第一章 数控机床概述 §1-1数控机床的产生和发展课件

1、欢迎老师来指导。教学目标 1。理解加工坐标系的概念和确定。掌握加工坐标系的设置方法。理解确定加工坐标系的原理。熟悉设置机床加工坐标系的步骤(FANUC 0M)重点和难点 1。加工坐标系概念2。加工坐标系的设置方法。数控铣床加工坐标系设置(FANUC 0M)教学方法教学方法，演示方法教具，参考书实物，挂图，数控机床加工技术与编程教学方法多媒体课件，计算机，上海玉龙仿真软件，1。概念1。数控机床：使用数字信号控制机床运动和加工过程的机床，称为数控机床。2.计算机数控(CNC):当一台存储程序的专用计算机被用来实现一些或所有基本的数控功能时，它被称为计算机数控。第一章数控机床概述1-1数控机床的产生

2、和发展2。数控机床的产生和发展1。生产单件、多品种、小批量机械产品的自主需求占80%以上。发展1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院的三坐标数控立式铣床数控机床进入实用阶段复杂曲面加工数控系统采用电子管元件电子管时代，1959年采用晶体管和印刷电路板小规模集成电路出现在1965年的第二代数控系统第三代数控系统出现在1970年，第四代数控系统(CNC系统)取代了专用硬接线装置，第五代数控系统(MNC系统)以微处理器为核心3.中国始于1958年，并在20世纪60年代末和70年代初开发了一些晶体管型数控系统。20世纪80年代初，它于1985年进入实用阶段，在1986年至1990年的大发展时期，已有

3、300多种数控机床。【课堂小结】本课主要研究数控机床的产生和发展，这是学好数控编程课程的基础。1-2数控机床工作原理及组成展示挂图：1。数控机床的工作原理：1 .分析零件图，确定加工方案，用指定代码编程。输入数控设备3。数控装置对程序进行解码和计算，并向机床的所有伺服机构和辅助控制装置发送信号，驱动和引导被加工零件；2.数控机床的组成1。程序载体程序包括加工零件和刀具相关工件所需的所有信息载体穿孔纸带、磁带、磁盘(软盘、硬盘、内存)2。输入设备功能：将程序载体中的加工信息读入数控设备穿孔纸带光电阅读器磁带录音机磁盘驱动器和驱动卡MDI进行手动输入；3.数控设备功能：接收输入设备输入的加工信息，

4、完成数值计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。4.伺服系统功能：将数控装置发出的各种动作指令转换成机床运动部件的运动。5.位置反馈系统6。机床主体主运动系统的辅助部件(液压、气动、冷却、润滑)。1.数控机床的特点是适合加工复杂零件。由于数控设备具有优越的计算能力、适应性和灵活性，加工精度高，加工质量稳定，闭环控制可以提高精度。自动化加工可避免人为失误，生产效率高，零件加工时间=机动时间，辅助时间，自动化程度高，自动换刀、检验、装卸，经济效益好，价格高，调试维护复杂。数控机床的特点和适用场合，课堂小结本课主要研究数控机床的工作原理和组成，这是学习数控编程课程的基础。P22 1、3和5，数控机床可以

5、根据不同的方法进行分类。根据数控机床的加工原理，数控机床的运动轨迹，对常用的分类方法进行了分类1)普通数控机床如数控车床、数控铣床、加工中心、车削中心等普通数控机床，其加工原理是用刀具切削零件。2)线切割数控机床等特种加工数控机床切削高硬度工件；例如，电火花数控机床利用电火花加工原理加工工件的型腔。1-3数控机床的分类数控机床的运动轨迹主要有三种类型：点控制运动、直线控制运动和连续控制运动。1)点控制运动点控制运动是指刀具相对于工件的点定位。通常，对刀具轨迹没有特殊要求。为了提高生产效率和保证定位精度，机床设定快速进给，并在接近终点时自动减速，从而减少惯性引起的运动部件定位误差。2)直线控制运

