数控工艺第一章概论23817.pptx

工艺起源n n工艺起源于人类开始制作工具的时代，工艺起源于人类开始制作工具的时代，是人类起源的直接佐证。马克思在是人类起源的直接佐证。马克思在资资本论本论中指出：中指出：“工艺学会揭示出人对工艺学会揭示出人对自然的能动关系，人的生活的直接生产自然的能动关系，人的生活的直接生产过程，以及人的社会生活条件和由此产过程，以及人的社会生活条件和由此产生的精神观念的直接生产过程。生的精神观念的直接生产过程。”工艺工艺大多为劳动人民直接创造，是人民群众大多为劳动人民直接创造，是人民群众艺术创作的基本形式之一艺术创作的基本形式之一 概述向你介绍本课程将要学习的主要内容 明确数控加工工艺的概念和内容，明确数控加工工艺的概念和内容，以及在数控加工中的重要作用，同时应以及在数控加工中的重要作用，同时应对目前最先进的数控加工技术和加工工对目前最先进的数控加工技术和加工工艺有一个整体性和概括性的了解。艺有一个整体性和概括性的了解。教学目的：教学目的：学习内容与知识点：学习内容与知识点：学习内容与知识点：学习内容与知识点：内容内容内容内容知识点知识点知识点知识点学习要求学习要求学习要求学习要求建议学时建议学时建议学时建议学时数控加工过程数控加工过程数控加工过程数控加工过程 数控加工的概念数控加工的概念数控加工的概念数控加工的概念 理解理解理解理解 2 2 数控加工的过程数控加工的过程数控加工的过程数控加工的过程 数控加工工艺概念数控加工工艺概念数控加工工艺概念数控加工工艺概念与工艺过程与工艺过程与工艺过程与工艺过程 数控加工工艺的概念数控加工工艺的概念数控加工工艺的概念数控加工工艺的概念 掌握掌握掌握掌握 数控加工工艺过程的概念数控加工工艺过程的概念数控加工工艺过程的概念数控加工工艺过程的概念 数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容 数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容 重点掌握重点掌握重点掌握重点掌握 数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点 数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点 理解理解理解理解 2 2数控加工与工艺技术数控加工与工艺技术数控加工与工艺技术数控加工与工艺技术的新发展的新发展的新发展的新发展 高速切削高速切削高速切削高速切削 了解了解了解了解 高精加工高精加工高精加工高精加工 复合化加工复合化加工复合化加工复合化加工 控制智能化控制智能化控制智能化控制智能化 互联网络化互联网络化互联网络化互联网络化 快速原型快速原型快速原型快速原型 计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第一单元第一单元 数控加工工艺概述数控加工工艺概述 数控加工的概念数控加工的概念MV 4VACYCLESTARTFEEDHOLDEDITAUTOMDIJOGHANDLEZERORETURNMODE0%100%200%FEEDRATEOVERRIDE10%25%50%100%RAPIDOVERRIDE112TURRET INDEX234567891011SLOWFASTEMERGENCYSTOPFANUC10MPOWERONOFFO NG P AX Y Z Q BI J KRCF DH L#MS T/EOBUVWSpE?,()*PAGECURSORSHIFT7 8 94 5 61 2 3-0+=CANRESETSTARTCALCINPUTNC/PCAUXX00.0000Y00.0000Z00.0000XZX1X10X1000ONOFFDRYRUNSINGLEBLOCKMACHINELOCKOPTIONALSTOPBLOCKDELETEX+X-Z-JOYSTICKZ+ONOFFSPINDLEORIGINXZ0%100%130%SPINDLE LOAD0%100%130%AXIS LOADXZODIDCLAMPDIRECTIONOFFONMEMORYPROTECT 数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法运动，使之加工出合格零件的方法 数控加工全过程介绍数控加工全过程介绍?根据加工零件图样选择使用什么数控机床根据加工零件图样选择使用什么数控机床?1342数控加工工艺过程分析数控加工工艺过程分析刀具和夹具的选择数控工序卡片数控工序卡片刀具卡片刀具卡片编制工艺文件编制工艺文件O0001N005 G54 S400 M03 T02N010 G00 X4.Y3.5 N015 G43 H01 Z.1N020 M08N025 G01 Z-.25 F3.5N030 G00 Z.1 .程序编制输入程序到数控机床程序检查程序检查加工程序的优化修改后程序保存 阅读零件图纸：阅读零件图纸：充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；工艺分析：工艺分析：根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；制定工艺：制定工艺：根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息如：加工工艺路如：加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；数控编程：数控编程：根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程；及程序格式进行数控编程；程序传输：程序传输：将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件。