《数控加工技术概述》课件

数控加工技术概述数控加工技术是现代制造业中不可或缺的重要技术,它在提高生产效率和产品质量等方面发挥着关键作用。本节将概括介绍数控加工技术的特点、发展历程以及在制造业中的广泛应用。课程目标掌握数控机床的基本原理了解数控机床的组成、工作原理和主要功能,为后续的操作和维护奠定基础。熟练掌握数控编程技能学习G代码和M代码的编写方法,掌握坐标系设定、刀具补偿和插补运动等关键编程知识。掌握常见加工工艺了解车削、铣削和钻削等主要加工工艺的操作特点,为生产实践做好准备。提高数控加工质量学习如何识别和补偿加工过程中的误差,提高产品质量和生产效率。数控机床概述数控机床是通过电脑数字程序控制的加工机床,可以精确控制刀具的运动轨迹和加工参数,实现自动化和高精度加工。与传统机床相比,数控机床具有更高的加工精度、生产效率和加工灵活性。数控机床广泛应用于航空、汽车、医疗等制造领域。数控机床的组成操作台数控机床的核心部件，用于控制和监测整个加工过程。工作台固定工件并实现机床运动的重要部件，确保加工精度。刀具进行切削的主要工具，其材质和几何形状影响加工效果。主轴机床的关键部件，为刀具提供动力并确保加工精度。数控系统组成计算机控制单元负责接收并处理程序指令，并控制机床执行各项加工动作。人机界面提供操作员与系统之间的交互通道，实现输入程序、监控加工过程等功能。检测装置包括位置传感器、速度传感器等,用于实时监测机床运行状态。驱动装置由电机、伺服驱动器等组成,负责执行计算机控制指令,驱动机床各运动部件。数控系统的功能数据输入数控系统可以接收并处理各种数据输入,如程序指令、参数设置等,为加工提供基础数据。运动控制数控系统能够精准控制机床的各轴移动,确保加工路径的准确性和加工质量。过程监控数控系统可以监测加工过程中的各项参数,及时发现异常情况并采取补救措施。故障诊断数控系统具有自诊断能力,可以快速定位和排除故障,提高生产效率。数据输入设备1控制面板数控机床上的控制面板用于输入程序指令、参数设置以及各种操作命令。2数控键盘数控键盘提供了编程、输入、功能等多种操作按键，方便操作人员快速进行各种数据输入。3手轮手轮可以手动控制机床各轴的移动,用于精细调整和测试程序。4数据输入接口通过USB、网口等数据接口,可以从外部存储设备导入数控程序。数据输入设备的种类键盘输入通过专用的数控机床键盘输入程序指令和数据。键盘具有可编程的功能键和数字键，提高编程效率。编程器输入使用可编程的手持式设备进行程序编写和参数设置。编程器可随时调整和修改程序。光电输入利用光学传感器对工件轮廓进行扫描,将扫描数据转化为数控程序。提高加工复杂零件的效率。测量输入通过数控机床上的测量装置,实时监测加工过程中的尺寸和误差,并自动进行补偿调整。数据编码二进制编码数控系统使用二进制编码来表示指令和数据。每个字符由一系列0和1组成,代表特定的数值或命令。二进制编码简单高效,是数控系统的基础。BCD编码BCD编码是一种将十进制数字0-9转换为4位二进制数的编码方式。BCD编码便于数据输入和显示,在数控系统中得到广泛应用。格雷编码格雷编码是一种二进制编码,相邻的两个数之间只有一位二进制数不同。格雷编码在位置检测、总线通信等领域有独特优势。ASCII编码ASCII编码是一种将英文字母、数字和符号编码为7位二进制数的标准。它为数控系统提供了统一的文字输入输出方式。程序编写基础分析需求在编写程序之前,需要先分析加工零件的结构和尺寸要求,确定合适的加工工艺和路径。确定坐标系确定工件坐标系和刀具坐标系,明确各轴的正负方向,为后续编程做好准备。选择编程方式根据零件的复杂程度,选择合适的编程方式,如绝对坐标编程或增量坐标编程。