还剩28页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
数控教程教学课件数控技术概述什么是数控技术?数控系统基本组成数控(CNC)是计算机数字控制控制单元(Computer NumericalControl)的简称,是一种利用数字信息对机床进行控制包含中央处理器、存储器和输入/输的自动化技术数控技术起源于20世纪40出接口,负责解释和执行加工程序年代,经历了从NC(数字控制)到CNC(计算机数字控制)的发展历程现代数控系统通过将设计图纸转化为数字驱动单元指令,精确控制机床运动,实现高精度、高效率的自动化加工将控制信号转换为机械运动,通常包括伺服系统和主轴驱动执行单元数控机床分类数控车床数控铣床加工中心主要用于旋转类零件加工,如轴、盘、套适用于平面、型腔、曲面等复杂形状加工集车、铣、钻、镗等多种功能于一体,配备等加工特点是工件旋转,刀具进给精度刀具旋转,工件或刀具进给精度可达自动换刀系统,一次装夹可完成多道工序,可达±
0.005mm±
0.01mm提高加工效率其他专用数控机床•数控磨床-用于高精度表面磨削•数控线切割-适用于复杂轮廓加工•数控激光切割机-适用于薄板材料的高精度切割数控系统结构信息处理系统包括计算机硬件、系统软件和应用软件,负责程序解释和处理伺服控制系统将数字指令转换为机械运动,精确控制各轴的位置、速度和加速度机械执行系统执行机构,包括进给系统、主轴系统和辅助系统等数控系统信息流程CAD/CAM系统生成加工程序→数控系统接收并解释程序→指令转换为电脉冲信号→伺服系统控制机床运动→执行加工操作→反馈信号返回控制系统进行误差修正数控加工原理设计与编程使用CAD软件设计零件,通过CAM软件生成数控程序,或直接手工编程程序输入与验证将程序输入数控系统,通过仿真或空运行验证程序正确性工件装夹与对刀将工件安装到机床上,设置工件坐标系统,调整刀具位置自动加工启动程序,数控系统解释指令并控制机床按预定轨迹运动,完成加工数控编程基础程序结构常用代码与代码G M%O0001程序名N10G90G54G17N20G00X100Y100N30M03代码功能S
1000...N100M30%G00快速定位G01直线插补G02/G03圆弧插补顺/逆时针G17/G18/G19平面选择XY/ZX/YZM03/M04主轴正/反转一个典型的数控程序包括程序开始符、程序号、程序段、程序结束符每个程序段包含段号N、准备功能G、进给功能F、主轴功能S和辅助功能M08/M09冷却液开/关M等编程步骤及流程0102工艺分析确定加工参数分析零件图纸,确定加工内容、加工方法和工序安排选择合适的刀具、切削用量(转速、进给速度)和切削路径0304建立坐标系编写程序确定工件坐标系的位置,设定编程原点使用G代码和M代码编写加工程序,或使用CAM软件自动生成0506程序检查程序优化通过仿真软件或图形显示检查程序的正确性,排除潜在错误优化切削路径和参数,提高加工效率和质量编程前准备工作十分重要,包括充分了解机床性能参数、刀具特性、工件材料特性等良好的编程习惯能显著提高工作效率和减少错误典型指令详解G直线运动指令圆弧运动指令G00X100Y100Z50;快速定位G01X150G02X100Y100I50J0F100;顺时针圆Y150F100;直线插补,进给速度弧G03X100Y100I0J50F100;逆时针F=100mm/min圆弧G02顺时针圆弧插补,I、J指定圆心相对于起G00快速定位,以机床最大速度移动,用于非点的增量值切削移动G03逆时针圆弧插补,可用R指定半径代替I、G01直线插补,按指定进给速度F移动,用于J切削加工绝对编程G90所有坐标值都相对于工件坐标系原点例如G90