数控机床与编程2

数控机床与编程主讲人：安治国第1章概述1.1数控技术的发展1.2数控机床的组成及工作过程1.3数控机床的特点1.4数控机床的分类1.5

数控机床的坐标系1.6数控机床的主要性能指标

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。1）制造技术的自动化：

产品设计自动化例CAD、CAPP、CAM，

企业管理自动化例ERP，

加工自动化例现场总线、CNC、DNC；

质量控制过程自动化

第1章概述1.1数控技术的发展ERP（EnterpriseResourcePlanning)，企业资源计划是一种主要面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统。通过运用ERP，企业能够利用计算机对企业的资金、货物、人员和信息等资源进行自动化管理，具有制造，办公操作，供应链管理，人力资源管理，项目管理，财务与管理，客户服务，销售与市场营销等商业功能。企业资源计划对于在企业高度普及计算机辅助管理，实现企业管理信息化和自动化，提高工作效率和增强快速反应能力，都具有十分重要的意义。

现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。DNC是DirectNumericalControl/DistributedNumericalControl英文一词的缩写,

DNC最早是指分布式数控系统（DistributedNumericalControl），其含义是用一台大型计算机同时控制几台数控机床。后来随着科学技术的进步，数控系统由NC（NumericalControl）发展为CNC

（ComputerNumericalControl计算机数控系统），每一台数控机床由一台计算机（CNC系统）来控制,所以过去的DNC概念已失去意义。现在的CNC系统功能已非常完善，有很多CNC系统可实现一边接收NC程序一边进行切削加工，这就是所谓的DNC(DirectNumericalControl)，但不是所有的CNC系统都支持这一功能，有一些系统只是先将接收的加工程序存储在系统内存(Memory)里，而不能同时进行切削加工，这种传输形式一般叫块BLOCK)传输。第1章概述2）制造系统自动化

：

CIMSFMS

1.1.1计算机数字控制装置

（Computerizednumericalcontrol装置,CNC）第1章概述

1.CNC系统由软件和硬件共同完成数控任务2.CNC装置——数控系统核心

第1章概述●主要工作：

1）程序输入

2）译码

3）刀具补偿

4）速度规划

第1章概述●主要工作：

5）插补运算

6）位置控制

7）I/O处理

8）显示

9）诊断

●

CNC装置的的主要功能与特点

1）控制功能

2）

准备功能

3）插补功能

4）固定循环功能

5）进给功能第1章概述

柔性制造系统

（flexiblemanufacturingsystem,FMS）第1章概述能迅速响应市场需求而相应调整生产品种；由若干台数控设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的；根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整。定义

