数控技术概述第六章课件
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数控技术介绍及应用(ppt 54页)
电机驱动单元接收到 一个脉冲相应旋转一个角度，称为步距角，通过机床传动部件， 使工作台相应产生一个位移量。
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
22.03.2022
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
22.03.2022
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
22.03.2022
第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
22.03.2022
第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
数控技术—第六章
*
School of Mechanical and Power Engineering
第一节 概述
二、数控机床对进给伺服系统的要求
3．调速范围宽
• 调速范围是指最高进给速度和最低进给速度之比。由于加 工所用刀具、被加工零件材质以及零件加工要求的变化范 围很广，为了保证在所有加工情况下都能得到最佳的切削 条件和加工质量，要求进给速度能在很大的范围内变化， 即有很大的调速范围。
• 在20世纪60年代，最早是直流电机作为主要执行部件。
• 在70年代以后，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流电机成 为伺服系统的主导执行电机。
• 控制器的功能是完成伺服系统的闭环控制，包括力矩、速度和位置等。 通常说的伺服驱动器已经包括了控制器的基本功能和功率放大部分。
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School of Mechanical and Power Engineering
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第一节 概述 三、伺服系统的分类
School of Mechanical and Power Engineering
– 全闭环数控系统
• 全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直 接对运动部件的实际位置进行检测。
*
School of Mechanical and Power Engineering
伺服系统的作用:
接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号，经过一定 的信号转换的转换和电压、功率放大后，经伺服驱动装置和机 械传动机构，驱动机床的工作台、刀架等执行部件进行工作进 给和快速进给。主要通过步进电机、交/直流伺服电动机等进 给驱动元件来实现。
伺服系统可被看作是一个独立部分，与数控系统和机床本 体并列为数控数控机床的三大组成部分。
*
数控技术及应用第6章 数控机床的电气驱动-步进电动机
工作方式
步进电机的工作方式可分为：三相单三拍；三相单、 步进电机的工作方式可分为：三相单三拍；三相单、 双六拍；三相双三拍等 双六拍；三相双三拍等。“单”是指每次只有一相 绕组通电，“三拍”是指每三次换接为一个循环。
一、三相单三拍
（1）三相绕组联接方式：Y 型 三相绕组联接方式： （2）三相绕组中的通电顺序为： 三相绕组中的通电顺序为： A相 → B相 → C相 通电顺序也可以为： 通电顺序也可以为： A 相 → C 相→ B 相
A 相通电使转子1、3齿和 AA' 对齐。 相通电使转子1 对齐。
A
B'
A C' B
B'
C' B
A'
C
A'
C
B相通电，转子2、4齿 相通电，转子 、 齿 相通电 相轴线对齐， 和B相轴线对齐，相对 相轴线对齐 A相通电位置转 °； 相通电位置转30° 相通电位置转
C相通电再转 ° 相通电再转30° 相通电再转
（3）工作过程 ） A 相通电，A 方向的磁 相通电，
A
B' 4 1 2 3 A'
通经转子形成闭合回路。 通经转子形成闭合回路。
C' B
若转子和磁场轴线方向 原有一定角度， 原有一定角度，则在磁 场的作用下，转子 场的作用下，
C
