数控加工概述
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数控加工技术概述(PPT 46页)
第1章 数控加工技术概述
计算机数控系统
操作面板 PLC
机床 I/O 电路和装置 主轴伺服单元 主轴驱动装置
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
数控机床组成:(数控程序\操作面板)、输入/输出设备、数控系 统、伺服系统、测量与反馈系统、机床本体
1.数控机床类型与加工范围 图片链接
2.数控加工视频
车削加工 铣削加工1
车铣加工
铣削加工2
箱体加工 自动换刀
第1章 数控加工技术概述
1.1.1数控机床的产生与发展
科学技术的不断发展对机械产品的品种、结构、精度、加 工效率的要求越来越高，单件、中小批量机械产品的比例越来 越大（70%-80%），传统的通用、专用机床和工艺设备已不能 适应高质量、高效率、多样化加工的要求，一种新型的数字控 制机床由此诞生。
此外，数控机床还包括：特殊装置（刀具自动交 换系统 、工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装 置\冷却装置\润滑装置等）
1.1.3数控技术的应用
数控技术不仅应用于机床的控制,还应用于科学技术 的各个领域,如:数控绘图机、数控测量仪、机器人、航天 航空领域等。
第1章 数控加工技术概述
1.2数控加工的特点及数控机床的分类
第1章 数控加工技术概述
第一章 数控加工技术概述
1.1数控机床概述 1.2数控机床的分类与数控加工的特点 1.3数控加工技术的发展方向
第1章 数控加工技术概述
1.1数控机床概述
本节主要讲解数控机床的概念、产生与发展历程、构成、工 作原理，数控技术在数控机床中的应用等。
数控加工技术
一 页
》 讲
转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件
结
稿 协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时， 束
只需要重新编写程序代码。
第1章 数控加工实用基础
数控加工的原理如图1-1所示。
《
数
上
控 零件 图纸
加 工
工艺分析 制备控制介质 程
序
校 数值计算 编程序清单 核
数控装置
输出装置
工
作
输入装置 伺服机构 台
下 一 页
》
讲
实现多种通讯协议，既满足单机需要，又能满足 结
稿 FMS(柔性制造系统)、CIMS(计算机集成制造系统)对基 束
层设备的要求。
第1章 数控加工实用基础
6) 智能化
《
21世纪的CNC系统将是一个高度智能化的系统。
数 控
具体是指系统应在局部或全部实现加工过程的自适应、
上 一 页
加 自诊断和自调整；多媒体人机接口使用户操作简单，
一 页
工 与
2) 高精度控制
下
编 程
一
它包括机床制造的几何精度和机床使用的加工精
页
》 讲
度控制两方面。
结
稿
束
第1章 数控加工实用基础
3) 高柔性化
《 柔性是指机床适应加工对象变化的能力。
数 控
4) 高一体化
上 一 页
加 工
CNC系统与加工过程作为一个整体，实现机电光声综合
与 控制。 编 程 5) 网络化
动部件之间来往传递信息的接口，主要用于接收机械操作
《 数
面板上的各种开关、按钮以及机床上各行程限位开关等信
上
控 号；或将CNC装置发出的控制信号送到强电柜，以及将各
数 控 加工 工艺
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课题三 数控机床刀具简介
主轴上换来的新刀号及换回刀库上的刀具号，均在PC内部相 应的存储单元进行记忆。随机换刀控制方式需要在PC内部设 置一个模拟刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库 的位置数和刀具号相对应。这种方法主要用于由软件完成的 选刀场合，从而消除了由于识刀装置的稳定性、可靠性所带 来的选刀失误。
元素的个数。
6.1.4一维数组程序举例
【例6.4】用键盘输入10个整数，输出其中的最大值。
main()
{
int i，max，a【10」;
printf(”input 10 numbers:\n");
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6.1 一维数组
for(1=0;1<10;1++)
scanf(”%d”，&a[i]);
(1)刀具编码方式。这种方式是采用特殊的刀柄结构进行编 码
刀具编码的具体结构如图8一11所示 (2)刀座编码方式。这种编码方式对刀库中的每个刀座都进
行编码，刀具也编号将刀具放到与其号码相符的刀座中。 图8一12所示为圆盘刀库的刀座编码装置 (3)编码附件方式。编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡
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课题二 数控加工工艺参数选择
一、确定走刀路线和安排加工顺序
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包 括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序 的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点:
