工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書（現(xiàn)代制造技術(shù)分冊(cè)）沈陽航空工業(yè)學(xué)院工程訓(xùn)練中心第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書（現(xiàn)代制造技術(shù)分冊(cè)）沈陽航空工業(yè)學(xué)院工程訓(xùn)1第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床1.2數(shù)控編程概述1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床1.22第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

1.1.1基本概念

數(shù)字控制技術(shù)（NumericalControlTechnologyNC）--是借助數(shù)字、字符和其它符號(hào)對(duì)某一過程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行控制的一種可編程的自動(dòng)化方法。 數(shù)控系統(tǒng)--實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。 數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）--采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControl，CNC）--以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床3

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

1.1.2數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成如圖所示。

第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)4

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

1.1.3數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床的種類很多，通?？梢詮囊韵虏煌嵌葋韺?duì)其分類： 1．按工藝用途分類 切削加工類：如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、FMC等。 成型加工類：數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。 特種加工類：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。 其它類型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、機(jī)器人等。第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)5

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 2．按控制功能分類 （1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；對(duì)軌跡不作控制要求；運(yùn)動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。

適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。

點(diǎn)位控制鉆孔加工示意圖工件刀具第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制鉆孔加工示意圖工件刀具第6

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

（2）輪廓控制數(shù)控機(jī)床 具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使工件相對(duì)于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控機(jī)床。

適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床。

工件刀具輪廓控制數(shù)控機(jī)床的加工示意圖第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床工件刀具輪廓控制數(shù)控機(jī)床的加工示7

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

3．按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類 （1）開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 沒有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的，故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。

減速器數(shù)控裝置控制電路步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)輸入圖1.5開環(huán)控制系統(tǒng)框圖第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床減速器數(shù)控控制步進(jìn)工作臺(tái)輸8

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 （2）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置?？色@得穩(wěn)定的控制性能，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)輸入半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度檢測(cè)元件速度反饋位置反饋轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控控制伺服工作臺(tái)輸入半閉9

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

（3）全閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。具有很高的位置控制精度。但很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)輸入閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖位置檢測(cè)元件速度檢測(cè)元件速度反饋位置反饋第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控控制伺服工作臺(tái)輸入閉環(huán)10 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 1.1.4數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)11 1.2數(shù)控編程概述

1.2.1機(jī)床坐標(biāo)軸

為簡(jiǎn)化編程和保證程序的通用性，對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和方向命名制訂了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定直線進(jìn)給坐標(biāo)軸用X，Y，Z表示，圍繞X，Y，Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A，B，C表示。相互關(guān)系用右手定則決定，如圖所示：右手笛卡爾坐標(biāo)系第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.2數(shù)控編程概述右手笛卡爾坐標(biāo)系第一章數(shù)控加工技術(shù)基12 1.2數(shù)控編程概述 1.2.2機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床零點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱為機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn)。在機(jī)床經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整后，這個(gè)原點(diǎn)便被確定下來，它是固定的點(diǎn)。 為了正確地在機(jī)床工作時(shí)建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)（測(cè)量起點(diǎn)），機(jī)床起動(dòng)時(shí)，通常要進(jìn)行機(jī)動(dòng)或手動(dòng)回參考點(diǎn)以建立機(jī)床坐標(biāo)系。第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.2數(shù)控編程概述第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)13 1.2數(shù)控編程概述

1.2.3工件坐標(biāo)系、程序原點(diǎn)和對(duì)刀點(diǎn) 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點(diǎn)為原點(diǎn)（也稱程序原點(diǎn)），建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標(biāo)系所取代。 對(duì)刀點(diǎn)是零件程序加工的起始點(diǎn)，對(duì)刀的目的是確定程序原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，對(duì)刀點(diǎn)可與程序原點(diǎn)重合，也可在任何便于對(duì)刀之處，但該點(diǎn)與程序原點(diǎn)之間必須有確定的坐標(biāo)聯(lián)系。

第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.2數(shù)控編程概述第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)14 1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)

一個(gè)零件數(shù)控程序是一組被傳送到數(shù)控裝置中去的指令和數(shù)據(jù)。一個(gè)零件數(shù)控程序是由遵循一定結(jié)構(gòu)句法和格式規(guī)則的若干個(gè)程序段組成的，而每個(gè)程序段是由若干個(gè)指令字組成的。

第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)15 1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu) 1.3.1指令字的格式

