上课课件数控机床概述-数控编程与操作.ppt
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1、使用教材:数控加工实训教程 胡相斌主编 西安电子科技大学出版社数控加工实训教程 1数控编程与操作河南机电高等专科学校机电系数控教研室单元1 数控机床概述 2 2目目 录录单元单元1 1 数控机床概述数控机床概述单元单元2 2 数控加工工艺基础(略)数控加工工艺基础(略)单元单元3 3 数控编程基础数控编程基础单元单元4 4 数控车削加工(华中数控)数控车削加工(华中数控)单元单元5 5 数控车削加工(数控车削加工(FANUCFANUC)单元单元6 6 数控车削加工(数控车削加工(SIEMENSSIEMENS)单元单元7 7 数控铣削加工(华中数控)数控铣削加工(华中数控)单元单元8 8 数控铣
2、削加工(数控铣削加工(FANUCFANUC)单元单元9 9 数控铣削加工(数控铣削加工(SIEMENSSIEMENS)数控宏程序数控宏程序单元1 数控机床概述 3 3单元单元1 数控机床概述数控机床概述 1.11.1数控机床简介数控机床简介数控机床简介数控机床简介数控机床的产生和发展数控机床的产生和发展数控机床的组成数控机床的组成数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的分类数控机床的分类数控机床的性能指标与功能数控机床的性能指标与功能数控机床的特点数控机床的特点数控机床的本体结构数控机床的本体结构典型的数控系统简介典型的数控系统简介1.2 1.2 数控机床安全使用数控机床安全使用数控机床
3、安全使用数控机床安全使用 及日常维护及日常维护及日常维护及日常维护 数控机床安全使用数控机床安全使用数控机床安全使用数控机床安全使用数控机床日常维护数控机床日常维护数控机床日常维护数控机床日常维护单元1 数控机床概述 4 4MV 4VACYCLESTARTFEEDHOLDEDITAUTOMDIJOGHANDLEZERORETURNMODE0%100%200%FEEDRATEOVERRIDE10%25%50%100%RAPIDOVERRIDE112TURRET INDEX234567891011SLOWFASTEMERGENCYSTOPFANUC10MPOWERONOFFO NG P AX Y
4、Z Q BI J KRCF DH L#MS T/EOBUVWSpE?,()*PAGECURSORSHIFT7 8 94 5 61 2 3-0+=CANRESETSTARTCALCINPUTNC/PCAUXX00.0000Y00.0000Z00.0000XZX1X10X1000ONOFFDRYRUNSINGLEBLOCKMACHINELOCKOPTIONALSTOPBLOCKDELETEX+X-Z-JOYSTICKZ+ONOFFSPINDLEORIGINXZ0%100%130%SPINDLE LOAD0%100%130%AXIS LOADXZODIDCLAMPDIRECTIONOFFONMEMO
5、RYPROTECT数控加工数控加工:根据被加工零件的图样和工艺要求,编制成以数码表示的程序,输入到机床的数控装置或控制计算机中,以控制工件和刀具的相对运动,使之加工出合格零件的方法。1.11.1数控机床简介数控机床简介数控机床简介数控机床简介单元1 数控机床概述 5 5一、数控机床的产生和发展l产生背景产生背景产生背景产生背景 从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有:自动机床从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有:自动机床从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有:自动机床从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有:自动机床 、组合机床、专用自动生产线等。它们存在固有的
6、缺点有:初始投、组合机床、专用自动生产线等。它们存在固有的缺点有:初始投、组合机床、专用自动生产线等。它们存在固有的缺点有:初始投、组合机床、专用自动生产线等。它们存在固有的缺点有:初始投资大、准备周期长、柔性差。资大、准备周期长、柔性差。资大、准备周期长、柔性差。资大、准备周期长、柔性差。数控(数控(数控(数控(Numerically Controlled Numerically Controlled)机床是一种装有程序控制系机床是一种装有程序控制系机床是一种装有程序控制系机床是一种装有程序控制系统(数控系统)的自动化机床。统(数控系统)的自动化机床。统(数控系统)的自动化机床。统(数控系统
