数控机床分类介绍及应用和数控机床编程及加工

第1章绪论1-1数控加工概述1-2数控加工的特点与适应性1-3数控机床的分类1-4数控加工技术的发展1-1数控加工概述一、数控加工操作内容

二、数控机床的坐标系

三、对刀

一、数控加工操作内容数控加工操作的内容主要有：1、坐标系设定2、程序输入3、零件定位安装4、对刀5、零件加工质量检测等。二、数控机床的坐标系

数控机床的坐标系包括机床坐标系和工件坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床制造和调整的基准，也是工件坐标系设定的基准。工件坐标系是编程时使用的坐标系，因此又称编程坐标系。工件坐标系坐标轴的意义必须与机床坐标轴相同。机床参考点机床参考点是数控机床上的一个固定点，大多数机床将刀具沿其坐标轴正向运动的极限点作为参考点，其位置用机械行程档块来确定。参考点位置在机床出厂时已调整好，一般不作变动。必要时可通过设定参数或改变机床上各档铁的位置来调整。数控铣床的机床坐标系的原点一般都设在机床参考点上。而数控车床的机床坐标系的原点则一般位于卡盘端面或机床参考点处。机床坐标系的设定机床坐标系在以下几种情况下必须进行设定：机床首次开机，或关机后重新接通电源时；解除机床急停状态后；解除机床超程报警信号后。工件坐标系原点工件坐标系的原点，也称工件零点或编程零点，其位置由编程者确定。确定工件原点的原则是便于编程计算，故应尽量将工件原点设在零件图的尺寸基准或工艺基准处。一般来说，数控铣床的工件原点可设在工件外轮廓的某一角上，或设在对称的工件的对称中心上，Z轴方向的零点，一般设在工件表面上。数控车床的工件原点一般选在主轴中心线与工件右端面或左端面的交点处。三、对刀对刀是数控机床操作者在开始对工件进行数控切削加工前所作的首要工作。所谓对刀，是指将刀具移向对刀点，并使刀具的刀位点和对刀点重合的操作。车刀、镗刀的刀位点是指刀尖或刀尖圆弧中心；立铣刀的刀位点是指刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球心；钻头的刀位点是钻尖。对刀精度的高低直接影响工件的加工精度。目前，数控机床的大多采用人工对刀，这对操作者的技术要求较高。为保证对刀精度，常采用高精度的专用对刀仪进行对刀。