被磁化，吸引转子， 被磁化，吸引转子，由于磁力线总是要通过磁 阻最小的路径闭合， 阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产 生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、 生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、 定子的齿对齐停止转动。 定子的齿对齐停止转动。
2、步进电动机
工作原理： 工作原理 ： 步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲 脉冲 线位移或角位移的电动机。每来一个 信号转换成线位移或角位移 线位移或角位移 信号 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小 段距离。 特点： 特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。 (2)控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。 (4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比。
数控机床电气控制第六章
第六章 检测装置
6.5 光栅 6.5.1 光栅结构与工作原理 无论是长光栅或圆光栅，主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常，标尺光栅固定在机床活动部 件（如工作台或丝杠）上，光栅读数头安装在机床的固定部件（如机床底座）上，两者由于工作台的移动而 雨相对移动。在光栅读数头中，有一个指示光栅，它可以随光栅读数头在标尺光栅上移动，因此，在光栅安 装时，必须严格保证标尺光栅和指示光栅的平行度要求以及二者之间的间隙（通常取 0.05mm 或 0.lmm）要 求。 1 结构 （1）光栅尺 标尺光栅和指示光栅，统称光栅尺，采用真空镀膜方法光刻上均匀密集线纹的透明玻璃板或长条形金属 镜面。对于长光栅，这些线纹相互平行、距离相等，该间距被称为栅距。对于圆光栅，这些线纹是等栅距角 的向心条纹。栅距和栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。常见的长光栅的线纹密度为每毫米 25 条、50 条、 条、 条、 条。 100 125 250 对于圆光栅， 如果直径为 70mm， 一周内的刻线 100～768 条； 如果直径为 110mrn， 一周内的刻线 600～1024 条。但是对于同一光栅元件，其标尺光栅和指示光栅的线纹密度必须相同。
Hale Waihona Puke 第六章 检测装置图 6-3 绝对式光电编码器的结构图 由于绝对式光电编码器转过的圈数由 RAM 保存，所以断电后机床的位置即使断电或断电后又移动过也 能够正常工作。
第六章 检测装置
6.3 感应同步器 6.3.1 感应同步器结构与工作原理 1.结构特点 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，相当于一个展开式的多极旋转变压器，其结构如图 6-4 所示。定 尺和滑尺的基板由与机床线胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘粘接剂贴有钢箔，利用照相腐蚀的办法做 成图示的印刷线路绕组。感应同步器定尺绕组是一个单向均匀的连续绕组；滑尺有两个绕组，其位置相距绕 组节距（2 ）的 1/4，分别称为正弦绕组和余弦绕组。定尺和滑尺绕组的节距相等，均为 2 ，这是衡量感 应同步器精度的主要参数，工艺上要保证其节距的精度。一块标准型感应同步器定尺长度为 250mm，节距 为 2mm，其绝对精度可达 2.5 m，分辨率为 0.25 m。
数控技术概述第六章课件剖析
一、数控车床的加工特点
数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床 主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。 数控车床能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端 面、螺纹等的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、 铰孔等工作。
第6章 数控车削编程
数控车削主要加工内容
第6章 数控车削编程
二、数控车床的编程特点 1.在一个程序段中，绝对值编程或增量值（相 对坐标）编程用不同的字母区别，也可以两 者混合使用。 2.采用直径尺寸编程更方便
切削起始点的确定
第6章 数控车削编程
4.利用刀具半径补偿。