数控加工的原理数控加工的原理 伺伺服服驱驱动动机床零点机床零点机床零点机床零点通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（通常指通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（通常指通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（通常指通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（通常指CNCCNC加工程序），加工程序），加工程序），加工程序），传入数控机床的数控装置，经过译码、运算，指挥执行机构传入数控机床的数控装置，经过译码、运算，指挥执行机构传入数控机床的数控装置，经过译码、运算，指挥执行机构传入数控机床的数控装置，经过译码、运算，指挥执行机构（伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与工件相对运动，（伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与工件相对运动，（伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与工件相对运动，（伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与工件相对运动，从而加工出符合编程设计要求的零件。从而加工出符合编程设计要求的零件。从而加工出符合编程设计要求的零件。从而加工出符合编程设计要求的零件。数控加工工艺的概念数控加工工艺的概念 数控加工工艺是采用数控机床加工零数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。经验总结。数控加工工艺过程数控加工工艺过程 数控加工工艺过程是利用切削刀具数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。为成品或半成品的过程。数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容 选择并选择并选择并选择并确定进确定进确定进确定进行数控行数控行数控行数控加工的加工的加工的加工的内容内容内容内容 数控加数控加数控加数控加工的工工的工工的工工的工艺分析艺分析艺分析艺分析 零件图零件图零件图零件图形的数形的数形的数形的数学处理学处理学处理学处理及编程及编程及编程及编程尺寸设尺寸设尺寸设尺寸设定值的定值的定值的定值的确定确定确定确定 制定数制定数制定数制定数控加工控加工控加工控加工工艺工艺工艺工艺方案方案方案方案确定工确定工确定工确定工步和进步和进步和进步和进给路线给路线给路线给路线选择数选择数选择数选择数控机床控机床控机床控机床的类型的类型的类型的类型 选择和选择和选择和选择和设计刀设计刀设计刀设计刀具、夹具、夹具、夹具、夹具与量具与量具与量具与量具具具具确定切确定切确定切确定切削参数削参数削参数削参数编写、编写、编写、编写、校验和校验和校验和校验和修改加修改加修改加修改加工程序工程序工程序工程序首件试首件试首件试首件试加工与加工与加工与加工与现场问现场问现场问现场问题处理题处理题处理题处理 数控加数控加数控加数控加工工艺工工艺工工艺工工艺技术文技术文技术文技术文件的定件的定件的定件的定型与归型与归型与归型与归档档档档 数控加工工艺与普通加工工艺数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点的区别及特点 由于数控加工采用了计算机控制系统和由于数控加工采用了计算机控制系统和由于数控加工采用了计算机控制系统和由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程数控机床，使得数控加工具有加工自动化程数控机床，使得数控加工具有加工自动化程数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工期短、设备使用费用高等特点。在数控加工期短、设备使用费用高等特点。在数控加工期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。1 1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细、数控加工工艺内容要求更加具体、详细、数控加工工艺内容要求更加具体、详细、数控加工工艺内容要求更加具体、详细普通加工工艺普通加工工艺普通加工工艺普通加工工艺许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。定，零件的尺寸精度也可由试切保证。定，零件的尺寸精度也可由试切保证。定，零件的尺寸精度也可由试切保证。数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。需要确定详细的各种工艺参数。