1-2数控加工的特点与适应性一、数控加工的特点

一、数控加工的特点1．加工精度高，质量稳定2．生产效率高3．对加工对象的适应性强4．自动化程度高，劳动强度低5．便于实现现代化管理二、数控加工的适应性从经济角度考虑，数控机床最适用于加工以下零件：1．多品种、小批量零件；2．形状复杂、精度要求较高，在普通机床上无法加工或难以加工的零件；3．需要多次更改设计后才能定型的零件；4．价格昂贵，不允许报废的零件；5．需要最小生产周期的零件。1-3数控机床的分类一、按工艺用途分1．金属切削类2．金属成型类3．特种加工类4．其它类一、按工艺用途分1．金属切削类2．金属成型类3．特种加工类1．金属切削类这类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控镗床、数控磨床、数控钻床、数控拉床、数控刨床、数控切断机床、数控齿轮加工机床以及各类加工中心。加工中心加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。它将铣削、镗削、钻削、攻螺纹等功能集中在一台设备上，使其有多种工艺手段。加工中心的刀库可容纳10~100多把各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与普通数控机床的主要区别。2．金属成型类这类数控机床包括数控板料折弯机、数控直角剪板机、数控冲床、数控弯管机、数控压力机等。这类机床起步较晚，但目前发展较快。3．特种加工类这类数控机床包括数控线（电极）切割机床、数控电火花切割机床、数控电火花成型机床、带有自动换电极的电加工中心、数控激光切割机床、数控激光热处理机床、数控激光板材成型机床、数控等离子切割机床、数控火焰切割机等。二、按功能档次分按控制系统的功能，可把数控机床分为低档（经济型）、中档、高档三类。三个档次的数控机床主要区别于以下几个方面：1．低档数控机床2．中档数控机床3．高档数控机床1．低档数控机床低档数控机床的技术指标一般为：脉冲当量0.01mm~0.005mm，进给速度4~10m/min，开环步进电机驱动，数码管或简单CRT显示，主CPU一般为8位或16位。一般无通信功能。2．中档数控机床中档数控机床的技术指标一般为：脉冲当量0.005~0.001mm，进给速度15~24m/min，半闭环直流或交流伺服系统，有较齐全的CRT显示：可显示字符和图形、人机对话、自诊断等。主CPU一般为16位或32位。可有RS232C、RS485等通信接口。3．高档数控机床高档数控机床的技术指标一般为：，进给速度15~100m/min，闭环直流或交流伺服系统，CRT显示具备中档的功能外，还具有三维图形显示等，主CPU一般为32位或64位。有制造自动化协议MAP通信接口，具有联网功能。1-4数控加工技术的发展一、数控机床的发展概况二、数控技术的发展方向三、机械制造系统的发展一、数控机床的发展概况数控机床的研制始于美国。1952年美国麻省理工学院研制成功第一台三坐标数控铣床。随着电子技术、计算机技术、自动控制技术和精密测量技术的发展，数控机床也在迅速地发展和不断更新换代。NC系统与CNC系统七十年代以前的数控系统，都是采用专用电子电路实现的硬接线数控系统，因此称为硬件式数控系统，也称为NC系统。七十年代中期开始发展起来的采用微处理器及大规模或超大规模集成电路实现的数控系统，它具有很强的控制功能和程序存储功能，这些功能是由控制程序实现的，因此称为软件式数控系统。软件式数控系统也称为计算机数控系统或CNC系统。目前，CNC系统几乎完全取代了以往的NC系统。二、数控技术的发展方向现代数控机床及其数控系统，目前大致向高精度、高速度、高可靠性、高智能化以及高通信功能等方向发展。三、机械制造系统的发展为满足现代化生产日益提高的要求，具有多功能和一定柔性的现代化生产系统相继出现，使数控加工技术向更高层次发展。现代化生产系统主要有柔性制造单元FMC（FlexibleManufacturingCell），柔性制造系统FMS（FlexibleManufacturingSystem）,计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegralManufactuingSystem）。柔性制造单元FMC柔性制造单元FMC可由一台或多台数控设备组成，既具有独立的自动加工的功能，又部分具有自动传送和监控管理功能。所谓柔性，就是通过编程或稍加调整就可同时加工几种不同的工件。FMC有两大类，一类是数控机床配上机器人，另一类是加工中心配上托盘交换系统。若干个FMC可组成一个FMS。柔性制造系统FMS柔性制造系统FMS是一个由中央计算机控制的自动化制造系统。它是由一个传输系统联系起来的一些数控机床和加工中心。传输装置将工件放在托盘或其它连接设备上，送到加工设备，使工件加工准确、迅速和自动。计算机集中制造系统CIMS计算机集中制造系统CIMS就是利用计算机进行信息集成，从而实现现代化的生产制造，以求得企业的总体效益。CIMS是建立在多项先进技术基础上的高技术制造系统，是面向21世纪的生产制造技术。它综合利用了CAD/CAM、FMS、FMC及工厂自动化系统，实现了无人管理。习题一1-1数控加工一般过程如何？1-2数控加工的特点有哪些？适合于何种类型零件的加工？1-3机床坐标系和工件坐标系的设定方法是什么？1-4何谓数控机床的对刀？如何定义常用刀具的刀位点？1-5说明英文缩写NC、CNC、FMC、FMS、CIMS的含义。数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐标系的原点坐标。