数控加工原理课件

数控数控编编程基程基础础知知识识1.数控数控车车床床2.数控数控车车床床3.铣床4.铣铣床床5.铣铣床床6.数控加工中心数控加工中心7.锥锥度度电电火花火花线线切割机床切割机床 8.数控机床的坐数控机床的坐标标系系坐标轴的运动方向及其命名l目的：通过机床参考点和坐标系来确定刀具和工件的相对位置以及运动轨迹l统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性l同时也给 维修和使用带来极大的方便l标准：ISO和我国都拟定了命名的标准（JB3052-82）9.进给进给运运动动坐坐标标系系 lISOISO和中国和中国标标准准规规定：定：数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统；10.基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转座标：绕X.Y.Z 轴转动的圆进给坐标 轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。11.数控机床的坐标系 qq坐坐标轴标轴方向：刀具相方向：刀具相对对工件运工件运动动的方向。的方向。这样这样便可以便可以使使编编程人程人员员在不知是刀具移近工在不知是刀具移近工 ，还还是相反的情况下，是相反的情况下，就能正确地就能正确地进进行行编编程。程。qq附加坐附加坐标轴标轴：平行于基本坐：平行于基本坐标标系中坐系中坐标轴标轴的的进给轴进给轴，用用U.V.WU.V.W表示。表示。12.数控机床的坐数控机床的坐标标系系 lZ坐标 方位 l标准规定：Z坐标主轴轴线的进给轴。l若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。l若主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。Z坐标正方向的规定：刀具远离工件的方向。13.数控机床的坐数控机床的坐标标系系 l X坐标 标准规定：在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。lZ轴水平（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐 标的正方向指向右边。lZ轴垂直（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。14.数控机床的坐数控机床的坐标标系系 lY坐标 利用已确定的X.Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。l右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。l右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。15.数控机床的坐数控机床的坐标标系系 二、机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。16.l机床原点与机床坐标系 机床原点l机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。l机床原点的建立：用回零方式建立。l机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程17.数控机床的坐数控机床的坐标标系系 机床坐标系l以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性。l机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系，的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。18.数控机床的坐数控机床的坐标标系系 l工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行换。19.数控机床的坐数控机床的坐标标系系 三、绝对坐标编程和相对坐标编程.定义 l绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零点计量的编程方式。l相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。表达方式：G90/G91；X.Y.Z绝对，U.V.W相对 选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标 编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐 标系是无意义的。20.确定原确定原则则l刀具相对静止、工件运动的原则：这样编程人员在不知是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就可以依据零件图纸，确定加工的过程l标准坐标系原则：即机床坐标系确定机床上运动的大小与方向，以完成一系列的成形运动和辅助运动l运动方向的原则：数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件与刀具距离的方向。21.坐坐标标的确定的确定 lZ坐标标准规定，机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标（如：铣床、钻床、车床、磨床等）；如果机床有几个主轴，则选一垂直于装夹平面的主轴作为主要主轴；如机床没有主轴（龙门刨床），则规定垂直于工件装夹平面为Z轴。22.X坐坐标标 lX坐标一般是水平的，平行于装夹平面。对于工件旋转的机床（如车、磨床等），X坐标的方向在工件的径向上l对于刀具旋转的机床则作如下规定：当Z轴水平时，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向当Z轴处于铅垂面时，对于单立柱式，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向；龙门式，从刀具主轴右侧看，正X为右方向 23.