《數(shù)控編程技術(shù)》第一章.ppt

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1、 數(shù) 控 技 術(shù)Numerical Control Technique機(jī) 電 工 程 系 ： 劉 麗 娟 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程復(fù) 習(xí) ：1.什 么 叫 數(shù) 控 ？ 什 么 叫 計算 機(jī) 數(shù) 控 ？2.數(shù) 控 機(jī) 床 由 哪 幾 部 分 組成 ？ 各 組 成 部 分 的 功 能是 什 么 ？ 本 章 學(xué) 習(xí) 內(nèi) 容 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程插 補(bǔ) 原 理 （ 學(xué) 會 插 補(bǔ) 計 算 過 程 ）數(shù) 控 編 程 基 礎(chǔ) （ 了 解 坐 標(biāo) 系 ， 刀具 ）數(shù) 控 車 ， 銑 工 藝 與 編 程 (編 程 ) 1.插 補(bǔ) 概 念在 數(shù) 控 加 工 中 ， 一

2、 般 已 知 運(yùn) 動 軌 跡 的 起 點(diǎn) 坐 標(biāo) 、 終 點(diǎn) 坐 標(biāo) 和 曲 線 方程 和 進(jìn) 給 速 度 ， 如 何 使 切 削 加 工 運(yùn) 動 沿 著 預(yù) 定 軌 跡 移 動 呢 ？ 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程為 什 么 數(shù) 控 機(jī) 床 能 加 工 出 曲 線 ？怎 樣 把 單 個 的 坐 標(biāo) 運(yùn) 動 組 合 成 理 想 曲 線 呢 ？這 就 是 插 補(bǔ) 所 要 解 決 的 問 題 ！插 補(bǔ) 是 一 種 運(yùn) 算 程 序 ， 經(jīng) 過 運(yùn) 算 ， 判 斷 出 每 一步 怎 樣 進(jìn) 給 誤 差 更 小 ？ 應(yīng) 同 時 向 一 個 、

3、 還 是 幾個 坐 標(biāo) 軸 進(jìn) 給 ？ 進(jìn) 多 少 ？ 1、 插 補(bǔ) 原 理機(jī) 床 實(shí) 際 加 工 中 ， 刀 具 中 心 軌 跡 應(yīng) 該 準(zhǔn) 確 地 依 照 工 件 的 輪 廓 形 狀 來生 成 ， 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 常 常 采 用 一 小 段 直 線 或 圓 弧 去 逼 近 （ 擬 合 ） ，實(shí) 現(xiàn) 這 些 操 作 就 需 要 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 。1.1插 補(bǔ) 概 念插 補(bǔ) ： 數(shù) 控 裝 置 依 據(jù) 編 程 時 有 限 數(shù) 據(jù) ， 按 照 一 定 計 算 方 法 ， 用 基 本線 型 （ 直 線 、 圓 弧 等 ） 擬 合 出 需 要 輪 廓 的 軌 跡 ， 邊 計 算 邊 根 據(jù)

4、結(jié) 果向 各 坐 標(biāo) 軸 進(jìn) 行 脈 沖 分 配 ， 從 而 滿 足 加 工 要 求 的 過 程 。一 般 情 況 下 是 已 知 運(yùn) 動 軌 跡 的 起 點(diǎn) 坐 標(biāo) 、 終 點(diǎn) 坐 標(biāo) 和 軌 跡 的 曲 線 方程 ， 要 求 CNC生 成 能 擬 合 軌 跡 曲 線 方 程 的 一 系 列 中 間 離 散 點(diǎn) ， 再 用小 線 段 或 圓 弧 去 擬 合 出 軌 跡 曲 線 ， 這 些 中 間 離 散 點(diǎn) 即 擬 合 線 段 的 交點(diǎn) 或 切 點(diǎn) 稱 為 節(jié) 點(diǎn) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 1、 插 補(bǔ) 原 理機(jī) 床 實(shí) 際 加 工 中 ， 刀 具 中 心 軌 跡 應(yīng)

