数控加工技术明兴祖数控加工技术基础PPT课件
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数控编程： 根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码 及程序格式进行数控编程；
程序传输： 将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整
好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件。
手工编程的内容和步骤
选择并 确定进 行数控 加工的
内容
数控加 工的工
艺分析
1. 坐标轴的运动方向及其命名
统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并 使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给 维修和使用带来极 大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。
• 进给运动坐标系
ISO和中国标准规定： – 数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给) 定义为
坐标系中的一个坐标轴。
+X +Z
• Y坐标 （最后确定的坐标）
利用已确定的X.Z坐标的正方向，用右手定则 或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。
• 右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则 +Y方向为食指指向。
• 右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所 指的方向为+y。
2 坐标系
编程总是基于某一坐标系统的，为了编程方 便，一律假定工件不动，刀具运动，即编程 坐标系。因此，弄清楚数控机床坐标系和工 件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。
控系统的自动控制所取代。
阅读零件图纸： 充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工 件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；
工艺分析： 根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、 材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；
数学处理和制定工艺： 根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如：加工工艺路 线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进 给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开 或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；
程序传输： 将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整
好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件。
手工编程的内容和步骤
选择并 确定进 行数控 加工的
内容
数控加 工的工
艺分析
1. 坐标轴的运动方向及其命名
统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并 使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给 维修和使用带来极 大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。
• 进给运动坐标系
ISO和中国标准规定： – 数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给) 定义为
坐标系中的一个坐标轴。
+X +Z
• Y坐标 （最后确定的坐标）
利用已确定的X.Z坐标的正方向，用右手定则 或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。
• 右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则 +Y方向为食指指向。
• 右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所 指的方向为+y。
2 坐标系
编程总是基于某一坐标系统的，为了编程方 便，一律假定工件不动，刀具运动，即编程 坐标系。因此，弄清楚数控机床坐标系和工 件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。
控系统的自动控制所取代。
阅读零件图纸： 充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工 件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；
工艺分析： 根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、 材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；
