数控加工实用基础

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1、第一章数控加工实用基础【教学目标】通过本章节的理论教学：了解数控技术的发展过程及其发展趋势；掌握数控机床的组成、工作原理、分类及特点；数控机床的适用范围；数控编程基础；数控加工的工艺处理；数控加工的工艺指令和工艺文件。【教学重点】数控机床及其坐标系统；数控编程基础；数控加工的工艺处理。【教学难点】数控机床的组成、工作原理；数控机床坐标系统及工处理。1.1数控加工概述1.1.1数控加工原理和特点1．数控加工原理图1-1数控加工原理框图从图1-1可以看出，数控加工过程总体上可分为数控程序编制和机床加工控制两大部分2．数控加工的特点(

2、1)自动化程度高，具有很高的生产效率。(2)对加工对象的适应性强。(3)加工精度高，质量稳定。(4)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。1.1.2数控加工常用术语1．坐标联动加工坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线和空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力(如图1-3所示)。2．脉冲当量、进给速度与速度修调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

3、为0.001mm、0.01mm、0.1mm、1mm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。3．插补与刀补数控加工直线或圆弧轨迹时，程序中只提供线段的两端点坐标等基本数据，为了控制刀具相对于工件走在这些轨迹上，就必须在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以填补确定一些中间点，如图1-4(a)、(b)所示，各轴就以趋近这些点为目标实施配合移动，这就称之为插补。这种计算插补点的运算称为插补运算。刀补是指数控加工中的刀具半径补偿和刀具长度补偿功能。图1-4插补和刀补

4、(a)直线插补；(b)圆弧插补；(c)刀具半径补偿1.1.3数控加工技术的发展1．数控加工技术的发展历程2．数控加工技术的发展方向1)高速切削2)高精度控制3)高柔性化4)高一体化5)网络化6)智能化1.2数控系统控制原理1.2.1CNC硬件组成与控制原理CNC即计算机数控系统(ComputerizedNumericalControl)的缩写，它是在硬线数控(NC)系统的基础上发展起来的，由一台计算机完成早期NC机床数控装置的所有功能，并用存储器实现了零件加工程序的存储。图1-5CNC系统构成图1-6是典型的微处理器数控系统框图

5、。其各组成部分功用如下所述：(1)微处理器CPU及其总线。(2)存储器。(3)MDI/CRT接口。(4)输入装置(纸带读入和穿孔输出接口)。(5)数据输入/输出(I/O)接口。(6)位置控制及主轴控制。(7)可编程控制器(PLC)接口。1.2.2CNC系统的软件结构CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件，存放在计算机EPROM中。1．输入数据处理程序(1)输入程序。(2)译码程序。(3)数据处理程序。2．插补计算程序3．速度控制程序4．管理程序5．诊断程序1.2.3插补原理插补运算可有硬件插补(插

6、补器)和软件插补两种实现方式。而按插补计算方法又可细分为逐点比较法、数字积分法、时间分割法和样条插补法等多种。图1-7逐点比较插补法及其工作节拍1.2.4典型数控系统1．日本FANUC系列数控系统2．德国SIEMENS公司的SINUMERIK系列数控系统3．华中数控系统HNC1.3数控机床及其坐标系统1.3.1数控机床及其分类1．按加工工艺方法分类按传统的加工工艺方法来分有：数控车床、数控钻床、数控镗床、数控铣床、数控磨床、数控齿轮加工机床、数控冲床、数控折弯机、数控电加工机床、数控激光与火焰切割机和加工中心等。2．按加工控制路

7、线分类有点位控制机床、直线控制机床和轮廓控制机床。图1-8按加工控制路线分类(a)点位控制；(b)直线控制；(c)轮廓控制3．按机床所用进给伺服系统不同分类有开环伺服系统型、闭环伺服系统型和半闭环伺服系统型，见1.3.2节。4．按所用数控装置的不同分类有NC硬线数控和CNC软线数控机床。5．按控制坐标轴数目分类按机床数控装置能同时联动控制的坐标轴的数目来分，有两坐标联动数控机床、三坐标联动数控机床和多坐标联动数控机床。1.3.2数控机床的进给伺服系统1．开环伺服系统图1-9开环伺服系统2．半闭环伺服系统图1-10半闭环伺服系统3

8、．闭环伺服系统图1-11闭环伺服系统1.3.3数控机床的主轴驱动1．对主轴驱动的要求(1)数控机床主传动要有较宽的调速范围并尽可能实现无级变速。(2)较高的回转精度和良好的动态响应性能。(3)有旋转进给轴(C轴)的控制功能。(4)具有恒线速切削功能。(5)主轴准