《数控编程技术》第一章.ppt

数 控 技 术Numerical Control Technique机 电 工 程 系 ： 刘 丽 娟 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程复 习 ：1.什 么 叫 数 控 ？ 什 么 叫 计算 机 数 控 ？2.数 控 机 床 由 哪 几 部 分 组成 ？ 各 组 成 部 分 的 功 能是 什 么 ？ 本 章 学 习 内 容 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程插 补 原 理 （ 学 会 插 补 计 算 过 程 ）数 控 编 程 基 础 （ 了 解 坐 标 系 ， 刀具 ）数 控 车 ， 铣 工 艺 与 编 程 (编 程 ) 1.插 补 概 念在 数 控 加 工 中 ， 一 般 已 知 运 动 轨 迹 的 起 点 坐 标 、 终 点 坐 标 和 曲 线 方程 和 进 给 速 度 ， 如 何 使 切 削 加 工 运 动 沿 着 预 定 轨 迹 移 动 呢 ？ 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程为 什 么 数 控 机 床 能 加 工 出 曲 线 ？怎 样 把 单 个 的 坐 标 运 动 组 合 成 理 想 曲 线 呢 ？这 就 是 插 补 所 要 解 决 的 问 题 ！插 补 是 一 种 运 算 程 序 ， 经 过 运 算 ， 判 断 出 每 一步 怎 样 进 给 误 差 更 小 ？ 应 同 时 向 一 个 、 还 是 几个 坐 标 轴 进 给 ？ 进 多 少 ？ 1、 插 补 原 理机 床 实 际 加 工 中 ， 刀 具 中 心 轨 迹 应 该 准 确 地 依 照 工 件 的 轮 廓 形 状 来生 成 ， 实 际 应 用 中 ， 常 常 采 用 一 小 段 直 线 或 圆 弧 去 逼 近 （ 拟 合 ） ，实 现 这 些 操 作 就 需 要 插 补 运 算 。1.1插 补 概 念插 补 ： 数 控 装 置 依 据 编 程 时 有 限 数 据 ， 按 照 一 定 计 算 方 法 ， 用 基 本线 型 （ 直 线 、 圆 弧 等 ） 拟 合 出 需 要 轮 廓 的 轨 迹 ， 边 计 算 边 根 据 结 果向 各 坐 标 轴 进 行 脉 冲 分 配 ， 从 而 满 足 加 工 要 求 的 过 程 。一 般 情 况 下 是 已 知 运 动 轨 迹 的 起 点 坐 标 、 终 点 坐 标 和 轨 迹 的 曲 线 方程 ， 要 求 CNC生 成 能 拟 合 轨 迹 曲 线 方 程 的 一 系 列 中 间 离 散 点 ， 再 用小 线 段 或 圆 弧 去 拟 合 出 轨 迹 曲 线 ， 这 些 中 间 离 散 点 即 拟 合 线 段 的 交点 或 切 点 称 为 节 点 。 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 1、 插 补 原 理机 床 实 际 加 工 中 ， 刀 具 中 心 轨 迹 应 该 准 确 地 依 照 工 件 的 轮 廓 形 状 来生 成 ， 实 际 应 用 中 ， 常 常 采 用 一 小 段 直 线 或 圆 弧 去 逼 近 （ 拟 合 ） ，实 现 这 些 操 作 就 需 要 插 补 运 算 。1.1插 补 概 念插 补 ： 数 控 装 置 依 据 编 程 时 有 限 数 据 ， 按 照 一 定 计 算 方 法 ， 用 基 本线 型 （ 直 线 、 圆 弧 等 ） 拟 合 出 需 要 轮 廓 的 轨 迹 ， 边 计 算 边 根 据 结 果向 各 坐 标 轴 进 行 脉 冲 分 配 ， 从 而 满 足 加 工 要 求 的 过 程 。一 般 情 况 下 是 已 知 运 动 轨 迹 的 起 点 坐 标 、 终 点 坐 标 和 轨 迹 的 曲 线 方程 ， 要 求 CNC生 成 能 拟 合 轨 迹 曲 线 方 程 的 一 系 列 中 间 离 散 点 ， 再 用小 线 段 或 圆 弧 去 拟 合 出 轨 迹 曲 线 ， 这 些 中 间 离 散 点 即 拟 合 线 段 的 交点 或 切 点 称 为 节 点 。 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 为 什 么 称 为 插 补 ？节 点 的 坐 标 值 需 要 实 时 地 计 算 出 来 ， 这 就 需 要 通 过 数 控 系 统 的 计算 “ 入 中 间 点 、 上 中 间 拟 合 线 段 ” ， 这 也 是 为 何 成 为 “ 插补 ” 的 原 因 。 