数学处理和制定工艺： 根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如：加工工艺路 线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进 给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开 或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；
数控加工技术-明兴祖-第2章数控机床各组成部分的结构及其控制原理PPT课件
2021
5
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原返理回课件首页
如图2-3所示的数控系统带有4个CPU。目前使用的多微处理器 系统有三种不同的结构，即主从式结构、总线式多主CPU结构和分 布式结构。
2021
6
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原返理回课件首页
三、CNC系统的软件结构 （一）CNC系统软件的组成 CNC软件分为应用软件和系统软件。 CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软
资源重叠流水并行处理适用于多微处理器系统，资源重叠流水并行
处理是指在一段时间间隔内处理两个或多个任务，即时间重叠。由
于两种技术处理方式不同，相应的CNC软件也可设计成不同的结构
形式。不同的软件结构，对各任务的安排方式也不同，管理方式也
不同。
2021
9
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原返理回课件首页
2021
14
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原返理回课件首页
三、CNC进给伺服系统 CNC进给伺服系统是指用于CNC机床的伺服系统，它与前面 介绍的伺服系统相比较，具有精度高、稳定性好等优点，其结构 框图如图2-11所示。由于计算机的引入，用软件代替了大量的硬 件，因而使得硬件线路简单。在CNC进给伺服系统中还可用计算 机对伺服系统进行最优控制、前瞻控制等，从而提高整个系统的 性能。
数控加工技术 CAI课件
数控加工技术精品课程组
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控返回制课原件首理页
第一节 计算机数控系统 一、CNC系统的组成与特点 计算机数控系统（简称CNC系统）是在硬件数控（NC）系统 的基础上发展起来的，它用一台计算机完成数控装置的所有功 能。CNC系统由硬件和软件组成，其组成框图如图2-1所示。
《数控加工技术》课件
数控编程的基本概念
数控编程的定义
数控编程是根据零件图样和工艺要 求，使用数控语言或CAD/CAM软件
，编写出用于控制数控机床进行切 削加工的程序。
数控编程的步骤
分析零件图样和工艺要求、确定加 工工艺方案、建立数学模型、进行 加工轨迹的计算、生成数控程序和
程序校验等。
数控编程的语言
数控编程语言是一组用于描述零件 加工过程的指令集合，常见的数控 编程语言有G代码、M代码等。
根据零件的形状、尺寸和材料等要求，选 择合适的加工设备、刀具、夹具和切削参 数，制定出合理的加工工艺路线。
加工余量与切削用量的确定
工艺文件的编制
根据零件的加工精度和表面质量要求，确 定合理的加工余量和切削用量，以提高加 工效率和加工质量。
将制定的加工工艺路线、工艺参数和操作 规程等整理成工艺文件，以便生产部门按 照文件要求进行生产。
详细描述
轴类零件的数控加工实例包括各种传动轴、主轴、轴承座等，这些零件通常需要高精度 和高可靠性的加工要求。在加工过程中，需要采用合适的刀具和切削参数，确保零件的 尺寸精度、表面质量和形位公差达到要求。同时，还需要注意控制热变形和切削振动等
因素对加工精度的影响。
板类零件的数控加工实例
总结词
板类零件通常指平面度要求较高的薄板或厚板，其加工工艺要求相对较低，但也需要精确控制尺寸和形位公差。
详细描述
板类零件的数控加工实例包括各种机架、底座、盖板等，这些零件通常需要大尺寸和高刚性的加工要求。在加工 过程中，需要采用合适的加工策略和装夹方式，确保零件的平面度和形位公差达到要求。同时，还需要注意控制 切削参数和刀具磨损等因素对加工精度的影响。
模具零件的数控加工实例
总结词
数控加工技术基础篇PPT(共 135张)
原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床
模块一 数控概念及数控机床的产生 三、数控机床的组成
模块一 数控概念及数控机床的产生
1、（控制介质）加工程序载体
控制介质—人与机床之间建立某种联系，这种联系的 中间媒介物称为控制介质。
程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件 的位移信息。
载体—穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存 RAM）
模块一 数控概念及数控机床的产生
3、伺服系统（伺服控制装置）
作用：将数控装置发来的各种动作指令，转化 成机床移动部件的运动。
电动机（伺服驱动器件）： 步进电动机、 直流伺服电动机、 交流伺服电动机
模块一 数控概念及数控机床的产生
4、检测反馈系统 位置和速度测量系统。以实现进给伺服系统的闭 环控制。 作用：保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：
数控系统采用电子管元件-电子管时代 1959年 采用晶体管和印制电路板-第二代数控系统 1965年 出现小规模集成电路-第三代数控系统 1970年 出现小型计算机代替专用硬接线装置
-第四代数控系统（CNC系统） 1974年 以微处理器为核心的数控系统
-第五代数控系统（MNC系统） 1990年 以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安
模块二 数控机床的分类
二、按工艺用途分类
