数控车理实一体化教案doc 38页.docx
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数控车理实一体化教案doc38页
数控车理实一体化教案
2012.2（浙江ningboshi）
第一章数控机床基本知识
一、数控机床的产生
1947年，美国巴森兹（Parson）公司在生产直升机机翼检验样板时，提出了数控机床的初始设想，这一设想迎合了美国空军为开发航天及导弹产品的需要，于是在1949年与麻省理工学院（MIT）合作，开始了三坐标铣床的数控化工作，到1952年3月公布了世界上第一台数控机床的试制成功，取名为：
“NumericalControl”,这就是第一台数控机床。
从此，其它一些国家，如德国、日本、英国等国都开始研制数控机床，其中发展最快的还是日本，当今著名的数控系统厂商有：
日本的法那科（FANUC）、德国的西门子（SIEMENS）等公司。
1959年美国Keaney&Treckre公司研制出具有刀库、换刀装置和回转工作台的新一代数控机床——加工中心（MachiningCenter）诞生了，并成为数控机床的主力。
自1952年开始，经历多次的发展演变，数控机床的发展大至可分为几下六个阶段：
第一阶段：
1952年Parson公司与MIT合作开发的第一台电子管数控系统。
第二阶段：
1960年出现晶体管和印刷电路板的数控系统。
第三阶段：
1965年出现小规模集成电路的数控系统。
第四阶段：
1970年小型计算机数控系统硬件的出现，并以软件形式开始实现数控功能的数控系统。
第五阶段：
1974年出现了微处理器或微型计算机数控系统。
第六阶段：
20世纪90年代后出现的PC+NC智能数控系统。
二、数控技术的基本概念
数字控制（NumericalControl），简称NC，是用数字化信息实现机床控制的一种方法。
数字控制机床（NumericallyControlledMachineTool）是采用了数字控制技术的机床，也称数控机床。
这种NC机床是由硬件来实现数控功能。
计算机数控（ComputerNumericalControl）,简称CNC，它是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存入在存储器中的系统程序来控制，从而实现部分或全部数控功能，这样的机床一般称为CNC机床。
三、数控机床的组成
现代数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成，如图1-1所示。
图1-1数控机床的组成
1、控制介质
控制介质是存储数控加工所需程序的介质，目前常用的控制介质有穿孔带、穿孔卡片、磁带和磁盘等。
早期常用的控制介质是8单位标准穿孔带。
2、数控装置
数控装置是数控机床的核心，它能够完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。
3、伺服系统
伺服系统是接收数控装置的指令，是数控系统的执行部分。
它包括伺服驱动电机、各种伺服驱动元件和执行机构。
每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，而整个机床的性能主要取决于伺服系统。
常用的伺服驱动元件有交流伺服系统和直流伺服系统。
4、测量反馈装置
测量反馈装置是用来检测速度和位移以及加工状态，并将检测到的信息转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算出偏差，并发出纠正误差指令。
测量反馈装置可分为半闭环和闭环两种。
5、机床主体
机床主体是数控机床的本体，主要包括：
床身、主轴、进给机构等机械部件，还有冷却、润滑、转位部件，如换刀装置、夹紧装置等辅助装置。
四、数控机床的分类
（一）、按控制系统的特点分类
1、点位控制数控机床（PositioingControl）
这类机床只控制刀具从一个坐标点到另一个坐标点的位置，而不控制运动的轨迹，因为在移动的过程中不进行任何切削加工。
如数控钻床、数控坐标镗铣床和数控冲床等。
2、直线控制系统（Strainght–lineControl）
这类机床不仅要求控制刀具从一点到另一点的位置，而且还要具有准确的定位功能。
也称点位直线控制系统。
这类的机床有：
数控车床、数控镗铣床等。
3、轮廓控制系统（ContourControl）
轮廓控制系统是对两个或两个以上的坐标轴同时进行控制，具有插补功能。
其运动轨迹可是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。
（二）、按伺服系统的类型分类
1、开环控制系统（OpenLoopControl）
开环控制系统是没有检测反馈装置，即系统没有位置反馈元件。
这类数控机床其精度主要取决于伺服系统的性能，优点是比较稳定，调试方便。
2、闭环控制系统（closedLoopControl）
这类机床是在机床移动部件（工作台）上直接装有位置检测装置，将测量的结果直接反馈到数控装置中，并与输入的指令进行比较，根据差值不断控制运动，进行误差补偿，最终实现精确定位。
闭环控制数控机床主要用在一些精度要求很高的加工中心、数控镗铣床、超精磨床等。
3、半闭环控制系统（Semi-closedLoopControl）
半闭环控制系统是在开环系统的丝杠或电机上装有检测元件。
这类机床具有稳定的控制特性。
由于采用了高分辨率的测量元件，又可以获得比较满意的精度与速度，故大多数数控机床中采用这种半闭环控制系统。
五、数控机床的特点
数控机床与普通机床相比较，具有以下六个特点。
1、适应范围广
在数控机床上加工零件是按照事先编制好的程序来实现自动化加工，当加工对象改变时，只须重新编制加工程序输入到数控系统中，即可加工各种不同类型的零件。
