数控加工编程基础

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1、第1章数控加工编程基础1.1数控加工概述1.2数控系统控制原理1.3数控机床及其坐标系统1.4数控编程基础1.5数控加工的工艺处理1.6数控加工的工艺指令和工艺文件思考与练习题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。数控加工的原理如图1-1所示。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

2、总体上可分为数控程序编制和机床加工控制两大部分。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(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。(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。(3)加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.005～0.01mm之间，不受零件复杂程度的影响。(4)易于建立

3、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．坐标联动加工数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以坐标数据来进行控制的。像数控车床、数控线切割机床等是属于两坐标控制的，数控铣床则是三坐标控制的(如图1-2所示)，还有四坐标轴、五坐标轴甚至更多的坐标轴控制的加工中心等。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)。图1-2数控机床的控制坐标数(a)两坐标数控车床；(b)三坐标数控铣床图1-3坐标联动加工2．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

4、、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，

5、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=80mm/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。3．插补与刀补如图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

6、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。1.1.3数控加工技术的发展1．数控加工技术的发展历程1949年美国研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“NumericalControl”。1953年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K&T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年英国首次推出柔性制造系统FMS。1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此CNC快速发展。1976年美国Lockhead公司开始使用

7、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。DNC(直接数控)是使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。DNC群控技术是FMS柔性制造技术的基础，现代数控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。我国在20世纪70年代初期，当时是