CNC课程学习手册解读.docx
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CNC课程学习手册解读
CNC课程学习手册
题目CNC课程学习手册
班级09电Y2
姓名袁惠
学号09121037
目录
第一章绪论4
第一节数控机床概述4
一．数控机床的特点4
二．数控机床的构成4
三．数控机床的工作原理5
第二节数控机床的分类5
一．按控制轨迹分类5
二．按伺服系统分类5
第二章数控系统的插补工作原理5
第一节概论5
一．插补的概念5
二．插补的方法与特点6
第二节逐点比较法6
第三章数控机床加工程序的编号6
第一节编程基础6
一.编程步骤6
二．编程代码与指令格式7
第二节编程实例9
一．车加工编程实例9
二．铣加工编程实例9
第四章数控加工程序的自动编制11
第一节自动编程概念11
一.计算机辅助编程简介11
二．计算机辅助编程的分类11
第二节APT语言简历11
一．APT语句简介：
11
二．APT语句结构11
三．APT语句的类型11
第三节CAD/CAM自动编程12
2.图形交互式自动编程的基本步骤12
第五章计算机数控装置原理13
第一节CNC装置的功能13
一CNC装置的功能13
二CNC数控装置工作过程13
第二节CNC数控装置的原理及结构13
一、硬件及其组成13
二、软件功能及组成14
第三节显示及键盘工作原理14
一、显示原理14
二、键盘及工作原理14
第四节伺服电机升降速控制14
一、车床数控刀架工作顺序15
二、刀库的工作原理15
三、数控系统的M功能15
第六节CNC装置的输入、输出与通信15
一、CNC与外部设备数据的传送要求15
二、网络通信基础15
第七节内置式可编程控制器（PLC）16
一、PLC的工作原理16
二、PLC性能指标16
三、PLC类型16
四、PLC基本机构16
五、PLC控制程序的编制16
六、PLC的指令和程序编写16
第一章绪论
第一节数控机床概述
一．数控机床的特点
（1）广泛的适应性
（2）精度高、质量稳定
（3）生产效率高
（4）减轻劳动强度，改善生产条件
（5）能实现复杂零件的加工
（6）有利于现代化生产管理
数控机床的应用特点还有：
（1）采用数控加工的方法将给产品质量的稳定性提供可靠的保证。
（2）数控机床的高柔性，可使企业产品加速的更新换代。
（3）对技术工人的要求不同。
二．数控机床的构成
数控机床一般由数控系统、伺服系统、主传动系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成。
图1-1数控机床的主要组成部分与基本工作过程的示意框图
三．数控机床的工作原理
首先实现数控程序的编制；再按编程手册规定编制数控加工程序单；然后通过输入设备输入，送入数控系统后再经过调试、修改、最后把储存起来加工时，一方面通过插补运算器进行加工轨迹运算处理；另一方面，按照加工要求通过PLC控制主轴及其它辅助装置协调工作。
第二节数控机床的分类
一．按控制轨迹分类
1.点控制数控机床
2.直线控制数控机床
3.轮廓控制数控机床
二．按伺服系统分类
1.开环控制数控机床
2.闭环控制数控机床
3.混合控制数控机床
第二章数控系统的插补工作原理
第一节概论
一．插补的概念
插补就是根据索要加工的原件的尺寸和轮廓要求，按照刀具参数、进给速度和进给方向的相关要求，用一定的算法，自动在起点和终点之间算出若干中间点的坐标值，然后自动对个坐标进行脉冲分配驱动，完成整个轨迹的运行
二．插补的方法与特点
1、脉冲增量插补。
常用的插补方法有：
（1）逐点比较法；
（2）数字积分法；（3）数字脉冲乘法器插补法；（4）矢量判别法；（5）比较积分法；（6）最小偏差法；（7）目标点跟踪法；（8）单步追踪法；（9）直接函数法。