6、动是指刀具或工作台在给定速度下的直线运动。3)连续控制运动，又称轮廓控制运动，是指刀具或工作台按照工件的轮廓轨迹运动，运动轨迹是直线、圆弧、抛物线或其他任意方向的函数曲线。该数控系统有一个轨迹插补器，根据轨迹和速度精确计算和控制每个伺服电机沿轨迹运动。2、根据数控机床轨迹的分类，脉冲或电压信号由数控装置发出，机床各运动部件的运动由伺服系统控制。根据进给伺服系统的控制方式，数控机床有三种类型：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。1)开环控制系统该控制系统采用无位置测量元件的步进电机。输入数据由数控系统操作，输出指令脉冲控制步进电机工作。如图1-1所示，这种控制模式不检测执行器，也没有反馈

7、控制信号，因此称为开环控制系统。开环控制系统设备成本低，调试方便，操作简单，但控制精度低，工作速度受步进电机限制。图1-1开环控制系统，3。根据进给伺服系统的控制方式分类，图1-2闭环控制系统，图1-2闭环控制系统，图3)半闭环控制系统(图1-3)该控制系统的位置测量元件测量伺服电机的转角，而不是工作台的实际位置，计算工作台的位移值并反馈给位置比较电路。这种用计算法间接测量工作台位移的方法不能补偿数控机床传动链部件的误差，故称之为半闭环控制系统。半闭环控制系统的控制精度高于开环控制系统，调试也比闭环控制系统容易。设备成本介于开环控制系统和闭环控制系统之间。图1-3半闭环控制系统，1)硬件数控机

8、床(数控机床)组成：晶体管和集成电路特点：通用性差，灵活性差，制造周期长，成本高2)软件数控机床(数控机床)组成：小型或微型计算机，加上通用或专用大规模集成电路特点：高灵活性，4。根据所用数控设备的类型进行分类，1。金属切削2)数控铣床。3)机器中心。4)数控钻床。5)数控镗床。6)数控滚齿机。7)数控平面磨床。2.金属成形数控机床。数控特种加工机床1台。数控开模放电加工机。2)数控电火花线切割机。3)数控激光束机。4.其他类型的数控机床。5.根据加工方法，经济型数控有三种类型：高、中、低。在中国，是指由单板计算机、单片机和步进电机组成的数控系统，以及其他功能简单、价格低廉的数控系统。6.按功

9、能方法分类，1-4数控技术发展趋势，1。高可靠性，提高部件和系统的可靠性，采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应性，使数控系统模块化、通用化和标准化，提高自诊断和保护功能。2.高柔性和灵活性：指机床适应加工对象变化的能力。3.利用数控系统的高精度补偿功能，采用高分辨率、高响应的绝对位置传感技术，提高数控机床机械本体中大型基础件的结构刚度和热稳定性。4.高速机械：提高切削速度和减少辅助时间数控系统：CPU 5，复合过程，复合功能，6，制造系统自动化，课程概要，本课程主要研究数控机床的分类和发展趋势，这是进一步学习数控编程课程的基础。主题： 1.2.3加工坐标系，1。加工坐标系的确定加工坐标系是

10、指基于确定的加工原点建立的坐标系。加工原点，也称为程序原点，是指零件夹紧后相应的程序原点在机床坐标系中的位置。在加工过程中，数控机床根据工件夹紧后确定的加工原点位置和程序要求进行加工。编程时，编程人员可以根据零件图选择编程原点，建立编程坐标系，计算坐标值，而不用考虑工件毛坯夹紧的实际位置。对于加工人员来说，在装夹工件和调试程序时，应将编程原点转换为加工原点，并在数控系统中确定和设置加工原点的位置(即给出原点的设定值)。设置加工坐标系后，可根据刀具的当前位置确定刀具起点的坐标值。加工时，工件各尺寸的坐标值相对于加工原点，这样数控机床就可以根据精确的加工坐标系位置开始加工。在图1中。12、O 3是

