《b数值控制技术》课件

《数值控制技术》课程导引本课程将深入探讨数值控制技术，包括其原理、应用和发展趋势。我们将学习如何使用数值控制系统实现自动化的生产过程，提高效率和精度。数控技术发展历程1萌芽阶段20世纪40年代，美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床，标志着数控技术诞生的里程碑。2发展阶段20世纪50年代，数控技术开始应用于航空航天、汽车制造等领域，推动了工业生产效率的提升。3成熟阶段20世纪70年代，计算机技术的发展促进了数控技术飞速发展，数控机床功能更加强大，应用领域更加广泛。4智能化阶段21世纪，数控技术与人工智能、物联网等技术融合，不断向智能化方向发展，引领着制造业的变革。数控系统的基本组成控制单元负责接收指令、处理数据、控制机床动作。伺服系统将控制指令转换为机床执行的实际运动。执行机构执行控制单元发送的指令，完成加工任务。人机交互界面用于输入程序、监控加工过程、进行故障诊断。数控系统的数据流程1输入数据程序、参数、指令2控制单元解析、解释、处理3插补器计算加工路径4伺服系统驱动机床运动数据流程从输入开始，通过控制单元的处理，转换为机床可执行指令，再由插补器计算加工路径，最后由伺服系统驱动机床执行指令。数控程序的编写格式程序结构数控程序通常由程序段组成，每个程序段由一个程序号和若干指令组成。程序号用于区分不同的程序段，指令则用于控制机床的动作。程序段之间用分号(;)或空格隔开，每个指令用空格隔开，代码以字母或数字开头，并包含代码类型、参数和说明等信息。指令格式数控程序中常用的指令包括G代码和M代码，G代码用于控制机床的运动方式，M代码用于控制机床的功能。指令格式通常为：G代码或M代码+参数+说明。例如，G00X100Y200代表快速移动到X轴100毫米，Y轴200毫米的位置。G代码基本指令介绍G00快速定位指令G00指令用于快速定位，不进行切削，速度较快，适用于空行程移动。G01直线插补指令G01指令用于控制刀具沿直线轨迹进行插补运动，可以进行切削加工。G02/G03圆弧插补指令G02指令用于控制刀具沿顺时针方向进行圆弧插补，G03指令用于控制刀具沿逆时针方向进行圆弧插补。M代码基本指令介绍M代码概述M代码是数控系统中的辅助指令，用于控制机床的辅助功能，如刀具更换、程序结束、冷却液开关等。M代码分类M代码分为两类：程序段M代码和程序结束M代码。程序段M代码用于控制机床的特定操作，而程序结束M代码用于标记程序结束。常见M代码M00：程序暂停M30：程序结束M06：刀具更换M08：冷却液开启M09：冷却液关闭坐标系统和工件坐标1机器坐标系机器坐标系以机床本体为参考，描述刀具和工件的位置。2工件坐标系工件坐标系以工件本身为参考，描述加工路径和尺寸。3编程坐标系编程坐标系是用来编写数控程序的坐标系，通常与工件坐标系一致。4坐标转换机器坐标系、工件坐标系和编程坐标系之间需要进行转换，以确保加工精度。插补运动原理和方式插补原理插补是数控机床在运动过程中，根据程序指令和控制系统计算出来的连续轨迹，控制机床沿预定轨迹移动的一种运动控制技术。其目的是使机床能够沿着复杂路径，并根据预设的轨迹进行加工。直线插补直线插补是使机床沿着直线路径移动的插补方式，是最简单的插补运动方式，在数控加工中应用广泛。圆弧插补圆弧插补是使机床沿着圆弧路径移动的插补方式，常用于加工圆形、椭圆形等曲线形状。螺旋插补螺旋插补是使机床沿着螺旋形路径移动的插补方式，用于加工螺旋形零件，如螺纹、螺杆等。抛物线插补抛物线插补是使机床沿着抛物线路径移动的插补方式，用于加工抛物线形状零件。