需要确定详细的各种工艺参数。需要确定详细的各种工艺参数。2 2、数控加工工艺要求更严密、精确、数控加工工艺要求更严密、精确、数控加工工艺要求更严密、精确、数控加工工艺要求更严密、精确普通加工工艺普通加工工艺普通加工工艺普通加工工艺数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。虑，否则导致严重的后果。虑，否则导致严重的后果。虑，否则导致严重的后果。攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续加工。需要退刀清理一下切屑再继续加工。需要退刀清理一下切屑再继续加工。需要退刀清理一下切屑再继续加工。普通机床加工可以多次普通机床加工可以多次普通机床加工可以多次普通机床加工可以多次“试切试切试切试切”来满足零件的精度要求，来满足零件的精度要求，来满足零件的精度要求，来满足零件的精度要求，而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。例如例如 编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的编程尺寸。理的编程尺寸。理的编程尺寸。理的编程尺寸。3 3、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算处理和编程尺寸设定值的计算处理和编程尺寸设定值的计算处理和编程尺寸设定值的计算 在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据差补原理分析，在数控系统算完成的。根据差补原理分析，在数控系统算完成的。根据差补原理分析，在数控系统算完成的。根据差补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度已定的条件下，进给速度越快，则插补精度已定的条件下，进给速度越快，则插补精度已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。在高精度加工时这种影响非常明显。在高精度加工时这种影响非常明显。在高精度加工时这种影响非常明显。4 4、考虑进给速度对零件形状精度的影响、考虑进给速度对零件形状精度的影响、考虑进给速度对零件形状精度的影响、考虑进给速度对零件形状精度的影响制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。进给速度对加工零件形状精度的影响。进给速度对加工零件形状精度的影响。进给速度对加工零件形状精度的影响。复杂形面的加工编程通常采用自动编程复杂形面的加工编程通常采用自动编程复杂形面的加工编程通常采用自动编程复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序只能推倒重来。所编程序只能推倒重来。所编程序只能推倒重来。所编程序只能推倒重来。5 5、强调刀具选择的重要性、强调刀具选择的重要性、强调刀具选择的重要性、强调刀具选择的重要性6 6、数控加工工艺的特殊要求、数控加工工艺的特殊要求、数控加工工艺的特殊要求、数控加工工艺的特殊要求由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也较高。较高。较高。较高。数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。7 7、数控加工程序的编写、校验与修改是数控、数控加工程序的编写、校验与修改是数控、数控加工程序的编写、校验与修改是数控、数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容加工工艺的一项特殊内容加工工艺的一项特殊内容加工工艺的一项特殊内容普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。数控加工的应用数控加工的应用航空业汽车工业模具制造零件制造本课程的特点和学习方法本课程的特点和学习方法n n本课程是本专业的一门专业技术课，其特点本课程是本专业的一门专业技术课，其特点是涉及面广、实践性强、灵活性大。它不仅是涉及面广、实践性强、灵活性大。它不仅包括金属切削原理、刀具、夹具和机械加工包括金属切削原理、刀具、夹具和机械加工工艺等，还要运用到以前学过的工艺等，还要运用到以前学过的机械制图机械制图、金属材料与热处理金属材料与热处理、公差配合公差配合、机械设计机械设计、机械制造基础机械制造基础和和数控数控机床机床等有关知识。而且需要综合运用、灵等有关知识。而且需要综合运用、灵活掌握。活掌握。学习方法学习方法n n由于数控加工工艺同生产实际精密相连，其理论是由于数控加工工艺同生产实际精密相连，其理论是由于数控加工工艺同生产实际精密相连，其理论是由于数控加工工艺同生产实际精密相连，其理论是前人长期生产实践的总结。因此，学习中必须和生前人长期生产实践的总结。因此，学习中必须和生前人长期生产实践的总结。因此，学习中必须和生前人长期生产实践的总结。因此，学习中必须和生产实际相结合，只有通过生产实际和实践性教学环产实际相结合，只有通过生产实际和实践性教学环产实际相结合，只有通过生产实际和实践性教学环产实际相结合，只有通过生产实际和实践性教学环节的配合，才能掌握有关知识，提高解决实际问题节的配合，才能掌握有关知识，提高解决实际问题节的配合，才能掌握有关知识，提高解决实际问题节的配合，才能掌握有关知识，提高解决实际问题的能力。