零件结构分析。2）加工顺序的确定。3）装夹与定位的选择。4）加工刀具的选择。第二节数控铣削加工第二节数控铣削加工5）切削用量的选择。第二节数控铣削加工（2）编制数控加工程序本例的程序代码分为两部分，用平底立铣刀DZ2000-12铣方形凸台和圆形凸台，程序号为00001；用平底立铣刀D72000-16铣U形槽，程序号为00002。第三节数控系统介绍一、广数GSK980TC3系统及操作面板1.GSK980TC3主要功能1）标配GE系列总线式伺服单元。2）采用8.4in（lin~2.54cm）真彩LCD，支持中文、英文双语种选择。3）四轴两联动，最小控制精度0.1𝜇m，最高移动速度60m/min。4）适配伺服主轴可实现主轴定向、CS轴控制等功能。5）支持B类宏程序编程，单线/多线米、寸制直螺纹、锥螺纹和端面螺纹类功能。6）具备手脉试切、手脉中断功能。7）支持RS232通信。8）提供分期12期限时停机设置。9）支持伺服刀塔、四工位电动刀架、液压刀架等。第三节数控系统介绍2.GSK980TC3操作面板第三节数控系统介绍第三节数控系统介绍第三节数控系统介绍第三节数控系统介绍二、FANUC0i-MA系统及操作面板1.FANUC0i-MA主要功能1）采用模块化结构。2）采用8.4in真彩LCD，支持中文、英文、德文、法文等多语种选择。3）四轴四联动，最小控制精度0.1𝜇m。4）具有整体软件功能包，适于高速、高精度加工，并具有网络功能。5）支持B类宏程序编程。6）具有HRV（高速矢量响应）功能，伺服增益提高，理论上可使轮廓加工误差减少一半。7）支持RS232通信。2.F