数控车床认知和数控机床编程及加工

模块一数控车床认知

数控设备的产生和发展

数控机床的加工原理

数控加工的特点及应用

数控机床的分类一、数控机床

数控设备就是采用了数控技术

的机械设备，或者说是装备了数控

系统的机械设备。数控机床是数控

设备的典型代表，其他数控设备还

有数控冲剪机、数控压力机、数控

弯管机、数控坐标测量机、数控绘

图仪、数控雕刻机等等。

数控设备的产生和发展

上一页下一页二、数控机床的发展

1948年，美国帕森（Parsons）公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓用检查样板的机床时，首先提出计算机控制机床的设想，在麻省理工学院（MIT）的协助下，于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补且连续控制的立式数控铣床。我国于1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床。

上一页下一页数控系统的发展到现在已经有了两个阶段。计算机数字控制（CNC）阶段电子管时代（1952年）晶体管时代（1959年）小规模集成电路时代（1965年）普通数控（NC）阶段小型计算机控制的计算机数控基于个人计算机（PC）平台的数控系统（称为PC数控系统）微型机数控（MNC）上一页下一页重要掌握的两个基本概念基本概念：NC

数字控制:即由硬件电路来完成插补的数控动作，出现的年代：1952-19652CNC

计算机数字控制:由硬件和软件共同完成数控的功能，具有柔性。1974年以后数控机床的加工原理

一、数控机床的加工原理如下图所示

输入装置输出装置计算机数控装置PLC主轴控制单元主轴机床伺服电机速度控制单元工作台位置检测反馈装置

上一页下一页二、构成及各部分的功能：1、构成

1）输入装置:

完成程序,参数等信息的输入MDI

信息载体2)输出装置:完成打印,穿孔显示等3)通信线路:实现串行通讯及网络功能4)CNC:

完成与外围设备联系,控制系统各部分功能5)PLC:

完成机床的顺序控制,换刀,APC等6)主轴单元:

接受CNC的指令,控制主轴电机的转速及旋向7)速度单元:

接收CNC的指令,控制各伺服轴的动作2、各部分的功能三、MNC系统的构成一、概念:

采用微处理器构成的数控装置称为MNC二、组成:

中央单元(CPU)

总线BUS

存储器(RAM,ROM)

I/O接口电路

PLC主轴单元速度控制单元等数控加工的特点及应用:数控机床的特点

柔性好加工精度高能加工复杂型面

生产效率高劳动条件好有利于生产管理

易于建立计算机通信网络1)数控加工的优点数控机床价格较贵，加工成本高，提高了起始阶段的投资。

技术复杂，增加了电子设备的维护，维修困难。

对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，对操作人员的技术水平要求高。2)数控加工的不足之处上一页下一页3).数控加工技术的主要应用对象

贵重的、不允许报废的关键零件

带特殊螺纹的回转体零件多品种小批量生产的零件精度要求高的回转体零件几何形状复杂的零件数控机床的分类一、按加工路线的控制方式不同分1、点位控制NC机床—快速空行程的点定位运动。实现一到另一位置的精确移动特点：只能控制终点坐标值的移动，定位过程不进行加工。

机床：数控坐标镗床、钻床、冲床、点焊机、数控弯管机2、直线控制NC机床—特点：控制刀具或工作台，以适当速度沿平等于某一坐标轴方向或与坐标轴成45度方向作直线加工，不可作任意斜率的直线加工。典型机床：简易数控车床、数控铣床、数控磨床。3、连续控制NC机床（轮廓控制数控机床）特点：同时控制两个或两个以上坐标轴。不仅精确控制移动部件（刀具）的起、终点坐标，还可控制加工过程中每一点的坐标，速度，即轨迹的控制。可实现工件轮廓加工，加工任意斜率的直线，圆弧，抛物线或其它函数曲线。

典型机床：常用的NC机床二、按伺服系统的类型分（控制精度的要求不同）1、开环控制NC机床—控制系统不带反馈装置特点：结构简单，价格低，方便，精度不高。应用：要求不高的中小型、简易经济型NC机床。2、半闭环控制NC机床—在开环控制数控机床的传动丝杠上装有角位移检测装置，间接检测移动部件的位移特点：精度较高，且有良好的稳定性。应用：精度要求一般的中小型NC机床。3、闭环控制NC机床概念：在移动部件上直接安装线位移检测装置（直线型检测和旋转型检测）。特点：1）可实现对移动部件的精确定位，精度高。2）安装高度复杂，困难，价格昂贵，维护费高。应用：现代化精度高的大中小型NC中。小结数控机床的构成和结构原理数控机床的分类数控机床的功能数控机床的特点数控加工过程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。⑤PLC设置用于查看PLC缓冲区配置、PLC程序梯形图及PLC程序指令流