的能力。的能力。的能力。n n数控加工工艺具有很大的灵活性。同一个问题，加数控加工工艺具有很大的灵活性。同一个问题，加数控加工工艺具有很大的灵活性。同一个问题，加数控加工工艺具有很大的灵活性。同一个问题，加工同一个零件，不同的人、有不同的解决办法；即工同一个零件，不同的人、有不同的解决办法；即工同一个零件，不同的人、有不同的解决办法；即工同一个零件，不同的人、有不同的解决办法；即使是同一个人，随着生产条件的不同，解决问题的使是同一个人，随着生产条件的不同，解决问题的使是同一个人，随着生产条件的不同，解决问题的使是同一个人，随着生产条件的不同，解决问题的方法也不一样。因此，对本课程的所有内容，都必方法也不一样。因此，对本课程的所有内容，都必方法也不一样。因此，对本课程的所有内容，都必方法也不一样。因此，对本课程的所有内容，都必须牢固掌握，熟练应用，才能做到熟能生巧，达到须牢固掌握，熟练应用，才能做到熟能生巧，达到须牢固掌握，熟练应用，才能做到熟能生巧，达到须牢固掌握，熟练应用，才能做到熟能生巧，达到灵活运用的目的。灵活运用的目的。灵活运用的目的。灵活运用的目的。数控加工有关概念数控加工有关概念n nNC-数字控制，用数字化信号对数控对象进行自数字控制，用数字化信号对数控对象进行自动控制的技术。动控制的技术。n n数控技术数控技术-用数字、字母和符号对某一工作过程用数字、字母和符号对某一工作过程进行可编程自动控制的技术。进行可编程自动控制的技术。n n数控系统数控系统-有机集成系统，数控技术的载体。有机集成系统，数控技术的载体。n nCNC-计算机数控系统计算机数控系统n nNC Machinen n数控加工中心数控加工中心-特点，一次装夹进行多工序加工特点，一次装夹进行多工序加工n n控制轴数控制轴数-数控系统可控制的坐标轴的数量数控系统可控制的坐标轴的数量 数控机床基本知识n n1.1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展n n1.2 数控机床的组成结构及工作原理数控机床的组成结构及工作原理n n1.3 数控机床的分类数控机床的分类 n n普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应现代生产的要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。n n一种新型的生产设备数控机床就应运而生了。1.1.1 数控机床的产生数控机床的产生n n帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工学院伺服机构实验室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。1959年，美国克耐杜列克公司（Keaney&Trecker）首次成功开发了加工中心（Machining Center）。1.1.2 数控机床的发展简况数控机床的发展简况n n第第1代数控机床：代数控机床：1952年年1959年采用电年采用电子管元件构成的专用数控装置（子管元件构成的专用数控装置（NC）。）。n n第第2代数控机床：从代数控机床：从1959年开始采用晶体年开始采用晶体管电路的管电路的NC系统。系统。n n第第3代数控机床：从代数控机床：从1965年开始采用小、年开始采用小、中规模集成电路的中规模集成电路的NC系统。系统。n n第第4代数控机床：从代数控机床：从1970年开始采用大规年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（的系统（CNC）。）。n n第第5代数控机床：从代数控机床：从1974年开始采用微型年开始采用微型计算机控制的系统（计算机控制的系统（MNC）。）。1计算机直接数控系统计算机直接数控系统n n所谓计算机直接数控（Direct Numerical Control，DNC）系统，即使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。2柔性制造系统柔性制造系统n n柔性制造系统（柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机群控自动）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。之下，形成一个用于制造的整体。3计算机集成制造系统计算机集成制造系统n n计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先进的计算机技术，），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。效率的柔性集成制造系统。1.1.3 我国数控机床发展概况我国数控机床发展概况n n19581958年开始并试制成功第一台电子管数控机床。年开始并试制成功第一台电子管数控机床。年开始并试制成功第一台电子管数控机床。年开始并试制成功第一台电子管数控机床。19651965年开始研制晶体管数控系统，直到年开始研制晶体管数控系统，直到年开始研制晶体管数控系统，直到年开始研制晶体管数控系统，直到2020世纪世纪世纪世纪6060年代末至年代末至年代末至年代末至7070年代初成功。从年代初成功。从年代初成功。从年代初成功。