数控基础1.docx

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数控基础1

数控基础与数控加工

教学内容：

数控基础知识

教材版本：

北京航空航天大学《制造技术实习》

教学方法：

课堂讲授、实践加工

教学时间：

两天

教学目的：

了解数控的基本知识和手工编程

掌握CAXA软件和数车、数铣机床操作技能

一．教程

第一天1、数控基础

2、CAXA软件画图（学生车铣各画一图）

3讲机床的结构和操作

第二天1、CAXA软件画图《曲面、立体造型》

2、数车、数铣工件加工

.注意事项

1．按规定穿工作服，女生戴帽子。

2．学生不要迟到、早退。

3．按时交作业。

4．每个实习环节都要有竞争意识和创新意识

讲课摘要

概述

什么叫数控？

即数字控制，在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。

什么叫数控机床？

即是采用数字信息技术控制的机床，是活灵性极强的，高效的自动化机床。

1946年2月美国发明计算机；1949年开始研制数控机床；

1952年世界第一台三坐标数控铣诞生，到1974年数控机床经历五代，数控技术臻于成熟，迅速普及。

后来又在质量上、功能上得到不断发展，（例如加工中心、柔性制造系统FMS、计算机集成系统CIMS）。

加工中心---由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。

加工中心最初是从数控铣发展而来的，与数控铣相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统，伺服系统，机械本体和液压系统等各部分组成。

加工中心与数控铣最大区别是，加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。

加工中心分为以镗铣为主的“镗铣类加工中心”和以车为主的“车削类加工中心”。

其中一台镗铣类加工中心型号为VMC750,系统采用美国VICKERS公司生产的ACRAMATIC2100E数控系统。

VMC750铣加工中心组成部分有：

主轴箱、刀库、立柱、工作台、滑板、床身、控制箱、电气柜。

三坐标测量机的型号是0101DH/T-P

柔性制造系统的作用：

多工位数控加工

自动输送和储存

自动检测

自动化管理

※目前使用的数控铣床型号是XK6325B/6，其中X代表铣床，K代表数控，机床所控制的轴数为３，数控系统是KND100,三坐标控制三坐标联动。

XK6325B/6数控摇臂铣床共有六个部分组成：

床身部分、铣头和变速部分、工作台部分、横进给部分、升降台部分、冷却，润滑及电气部分。

数控车床其中两台型号为CYNCP-320,其中C代表车床，Y代表云南机床厂，NC代表数控，P代表普通车床，320代表最大回转直径为320mm。

系统是FANUC均为两坐标控制，可两坐标联动。

两坐标数控机床加工平面曲线；三坐标数控机床加工立体曲面。

目前我国数控机床使用的系统还有华中工学院的华中1号、德国的西门子

CAD/CAM软件除了我们常用的caxa系列外，还有美国的Por/E、UG,法国的CIA等

数控机床适合加工多品种、中小批量和形状复杂的零件加工。

数控机床的加工过程：

将加工所需的各种操作和步骤（如主轴开停、主轴变速、换刀、进退刀，冷却开停等）以及工件的形状尺寸以数字化的代码表示，通过控制介质将数字信息输入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的零件。

数控机床的组成：

程序介质、数控装置、伺服系统、检测反馈系统和机床五部分组成。

伺服系统的作用：

接收来自控制机的进给信号，驱动机床工作台，加工出合格的零件。

数控车床与普通车床的主要区别是使用伺服电机控制实现两轴联动。

数控系统分类

1．按运动方式分三类：

点位控制系统

直线控制系统

连续控制系统

2．按控制方式分三类：

开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。

开环控制系统——不带位置测量装置，不能将控制误差反馈的系统，控制方式简单，但精度难以保证。

闭环控制系统——测量装置检测出工作台的实际位移量，经反馈回路送回控制机去与指令值进行比较，用差值进行控制，直到差值消除。

闭环控制系统能消除机床传动的间隙。

价格贵，采用在大型精密数控机床

半闭环控制系统---测量装置安装在伺服电机的端部，只检测系统的一部分。

适用在中小型机床。

数控机床加工的特点：

1.自动化程度高，可以减轻工人的体力劳动强度和劳动条件；

2.加工精度高、加工质量稳定可靠；

3.加工生产率高；

4.对零件加工的适应性强、灵活性好，能加工形状复杂的零件；

5.有利于生产管理的现代化

拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。

名词解释

1．脉冲当量---控制机每发出一个脉冲，机床运动部件相应的位移量叫脉冲当量。

目前使用的数控车、铣床一个脉冲当量是0.001mm；加工中心则是0.0001mm。

目前数控机床加工精度0.015/300mm

2．插补---在一条线段的起点和终点之间进行数据密化计算过程。

插补直线或曲线时不会影响加工精度，因为逼近的误差小于一个脉冲的当量。

插补四个节拍：

偏差判别→进给控制→新偏差判别→终点判别。

3．刀具半径补偿——是刀具中心自动从零件轮廓上偏离一个指定的刀具半径

4．尖角过度——只要轮廓线上的斜率不连续就需要尖角过度

5．绝对制编程G90:

