数控机床编程与操作 第4版 数车 课件 1 绪论、数控编程理论基础

绪论、数控编程理论基础绪论数控技术的发展及学习该课重要性01.了解数控系统02.学什么？怎么学？03.04.学习该课的优势与不足提四点要求共勉05.数控的发展及学习重要性PART01数控技术的发展趋势及学习的重要性一、数控技术的发展

数控机床诞生于美国。1952年，美国帕森斯公司与麻省理工学院共同研制成功了世界上第一台数控机床，用来加工直升机叶片轮廓检查用样板。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，其加工精度和加工效率不断提高。数控机床发展至今已经历了两个阶段共五个时代。

1.硬件数控阶段:(NC)

第一代:1952年，电子管控制的第一台三坐标联动的铣床；

第二代:1959年，出现了晶体管控制的“加工中心”；

第三代:1965年，出现了小规模集成电路.使数控系统的可靠性得到了进一步的提高；

以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统，称为普通数控系统，即NC系统。

数控技术的发展趋势及学习的重要性一、数控技术的发展1.硬件数控阶段:(NC)

2.计算机数控阶段:(CNC)

第四代:1967年以计算机作为控制单元的数控制系.FMS(FlexibleManufacturingSystem),柔性制造系统。

第五代:1970年,美国英特尔开发使用了微处理器.CNC。

前三代数控机床采用专用控制计算机的硬件数控装置,早已被淘汰;后三代的数控机床,则以小型／微型计算机取代硬件控制计算机作为核心部件，数控机床的许多控制功能由专用软件实现,其数控系统被称为软件控制系统,又称CNC系统.数控技术的发展趋势及学习的重要性我国数控技术发展概况我国从1958年开始研究数控技术，1966年研制成功晶体管数控系统，并将样机应用于生产。1968年成功研制X53K-1立式铣床。20世纪70年代初，加工中心研制成功。1988年FMS通过验收投入运行，用于生产、伺服电动机的零件。1981-2000年我国数控技术经历了引用国外先进技术、消化吸收、科技攻关和产业化攻关四阶段，使我国的数控技术飞速发展。2003年全国数控机床产量达到36813台，同比增值47.73%。目前，数控机床的品种有1500多种，其中，数控车床产量居世界第一。

数控技术的发展趋势及学习的重要性二、数控机床的发展趋势1高速化采用高速的32位以上的微处理器，可提高数控系统的分辨率及实现连续小程序段的高速、高精加工。日本产的FANUC15系统开发出64位CPU系统，能达到最小移动单位0.1um时，最大进给速度为100m/min；直线电机直接驱动；电主轴。2多功能化3智能化引进了自适应控制技术.自适应控制（AdaptiveControl，简称AC）技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并维持最佳状态的技术。4高精度化通过减少数控系统误差和采用补偿技术可提高数控机床的加工精度。5高可靠性通过提高数控系统的硬件质量，采用模块化、标准化和通用化来提高其可靠性；更多地使用软件。6具有更高的通信功能多台数控机床组成生产线或DNC系统，配置网络接口，实现远程监视和控制加工。

数控技术的发展趋势及学习的重要性三、数控机床的分类一）按控制坐标轴数分类1.两坐标数控机床：两轴联动，用于加工各种曲线轮廓的回转体，如数控车床。2.三坐标数控机床：三轴联动，多用于加工曲面零件，如数控铣床、数控磨床。3.多坐标数控机床：四轴或五轴联动，多用于加工形状复杂的零件。

数控技术的发展趋势及学习的重要性三、数控机床的分类二）按控制的运动轨迹分根据数控机床刀具与工件相对运动轨迹的类型，可将数控机床划分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种类型。如下图所示：(a)点位控制(b)直线控制(c)轮廓控制

数控技术的发展趋势及学习的重要性三）按加工方式分类1.切削机床类。如数控车床、铣床、镗床、钻床和加工中心等。2.成型机床类。如数控冲压机、弯管机、折弯机等。3.特种加工机床类。如数控电火花、线切割、激光加工机床等。4.其它机床类。如数控等离子切割、火焰切割、点焊机、三坐标测量机等。三、数控机床的分类四）按伺服控制方式分开环控制数控机床

半闭环控制数控机床

闭环控制数控机床定位精度高

数控技术的发展趋势及学习的重要性三、数控机床的分类1．开环控制数控机床开环控制数控机床没有检测反馈装置，数控装置发出的指令信号是单方向传送的。开环控制系统框图

数控技术的发展趋势及学习的重要性三、数控机床的分类半闭环控制系统框图

2．半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床的位置检测元件安装在伺服电机上，通过测量伺服电机的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置（或位移），反馈到计算机数控装置中进行位置比较，用比较的差值进行控制。

数控技术的发展趋势及学习的重要性三、数控机床的分类闭环控制系统框图

3．闭环控制数控机床闭环控制数控机床在其移动部件上直接装有直线位置检测装置，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的位移值进行比较，用差值进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，实现移动部件的精确定位。

数控技术的发展趋势及学习的重要性三、数控机床的分类五）按数控系统的功能水平分按照数控系统的功能水平，数控机床可以分为三种类型。

1.经济型

2.普及型

3.高档型六）按主轴的配置形式分

1.卧式数控车床

2.立式数控车床

数控技术的发展趋势及学习的重要性四、机床的组成和工作原理数控机床一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成。1.输入输出设备2.数控装置3.伺服系统4.测量反馈装置5.机床本体输入输出设备数控装置伺服系统机床本体测量反馈装置数控机床组成图