车刀的刀位点在刀尖上，编程时认为它是一个点。但 实际的刀尖有圆弧，因此需要设置刀具半径补偿。如 果车床没有刀具半径补偿功能，应按刀具路径编程。
5.当毛坯加工余量较大时，用车床系统的固定 循环指令可简化编程。
第6章 数控车削编程
三、数控车床编程中的坐标系 1.机床坐标系
采用该方式建立工件坐标系，程序中不写G50或 G54~G59指令，而是写刀具偏置指令，并在刀具几何 偏置中确定刀具长度补偿值。如用1号刀具加工零件， 程序中写T0101。
第6章 数控车削编程
2.圆弧插补指令G02/03
不论数控车床的刀架位置是后置刀架和前置刀架，编程 时都按后置刀架的坐标系编程，因此，也应椐此判别圆 弧插补是顺时针还是反时针。
以机床原点为坐标系 原点建立起来的X、Z 轴直角坐标系，X轴 对应径向，Z轴对应 轴向。 数控车床的机床原点 在主轴旋转中心与卡 盘后端面的交点。 它是制造和调整机床 的基础，一般不允许 改变。
数控车床坐标系
第6章 数控车削编程
2.参考点
机床加工时不能直接利用机床原点，可用参考点。 机床参考点由机械挡块或行程开关确定，它是一个固定点，通常 在各轴的正向极限位置。通过机床回参考点操作，可自动移动到 此点且建立正确的机床坐标系统。
数控机床技术(第六章数控机床的进给传动系统)
第六章 数控机床的进给传动系统
（2）滚珠丝杠副的特点 1）传动效率高。滚珠丝杠副的传动效率高达92 ％-96％，是普通梯形丝杠的3-4倍，功率消耗减少 2/3-3/4。 2）灵敏度高、传动平稳。 3）定位精度高、传动刚度高。 4）不能自锁、有可逆性。 5）制造成本高。
第六章 数控机床的进给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
下图所示是静压丝杠副的结构图。
第六章 数控机床的进给传动系统
螺纹面上油腔的连 接形式与节流控制方 式有两种，如图所示。 图 a 中每扣螺纹每侧 中径上开 3-4 个油腔， 每个油腔用一个节流 器控制，称为分散阻 尼节流。图 b 是将分 布于同侧、同方位上 的 3-4 个油腔用一个 节流器控制，称为集 中 阻 尼 节 流 。
第六章 数控机床的进给传动系统
一、滚珠丝杠副
中小型数控机床中，滚珠丝杠副是减少运动部件摩擦 阻力和动静摩擦力之差最普遍采用的结构。
1．滚珠丝杠副工作原理及特点 （1）滚珠丝杠副的工 作原理
滚珠丝杠副是回转 运动与直线运动相互转 换的新型传动装置，是 在丝杠和螺母之间以滚 珠为滚动体的螺旋传动 元件。
在开环、半闭环进给系统中，传动部件的间隙直接影 响进给系统的定位精度，在闭环系统中，它是系统的主要 非线性环节，影响系统的稳定性。常用的消除传动部件间 隙的措施是对齿轮副、丝杠副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及 支承部件进行预紧或消除间隙。但是，值得注意的是，采 取这些措施后可能会增加摩擦阻力及降低机械部件的使用 寿命，因此必须综合考虑各种因统
四、双齿轮—齿条副 在大型数控机床（如大型数控龙门铣床）的直 线进给运动中，可采用的另一种传动方式是齿轮— 齿条结构，它的效率高，结构简单，从动件易于获 得高的移动速度和长行程，适合在工作台行程长的 大型机床上用作直线运动机构。但机构的位移精度 和运动平稳性较差。 当负载小时，可采用双片薄齿轮错齿调整法， 分别与齿条齿槽左、右两侧贴紧，从而消除齿侧间 隙。当负载大时，采用顶加负载双齿轮—齿条无间 隙传动机构能较好地解决这个问题。
数控编程——第六章 加工中心的编程
第六章加工中心的编程第一节加工中心编程概述加工中心(Machiningenter)简称MC，是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床发展而来的。
与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。
但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于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。
一、加工中心编程的特点加工中心是将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合起来，并装有刀库和自动换刀装置的数控镗铣床。
立式加工中心主轴轴线(z轴)是垂直的，适合于加工盖板类零件及各种模具；卧式加工中心主轴轴线(z轴)是水平的，一般配备容量较大的链式刀库，机床带有一个自动分度工作台或配有双工作台以便于工件的装卸，适合于工件在一次装夹后，自动完成多面多工序的加工，主要用于箱体类零件的加工。
