第4章热能与动力机械制造工艺学资源-陶正良 张华.ppt

第4章 数控加工基础 本章讲述以下几个问题： 4.1 数控技术概述 4.2 数控编程技术 4.3 加工中心 4.1 数控技术概述 4.1.1 数控技术的基本概念 4.1.2 机床数控技术的组成 4.1.3 数控加工零件的过程 4.1.4 数控机床的分类 4.1.5 数控技术的发展优势 4.1.1 数控技术的基本概念 国家标准（GB/T 8129－1997）把机床数控技术定义为“用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”，简称数控（ numerical control，NC）。数控机床就是采用了数控技术的机床。数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码或其他符号编码指令规定的程序。 4.1.2 机床数控技术的组成 机床数控技术由机床本体、数控系统和外围技术组成，如图4-1所示。 1. 数控系统 数控系统是一种程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。 由输入输出装置、计算机数控(computer numerical control，CNC)装置、可编程控制器(programmable logic control，PLC)、主轴伺服驱动装置、进给伺服驱动装置以及检测装置等组成。 2. 外围技术 外围技术主要包括工具系统(主要指刀具系统)、编程技术和管理技术。 4.1.3 数控加工零件的过程 在数控机床上加工零件的整个过程如下： 1. 零件图工艺处理 2. 数学处理 3. 数控编程 4. 程序输入 5. 译码 6. 数据处理 7. 插补 8. 伺服控制与加工 4.1.4 数控机床的分类 4.1.5 数控技术的发展优势 第一代数控（1952~1959年）：采用电子管构成的硬件数控系统； 第二代数控（1959~1965年）：采用晶体管电路为主的硬件数控系统； 第三代数控（1965年开始）：采用小、中规模集成的硬件数控系统； 第四代数控（1970年开始）：采用大规模集成的小型通用电子计算机数控系统； 第五代数控（1974年开始）：采用微型计算机控制的系统； 第六代数控（1990年开始）：采用工控PC机的通用CNC系统。 20世纪80年代开始，随着科学技术的发展，先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高的要求， 目前数控技术朝以下方向发展。 高速度、高精度 柔性化、功能集成化 智能化 高可靠性 网络化 4.2 数控编程技术 数控编程的主要内容包括：分析加工要求并进行工艺设计，以确定加工方案，选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立工件的几何模型，、计算加工过程中刀具相对工件的运动轨迹或机床运动轨迹；按照数控系统可接受的程序格式，生成零件加工程序，然后对其进行验证和修改，直到得到合格的加工程序。 4.2.1 发展历程 20世纪50年代，麻省理工学院（MIT）设计了一种专门用与机械零件数控加工程序编制的语言APT。其后MIT组织美国各大飞机公司共同开发了APTⅡ。 60年代，在APTⅡ基础上研制的APTⅢ已经到了应用阶段。以后又几经修改和充实，发展成为APT-Ⅳ、APT-AC、APT-Ⅳ/SS。 1972年，美国洛克西德加里福尼亚飞机公司首先研制成功采用图象仪辅助设计、绘图和编 制数控加工程序的一体化系统CADAM系统，从此揭开了CAD/CAM一体化的序幕。1975年，法国达索飞机公司引进CAMAM系统，为已有的二维加工系统CALIBRB增加二维设计和绘图功能，1978年进一步扩充，开发了CATIA系统。 目前，应用较为广泛的有APT-Ⅳ/SS、CADAM、CATIA、EUKLID、UG Ⅱ、INTERGRAPH、Pro/E、MasterCAM等，这些系统的数控编程功能都比较强，且各有特色。 国内西北工业大学、华中理工大学等开发的图形编程系统如NPU/GNCP和InteCAM也具有2.5D零件加工和雕塑曲面多轴加工等功能，达到了实用化程度。 4.2.2 数控编程的内容和步骤 数控编程的主要内容包括： 1. 零件图纸分析 拿到零件图纸后首先要进行数控加工工艺性分析，根据零件的材料、毛坯种类、形状、尺寸、精度、表面质量和热处理要求确定合理的加工方案，并选择合适的数控机床。 2. 工艺处理 工艺处理涉及内容较多，主要有以下几点： (1) 加工方法和工艺路线的确定。 (2) 刀具、夹具的设计和选择。 (3) 对刀点的选择。 (4) 加工路线的确定。 (5) 切削用量的去顶。 3. 数学处理 4. 程序编制 5. 控制介质制备 6. 程序校验和试切削 4.2.3 数控编程的方法 1. 手工编程 手工编程是指又人工完成数控编程的全部工作，包括零件图纸分析、工艺处理、数学处理、程序编制等。