图图1：右手直角笛卡儿坐：右手直角笛卡儿坐标标系系 24.Y、A、B、C及、等坐及、等坐标标l由右手笛卡儿坐标系来确定Y坐标，A，B，C表示绕X，Y，Z坐标的旋转运动，正方向按照右手螺旋法则（见图）l若有第二直角坐标系，可用、表示。25.坐坐标标方向判定方向判定l使刀具与工件之间距离增大的方向规定为轴的正方向l使刀具与工件之间距离减小的方向规定为轴的负方向26.数控机床的坐数控机床的坐标简图举标简图举例例 l数控车床（二坐标）27.数控卧式数控卧式铣铣床（三坐床（三坐标标）l当Z轴水平时，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向 28.数控立式数控立式铣铣床（三坐床（三坐标标）l当Z轴处于铅垂面时，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向；若有第二附加直角坐标系，可用、表示29.卧式卧式镗铣镗铣床（多坐床（多坐标标）30.数控机床的两种坐数控机床的两种坐标标系系l机床坐标系机床坐标系不能直接用来供用户编程，它是帮助机床生产厂家确定机床参考点（零点）的机床参考点由厂家设定后，用户不得随意改变，否则影响机床的精度l工件坐标系供用户编程的工件坐标系（编程坐标系）和机床坐标系通过机床零点发生联系 31.机床坐机床坐标标系系l一般数控车床中，原点为卡盘端面与主轴轴线的交点l一般数控立式铣床中，原点为运动部件在X、Y、Z坐标轴反方向运动的极限32.工件坐工件坐标标系系l选择原则：尽可能选在工件的设计基准和工艺基准上l工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致33.l数控车床中，如图工件坐标系原点一般设定在工件的右端面与主轴轴线的交点上l数控铣床中，工件坐标系原点一般设定在工件的表面。非圆轴类工件，一般设在工件上表面左前角处圆轴类工件，一般设在轴线与工件上表面交点处34.绝对绝对坐坐标标和相和相对对坐坐标标l绝对坐标将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离大多数控系统用G90表示35.相相对对坐坐标标l将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量，即为目标点绝对坐标值与当前绝对坐标值的差值l一般用G91指令l有的数控系统36.数控数控编编程与工程与工艺艺参数参数l数控加工原理按工件图纸的技术和加工要求，用数控机床规定的格式和标准的指令，把工件的工艺过程、工艺参数及其辅助操作按动作顺序编程加工程序，然后输入数控系统，通过伺服系统控制刀具切削37.数控加工原理数控加工原理l 数控加工与传统加工的比较工艺分析数控加工程序工序卡传统加工数控加工传统加工与数控加工的比较图38.数控加工中数据数控加工中数据转换过转换过程程l 数控加工中数据转换过程译 码刀补处理插补处理PLC控制进给伺服系统切削运动、机床I/O装置成形运动加工程序39.译码译码(解解释释)译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构（格式）。该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。它主要包括：X、Y、Z等坐标值；进给速度；主轴转速；G代码；M代码；刀具号；子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。40.刀刀补处补处理理(计计算刀具中心算刀具中心轨轨迹迹)l用户零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心轨迹，因此在加工前必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。41.PLC控制控制PLC控制是对机床动作的“顺序控制”。即以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号状态为条件，并按预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，冷却、润滑系统等的运行等进行的控制。42.l逼近处理l 图为欲加工的圆弧轨迹L，起点为P0，终点为Pe。CNC装置首先对圆弧进行 逼近处理。数控加工数控加工轨轨迹控制原理迹控制原理XLYLi Xi YiT0P0Pe数控加工原理图43.l用直线Li逼近圆弧存在着逼近误差，但只要足够小（Li足够短），总能满足零件的加工要求。l当F为常数时，而t对数控系统而言恒为常数，则Li的长度也为常数L，只是其斜率与其在L上的位置有关。XLYLi Xi YiT0P0Pe数控加工原理图44.插插补补运算运算将Li分解为X 轴及Y 轴移动分量Xi和Yi（在ti时间内），要求满足：且有：Fx=Xi/ti Fy=Yi/tiLi 的斜率和F 的分量Fx、Fy以及比值Fx/Fy都在不断变化。XLYLi Xi YiT0P0Pe数控加工原理图45.指令指令输输出出l将计算出ti 在时间内的和作为指令输出给Y轴，以控制它们联动。即：Xi X 轴；Yi Y 轴l只要能连续自动地控制X，Y 两个进给轴在ti时间内移动量，就可以实现曲线轮廓零件的加工。46.编编程的一般步程的一般步骤骤l确定工艺过程l计算刀具轨迹坐标值l编写加工程序l程序输入数控系统l程序检验47.（1）确定加工路）确定加工路线线的原的原则则48.（2）数控机床加工路）数控机床加工路线线49.数控数控车车床的加工路床的加工路线线50.外外圆车圆车削削51.数控数控铣铣床加工路床加工路线线需要沿着切向延长线切入或切出，这样可以避免刀具在切入或切出时刀刃切痕，保证零件的平滑过渡。52.铣铣内腔内腔l动作演示53.铣铣凸台凸台l动作演示54.孔加工定位路孔加工定位路线线l动作演示55.