2、加工精度高
由于数控机床在进给装置中采用了滚珠丝杠螺母机构，又增加了消除丝杠螺母间隙装置。
故加工精度一般可达到0.005～0.1mm之间，同时也保证了较高的质量稳定性。
3、生产率高
数控机床能有效地减少零件加工时间和辅助时间，同时在结构设计上也采用了有针对性的设计，主轴转速和进给量的范围也得到了相应增加，其切削用量是普通机床的十几倍，再加上自动换刀装置等辅助措施，使得数控机床的生产率非常高。
4、加工质量稳定、可靠
在同一台数控机床中，使用相同刀具加工同一类零件时，其走刀轨迹也是完全一致，因此加工出来的零件质量是比较稳定、可靠。
5、改善劳动条件
由于数控机床能够实现自动化或半自动化；在加工中，操作者主要是程序的编辑、输入、装卸、刀具准备、加工状态的观察等，其劳动量极大地得到了降低。
6、利于生产管理现代化
在数控机床上加工时，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。
数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。
六、数控车床工作原理图
第二章KENT-18T编程
§2.1KENT-18T编程知识
一．概要
1．准备功能G指令
（1）直线插补
（2）圆弧插补
（3）螺纹插补
2．进给功能F
为了切削零件，用指定的速度使刀具运动称进给，
通常用mm/min表示。
3．坐标系与刀具运动
（1）参考点：
机床零点，某个特定的位置。
（2）
机床坐标系：
（3）工件坐标系：
（4）绝对坐标与增量坐标：
X、Z/U、W
（5）绝对坐标
绝对坐标与原点位置有关
（6）
增量坐标
4．主轴功能S
n=1000V/ЛD
r/min。
5．刀具功能T
T0101
刀号刀补号
6．辅助功能M
有关主轴、冷却和程序等一些辅助动作。
7．程序
（1）程序的构成
O1111
刀具运动的顺序
程序段；
程序段；
……
程序段；
M30
（2）程序段
NooooGooX±oooo.ooZ±oooo.ooMooSooTooCR
顺序号准备功能坐标辅助功能主轴功能刀具功能
（3）主程序与子程序。
在工件的不同的地方加工相同的图形时，可以把这
部分作为子程序来用，以缩短程序，提高编程效率。
8．刀具补偿
需经过对刀处理，使刀具的刀尖补偿后能达到重合。
二．控制轴
1．控制轴数
两轴：
X轴和Z轴
2．设定单位
公制：
X：
0.001
Z：
0.001
3．最大行程
编程的最大单位9999．999
实际是达不到。
三．准备功能G
1．模态指令与非模态指令：
非模态：
只有一段有效；
模态
§2.2准备功能（G00、G01）
1．快速定位G00
格式：
N××××G00××X（U）±××××.××Z（W）±××××.××M××T××S××××*
50
100
50
100
Z
X
O
50
100
Z
X
O
50
100
如上图：
刀具沿平行于坐标轴的直线快速走刀
N20G00X150Z25
N30（G00）X50（Z25）
G00模态指令可省，Z25，坐标没发生变化可省
或
N20G00（U0）W-75
N30G00U-100（W0）
绝对坐标没有变化U0可省，W0可省
右图：
斜线
N20G00X50Z25或N20G00U-150W-75
注意：
（1）G00模态指令，可以自保，碰到G01、G02等指令后被相应功能代替。
（2）G00的速度在事先设定（2000~5000mm/min）,F××××视为无效，同时必须防止刀具与工件发生碰撞。
（3）G00可保留前面所设置好的进给速度。
2．直线插补G01
N××G01X（U）±××××.××Z（W）±××××.××F××××*
X（U）、Z（W）：
终点坐标
F：
刀具进给速度，范围：
000mm/min。
Z
X
10
35
55
12
22
C
B
A
如：
A→B：
N30G01X24Z35F120*N30G01W-20F120*
B→C：
N40G01X44Z10N40U20W-20
用G00和G01举例：
G00X0Z2G01Z0F50
X30Z-30
X50Z-60X62
G00X100Z30
G01模态指令，可以自保，与G1对应的X、Z、F也具有相应的模态功能。
第一次使用G01等指令应指明进给速度F。
§2.3准备功能（G02、G03）
1．圆弧插补G02/G03
☹G02顺时针圆弧，G03逆时针圆弧。
☹G02或G03后必须R半径，范围999.999mm,过任意象限。
☹G02或G03将被其它模态指令代替。
2．G02/G03举例
（1）.编写精加工程序
O1111；
M03S800T0101;G01X32.;
G00X24.Z0;G03X40.Z-28.R4.;
G01X0F50;G01Z-35.;
X12.;G02X50.Z-40R5.;;
G03X22.Z-5R5;G01X45;
G01Z-21.;G00X200Z100;
G02X28.Z-24.R3.;M05;M30;
§2.4准备功能（G04、G28、G50）
1.暂停
在进行切槽、钻孔、车螺纹之前，可进行延时。
G04XG04PG04U
0．001-99999.999
延时过程中，主轴转，刀具不做任何运动。
例如要暂停2秒钟，则可写成如下指令：
G04X2.；或G04U2.；或G04P2。
2.G28返回参考点
参考点事先设定，有很多场合如：
需进行换刀、车削完毕等时候，可让刀具返回到设置好的参考点。
参考点
中间点
30
20
50
25
②
程序段格式：
G28X（U）Z（W）
当G28后跟X（U）、Z（W）时，通过中间点返回参考点。
注意：
☹由于返回参考点速度极快，与G00相同，因此必须防止刀具返回时与工件相碰撞。
☹单向
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