直线插补和圆弧插补1直线插补直线插补是数控加工中最基本的运动方式之一，它指的是数控系统根据指令控制刀具沿直线轨迹运动，完成加工任务。2圆弧插补圆弧插补是另一种常用的运动方式，它指的是数控系统控制刀具沿圆弧轨迹运动，完成加工任务。3插补算法插补算法是实现插补运动的核心技术，它根据加工路径信息，计算刀具在每个时间点的坐标位置和速度，从而控制刀具的运动。4应用直线插补和圆弧插补广泛应用于数控加工中，例如切削加工、钻孔加工、铣削加工等。复杂曲线的插补方法样条插补样条插补是一种常用的插补方法，它可以根据控制点的位置和形状来生成平滑的曲线，广泛应用于数控加工、计算机图形学等领域。参数插补参数插补是一种根据参数方程来进行插补的方法，它可以处理各种复杂曲线，但计算量较大，需要使用专门的插补算法。加工误差源的分析机床误差机床本身精度影响加工精度。包括几何误差、热变形和运动误差。刀具误差刀具磨损、刀具形状偏差、刀具安装误差都会影响加工精度。工件误差工件材料特性、工件尺寸偏差、工件夹紧力不足都会导致加工误差。编程误差编程人员疏忽、程序代码错误、加工路径设计不合理都会导致加工误差。误差补偿的方法和原理几何误差补偿补偿刀具半径和刀具长度，提高加工精度。热误差补偿补偿机床热变形造成的误差，提高加工精度。运动误差补偿补偿伺服系统和机械传动链的误差，提高加工精度。数控系统的伺服系统伺服电机伺服电机是数控系统的重要组成部分，负责将控制指令转换成机械运动，精准控制机床部件的运动。位置反馈传感器位置反馈传感器检测实际位置，并将其反馈给控制器，确保实际运动与指令一致。伺服驱动器伺服驱动器接收控制器指令，控制伺服电机的运行，并对位置反馈信号进行处理。数控系统的驱动系统伺服电机驱动伺服电机驱动系统负责将数控系统发出的指令转换为电机转动信号，实现精确的控制。步进电机驱动步进电机驱动系统将数控系统指令转换为脉冲信号，控制步进电机的旋转角度，实现精准的定位和运动。直线电机驱动直线电机驱动系统利用电磁力直接驱动直线电机，实现快速、精准的直线运动控制。数控机床的结构形式车床车床是最早的数控机床类型之一，用于加工轴类、盘类零件。铣床铣床用于加工平面、沟槽、轮齿等复杂形状零件。磨床磨床用于加工高精度、高光洁度零件。钻床钻床用于加工孔类零件。数控加工的编程方法1手动编程直接使用G代码和M代码编写程序。2自动编程使用CAM软件生成加工程序。3参数化编程使用编程语言编写程序，便于修改和重复使用。4图形化编程通过图形界面操作，直观易懂。CAM系统编程的应用效率提升CAM系统可以自动化编程过程，减少人工编程时间，提高编程效率。CAM系统可以生成更复杂和精确的数控程序，提高加工精度和效率。加工质量CAM系统可以模拟加工过程，预测加工结果，提高加工质量。CAM系统可以根据不同的工件和刀具选择最佳加工参数，提高加工质量和稳定性。灵活性增强CAM系统可以方便地修改加工程序，适应不同的加工需求。CAM系统可以与其他软件系统集成，扩展应用范围。数控编程中的常见问题程序语法错误语法错误会导致程序无法编译或执行，比如忘记括号、变量名错误等。逻辑错误逻辑错误会导致程序执行结果不符合预期，比如循环条件设置错误、变量使用错误等。加工路径错误加工路径错误会导致工件加工精度不达标，比如刀具路径偏移、刀具半径补偿错误等。加工参数错误加工参数错误会导致工件加工质量不达标，比如切削速度、进给速度设置错误等。数控编程的检查与调试数控编程的检查与调试对于确保加工质量和效率至关重要。1语法检查检查程序语法错误，例如指令格式、坐标定义、程序逻辑等。2模拟运行在模拟环境中运行程序，检查程序逻辑、运动轨迹和加工过程。