11、机械加工的起源。方法1:直接在机器坐标系中设置加工原点。例如：拿图1来说。12例如，在配备FANUC-奥姆系统的立式数控铣床上将加工原点设置为0.3。(1)加工坐标系的选择和编程原点设置在工件轴线与工件底端面的交点处。工作台的工作面尺寸为800毫米和320毫米。如果工件夹在工作台中间附近，则确定加工坐标系的位置，其加工原点0 3位于距机床原点01的X 3、Y 3和Z 3处。x 3=-345.700毫米，y 3=-196.220毫米，z 3=-53.165毫米.2。加工坐标系的设定，(2)设定加工坐标系指令，(1)G54G59是设定加工坐标系指令。G54对应1号工件的坐标系，其他类推。您可以在M

12、DI模式的参数设置页面中设置加工坐标系。如果在G54中设置了所选加工原点O 3的坐标值x3=-345.700毫米y3=-196.220毫米z3=-53.165毫米，则意味着在数控系统中设置了1号工件的加工坐标。如图1所示设置页面。14.G54G59是设定加工坐标系的指令；2)当g54g59出现在加工程序中时，选择相应的加工坐标系。方法2:通过刀具的起点设置加工坐标系。(1)加工坐标系的选择加工坐标系的原点可以设置在与满足加工要求的刀具起点相对应的某个空间点上。需要注意的是，机床回到参考点后，无论刀具移动到哪里，数控系统都知道它的位置。也就是说，工具起点是一个已知的poi从图1可以看出。15用G

13、92设置加工坐标系也可以看作是在加工坐标系中确定刀具起点的坐标值，并将该坐标值写入G92编程格式。示例：在图1中。16、当a=50mm，b=50mm，c=10mm时，尝试G92指令设置加工坐标系。设定程序为G92 X50 Y50 Z10，G92是设定加工坐标系的指令，1.2.4设定机床加工坐标系的例子。以数控铣床(FANUC 0M)加工坐标系的设置为例，说明了工作步骤。图1。17零件图。在选择了图1所示的加工零件图之后。17、确定编程原点位置后，加工坐标系可设置如下：1。2.夹紧工件毛坯，通过夹具定位零件，使工件定位基准面与机床运动方向一致；3.简单对刀方法用于测量对刀。方法如下：用直径为10

14、的标准测量杆和塞尺设置工具。测量值为X=-437.726，Y=-298.160，如图1所示。18.Z=-31.833，如图1所示。19.4.计算设定值，如图1所示。18、根据设定要求计算测量数据。X坐标设定值：X=-437.726 5 0.1 40=-392.626毫米；注：-437.726毫米是x坐标的显示值；5毫米是测量杆的半径值；0.1毫米是塞尺的厚度；40.0是在X坐标方向上从编程原点到工件定位基准面的距离。图1。19Z方向对刀方式的Y坐标设定值：Y=-298.160 5 0.1 46.5=-246.46毫米注：如图1所示。18，-298.160毫米为坐标显示值；5毫米是测量杆的半径值

15、；0.1毫米是塞尺的厚度；46.5是在Y坐标方向上从编程原点到工件定位基准面的距离。Z坐标设定值：Z=-31.833-0.2=-32.033毫米.注：-31.833是坐标显示值；-0.2是测隙规的厚度，如图1所示。19.计算结果为：X-392.626；y-246.460；Z -32.033 .5.设置加工坐标系。将开关置于MDI模式，进入加工坐标系设置页面。输入数据为： X=-392.626Y=-246.460 Z=-32.033，表示加工原点设置在机床坐标系x=-392.626；y=-246.460；Z=-32.033。6.校对设定值对于初学者来说，设定好加工原点后，应该进一步校对设定值，以保证参数的正确性。具体校对过程如下：G54加工坐标系设置后，返回机床参考点，其显示值为：X 392.626、Y 246.460、z32.033，这说明G54加工坐标系设置后，机床原点在加工坐标系中的位置为X 392.626、Y 246.460和Z 32.033，这反过来说明G54的设置值是正确的。这些控制系统大多使用带有位置测量元件和位置比较电路的伺服电机。如图1-2所示，测量元件安装在工作台上，测量工作台的实际位移值并反馈给数控装置。位置