《数控原理与数控机床》说课-课件PPT(演讲义示稿)

二、数控加工程序的输入：
1.输入(MDI、磁盘、DNC接口) 2.零件加工程序的存放形式（P23）
（两区： 零件加工程序存储区：连续存储，不留空隙； 目录区：含程序名称、程序首址、程序终址）
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第四节 数控加工程序的输入
零件程序的存储形式—系统内部代码(表2-5)
二.数控机床的坐标系 机床的坐标原点在机床上某一点，是固定不变的，机床出厂已
确定。机床的换刀点，托板的交换点，…这些点在机床上都是固定 点。 （1）机床坐标系: 在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需 要控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不同运动 方向。 （2）工件坐标系：程序编制人员在编程时使用的坐标系。在这个 坐标系内编程可以简化坐标计算，减少错误，缩短程序长度。
CRT/MDI(Cathode – reytube/man data input)
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第二节 数控机床的坐标系统
2． 对刀点的确定 对刀点也称起刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。
a）对称零件的对刀点选择 b）钻孔加工时的对刀点选择 图2-6 对刀点的选择
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第三节 信息输入
一.数控系统的信息 数字量:对各坐标轴的运动进行数字控制。如对进给各坐标 轴运动的控制。 开关量:实现辅助功能，如主轴的启停、换向，冷却、润滑 的启停等。
第二章 数控系统程序输入与通信
第一节 程序编制的基础知识 第二节 数控机床的坐标系统 第三节 信息输入 第四节 数控加工程序的输入 第五节 数控加工程序的预处理 第六节 数控系统的通信接口与网络
1
第一节 程序编制的基础知识
一、数控编程的概念
编程的内容与步骤
数控编程的过程可以用流程图2-1表示。各环节简 要说明如下：

FFH
G
67H
47H 11H EOR 0BH A5H
22H
21
第五节 数控加工程序的预处理
地址 2000H 2001H 2002H 2003H 2004H 2005H 2006H 2007H
表2-6 数控加工程序存储器
内容
地址
内容
地址
内容
10H
2008H
01H
2010H
00H
00H
2009H
12H
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第五节 数控加工程序的预处理
刀具 A B
图2-7 刀具半径补偿
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第五节 数控加工程序的预处理
2 刀具长度补偿及刀具半径补偿 具体应用 加工中心：一个重要组成部分就是自动换刀装置，在一次加 工中使用多把长度不同的刀具，需要有刀具长度补偿功能。 轮廓铣削加工：为刀具中心沿所需轨迹运动，需要有刀具半 径补偿功能。 车削加工：可以使用多种刀具，数控系统具备了刀具长度和 刀具半径补偿功能，使数控程序与刀具形状和刀具尺寸尽量无关， 可大大简化编程。
进给速度控制方法和所采用的插补算法有关 1.开环控制系统--脉冲增量插补方式下进给速度控制
以步进电机作为执行元件的开环数控系统中，各坐标的进 给速度是通过控制向步进电机发出脉冲的频率来实现的，所以 进给速度处理是根据程编的进给速度值来确定脉冲源频率的过
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第五节 数控加工程序的预处理
三、 进给速度处理（控制）
为什么要控制进给速度
对于任何一个数控机床来说，都要求能够对进给速度进行 控制，它不仅直接影响到加工零件的表面粗糙度和精度，而且 与刀具和机床的寿命和生产效率密切相关。
按照加工工艺的需要，进给速度的给定一般是将所需的进 给速度用F代码编入程序。对于不同材料的零件，需根据切削速 度、切削深度、表面粗糙度和精度的要求，选择合适的进给速 度。