2、数据采样插补
常用的插补方法有：
（1）直线函数法
（2）扩展数学积分法（3）二阶递归扩展数学几分插补法（4）双数学几分插补法（5）角度逼近圆弧插补法
第二节逐点比较法
逐点比较法又称逐步逼近法，是普通数控系统中应用较多的一种插补算法。
1．逐点比较法直线插补
2．逐点比较法圆弧插补
第三章数控机床加工程序的编号
第一节编程基础
一般来说，数控机床程序编制主要过程包括：
分析零件图纸、进行工艺处理、采取数学处理进行工艺处理；采取数学处理进行数值计算；编写零件加工程序单；输入程序或制备控制介质；程序检验等。
一.编程步骤
1.在线编程与离线编程
2.手工编程
3.数控加工程序编制的一般过程与步骤
1）分析零件图样和工艺处理
2）数学处理
3）编写零件加工程序单
4）操作键盘输入程序
5）校验
6）加工生产与复制程序存储介质
二．编程代码与指令格式
1.数控程序的指令代码
代码
（1）
功能保持到被取消或被同样字母表示的程序指令所代替
（2）
功能仅在所出现的程序段内有作用
（3）
功能
（4）
G00
a
点定位
G01
a
直线插补
G02
a
顺时针方向圆弧插补
G03
a
逆时针方向圆弧插补
G04
*
暂停
G05
#
#
不指定
G06
a
抛物线插补
G07
#
#
不指定
G08
*
加速
G09
*
减速
G10-G16
#
#
不指定
G17
c
XY平面选择
G18
c
XZ平面选择
G19
c
YZ平面选择
G20-G32
#
#
不指定
G33
a
螺纹切削，等螺距
G34
a
螺纹切削，等螺距
G35
a
螺纹切削，等螺距
G36-G39
#
#
永不指定
G40
d
刀具补偿/刀具偏置注销
G41
d
刀具补偿-左
G42
d
刀具补偿-右
G43
#（d）
#
刀具偏置-正
G44
#（d）
#
刀具偏置-负
G45
#（d）
#
刀具偏置+/+
G46
#（d）
#
刀具偏置+/-
G47
#（d）
#
刀具偏置-/-
G48
#（d）
#
刀具偏置-/+
G49
#（d）
#
刀具偏置0/+
G50
#（d）
#
刀具偏置0/-
G51
#（d）
#
刀具偏置+/0
G52
#（d）
#
刀具偏置-/0
G53
f
直线偏移，注销
G54
f
直线偏移X
G55
f
直线偏移Y
G56
f
直线偏移Z
G57
f
直线偏移XY
G58
f
直线偏移XZ
G59
f
直线偏移YZ
G60
h
准确定位1（精）
G61
h
准确定位2（中）
G62
h
快速定位（粗）
G63
*
攻丝
G64-G67
#
#
不指定
G68
#（d）
#
刀具偏置，内角
G69
#（d）
#
刀具偏置，外角
G70-G79
#
#
不指定
G80
e
固定循环注销
G81-G89
e
固定循环
G90
j
绝对尺寸
G91
j
增量尺寸
G92
*
预置寄存
G93
k
时间倒数进给率
G94
k
每分钟进给
G95
k
主轴每转进给
G96
i
恒线速度
G97
i
每分钟转数（主轴）
G98-G99
#
#
不指定
注：
1.#号表示：
如选作特殊用途，必须在程序格式说明中说明。
2.如在直线切削控制中没有刀具补偿，则G43到G52可指定作其它用途。
3.栏括号中的字母（d）表示：
可以被同栏中没有括号的字母d所注销或代替，亦可被有括号的字母（d）所注销或代替。
4.G45到G52的功能科用于机床上任意两个预定的坐标。
5.控制机上没有G53到G59、G63功能时，可以指定作其他用途。
6.*号表示功能仅在所出现的程序段内有效。
1）准备功能G指令
2）进给功能F指令
3）主轴控制M指令及速度S指令
4）刀具功能T指令
5）辅助功能M指令
2.零件加工程序结构与格式
1）加工程序的结构
2）程序段格式