5、 該 準(zhǔn) 確 地 依 照 工 件 的 輪 廓 形 狀 來生 成 ， 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 常 常 采 用 一 小 段 直 線 或 圓 弧 去 逼 近 （ 擬 合 ） ，實(shí) 現(xiàn) 這 些 操 作 就 需 要 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 。1.1插 補(bǔ) 概 念插 補(bǔ) ： 數(shù) 控 裝 置 依 據(jù) 編 程 時 有 限 數(shù) 據(jù) ， 按 照 一 定 計 算 方 法 ， 用 基 本線 型 （ 直 線 、 圓 弧 等 ） 擬 合 出 需 要 輪 廓 的 軌 跡 ， 邊 計 算 邊 根 據(jù) 結(jié) 果向 各 坐 標(biāo) 軸 進(jìn) 行 脈 沖 分 配 ， 從 而 滿 足 加 工 要 求 的 過 程 。一 般 情 況 下 是 已 知 運(yùn)

6、 動 軌 跡 的 起 點(diǎn) 坐 標(biāo) 、 終 點(diǎn) 坐 標(biāo) 和 軌 跡 的 曲 線 方程 ， 要 求 CNC生 成 能 擬 合 軌 跡 曲 線 方 程 的 一 系 列 中 間 離 散 點(diǎn) ， 再 用小 線 段 或 圓 弧 去 擬 合 出 軌 跡 曲 線 ， 這 些 中 間 離 散 點(diǎn) 即 擬 合 線 段 的 交點(diǎn) 或 切 點(diǎn) 稱 為 節(jié) 點(diǎn) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 為 什 么 稱 為 插 補(bǔ) ？節(jié) 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 值 需 要 實(shí) 時 地 計 算 出 來 ， 這 就 需 要 通 過 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 計算 “ 入 中 間 點(diǎn) 、 上 中 間 擬 合 線 段 ” ， 這 也

7、是 為 何 成 為 “ 插補(bǔ) ” 的 原 因 。 插 補(bǔ) 過 程插 補(bǔ) 過 程 是 幾 個 獨(dú) 立 的 坐 標(biāo) 協(xié) 調(diào) 運(yùn) 動 組 合 成 所 需 要 的 輪 廓 曲 線 過程 。 其 組 合 方 法 可 以 是 坐 標(biāo) 的 簡 單 運(yùn) 動 組 合 ， 或 者 是 分 段 協(xié) 調(diào) 成的 簡 單 曲 線 如 直 線 和 圓 弧 來 近 似 組 合 復(fù) 雜 曲 線 的 組 合 。 因 此 ， 插補(bǔ) 就 是 讓 刀 具 沿 規(guī) 定 規(guī) 定 軌 跡 運(yùn) 動 的 一 種 方 法 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 插 補(bǔ) 分 類 ： 數(shù) 字 增 量 插 補(bǔ) 脈 沖 插 補(bǔ) 逐 點(diǎn) 比 較

8、法 數(shù) 字 積 分 法 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 插 補(bǔ) 開 始偏 差 判 別終 點(diǎn) 判 別坐 標(biāo) 進(jìn) 給偏 差 計 算 插 補(bǔ) 結(jié) 束Y 偏 差 判 別 ： 判 別 偏 差 符 號 ， 確 定 加 工 點(diǎn) 相 對 于 待 加 工 軌 跡 的 相 對位 置 ， 比 如 說 是 直 線 的 上 方 還 是 下 方 ， 是 圓 弧 的 里 邊 還 是 外 邊 ， 并由 偏 差 的 符 號 決 定 下 一 步 插 補(bǔ) 坐 標(biāo) 進(jìn) 給 的 方 向 。 坐 標(biāo) 進(jìn) 給 ： 控 制 工 作 臺 沿 某 個 坐 標(biāo) 進(jìn) 給 一 步 ， 縮 小 偏 差 ， 趨 近 規(guī)定 圖 形 。 偏 差

9、 計 算 :計 算 新 的 加 工 點(diǎn) 對 規(guī) 定 圖 形 的 偏 差 ， 作 為 下 一 步 判 別的 依 據(jù) 。 終 點(diǎn) 判 斷 ： 根 據(jù) 這 一 步 進(jìn) 給 結(jié) 果 ， 判 定 終 點(diǎn) 是 否 達(dá) 到 。 如 果 未 到終 點(diǎn) ， 繼 續(xù) 插 補(bǔ) ； 如 果 已 到 終 點(diǎn) 就 停 止 插 補(bǔ) 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 逐 點(diǎn) 比 較 法 直 線 插 補(bǔ) 程 序 流 程 圖 逐 點(diǎn)