由于加工中心机床具有上述功能，故数控加工程序编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其他数控机床要复杂一些。
加工中心编程具有以下特点：1)首先应进行合理的工艺分析。
由于零件加工工序多，使用的刀具种类多，甚至在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工与精加工、周密合理地安排各工序加工的顺序，有利于提高加工精度和提高生产效率；2)根据加工批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。
一般，对于加工批量在10件以上，而刀具更换又比较频繁时，以采用自动换刀为宜。
但当加工批量很小而使用的刀具种类又不多时，把自动换刀安排到程序中，反而会增加机床调整时间。
3)自动换刀要留出足够的换刀空间。
有些刀具直径较大或尺寸较长，自动换刀时要注意避免发生撞刀事故。
4)为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便于操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。
机床加工工艺学第四版教学课件第六章数控加工
1）所选的原点应便于数学计算，能简化程序的编
制。
2）编程原点应选在容易找正、在加工过程中便于
检查的位置上。
3）编程原点应尽可能选在零件的设计基准或工艺
基准上，以使加工引起的误差最小。
四、加工程序的格式
数控程序是由多个程序段组成，每个程序段是由若
干个代码和数字组成，而字母、数字
和符号又统称为字符。例如：
控车床、曲轴数控车床等。
三、数控车床的相关设定
1.数控车床的坐标轴确定
经济型数控车床的坐标轴方向
全功能型数控车床的坐标轴方向
2.机床坐标系和编程坐标系
（1）机床坐标系（XOZ）与机床原点（O）。
（2）编程坐标系（XpOpZp）与编程原点（Op） 。
数控车床编程坐标系与机床坐标系
编程原点的选择原则如下：
G43 H
；（刀具长度补偿“+”）
G44 H
；（刀具长度补偿“-”）
G49；（取消刀具长度补偿）
刀具长度补偿
3.钻孔固定循环指令（G80、G73、G81、G83）
（1）固定循环的平面。
1）初始平面（G98）。
2）R参考平面（G99）。
（2）固定循环编程格式。
1）高速深孔钻循环与深孔钻循环
格式：G73/G83 X
（2）G72端面粗车循环。
格式：G72 W（Δd）R（e）；
G72 P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F S T ；
（3）G73成形加工复合循环。
格式：G73 U（d）W（k）R（e）；
G73 P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F S T ；
（4）G70精车固定循环
格式：G70 P（ns）Q（nf）；
数控编程——第六章 加工中心的编程
第六章加工中心的编程第一节加工中心编程概述加工中心(Machiningenter)简称MC，是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床发展而来的。
与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。
但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于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。
一、加工中心编程的特点加工中心是将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合起来，并装有刀库和自动换刀装置的数控镗铣床。
立式加工中心主轴轴线(z 轴)是垂直的，适合于加工盖板类零件及各种模具；卧式加工中心主轴轴线(z轴)是水平的，一般配备容量较大的链式刀库，机床带有一个自动分度工作台或配有双工作台以便于工件的装卸，适合于工件在一次装夹后，自动完成多面多工序的加工，主要用于箱体类零件的加工。
由于加工中心机床具有上述功能，故数控加工程序编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其他数控机床要复杂一些。
加工中心编程具有以下特点：1)首先应进行合理的工艺分析。
由于零件加工工序多，使用的刀具种类多，甚至在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工与精加工、周密合理地安排各工序加工的顺序，有利于提高加工精度和提高生产效率；2)根据加工批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。
