数控机床操作培训.ppt

地址字程序段格式的特点：
图3.企业未来数控人才需求趋势图
15.02% 51.00%
20.59% 18.76%
数控编程 系统维修 机床操作 以上均能从事
第一章 绪论
第一节 数控机床的基本组成及 工作原理
一、数控机床的产生
原因—社会生产发展（军备竞赛的产物） 目的—解决单件、中小批量精密复杂零件的加 工问题
二、概念：
四、基本结构及工作原理
数控机床的基本结构
数
伺服驱
控
输
制
入
控
动装置
介
装
装
质
置
辅助控
置
制装置
机床 主进辅 运给助 动运动 机动作 构机机
构构
位置检测
1、控制介质
控制介质是记录零件加工程序的媒介
2、输入装置
将所输入的程序载体上的数控程序变成相应的 电脉冲信号，传送并存入数控装置内。
3、数控装置
数控装置是接受输入装置送来的脉冲信号，经过 编译、运算和逻辑处理后，输出指令控制机床的 各个部分，按程序动作的装置。
三、计算机数控的发展
2019/9/9从1952年至今，数控机床按数控系统 的发展经历了五代。
第一代：1955年 数控系统以电子管组成，体积 大，功耗大。
第二代：1959年 数控系统以晶体管组成，广泛 采用印刷电路板。出现带自动换刀装置的数控机 床，称为加工中心。
第三代：1965年 数控系统采用小规模集成电路， 其特点是体积小，功耗低，可靠性有了提高。
5）测量反馈装置 测量反馈装置是通过现代化的测量元件：脉冲编码器、旋转变压器、感应
同步器、光栅、磁尺和激光等，将执行元件（如电机、刀架等）或工作台等 的速度和位移量检测出来，经过相应的电路将所测得信号反馈回伺服驱动装 置或数控装置，构成半闭环或全闭环系统，补偿进给电机的速度或执行机构 的运动误差，以达到提高运动机构精度的目的。
虚线框部分统称为数控系统，实现对机床主机的加工控制，目前大部分 采用计算机数控（即CNC）。下面简要介绍各部分的功能。 数控装置
数控装置是数控系统的核心，是由硬件和软件两大部分组成。它接受 从机床输入装置（软盘、硬盘、纸带阅读机、磁带机以及网络或串口传输 等）输入的控制信号代码，经过输入、缓存、译码、寄存、运算、存储等 转变成控制指令实现直接或通过可编程逻辑控制器（PLC）对伺服驱动系统 的控制。
程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟符 号和数字。
指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的 书写 。
不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。
因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。
程序中的信息字和程序格式
• 2．程序段格式 程序段格式就是指信息字的特定排
2）半闭环控制系统数控机床
半闭环控制数控机床
特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺 服电机，有角位移、角速度检测装置，结构紧凑
闭环控制数控机床
特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服 电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调 试困难
3）闭环控制系统数控机床
混合控制数控机床
开环补偿型 半闭环补偿型
在程序启动第一个G01或G02或G03功能时，必须同时 驱动F功能。
第二节 数控编程常用的指令及 其格式
（4）S指令——主轴速度功能指令
S代码后的数值为主轴转速，要求为整数 在零件加工之前一定要启动主轴运转（M03或M04）
（5）T指令——刀具功能指令
Tnn代码用于选择刀具库中的刀具，nn表示刀号
6） 机床本体 机床本体就是数控机床的机械结构件，包括床身、箱体、立柱、导轨、工
作台、主轴、进给机构、刀具交换机构等。 此外，为保证数控机床功能的充分发挥，还有一些辅助系统，如冷却、润
滑、液压（或气动）、排屑、防护系统等
第二节、数控机床的分类
1、按加工工艺分类
普通数控机床： 如：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床等等
第二节 数控编程常用的指令及 其格式
（2）M指令——辅助功能指令