10、 比 較 法 圓 弧 插 補(bǔ) 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程2.1 數(shù) 控 編 程 數(shù) 控 編 程 概 念 ： 把 零 件 的 加 工 工 藝 路 線 、 工 藝 參 數(shù) 、 刀 具的 運(yùn) 動 軌 跡 、 位 移 量 、 切 削 參 數(shù) 以 及 輔 助 功 能 ， 按 照 數(shù) 控 系統(tǒng) 規(guī) 定 的 指 令 代 碼 及 程 序 格 式 編 寫 成 加 工 程 序 ， 再 把 這 一 程序 中 的 內(nèi) 容 輸 入 到 數(shù) 控 機(jī) 床 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 從 而 中 指 揮 機(jī) 床 加工 零

11、 件 。 這 種 從 零 件 分 析 到 形 成 數(shù) 控 加 工 程 序 的 全 部 過 程 。 數(shù) 控 編 程 的 內(nèi) 容 與 步 驟分 析 零 件 圖 樣 、 進(jìn) 行 工 藝 處 理 和 數(shù) 值 計 算 、 編 寫 零 件 加 工 程序 、 校 對 程 序 及 首 件 試 切 。 數(shù) 控 編 程 方 法 手 工 編 程計 算 機(jī) 輔 助 編 程 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程2.2數(shù) 控 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系（ 1） 坐 標(biāo) 軸 命 名 采 用 右 手 直 角 笛 卡 爾 坐 標(biāo) 系 大 拇 指 （ X方 向 ） 中 指 （ Y方 向 ） 食 指 （ Z方 向 ） ； 拇 指

12、指 向 為 正 方 向 ； A， B， C分 別 表 示 X,Y,Z坐 標(biāo) 軸 的 旋 轉(zhuǎn) ， 根 據(jù) 右 手 螺 旋 定則 ， 判 斷 方 向 。 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系 是 機(jī) 床 固 有 的 ， 用 來 明 確 機(jī) 床 坐 標(biāo) 軸 和 運(yùn) 動 方 向 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程（ 2） 運(yùn) 動 方 向 的 確 定 Z軸 ， 與 主 軸 軸 線 平 行 的 坐 標(biāo) 軸 ， 增 大 工 件 與 刀 具 之 間 的 距 離 X軸 ， 平 行 于 工 件 的 表 面 ， Y軸 ， 根 據(jù) X， Y方 向 ， 按 照 右 手 笛 卡 爾 坐 標(biāo) 系 來 確 定 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 坐 標(biāo)

13、 A,B,C 附 加 坐 標(biāo) 機(jī) 床 坐 標(biāo) 系 的 原 點(diǎn)(3)工 件 坐 標(biāo) 系用 來 計 算 加 工 工 件 的 坐 標(biāo)數(shù) 控 車 ： 通 常 選 在 工 件 右 端 （ 左 端 ） 軸 心 處數(shù) 控 銑 ： 進(jìn) 刀 方 向 一 側(cè) 工 件 外 輪 廓 表 面 的 某 個 角 或 對 稱 中 心 上 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程（ 4） 絕 對 坐 標(biāo) 與 相 對 坐 標(biāo) 絕 對 ： 以 0為 基 準(zhǔn) 相 對 ： 以 某 一 點(diǎn) 為 基 準(zhǔn) 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程2.3數(shù) 控 加 工 程 序 與 指 令 代 碼 加 工 程 序 格 式 舉 例 ：O0

14、023 程 序 號 （ 標(biāo) 題 ）N10 T0101;N20 S800 M03;N30 G00 X31 Z0; 程 序 內(nèi) 容 （ 正 文 ）N40 G01 X32 Z0; N100 M03; 程 序 結(jié) 束 （ 結(jié) 束 ）注 ： 1.程 序 號 =字 母 （ O， %， P） +數(shù) 字 （ 4位 十 進(jìn) 制 數(shù) ）2.每 個 程 序 段 表 示 機(jī) 床 的 一 個 動 作 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程2.3數(shù) 控 加 工 程 序 與 指 令 代 碼 程 序 段 格 式N_ G_ X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ S_ T_ MN:順 序 號 字 ， 位 于 程 序 段