数控技术的发展趋势及学习的重要性四、机床的组成和工作原理数控技术的发展趋势及学习的重要性

五、数控机床控制系统的软件组成及功能

控制系统软件由许多功能模块组成。

其中加工程序译码、预处理计算、插补运算与位置伺服四个功能模块主要实现位置控制。

另外还有一些模块，其功能可从它们的名称反映出来，如系统管理功能，加工程序输入与存储模块，S（主轴）、T（刀具）、M（辅助）功能处理与数据输入/输出模块，显示服务模块，加工程序编辑模块，手动自动模块，手动数据输入功能模块，系统监视与故障诊断模块等。了解数控系统PART02作为数控专业的学生，你还知道有哪些数控系统？广数、ABFANUC0-TD

FANUC0i-MC

FANUC18im

FANUC30i（一）日本FANUC系列数控系统其CNC产品主要有0系列、1X系列。（二）德国SIEMENS公司的数控系统SIEMENS数控系统常用的有

SINUMERIK810,820T/M/G,840D/T,802D等几种。（三）华中数控系统HNCHNC是武汉华中数控研制开发的国产数控系统。已开发和应用的产品有HNC－1和HNC－2000两个系列，共计16种型号。学什么？怎么学？PART03关键词专业技能数控车、数控铣/加工中心职业资格证书理论、仿真、实操三个教学环节机械加工工艺知识是根本1+X证书学习该课的优势与不足PART04优势：多年专业建设的积淀不足：课时有限，实训设备数量不充足提四点要求与同学们共勉PART051.注意安全，爱护公物。2.课程大部分在数控车间或者数控仿真实训室上，严格遵守实验室的规章制度。3.胆大心细，不可蛮干，确保万无一失。4.珍惜在校学习的有限时光，尽可能多的掌握专业技能，不负韶华！第一章概述难点1、回零确认机床坐标系2、对刀建立工件坐标系重点1、机床坐标轴运动方向的规定2、机床坐标系与工件坐标系的概念3、机床原点与机床参考点的关系一、数控加工的基本过程以图2-85或3-66为例讲解第一节数控编程基础框图一、数控加工的基本过程以图2-85为例讲解第一节数控编程基础

从框图中看出在数控机床上加工零件所涉及的范围比较广，与相关的配套技术有密切的关系。合格的编程员首先应该是一个很好的工艺员，应熟练地掌握工艺分析、工艺设计和切削用量的选择，能正确地选择刀辅具并提出零件的装夹方式，了解数控机床的性能和特点，熟悉程序编制方法和程序的输入方式。二、数控编程的内容

阅读、举例、讲解三、数控编程方法1.手工编程两大“短”原则2.自动编程相关软件第一节数控编程基础第二节数控机床的坐标系统ISO标准和我国国家标准统一规定数控机床坐标系统的意义二、机床坐标轴及相互关系

右手直角笛卡儿法则：三个互相垂直的直线坐标轴X、Y、Z的关系

右手螺旋定则：直线坐标轴与围绕其旋转的坐标轴如X、A的关系一、机床（标准）坐标系

概念：是确定工件位置和机床运动的基本坐标系，是机床固有的坐标系。右手直角笛卡儿法则右手螺旋定则数控机床的标准坐标系第二节数控机床的坐标系统三、机床坐标轴运动方向

国际标准化组织对数控机床的坐标轴及其运动方向作了明确规定：不论数控机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是刀具静止、工件运动，都假定为工件不动，刀具相对于静止的工件作运动，且刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向。传递切削力的主轴定为Z轴——特征最明显第二节数控机床的坐标系统四、机床原点与机床参考点1.带着问题阅读，搞清楚“什么是机床原点和机床参考点?二者有什么联系?”、“回零的目的是什么？”2.回答：大多数数控机床回零完成后，屏幕显示X0.000，Y0.000，Z0.000，说明机床原点和机床参考点是什么关系？数车仿真回零后屏幕显示X600.000，Z1010.000，又说明了什么？3.总结回零操作的步骤：上电—松急停—按启动—选“回零”模式—依次点+X、+Y、+Z—原点指示灯亮—观察屏幕坐标值完成回零—选“手动”模式—依次点—X、-Y、-Z使刀架或者工作台离开参考点，到达各行程的中部位置，使机床受力均衡—关闭系统—拍急停—断电。第二节数控机床的坐标系统四、机床原点与机床参考点回答：开机完成回零操作后，显示器显示机床参考点在机床坐标系中的坐标值为X0Z0（如FANUC、广数、华中数控车床），尺寸偏置如图2-18a所示；在数控仿真系统中，开机完成回零操作后，机床坐标系显示X600.000Z1010.000，尺寸偏置如图2-18b所示。a)b)图2-18刀具偏置值的尺寸标注a)回零后显示坐标值为X0Z0的车床

b)回零后显示坐标值为X600.Z1010.的车床第二节数控机床的坐标系统五、工件坐标系与工件原点工件坐标系的概念及特点。六、对刀

编程原点的确定通过对刀来完成的，对刀的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。数车、数铣工件原点设置实训车间实习教学目的：理论联系实际，加深对数控编程相关基本概念的理解；增加感性认识，为后续的课程学习打下基础。一、熟悉数控机床的结构及操作面板；二、教师讲解并示范，学生分组轮流完成回零操作；回零操作的步骤：上电—松急停—按启动—