G01X100Y100表示移动到工件坐标系中的100,100点增量编程G91所有坐标值都相对于当前位置例如G91G01X10Y10表示从当前位置向X正方向移动10mm,向Y正方向移动10mm代码功能与应用M主轴控制•M03-主轴正转•M04-主轴反转•M05-主轴停止示例M03S1000(主轴正转,转速1000rpm)冷却液控制•M08-冷却液开•M09-冷却液关示例G01X100F200M08(直线进给同时开启冷却液)程序控制•M00-程序暂停•M01-选择性停止•M30-程序结束并回到起点•M99-子程序返回实际应用案例对于一个需要人工检查的精密零件,可以在关键工序后插入M00指令暂停程序,检查完成后再继续加工这种做法可以提高零件的合格率,减少废品率安全提示始终确保在主轴停止M05后再更换刀具或调整工件,以防意外伤害坐标系与对刀数控机床坐标系统机床坐标系G53以机床参考点为原点的固定坐标系工件坐标系G54-G59以工件上的某点为原点的坐标系局部坐标系G52临时建立的坐标系,用于简化编程工件坐标系设定对于编程至关重要,直接影响加工精度工件零点设定方法
1.使用对刀仪自动测量
2.使用测针或百分表手动测量
3.通过试切法确定零点位置刀具坐标设置工件坐标设置通过刀具长度补偿G43和刀具半径补偿G41/G42,可以方便地适应不同刀具尺寸,无需修改程使用G54-G59可预设多达6组工件坐标系,便于多工位加工或多面加工使用G10可以在程序中序刀具数据通常存储在刀具偏置表中直接修改工件坐标系数据数控机床操作流程开机准备
1.检查机床各部分是否正常
2.打开电源和气源
3.按下控制面板上的启动按钮回机床参考点选择手动模式,按照X、Y、Z顺序依次回零,确保机床建立正确的坐标系统装夹与对刀固定工件,装入刀具,设置工件坐标系,输入刀具补偿数据程序传输与检查输入或传输加工程序,使用单段或空运行模式检查程序正式加工选择自动模式,调整进给倍率,启动程序执行加工控制面板常见按键功能模式选择手动、单段、自动、编辑、MDI等运行模式进给调节调整进给速度的百分比,通常为0-150%主轴调节调整主轴转速的百分比急停按钮紧急情况下立即停止所有运动数控刀具选择刀具材料选择材料类型适用范围高速钢HSS一般加工,适合低速切削硬质合金高速切削,适合大部分材料陶瓷刀具超高速干切削,适合硬材料金刚石刀具非铁金属和复合材料的精加工立方氮化硼CBN淬硬钢的高速切削车削刀具铣削刀具钻孔刀具刀具参数设置刀具长度补偿刀具半径补偿G43G41/G42补偿不同刀具的长度差异,使程序中的Z轴坐标值不补偿刀具半径,使刀具中心沿着与轮廓偏移一个刀具需要因刀具长度变化而修改测量方法包括半径的路径移动•使用对刀仪自动测量•G41刀具在轮廓左侧(逆铣)•接触法手动测量•G42刀具在轮廓右侧(顺铣)•使用预设仪离线测量•G40取消刀具半径补偿刀具磨损补偿补偿刀具在使用过程中的磨损量,延长刀具使用寿命并保持加工精度•定期检查刀具磨损情况•根据实测尺寸调整补偿值•达到临界值时更换刀具正确设置刀具补偿数据对保证加工精度至关重要现代数控系统通常提供刀具管理功能,可以存储和管理大量刀具数据,包括刀具类型、尺寸、使用寿命等信息一些先进系统甚至支持刀具断裂检测和自动更换功能加工工艺路线设计0102分析零件图纸确定加工基准理解零件的几何特征、尺寸精度和表面粗糙度要求,确定基准面和关键尺选择合适的定位基准,确保各工序加工基准的一致性,减少累积误差寸0304工序划分确定装夹方式根据工件结构特点和精度要求,将整个加工过程分解为若干工序,如粗加根据工件形状和加工要求,设计合理的装夹方案,确保工件稳定性和加工可工、半精加工、精加工等达性0506选择刀具和切削参数确定切削路径根据工序要求选择合适的