1、金属切削类数控机床 1）数控车床（NC Lathe）。 2）数控铣床（NC Milling Machine）。 3）加工中心（Machine Center）。 4）数控钻床（NC Drilling Machine）。 5）数控镗床（NC Boring Machine）。 6）数控齿轮加工机床（NC Gear Holling Machine）。 7）数控平面磨床（ NC Surface Grinding Machine）。
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镗
高，一般将主轴转速在10000-20000r/min以上定为高速切削；进给速度很
铣
高，通常达15-50m/min，最高可达90m/min；对于不同的切削材料和所釆
、 加 工 中 心
用的刀具材料，高速切削的含义也不尽相同。其优点在于：
加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍。 刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。切削力 降低大概30%~90%，提高了加工质量。
位置 18 - 76
床
机上激光对刀仪
标准
的
工件托盘转换装置
位置 7, 20, 48
类 型
红外工件测头
可选
重量
包括工件托盘交换装置
6500 kg
7
7
数控镗、铣及加工中心加工工艺
数
控 镗 铣 、
三坐标数控镗铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺
性能外，还具有加工形状复杂的二维以至三维复杂轮廓的能力。这些复 杂轮廓零件的加工有的只需二轴联动(如二维曲线、二维轮廓和二维区域 加工)，有的则需三轴联动(如三维曲面加工)，它们所对应的加工一般相 应称为二轴(或2.5轴)加工与三轴加工。 对于三坐标加工中心(无论是立
19 19
第五章 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数
控
镗
铣
、
加
工
中
心 加 工 的
立体曲面类零件:加工面为 空间曲面的零件称为立体 曲面类零件。这类零件的 加工面不能展成平面
箱体类零件：一般是指具 有孔系和平面，内部有一 定型腔，在长、宽、高方 向有一定比例的零件
异型件：外形不规则的 零件，大多要点、线、 面多工位混合加工
数控加工技术基本知识培训PPT课件
一、机床的坐标系
（4）旋转运动表示： 旋转运动用A、B、C表示，规定其分别是绕X、 Y、Z轴旋转的运动。按右手螺旋前进方向表 示其正方向。 （5）附加坐标： 如果有第二或第三组坐标平行于X、Y、Z 轴， 则分别指定U、V、W或P、Q、R来表示。其正 方向与X、Y、Z轴相同。
一、机床的坐标系
3、机床零点： 机床零点是机床上的一个固定点，由机床制 造厂设定。 数控车床的零点一般将其定义在主轴前端定 位面的中心。 数控铣床的零点因机床不同而不同。
一、准备功能字－G指令
5、G32－螺纹切削指令。 （1）功能：用于切削等螺距的圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺 纹等。 （2）格式：G32 X- Z- F（3）说明： （A） X、Z是目标点坐标，可以是绝对坐标，也可以是增量 坐标。 （B）F为Z轴方向的螺距（导程），范围为0.001～500.00mm， 车英制螺纹时，F为每英寸牙数。 （C）切削螺纹时，由于伺服系统的滞后，会使螺距发生变化， 因此必须设置升速段L1和降速段L2。此时，实际Z向切削行程 应为螺纹有效长度与升降长度之和，即W＝L＋L1＋L2，通常 取L1＝（1.5～2.5）P，L2＝（1～2）P，P－螺纹螺距。
三、数控机床的组成及工作过程
3、数控车床的组成： 数控车床（图1）也是由输入装置；数控 装置；伺服驱动系统（图2）、（图3）；辅 助装置（图4）、（图5）、（图6）和机床主 体等组成。
四、数控机床的分类
1、按工艺用途分： （1）普通数控机床：指在工艺过程中的一个 工序上，实现数控加工的自动化机床。如： 数控车床、数控铣床等。 （2）加工中心：特点使带有刀库与自动换刀 装置，零件一次装夹后，可以将大部分加工 面进行车、铣、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等 多工序加工。
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数字程序控制机床的产生，有效 地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批 量生产，特别是复杂型面零件提供了自动 化加工手段，使机械制造业的发展进入了 一个新的阶段。
2．数控设备的发展
电子管（1952年）、晶体管和印刷 电路板（1960年）、小规模集成电路（1965 年）、前三代数控系统是属于采用专用控制计 算 机 的 硬 逻 辑 （ 硬 线 ） 数 控 系 统 ， 简 称 NC （Numerical Control），目前已被淘汰。
数字控制（Numerical Control NC）是一种借 助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如 加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化 方法。 数控技术（Numerical Control Technology） 采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动 控制的技术。
数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技术对机床的加工过 程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典 型应用的例子。