第1章概述主要特点级别与适用范围组成与结构发展趋势

FMS两个主要特点第1章概述设备柔性工业柔性产品柔性工序柔性1）柔性：

第1章概述运行柔性批量柔性扩展柔性生产柔性FMS两个主要特点1）柔性：

第1章概述目标：降低生产成本提高市场影响能力提高产品质量降低劳动强度改善环境2）

自动化

级别与适用范围1.柔性制造模块（flexiblemanufacturingmodule,FMM）第1章概述2.柔性制造单元

（flexiblemanufacturingcell,FMC）

级别与适用范围第1章概述3.柔性制造系统

（flexiblemanufacturingsystem,FMS）4.柔性制造生产线

（flexiblemanufacturingline,FML）5.柔性制造工厂

（flexiblemanufacturingfactory,FMF）组成与忘结构第1章概滔述

图1.1FMS的组成框图及功能特征

发展趋势1)向小型化凤、单元化辞方向发展第1章概锹述2)向规模香化、集姥成化方泡向发展3)单项技喉术性能发与系统捎性能不眨断提高4）重视累人的因素1.1顾.3计算机破集成制饺造系统1．计算机集袖成制造络（comp蓄uter室int挥egra弟ted趁manu撤fact传urin仇g,旅CIM）概念的提丈出1)1952年第一特台数控呜机床诞斗生2)扩196爪3年几何座造型CAD系统首先绿在美国研贺制成功3)誓196擦7年出现榴了第一要套柔性扑制造系趁统第1章概掉述4)1973年美国哈慨林顿博士浴提出计算蚀机集成制迅造5)丈199裹2年国际垒标准化腹组织定蝇义计算顺机集成邮制造定喘义6)我国863计划中CIM枣S主题第1章概耐述第1章概痛述2．计算机宵集成制方造系统（com臂put牧er钩int赞egr土ate挨dm索anu这fac若tur搬ing政SY剖STE佣M,透CIM拔S）概念的剑提出指将CIM具体应用见到一个企苏业，按照脑集成思想壶构成的一馆个具体的雾系统，是辽整个制造怖过程信息记采集、传握递加工处畜理的过程鹊。第1章概办述图1.2计算机集成制造系统的逻辑关系第1章概痒述图1.3计算机集成制造系统的构成与特点3．计算敞机集成制结造系统的痒构成与特未点第1章概思述3．计算供机集成制旱造系统的枕特点1）简化系倚统及其操样作，使其飞具有赢得滔全球性市窄场的能力秩。2）采用营动态多彼变的组背织结构饼和虚拟哈公司的棕形式，束使其能绘快速响飞应市场笛的变化3）采用绣并行工金程的方医法，将且产片的全设计、摸制造、眼销售、针后勤保拘障和分培配活动评全部集惧成在一百起。4）以用贿户为核少心，尽也可能缩妹短产品哨开发周抵期，提调高质量陆、降低永成本，秩并最大连限度满凤足用户液要求。5）强调汤人的作亭用，强嘴调技术逃、组织喉和人的膀全面集阵成。1.1.4数控机床健的发展历庄史第1章概兵述1）数薯控机床版的产生生产和忙科学技容术的发励展，机侄械产品衫日趋精男密、复箱杂，而趋且改型木频繁，咏需要机络床满足净高性能条、高精泥度和高穴自动化肾。1.原因—社会生担产发展照（军备拨竞赛的温产物）2.目的—解决单件轮、中小批粪量精密复饿杂零件的玩加工问题3.时间—194骂8(设想提效出)1善952（第一台特数控铣）1959（第一台典加工中心冲）1967觉(英国FMS)渡20世纪八十遣年代末（CIMS）21世纪第1章概贱述1）数弯控机床伤的产生194己6年第一台慎电子计算前机问世，便奠定了数辆控机床产孝生的基础1948年产生逼数控机壶床的设戒想194浪9年美国默开始研姐制1952年第一视台三坐节标镗铣伶床试制疯成功第1章概放述2）数撕控机床乎的发展截史（1）硬件直接翅数控（NC）：1952年电子材管1959年晶体杨管196飞5年集成电绞路第1章概肆述2）数控脉机床的发施展史（2）计算刷机软件坡数控：196抛8年小型计副算机1974年微处夏理器厉基宾于工控PC机的通筋用型CNC系统翁我国1958年研制坡了第一馋台数控巴机床主要的数屋控系统厂祖家德国西门遵子公司（Siem榨ens）德国德马贵吉公司（DMG）日本发那窄克公司（Fanu窃c）西班牙发梳格公司（Fag仍or）日本大蓝隗公司慢（Oku鹅ma）日本三菱抵公司（Mits评ubis病hi）第1章概笋述3）数控悠机床的产途量情况在数控楼系统不淋断更新硬换代的沙同时，趣数控机稀床的品字种得以故不断发日展完善茎，几乎速所有品帮种的机披床都实捞现了数炎字化。第1章概鸦述1.4欧.5数控技亿术的发低展趋势么与研究钱方向1）高澡精度化数控机亚床制造夜的几何奶精度和炸机床使流用的几捷何精度脾两个方枪面。普通加执工和精其密加工鞭的精度限将提高兰几倍，妈超精度耐加工进雨入纳米拌时代。第1章概食述2）高可逃靠性衡量可靠贸性的重要妥的量化指仪标是平均敢无故障时坐间（MTB盼F）数控系直统的MTBF值的提高数控机床策整机的可虏靠性水平鬼的提高第1章概敢述3）高柔泄性化适应加铜工对象威变化的撑能力。向单元柔扎性化和系赢统柔性化疯发展。第1章概色述4）复孙合化工序复朵合化和怜功能复休合化车、铣厕、镗、奇钻工序邪集中到岸一台机捎床冲孔、成狂形与激光裳切割复合饱机床等离子加纵工与冲压众复合机床第1章概励述5）高速隶度化提高切兴削速度寸和减少畏辅助时舍间提高主员轴转速蚕，减少劣非切削析时间，睛提高快津速移动缩慧速度、尖缩短换扒刀时间脖及工作苏台交换嫌时间。缩短换迈刀时间隆和工作耍台交换但时间。第1章概办述6）设守计CAD和宜人化设计方取案选择委，整机鸡的静、班动态特浑性的分暮析，计诱算，预芝测和优逐化设计葡，对整或机各工乖作部件丝式进行动治态仿真狂。将功能何设计与矿美学设贡计有机唇地结合叙在一起结，技术荷与经济复、文化悦、艺术茎的协调本统一。第1章概治述7）制造浙系统自动殃化提高自动拖编程，自剂动换刀，桨自动上下资料，自动顷加工自动检赚测，自旬动监控灿，自动碗诊断，户自动对修刀，自脾动传输虎，自动藏调度，通自动管繁理，提高标数准化和匠进线的胖适应能闸力，达层到“无皮人化”浴管理正咏常生产耳的目标居。第1章概琴述1.2是数控浪机床的聋主要结煮构及工弄作过程1.2.恼1主要层结构第1章概则述1.2粮数控机床衣的组成及担工作过程信息输入2)数控装廊置3)伺服驱动运装置及检锄测反馈装牛置4)机床本体5)机电接口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轴伺服电机数控机床屋的组成第1章概速述图1.惜4数控旦机床的主裂要结构数控机欣床各部汪分的作拆用1.输入装置作用：元输入程在序（人塞机）、翁控制参核数、补僻偿量等方式：键湾盘输入纸带输器入（穿枣孔纸带寻）磁盘输胆入（硬扬盘、软努盘、U盘）网络通轮讯(RS仆232、DNC、TCP回/IP）2.数控装动置（NC)_歌__数控机床久大脑作用：数伤控机床核夕心部件接受输入芳信息运算与处裤理(译码、壁运算、栋逻辑处特理)产生输出土脉冲（动湾作、运动东指令）计算机的稻功能CNC：计算芳机数字黄控制装因置CNC宣系统构每成CNC装置控制软锄件(软件功阔能)硬件电撇路(硬件功能)主轴伺跑服单元主轴驱动装苹置可编程控霸制器进给伺服做单元进给驱动装绢置测量装置(位置\速度)程横序操作面驼板输入输黄出设备机幕床M.S.循T\辅助指笑令信号主轴电机主轴动作完成进给君动作PLC完成开关杜动作伺服驱动公系统进给电机电→机信号转盗换\放大经插补运脱算,输出各羡坐标轴菊进给速克度、进孩给方向能和位移翅量指令经逻辑运笛算,输出主务轴变速纱、换向竞和起停荐信号选择和叉交换刀冰具的刀娇具指令肺信号辅助指令汉信号:冷却、润夏滑、夹经玻紧、松开划、分度等.控制信也号3.伺服系统熊：数控机期床的动力食装置作用：培接受数肺控装置吨的输出驱动与狱放大实现电→机转换第1章概激述图1.5数控机床的主要工作流程

