机床数控技术10019.pptx

机械工程实践中心课件机械工程实践中心课件机床数控技术机床数控技术目目录录第一部分第一部分机床数控技术的基本知识机床数控技术的基本知识第第二二部分部分数控机床的手工编程与操作数控机床的手工编程与操作第一部分第一部分机床数控技术的基本知识机床数控技术的基本知识兰州交通大学机械工程实践中心兰州交通大学机械工程实践中心1有关机床数控的概念有关机床数控的概念1 1、数控（、数控（NCNC）数数字字控控制制（Numerical Numerical controlcontrol）的的简简称称。指指用用数数字字信信息息通通过过控控制制装装置置实实现现对对机机械设备动作的控制。械设备动作的控制。2 2、数控系统（、数控系统（NCSNCS）数数字字控控制制系系统统（Numerical Numerical Control Control SystemSystem）的的简简称称。指指采采用用数数控控技技术术的的控控制制系统。系统。3 3、数控设备（、数控设备（NCUNCU）数数字字控控制制设设备备（Numerical Numerical Control Control U U）的简称，指装备了数控系统的受控设备。）的简称，指装备了数控系统的受控设备。1有关机床数控的概念（续）有关机床数控的概念（续）4 4、机床数控技术、机床数控技术 机床数字控制技术的简称，指用数字化机床数字控制技术的简称，指用数字化的信息对机床实行控制的一门技术。的信息对机床实行控制的一门技术。5 5、数控机床、数控机床 数字控制机床（数字控制机床（Numerical Control Numerical Control toolstools）的简称，指装备了数控系统的机床，）的简称，指装备了数控系统的机床，包含在数控设备中。国际信息处理联盟第五包含在数控设备中。国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其它符统能够逻辑地处理具有使用号码，或其它符号编码指令规定的程序。号编码指令规定的程序。2数控机床的优点数控机床的优点2数控机床的优点数控机床的优点(续续)数控铣削加工的零件数控铣削加工的零件加工中心加工的零件加工中心加工的零件2数控机床的优点（续）数控机床的优点（续）1 1、适合于复杂形状零件的加工、适合于复杂形状零件的加工2 2、加加工工精精度度和和尺尺寸寸重重复复精精度度高高，加加工工质质量量稳稳定性好。定性好。3 3、实现计算机控制，排除人为误差。、实现计算机控制，排除人为误差。4 4、生产效率高，经济效益明显。、生产效率高，经济效益明显。5 5、减减轻轻工工人人劳劳动动强强度度，改改善善劳劳动动条条件件，可可以以实现一人多机操作。实现一人多机操作。6 6、可可以以精精确确地地计计算算成成本本和和安安排排生生产产进进度度，有有利于生产管理的现代化。利于生产管理的现代化。3数控机床的组成数控机床的组成1 1、输入输出装置、输入输出装置2 2、数控系统（亦称、数控系统（亦称CNCCNC装置）装置）3 3、伺服系统、伺服系统4 4、位置检测装置（亦称反馈元件）、位置检测装置（亦称反馈元件）5 5辅助装置辅助装置6 6机床本体机床本体3数控机床的组成（续）数控机床的组成（续）数控机床的逻辑组成数控机床的逻辑组成 3数控机床的组成（续）数控机床的组成（续）FANUC FANUC 系列系列 150 150i i B B型数控装置型数控装置 FANUC系列系列150iB型数控装置型数控装置 4数控机床的工作过程数控机床的工作过程数控机床加工一个零件的过程数控机床加工一个零件的过程 5数控机床的应用范围数控机床的应用范围数控机床的应用范围数控机床的应用范围 5数控机床的应用范围（续）数控机床的应用范围（续）1 1 批量小而又多次重复生产的零件；批量小而又多次重复生产的零件；2 2 几何形状、结构复杂的零件；几何形状、结构复杂的零件；3 3 在加工过程中必须进行多种加工的零件；在加工过程中必须进行多种加工的零件；4 4 切削余量大的零件切削余量大的零件5 5 必须严格控制公差的零件必须严格控制公差的零件6 6 需要频繁改型的零件需要频繁改型的零件7 7 加加工工过过程程中中如如果果发发生生错错误误将将会会造造成成严严重重浪浪费费的贵重零件的贵重零件8 8 