在FMC和加工中心的基础上，通过增加物 流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央 控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的 制造系统称为柔性制造系统FMS。FMS不仅可以 进行长时间的无人化加工，而且可以实现多品 种零件的全部加工和部件装配，实现了车间制 造过程的自动化，它是一种高度自动化的先进 制造系统。
改型频繁，因此对加工机械产品的生 产设备提出了三高（高性能、高精度 和高自动化）的要求。
通用机床上是由人工操作，劳动 强度大，而且难以提高生产效率和保 证质量，实现这类产品生产的自动化 成为了机械制造业中长期未能解决的 难题。
仿形加工部分地解决了小批量、复 杂零件的加工，但有两个缺点：一是必须制 造相应的靠模或样件；二是靠模和样件的制 造误差和磨损影响加工精度。很难达到高精 度。
小型计算机（1970年）、微处理器或 微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数 控系统（90年代后）。这种数控系统又称为软 线 数 控 ， 即 计 算 机 数 控 系 统 ， 简 称 CNC （Computer Numerical Control）。
基于PC-NC的第六代数控系统，它 充分利用现有PC机的软硬件资源，规范设 计新一代数控。第六代数控的优势在于：
▪ 计算机辅助检验CAT（Computer Aided Testing）
▪ 计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System），
加工中心MC（Machining Center）。 在加工中心的基础上，通过增加多工 作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet Changer—APC）以及其他相关装 置，组成的加工单元称为柔性加工单元 （Flexible Manufacturing Cell—FMC）。 FMC不仅是实现了工序的集中和工艺的复 合，而且通过工作台（托盘）的自动交换 和较完善的自动监测、监控功能，可以进 行一定时间的无人化加工，从而进一步提 高了设备的加工效率。
解决高产优质的问题，也可采用专用 机床、组合机床、专用自动化机床以及专用 自动生产线和自动化车间进行生产。但是应 用这些专用生产设备，生产周期长，产品改 型不易，因而使新产品的开发周期增长，生 产设备使用的柔性很差。
精密复杂，加工批量小，改型频 繁，显然不能在专用机床或组合机床上加 工。而借助靠模和仿形机床，或者借助划 线和样板用手工操作的方法来加工，加工 精度和生产效率受到很大的限制。特别对 空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本 无法实现。
（1）元器件集成度高、可靠性好；
（2）技术进步快、升级代容易；
（3）提供了开放式的基础，可供利用的软、 硬件资源极为丰实。
数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必 不可少的物质手段；国家战略技术和体现国家 综合国力水平重要标志。
专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，
其实质是数控技术的竞争。 数字控制与数控技术
FMC构成分两大类：
1、加工中心配上自动托盘系统（APC）；
2、数控机床配机器人。
FMC既是柔性制造系统FMS （Flexible Manufacturing System） 的基础，又可以作为独立的自动化加工 设备使用，因此其发展速度较快。
柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）。
将市场预测、生产决策、产品设计、 产品制造直到产品销售的全过程均由计算 机集成管理和控制，由此构成的完整的自 动生产制造系统，称为计算机集成制造系 统（Computer Integrated Manufacturing System—CIMS）。
CIMS将一个更长的生产、经营活动进 行了有机的集成，实现了更高效益、更高 柔性的智能化生产，是当今自动化制造技 术发展的最高阶段。在CIMS中，不仅是生 产设备的集成，更主要的是以信息为特征 的技术集成和功能集成
数控加工技术 CAI课件
数控加工技术精品课程组
第一章 数控加工技术基础 第一节 数控设备简介
一、数控设备的产生与发展 现代制造业的水平和现代化程度
决定着整个国民经济的水平和现代化 程度
“ 各种经济时代的区别，不在于生 产什么，而在于怎样生产，用什么 劳动资料生产。” ——马克思
1．数控设备的产生 机械产品日趋精密、复杂，而且
二、数控设备的工作原理、组成与特点 1．数控设备的工作原理
工艺分析
工序卡
数控加 工程序
ESC A B C D E RST
14''
F GH
I
J
彩色 显示器
PgU K L M N O
数控系统（Numerical Control System）实现 数字控制的装置。
计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为控制核心的数字 控制系统。
▪ 计算机辅助设计CAD（ Computer Aided Design）、
▪ 计算机辅助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）、
2．数控设备的发展
电子管（1952年）、晶体管和印刷 电路板（1960年）、小规模集成电路（1965 年）、前三代数控系统是属于采用专用控制计 算 机 的 硬 逻 辑 （ 硬 线 ） 数 控 系 统 ， 简 称 NC （Numerical Control），目前已被淘汰。
数字控制（Numerical Control NC）是一种借 助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如 加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化 方法。 数控技术（Numerical Control Technology） 采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动 控制的技术。