1.2拳.2主要工营作过程1.3线数煎控机床赏的特点第1章概书述1.3.1数控机须床的特悔点(相对普侄通机床)自动化哥程度高2)适应性咐强3)精度高4)效率高5)减轻劳动蹈强度6)有利用生砖产管理的仓现代化不同加难工方式耗示例成型零何件成形车插刀仿杆型得加毫工靠模板数村控翼加客工第1章概序述1.3.2CNC机床的特读点(相对NC机床)柔性好2)功能强3)通用性好4)可靠性好高5)易于实现摸机电一体传化1.4数控机床劳的分类1.4.1按伺服宅控制方些式分类第1章概吐述1）开环控念制图1.6开环控制系统框图第1章概介述图1.7闭环控制系统框图2）闭环控制芳系统第1章概貌述图1.8半闭环控制系统框图3）半闭环倚控制系碍统第1章概谷述1）普通数控碎机床自动化程烧度高、精稍度高1.4.2按工艺垃用途分朱类数控机床搞：车、铣、年刨、磨、敢镗、钻、辞电火花、影剪板、折举弯、激光值切割等等纵都是机械稿加工方法栋，所谓机竟械加工，号就是把金静属毛坯零训件加工成土所需要的贞形状，包夏含尺寸精形度和几何迈精度两个凶方面。能悔完成以上努功能的设点备都称为蓝机床，数出控机床就扣是在普通免机床上发劫展过来的雁，数控的稿意思就是俱数字控制眨。

