数控编程教程一讲和数控机床编程及加工

数控技术第一讲远程教育中心第一节数控机床的基本概念第二节数控机床的分类与应用第三节数控机床的发展第一章概论将机床数字控制向机电一体化方向发展。高等院校机制工艺的学生必须学好这门课。本讲课主要介绍：数控机床的概论部分。希望同学们认真学习！一、数控机床的产生二、数控机床的组成和工作原理三、数控机床涉及的基本技术第一章第一节数控机床的基本概念发展机械加工工艺过程的自动化质量对产品生产率要求越来越高解决的重要措施之一一、数控机床的产生科学技术社会生产大批量生产采用“刚性”自动化设备小批量生产采用“柔性”自动化设备数字控制机床等灵活通用的、能适应产品频繁变化的柔性自动化机床设备自动机床、组合机床、专用自动线等刚性自动化机床设备将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给冷却液等）和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁带）将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。数控机床:世界上第一台数控机床是数控镗铣加工中心机床，产生于20世纪40年代。1948年由美国帕森斯（ParsonsCo.）公司提出利用电子计算机控制机床加工复杂曲线样板。1952年由美国军方和麻省理工学院（MIT）研制出了第一台三坐标立式数控铣床。答:四个步骤:二、数控机床的组成和工作原理首先了解一下在数控机床上加工零件通常需要几个步骤根据程序单，制作穿孔带。通过阅读装置将穿孔带的代码逐段输入到数控装置。数控装置将代码进行译码，寄存和运算之后，向机床伺服机构发出讯号，以驱动机床的各个运动部件，并控制其它必要的辅助操作，如变速、开关冷却液、松夹工件及刀具转位等，最后加工出合格的零件。1）根据加工零件的图纸与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写程序单。图示的机床组成方式为---开环系统程序载体数控装置伺服系统机床部分测量装置检测反馈机床上加虚线部分的测量装置后机床组成方式为---闭环系统可以将机床所得到的检测结果再反馈到数控装置中去。由此，可知数控机床通常由四部分组成。程序载体输入装置数控装置伺服驱动系统强电控制装置检测装置机床（主运动、进给运动、辅助操作）具体而言，数控机床的基本组成如下图所示：常用的控制介质有：穿孔带、穿孔卡、磁带。使用最多的是八位标准穿孔带（如图所示）。1、程序载体人要对数控机床进行控制必须在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即---程序载体（又称控制介质）。输入装置的作用就是程序载体上的数控代码信息转换为相应的电脉冲信号传送至数控装置的内存储器。输入装置最早使用光电阅读机阅读穿孔带；以后大量使用磁记录原理的磁带机和软盘驱动器；还有通过数控装置控制面板上的输入键，按工作的程序清单用手工方式直接输入内存储器；也可以用通信方式由计算机直接传送给数控装置。2、输入装置阅读装置分为机械式和光电式两种。如图，光电穿孔带阅读机的原理是：用红外光敏元件识别穿孔带上每排孔的代码，将孔的排列图案转换为电信号送数控装置输入装置：接受由穿孔带阅读机输出的代码，经过识别与译码之后分别输送到个相应的寄存器，这些指令与数据将作为控制器与运算器的原始数据。3、数控装置:是数控机床的中心环节控制器：接受输入装置的指令，根据指令控制运算器与输出装置，以实现对机床的各种操作（如主轴的变速或冷却液的开关）以及控制整机的工作循环。运算器：接受控制器的指令，将输入装置送来的数据进行某种运算，并不断地向输出装置送出运算结果，使伺服系统执行所要求的运动。输出装置：根据控制器的指令将运算器送来的计算结果输送到伺服系统，经过功率的放大，驱动相应的坐标轴，使机床完成刀具相对工件的运动。4、强电控制装置主要功能是接受数控装置所控制的内置式可编程控制器（PLC）输出的主轴变速、换向、启动或停止，刀具的选择和更换，分度工作台的转位和锁紧，工件的夹紧或松开，切削液的开或关等辅助操作的信号，经功率放大直接驱动相应的执行元件，诸如接触器、电磁阀等，从而事先数控机床在加工过程中的全部自动操作。伺服系统包括:驱动装置、执行部件两大系统。常用伺服系统有:功率步进电动机，直流伺服电动机，交流伺服电动机等伺服系统与脉冲编码器的组合构成了较理想的半闭环伺服系统，已经被广泛采用。5、伺服系统：是数控机床的最后环节伺服系统接受来自数控装置的指令信息，严格按照指令信息的要求带动机床的移动部件，以加工出符合图纸要求的零件。通常对数控机床设计在机床的精度、静刚度、动刚度和热刚度等方面提出了更高的要求，而传动链则要求尽可能简单。目的是为了满足数控技术的要求和从分发挥数控机床的特点。6、机床与传统的机床相比，数控机床的外部造型、整体布局，传动系统、支撑系统、排屑系统与刀具系统的部件结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。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程序指令流程。机械工程实