3试切在实际机床上进行试切，验证程序的正确性和加工效果。4调试调整根据试切结果进行调试调整，优化程序，消除加工误差。通过逐步检查和调试，确保程序能够准确、高效地完成加工任务，提高加工质量和效率。数控机床的保养和维护定期清洁定期清洁机床，确保其表面和内部清洁，防止灰尘和污垢堆积，延长机床使用寿命。润滑保养根据使用手册定期给机床的导轨、轴承等部件进行润滑，确保其顺畅运行，防止磨损和故障。定期检查定期检查机床的各个部件，如导轨、轴承、电机、控制系统等，发现问题及时维修或更换。正确操作操作人员需严格遵守操作规程，避免错误操作，确保机床安全运行，延长机床使用寿命。数控机床的故障诊断11.观察法通过观察机床运行状态，判断可能出现的问题，例如，声音异常、振动、温度升高或机床停止工作。22.测量法利用测量仪器测量关键参数，例如，电压、电流、压力、温度等，判断是否超出正常范围。33.代码分析法通过分析数控程序和报警信息，判断故障原因，例如，程序错误、参数设置错误或硬件故障。44.逻辑推理法根据故障现象和机床结构，推断故障原因，例如，某个部件损坏或电路连接问题。CNC加工工艺的选择材料选择考虑工件的材料特性，选择合适的切削参数和刀具。加工精度和效率根据零件精度要求和批量生产需求，选择合适的加工方法。加工工艺流程合理安排加工顺序，优化加工时间，提高生产效率。工件夹具设计确保工件定位准确，保证加工精度，提高加工效率。数控加工的质量控制尺寸精度控制数控加工过程中，尺寸精度至关重要。通过严格控制刀具磨损、机床精度、程序编制等因素，可以确保加工件尺寸符合要求。表面粗糙度控制表面粗糙度直接影响零件的耐用性和外观。合理选择切削参数，使用合适的刀具和冷却液，可以有效控制表面粗糙度。数控加工的工艺改进提高加工效率优化加工路径，减少空行程时间。改善加工精度选择合适的刀具、切削参数和工序，提高加工表面质量。降低生产成本合理选择加工方法，减少材料浪费，降低加工成本。改进加工工艺采用新的加工技术，例如五轴联动加工、高速加工等。数控加工中的夹具应用1提高加工效率夹具能够定位和固定工件，保证工件的准确位置，提高加工效率和精度。2确保加工精度夹具能够减少工件的变形和振动，并保证加工路径的准确性，提高加工精度。3提高加工安全性夹具能够保护操作人员，避免因工件松动或位置不准确而造成的安全事故。4降低加工成本夹具可以重复使用，降低了加工成本，提高了生产效率。数控加工中的量具应用精密测量工具数控加工对精度要求极高，量具是确保加工质量的关键。种类繁多量具包括游标卡尺、百分表、高度尺等，用于测量尺寸、形状、位置等。正确使用量具熟悉量具的种类、用途、使用方法，避免误差，保证测量精度。数控加工中的刀具应用刀具种类数控加工中常用的刀具种类很多，如铣刀、钻头、车刀、镗刀、铰刀等。每种刀具都有其特定的功能和用途，选择合适的刀具才能保证加工质量和效率。刀具材料刀具材料的选择取决于加工材料和加工条件。常用的刀具材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷等。高速钢刀具价格低廉，适用于低速加工；硬质合金刀具耐磨性好，适用于高速加工；陶瓷刀具耐高温，适用于高速加工。数控加工中的切削参数切削速度切削速度影响刀具寿命、表面质量和加工效率。选择合适的切削速度可延长刀具使用寿命并提高表面质量。切削深度切削深度是每层切削的深度，影响加工效率和刀具磨损。过大的切削深度会导致刀具过早磨损，而过小的切削深度则会降低加工效率。进给速度进给速度是指刀具在加工过程中沿加工路径的移动速度，影响表面粗糙度和