给僵机床装上窗数控系统侮后，机床凡就成了数朋控机床。腊当然，普型通机床发参展到数控常机床不只呆是加装系健统这么简锋单，例如盘：从铣床拢发展到加何工中心，企机床结构碰发生变化间，最主要哑的是加了摆刀库，大诞幅度提高泪了精度。炮加工中心向最主要的络功能是铣昼、镗、钻渐的功能。碧我们罪一般所说纹的数控设富备，主要闪是指数控欧机床和加借工中心。2）碍数控加工坐中心带刀库和波自动接刀新装置的数步控机床。加工中浪心指备有与刀库，踪蝶具有自没动换刀置功能，拥对工件项一次装屋夹后进详行多工欣序加工虎的数控症机床。燃加工中边心是高方度机电组一体化滥的产品捞，工件带装夹后供，数控懒系统能穴控制机替床按不忌同工序赠自动选宰择、更铜换刀具杰，自动托对刀、下自动改扎变主轴劫转速、也进给量安等，可悉连续完省成钻、虚镗、铣嫁、铰、卸攻丝等话多种工由序。因退而大大危减少了践工件装享夹时间枝，测量艇和机床头调整等英辅助工纯序时间龙，对加漠工形状暗比较复么杂，精雕度要求黄较高，汉品种更鱼换频繁滋的零件脉具有良画好的经林济效果椅。第1章概狠述3）多坐标轴冻数控机床可以加工苗复杂形状兰的零件，颜来完成需脸要三个以磁上坐标的仇合成才能印加工的曲纲面形状。第1章概栋述4）数烫控特种什加工机搁床电火花亏加工机窗床数控线切武割机床数控激赵光切割忽机床电火花坛加工又弯称放电曾加工（Ele还ctr闸ica汉lD纸isc浑har改ge促Mac震hin蚕ing简称EDM）或电蚀咐加工，是钢一种通过熄工件和工肚具电极之近间的脉冲夜放电而有筝控制地去牺除工件材谷料的加工训方法。工语件和工具陶电极间通址常充有液林体的电介氏质（工作此液）。利允用这种方皱法进行成蝇形和穿孔乳加工。从70年代起均，数控姑技术进阻入成形欧加工领罩域并快却速发展纳，数控罗电火花株也随之根发展包寨括了电昨火花成栏形加工敌、电火抄花线切既割加工驰、电火春花成形度磨削、吗电火花锤同步回肠转加工执、电火捡花表面拌强化和告刻字等软加工方虫法。在攻机械加雕工中主丸要用电馋火花成核形加工坛和电火旅花线切触割加工工。立柱式滑枕式龙门式数控线切谷割加工是像在电火花在加工基础遍上发展起乡丰来的一种姿新的工艺芦形式，基尚本原理是喜利用移动烈的线状金役属丝（铜暂丝或钼丝耕）作为工戏具电极（星接高频脉枣冲电源的材负极），蜂对工件（肠接高频脉怨冲电源的蛇正极）进槐行脉冲火既花放电而木切割成所帖需的工件哲形状与尺着寸，故称宰为又称为衔数控电火炎花线切割售。线切割绳加工时，拳线电极一始方面相对坡于工件不蹲断地移动(慢速走丝枝是单向移购动，快速蹈走丝是往嫌返移动)，另一方工面，装夹烤工件的十塌字工作台伙，由数控州伺服电动兼机驱动，漠在x、y轴方向播实现切副割进给笨，使线何电极沿莲加工图且形的轨福迹运动闪对工件百进行切畅割加工悉，见图千所示。a）各种零件的加工b）冷冲凸模的加工d）棱锥体形件c）多孔窄缝加工第1章概鸡述1.4.3按机床适的运动露轨迹分缘瑞类1）点位控忍制系统指机床瞧移动部炉件只能灵实现由归一个位户置到另忧一个位梨置的精写确移动乞，在移饶动和定链位过程替中不进福行任何括加工，猛机床移陵动部件娘的运动赏路线并脏不影响谦加工的震孔距精孙度。图1.9数控钻床坛工作原理第1章概吩述图1.9数控钻床工作原理2）直线控睛制数控纤机床要求控归制点的在准确定爷位，要会求控制妨刀具以迟一定的涌速度沿丧直线平饭行的方眼向进行片加工。具有主话轴转速哄的选择狼与控制描、切削援速度与幼刀具的塞选择、河循环加国工等辅驴助功能3）轮李廓控制敏数控机饼床能够对骂两个或磨两个以乡丰上运动淹坐标的信位移和返速度同衰时进行垂连续相扶关的控藏制。具有插拖补运算腰功能。可以进行暴各种斜线伶、圆弧、她曲线的加宗工。第1章概匀述举例：数控钻床第1章概壁述举例：数控坐干标镗床第1章概范述举例：数控弯冲管机第1章概筋述举例：数控车床第1章概下述举例：数控铣床第1章概君述1.4.4按数控搜系统功润能水平篮分类高、中档全功能数叙控机床、壶标准型数路控机床第1章概变述低档：经济型数控控机床。有单片机柱和步进电临动机组成鱼的数控系姨统。特点：撞功能简比单，价肤格低；用途：判数控车分床，线催切割机引床及就原机床设罢备改造尸等场合逢。1.5数控机床励坐标系第1章概院述1.机床的运恰动形式是孟多种多样秩的，但编寇程时