一個(gè)指令字是由地址符(指令字符)和帶符號(hào)（如定義尺寸的字）或不帶符號(hào)（如準(zhǔn)備功能字G代碼）的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組成的。程序段中不同的指令字符及其后續(xù)數(shù)值確定了每個(gè)指令字的含義。 1.3.2程序段的格式第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)16 1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu) 1.3.3程序的一般結(jié)構(gòu) 一個(gè)零件程序必須包括起始符和結(jié)束符，一個(gè)零件程序是按程序段的輸入順序執(zhí)行的而不是按程序段號(hào)的順序執(zhí)行的，但書寫程序時(shí)建議按升序書寫程序段號(hào)。華中數(shù)控裝置的程序結(jié)構(gòu)：

程序起始符：%(或O)符，%(或O)后跟程序號(hào) 程序結(jié)束：M02或M30第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)17工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書（現(xiàn)代制造技術(shù)分冊(cè)）沈陽航空工業(yè)學(xué)院工程訓(xùn)練中心第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書（現(xiàn)代制造技術(shù)分冊(cè)）沈陽航空工業(yè)學(xué)院工程訓(xùn)18第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床1.2數(shù)控編程概述1.3零件數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床1.219第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

1.1.1基本概念

數(shù)字控制技術(shù)（NumericalControlTechnologyNC）--是借助數(shù)字、字符和其它符號(hào)對(duì)某一過程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行控制的一種可編程的自動(dòng)化方法。 數(shù)控系統(tǒng)--實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。 數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）--采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControl，CNC）--以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床20

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

1.1.2數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成如圖所示。

第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)21

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

1.1.3數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床的種類很多，通?？梢詮囊韵虏煌嵌葋韺?duì)其分類： 1．按工藝用途分類 切削加工類：如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、FMC等。 成型加工類：數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。 特種加工類：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。 其它類型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、機(jī)器人等。第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)22

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 2．按控制功能分類 （1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；對(duì)軌跡不作控制要求；運(yùn)動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。

適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。

點(diǎn)位控制鉆孔加工示意圖工件刀具第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制鉆孔加工示意圖工件刀具第23

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

（2）輪廓控制數(shù)控機(jī)床 具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使工件相對(duì)于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控機(jī)床。

適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床。

工件刀具輪廓控制數(shù)控機(jī)床的加工示意圖第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床工件刀具輪廓控制數(shù)控機(jī)床的加工示24

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

3．按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類 （1）開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 沒有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的，故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。

減速器數(shù)控裝置控制電路步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)輸入圖1.5開環(huán)控制系統(tǒng)框圖第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床減速器數(shù)控控制步進(jìn)工作臺(tái)輸25

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 （2）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置?？色@得穩(wěn)定的控制性能，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)輸入半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度檢測(cè)元件速度反饋位置反饋轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控控制伺服工作臺(tái)輸入半閉26

1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

（3）全閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。具有很高的位置控制精度。但很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)輸入閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖位置檢測(cè)元件速度檢測(cè)元件速度反饋位置反饋第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控控制伺服工作臺(tái)輸入閉環(huán)27 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 1.1.4數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)28 1.2數(shù)控編程概述

1.2.1機(jī)床坐標(biāo)軸

為簡(jiǎn)化編程和保證程序的通用性，對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和方向命名制訂了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定直線進(jìn)給坐標(biāo)軸用X，Y，Z表示，圍繞X，Y，Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A，B，C表示。相互關(guān)系用右手定則決定，如圖所示：右手笛卡爾坐標(biāo)系第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.2數(shù)控編程概述右手笛卡爾坐標(biāo)系第一章數(shù)控加工技術(shù)基29 1.2數(shù)控編程概述 1.2.2機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床零點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱為機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn)。在機(jī)床經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整后，這個(gè)原點(diǎn)便被確定下來，它是固定的點(diǎn)。 為了正確地在機(jī)床工作時(shí)建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)（測(cè)量起點(diǎn)），機(jī)床起動(dòng)時(shí)，通常要進(jìn)行機(jī)動(dòng)或手動(dòng)回參考點(diǎn)以建立機(jī)床坐標(biāo)系。第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ) 1.2數(shù)控編程概述第一章數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)30 1.2數(shù)控編程概述

1.2.3工件坐標(biāo)系、程序原點(diǎn)和對(duì)刀點(diǎn) 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點(diǎn)為原點(diǎn)（也稱程序原點(diǎn)），建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標(biāo)系所取代。 對(duì)刀點(diǎn)是零件程序加工