数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技术对机床的加工过 程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典 型应用的例子。
在FMC和加工中心的基础上，通过增加物 流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央 控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的 制造系统称为柔性制造系统FMS。FMS不仅可以 进行长时间的无人化加工，而且可以实现多品 种零件的全部加工和部件装配，实现了车间制 造过程的自动化，它是一种高度自动化的先进 制造系统。
改型频繁，因此对加工机械产品的生 产设备提出了三高（高性能、高精度 和高自动化）的要求。
通用机床上是由人工操作，劳动 强度大，而且难以提高生产效率和保 证质量，实现这类产品生产的自动化 成为了机械制造业中长期未能解决的 难题。
仿形加工部分地解决了小批量、复 杂零件的加工，但有两个缺点：一是必须制 造相应的靠模或样件；二是靠模和样件的制 造误差和磨损影响加工精度。很难达到高精 度。
小型计算机（1970年）、微处理器或 微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数 控系统（90年代后）。这种数控系统又称为软 线 数 控 ， 即 计 算 机 数 控 系 统 ， 简 称 CNC （Computer Numerical Control）。
基于PC-NC的第六代数控系统，它 充分利用现有PC机的软硬件资源，规范设 计新一代数控。第六代数控的优势在于：
▪ 计算机辅助检验CAT（Computer Aided Testing）
▪ 计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System），
加工中心MC（Machining Center）。 在加工中心的基础上，通过增加多工 作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet Changer—APC）以及其他相关装 置，组成的加工单元称为柔性加工单元 （Flexible Manufacturing Cell—FMC）。 FMC不仅是实现了工序的集中和工艺的复 合，而且通过工作台（托盘）的自动交换 和较完善的自动监测、监控功能，可以进 行一定时间的无人化加工，从而进一步提 高了设备的加工效率。
解决高产优质的问题，也可采用专用 机床、组合机床、专用自动化机床以及专用 自动生产线和自动化车间进行生产。但是应 用这些专用生产设备，生产周期长，产品改 型不易，因而使新产品的开发周期增长，生 产设备使用的柔性很差。
精密复杂，加工批量小，改型频 繁，显然不能在专用机床或组合机床上加 工。而借助靠模和仿形机床，或者借助划 线和样板用手工操作的方法来加工，加工 精度和生产效率受到很大的限制。特别对 空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本 无法实现。
（1）元器件集成度高、可靠性好；
（2）技术进步快、升级代容易；
（3）提供了开放式的基础，可供利用的软、 硬件资源极为丰实。
数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必 不可少的物质手段；国家战略技术和体现国家 综合国力水平重要标志。
专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，
其实质是数控技术的竞争。 数字控制与数控技术
FMC构成分两大类：
1、加工中心配上自动托盘系统（APC）；
2、数控机床配机器人。
FMC既是柔性制造系统FMS （Flexible Manufacturing System） 的基础，又可以作为独立的自动化加工 设备使用，因此其发展速度较快。
柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）。
将市场预测、生产决策、产品设计、 产品制造直到产品销售的全过程均由计算 机集成管理和控制，由此构成的完整的自 动生产制造系统，称为计算机集成制造系 统（Computer Integrated Manufacturing System—CIMS）。
CIMS将一个更长的生产、经营活动进 行了有机的集成，实现了更高效益、更高 柔性的智能化生产，是当今自动化制造技 术发展的最高阶段。在CIMS中，不仅是生 产设备的集成，更主要的是以信息为特征 的技术集成和功能集成
数控加工技术 CAI课件
数控加工技术精品课程组
第一章 数控加工技术基础 第一节 数控设备简介
一、数控设备的产生与发展 现代制造业的水平和现代化程度
决定着整个国民经济的水平和现代化 程度
“ 各种经济时代的区别，不在于生 产什么，而在于怎样生产，用什么 劳动资料生产。” ——马克思
1．数控设备的产生 机械产品日趋精密、复杂，而且
二、数控设备的工作原理、组成与特点 1．数控设备的工作原理
工艺分析
工序卡
数控加 工程序
ESC A B C D E RST
14''
F GH
I
J
彩色 显示器
PgU K L M N O
数控系统（Numerical Control System）实现 数字控制的装置。
计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为控制核心的数字 控制系统。
▪ 计算机辅助设计CAD（ Computer Aided Design）、
▪ 计算机辅助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）、