1.寻求最短加工路线 如加工图8一1(a)所示零件上的孔系。图8-1(b)后，再加
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课题四 数控加工工艺与编程简介
一、数控加工工艺内容的选择
1.适于数控加工的内容 在选择时，一般可按下列顺序考虑: (1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容; (2)通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点
课题三 数控机床刀具简介
主轴上换来的新刀号及换回刀库上的刀具号，均在PC内部相 应的存储单元进行记忆。随机换刀控制方式需要在PC内部设 置一个模拟刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库 的位置数和刀具号相对应。这种方法主要用于由软件完成的 选刀场合，从而消除了由于识刀装置的稳定性、可靠性所带 来的选刀失误。
元素的个数。
6.1.4一维数组程序举例
【例6.4】用键盘输入10个整数，输出其中的最大值。
main()
{
int i，max，a【10」;
printf(”input 10 numbers:\n");
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6.1 一维数组
for(1=0;1<10;1++)
scanf(”%d”，&a[i]);
(1)刀具编码方式。这种方式是采用特殊的刀柄结构进行编 码
刀具编码的具体结构如图8一11所示 (2)刀座编码方式。这种编码方式对刀库中的每个刀座都进
行编码，刀具也编号将刀具放到与其号码相符的刀座中。 图8一12所示为圆盘刀库的刀座编码装置 (3)编码附件方式。编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡
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课题二 数控加工工艺参数选择
一、确定走刀路线和安排加工顺序
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包 括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序 的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点:
1.寻求最短加工路线 如加工图8一1(a)所示零件上的孔系。图8-1(b)后，再加
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课题四 数控加工工艺与编程简介
一、数控加工工艺内容的选择
1.适于数控加工的内容 在选择时，一般可按下列顺序考虑: (1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容; (2)通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点
数控加工技术
（2）过渡表面。工件上由切削刃 正在形成的那部分表面。它在切削过 程中不断变化，位于待加工表面和已 加工表面之间。
（3）已加工表面。工件上经刀具 切去多余金属层后而形成的新表面。
第1章 绪论
1.2 数控加工技术的发展趋势
返回
5.网络化 具有联网功能正逐渐成为现代数控设备的特征之一，如数控机床的远 程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作、远程培训等 都是以网络功能为基础的。
6.集成化 集成化一方面表现为数控机床向柔性自动化发展，即其控制从点（数 控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（柔性制造单元FMC、柔性 制造系统FMS、柔性生产线FTL、柔性制造生产线FML）向面（工段车间 独立制造、工厂自动化FA）、体（计算机集成制造系统CIMS、分布式网 络集成制造系统）的方向发展，另一方面表现为向注重应用性和经济性方 向发展。
第2章 数控加工基本知识
返回
2.1
金属切削运动及其形成的 表面
2.4
数控加工基本知识加工过程中的 主要现象及基本规律
2.2 刀具切削部分的几何参数 2.5 工件的安装、定位与夹紧
2.3 刀具的材料
第2章 数控加工基本知识
2.1 金属切削运动及其形成的表面
返回
金属切削过程是指工件上多
余的金属被刀具切除的过程和已 加工表面形成的过程。在这个过 程中始终存在着刀具与工件（金 属材料）之间切削和抗切削的矛 盾，并产生一系列重要现象，如 切屑的形成、切削力、切削热与 切削温度及积屑瘤等。
数控加工技术
数控加工技术
第1章 绪论 第2章 数控加工基本知识 第3章 数控加工方法 第4章 数控机床夹具
第5章 数控加工工艺 第6章典型零件加工工艺的制订 第7章 机械加工质量
（3）已加工表面。工件上经刀具 切去多余金属层后而形成的新表面。
第1章 绪论
1.2 数控加工技术的发展趋势
返回
5.网络化 具有联网功能正逐渐成为现代数控设备的特征之一，如数控机床的远 程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作、远程培训等 都是以网络功能为基础的。