插 补 过 程插 补 过 程 是 几 个 独 立 的 坐 标 协 调 运 动 组 合 成 所 需 要 的 轮 廓 曲 线 过程 。 其 组 合 方 法 可 以 是 坐 标 的 简 单 运 动 组 合 ， 或 者 是 分 段 协 调 成的 简 单 曲 线 如 直 线 和 圆 弧 来 近 似 组 合 复 杂 曲 线 的 组 合 。 因 此 ， 插补 就 是 让 刀 具 沿 规 定 规 定 轨 迹 运 动 的 一 种 方 法 。 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 插 补 分 类 ： 数 字 增 量 插 补 脉 冲 插 补 逐 点 比 较 法 数 字 积 分 法 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 插 补 开 始偏 差 判 别终 点 判 别坐 标 进 给偏 差 计 算 插 补 结 束Y 偏 差 判 别 ： 判 别 偏 差 符 号 ， 确 定 加 工 点 相 对 于 待 加 工 轨 迹 的 相 对位 置 ， 比 如 说 是 直 线 的 上 方 还 是 下 方 ， 是 圆 弧 的 里 边 还 是 外 边 ， 并由 偏 差 的 符 号 决 定 下 一 步 插 补 坐 标 进 给 的 方 向 。 坐 标 进 给 ： 控 制 工 作 台 沿 某 个 坐 标 进 给 一 步 ， 缩 小 偏 差 ， 趋 近 规定 图 形 。 偏 差 计 算 :计 算 新 的 加 工 点 对 规 定 图 形 的 偏 差 ， 作 为 下 一 步 判 别的 依 据 。 终 点 判 断 ： 根 据 这 一 步 进 给 结 果 ， 判 定 终 点 是 否 达 到 。 如 果 未 到终 点 ， 继 续 插 补 ； 如 果 已 到 终 点 就 停 止 插 补 。 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 逐 点 比 较 法 直 线 插 补 程 序 流 程 图 逐 点 比 较 法 圆 弧 插 补 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程2.1 数 控 编 程 数 控 编 程 概 念 ： 把 零 件 的 加 工 工 艺 路 线 、 工 艺 参 数 、 刀 具的 运 动 轨 迹 、 位 移 量 、 切 削 参 数 以 及 辅 助 功 能 ， 按 照 数 控 系统 规 定 的 指 令 代 码 及 程 序 格 式 编 写 成 加 工 程 序 ， 再 把 这 一 程序 中 的 内 容 输 入 到 数 控 机 床 的 数 控 系 统 ， 从 而 中 指 挥 机 床 加工 零 件 。 这 种 从 零 件 分 析 到 形 成 数 控 加 工 程 序 的 全 部 过 程 。 数 控 编 程 的 内 容 与 步 骤分 析 零 件 图 样 、 进 行 工 艺 处 理 和 数 值 计 算 、 编 写 零 件 加 工 程序 、 校 对 程 序 及 首 件 试 切 。 数 控 编 程 方 法 手 工 编 程计 算 机 辅 助 编 程 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程2.2数 控 机 床 坐 标 系（ 1） 坐 标 轴 命 名 采 用 右 手 直 角 笛 卡 尔 坐 标 系 大 拇 指 （ X方 向 ） 中 指 （ Y方 向 ） 食 指 （ Z方 向 ） ； 拇 指 指 向 为 正 方 向 ； A， B， C分 别 表 示 X,Y,Z坐 标 轴 的 旋 转 ， 根 据 右 手 螺 旋 定则 ， 判 断 方 向 。 机 床 坐 标 系 是 机 床 固 有 的 ， 用 来 明 确 机 床 坐 标 轴 和 运 动 方 向 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程（ 2） 运 动 方 向 的 确 定 Z轴 ， 与 主 轴 轴 线 平 行 的 坐 标 轴 ， 增 大 工 件 与 刀 具 之 间 的 距 离 X轴 ， 平 行 于 工 件 的 表 面 ， Y轴 ， 根 据 X， Y方 向 ， 按 照 右 手 笛 卡 尔 坐 标 系 来 确 定 旋 转 运 动 坐 标 A,B,C 附 加 坐 标 机 床 坐 标 系 的 原 点(3)工 件 坐 标 系用 来 计 算 加 工 工 件 的 坐 标数 控 