7、)的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号该系统能够逻辑地处理具有使用号该系统能够逻辑地处理具有使用号该系统能够逻辑地处理具有使用号码,或其他符号编码指令(刀具移动轨迹信息)规定的程序。具体码,或其他符号编码指令(刀具移动轨迹信息)规定的程序。具体码,或其他符号编码指令(刀具移动轨迹信息)规定的程序。具体码,或其他符号编码指令(刀具移动轨迹信息)规定的程序。具体地讲,把地讲,把地讲,把地讲,把数字化了的刀具移动轨迹的信息数字化了的刀具移动轨迹的信息数字化了的刀具移动轨迹的信息数字化了的刀具移动轨迹的信息输入到数控装置,经过译输入到数控装置,经过译输入到数控装置,经过译输入到数控装置,经过译
8、码、运算,从而码、运算,从而码、运算,从而码、运算,从而实现控制刀具与工件的相对运动实现控制刀具与工件的相对运动实现控制刀具与工件的相对运动实现控制刀具与工件的相对运动,加工出所需要的,加工出所需要的,加工出所需要的,加工出所需要的零件的机床,即为数控机床。零件的机床,即为数控机床。零件的机床,即为数控机床。零件的机床,即为数控机床。单元1 数控机床概述 6 6l发展沿革发展沿革 19491949年年年年美美美美国国国国帕帕帕帕森森森森斯斯斯斯(ParsonsParsons)公公公公司司司司接接接接受受受受美美美美国国国国空空空空军军军军的的的的委委委委托托托托,加加加加工工工工飞飞飞飞机机机
9、机零零零零部部部部件件件件,19521952年年年年,ParsonsParsons公公公公司司司司和和和和麻麻麻麻省省省省理理理理工工工工学学学学院院院院(MITMIT)合合合合作作作作研研研研制制制制了了了了世世世世界界界界上上上上第第第第一一一一台台台台数数数数控控控控铣铣铣铣床床床床,加加加加工工工工直直直直 升升升升 飞飞飞飞 机机机机 螺螺螺螺 旋旋旋旋 桨桨桨桨 叶叶叶叶 片片片片 轮轮轮轮 廓廓廓廓 的的的的 检检检检 查查查查 样样样样 板板板板。19551955年年年年,在在在在ParsonsParsons专专专专利利利利的的的的基基基基础础础础上上上上,第第第第一一一一台台
10、台台工工工工业业业业用用用用数数数数控控控控机机机机床床床床由由由由美美美美国国国国BendixBendix公司生产出来。公司生产出来。公司生产出来。公司生产出来。(4646年第一台计算机诞生)年第一台计算机诞生)年第一台计算机诞生)年第一台计算机诞生)一、数控机床的产生和发展单元1 数控机床概述 7 7一、数控机床的产生和发展 从从从从19521952年至今,数控系统经历了两个阶段(年至今,数控系统经历了两个阶段(年至今,数控系统经历了两个阶段(年至今,数控系统经历了两个阶段(NCNC和和和和CNCCNC阶段)和六代的发展。阶段)和六代的发展。阶段)和六代的发展。阶段)和六代的发展。vv第一
11、代:第一代:第一代:第一代:1952-19591952-1959年年年年 采用电子管元件构成的专用数控装置,体积大,功耗大。采用电子管元件构成的专用数控装置,体积大,功耗大。采用电子管元件构成的专用数控装置,体积大,功耗大。采用电子管元件构成的专用数控装置,体积大,功耗大。vv第二代:第二代:第二代:第二代:1959-19641959-1964年年年年 采用晶体管电路的数控装置,广泛采用印刷电路板。采用晶体管电路的数控装置,广泛采用印刷电路板。采用晶体管电路的数控装置,广泛采用印刷电路板。采用晶体管电路的数控装置,广泛采用印刷电路板。vv第三代:第三代:第三代:第三代:1965-1970196
12、5-1970年年年年 采用小、中规模集成电路的数控装置,体积小功耗低可靠采用小、中规模集成电路的数控装置,体积小功耗低可靠采用小、中规模集成电路的数控装置,体积小功耗低可靠采用小、中规模集成电路的数控装置,体积小功耗低可靠性有了提高。性有了提高。性有了提高。性有了提高。vv第四代:第四代:第四代:第四代:1970-19741970-1974年年年年 采用大规模集成电路的小型通用计算机取代专用计算机。采用大规模集成电路的小型通用计算机取代专用计算机。采用大规模集成电路的小型通用计算机取代专用计算机。采用大规模集成电路的小型通用计算机取代专用计算机。vv第五代:第五代:第五代:第五代:1974-1
13、990 1974-1990年年年年 微处理器应用于数控系统微处理器应用于数控系统微处理器应用于数控系统微处理器应用于数控系统,不仅价格进一步降低,体积进不仅价格进一步降低,体积进不仅价格进一步降低,体积进不仅价格进一步降低,体积进一步缩小,使实现真正意义上机电一体化成为可能。一步缩小,使实现真正意义上机电一体化成为可能。一步缩小,使实现真正意义上机电一体化成为可能。一步缩小,使实现真正意义上机电一体化成为可能。vv第六代:第六代:第六代:第六代:1990 1990年年年年-现在现在现在现在 进入基于进入基于进入基于进入基于PCPCPCPC(个人计算机)时代个人计算机)时代个人计算机)时代个人计