一般，对于加工批量在10件以上，而刀具更换又比较频繁时，以采用自动换刀为宜。
但当加工批量很小而使用的刀具种类又不多时，把自动换刀安排到程序中，反而会增加机床调整时间。
3)自动换刀要留出足够的换刀空间。
有些刀具直径较大或尺寸较长，自动换刀时要注意避免发生撞刀事故。
4)为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便于操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。
数控机床的伺服驱动系统
不同的含义。数组说明的方括号中给出的是某一维的长度;而 数组元素中的下标是该元素在数组中的位置标识。 数组是一种构造类型的数据。一维数组可以看作是由一维数 组嵌套而构成的。
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6.2 二维数组
6.2.3二维数组的初始化
一维数组初始化也是在类型说明时给各下标变量赋以初值。 一维数组可按行分段赋值，也可按行连续赋值。
6.2 步进电机及其驱动控制系统
4、根据结构分类 步进电机可制成轴向分相式和径向分相式，轴向分相式
又称多段式，径向分相式又称单段式。单段反应式步进电机， 是目前步进电机中使用最多的一种结构形式。还有一种反应 式步进电机是按轴向分相的，这种步进电机也称为多段反应 式步进电机。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
6.2.1步进电机的分类
1、根据相数分类 步进电机有二、四、五、六相等几种，相数越多，步距
角越小，而且采用多相通电，可以提高步进电机的输出转矩。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
2、根据力矩产生的原理分类 分为反应式和永磁反应式(也称混合式)两类。 反应式步进电机的定子有多相磁极，其上有励磁绕组， 而转子无绕组，用软磁材料制成，由被励磁的定子绕组产生 反应力矩实现步进运行。永磁反应式步进电机的定子结构与 反应式相似，但转子用永磁材料制成或有励磁绕组、由电磁 力矩实现步进运行，这样可提高电机的输出转矩，减少定子 绕组的电流。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
1、三相三拍工作方式 在图6-2中，设A相通电，A相绕组的磁力线为保持磁阻
最小，给转子施加电磁力矩，使磁极A与相邻转子的1、3齿 对齐；接下来若B相通电，A相断电，磁极B又将距它最近的 2、4齿吸引过来与之对齐，使转子按逆时针方向旋转30°； 下一步C相通电，B相断电，
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6.2 二维数组
6.2.3二维数组的初始化
一维数组初始化也是在类型说明时给各下标变量赋以初值。 一维数组可按行分段赋值，也可按行连续赋值。
6.2 步进电机及其驱动控制系统
4、根据结构分类 步进电机可制成轴向分相式和径向分相式，轴向分相式
又称多段式，径向分相式又称单段式。单段反应式步进电机， 是目前步进电机中使用最多的一种结构形式。还有一种反应 式步进电机是按轴向分相的，这种步进电机也称为多段反应 式步进电机。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
6.2.1步进电机的分类
1、根据相数分类 步进电机有二、四、五、六相等几种，相数越多，步距
角越小，而且采用多相通电，可以提高步进电机的输出转矩。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
2、根据力矩产生的原理分类 分为反应式和永磁反应式(也称混合式)两类。 反应式步进电机的定子有多相磁极，其上有励磁绕组， 而转子无绕组，用软磁材料制成，由被励磁的定子绕组产生 反应力矩实现步进运行。永磁反应式步进电机的定子结构与 反应式相似，但转子用永磁材料制成或有励磁绕组、由电磁 力矩实现步进运行，这样可提高电机的输出转矩，减少定子 绕组的电流。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
1、三相三拍工作方式 在图6-2中，设A相通电，A相绕组的磁力线为保持磁阻
最小，给转子施加电磁力矩，使磁极A与相邻转子的1、3齿 对齐；接下来若B相通电，A相断电，磁极B又将距它最近的 2、4齿吸引过来与之对齐，使转子按逆时针方向旋转30°； 下一步C相通电，B相断电，
