数控编程项目一和数控机床编程及加工

数控编程与操作技术一、课程绍介1、本课程是数控技术专业和机电一体化专业的专业课。2、技术环节多，实践性强，需要理论联系实际且要求动手能力强。3、本课程两个核心，一是数控机床及其操作技术，二是数控程序的编制及管理。二、专业课的学习方法探讨1、选择适当的参考书。2、做课堂笔记。以听为主，重点记录。3、练习题必做。4、理论课、仿真课、实训课三位一体。第一篇数控车床编程与操作项目一数控车床基本知识一、名词解释：1、机床—能够复制机器的机器。--工作母机。2、数控—数字控制（NumericalControl)简称NC。3、数控技术—是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术，它是一种可编程的自动控制方式。（设备就是指的数控机床）数控技术内容包括：数控程序编写的基础知识，程序结构编程方法。数控机床的加工工艺知识，数控机床及其操作知识和与之相适应的刀具知识。计算机自动编程知识等众多技术环节。4、程序—数值和符号（数字化信号）组成的指令集合。5、数控机床—装备了数控系统的机床称为数控机床。数控机床（NumericallyControlledMachineTool）——采用了数控技术的机床6、数控车床—用于加工回转体表面的数控机床。（工件完成回转刀具实现进给）7、柔性制造系统FMS—FlexibleManufacturingSystem8、柔性制造单元FMC—FlexibleManufacturingCell9、计算机集成制造系统CIMS—ComputerIntegratedManufactuingSystem10、CNC—ComputerNumericalControl11、MNC—Micro-ComputerNumericolControl二、数控机床的出现和发展1、一九五二年世界第一台数控机床诞生。美国、麻省理工学院、立式数控铣床。2、电子技术、计算机技术、自动控制技术、精密测量技术、信息传递技术等现代技术的进步促进了数控技术的迅速发展。1500种、5—6轴联动、螺距误差补偿、高精度伺服系统。3、数控机床跟随计算机技术的发展而发展，经历了两个阶段，共六代系统。（1）数控阶段（NC阶段）第一代：采用电子管元件的专用NC系统1948年，美国帕森斯公司首先提出了采用数字控制技术进行机械加工的方案。1952年诞生了世界上第一台数控机床，是一台立式数控铣床，成功实现了三轴联动。1954年底第一台工业用数控机床生产出来。第二代：1959年采用晶体管电路的NC系统同年，出现了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。从1960年开始，德国、日本等工业国家都陆续开发、生产和使用数控机床。第三代：1965年采用小、中规模集成电路的NC系统

NC阶段的特点：由硬件数字逻辑电路“搭”成专用的计算机作为数控系统。又称为普通数控系统或硬件数控系统。（2）计算机数控系统（CNC阶段）

第四代：1970年采用小型计算机的NC系统许多功能可通过软件实现，通用性强，数控机床从此进入CNC（ComputerNumericalControl）阶段。

第五代：1974年采用微处理器的数控系统第六代：1990年，基于PC机的数控系统（3）我国数控系统的发展发展史1958年开始研制，清华大学1966年生产第一台晶体管数控机床1970年后进入第三代数控系统的研发，但发展缓慢80年代后开始飞速发展，技术引进，消化吸收，自主研发

相比先进的工业国家，我国在数控领域存在一定的差距：我国数控机床的生产远远满足不了国内生产的需要。我国机床行业“大而不强”,“低端混战，高端失守”。数控系统是我国最为薄弱的环节。三、数控机床的组成、功能及工作原理1、数控机床的组成（1）输入输出装置（2）计算机数控装置（数控系统）（3）伺服系统（4）测量反馈装置（5）辅助控制装置（6）机床本体数控机床的组成示意图CNC装置——数控机床的核心伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置组成数控机床的伺服系统，是数控机床的执行部分，包括进给伺服系统和主轴伺服系统。进给伺服系统实现零件加工所需的成型运动，控制机床移动部件的位置和速度；主轴伺服系统实现零件加工的切削运动，控制机床主轴的转速。测量装置的作用是检测机床移动部件的位置和速度，并将信号反馈回CNC系统，比较程序设定值和实际值之间的误差，并进行纠正，从而提高机床的加工精度。包括位置和速度测量装置。2、数控系统的主要功能（1）多轴驱动与控制X、Y、Z—直线移动坐标轴A、B、C—回转坐标轴多轴联动可描绘空间任何立体图形两轴联动可描绘平面中任意曲线（数控车）三轴联动可描绘空间任意曲面（数控铣）（2）插补功能插补—密化“起点和终点之间数据点的密化”通常数控机床上都有直线插补和圆弧插补功能。直线插补、圆弧插补示意图（3）进给功能快速进给（空行程）、插补进给、点动、加减速功能等。（4）主轴功能恒转速、恒线速度、主轴定向停车、无级调速、恒扭矩功能。（5）刀具系统刀具系统加自动换刀装置（6）刀具补偿功能（7）机械误差补偿功能（8）操作功能（9）程序管理功能（10）图形显示功能（11）辅助编辑功能（12）自诊断报警功能*（13）通讯功能3、数控机床的工作原理工作原理—根据零件图样，进行工艺分析，确定加工方案。然后将零件图及其工艺信息数字化处理，并用程序表示出来。并用程序指挥机床动作，完成零件的加工。数控机床的工作原理示意图形（零件图纸）编写数控程序输入到CNC系统CNC系统发出脉冲信号驱动机床各部件完成零件的加工分析零件图纸（包括零件的状态、尺寸和工艺要求）数(数控程序）形（成型零件）四、数控机床分类1、按加工方式分一般数控机床、加工中心（带刀库和自动换到装置）（含有车、镗、铣、钻、螺纹加工等多种加工方法的数控机床）现场参观。2、按数控系统功能分点位控制、点位直线控制、轮廓控制（1）点位控制数控机床实现从一点到另一点的精确、快速定位。在两点间移动时没有切削加工。不要求轨迹和速度。代表机床：数控钻床、数控镗床、数控冲床等，主要用于平面内孔系的加工。（2）点位直线控制数控机床

