数控加工工艺与编程 邯郸职业技术学院 机电一体化教研室
数控加工工艺与编程 邯 郸 职 业 技 术 学 院 机 电 一 体 化 教 研 室
第1章数控加工程序编制基础 ■1.1数控加工概述 ■12数控编程的现状及发展 ■1.3数控编程的内容与方法 ■1.4标准及代码 1.5数控编程的坐标系
第1章 数控加工程序编制基础 ◼ 1.1 数控加工概述 ◼ 1.2 数控编程的现状及发展 ◼ 1.3 数控编程的内容与方法 ◼ 1.4 标准及代码 ◼ 1.5 数控编程的坐标系
数控加工概述 数控加工原理和特点 1.数控加工原理 当我们使用机床加工零件时,通常都需要对机床的 各种动作进行控制,一是控制动作的先后次序,二是控 制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时,这 种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等 操作都是由人工直接控制的。采用自动机床和仿形机床 加工时,上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、 靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的,它们虽能 加工比较复杂的零件,且有一定的灵活性和通用性,但 是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响,而且 工序准备时间也很长
数控加工概述 数控加工原理和特点 1．数控加工原理 当我们使用机床加工零件时，通常都需要对机床的 各种动作进行控制，一是控制动作的先后次序，二是控 制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时，这 种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等 操作都是由人工直接控制的。采用自动机床和仿形机床 加工时，上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、 靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽能 加工比较复杂的零件，且有一定的灵活性和通用性，但 是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，而且 工序准备时间也很长
采用数控机床加工零件时,只需要将零件图形和工艺参 数、加工步骤等以数字信息的形式,编成程序代码输入到机 床控制系统中,再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的 指令信号,从而控制机床各部件协调动作,自动地加工出零 件来。当更换加工对象时,只需要重新编写程序代码,输入 给机床,即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能, 控制加工的全过程,制造出任意复杂的零件。 数控杋床的控制系统一般都能按照数字程序指令控制机 床实现主轴自动启停、换向和变速,能自动控制进给速度、 方向和加工路线,进行加工,能选择刀具并根据刀具尺寸调 整吃刀量及行走轨迹,能完成加工中所需要的各种辅助动作
采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参 数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机 床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的 指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零 件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入 给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能， 控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。 数控机床的控制系统一般都能按照数字程序指令控制机 床实现主轴自动启停、换向和变速，能自动控制进给速度、 方向和加工路线，进行加工，能选择刀具并根据刀具尺寸调 整吃刀量及行走轨迹，能完成加工中所需要的各种辅助动作
2.数控加工的特点 总的来说,数控加工有如下特点: (1)自动化程度高,具有很高的生产效率。除手工装 夹毛坯外,其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。 若配合自动装卸手段,则是无人控制工厂的基本组成环 节。数控加工减轻了操作者的劳动强度,改善了劳动条 件;省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助 操作,有效地提高了生产效率 (2)对加工对象的适应性强。改变加工对象时,除了 更换刀具和解决毛坯装夹方式外,只需重新编程即可 不需要作其他任何复杂的调整,从而缩短了生产准备周 期
2．数控加工的特点 总的来说，数控加工有如下特点： (1) 自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装 夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。 若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环 节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条 件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助 操作，有效地提高了生产效率。 (2) 对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了 更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可， 不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周 期
(3)加工精度高,质量稳定。加工尺寸精度在00 0.01mm之间,不受零件复杂程度的影响。由于大部分操 作都由机器自动完成,因而消除了人为误差,提高了批 量零件尺寸的一致性,同时精密控制的机床上还采用了 位置检测装置,更加提高了数控加工的精度。 (4)易于建立与计算机间的通信联络,容易实现群控 由于机床采用数字信息控制,易于与计算机辅助设计系 统连接,形成 CAD/CAM一体化系统,并且可以建立各 机床间的联系,容易实现群控