从2020世纪世纪世纪世纪8080年代开年代开年代开年代开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本的数控技术。如北京机床研究所从日本的数控技术。如北京机床研究所从日本的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUCFANUC公司引进公司引进公司引进公司引进FANUC3FANUC3、FANUC5FANUC5、FANUC6FANUC6、FANUC7FANUC7系列产品的制造技术；上系列产品的制造技术；上系列产品的制造技术；上系列产品的制造技术；上海机床研究所引进美国海机床研究所引进美国海机床研究所引进美国海机床研究所引进美国GEGE公司的公司的公司的公司的MTC-1MTC-1数控数控数控数控系统等。系统等。系统等。系统等。1.1.4 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势n n从数控机床技术水平看，高精度、高速从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的重要发展趋势。机床的重要发展趋势。n n数控系统都采用了数控系统都采用了16位和位和32位微处理器，位微处理器，标准总线及软件模块和硬件模块结构，标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到内存容量扩大到1MB以上，机床分辨率以上，机床分辨率可达可达0.1 m，高速进给可达，高速进给可达100m/min，控制轴数可达控制轴数可达16个。个。1.2 数控机床的组成结构及工作原理数控机床的组成结构及工作原理1.2.1 1.2.1 数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成1控制介质控制介质n n数控机床工作时，不需要操作工人直数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立意图，这就需要在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。称为控制介质。2数控系统数控系统n n数控装置是一种控制系统，是数控机床数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组成大部分组成。3伺服系统伺服系统n n伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。脉冲。4辅助控制系统辅助控制系统n n辅助控制系统是介于数控装置和机床机辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。械、液压部件之间的强电控制装置。5机床本体机床本体n n机床本体是数控机床的主体，由机床的机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。1.2.2 数控机床的关键结构部件数控机床的关键结构部件 1 1伺服系统驱动电机伺服系统驱动电机伺服系统驱动电机伺服系统驱动电机n n（1 1）步进电动机）步进电动机）步进电动机）步进电动机n n步进电动机通常用于开环伺服系统机床。步进电动机通常用于开环伺服系统机床。（2 2）直流伺服电动机）直流伺服电动机）直流伺服电动机）直流伺服电动机 小惯量直流电动机小惯量直流电动机小惯量直流电动机小惯量直流电动机 宽调速直流电动机宽调速直流电动机宽调速直流电动机宽调速直流电动机 无刷直流电动机无刷直流电动机无刷直流电动机无刷直流电动机 n n（3 3）交流伺服电动机）交流伺服电动机）交流伺服电动机）交流伺服电动机n n近年来新型功率开关器件、专用集成电近年来新型功率开关器件、专用集成电路和新的控制算法等的发展带动了交流路和新的控制算法等的发展带动了交流驱动电源的发展，使其调速性能更能适驱动电源的发展，使其调速性能更能适应数控机床伺服系统的要求。交流速度应数控机床伺服系统的要求。交流速度控制系统正逐步取代直流速度控制系统。控制系统正逐步取代直流速度控制系统。2位置检测装置位置检测装置n n检测装置是把位移和速度测量信号作为检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字送反馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，和脉冲指令信号相比较，以回计算机，和脉冲指令信号相比较，以控制驱动元件正确运转。控制驱动元件正确运转。（1 1）感应同步器）感应同步器）感应同步器）感应同步器n n感应同步器是一种电磁式的高精度位移检感应同步器是一种电磁式的高精度位移检测元件，按其结构方式的不同可分为直线测元件，按其结构方式的不同可分为直线式和旋转式两种，前者用于长度测量，后式和旋转式两种，前者用于长度测量，后者用于角度测量。者用于角度测量。n n感应同步器的特点是：精度高，工作可靠，感应同步器的特点是：精度高，工作可靠，抗干扰性强，维护简单，寿命长，可测量抗干扰性强，维护简单，寿命长，可测量长距离位置，成本低，易于批量生产。长距离位置，成本低，易于批量生产。（2 2）光栅）光栅）光栅）光栅n n光栅就是在一块长条形的光学玻璃上均匀光栅就是在一块长条形的光学玻璃上均匀地刻划很多条与运动方向垂直的条纹，条地刻划很多条与运动方向垂直的条纹，条纹之间的距离成为栅距。纹之间的距离成为栅距。n n光栅