需要全部检验的零件；需要全部检验的零件；6数控机床的分类数控机床的分类二、按伺服系统类型分类二、按伺服系统类型分类 1 1、开环控制数控机床、开环控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）2 2、闭环控制数控机床、闭环控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）3 3、半闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）二、按控制系统的特点分类二、按控制系统的特点分类 1 1、点位控制数控机床、点位控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）1 1、点位控制数控机床、点位控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）2 2、直线控制数控机床、直线控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）2 2、直线控制数控机床、直线控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）3 3、轮廓控制数控机床、轮廓控制数控机床6数控机床的分类（续）数控机床的分类（续）3 3、轮廓控制数控机床、轮廓控制数控机床6数控机床的分类数控机床的分类(续续)三、按加工工艺及机床用途的类型分类三、按加工工艺及机床用途的类型分类1 1、金属切削类、金属切削类2 2、金属成型类、金属成型类3 3、特种加工类、特种加工类4 4、测量绘图类、测量绘图类四、按同时控制坐标轴数分类四、按同时控制坐标轴数分类1 1、两坐标数控机床、两坐标数控机床2 2、5/25/2坐标数控机床（两坐标半联动）坐标数控机床（两坐标半联动）3 3、三坐标数控机床、三坐标数控机床4 4、多坐标数控机床、多坐标数控机床7数控机床坐标系的确定数控机床坐标系的确定1、坐标轴的确定规则、坐标轴的确定规则 1 1）假设：工件固定，刀具相对工件运动。）假设：工件固定，刀具相对工件运动。）假设：工件固定，刀具相对工件运动。）假设：工件固定，刀具相对工件运动。2 2）标准：右手笛卡儿直角坐标系（拇指为）标准：右手笛卡儿直角坐标系（拇指为）标准：右手笛卡儿直角坐标系（拇指为）标准：右手笛卡儿直角坐标系（拇指为X X 向，向，向，向，食指为食指为食指为食指为 Y Y 向，中指为向，中指为向，中指为向，中指为 Z Z 向）。向）。向）。向）。X XY YZ ZX X、Y Y、Z Z+A+A、+B+B、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A基本坐标：基本坐标：X、Y、Z轴轴由右手定则确定由右手定则确定回转坐标：回转坐标：A、B、C轴轴由由右右手手螺螺旋旋法法则则确定确定2、坐标轴的确定方法、坐标轴的确定方法顺序：先顺序：先顺序：先顺序：先 确定确定确定确定ZZ轴，再确定轴，再确定轴，再确定轴，再确定XX轴，最后确定轴，最后确定轴，最后确定轴，最后确定YY轴。轴。轴。轴。1）Z轴轴n n 有主轴的机床有主轴的机床有主轴的机床有主轴的机床以平行于主轴的方向为以平行于主轴的方向为以平行于主轴的方向为以平行于主轴的方向为Z Z坐标轴；通常规坐标轴；通常规坐标轴；通常规坐标轴；通常规定机床的主轴作为定机床的主轴作为定机床的主轴作为定机床的主轴作为Z Z坐标轴坐标轴坐标轴坐标轴。n n 没有主轴的机床没有主轴的机床没有主轴的机床没有主轴的机床以垂直于工件装夹面的方向为以垂直于工件装夹面的方向为以垂直于工件装夹面的方向为以垂直于工件装夹面的方向为Z Z坐标。坐标。坐标。坐标。刀具远离工件的方向为刀具远离工件的方向为刀具远离工件的方向为刀具远离工件的方向为Z Z轴的正方向。轴的正方向。轴的正方向。轴的正方向。+Z+Z 数控车床数控车床+Z+Z+Z+Z立式立式5 5轴数控铣床轴数控铣床立式立式3 3轴数控铣床轴数控铣床3）Y轴轴 右右右右手手手手笛笛笛笛卡卡卡卡儿儿儿儿直直直直角角角角坐坐坐坐标标标标系系系系（拇拇拇拇指指指指为为为为XX向向向向，食食食食指指指指为为为为 YY向向向向，中中中中指为指为指为指为ZZ向）。