15、 之 首 ， ；G： 準(zhǔn) 備 功 能 字 ， 又 稱 為 G指 令 ， 用 來 規(guī) 定 刀 具 和 工 件 的 相 對X-K： 尺 寸 字 ， 用 于 確 定 機(jī) 床 上 刀 具 運(yùn) 動 終 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 位 置 。F： 進(jìn) 給 功 能 字 ， 用 于 指 定 切 削 的 進(jìn) 給 速 度 。S： 主 軸 轉(zhuǎn) 速 功 能 字 ， 用 于 控 制 主 軸 轉(zhuǎn) 速 。T： 刀 具 功 能 字 ， 用 于 指 定 加 工 時 所 用 刀 具 的 編 號 。M： 輔 助 功 能 字 ， 用 于 指 定 數(shù) 控 機(jī) 床 輔 助 裝 置 的 開 關(guān) 動 作 。 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程

16、 指 令 代 碼準(zhǔn) 備 功 能 G代 碼 ： 指 定 機(jī) 床 加 工 方 式 ， 為 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 、 刀 補(bǔ) 運(yùn) 算 、固 定 循 環(huán) 等 做 好 準(zhǔn) 備 。非 模 態(tài) 代 碼 ： 指 令 只 能 在 指 定 的 程 序 段 執(zhí) 行 中 才 起 作 用模 態(tài) 代 碼 :指 令 一 旦 出 現(xiàn) 便 一 直 保 持 有 效輔 助 功 能 指 令 ： 控 制 機(jī) 床 的 各 種 開 關(guān) 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 2.2數(shù) 控 車 削 加 工 工 藝 與 編 程圖 片 認(rèn) 識 立 式 臥 式 數(shù) 控 車 床 加 工 中 心 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 數(shù) 控

17、車 削 刀 具材 料 ： 硬 質(zhì) 合 金 、 高 速 鋼 、 分 類 ： 圓 表 面 切 削 工 具 ： 外 圓 車 刀 ， 內(nèi) 圓 車 刀 ， 螺 紋 車刀 ， 切 槽 車 刀端 面 切 削 刀 具 ： 切 斷 刀 具中 心 孔 加 工 刀 具 ： 中 心 孔 鉆 頭 ， 鏜 刀 ， 絲 錐 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 數(shù) 控 車 削 常 用 工 具圖 片 欣 賞 第 1章 數(shù) 控 加 工 工 藝 與 編 程 數(shù) 控 車 削 常 用 工 具車 削 外 圓 ： 外 圓 車 刀車 削 內(nèi) 孔 ： 擴(kuò) 大 工 件 的 孔 加 工 空 心 工 件 的 內(nèi) 表 面車 削 端 面 ：

18、45度 偏 刀 90度 偏 刀 車 削 螺 紋 ： 刀 片 形 狀 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論刀 具 頭 部 形 狀 2.加 工 工 序 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論調(diào) 頭 加 工 的 軸 類 零 件 手 柄 加 工 示 意 圖1.盡 量 一 次 裝 夾 完 成 大 部 分 甚 至 全 部 表 面 的 加 工2.以 一 個 完 整 數(shù) 控 程 序 連 續(xù) 加 工 的 內(nèi) 容 為 一 道 工 序3. 以 工 件 上 的 結(jié) 構(gòu) 內(nèi) 容 組 合 用 一 把 刀 具 加 工 為 一 道 工 序4.以 粗 ， 精 加 工 劃 分 工 序裝 夾 ： 數(shù) 控 車 床 采 用 液 壓 高 動 力

19、卡 盤 2.進(jìn) 給 路 線 的 確 定 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論最 短 的 切 削 進(jìn) 給 路 線 ： 圖 c采 用 矩 形 循 環(huán) 進(jìn) 給 路線 的 進(jìn) 給 長 度 最 短 ， 在 同 等 條 件 下 ， 其 切 削 時 間最 短 ， 刀 具 的 損 耗 最 小 ， 但 精 車 余 量 不 均 勻 ， 所以 當(dāng) 精 度 要 求 高 時 ， 在 精 車 前 最 好 沿 著 工 件 輪 廓半 精 車 一 刀 。 2.切 削 用 量 的 選 擇 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論（ 1） 背 吃 刀 量 的 確 定 （ 2） 主 軸 轉(zhuǎn) 速 的 確 定（ 3） 進(jìn) 給 速 度 的 確 定 2