编写程序代码使用G代码和M代码编写数控加工程序,并进行反复调试和优化。G代码和M代码G代码G代码是数控机床的主要程序指令,用于控制运动、进给、切削等操作。G代码可以控制机床执行各种几何运动,是数控程序的核心。M代码M代码是辅助功能指令,用于控制机床的开机、停机、换刀、液压等辅助操作。M代码是对G代码的补充,确保机床安全高效地完成加工任务。G代码和M代码的关系G代码和M代码相互配合,构成了完整的数控加工程序。G代码负责几何运动控制,M代码负责辅助功能控制,两者共同确保数控机床按照预期运行。常用的G代码和M代码1G代码G代码用于控制机床的移动和加工操作,如直线插补(G00/G01)、圆弧插补(G02/G03)、坐标系设置(G54-G59)等。2M代码M代码用于控制机床辅助功能,如主轴启停(M03/M04/M05)、冷却开关(M07/M08/M09)、程序起止(M00/M01/M02/M30)等。3代码组合通过合理组合G代码和M代码,可以实现各种复杂的加工过程,满足不同的工艺要求。4代码编程熟练掌握常用G代码和M代码的使用是数控编程的基础,是保证加工质量的关键。工件坐标系工件坐标系工件坐标系是建立在工件本身上的三维直角坐标系,用于确定工件上各个位置的位置关系。坐标系原点工件坐标系的原点一般位于工件的某个特征点,如加工中心、孔的中心等。坐标轴方向X、Y、Z三个坐标轴的方向根据工件特点确定,遵循右手法则。刀具补偿刀具误差补偿数控机床需要对刀具尺寸误差进行补偿,确保加工零件的尺寸精度。补偿方法包括设定刀具补偿值和自动测量刀具长度。刀具轨迹补偿数控系统可以根据加工工艺自动计算刀具运动轨迹,并对轨迹进行补偿,提高加工精度。几何误差补偿数控机床本身存在几何误差,需要通过软件补偿算法来消除这些误差,确保加工精度。刀具补偿的种类长度补偿通过输入刀具长度补偿值来调整加工轨迹,补偿刀具长度的误差。半径补偿根据刀具半径的误差自动调整刀具路径,确保加工精度。几何补偿针对刀具几何尺寸的偏差进行补偿,确保加工形状准确。热量补偿根据加工过程中产生的热量变化,自动调整刀具位置补偿热胀冷缩。插补运动原理1步骤1将连续路径分割为小段2步骤2通过数字指令控制刀具运动3步骤3利用插值算法补间连续路径4步骤4实现平滑连续的刀具轨迹插补运动原理是数控加工的核心技术之一。通过将连续的机床运动路径分割成小段,再利用数字指令控制刀具沿这些离散路径点进行运动,最后利用插值算法对这些离散点进行补间处理,从而实现平滑连续的刀具轨迹。这种方式不仅提高了加工精度,也降低了加工难度。插补运动的种类线性插补以直线轨迹连接两点,适用于简单的直线加工。圆弧插补利用圆弧轨迹完成弧形加工,可制造各种曲面。螺旋线插补通过圆周和线性运动的组合,可加工螺旋形状。飞快移动快速移动到加工位置,提高整体加工效率。线性插补功能线性插补允许数控机床沿直线路径精确地移动工具或工件。它是最基础的插补运动方式之一。原理通过在两个坐标轴上同时移动来实现直线路径,控制系统会根据程序指令计算出每个轴的位置变化。应用线性插补广泛应用于各种数控加工过程,如车削、铣削、钻孔等,是最常用的基本加工路径。圆弧插补1定义圆弧插补是数控加工中常用的一种插补运动,用于在加工过程中生成圆弧轨迹。2特点圆弧插补可以生成精确的圆形轮廓,适用于加工圆弧、孔等曲线形状的工件。3基本参数圆弧插补需要输入圆心坐标、起点角度、终点角度、半径等参数。4应用场景圆弧插补广泛应用于车削、铣削、钻削等数控加工工艺中。螺旋线插补1螺线插补螺线插补是数控机床常用的一种插补方式,能够生成螺旋形加工轨迹。2应用场景常见于钻孔、铰孔、螺纹加工等需要自动生成螺旋运动轨迹的加工过程。3原理解析通过同步控制主轴旋转和进给轴线性运动,实现螺旋线轨迹的生成。