数控编程的方法
数控编程的方法包括手工编程和自动编程两 种。手工编程是依靠人工进行编程，适用于 简单的零件加工；自动编程是利用计算机进 行编程，适用于复杂的零件加工。
CNC系统的插补原理
插补的概念
插补是指在两个已知坐标点之间进行数据点 的密化处理，生成中间点的坐标数据。
插补的方法
插补的方法包括直线插补和圆弧插补两种。 直线插补是在两点之间进行直线插补，生成 一系列中间点的坐标数据；圆弧插补是在两 点之间进行圆弧插补，生成一系列中间点的
润滑保养
按照机床制造商的推荐，定期对 数控机床的滑动部分和传动部件 进行润滑，以减少磨损和摩擦。
数控机床的故障分类与诊断方法
硬件故障
包括电气元件损坏、线路故障等，需 要通过检查和更换损坏部件来解决。
软件故障
由于程序错误或系统设置不当引起的 故障，需要修正程序或调整系统设置 。
机械故障
如传动部件卡滞、轴承损坏等，需要 修复或更换损坏的机械部件。
误差补偿的方法包括温度补偿、非 线性补偿、重复定位误差补偿等， 根据具体的应用场景和要求选择合 适的补偿方法。
06 数控机床的维护 与故障诊断
数控机床的日常维护与保养
定期检查
对数控机床进行定期检查，包括 电气系统、机械部件、冷却系统 等，确保各部分正常工作。
清洁保养
保持数控机床的清洁，定期清理 灰尘和杂物，以防止对机床精度 和寿命造成影响。
坐标数据。
04 数控机床伺服系 统
伺服系统的组成与分类
要点一
伺服系统的组成
伺服系统是数控机床的重要组成部分，主要由伺服驱动器 、伺服电机和反馈装置等组成。
要点二
伺服系统的分类
根据控制方式的不同，伺服系统可以分为开环控制、半闭 环控制和全闭环控制三种类型。

排除方法
根据故障诊断结果，采取相应的维修措施，如更 换损坏部件、调整参数等。
预防性保养措施建议
保持机床清洁
定期清理切屑、擦拭机床，避免 灰尘、油污等对机床造成损害。
定期检查
定期对机床各部位进行检查，及 时发现并处理潜在问题。
加强润滑
根据机床润滑要求，定期加注润 滑油或润滑脂，确保机床各部件 得到充分润滑。
数控车床网络化技术
介绍数控车床网络化技术的实现方式及在智 能制造中的应用前景。
数控车床自动化技术
分析数控车床自动化技术的现状与发展方向， 如自动上下料、自动换刀等。
数控车床绿色制造技术
探讨数控车床绿色制造技术的意义及实现途 径，如节能减排、环保型切削液等。
07 总结与展望
课程重点内容回顾
数控车床基本概念、分类及 应用领域
数控编程步骤
包括分析零件图样、确定加工工艺过程、 数学处理、编写零件加工程序、程序校 验与首件试切等。
常用编程指令介绍
准备功能指令
如G00（快速定位）、G01（直 线插补）、G02/G03（圆弧插补） 等，用于控制刀具的运动轨迹。
辅助功能指令
如M03（主轴正转）、M05（主 轴停止）、M08（冷却液开）等，
参数调整方法 根据加工过程监控结果，可以适时调整进给速度、主轴转 速等参数，以提高加工效率和保证加工质量。
异常处理措施 在加工过程中如遇到异常情况，如刀具磨损、工件变形等， 需要及时采取相应措施进行处理，避免影响加工质量和机 床安全。
加工后质量检测与评估
1 2 3
质量检测方法 加工完成后需要对工件进行质量检测，常用的检 测方法包括尺寸测量、表面粗糙度检测、形位公 差检测等。
复杂曲面零件加工编程

02
数控机床的工作原理
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心，它按照输入的程序 指令，经过计算和处理后，输出脉冲信号给伺服系统
，控制机床各部分按规定的动作进行加工。
输标02入题
数控装置主要由输入输出装置、数控装置和主控制装 置组成。
01
03
数控装置根据输入的加工程序进行计算和处理，输出 脉冲信号给伺服系统。
数控机床的环保措施
01
02
03
减少噪音污染
优化机械部件的设计和装 配工艺，降低数控机床运 行时的噪音。
控制废气排放
采用低污染的液压和润滑 系统，减少废气的排放。
废弃物处理
建立废弃物分类处理系统 ，对油污、金属屑等废弃 物进行妥善处理，以减少 对环境的污染。
数控机床的能效管理与节能技术
能源监测与控制
确定加工工艺
根据图纸和加工要求，确定加 工的顺序、刀具、切削参数等
。
建立坐标系
根据工件和机床的实际情况， 建立合适的坐标系，以便描述 刀具的运动轨迹。
编写加工程序
根据加工工艺和坐标系，使用 数控编程语言编写加工程序。
程序调试和优化
在数控机床上对加工程序进行 试运行，检查程序的正确性和 加工效果，根据需要进行调整
通过能源监测系统实时监 测数控机床的能耗情况， 实现能源的有效控制和管 理。
高效传动系统
采用高效传动部件，如高 精度轴承和齿轮，降低机 械损失和能耗。
空调节能技术
合理利用数控机床内部的 空调系统，保持适宜的工 作温度，降低能耗。
感谢您的观看
THANKS
写加工程序；自动编程指利用 CAD/CAM软件，通过计算机辅
助计算和生成加工程序。