6.集成化 集成化一方面表现为数控机床向柔性自动化发展，即其控制从点（数 控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（柔性制造单元FMC、柔性 制造系统FMS、柔性生产线FTL、柔性制造生产线FML）向面（工段车间 独立制造、工厂自动化FA）、体（计算机集成制造系统CIMS、分布式网 络集成制造系统）的方向发展，另一方面表现为向注重应用性和经济性方 向发展。
第2章 数控加工基本知识
返回
2.1
金属切削运动及其形成的 表面
2.4
数控加工基本知识加工过程中的 主要现象及基本规律
2.2 刀具切削部分的几何参数 2.5 工件的安装、定位与夹紧
2.3 刀具的材料
第2章 数控加工基本知识
2.1 金属切削运动及其形成的表面
返回
金属切削过程是指工件上多
余的金属被刀具切除的过程和已 加工表面形成的过程。在这个过 程中始终存在着刀具与工件（金 属材料）之间切削和抗切削的矛 盾，并产生一系列重要现象，如 切屑的形成、切削力、切削热与 切削温度及积屑瘤等。
数控加工技术
数控加工技术
第1章 绪论 第2章 数控加工基本知识 第3章 数控加工方法 第4章 数控机床夹具
第5章 数控加工工艺 第6章典型零件加工工艺的制订 第7章 机械加工质量
数控加工技术概述
➢车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）； ➢铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车
刀架）； ➢铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； ➢可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；
1.2 数控机床的产生与发展
۞控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，并为满足制 造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控 技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几 个方面：
3. 数控加工编程基础
３.1 机 床 坐 标 系
３.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定
对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我 国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直 角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个 坐标轴。
(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度， 改善了劳动条件
(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、 曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写 复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
1.5 数控系统的组成
现 代 数 控 机 床 一 般 由 数 控 装 置 (NC unit) 、 伺 服 系 统 (servo system) 、 位 置 测 量 与 反 馈 系 统 (feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机 床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结 构简图：
2.6 数控加工原理（续）
•当 F>0 时 ， NC 发 出 移 动 微 指 令 ， 使 控 如 如制何图轴确所向定示控，+制刀X轴具方X由、向OZ至移的A走，动向直一呢线？个OA是步其长理论；轨迹。 •当用F逐<点0比时较，法：N每C走发一出步与移理动论轨微迹指比较令一，下，使 控从制而轴确向定下+一Z步方的向走移向。动一个步长； •当起 于F点是=坐直0标线时（OA，0的，方可0程）以，为规终：点 X定/Z坐=NX标eC/（Z使eXe;,控Ze）制轴向 + X即或：+ZXeZ-方XZe向=0;移动一个步长 这 ① ②样可若 若点点以（（不XX,,ZZ断））在在地直 直趋线 线向上 下方 方终， ，点则 则： ：，ZZ图XXee--中XXZZee，><00;;带 箭 于头是的：折取F线=ZX轨e-X迹Ze是, 机床实际运动的插 补 在 由轨N插迹C判补，断运F算直的过符线程号O中。，A控是制理轴论每移轨动迹一，步之由前于，插先 补运算所取的步长很小，所以可以近 似地认为插补轨迹就是直线OA的理论
刀架）； ➢铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； ➢可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；
1.2 数控机床的产生与发展
