数控加工原理与编程基础知识

项目一

数控加工原理与编程基础第1节数控加工概述第2节数控机床坐标系统第3节数控编程基础第一页，共二十八页。第一节§1.1数控加工概述

一、数控、数控机床与数控加工数字控制：是以数字化信号对机构的运动过程进行控制的一种方法。简称为数控（NC）。数控机床：指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。数控加工：泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。第二页，共二十八页。数控机床与普通机床比较：

数控机床在普通机床基础上增加了对机床运动和动作自动控制的功能部件，使数控机床能够自动完成对零件加工的全过程。其控制的媒介：数字程序（学习重点）

第三页，共二十八页。二、不同加工方式示例

成型零件第四页，共二十八页。

成形车刀第五页，共二十八页。仿型加工靠模板第六页，共二十八页。数控加工

第七页，共二十八页。

采用数控机床加工零件时,只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，数控机床便按照事先编好的加工程序,自动地对被加工零件进行加工.第八页，共二十八页。x-y数控拖板变频主轴机床本体数控系统及其操作面板行程开关控制电柜Z轴伺服电机§1.2数控机床组成

一、数控机床的组成第九页，共二十八页。数控机床组成输入输出装置数控装置伺服驱动系统机床本体第十页，共二十八页。二、数控机床各部分的作用1.输入装置作用：输入程序（人机）、控制参数、补偿量等方式：键盘输入纸带输入（穿孔纸带）磁盘输入（硬盘、软盘、U盘）网络通讯(RS232、DNC、TCP/IP）第十一页，共二十八页。2.数控装置（NC)___数控机床大脑作用：数控机床核心部件（战略物资、东芝事件）

☻接受输入信息

☻运算与处理(译码、运算、逻辑处理)

☻产生输出脉冲（动作、运动指令）计算机的功能

CNC：计算机数字控制装置第十二页，共二十八页。CNC系统构成CNC装置控制软件(软件功能)硬件电路(硬件功能)主轴伺服单元主轴驱动装置可编程控制器进给伺服单元进给驱动装置测量装置(位置\速度)程序操作面板输入输出设备机床M.S.T\辅助指令信号主轴电机主轴动作完成进给动作PLC完成开关动作伺服驱动系统进给电机电→机信号转换\放大第十三页，共二十八页。经插补运算,输出各坐标轴进给速度、进给方向和位移量指令经逻辑运算,输出主轴变速、换向和起停信号选择和交换刀具的刀具指令信号辅助指令信号:冷却、润滑、夹经紧、松开、分度等.控制信号第十四页，共二十八页。3.伺服系统：数控机床的动力装置

作用：接受数控装置的输出驱动与放大实现电→机转换

第十五页，共二十八页。§1.3数控加工原理数控加工过程

零件图纸工艺分析数值计算编制并输入程序安装工件对刀试切加工检验第十六页，共二十八页。数控加工原理概述

数控加工原理就是将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动完成零件的加工。第十七页，共二十八页。三、数控加工的特点（优点）1.加工精度高，加工质量稳定

☻数控机床的机械精度高

☻数控机床的控制精度高（0.001mm/P）

☻无人为误差，加工的一致性好第十八页，共二十八页。2.数控加工的生产效率高☻极大地缩短加工的辅助时间（快速行程、自动换刀）

☻免划线工序

☻粗、精加工一次装夹完成

☻无需中途停车检测第十九页，共二十八页。3.对加工对象的适应性强.单件、小批生产易于获得好效益4.易于实现CAD/CAM一体化及构成计算机集中控制系统.第二十页，共二十八页。§1.4几个数控加工常用术语1、坐标联动加工数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以轴坐标数据控制的。如：两坐标车床、三坐标铣床、五轴加工中心等。

坐标联动：坐标轴的非独立运动。即：一个轴的运动要受到其它轴运动的制约。

第二十一页，共二十八页。2、脉冲当量脉冲当量:单位脉冲作用下进给轴移动的距离。单位：mm/脉冲如0.001mm/P

脉冲当量的大小与数控系统的水平有关。0.05～0.001

脉冲产生：运动控制指令（自动）、按键触发或手摇脉冲发生器（手动操作）第二十二页，共二十八页。3、进给速度与速度修调

进给速度：单位时间内坐标轴移动的距离。（加工时刀具相对于工件的移动速度）单位：mm/minmm/r

速度修调：通过修调倍率对速度进行适量修调。数控机床在加工过程中能通过速度修调实时调整进给速度和主轴转速，便于加工。第二十三页，共二十八页。4.插补运算

在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以确定一些中间点的方法就称之为“插补”。计算插补点的运算称为插补运算.插补运算的任务就是把这种时实计算出的各个轴的位移指令输入伺服系统,实现成形运动.第二十四页，共二十八页。逐点比较法

逐点比较法插补运算是以区域判别为特征，每走一步都要将加工点的瞬时坐标与相应给定的图形上的点相比较，判别一下偏差，然后决定下一步的走向。这样就能得到一个接近给定图形的轨迹，其最大偏差不超过一个脉冲当量

第二十五页，共二十八页。逐点比较法图示第二十六页，共二十八页。5.刀补运算零件的加工程序一般是按零件轮廓和工艺要求的进给路线编制的,而数控机床在加工过程中所控制的是刀具中心的运动轨迹.不同的刀具,其几何参数也不相同.加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹,这样才能加工出符合要求的零件.刀补运算就是完成这种转换的程序.返回上层第二十七页，共二十八页。内容总结项目一

数控加工原理与编程基础。数控加工：泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。§1.2数控机床组成

一、数控机床的组成。M.S.T\辅助指令信号。经插补运算,输出各坐标轴进给速度、进给方向和位移量指令。选择和交换刀具的刀具指令信号。4.易于实现CAD/CAM一体化及构成计算机集中控制系统.。数控机床加工时的横向、纵向等