控制刀具或工作台以一定的速度沿直线从一个点移动到另一个点。移动过程中进行切削加工。代表机床：简易数控车、数控铣（3）轮廓控制数控机床可以同时控制两个或两个以上的坐标轴进行加工连续控制加工过程中每个点的坐标和速度，以形成所需的曲线或曲面。根据联动轴数可细分为2轴联动、2.5轴联动、3轴联动、4轴联动、5轴联动。除了少数专用数控机床，如数控钻床、冲床等以外，现代数控机床都具有轮廓控制功能。3、按伺服控制方式分开环控制数控机床（没有检测反馈装置）、闭环控制数控机床（检测反馈装置安装在工作台上）半闭环控制数控机床（检测反馈装置安装在伺服电机轴或丝杠端头上，检测角位移）

（1）开环数控机床特点：无测量反馈装置；伺服驱动原件为步进电机优点：结构简单、工作稳定、调试维修方便、价格低缺点：控制精度不高应用：用于经济型数控机床或旧机床数控化改造。（2）半闭环数控机床

特点：有测量反馈装置；间接测量工作台的位移；伺服驱动元件为直流、交流伺服电机。优点：控制精度高于开环控制系统，稳定性较好，成本低，调试维修比较方便。缺点：部分误差无法消除。应用：兼顾开环与闭环的优点，应用广泛。（3）闭环数控机床4、按数控系统的功能水平分分辨率—最小脉冲当量。它指数控机床可移动的最小位移量。单位μm,该值越小越好。联动轴数—越多越好通讯功能—越强大越好功能水平指标低档中档高档分辨率（μｍ）1010.1进给速度（m/min）8～1515～2415～100伺服系统类型开环、步进电机半闭环或闭环、直流或交流伺服系统联动轴数２～3轴2～4轴3～５轴通信能力无RS-232C或直接数控接口遵循自动化协议，具有连网功能显示功能数码管显或单显CRT较齐全的CRT显示（文字、二维图象等）三维图显，图形编程等内装ＰＬＣ与否无有主ＣＰＵ8bit16bit、32bit或32bit以上数控机床精度指标单位位移精度（脉冲当量）：CNC发出一个脉冲信号，机床工作台移动的一个基本长度单位。脉冲当量越小，机床加工精度越高，表面质量越好。普通数控机床的脉冲当量为0.001mm，精密数控机床的脉冲当量一般为0.0001mm。定位精度：数控机床工作台等移动部件所达到的实际位置的精度。定位精度一般为0.001-0.018。定位精度直接影响加工零件的尺寸精度。重复定位精度：相同条件下，相同的操作方法，重复进行同一动作时得到的一致性程度。重复定位精度越高，一批工件的尺寸一致性越好，加工质量越稳定。一般数控机床的重复定位精度为0.008mm。5、按照工艺用途分类切削加工类数控机床：数控车、铣、刨、磨、镗、插、拉、切断机床等成形加工类数控机床：数控折弯机、冲床等特种加工类数控机床：数控电火花机床其他类型数控机床*五、数控车床结构结构—指各部件零件的尺寸、形状、制造精度、以及相互之间的连接形式的总称。1、数控车床主体的组成床身、主轴箱、进给系统、刀架、尾座、液压和润滑系统等。2、刀架前置和刀架后置3、立式和卧式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