۞控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，并为满足制 造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控 技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几 个方面：
3. 数控加工编程基础
３.1 机 床 坐 标 系
３.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定
对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我 国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直 角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个 坐标轴。
(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度， 改善了劳动条件
(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、 曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写 复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
1.5 数控系统的组成
现 代 数 控 机 床 一 般 由 数 控 装 置 (NC unit) 、 伺 服 系 统 (servo system) 、 位 置 测 量 与 反 馈 系 统 (feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机 床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结 构简图：
2.6 数控加工原理（续）
•当 F>0 时 ， NC 发 出 移 动 微 指 令 ， 使 控 如 如制何图轴确所向定示控，+制刀X轴具方X由、向OZ至移的A走，动向直一呢线？个OA是步其长理论；轨迹。 •当用F逐<点0比时较，法：N每C走发一出步与移理动论轨微迹指比较令一，下，使 控从制而轴确向定下+一Z步方的向走移向。动一个步长； •当起 于F点是=坐直0标线时（OA，0的，方可0程）以，为规终：点 X定/Z坐=NX标eC/（Z使eXe;,控Ze）制轴向 + X即或：+ZXeZ-方XZe向=0;移动一个步长 这 ① ②样可若 若点点以（（不XX,,ZZ断））在在地直 直趋线 线向上 下方 方终， ，点则 则： ：，ZZ图XXee--中XXZZee，><00;;带 箭 于头是的：折取F线=ZX轨e-X迹Ze是, 机床实际运动的插 补 在 由轨N插迹C判补，断运F算直的过符线程号O中。，A控是制理轴论每移轨动迹一，步之由前于，插先 补运算所取的步长很小，所以可以近 似地认为插补轨迹就是直线OA的理论
数控加工工艺与编程教案
数控加工工艺与编程教案第一章：数控加工概述1.1 数控加工的定义与发展1.2 数控系统的组成与工作原理1.3 数控加工的特点与应用范围1.4 数控加工的分类与加工过程第二章：数控加工工艺2.1 数控加工工艺的概念与作用2.2 数控加工工艺的制定与分析2.3 数控加工工艺参数的选择2.4 数控加工工艺举例第三章：数控编程基础3.1 数控编程的基本概念与任务3.2 数控编程的指令系统与编程规则3.3 数控编程的常用功能指令3.4 数控编程的实例分析第四章：数控编程方法与技巧4.1 数控编程的方法与步骤4.2 数控编程的策略与优化4.3 数控编程的错误与故障处理4.4 数控编程的技巧与实践经验第五章：数控加工仿真与操作5.1 数控加工仿真的意义与作用5.2 数控加工仿真软件的使用与操作5.3 数控加工操作的基本步骤与注意事项5.4 数控加工操作的实践训练与评估第六章：数控机床与刀具选择6.1 数控机床的分类与结构特点6.2 数控机床的选择依据与使用维护6.3 数控刀具的类型与选择原则6.4 刀具补偿与切削参数优化第七章：复杂零件的数控加工策略7.1 复杂零件数控加工的特点与难点7.2 零件加工工艺路线的规划与设计7.3 曲面加工与多轴数控加工技术7.4 高速数控加工与精密加工技术第八章：数控编程中的高级应用8.1 用户宏程序的编写与运用8.2 参数编程与加工策略的应用8.3 加工中心的编程与操作8.4 数控编程在自动化生产线中的应用第九章：数控加工质量控制与优化9.1 数控加工质量的定义与指标9.2 加工误差的分析与补偿9.3 加工过程的监控与质量控制9.4 数控加工工艺的优化与改进第十章：数控加工案例分析与实战10.1 数控加工案例的选取与分析方法10.2 案例中的数控编程技巧与问题解决10.3 数控加工实战训练的组织与实施10.4 数控加工成果的评价与反馈重点和难点解析一、数控加工概述难点解析：理解数控加工与传统加工的区别，掌握数控系统的工作原理和组成。
数控加工技术基础知识
特点
高精度、高效率、高柔性、自动 化程度高、适应性强。
数控加工技术的发展历程
起源
20世纪40年代，数控技术的概 念开始出现。
初步发展
20世纪50年代，第一台数控机 床诞生。
成熟阶段
20世纪80年代，随着计算机技 术的发展，数控加工技术逐渐 成熟。
发展趋势