（2）比较计算 ▪ 将给定的位移量存入指令寄存器，坐标移动时位置计数 器以零开始进行加法计算，两者相比较，在计数值与给 定值相符时停止进给。 ▪ 位置计算与比较的软件控制流程如图5-8所示
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5-7 点位/直线切削控制系统的结构框图
▪ 点位/直线切 削控制系统 有较完善的 进给，主轴 转速、刀具 选择及辅助 技能的寄存 与控制。一 般采用液脉 冲马达或功 率步进电机 驱动完成。
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5-8 位置计算与比较的软件控制流程图
▪ 第一次判别 G90/G91，若为增 量方式，则为G91 方式的减法计数器 预置数。
▪ 第二次判断 G90/G91标志是为 区分绝对值方式和 增量方式，每走一 步运算一次，每次 都要判别是否需要 降速，以保证准确 定位。
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5.2 插补原理
数控机床第5章数控原理与 系统
▪ 一、数控系统的基本原理
▪ 数控技术(Numerical Control-NC)—是一种自动控制技术，是利用数字
化信号对控制对象加以控制的一种方法。
▪ 计算机数控系统是数控机床的核心，它的功能是接受载体送来的加工信息， 经计算和处理后去控制机床的具体动作。
▪ 计算机数控技术的工作过程： ▪ （1） 输入 ▪ （2） 译码 ▪ （3） 数据处理 ▪ （4） 插补 ▪ （5） 伺服控制 ▪ （6） 管理程序
（位1置）计进算行与电➢比平较转从的化实功和现放方能大法角度去分，接口电路解决的问题有两类。 数从据而采 达样到插很➢补高用的1小进.段给单直速线度台来。逼机近床给定内轨迹部，各插补部输出件的之是下间一个的插信补周息期内交各换轴要问运动题的距离，不需要每走一步脉冲当量插补一次， 四图、5-2M2、是S内、➢装T型功2P能L.的C机的实C现床NC与框图机。 床之间或机床与计算机之间的信息交换问题。

•
例4-1 插补直线OA，A（5，3）
序 偏差判别 进给方向 号
0
1
F0,0＝0
+X
2
F1,0＝-3<0
+Y
3
F1,1＝2>0
+X
4
F2,1＝-1<0
+Y
5
F2,2＝4>0
+X
6
F3,2＝1>0
+X
7
F4,2＝-2<0
+Y
8
F4,3＝3>0
+X
偏差计算
F0,0＝0,Xe=5,Ye=3 F1,0＝F0,0－Ye＝-3 F1,1＝F1,0＋Xe＝2 F2,1＝F1,1－Ye＝-1 F2,2＝F2,1＋Xe＝4 F3,2＝F2,2－Ye＝1 F4,2＝F3,2－Ye＝-2 F4,3＝F4,0＋Xe＝3 F5,3＝F4,3－Ye＝0
F0,0＝0
－X
F1,0＝F0,0－|Ye|＝ -3
n=1
2
F1,0＝-3<0
+Y
F1,1＝F1,0＋|Xe|＝1
n=1+1=2<N
3
F1,1＝1>0
－X
F2,1＝F1,1－|Ye|＝-2
n=2+1=3<N
4
F2,1＝-2<0
+Y
F2,2＝F2,1＋|Xe|＝2
n=3+1=4<N
5
F2,2＝2>0
－X
1
F0,0＝0
+X
F1,0＝F0,0－Ye＝-5
n=1
2
F1,0＝-5<0