14、算机)时代 。单元1 数控机床概述 8 8二、数控机床的组成图1-1 数控机床的组成 单元1 数控机床概述 9 91、计算机数控装置(CNC装置)数控装置是数控机床的核心,其主要作用是接受输入的零件加工程序或操作命令,经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理,向伺服单元、驱动装置、PLC等输出相应的控制命令,并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动,完成零件加工程序或操作所需的工作。单元1 数控机床概述 1010二、数控机床的组成2 2、伺服单元、驱动装置、伺服单元、驱动装置和测量装置和测量装置 伺服单元和驱动装置包括:伺服单元和驱动装置包括:伺服单元和驱动装置包括:伺
15、服单元和驱动装置包括:主轴伺服驱动装置和主轴电机主轴伺服驱动装置和主轴电机主轴伺服驱动装置和主轴电机主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机进给伺服驱动装置和进给电机进给伺服驱动装置和进给电机进给伺服驱动装置和进给电机 测量装置测量装置测量装置测量装置 是指位置和速度测量装置,以实现进给伺服系统的是指位置和速度测量装置,以实现进给伺服系统的是指位置和速度测量装置,以实现进给伺服系统的是指位置和速度测量装置,以实现进给伺服系统的闭环闭环控制。控制。控制。控制。作用作用作用作用 保证灵敏、准确地实现保证灵敏、准确地实现保证灵敏、准确地实现保证灵敏、准确地实现CNCCNC装置指令:装置指
16、令:装置指令:装置指令:主轴运动指令:实现零件加工的切削运动(速度控制);主轴运动指令:实现零件加工的切削运动(速度控制);主轴运动指令:实现零件加工的切削运动(速度控制);主轴运动指令:实现零件加工的切削运动(速度控制);进给运动指令:实现零件加工的成形运动(速度和位置控制)。进给运动指令:实现零件加工的成形运动(速度和位置控制)。进给运动指令:实现零件加工的成形运动(速度和位置控制)。进给运动指令:实现零件加工的成形运动(速度和位置控制)。单元1 数控机床概述 1111二、数控机床的组成 3 3、控制面板、控制面板 又叫操作面板。又叫操作面板。又叫操作面板。又叫操作面板。它是操作人员与数控
17、装置它是操作人员与数控装置它是操作人员与数控装置它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。进行信息交流的工具。进行信息交流的工具。进行信息交流的工具。组成:按钮站、状态灯、组成:按钮站、状态灯、组成:按钮站、状态灯、组成:按钮站、状态灯、按键阵列(功能与计算机按键阵列(功能与计算机按键阵列(功能与计算机按键阵列(功能与计算机键盘一样)和显示器;。键盘一样)和显示器;。键盘一样)和显示器;。键盘一样)和显示器;。它是数控机床一个特有的它是数控机床一个特有的它是数控机床一个特有的它是数控机床一个特有的输入输出部件。输入输出部件。输入输出部件。输入输出部件。单元1 数控机床概述 1212二、数控机床
18、的组成4、控制介质与输入输出设备控制介质控制介质控制介质控制介质是记录零件加工程序的媒介。是记录零件加工程序的媒介。输入输出设备输入输出设备输入输出设备输入输出设备是是CNCCNC系统与外部设备进行交互装系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNCCNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。存放或记录在相应的控制介质上。单元1 数控机床概述 1313二、数控机床的组成通信通信
19、通信通信 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外,一般都具有用通信方式进行信息交换的能交换外,一般都具有用通信方式进行信息交换的能力。它们是实现力。它们是实现CAD/CAMCAD/CAM的集成、的集成、FMSFMS和和CIMSCIMS的的基本技术。采用的方式有:基本技术。采用的方式有:串行通讯(串行通讯(RS-232RS-232等串口)等串口)自动控制专用接口和规范(自动控制专用接口和规范(DNCDNC方式,方式,MAPMAP协议等)协议等)网络技术(网络技术(internetinternet,LANLAN等)等)单元1 数控机床概述 1414二