智能化、网络化、复合化、环 保化。
数控加工技术的应用领域
数控加工刀具与材料
刀具材料
刀具磨损与寿命
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、 陶瓷和金刚石等，不同材料具有不同 的硬度、耐磨性和耐热性等特点。
刀具磨损与切削参数、切削材料、刀 具材料等因素有关，合理选择切削参 数和刀具材料可以延长刀具寿命。
刀具种类
数控加工中常用的刀具有铣刀、钻头、 铰刀、丝锥等，根据不同的加工需求 选择合适的刀具。
对零件图样进行工艺性分析，明确加 工要求、定位基准、加工余量等信息。
工艺方案制定
根据零件特点和加工要求，制定合理 的加工工艺方案，包括加工方法、工 序安排、装夹方式等。
数控加工工序设计
对每个工序进行详细设计，包括刀具 选择、切削参数确定、冷却方式等。
数控编程
根据工序设计结果，进行数控编程， 生成加工程序。
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数控加工切削参数的选择
主轴转速
根据切削材料和刀具材料的不同， 选择合适的主轴转速，以保证切 削效率和加工质量。
进给速度
进给速度应根据切削深度和切削材 料来确定，合理的进给速度可以提 高加工效率和表面质量。
切削深度与宽度
切削深度与宽度应根据加工需求和 刀具承受能力进行选择，过大或过 小的切削参数都可能影响加工质量 和效率。
辅助装置提供必要的加工条件和保障 操作安全。
高精度、高效率、高柔性、自动 化程度高、适应性强。
数控加工技术的发展历程
起源
20世纪40年代，数控技术的概 念开始出现。
初步发展
20世纪50年代，第一台数控机 床诞生。
成熟阶段
20世纪80年代，随着计算机技 术的发展，数控加工技术逐渐 成熟。
发展趋势
智能化、网络化、复合化、环 保化。
数控加工技术的应用领域
数控加工刀具与材料
刀具材料
刀具磨损与寿命
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、 陶瓷和金刚石等，不同材料具有不同 的硬度、耐磨性和耐热性等特点。
刀具磨损与切削参数、切削材料、刀 具材料等因素有关，合理选择切削参 数和刀具材料可以延长刀具寿命。
刀具种类
数控加工中常用的刀具有铣刀、钻头、 铰刀、丝锥等，根据不同的加工需求 选择合适的刀具。
对零件图样进行工艺性分析，明确加 工要求、定位基准、加工余量等信息。
工艺方案制定
根据零件特点和加工要求，制定合理 的加工工艺方案，包括加工方法、工 序安排、装夹方式等。
数控加工工序设计
对每个工序进行详细设计，包括刀具 选择、切削参数确定、冷却方式等。
数控编程
根据工序设计结果，进行数控编程， 生成加工程序。
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数控加工切削参数的选择
主轴转速
根据切削材料和刀具材料的不同， 选择合适的主轴转速，以保证切 削效率和加工质量。
进给速度
进给速度应根据切削深度和切削材 料来确定，合理的进给速度可以提 高加工效率和表面质量。
切削深度与宽度
切削深度与宽度应根据加工需求和 刀具承受能力进行选择，过大或过 小的切削参数都可能影响加工质量 和效率。
辅助装置提供必要的加工条件和保障 操作安全。
数控加工基础知识
8、5大功能指令 1）辅助功能指令（M指令） M03: 主轴正传 M04：主轴反转 M05：主轴停止 M06: 换刀 M08: 切削液打开 M09: 切削液关闭 M30: 程序结束
2）进给功能指令（F指令）：指定进给速 度的大小。 有两种控制方式： 每分钟进给方式：（mm/min) 如：F100 每转进给方式：(mm/r) 如：F0.1 一般的数控系统默认为每分钟进给方式。 3）刀具功能指令（T指令） 车床一般用四位数字。如：T0101，前两位 表示刀具号，后两位表示刀补号。 铣床一般用两位数字。如：T02，表示刀具 号为02.
2、数控技术的发展
1952年在美国麻省理工学院诞生了世界上第一台三 坐标联动的数控铣床 第一代 电子管NC
第二代 晶体管NC
第三代 小规模集成电路NC
CNC
第四代 小型计算机NC
MNC
第五代 微机NC
二、数控机床的组成
机床本体 数控机床 数控系统 输入输出装置 数控装置（核心） 伺服驱动系统 位置检测反馈装置 可编程逻辑控制器（PLC)
3）工件原点（编程原点） 工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形 状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点 数控车床上加工工件时，工件原点一般设在 主轴中心线与工件右端面(或左端面)的交点处。 数控铣床上加工工件时，工件原点一般设在 进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或对称 中心上。
2）机床参考点 机床原点相对应的还有一个机床参考点， 它也是机床上的一个固定点，通常不同于机 床原点。一般来说，加工中心的参考点设在 工作台位于极限位置时的一基准点上。该极 限位置通过机械挡块来调整和确定，但必须 位于各坐标轴的移动范围内。为了在机床工 作时建立机床坐标系，要通过参数来指定参 考点到机床原点的距离，此参数通过精确测 量来确定。一般，机床工作前，必须先进行 回参考点动作，各坐标轴回零，才可建立机 床坐标系