作用：用于控制CNC机床开关量，如主轴正反转、冷 却液的开停、工件的夹紧松开等。
组成：M后带二位数字组成。
（3）F指令——进给速度指令
续效代码，一般直接指定，即F后跟的数字就是进给 速度的大小，如F100表示进给速度为100mm/min
M02作为整个程序结束的指令，有些数控系统可能还规定 了一个特定的程序开头和结束的符号，如% 、EM等
第二节 数控编程常用的指令及
其格式
由上面的程序可知： 加工程序——由程序名和若干程序段有序组成的指令集。 程序是由若干程序段组成 程序段是由干指令字组成。 指令字是由字母（地址符）和其后所带的数字一起组成。
第二节 数控编程常用的指令及 其格式
数控程序由一系列程序段和程序块构成。 每一程序段用于描述准备功能、刀具坐标位置、 工艺参数和辅助功能等。
国际标准化组织（ISO）对数控机床的数控程 序的编码字符和程序段格式、准备功能和辅助功 能等制定了若干标准和规范。
第二节 数控编程常用的指令 及其格式
2.1 程序的结构与格式
N08 G40 X75 Y35 M02
Y
75
R25
O2 O1
X
O3
Z
10
5 rr rr rr rr r rr rr
5
rr ` rr r
第二节 数控编程常用的指令及 其格式
上面是一个完整的零件加工程序，它主要由程序名和 若干程序段组成。
程序名是该加工程序的标识；
程序段是一个完整的加工工步单元，它以N（程序段号） 指令开头，LF指令结尾；
直控制数控机床
除点到点的准确位置之外，还要保证两点之 间移动的轨迹是直线，而且对移动的速度也要 进行控制，以便适应随工艺因素变化的不同需 要。
简易数控车床、数控镗铣床，一般有23个 可控坐标轴，但同时控制的坐标轴只有一个。
直线控制系统不仅要求具有准确的定位功能，而 且要控制两点之间刀具移动的轨迹是一条直线，且在 移动过程中刀具能以给定的进给速度进行切削加工。
（1） 程序的结构
程序的组成： 刀具T01 程序名N0：1 OG92100G017 G00 G42 T01 X85 Y-25
N02 Z-15 S400 M03 M08
N03 G01 X85 F300
程 N04 G03 Y50 I25 序 N05 G01 X-75 段 N06 Y-60
N07 G00 Z15 M05 M09
加工中心：带刀库和自动换刀装置 如：车削中心、加工中心
金属成型类数控机床
如：数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机。
数控特种加工机床
如：数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切 割机床。 其它：三坐标测量机、机械手（工业机器人）、自动绘图 机等
2、按机床运动轨迹分类
点位控制数控机床 为点到点精确定位运动，运动过程中不进行 任何加工。这类机床有数控钻床、数控坐标 镗床、数控冲剪床、数控测量机等。
“灰领型”：
编程工艺员，应具有良好的数学基础，熟悉产品 的三维设计，产品的加工工艺；
维修人员，以机、电、光和液（气）控制技术为 基础，掌握数控机床维护与维修的技术和技能。
“金领型”：有较扎实的专业基础，较全面地掌握 数控设备的相关原理与技术，具备数控设备研制与 开发能力，掌握网络技术，有较高的外语水平。
轮廓控制系统能同时控制两个或两个以上坐标轴， 需要进行复杂的插补运算，即根据给定的运动代码指 令和进给速度，计算刀具相对工件的运动轨迹，实现 连续控制。这类数控机床有数控车床、数控铣床、数 控线切割机床、数控加工中心等 。
数控线切割机床加工示意图
3、按驱动装置的类型分类 开环控制数控机床
特点：结构简单，步进驱动、步进电机， 无位置速度反馈
第二节 数控编程常用的指令及 其格式
2.2 程序编制中的基本指令 （1）G指令——准备功能指令
是使CNC机床准备好某种运动方式的指令 分为模态指令和非模态指令。
模态指令表示在程序中一经被应用，直到出现同组其它任 一G指令时才失效。否则该指令继续有效，直到被同组指 令取代为止。 非模态指令只在本程序段中有效。 组成：G后带二位数字组成，从G00到G99共100种
第二节 数控编程常用的指令及
其格式
（2） 程序段的格式
程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的 数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接 受。 – 目前广泛采用的是地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式