向）。向）。向）。4）回转坐标）回转坐标A、B、C+Z+Z+X立式立式5 5轴数控铣床轴数控铣床+Y+Y+A+A+C+CX XY YZ ZX X、Y Y、Z Z+A+A、+B+B、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A用右手螺旋法则判断。用右手螺旋法则判断。1、数控机床程序编制的内容和步骤、数控机床程序编制的内容和步骤8数控加工程序的结构数控加工程序的结构1、程序的组成、程序的组成8 8 数控加工程序的结构（续）数控加工程序的结构（续）2、程序代号、程序代号 放在程序的最开始，给零件加工程序放在程序的最开始，给零件加工程序放在程序的最开始，给零件加工程序放在程序的最开始，给零件加工程序一个编号，以便进行程序检索，并说明该一个编号，以便进行程序检索，并说明该一个编号，以便进行程序检索，并说明该一个编号，以便进行程序检索，并说明该零件加工程序开始。零件加工程序开始。零件加工程序开始。零件加工程序开始。格式：格式：格式：格式：O_O_ 说明：说明：说明：说明：程序名由字母程序名由字母程序名由字母程序名由字母O(O(O(O(或或或或P P P P或符号或符号或符号或符号)以及以及以及以及1 1 1 18 8 8 8位数字组成。位数字组成。位数字组成。位数字组成。举例：举例：举例：举例：O0001O00018数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续)3、程序段、程序段 由若干单节组成，每一个单节由程序段号由若干单节组成，每一个单节由程序段号由若干单节组成，每一个单节由程序段号由若干单节组成，每一个单节由程序段号(顺序顺序顺序顺序号号号号)、程序内容、程序段结束符组成。、程序内容、程序段结束符组成。、程序内容、程序段结束符组成。、程序内容、程序段结束符组成。格式：格式：格式：格式：N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_；说明：说明：说明：说明：NN程序段号，后跟程序段号，后跟程序段号，后跟程序段号，后跟1 15 5位数字；位数字；位数字；位数字；GG、MM指令代指令代指令代指令代码码码码，后跟，后跟，后跟，后跟2 2位数字；位数字；位数字；位数字；XX、Y Y、Z_._Z_._进给进给进给进给坐坐坐坐标轴标轴标轴标轴及进给量；及进给量；及进给量；及进给量；FF进给进给进给进给速度功能；速度功能；速度功能；速度功能；SS主主主主轴轴轴轴功能；功能；功能；功能；TT刀具功能刀具功能刀具功能刀具功能；;程序段结束符。程序段结束符。程序段结束符。程序段结束符。举例：举例：举例：举例：N30G01G42X150.Y400.F200;8数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续)4、程序结束标志、程序结束标志 放在程序的末尾，说明该程序放在程序的末尾，说明该程序放在程序的末尾，说明该程序放在程序的末尾，说明该程序(或子程或子程或子程或子程序序序序)结束。结束。结束。结束。格式：格式：格式：格式：M02;M02;或或或或M30;M30;或或或或M99;M99;说明：说明：说明：说明：M02(M02(或或或或M30)M30)为主程序结束标为主程序结束标为主程序结束标为主程序结束标志，志，志，志，M99M99为子程序结束标志。为子程序结束标志。为子程序结束标志。为子程序结束标志。举例：举例：举例：举例：M02;M02;8数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续)5、子程序、子程序 在程序中把某些固定顺序或重复出现的在程序中把某些固定顺序或重复出现的在程序中把某些固定顺序或重复出现的在程序中把某些固定顺序或重复出现的程序单独抽出来、编成一个程序供调用。程序单独抽出来、编成一个程序供调用。程序单独抽出来、编成一个程序供调用。程序单独抽出来、编成一个程序供调用。格式：格式：格式：格式：与主程序同。与主程序同。与主程序同。与主程序同。说明：调用格式为说明：调用格式为说明：调用格式为说明：调用格式为 M98 P-L-M98 P-L-。