05 数控机床的发展趋势与挑 战
高精度、高效率发展趋势
高精度加工技术
随着制造业对加工精度要求的不 断提高，数控机床的高精度加工 技术得到了广泛应用，如超精密
磨削、高速切削等。
高效率加工技术
通过优化切削参数、提高切削速度、 减少非切削时间等措施，实现高效 率加工，提高生产效率。
复合加工技术
将多种加工技术集成在一台机床上， 实现一次装夹完成多道工序的加工， 提高加工效率。
定时、定量为机床各运动部件 提供润滑，减少磨损和故障， 提高机床稳定性和使用寿命。
自动冷却系统
对加工区域进行冷却，降低切 削温度，提高刀具寿命和加工
质量。
04 数控机床的操作与维护
操作界面及基本操作
操作界面介绍
包括显示屏、操作面板、功能键等组成部分的说明。
基本操作流程
详细阐述从开机、回零、选择程序到加工完成的整个 操作流程。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
操作面板
人机交互界面，用于输入加 工指令、调整机床参数以及
监控机床运行状态等。
03 数控机床的工作原理
加工过程自动化原理
01
02
03
数控系统控制
通过预先编程的指令，控 制机床各轴的运动轨迹、 速度和加速度，实现加工 过程的自动化。
伺服驱动系统
将数控系统输出的控制信 号转换为机床各轴的驱动 力矩，驱动机床各轴按照 预定的轨迹进行运动。
局限性
对操作人员技术要求高、设备投 资大、维护成本高等。
02 数控机床的组成
主机部分
01
02
03
04
床身
数控机床的基础部件，用于支 撑和固定其他部件，保证机床

3、按伺服系统分类
（1）开环数控系统；（2）半闭环数控系统；（3）闭环数控系统
（1）开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统）， 故系统稳定性好。
CNC 插补指令
脉冲频率f 脉冲个数n
换算
f、n
脉冲环 形分配
变换
A相、B
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
（2） 半闭环数控系统
第一节拍——偏差判别 第二节拍——进给 第三节拍——偏差计算 第四节拍——终点判别
如此不断重复上述四个节拍就可 以加工出所要求的轮廓。
开始
偏差判别
坐标进给
y
偏差计算
3 2
终点判 1 别
O1
Y
2N 3
E(4,3)
4
x
给 结束
（2） 直线插补的运算程序流程
3）不同象限的直线插补
对第二象限，只要用| x |取
出一进给脉冲，刀具从这点向 y 方向迈进一步，新加工点
P(xi , y j1 ) 的偏差值为
Fi, j1 xe ( y j 1) xi ye
xe y j xi ye xe Fi, j xe
即： Fi, j1 Fi, j xe
2）节拍控制和运算程序流程 （1） 直线插补的节拍控制 逐点 比较法直线插补的全过程，每走一步 要进行以下四个拍节：
的加工偏差有以下三种情况：
若点 P(xi , y j ) 正好落在圆弧上，则下式成立
xi2
y
2 j
x02
y02
R2
若加工点 P(xi , y j ) 落在圆弧外侧，则 RP R ，即：
xi2
y

数控机床的发展历程
数控机床的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机刚刚问世，人们开始探索将计算机技术应用于 机床控制。
经过几十年的发展，数控机床的技术不断成熟，应用领域不断扩大，已经成为制造业中不可或缺的重要 设备。
目前，随着信息技术和智能制造技术的不断发展，数控机床正朝着更高精度、更高效率、更智能化的方 向发展。
01
数控编程步骤
02
零件图纸分析
加工工艺分析
03
数控编程
确定加工方案 坐标系设定 输入几何参数
数控编程
程序检查和仿真
切削参数设定
刀具参数设定
01
03 02
译码与预处理
01
02
03
04
05
译码与预处理定 义
语法检查
语义检查
加工工艺性检查 刀具补偿计算
译码与预处理是数控机床 在执行加工程序之前，对 加工程序进行解析和预处 理的过程。这个过程包括 对输入的加工程序进行语 法检查、语义检查、加工 工艺性检查和刀具补偿计 算等。
数控机床的重要性
提高加工精度和效率
数控机床采用高精度数控系统，能够实现高精度加工，提高生产 效率和产品质量。
降低劳动强度
数控机床自动化程度高，减少了人工干预和劳动强度，提高了生产 安全性和劳动生产率。
促进制造业转型升级
数控机床是制造业转型升级的重要支撑，能够推动企业实现数字化、 智能化制造，提升产业竞争力。
高效率
数控机床的自动化程度 高，可以大幅提高加工 效率，减少人工干预。
加工范围广
数控机床可以加工各种 复杂形状和材料，满足
不同领域的需求。
可编程性
通过编程控制，数控机床 可以实现自动化加工，提 高生产效率和产品质量。