20、.加 工 工 序 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論調(diào) 頭 加 工 的 軸 類 零 件 手 柄 加 工 示 意 圖1.盡 量 一 次 裝 夾 完 成 大 部 分 甚 至 全 部 表 面 的 加 工2.以 一 個 完 整 數(shù) 控 程 序 連 續(xù) 加 工 的 內(nèi) 容 為 一 道 工 序3. 以 工 件 上 的 結(jié) 構(gòu) 內(nèi) 容 組 合 用 一 把 刀 具 加 工 為 一 道 工 序4.以 粗 ， 精 加 工 劃 分 工 序裝 夾 ： 數(shù) 控 車 床 采 用 液 壓 高 動 力 卡 盤 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論 圖 1.3 點(diǎn) 位 直 線 控 制 切 削 加 工 2. 點(diǎn) 位 直 線 控 制 數(shù)

21、 控 機(jī) 床除 了 控 制 點(diǎn) 到 點(diǎn) 的 準(zhǔn) 確 位 置 之 外 ， 還 要 保 證 兩 點(diǎn) 之間 移 動 的 軌 跡 是 直 線 ， 而 且 對 移 動 的 速 度 也 要 進(jìn) 行控 制 。 但 不 能 加 工 任 意 的 直 線 ， 如 階 梯 車 削 的 數(shù) 控車 床 ， 磨 削 加 工 的 數(shù) 控 磨 床 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論3. 輪 廓 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床對 2個 或 2 個 以 上 坐 標(biāo) 軸 進(jìn) 行 控 制 ， 能 加 工 曲 線 和 曲 面 ， 在加 工 過 程 中 ， 需 不 斷 地 進(jìn) 行 插 補(bǔ) 運(yùn) 算 及 相 應(yīng) 的 速 度 和 位 移控 制 。 如

22、普 通 數(shù) 控 車 床 、 數(shù) 控 銑 床 。工 件 刀 具 圖 1.4 輪 廓 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 的 加 工 示 意 圖 按 伺 服 控 制 方 式 分 類 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論1.開 環(huán) 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 這 類 數(shù) 控 機(jī) 床 不 帶 位 置 檢 測 反 饋裝 置 ， 伺 服 電 機(jī) 一 般 采 用 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 加 工 精 度 不 是 很 高但 控 制 方 便 。 減 速 器數(shù) 控裝 置 控 制電 路 步 進(jìn)電 機(jī) 工 作 臺輸 入 圖 1.5 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 框 圖 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論2.閉 環(huán) 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 該

23、類 機(jī) 床 有 位 置 反 饋 裝 置 和 位 置 比 較 電 路 ，位 置 反 饋 檢 測 裝 置 安 裝 在 工 作 臺 導(dǎo) 軌 上 ， 實(shí) 時 檢 測 機(jī) 床 工 作 臺 的 實(shí)際 位 置 ， 并 能 把 檢 測 得 到 的 位 置 信 息 反 饋 回 CNC， CNC再 將 程 序 指 定的 理 論 位 置 與 實(shí) 際 位 置 進(jìn) 行 比 較 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 機(jī) 床 閉 環(huán) 控 制 工 作 。 該 類機(jī) 床 加 工 精 度 高 ， 機(jī) 床 考 慮 了 絲 杠 等 的 影 響 ， 外 穩(wěn) 定 性 較 差 ， 調(diào) 試不 方 便 。 數(shù) 控裝 置 控 制電 路 伺 服電 機(jī) 工 作 臺輸 入

24、 圖 1.6 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 框 圖 位 置 檢 測 元 件 速 度 檢 測 元 件速 度 反 饋 位 置 反 饋 第 1章 數(shù) 控 技 術(shù) 概 論3.半 閉 環(huán) 控 制 數(shù) 控 機(jī) 床 ： 該 類 機(jī) 床 的 位 置 反 饋 檢 測 裝 置一 般 裝 在 伺 服 電 機(jī) 上 ， 通 過 實(shí) 時 監(jiān) 測 伺 服 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 和轉(zhuǎn) 數(shù) 來 間 接 反 映 機(jī) 床 的 位 置 信 息 ， 并 反 饋 到 CNC中 ， 因 此稱 為 半 閉 環(huán) ， 機(jī) 床 把 絲 杠 等 的 影 響 考 慮 在 反 饋 之 外 ， 因此 ， 穩(wěn) 定 性 較 好 ， 調(diào) 試 較 方 便 。數(shù) 控裝 置 控 制電 路 伺 服電 機(jī) 工 作 臺輸 入 圖 1.7 半 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 框 圖速 度 檢 測 元 件速 度 反 饋位 置 反 饋 轉(zhuǎn) 角 檢 測 元 件