8数控加工程序的结构数控加工程序的结构(续续)举例：举例：8数控加工程序的结构（续）数控加工程序的结构（续）9数控机床的插补功能数控机床的插补功能一、快速定位指令（一、快速定位指令（G00G00指令）指令）1 1功功能能：从从所所在在点点，按按机机床床提提供供的的快快速速进进给给速速度度移移动动到规定位置。到规定位置。2 2格式：格式：G00 X-Y-Z-G00 X-Y-Z-；3 3说明：说明：（1 1）G00G00模态指令；模态指令；（2 2）G00G00快快速速定定位位的的速速度度与与以以前前程程序序段段中中的的进进给给速速度度无关；无关；（3 3）G00G00开开始始时时刀刀具具逐逐渐渐加加速速至至设设定定速速度度，快快速速移移动动接近目标点后，再减速至目标点；接近目标点后，再减速至目标点；（4 4）不能用于切削加工。）不能用于切削加工。9数控机床的插补功能数控机床的插补功能(续续)二、直线插补（二、直线插补（G01G01指令）指令）1 1、功功能能：以以给给定定的的进进给给速速度度，采采用用直直线线插插补补方式进行切削加工。方式进行切削加工。2 2、格式：、格式：G01 X-Y-Z-F-G01 X-Y-Z-F-；3 3、说明：、说明：模态指令；模态指令；最最初初的的G01G01指指令令单单节节中中的的速速度度F F必必须须指指定定，否否则则进进给给速速度度被被认认为为是是0 0，执执行行程程序序时时，机械不能动，并产生警示。机械不能动，并产生警示。9数控机床的插补功能数控机床的插补功能(续续)三、圆弧插补指令（三、圆弧插补指令（G02G02，G03G03指令）指令）1 1、功能、功能 使使刀刀具具在在给给定定平平面面内内，以以给给定定的的进进给给速速度度进进行行顺时针（逆时针）圆弧插补加工，切削出圆弧轮廓。顺时针（逆时针）圆弧插补加工，切削出圆弧轮廓。2 2、格式、格式 G17 G02G17 G02（G03G03）X-Y-I-J-F-X-Y-I-J-F-；XYXY平面平面 R-R-G18 G02 G18 G02（G03G03）X-Z-I-K-F-X-Z-I-K-F-；XZXZ平面平面 R-R-G19 G02 G19 G02（G03G03）Y-Z-J-K-F-Y-Z-J-K-F-；YZYZ平面平面 R-R-第二部分第二部分数控机床的手工编程与操作数控机床的手工编程与操作兰州交通大学机械工程实践中心兰州交通大学机械工程实践中心1数控车床的手工编程数控车床的手工编程1.熟悉数控车床的操作面板熟悉数控车床的操作面板2.采用单段运行方式练习数控车床的常用加工指令操采用单段运行方式练习数控车床的常用加工指令操作作1数控车床的手工编程数控车床的手工编程3.手工编程手工编程如图所示工件，毛坯为如图所示工件，毛坯为45120棒材，材料为棒材，材料为45钢，数控车削端钢，数控车削端面、外圆。面、外圆。（1）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线1）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持45外圆，使工件外圆，使工件伸出卡盘伸出卡盘80，一次装夹完成粗精加工。，一次装夹完成粗精加工。2）工步顺序）工步顺序粗车端面及粗车端面及40外圆，留外圆，留1精车余量。精车余量。精车精车40外圆到尺寸。外圆到尺寸。1数控车床的手工编程数控车床的手工编程(续续)（2）选择机床设备）选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用选用SK50型数控卧式车床。型数控卧式车床。（3）选择刀具）选择刀具根据加工要求，选用两把刀具，根据加工要求，选用两把刀具，T01为为90粗车刀，粗车刀，T03为为90精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。（4）确定切削用量）确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。实际经验确定，详见加工程序。（5）确定工件坐标系、对刀点和换刀点）确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立为工件原点，建立XOZ工件坐标系。工件坐标系。