数控技术概述-PPT课件
技 术
进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制） 主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）
概
述
2019/11/21
数控技术
26
第一节 数控技术简介
66、、PPLLCC、、装装备备II//OO电电路路和和装装置置
P主LC要(功Pr能og是ra接mm受a数ble控L装og置ic所C控on制tro的lle内r)：置用式于可完编成程与逻辑
第
运控算制有器关顺(P序LC动)作输的出I/的O控主制轴，变它速由、硬件换和向软、件启组成动；或停止，
一 机刀床具I的/O选电择路和和更装换置，：分实度现工I/O作控台制的执转行位部和件锁(由紧继，电器、
章
电工磁件阀装、行夹程，开冷关却、、接触液器压等、组润成滑的逻的辑开电或路关；等辅助操
功作能的：信号，经功率放大直接驱动相应的执行元件，
述
2019/11/21
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
数控技术
进给驱动装置
机械装备
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
21
第一节 数控技术简介
1、操作面板
它是操作人员与数控装
第
置进行信息交流的工具。
一 章
组成：工程面板、状态
灯、按键阵列（功能与
数
计算机键盘一样）和显
控
示器。
技 术
一
交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录
章
在控制介质上的零件加工程序输入CNC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
数
的控制介质上。
数控技术6ppt课件
A、B两相的作用
A
✓ 根据脉冲的数目可得出被
测轴的角位移；
✓ 根据脉冲的频率可得被测
90O
轴的转速；
B
✓ 根据A、B两相的相位超前
滞后关系可判断被测轴旋
转方向。
Z相的作用
Z
✓ 被测轴的周向定位基准信号；
……
✓ 被测轴的旋转圈数计数信号。
码盘转一圈
增量式码盘的规格及分辨率
规格 ✓ 增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数；
磁栅检测装置的组成及特点
制作简单、安装调整方便，对使用环境条件要求较低
1、磁性标尺
常采用不导磁材料做基体，在上面镀上一 层10~30μm厚的均匀磁膜。再用录磁磁头在磁 尺上记录节距相等的周期性变化的磁信号，节 距通常为0．05、0．1、0．2μm等。最后磁尺 表面涂上保护层。
莫尔条纹的特点：
(2)平均效应
莫尔条纹是由若干线纹组成，例如每毫米100线的光栅， 10mm长的莫尔条纹，等亮带由2000根刻线交叉形成。
因而对个别栅线的间距误差(或缺陷)就平均化了，在很 大程度上消除误差的影响。
莫尔条纹的节距误差就取决于光栅刻线的平均误差。
莫尔条纹的特点：
(3)莫尔条纹的移动规律 莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例。
22
测得被测轴的周向绝对位置。
21
20
绝对编码盘的编码方式及特点
二进制编码： ✓ 特点：编码顺序与位置顺序相一 致，但相邻两个二进制数可能有 多个码不同，切换时容易产生非 单值性误差。
✓ 误差分析：
0111
23
1000
22
21
20
3.绝对式脉冲编码器
格雷码（循环码、葛莱码） ✓ 特点：任何两个编码之间只 有一位是变化的，因而可把 误差控制到最小。但编码与 位置顺序无直接规律。
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刀尖位置代号的确定
第6章 数控车削编程
例2：刀具按如图 所示的走刀路线 进行精加工，设 置进给量为 0.05mm/r ，切削 线速度为 150m/min ，主轴 的例2图 最高转速为 2000r/min ，刀具 为T01，试编程。
例2图
第6章 数控车削编程
O6002； 程序名 G21G97G98； 初始化相关G功能 G50X150.0Z200.0； 定义坐标 T0100； 换1号车刀 G96S150； 恒线速度设定 G50S2000； 主轴最高转速限制 G00X14.0Z6.0T0101M03；a，刀具靠近工件，调用1号刀偏，启动主轴 G42G01Z0G99F0.05； b，切削靠近工件，刀具半径右补偿 X30.0； c， 车端面 G03X40.0Z-5.0R5.0； d， G01Z-20.0； e X60.0Z-30.0； f G02X81.214Z-34.393R15.0； g G01X110.0； h G40G00X150.0Z200.0T0101； i，定位到换刀点，取消刀具补偿 M30； 程序结束