3.主程序与子程序
4.变量参数编程与用户宏程序
1）变量
2）变量的演算
3）变量的函数
4）变量的赋值
5）转向语句
第二节编程实例
一．车加工编程实例
毛坯外径24mm，卡盘爪外长度40mm，试绘制其数控加工程序。
解：
1.依据图样要求，确定工艺方案及工艺路线，倒角→车削∮10外圆→倒角→车削∮16→切削圆弧部分。
2.选择刀具
3.选择切割用量
4.编写加工程序单
N010G92X55Z47
N020G00X4Z34S630M03T11M08
N030G01X10Z31F15
N040X10Z17
N050X14Z17
N060G01X16Z16
N070G01X16Z4
N080G02X24Z0I8I0
N090G00X55T11M05
N100M02
二．铣加工编程实例
坯件加工前已有5mm深、25mm宽、65mm长的长槽，现编程将槽周边精铣一边，使长槽宽30mm，长70mm，深5mm不变。
工件材料：
45钢；刀具：
∮5立铣刀。
解：
1.走刀路线o→p1→p2→p3→p4→p5→p2→p6→o
2.选择刀补：
G41
3.数字处理
4.编制程序
O/0002#
N010G92X0Y0Z50
N020G90G01X-5Y0F100M03S700
N030G01Z-5F500
N35G41D01
N040G03X-20Y15I-15J0F100
N050G03X-20Y-15I0J-15
N060G01X20Y-15
N070G03X20Y15I0J15
N080G01X-20Y15
N090G03X-35Y0I0J-15
N100G00X0Y0Z50M05
N110M02
第四章数控加工程序的自动编制
第一节自动编程概念
一.计算机辅助编程简介
数控机床程序编制是数控加工的关键。
所谓自动编制，就是用计算机编程替代手工编制，其过程是：
编制人员根据零件图和工艺要求，运用数控语言，编写零件加工的源程序，将它输入通用计算机。
二．计算机辅助编程的分类
1.数控语言编程
2.图形交互式编程
第二节APT语言简历
一．APT语句简介：
1.标点符号（，/=[（）]）；
2.词汇
3.数字（包括0—9十个字符）；
4.名字；
5.句标号（由1—6个字母或数字组成。
例：
JOE）=2）；
二．APT语句结构
由上述各语句成分构成语句，还要有一定的格式。
三．APT语句的类型
1.几何定义语句
2.刀具运动语句
3.宏语句与循环语句
4.辅助机能语句
第三节CAD/CAM自动编程
1.图形交互式自动编程的特点
1.这种编程方法既不像手工编程那样需要用复杂的数学手工计算算出各节点的坐标数据，也不需要象APT语言编程那样用数控编程语言去编写描绘零件几何形状加工走刀过程及后置处理的源程序，而是在计算机上直接面向零件的几何图形以光标指点、菜单选择及交互对话的方式进行编程，其编程结果也以图形的方式显示在计算机上。
所以该方法具有简便、直观、准确、便于检查的优点。
2.图形交互式自动编程软件和相应的CAD软件是有机地联在一起的一体化软件系统，既可用来进行计算机辅助设计，又可以直接调用设计好的零件图进行交互编程，对实现CAD/CAM一体化极为有利。
3.这种编程方法的整个编程过程是交互进行的，简单易学，在编程过程中可以随时发现问题并进行修改。
4.编程过程中，图形数据的提取、节点数据的计算、程序的编制及输出都是由计算机自动进行的。
因此，编程的速度快、效率高、准确性好。
5.此类软件都是在通用计算机上运行的，不需要专用的编程机，所以非常便于普及推广。
2.图形交互式自动编程的基本步骤
（1）几何造型
（2）零件图纸及加工工艺分析
（3）刀位轨迹的计算机及生成
（4）后置处理
（5）程序输出
第五章计算机数控装置原理
第一节CNC装置的功能
一CNC装置的功能
