数控加工工艺与编程1

1、 主要内容： 绪论模块一：零件的加工工艺模块二：零件的定位与夹紧模块三：数控加工工艺及编程基础模块四：数控车床的编程模块五：数控铣床的编程数字控制（数字控制（Numerical Control TechnologyNumerical Control Technology， NCNC）是一种借助数字化信息（数字、字符）对某一工作过程（如加工、测量、装配等）发出指令并实现自动控制的技术。数控系统（数控系统（Numerical Control SystemNumerical Control System）采用数字控制技术的自动控制系统。数控机床（数控机床（Numerical Control Mach

2、ine ToolsNumerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床。是数控技术典型应用的例子。1 1传统机床的不足传统机床的不足人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率人为误差，难以保证质量人为误差，难以保证质量难以加工复杂形状的零件难以加工复杂形状的零件不利于生产管理现代化不利于生产管理现代化2.2.制造业的发展需求制造业的发展需求 产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和高自动化要求产品日趋精密、复杂，改型频繁，

3、提出高性能、高精度和高自动化要求直线笛卡尔叶形线心形线1 1国外国外 1930年，数控专利 1948年，数控机床生产的萌芽 1968年，柔性制造系统1974年，采用微处理器 1990年，采用基于工业PC的计算机数控系统2 2国内国内 20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统产生与发展历程产生与发展历程第五代：微处理器数控(1974年)第四代：小型机数控(1967年)第三代：集成电路式(1965年)第二代：晶体管分立元件式(1959年)第一代：电子管、继电器式(1952年） 硬、软件数控软件数控硬件数控3 3数控系统的产生和发展数控系统的产生和发展. .知名数控系统知

4、名数控系统 日本FANUC德国西门子SIEMENS 日本三菱MITSUBISHI 日本山崎马扎克(MAZAK) 西班牙发格(FAGOR) 华中数控系统 广州数控系统 国内知名： 1.1.数控系统的发展趋势数控系统的发展趋势 1) 高速高精度高速高精度 2) 智能化智能化 （1） 应用自适应控制技术 （2） 自动编程技术 （3） 具有故障自动诊断功能 （4） 应用模式识别技术 3) 开放式数控系统开放式数控系统三三. . 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势4)基于网络的数控系统基于网络的数控系统(1)数控系统内部的CNC装置与数字伺服间的 通信，主要通过链式网络传送数字伺服控制信息； (2)数

5、控系统与上级主计算机间的通信； (3)与车间现场设备及I/O装置的通信，主要通过现场总线，如PROFIBUS等进行通讯； (4)通过因特网与服务中心的通信，传递维修数据； (5)通过因特网与另一个工厂交换制造数据。2. 2. 数控数控机床的发展机床的发展趋势趋势加工高精化提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。功能复合化 复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。镗铣钻复合加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）；车铣复合车削中心（ATC，动力刀头）；铣镗钻车复合复合加工中心（ATC，可自动装卸车刀架）；铣镗钻磨复合复合加工中心（ATC，

6、动力磨头）；可更换主轴箱的数控机床组合加工中心； 控制智能化 随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：加工过程自适应控制技术加工参数的智能优化与选择智能故障诊断与自修复技术智能化交流伺服驱动装置体系开放化定义（定义（IEEEIEEE）：）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。 开放式数控系统特点：开放式数控系统特点： 系统构件（软件和硬件）具有标准化、多样化和互换性的特征 允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成。构造应该是可移植的和透明的；开放体系

7、结构CNC的优点 向未来技术开放：向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期； 标准化的人机界面：标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直接有关的劳动消耗； 向用户特殊要求开放：向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产

8、品； 可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力和竞争能力。交互网络化支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。 网络资源共享。 数控机床的远程（网络）监视、控制。 数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控） 数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）。 数控机床仍采用刀具和磨具对材料进行切削加工，这点在本质上和普通机床并无区别。但在如何控制切削运动等方面则与传统切削加工存在本质上的差别，如下图。零件图编制工艺卡工人操作机床机床调整加工准备程序

9、调整加工运动试切加工正式加工检测结果(a)普通机床加工(b)数控机床加工信息反馈控制面板控制面板显示器显示器滚珠丝杆滚珠丝杆刀刀 架架主主 轴轴 1.1.数控机床加工特点数控机床加工特点 (1)加工精度高； (2)生产效率高； (3)一次装夹完成多工序加工； (4)简化了夹具及专用工装等； (5)减轻了劳动强度； (6)改善劳动条件； (7)有利于生产管理.2.2.数控机床加工的应用范围数控机床加工的应用范围 (1)小批量生产的附着零件； (2)形状复杂、精度要求较高的零件； (3)需要多次更改设计后才能定型的零件； (4)价格昂贵、不可报废的零件； (5)需要钻、镗、铰、攻螺纹及铣削联合加工

10、的零件数控加工过程 课件21现代数控机床一般由数控装置(NC unit)、伺服系统(servo system)、位置测量与反馈系统(feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结构简图： 数控装置是数控机床的核心，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种功能； 伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件，它包括主轴驱动单元（主要是速度控制）、进给驱动单元（主要有速度控制和位置控制）、主轴电机和进给电机等。 位置测量与反馈系统由检测元件和相应电路组成，其作

11、用是检测速度与位移，并将信息反馈给数控装置，形成闭环控制；但不一定每种数控机床都装备位置测量与反馈系统（图中虚线部分表示该模块不是基本配置），没有测量与反馈系统的数控装置称开环控制系统（如运动简单的中低档数控车床），常用的测量元件有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅尺等。 辅助控制单元用以控制机床的各种辅助动作，包括：冷却泵的启停等各种辅助操作。 机床主机包括床身、主轴、进给机构等机械部件。 滚珠丝杠螺母机构，在丝杠1和螺母4上各加工有圆弧，当螺母4旋转时，丝杠1的旋转面经滚珠2推动螺母4轴向移动，同时滚珠2沿螺旋形滚道滚动，使丝杠1和螺母4之间的滑动摩擦转为滚珠与丝杠1、螺母4之间的滚

12、动摩擦。螺母螺旋槽的两端用回珠管3连接起来，使滚珠2能够从一端重新回到另一端，构成一个闭合的循环回路。 各类中小型数控机床普遍采用滚珠丝杠。 1.6 数控机床主机中的传动机构 为了适应数控机床加工范围广，工艺适应性强和自动化程度高的特点，要求主传动装置具有很宽的变速范围，并能无级变速，随着全数字化交流调速技术的日趋完善，齿轮分级变速传动在逐渐减少，大多数数控机床采用电动机直接驱动主轴的结构。 数控机床的进给传动装置，灵敏度和稳定性，将直接影响到工件的加工质量，因此常采用不同于普通机床的进给机构，例如采用线性导轨、塑料导轨或静压导轨代替普通滑动导轨，用滚珠丝杠螺母机构代替普通的滑动丝杠螺母机构，以及采用可以消除间隙的齿轮传动副和可以消除间隙的键连接等 数控加工：（n