数控机床编程技术课件.ppt

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1、数控机床与编程技术 主讲 关雄飞 王丽洁 王荪馨 主编 关雄飞 出版 清华大学出版社,第一章：数控机床概述第二章：数控加工编程基础第三章：数控车床的编程第四章：数控铣床的编程第五章：加工中心的编程第六章：自动编程技术第七章：数控机床主体结构,学习重点：了解数控技术的产生与发展 。了解数控机床的基本构成与工作原理、特点、分类及发展趋势。,一、现代数控技术的产生 随着科学技术和社会生产的不断发展和市场竞争的日趋激烈,机械制造领域发生了巨大的变化,机械产品的结构越来越合理,其性能、质量、生产率和精度日趋提高,因此对加工机械产品的生产设备的性能、精度和自动化提出了更高的要求。数控机床（ numeria

2、cal conctrol machine tool）就是通过数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制，实现要求的机械动作，自动完成加工任务。其实质就是技术密集且自动化程度很高的机电一体化加工设备。数控控制技术（numeriacal conctrol 简称NC ）第一台数控机床是美国PASONS公司与麻省理工学院(MIT) 于1952年合作研制成功。1959年美国克耐杜列克公司首次程成功开发加工中心（简称MC）。,1959年美国克耐杜列克公司首次程成功开发加工中心（简称MC）。 20世纪60年代末,出现了直接数控系统 DNC (direct NC), 即由一台计算机直接管理和控制一群数控机床。

3、 1967年,英国出现了由多台数控机床连接而成的柔性加工系统,这便是最初的柔性制造系统简称FMS。 20世纪80年代初,出现了以加工中心或车削中心为主体, 配备工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元,简称FMC。近几年又出现了以数控机床为基本加工单元的计算机集成制造系统(简称 CIMS),实现了生产决策、产品设计及制造、经营等过程的计算机集成管理和控制。,二 我国数控技术的发展情况 我国研制数控机床从1958年开始,上世纪60年代末,已研制出一些晶体管式数控线切割机床、数控机床,自改革开放以来,“七五”期间诞生了一批数控产品,取得了长足的发展。此后采取自主开发中、高档数控系统与购买国外先进数

4、控系统相结合的方针,我国数控机床生产和使用水平均取得了很大的提高。 目前我国生产的数控机床产品巳覆盖了车、铣、镗、磨、齿轮加工、线切割加工、电火花加工以及加工中心、数控弯管机、数控雕刻机等机床,并在有些企业实施了FMC,FMS,CIMS 等制造自动化技术,数控加工技术覆盖了机械制造的各个领域,进入了实用阶段。,数控机床的构成如图所示,数控机床主要由CNC数控系统和机床主体组成。此外数控机床还有许多辅助装置,如自动换刀装置, 自动工作台交换装置,自动对刀装置,自动排屑装置及电、液、气、冷却、润滑、防护等装置。,数控系统包括程序及载体、输入 / 输出装置、计算机数控装置( 称为CNC装置 )、主轴

5、控制系 统和进给控制系统等。有时将主轴控制系统和进给控制系统称为伺服驱动系统。程序及载体 信息载体有穿孔纸带、磁带、磁盘等,早期常用的信息载体为穿孔带,目前常用的为磁盘。输入 /输出装置 存储在信息载体上的加工程序需要通过输入装置送给 CNC 装置。计算机数控装置 CNC 装置是数控机床的核心,它是采用存储程序的专用计算机,由硬件和软件组成。硬件由各种输入输出接口电路、微处理器(CPU)、存储器等组成。,伺服驱动系统 伺服驱动系统是数控机床的执行机构之一, 执行由 CNC 装置输出的运动指令。检测装置 检测装置是采用闭环或半闭环控制系统的数控机床的重要组成部分,其作用是对数控机床的实现位移和速

6、度进行检测,将检测结果转化为电信号反馈给数控装置或伺服控制系统,实现闭环或半闭环控制。机床主体 数控机床的主体包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件,用于完成各种切削加工。,辅助装置 数控机床在实现整机的全自动化控制中,为了提高生产率、加工精度等,还需要配备许多辅助装置,如液压和气动装置、自动换刀装置、自动工作台交换装置、自动对刀装置、自动排屑装置等。,一 、数控机床加工过程的控制与特点 1.数控机床加工零件的控制原理 数控机床通过控制刀具相对工件的运动实现对零件的加工。数控装置按加工程序规定的运动轨迹要求,将刀具对工件的运动分割成最小的位移量,通过不断地向各坐标轴方向输出脉冲形式的指令,使

7、刀具沿各坐标移动若干个脉冲当量,实现刀具对工件的相对运动,完成对零件的加工。,1-2 数控机床控制与特点分类及发展趋势,2.数控装置在控制刀具沿零件轮廓加工时,需要在规定的加工轮廓起点和终点之间计算出多个中间点的坐标值,以控制机床各坐标轴的运动,这种计算中间点坐标值的过程常称为插补运算。,3.现代数控机床常采用的插补算法有两大类:脉冲增量插补和数据采样插补。脉冲增量插补主要有两种方法,即逐点比较法和数字积分法。,数控加工过程中的控制 信息流程数控加工是通过CNC装置根据零件的加工程序控制数控机床自动完成的。进行零件加工时,先将编写好的零件程序输入到CNC装置, 然后根据输入的程序段插补出理想的

8、轨迹,控制执行部件,加工出需要的零件。下图是直线加工信息转换流程图,框中的变量表示每次进行信息转换后的结果。,二、数控机床加工的功能特点 1. 可方便加工复杂型面的零件 数控机床的数控系统可实现多坐标联动控制,能加工普通机床很难加工或无法加工的复杂曲线、曲面。下图分别为3坐标联动加工,2.5坐标加工和4坐标加工。 2. 加工工序相对集中 3. 可实现高柔性生产,1.按加工功能分类 (1)金属切削类数控机床 (2)金属成型类数控机床 (3)特种加工机床 (4)其他数控机床 2.按控制刀具与工件相对运动的方式分类 (1)点位控制数控机床 (2)点位直线控制数控机床 (3)连续控制数控机床,3.按进给伺服系统 的类型分类 (1)开环控制系统 (2)闭环控制系统 (3)半闭环控制系 统,随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展 , 机床数控技术也得到了长足进步，主要表现在以下几点：(1)高可靠性 (2)高速化(3)高精度化 (4)加工高柔性化(5)加工功能复合化 (6)通讯网络化(7)系统智能化,