（1）承担加工程序的输入及编辑。
（2）能识别和运行多种国际上的标准化的指令代码，随着CNC的发展，这些加工指令代码也不断增加。
（3）能提供高性能的进给控制功能。
（4）人机对话相当方便。
（5）能进行多机通信及DNC的加工。
（6）具备一定的故障诊断、反馈控制功能。
以上这些功能仅仅是CNC功能的主要部分。
随着现代数控的发展，很多新的功能将不断增加及完善。
二CNC数控装置工作过程
图5-1数控装置的基本组成
第二节CNC数控装置的原理及结构
CNC的硬件结构一般分为俩类：
一类是单CPU结构；另一类是多CPU结构。
CNC的软件结构一般分为俩类：
一类是前后台型；另一类为中断型。
硬件和软件的结合才能真正构成CNC装置，才能发展CNC的各项功能。
一、硬件及其组成
1、单CPU形式
2、多CPU形式
二、软件功能及组成
1、前后台型
2、中断型
图5-2中断型软件结构原理框图
第三节显示及键盘工作原理
一、显示原理
1、LED显示器
2、数码液晶显示器
3、CRT显示器
4、图形液晶显示器
二、键盘及工作原理
通常对于编辑中所用的键采用纵横扫描式读键。
有些键采用直接式，一个键一根线。
第四节伺服电机升降速控制
数控装置的升降速控制直接影响到数控装置的性能指标。
根据执行电机的特征，现代数控中一般分为俩种升降速的方法。
一种是根据电机惯量的特征使按一阶系统的过渡过程升降速，即按指数曲线；二是按梯形升降速曲线升、降。
第五节刀架、刀库及机械手控制
刀架及机械手是数控装置很重要的辅助动作机件，属于开关量控制的范围，是一般数控机械必须有的附件。
一、车床数控刀架工作顺序
二、刀库的工作原理
数控车床通过PLC可以管理刀库，进行刀具自动变换。
例如根据刀具和刀具座的编号可简单地进行选刀、换刀控制。
三、数控系统的M功能
M功能是辅助功能。
根据不同的M的下标可产生相应的控制信号，例如产生控制主轴的正反转动及停止，主轴齿轮箱的变速、冷却液的开、关，卡盘的夹紧和松开，以及自动换刀装置的机械手取刀、换刀等功能信号。
第六节CNC装置的输入、输出与通信
一、CNC与外部设备数据的传送要求
1、CNC机床在单机运行中常用的数据输入输出设备
2、CNC机床在自动化生产系统中的通信
3、CNC机床在网络化生产中的通信
二、网络通信基础
1、通信系统的构成
图5-数字通信系统的构成
2、数据传送方式
设备间的数据传送可采用串行或并行方式。
串行通信有俩种数据传送方法，即异步串行数据传输和同步串行数据传输。
3、通信中的差错检测
差错检验有多种方法，如奇偶校验、循环冗余校验等。
其中异步串行传输协议主要利用字符中奇偶校验位，而同步协议采用循环冗余校验即CRC。
4、网络与网络拓扑
网络拓扑结构是指网络节点的互联形式。
主要有星形拓扑，环形拓扑，总线型拓扑和树形拓扑。
三、CNC装置的通信接口
1、CNC与外部设备的数据通信接口
2、CNC的网络通信接口
第七节内置式可编程控制器（PLC）
一、PLC的工作原理
PLC的基本工作方式是对用户程序的循环扫描并顺序执行。
PLC对用户程序的循环扫描执行过程可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。
二、PLC性能指标
1、输入输出接点数
2、所用CPU和处理速度
3、存储器类型和容量
4、指令与功能
5、编程语言
三、PLC类型
1、内装型PLC
2、独立型PLC
四、PLC基本机构
1、通用型PLC硬件结构
2、PLC软件系统
五、PLC控制程序的编制
1、梯形图
2、语句表
六、PLC的指令和程序编写
1、FANUCPC和PLC的指令
2、主轴控制编程
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