20、、数控机床的组成5 5、PLCPLC、机床机床I/OI/O电路和装置电路和装置PLC(Programmable Logic Controller)PLC(Programmable Logic Controller):用于完成与用于完成与逻辑运算有关顺序动作的逻辑运算有关顺序动作的I/OI/O控制,它由硬件和软件组成;控制,它由硬件和软件组成;机床机床机床机床I/OI/O电路和装置:电路和装置:电路和装置:电路和装置:实现实现I/OI/O控制的执行部件控制的执行部件(由继电器、由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等)组成的逻辑电路;电磁阀、行程开关、接触器等)组成的逻辑电路;功能:功能:接受接受C
21、NCCNC的的MM、S S、T T指令,对其进行译码并转换成对指令,对其进行译码并转换成对应的控制信号,控制辅助装置完成机床相应的开关动应的控制信号,控制辅助装置完成机床相应的开关动作作接受操作面板和机床侧的接受操作面板和机床侧的I/OI/O信号,送给信号,送给CNCCNC装置,经装置,经其处理后,输出指令控制其处理后,输出指令控制CNCCNC系统的工作状态和机床系统的工作状态和机床的动作。的动作。单元1 数控机床概述 1515二、数控机床的组成6、机床本体 机床本体:机床本体:机床本体:机床本体:数控系统的控制对象数控系统的控制对象,是实现加工零件是实现加工零件的执行部件。的执行部件。组成:
22、组成:组成:组成:由主运动部件(主轴、主运动传动机构由主运动部件(主轴、主运动传动机构)、)、进给运动部件(工作台、拖板及相应的传动机构)、进给运动部件(工作台、拖板及相应的传动机构)、支承件(立柱、床身等)以及特殊装置(工件自动支承件(立柱、床身等)以及特殊装置(工件自动交换系统、自动工作台交换交换系统、自动工作台交换APCAPC系统系统、自动刀具交换自动刀具交换ATCATC系统)和辅助装置(如冷却、润滑、排屑、转位系统)和辅助装置(如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等)。和夹紧装置等)。单元1 数控机床概述 1616数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤:数控机床加工零件的工作过程分以下
23、几个步骤:vv根据被加工零件的图样与工艺方案,用规定的代码和程根据被加工零件的图样与工艺方案,用规定的代码和程序格式编写加工程序;序格式编写加工程序;vv所编写程序指令输入数控装置;所编写程序指令输入数控装置;vv数控装置将程序数控装置将程序(代码代码)进行译码、运算之后,向机床各进行译码、运算之后,向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号,以驱动机个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号,以驱动机床的各运动部件,并控制所需要的辅助动作,最后加工床的各运动部件,并控制所需要的辅助动作,最后加工出合格的零件。出合格的零件。三、数控机床的工作原理数控装置伺服系统加工程序仿真演示仿真演示单元1
24、数控机床概述 1717 四、数控机床的分类数控机床的种类很多,从不同角度对其进行考查,就有不同的分类方法,通常有以下几种不同的分类方法:单元1 数控机床概述 1818五五坐标的数控机床示意图坐标的数控机床示意图数控线切割机床示意图数控线切割机床示意图 单元1 数控机床概述 1919数控车床数控车床数控车床加工零件数控车床加工零件车削中心加工零件车削中心加工零件车削中心车削中心单元1 数控机床概述 2020数控铣床及加工零件数控铣床及加工零件单元1 数控机床概述 2121加工中心及加工零件加工中心及加工零件单元1 数控机床概述 2222四、数控机床的分类1.按控制功能分类(1)(1)点位控制数控
25、机床点位控制数控机床点位控制数控机床点位控制数控机床仅能控制两个坐标轴,实现仅能控制两个坐标轴,实现刀具或工作台从一个点到另刀具或工作台从一个点到另一个点的精确定位运动;一个点的精确定位运动;对轨迹不作控制要求;对轨迹不作控制要求;运动过程中不进行任何加工运动过程中不进行任何加工适用范围:适用范围:适用范围:适用范围:数控钻床、数控镗数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机床、数控冲床和数控测量机单元1 数控机床概述 2323四、数控机床的分类(2)(2)直线控制数控机床直线控制数控机床直线控制数控机床直线控制数控机床控制刀具或工作台以给定控制刀具或工作台以给定的速度从一点以直线准确的速度从一
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