1.单行程螺纹加工的编程格式
G32X(U)_Z(W)_F_； 式中X、Z是指车削到达的终点坐标；F为螺纹导程。
第6章 数控车削编程
例3：如图 所示，在数控车床加工普通螺纹 M20×2.5，切削速度为50m/min ，试编程。
编程前，应先作下列计算： 主轴转速 n=(1000×50/3.14×20)≈800r/m in 进刀段δ1取5mm，退刀段δ2取 2mm。 螺纹牙底直径=大径－2×牙深 =20－0.6495×2.5=16.752mm 。 2.5螺距的螺纹分6次切削，每 次切削深度分别为1.0、0.7、 0.6、0.4、0.4、0.15mm
第6章 数控车削编程
用G92编程如下： O6013； 程序名 G21G97G98； 初始化相关G功能 G50X150.0Z200.0； 定义坐标 T0101； 换1号车刀，调用1号刀偏 G97S800M03； 恒转速设定，启动主轴 G00X26.0Z5.0M08； 快速定位，Z5.0为进刀段，切削液开 G92X19.0Z-32.0F2.5； 车螺纹第一次走刀 X18.3； 车螺纹第二次走刀 X17.7； 车螺纹第三次走刀 X17.3； 车螺纹第四次走刀 X16.9； 车螺纹第五次走刀 X16.75； 螺纹最后精车 G00X150.0Z200.0T0101；定位到换刀点，取消刀具补偿 M30； 程序结束
采用该方式建立工件坐标系，程序中不写G50或 G54~G59指令，而是写刀具偏置指令，并在刀具几何 偏置中确定刀具长度补偿值。如用1号刀具加工零件， 程序中写T0101。
第6章 数控车削编程
2.圆弧插补指令G02/03
不论数控车床的刀架位置是后置刀架和前置刀架，编程 时都按后置刀架的坐标系编程，因此，也应椐此判别圆 弧插补是顺时针还是反时针。
第6章 数控车削编程
6.2 车削加工的编程要点
一、工件坐标的设定 1.工件坐标的设定
（1）坐标系设定指令(初始位置法)
G50X Z 式中X、Z的值分别为执行此 程序段时刀位点在工件坐标 中的坐标值。 例：按图 设置加工坐标的 程序段如下： G50 X128.7 Z375.1； G50指令规定了刀具起点在 工件坐标系中的坐标值。
第6章 数控车削编程
3.编程坐标系
在零件图纸上选定原点而建立的X、Z轴直角坐标系。 编程坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致。
第6章 数控车削编程
数控车床的刀架位置有后置刀架和前置刀架2种，它们 的坐标方向不同。后置刀架车床的坐标如图（b）所示， 前置刀架如图(a)所示。在实际中，对于前置刀架的数 控车床通常按(a)图坐标方向操作机床而按后置刀架(b) 图坐标编程，这样更加方便，且程序是相同的。
第6章 数控车削编程
三、螺纹车削加工指令
螺纹加工的要求： 使用恒转速；切削加工次数以及每次的切削深度查表； 车削螺纹时主轴的转速有一定的限制；需要设置引入 距离δ1和超越距离δ2 ，δ1通常取2～5mm(大于螺距) ， δ2通常取δ1/4。 加工螺纹前圆柱直径=公称值-0.13螺距 螺纹最小加工直径=螺纹大径-2×0.6495螺距
一、数控车床的加工特点
数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床 主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。 数控车床能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端 面、螺纹等的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、 铰孔等工作。
第6章 数控车削编程
数控车削主要加工内容
第6章 数控车削编程
二、数控车床的编程特点 1.在一个程序段中，绝对值编程或增量值（相 对坐标）编程用不同的字母区别，也可以两 者混合使用。 2.采用直径尺寸编程更方便
刀尖圆角R造成的少切与过切
第6章 数控车削编程
具有刀具半径补偿功能的数 控车床，按零件轮廓编程， 在程序中使用刀具半径补偿 指令G41/G42，并在控制面 板上输入刀具参数值。包括 刀具长度补偿量X和Z，刀具 半径补偿量R和刀尖方位代 号。 其中，X和Z通过对刀确定； 半径补偿量R可用测刀仪测 量后输入；刀尖方位代号按 实际位置选择，如图所示， 右偏刀加工外圆时为3。
设定加工坐标系
第6章 数控车削编程