4优势体现自动化程度高、加工精度好、效率提升,提高了数控加工的灵活性。飞快移动快速定位数控机床的飞快移动功能可以实现机床部件的快速定位,大幅提高加工效率。这种运动通常采用连续的直线插补方式,能够快速移动到指定位置。高速切换飞快移动可在加工过程中快速切换刀具或工件位置,大大缩短了整个加工环节的时间,提高了机床的生产能力。精确控制尽管移动速度很快,数控系统仍能精确控制飞快移动的轨迹和停止位置,确保加工质量和工件精度。安全可靠数控机床的飞快移动功能设有多重安全保护措施,可有效预防事故发生,确保工人和设备的安全。切削加工工艺车削加工通过主轴旋转和刀具移动，在工件外圆表面进行加工。可加工圆柱形零件、锥形零件等。铣削加工利用旋转的多刃切削刀具在工件表面进行切削加工。可加工复杂曲面和精密零件。钻削加工使用单刃切削刀具在工件上开孔或扩孔。可加工各种孔型，如圆孔、方孔等。磨削加工利用高速旋转的砂轮在工件表面进行精密切削加工。可实现表面光洁度和尺寸精度要求。切削加工工艺的种类车削加工利用单刃刀具对工件进行切削,用于加工轴类零件和圆柱体表面。可以实现外圆、内圆、端面、槽等加工。铣削加工运用多刃刀具在工件表面进行切削加工,适用于加工板类零件和复杂轮廓表面。可以实现平面、槽类、曲面等加工。钻削加工利用钻头在工件上开孔,可以加工各种尺寸和结构的孔。适用于加工孔类零件,如轴承孔、螺栓孔等。刨削加工用刨刀在工件表面进行切削加工,可以实现平面和楔形表面的加工。适用于加工大型零件和模具的表面。车削加工高效加工车床是数控加工中最基本和最广泛应用的加工设备之一,可以通过旋转机床主轴和线性进给刀具来完成各种复杂的轴对称零件的加工。精度优势数控车床可以实现高精度的轮廓控制,大大提高了加工件的尺寸精度和表面质量,广泛应用于航空、汽车等高精度零件的制造。多轴灵活性现代数控车床可以配备多个轴向,如X轴、Z轴、C轴等,可以实现复杂曲面的数控化加工,满足不同工件的多样化需求。铣削加工旋转切削铣削通过多个刀具的旋转切削工艺实现加工,可以加工出各种复杂的表面形状。高效生产铣削可以同时利用多个刀具并行加工,提高生产效率,适用于批量生产。多种几何形状铣削可以加工出平面、斜面、槽口、凹槽等各种几何形状的工件。高精度加工配合数控技术,铣削可以实现高精度的加工,满足各种苛刻的公差要求。钻削加工钻孔加工数控钻床可精确控制钻孔的深度和位置,广泛应用于机械制造中钻孔加工。参数编程通过编写G代码和M代码,可设定钻头转速、进给速度等参数,自动完成高精度的钻孔加工。多种工件数控钻床可加工各种材质的零件,如金属、塑料、木材等,满足不同工艺要求。数控加工中的误差及补偿机械误差由于零件磨损、机械位置误差等原因产生的机械误差是数控加工中的主要问题。需要定期检查、维护设备。加工参数误差切削深度、进给速度等加工参数的偏差会导致尺寸误差。需要精心调整和控制加工参数。热量误差高速加工会产生大量热量,导致机床和工件的热变形,需要采取有效的降温措施。补偿措施通过几何误差补偿、热量补偿、刀具补偿等手段来消除和减少数控加工中的各种误差。数控加工案例分析通过分析实际的数控加工案例,可以深入了解数控加工技术的应用和关键问题。我们将探讨几个典型的数控加工案例,包括复杂工件的车削、多轴联动的铣削,以及涉及高精度和高效率的钻削等。这些案例反映了数控加工在实际生产中的挑战和解决方案,有助于我们全面掌握数控加工的技术细节和工艺要领。数控机床维护与保养定期保养定期对机床进行全面检查和润滑维护,可延长使用寿命。故障诊断及时发现并排查机床故障,避免问题恶化和产生更多损害。精度校准定期检查机床精度,调整各项参数,确保加工质量。清洁保养保持机床表面清洁,避免积累杂质影响正常运行。课程总