(3) 加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.005～ 0.01 mm之间，不受零件复杂程度的影响。由于大部分操 作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批 量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了 位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。 (4) 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。 由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系 统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各 机床间的联系，容易实现群控
3.脉冲当量、进给速度与速度修调 数控机床各轴采用步进电机、伺服电机或直线电机 驱动,是用数字脉冲信号进行控制的。每发送一个脉冲, 电机就转过一个特定的角度,通过传动系统或直接带动 丝杠,从而驱动与螺母副连结的工作台移动一个微小的 距离。单位脉冲作用下工作台移动的距离就称之为脉冲 当量。手动操作时数控坐标轴的移动通常是采用按键触 发或采用手摇脉冲发生器(手轮方式)产生脉冲的,采用 倍频技术可以使触发一次的移动量分别为0.001mm 0.01mm、0.1mm、1mm等多种控制方式,相当于触发 次分别产生1、10、100、1000个脉冲
3．脉冲当量、进给速度与速度修调 数控机床各轴采用步进电机、伺服电机或直线电机 驱动，是用数字脉冲信号进行控制的。每发送一个脉冲， 电机就转过一个特定的角度，通过传动系统或直接带动 丝杠，从而驱动与螺母副连结的工作台移动一个微小的 距离。单位脉冲作用下工作台移动的距离就称之为脉冲 当量。手动操作时数控坐标轴的移动通常是采用按键触 发或采用手摇脉冲发生器(手轮方式)产生脉冲的，采用 倍频技术可以使触发一次的移动量分别为0.001 mm、 0.01 mm、0.1 mm、1 mm等多种控制方式，相当于触发 一次分别产生1、10、100、1000个脉冲
进给速度是指单位时间内坐标轴移动的距离,也 即是切削加工时刀具相对于工件的移动速度。如某 步进电机驱动的数控轴,其脉冲当量为0.002mm, 若数控装置在0.5分钟内发送出20000个进给指令脉 冲,那么其进给速度应为:20000×0.002/0.5-80 mm/min。加工时的进给速度由程序代码中的F指令 控制,但实际进给速度还是可以根据需要作适当调 整的,这就是进给速度修调。修调是按倍率来进行 计算的,如程序中指令为F80,修调倍率调在80%挡 上,则实际进给速度为80×80%64mm/min。同样 地,有些数控机床的主轴转速也可以根据需要进行 调整,那就是主轴转速修调
进给速度是指单位时间内坐标轴移动的距离，也 即是切削加工时刀具相对于工件的移动速度。如某 步进电机驱动的数控轴，其脉冲当量为0.002 mm， 若数控装置在0.5分钟内发送出20 000个进给指令脉 冲，那么其进给速度应为：20 000×0.002/0.5=80 mm/min。加工时的进给速度由程序代码中的F指令 控制，但实际进给速度还是可以根据需要作适当调 整的，这就是进给速度修调。修调是按倍率来进行 计算的，如程序中指令为F80，修调倍率调在80%挡 上，则实际进给速度为80×80%=64 mm/min。同样 地，有些数控机床的主轴转速也可以根据需要进行 调整，那就是主轴转速修调
数控加工技术的发展 数控加工技术的发展历程 1949年美国 Parson公司与麻省理工学院开始合作, 历时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机,取名 “ Numerical Control? 1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指 定切削路线,即可生成NC程序的自动编程语言 1959年美国 Keaney& Trecker公司开发成功了带刀库, 能自动进行刀具交换,一次装夹中即能进行铣、钴、镗、 攻丝等多种加工功能的数控机床,这就是数控机床的新 种类加工中心
数控加工技术的发展 1．数控加工技术的发展历程 1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作， 历时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名 “Numerical Control”。 1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指 定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。 1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库， 能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、 攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新 种类——加工中心
1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小 车和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统, 这就是柔性制造系统FMS 1974年微处理器开始用于机床的数控系统中,从 此CNC(计算机数控系统)软线数控技术随着计算机技 术的发展得以快速发展。 1976年美国 Lockhead公司开始使用图像编程。利 用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型,在显 示器上“指点”被加工的部位,输入所需的工艺参数, 即可由计算机自动计算刀具路径,模拟加工状态,获 得NC程序
1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小 车和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统， 这就是柔性制造系统FMS。 1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从 此CNC(计算机数控系统)软线数控技术随着计算机技 术的发展得以快速发展。 1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利 用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型，在显 示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数， 即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获 得NC程序