刀具,确定切削速度、进给量和切削深度等参数设计刀具运动轨迹,优化进给方向和切削顺序,减少空切时间工艺优化举例对于一个需要多面加工的复杂零件,可以通过合理的工序安排,减少装夹次数例如,利用四轴或五轴数控机床的旋转功能,一次装夹完成多个面的加工,既提高了效率,又保证了各加工面之间的相对位置精度常见加工方式车削加工铣削加工车削是利用车刀对旋转的工件进行切削加工的方法铣削是利用旋转的铣刀对工件进行切削加工的方法外圆车削加工工件的外圆柱面平面铣削加工平面内孔车削加工工件的内孔轮廓铣削加工二维轮廓端面车削加工与旋转轴垂直的平面型腔铣削加工封闭型腔螺纹车削加工各种螺纹曲面铣削加工三维曲面成形车削使用成形刀具加工复杂轮廓钻孔加工磨削加工特种加工典型零件编程案例1车床外圆、端面、切槽案例%O0001外圆车削示例N10G90G54G18;绝对值编程,工件坐标系,ZX平面N20G28U0W0;回工件坐标系参考点N30T0101;选择1号刀具并补偿N40G50S3000;主轴最高转速限制N50G96S180M03;恒线速切削,180m/min,主轴正转N60G00X60Z5;快速接近工件N70G01Z0F
0.2;切削加工端面N80G01X-1F
0.15;切削到中心N90G00X52Z5;快速移动到外圆起点N100G71P110Q200U
0.3W
0.1F
0.2;粗车循环N110G01X48;轮廓起点N120G01Z-50;外圆轮廓N130G01X50;台阶N140G01Z-95;外圆轮廓N150G01X46Z-97;倒角N160G01Z-100;端面N200G01X42;轮廓终点N210G70P110Q200F
0.1;精车循环N220G00X60Z50;返回安全位置N230T0202;换槽刀N240G96S150M03;设置切削速度N250G00X52Z-40;快速移动到切槽位置N260G01X48F
0.1;切槽进给N270G01X52;退刀N280G00X100Z100;返回安全位置N290M30;程序结束%零件特征外径Φ50mm,长100mm,中间有一个宽5mm、深2mm的环形槽典型零件编程案例2铣床平面轮廓加工%O0002轮廓铣削示例N10G90G54G17G40G49;设置初始状态N20G28X0Y0Z0;回机床参考点N30T1M06;更换1号刀具Φ10平底立铣刀N40G43H01;刀具长度补偿N50S6000M03;主轴转速6000rpm,主轴正转N60G00X-20Y-20;快速定位到起点N70G00Z5;快速下降到安全高度N80G01Z-10F500;切入工件,进给速度500mm/minN90G01X0Y0F800;线性移动到轮廓起点N100G01X50;直线段N110G01Y30;直线段N120G03X70Y50I0J20;逆时针圆弧,圆心增量值I0,J20N130G01X100;直线段N140G02X120Y30I0J-20;顺时针圆弧N150G01Y0;直线段N160G01X0;直线段返回起点N170G00Z50;快速抬刀N180G28X0Y0Z0;返回参考点N190M30;程序结束%零件特征一个带有曲线轮廓的平面零件,材料为铝合金,厚度10mm复杂曲线插补策略•对于简单圆弧,使用G02/G03直接编程•对于复杂曲线,可使用多段小圆弧或直线近似•对于自由曲面,建议使用CAM软件自动生成刀具路径•使用刀具半径补偿G41/G42可简化轮廓编程数控仿真介绍常用仿真软件Vericut专业数控仿真验证软件,支持多种数控系统NC Simul功能强大的加工仿真与优化软件CAM系统集成仿真如Mastercam、UG NX等CAM软件自带的仿真功能控制系统仿真如FANUC、SIEMENS等控制系统自带的图形仿真数控仿真是在实际加工前,通过计算机软件模拟数控加工过程的技术,可以验证程序正确性,检查刀具路径,预测加工结果仿真验证内容仿真策略仿真调试方法•程序语法检查•从简单到复杂逐步验证•单步执行,观察每条指令的效果•刀具路径可视化•关注特殊工艺和危险操作•设置断点,重点分析关键程序段•碰撞检测•验证各种工况下的加工情况•利用剖面视图检查内部特征后处理与代码导出NC什么是后处理?