采用的是绝对坐标，坐标原点是唯一的，不变的。

增量制编程G91:

采用的是相对坐标，坐标原点是很多的，变化的

六．编程

1．坐标系的建立

数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化。

平行主轴中心线的刀具运动方向为z轴，远离方向为正，X轴为水平方向，垂直于Z轴并平行于工件的装夹面，Y轴用右手直角笛卡尔坐标系确定。

对于铣床、镗床、钻床等主轴带动刀具旋转的轴是Z轴，X、Y为水平方向,分别平行、垂直于工件装夹平面。

对于车床、磨床和其它加工旋转体的机床，主轴带动工件旋转，Z轴与主轴旋转中心重合，平行于床身导轨，X轴与Z轴垂直，横卧于床身导轨。

数控车是X、Z两坐标控制的机床，X坐标用零件的直径表示，所以永远是正值；Z坐标与机床主轴（零件轴线）重合，刀具向右移动为正方向，反之为负方向。

不同的数控系统，编程代码和操作指令也不完全相同。

编程坐标系是编程时假定工件不动，刀具相对于工件运动，用标准坐标系X、Y、Z进行编程。

数控机床编程时每程序段尺寸字的坐标值为刀具要移动的终点坐标，如果尺寸字不变在程序的下一段可以省落，R不能省。

G代码表示准备功能；M代码表示辅助功能。

2．工件坐标系原点的确定

在编制加工程序时一般习惯是把编程坐标系设在轴线右端（数控车）、对称中心（数控铣）位置上。

具体解释如下：

数控车工件坐标系原点确定在零件的轴线和右端面的交点上。

数控铣工件坐标原点的确定以坐标便于运算为原则。

一般有对称中心的，对称中心就是原点；有对称轴的，原点应定在对称轴上；有直线有曲线的，原点的确定要照顾曲线；有的图纸要照顾设计基准。

数控机床开机运行程序之前应首先让机床回零点，然后才能执行下面操作。

操作机床时出现紧急情况后可采取中断机床执行程序的方法应按下急停键防止事故发生。

3．起刀点的确定

数控车的起刀点确定在上述坐标系中X100Z100的点上。

数控铣的起刀点一般确定在零件图任意一条直线延长线20毫米的点上。

若多条直线，尽量选平行X轴或Y轴的直线；若没直线，则选在任意一条圆弧的切线上。

4．编程的基本格式

O____；

N__G__X__Y__Z__R__F__H__S__T__M__；

O____表示程序号，后面是任意四位数；N__表示程序段号，后面是任意1~4位数；

G__表示准备功能，后面是2位数，例如G00表示快速移动；G01表示直线移动;G02表示顺圆移动；G03表示逆圆移动；G41表示左刀补；G42表示右刀补；G54~G59建立工件坐标系等数十种。

X__Y__Z__表示坐标字；

R__表示圆弧半径

F__表示进给量（刀移动的速度）；

H__刀具半径补偿的代号；

S__主轴旋转的速度；

T__刀具代号;

M---辅助功能，用于开关控制。

例如M03表示主轴右转；M05表示主轴停；M30表示程序结束。

数控铣编程的规律和要点是刀具每次移动写终点坐标。

上一句的终点是下一句的起点（第一句应写初始起点的坐标）。

大于3π/2小于2π的弧是优弧，应编一段，整圆编两段。

Z方向的自动控制是铣刀套筒的伸缩。

编程方法编制数控车加工程序时，程序段中尺寸字Ｘ值永远为正值，代表直径。

编程注意事项：

1.R不能省略。

2.上一句有R，本句没R，要加G01。

例1:

数控车零件图及程序

　（起刀点　Ｘ100Ｚ100）

N10T11；（换刀）

N11M03S700;（主轴右转，转速700）

N12M08;（冷却液打开）　

N20G00X22Z0；（快速移动到直径22mm,Z向是零点）　　　

N30G01X0F0.05;

N40X18F0.08；　　　　

N50X20Z-1；　

N60Z-20；　　　　　　

N70X28;

N80X30Z-21;

N90Z-54;

N100G00X100Z100；

N110T22;

N120X32Z-54;

N130G01X0F0.05;

N140G00X100Z100；

N150M09;

N160M05;

N170M30;

例2:

数控铣图形及程序:

N10G54Z2；

N20M03S700；

N30G00G90X-50Y-50；

N40G01Z-2F100；

N50Y-30F500；

N60G02X-40Y-20R10；

N70G01X20；

N80G03X40Y0R20；

N90X-6.915Y39.398R40；

N100G01X-40Y20；

N110Y-20；

N120Z2；

N121M05;