车 ： 通 常 选 在 工 件 右 端 （ 左 端 ） 轴 心 处数 控 铣 ： 进 刀 方 向 一 侧 工 件 外 轮 廓 表 面 的 某 个 角 或 对 称 中 心 上 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程（ 4） 绝 对 坐 标 与 相 对 坐 标 绝 对 ： 以 0为 基 准 相 对 ： 以 某 一 点 为 基 准 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程2.3数 控 加 工 程 序 与 指 令 代 码 加 工 程 序 格 式 举 例 ：O0023 程 序 号 （ 标 题 ）N10 T0101;N20 S800 M03;N30 G00 X31 Z0; 程 序 内 容 （ 正 文 ）N40 G01 X32 Z0; N100 M03; 程 序 结 束 （ 结 束 ）注 ： 1.程 序 号 =字 母 （ O， %， P） +数 字 （ 4位 十 进 制 数 ）2.每 个 程 序 段 表 示 机 床 的 一 个 动 作 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程2.3数 控 加 工 程 序 与 指 令 代 码 程 序 段 格 式N_ G_ X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ S_ T_ MN:顺 序 号 字 ， 位 于 程 序 段 之 首 ， ；G： 准 备 功 能 字 ， 又 称 为 G指 令 ， 用 来 规 定 刀 具 和 工 件 的 相 对X-K： 尺 寸 字 ， 用 于 确 定 机 床 上 刀 具 运 动 终 点 的 坐 标 位 置 。F： 进 给 功 能 字 ， 用 于 指 定 切 削 的 进 给 速 度 。S： 主 轴 转 速 功 能 字 ， 用 于 控 制 主 轴 转 速 。T： 刀 具 功 能 字 ， 用 于 指 定 加 工 时 所 用 刀 具 的 编 号 。M： 辅 助 功 能 字 ， 用 于 指 定 数 控 机 床 辅 助 装 置 的 开 关 动 作 。 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 指 令 代 码准 备 功 能 G代 码 ： 指 定 机 床 加 工 方 式 ， 为 插 补 运 算 、 刀 补 运 算 、固 定 循 环 等 做 好 准 备 。非 模 态 代 码 ： 指 令 只 能 在 指 定 的 程 序 段 执 行 中 才 起 作 用模 态 代 码 :指 令 一 旦 出 现 便 一 直 保 持 有 效辅 助 功 能 指 令 ： 控 制 机 床 的 各 种 开 关 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 2.2数 控 车 削 加 工 工 艺 与 编 程图 片 认 识 立 式 卧 式 数 控 车 床 加 工 中 心 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 数 控 车 削 刀 具材 料 ： 硬 质 合 金 、 高 速 钢 、 分 类 ： 圆 表 面 切 削 工 具 ： 外 圆 车 刀 ， 内 圆 车 刀 ， 螺 纹 车刀 ， 切 槽 车 刀端 面 切 削 刀 具 ： 切 断 刀 具中 心 孔 加 工 刀 具 ： 中 心 孔 钻 头 ， 镗 刀 ， 丝 锥 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 数 控 车 削 常 用 工 具图 片 欣 赏 第 1章 数 控 加 工 工 艺 与 编 程 数 控 车 削 常 用 工 具车 削 外 圆 ： 外 圆 车 刀车 削 内 孔 ： 扩 大 工 件 的 孔 加 工 空 心 工 件 的 内 表 面车 削 端 面 ： 45度 偏 刀 90度 偏 刀 车 削 螺 纹 ： 刀 片 形 状 第 1章 数 控 技 术 概 论刀 具 头 部 形 状 2.加 工 工 序 第 1章 数 控 技 术 概 论调 头 加 工 的 轴 类 零 件 手 柄 加 工 示 意 图1.尽 量 一 次 装 夹 完 成 大 部 分 甚 至 全 部 表 面 的 加 工2.以 一 个 完 整 数 控 程 序 连 续 加 工 的 内 容 为 一 道 工 序3. 以 工 件 上 的 结 构 内 容 组 合 用 一 把 刀 具 加 工 为 一 道 工 序4.