）， – 格式：N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ LF – 这种格式的特点：
列方式。目前广泛使用地址字程序段格 式。 例如：
N001 G01 X70.0 Z-40.0 F140 S300 T0101 M03 LF
数控编程常用的指令及其格式
常用地址码的含义如表所示
机能 程序号 顺序号 准备机能
坐标指令
进给机能 主轴机能 刀具机能
辅助机能
地址码
O N G
X.Y.Z A.B.C.U.V.W
三、计算机数控的发展（续）
1970年采用小型计算机控制的计算机数控系统 （简称 CNC），使数控装置进入了以小型计算机 化为特征的第四代。其部分功能由软件实现。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器 的微型计算机数控装置（简称 MNC），这是第五 代数控系统。使实现真正意义上机电一体化成为 可能。
R I.J.K
F S T
M B
意义
程序编号 顺序编号 机床动作方式指令
坐标轴移动指令 附加轴移动指令 圆弧半径 圆弧中心坐标
进给速度指令 主轴转速指令 刀具编号指令
接通、断开、启动、停止指令 工作台分度指令
补偿 暂停 子程序调用 重复 参数
H.D P.X
I P.Q.R
刀具补偿指令 暂停时间指令 子程序号指定 固定循环重复次数 固定循环参数
第三节 数控机床的特点及应用范围
数控机床特点 1.复杂零件加工 2.高精度 3.加工稳定可靠 4.高柔性 5.高生产率 6.劳动条件好 7.有利于管理现代化 8.投资大，使用费用高 9.生产准备工作复杂 10.维修困难
数控机床的应用范围
1、多品种小批量生产的零件 2、结构比较复杂的零件 3、需要频繁改型的零件 4、价值昂贵，不允许报废的关键零件 5、需要最短生产周期的急需零件
直线控制系统的刀具运动轨迹一般是平行于各坐 标轴的直线；特殊情况下，如果同时驱动两套运动部 件，其合成运动的轨迹是与坐标轴成一定夹角的斜线。 这类数控机床有数控车床、数控镗铣床等。
数控铣床直线控制示意图
轮廓控制的数控机床
能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速 度进行连续相关的控制，因而可进行曲线或 曲面的加工。
“蓝领层”数控技术人才：
承担数控机床的具体操作及日常简单维护工 作的技术工人。
“灰领层”数控技术人才：
承担数控编程的工艺员和数控机床维护、维 修人员。
“金领层”数控技术人才：
具备并精通数控操作、数控工艺编程和数控 机床维护、维修所需要的综合知识，积累了大 量实际经验，知识面广。
“蓝领型”：以传统的机械制造技术为基础，学习， 掌握“数控机床原理及应用基础”和“数控加工编 程技术”，掌握“CAD/CAM”软件。
图1-2 数控装置示意图
4）伺服驱动/进给装置 伺服驱动/进给装置是数控装置与机床本体之间的连接环节，它是接受数
控装置插补生成的进给脉冲信号，经过信号放大后，驱动机床主机的执行机 构，实现机床的运动进给。伺服驱动/进给装置包括主轴驱动单元（主要控制 主轴的速度）、进给驱动单元（主要是进给系统的速度控制和位置控制）、 主轴电机和进给电机等。目前常用的有交、直流伺服电机和步进电机等。且 交流伺服电机正逐渐取代直流伺服电机。
点位控制系统只是精确地控制刀具相对工件从一 个坐标点移动到另一个坐标点，移动过程中不进行任 何切削加工，点与点之间移动轨迹、速度和路线决定 了生产率的高低。为了提高加工效率，保证定位精度， 系统采用“快速趋近，减速定位”的方法实现控制。 这类数控机床有数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
数控钻床点位控制示意图
数字控制：是指用数字信息控制机械运动。
数控机床：是一种装有程序控制系统（数控系统） 的高效自动化机床。它综合了综合了计算机、自动 控制、精密测量、机床的机构设计与制造等方面的 最新成果。
数控系统：数控设备的数据处理和控制电路以及伺 服机构等统称数控控制系统。它由程序输入\输出 设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴 进给及驱动装置等组成。