N130G00X0Y0；　　　　

N140M30；　　　　　　　

以上均为最简化。

如果问，两句能不能合并，应回答：

不能。

因为两段的坐标不同。

用caxa数控车、制造工程师软件画加工零件图形时应分别注意什么问题？

数控车：

1）最细直径不小于6mm；最大直径不大于19mm

2）槽宽不小于3mm，不能画燕尾槽

3）工件总长60mm

数控铣：

不重线；

等距线不小于1mm

图形交互式自动编程步骤及所碰到的问题

应用→轨迹生成→平面轮廓→拾取曲线→生成代码→传输→加工。

主要是图形有错，修改后方能生成程序。

画球体时，需用“旋转增料”，不能用“拉伸增料”。

答疑

（同学应锻炼独立解决问题的能力）

1．画数控车的矩形四个角点的坐标实什么？

答：

（0，0）（-60，0）（-60，10）（0，10）。

2．画数控铣的图怎样开始？

答：

（1）拾取“整圆”图标

（2）拾取“原点”（3）输入半径16（4）拾取“显示全部”（5）画任意图形

3．画数车图形注意什么？

答：

（1）右边可以是尖的，也可以是圆的，但左边必须至少￠6mm的平面。

（2）除右边第一点，曲线上其余各点距中心线3mm（3）槽宽>=3mm

向下凹的尖角要用R1.5的弧过渡。

4．画数铣图形注意什么？

答：

（1）不能画重线

（2）等距线距离>=1mm

5．写字有哪些严格规定？

答：

字体：

汉字、西文均为”A”打头，后面带“MS”的，选第三种

（2）字数：

汉字四个或西文六个

6．怎样平移？

答：

（1）拾取“平移”图标

（2）整理菜单为：

两点、移动、非正交（3）拾取图形（4）右键确定（5）拾取基点

7．怎样镜像？

答：

（1）拾取“镜像”图标

（2）拾取镜像轴首点、未点（如没有，可画一条）（3）拾取图形（4）右键确定

8．我的图形已存，为什么打不开？

答：

路径不对。

正确路径是：

先打开CAXA软件，在拾取左上角“文件”-打开-网络邻居-整个网络-MicrosoftWindowsNetwork-Mshome-数车（铣）-文件名-打开。

如果还打不开，可能软件用错了，重画。

9．实体造型规律是什么？

答：

（1）把复杂零件分成多个简单的块（像搭积木）

（2）选平面-绘草图-画封闭图-退草图-拉伸增（除）料。

10．画“轴承座”难点是什么？

答：

难点是画“侧板”，画封闭图时，少画了一条底线，要在“草图”状态下补上（绝大多数同学问题出在此）。

11．如何剪裁?

四种方法：

答：

剪裁

拉伸

打断+删除

曲线过渡（选用“尖角”过渡）详细操作自己试。

12．如何缩放

答：

图标

移动

改写比例

基点

拾取元素，右键

13．如何旋转

图标

填写份数、度数

拾取中心

拾取元素，右键

14．如何圆阵列

图标

份

圆阵

拾取图，右确

拾取中心

关于数控铣图形的检查：

15．如何生成刀具轨迹？

答：

拾取应用→轨迹生成→平面轮廓→填写参数表（参看说明㈠）→确定→拾取任意一条曲线（参看说明㈡）→查看每一条曲线是否能生成刀具轨迹（参看说明㈢）。

16．如何填写参数表？

答：

①底层高度-0.1②每层下降0.1③走刀方式“单向”④轮廓补偿”ON”

17．如何拾取曲线：

答：

①闭曲线（需点五次鼠标:

三下左键，两下右键）

②开曲线（需点六次鼠标:

左左右左右右）

拾取任意一条曲线，按两下左键，如果不出‘双向箭头’说明是开曲线，需要再按一下右键，再按一下左键，再按两下右键

18．如何查看每一条曲线是否生成刀具轨迹：

答：

如果曲线变绿，并且有竖直的下、抬刀红线，即可。

19．常见的问题有哪些？

答：

①8字形②重线③图形叠加④特小圆弧⑤特小角度

需修改后，重新拾取“应用”……

20．如果查看每一条曲线都能生成刀具轨迹怎么办？

答：

按‘F7’→点‘删除’→拾取轨迹（从右上向左下拉）→右键。

然后，文件→另存为……

图形不能生成刀具轨迹的逻辑思考及解决办法

刀具轨迹生不出来,首先考虑是不是重线.解决办法是“删除”如果删除一次,该图线还存在,说明是重线,应继续删除,直到没有;如果删除一次,就没有了,说明不是这个问题.然后再点“撤消上次操作”.

不是“重线”又是什么问题呢?

可能是图线交叉.解决的办法是点一下“显示窗口”,进行局部放大,可能一目了然.接下来可以用“剪裁”或者用“曲线拉伸”来解决,如果还拉不拢合不上,可用直线（曲线）联结.

图形叠加,图线交叉,呈现必要的三叉路口十字路口,原则上该怎么画就怎么画,生不成轨迹时再把交点断开也不迟.

小角度问题,如“翅膀”“花瓣”等,需局部放大,分离,修整等操作.

汉字中有“竖勾”“竖弯勾”时,特别警惕系统报警软件关闭,在生轨迹前一定要保存,防止丢失重画.弯勾的问题,好解决:

按F5呈平面XY状态

点“显示窗口”对“弯”局部放大

删除“弯”

用折线（短直线）重新