（2）选择G54~G59（零点偏置法） G54~G59指令(通常用G54)要求出当基准刀具的刀尖 (刀位点)与工件坐标系原点重合时机床坐标系中的坐 标值，把此值输入到数控系统零点偏置寄存器中G54 的位置（即把工件坐标原点与机械坐标原点之间的距 离输入到G54中去）。 （3）利用刀具长度补偿功能自动建 立工件坐标系和各刀具的长度补偿
第6章 数控车削编程
例1：刀具按如图 所示的走刀路线 进行精加工，设 置进给量为 0.05mm/r ，切削 线速度为 180m/min ，主轴 的最高转速为 2000r/min ，刀具 为T01，不考虑刀 尖半径补偿，试 编程。
例1图
第6章 数控车削编程
O6001； 程序名 G21G99 G96 ； 初始化相关G功能,恒线速度设定 G50X150.0Z200.0； 定义坐标 T0101； 换1号车刀，调用1号刀偏 G50S2000； 主轴最高转速限制 G00X21.0Z5.0M03S180；a，刀具靠近工件，启动主轴 G01W-5.0G99F0.05M08； b，切削靠近工件，切削液开 X56.0； c，车端面 X60.0W-2.0； d，倒角 Z-12.0； e X72.0Z-32.0； f Z-47.0； g G02X82.0Z-52.0R5.0； h G01X92.0； i U6.0W-3.0； j G00X150.0Z200.0T0100；k，定位到换刀点，取消刀具补偿 M30； 程序结束
例3图
第6章 数控车削编程
用G32编程如下： O6003； G21G97G98； G50X150.0Z200.0； T0101； G97S800M03； G00X26.0Z5.0M08； X19.0； G32Z-32.0F2.5； G00X26.0； Z5.0； X18.3； G32Z-32.0； G00X26.0； Z5.0； X17.7； G32Z-32.0； G00X26.0； 程序名 初始化相关G功能 定义坐标 换1号车刀，调用1号刀偏 恒转速设定，启动主轴 快速定位，Z5.0为进刀段，切削液开 20.0－1.0=19.0 车螺纹第一次走刀 X方向快速退刀 Z方向快速退刀 19.0－0.7=18.3 车螺纹第二次走刀 X方向快速退刀 Z方向快速退刀 18.3－0.6=117.7 车螺纹第三次走刀 X方向快速退刀
切削起始点的确定
第6章 数控车削编程
4.利用刀具半径补偿。
车刀的刀位点在刀尖上，编程时认为它是一个点。但 实际的刀尖有圆弧，因此需要设置刀具半径补偿。如 果车床没有刀具半径补偿功能，应按刀具路径编程。
5.当毛坯加工余量较大时，用车床系统的固定 循环指令可简化编程。
第6章 数控车削编程
三、数控车床编程中的坐标系 1.机床坐标系
选定原点的位置时， 需要考虑计算坐标 值方便，加工中对 刀方便。 在车床上原点可以 选在工件的左或右 端面上，通常选在 工件的右端面上。
图（a） 图（b）
第6章 数控车削编程
四、数控系统功能
不同的数控系统，完成相同功能所使用的代码有所不 同，编程时需要查看所使用机床的说明书。我们都以 FANUC 0i为例说明。 如：公制/英制的选择功能。 西门子802s/c G71/G70 发那克0i T G21/G20 华中世纪星HNC21/22T G21/G20
以机床原点为坐标系 原点建立起来的X、Z 轴直角坐标系，X轴 对应径向，Z轴对应 轴向。 数控车床的机床原点 在主轴旋转中心与卡 盘后端面的交点。 它是制造和调整机床 的基础，一般不允许 改变。
数控车床坐标系
第6章 数控车削编程
2.参考点
机床加工时不能直接利用机床原点，可用参考点。 机床参考点由机械挡块或行程开关确定，它是一个固定点，通常 在各轴的正向极限位置。通过机床回参考点操作，可自动移动到 此点且建立正确的机床坐标系统。
采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这 样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带 来很大方便。
第6章 数控车削编程
3.进刀和退刀方式
对于车削加工， 进退刀时采用快 速走刀，以减少 空走刀的时间， 提高加工效率。 切削起点的确定 与工件毛坯余量 大小有关，同时 考虑刀具半径补 偿的建立段。
泸州职业技术学院 机电系
第6章 数控车削程
6.1 数控车削编程概述 6.2 车削加工的编程要点
一、基本指令的编程方法 二、刀具半径补偿 三、螺纹车削加工指令 四、车削固定循环
6.3 车削加工实训
第6章 数控车削编程
6.1 数控车削编程概述
数控车削编程中的数学计算并不复杂，因此，数控车削 编程基本上能用手工编程。手工编程需要结合零件图形 多做练习，才能学会编程方法与技巧且所编程程序准确 无误。