采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同）把点法基本相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下下X55、Z20处。处。1数控车床的手工编程数控车床的手工编程(续续)（6）编写程序）编写程序(以以SK50车床为例车床为例)按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：程序清单。该工件的加工程序如下：N0010G59X0Z100；设置工件原点；设置工件原点N0020G90N0030G92X55Z20；设置换刀点；设置换刀点N0040M03S600N0050M06T01；取；取1号号90偏刀，粗车偏刀，粗车N0060G00X46Z0N0070G01X0Z0N0080G00X0Z1N0090G00X41Z1N0100G01X41Z-64F80；粗车；粗车40外圆，留外圆，留1精车余量精车余量N0110G28N0120G29；回换刀点；回换刀点N0130M06T03；取；取3号号90偏刀，精车偏刀，精车N0140G00X40Z1N0150M03S1000N0160G01X40Z-64F40；精车；精车40外圆到尺寸外圆到尺寸N0170G00X55Z20N0180M05N0190M022数控车床的操作数控车床的操作 1.安装安装1）工装夹具）工装夹具;2）工件毛坯）工件毛坯;3）刀具）刀具2.程序的输入（手动输入或程序的输入（手动输入或RS-232接口输入）接口输入）3.对刀建立工件坐标系对刀建立工件坐标系对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。1）外径刀的对刀方法）外径刀的对刀方法Z向对刀如向对刀如(a)所示。先用外径刀将工件端面所示。先用外径刀将工件端面(基准面基准面)车削出车削出来；车削端面后，刀具可以沿来；车削端面后，刀具可以沿X方向移动远离工件，但不可方向移动远离工件，但不可Z方向方向移动。移动。Z轴对刀输入：轴对刀输入：“Z0测量测量”。X向对刀如向对刀如(b)所示。车削任一外径后，使刀具所示。车削任一外径后，使刀具Z向移动远离工向移动远离工件，待主轴停止转动后，测量刚刚车削出来的外径尺寸。例如，测件，待主轴停止转动后，测量刚刚车削出来的外径尺寸。例如，测量值为量值为50.78mm,则则X轴对刀输入：轴对刀输入：“X50.78测量测量”。2数控车床的操作数控车床的操作(续续)2）内孔刀的对刀方法）内孔刀的对刀方法类似外径刀的对刀方法。类似外径刀的对刀方法。Z向对刀内孔车刀轻微接触到己加工好的基准面（端面）后，向对刀内孔车刀轻微接触到己加工好的基准面（端面）后，就不可再作就不可再作Z向移动。向移动。Z轴对刀输入：轴对刀输入：“Z0测量测量”。X向对刀任意车削一内孔直径后，向对刀任意车削一内孔直径后，Z向移动刀具远离工件，停向移动刀具远离工件，停止主轴转动，然后测量已车削好的内径尺寸。例如，测量值为止主轴转动，然后测量已车削好的内径尺寸。例如，测量值为45.56mm，则，则X轴对刀输入：轴对刀输入：“X45.56测量测量”。3）钻头、中心钻的对刀方法）钻头、中心钻的对刀方法Z向对刀如（向对刀如（a）所示。钻头）所示。钻头(或中心钻或中心钻)轻微接触到基准面后，轻微接触到基准面后，就不可再作就不可再作Z向移动。向移动。Z轴对刀输入：轴对刀输入：“Z0测量测量”。X向对刀如（向对刀如（b）所示。主轴不必转动，以手动方式将钻头沿）所示。主轴不必转动，以手动方式将钻头沿X轴移动到钻孔中心，即看屏幕显示的机械坐标到轴移动到钻孔中心，即看屏幕显示的机械坐标到“X0.0”为止。为止。X轴对刀输入：轴对刀输入：“X0测量测量”。2数控车床的操作数控车床的操作(续续)4.程序的试运行程序的试运行1）机床锁定图形模拟运行（锁定刀具，）机床锁定图形模拟运行（锁定刀具，X、Y轴移动）轴移动）2）去掉毛坯空运行（利用空运行按钮完成）去掉毛坯空运行（利用空运行按钮完成）5.试切试切1）单段运行）单段运行2）慢速连续切削）慢速连续切削6.程序的修改程序的修改7.再次试切（如有问题返回再次试切（如有问题返回6）8.正常切削加工正常切削加工 演讲完毕，谢谢观看！