以 粗 ， 精 加 工 划 分 工 序装 夹 ： 数 控 车 床 采 用 液 压 高 动 力 卡 盘 2.进 给 路 线 的 确 定 第 1章 数 控 技 术 概 论最 短 的 切 削 进 给 路 线 ： 图 c采 用 矩 形 循 环 进 给 路线 的 进 给 长 度 最 短 ， 在 同 等 条 件 下 ， 其 切 削 时 间最 短 ， 刀 具 的 损 耗 最 小 ， 但 精 车 余 量 不 均 匀 ， 所以 当 精 度 要 求 高 时 ， 在 精 车 前 最 好 沿 着 工 件 轮 廓半 精 车 一 刀 。 2.切 削 用 量 的 选 择 第 1章 数 控 技 术 概 论（ 1） 背 吃 刀 量 的 确 定 （ 2） 主 轴 转 速 的 确 定（ 3） 进 给 速 度 的 确 定 2.加 工 工 序 第 1章 数 控 技 术 概 论调 头 加 工 的 轴 类 零 件 手 柄 加 工 示 意 图1.尽 量 一 次 装 夹 完 成 大 部 分 甚 至 全 部 表 面 的 加 工2.以 一 个 完 整 数 控 程 序 连 续 加 工 的 内 容 为 一 道 工 序3. 以 工 件 上 的 结 构 内 容 组 合 用 一 把 刀 具 加 工 为 一 道 工 序4.以 粗 ， 精 加 工 划 分 工 序装 夹 ： 数 控 车 床 采 用 液 压 高 动 力 卡 盘 第 1章 数 控 技 术 概 论 图 1.3 点 位 直 线 控 制 切 削 加 工 2. 点 位 直 线 控 制 数 控 机 床除 了 控 制 点 到 点 的 准 确 位 置 之 外 ， 还 要 保 证 两 点 之间 移 动 的 轨 迹 是 直 线 ， 而 且 对 移 动 的 速 度 也 要 进 行控 制 。 但 不 能 加 工 任 意 的 直 线 ， 如 阶 梯 车 削 的 数 控车 床 ， 磨 削 加 工 的 数 控 磨 床 第 1章 数 控 技 术 概 论3. 轮 廓 控 制 数 控 机 床对 2个 或 2 个 以 上 坐 标 轴 进 行 控 制 ， 能 加 工 曲 线 和 曲 面 ， 在加 工 过 程 中 ， 需 不 断 地 进 行 插 补 运 算 及 相 应 的 速 度 和 位 移控 制 。 如 普 通 数 控 车 床 、 数 控 铣 床 。工 件 刀 具 图 1.4 轮 廓 控 制 数 控 机 床 的 加 工 示 意 图 按 伺 服 控 制 方 式 分 类 第 1章 数 控 技 术 概 论1.开 环 控 制 数 控 机 床 ： 这 类 数 控 机 床 不 带 位 置 检 测 反 馈装 置 ， 伺 服 电 机 一 般 采 用 步 进 电 机 ， 加 工 精 度 不 是 很 高但 控 制 方 便 。 减 速 器数 控装 置 控 制电 路 步 进电 机 工 作 台输 入 图 1.5 开 环 控 制 系 统 框 图 第 1章 数 控 技 术 概 论2.闭 环 控 制 数 控 机 床 ： 该 类 机 床 有 位 置 反 馈 装 置 和 位 置 比 较 电 路 ，位 置 反 馈 检 测 装 置 安 装 在 工 作 台 导 轨 上 ， 实 时 检 测 机 床 工 作 台 的 实际 位 置 ， 并 能 把 检 测 得 到 的 位 置 信 息 反 馈 回 CNC， CNC再 将 程 序 指 定的 理 论 位 置 与 实 际 位 置 进 行 比 较 ， 实 现 了 机 床 闭 环 控 制 工 作 。 该 类机 床 加 工 精 度 高 ， 机 床 考 虑 了 丝 杠 等 的 影 响 ， 外 稳 定 性 较 差 ， 调 试不 方 便 。 数 控装 置 控 制电 路 伺 服电 机 工 作 台输 入 图 1.6 闭 环 控 制 系 统 框 图 位 置 检 测 元 件 速 度 检 测 元 件速 度 反 馈 位 置 反 馈 第 1章 数 控 技 术 概 论3.半 闭 环 控 制 数 控 机 床 ： 该 类 机 床 的 位 置 反 馈 检 测 装 置一 般 装 在 伺 服 电 机 上 ， 通 过 实 时 监 测 伺 服 电 机 的 转 速 和转 数 来 间 接 反 映 机 床 的 位 置 信 息 ， 并 反 馈 到 CNC中 ， 因 此称 为 半 闭 环 ， 机 床 把 丝 杠 等 的 影 响 考 虑 在 反 馈 之 外 ， 因此 ， 稳 定 性 较 好 ， 调 试 较 方 便 。数 控装 置 控 制电 路 伺 服电 机 工 作 台输 入 图 1.7 半 闭 环 控 制 系 统 框 图速 度 检 测 元 件速 度 反 馈位 置 反 馈 转 角 检 测 元 件