后处理是将CAM系统生成的通用刀具路径(APT数据或CL数据)转换为特定数控系统可识别的NC代码的过程不同的数控系统(如FANUC、SIEMENS、HAAS等)使用略有差异的代码格式,后处理器负责进行这种转换后处理器的重要性•确保程序兼容性与可执行性•优化加工参数和策略•添加特定机床功能的代码•提高程序可读性和可维护性常见后处理问题•坐标系转换错误•特殊功能代码缺失•机床特有参数设置不当•刀具补偿处理不正确0102后处理设置后处理设置UG NXMastercam在UG NX中,后处理设置通过制造→程序→后处理菜单完成需要选择正确的后处理器文件.ptp或.tcl,并设置输出选项在Mastercam中,通过机床类型和控制器选择后处理器,可以设置机床参数、程序格式和特殊功能选项0304后处理器自定义代码验证与优化对于特殊需求,可以修改现有后处理器或创建新的后处理器这通常需要了解后处理器语言(如NX的TCL语言或Mastercam的后处理后的NC代码通常需要进行验证和优化,可以使用编辑器手动修改或使用专用工具进行批处理PST语言)典型数控软件介绍Mastercam UGNX•全球最流行的CAM软件之一•集成CAD/CAM/CAE功能的高端软件•操作界面直观,易于学习•强大的五轴加工和复杂曲面处理能力•提供车铣复合加工、线切割等多种模块•与西门子数控系统完美集成•拥有丰富的后处理器库•知识库功能可重用加工经验•适合中小型企业和教育机构•适合航空航天等高端制造领域功能对比Mastercam UGNX用户界面直观简洁,功能集中功能全面,界面复杂学习难度较低,入门快较高,学习周期长多轴加工能力良好,操作简便优秀,算法先进仿真功能基本满足需求高度真实,检查全面数控编程常见错误语法错误逻辑错误•指令格式错误(如G01写成GO1)•刀具路径不合理(如未避开夹具)•参数遗漏(如圆弧缺少半径或圆心参数)•加工顺序不当(如精加工在粗加工前)•标点符号错误(如使用中文标点)•刀具选择不当(如使用大直径刀具加工小圆角)•坐标值格式不符(如小数点位置错误)•切削参数不合适(如进给速度过快)•坐标系混淆(如绝对与增量坐标混用)错误示例G01X100Y100,F200逗号错误正确示例G01X100Y100F200错误示例N10G90G00X100Y100N20G91X50未明确切换到增量模式防错检查方法典型错误案例注意事项
1.利用软件语法检查功能某操作者在车削一个轴类零件时,忘记取消刀具半径补偿G40,导致下一工序•坚持使用注释,说明程序功能加工时刀具路径偏移,造成工件尺寸超差
2.使用仿真软件验证刀具路径•程序分段,便于修改和维护
3.采用空运行或单段方式首次执行程序解决方法在每个工序结束时,添加G40指令明确取消刀具半径补偿,并在程•定期备份程序,防止意外丢失序开头统一设置初始状态
4.降低进给速度进行试切•建立标准编程规范,提高一致性数控加工安全规范操作前安全检查操作中安全要点•检查机床电气和机械状态•保持安全门关闭状态•确认安全防护装置完好•不要触摸旋转的刀具或工件•检查工件装夹牢固•不要用手清理切屑•确认刀具安装正确•注意观察加工过程•清除工作区域障碍物•发现异常立即停机•确认冷却液和润滑油充足•保持工作区域良好照明操作后安全措施•确保刀具和主轴完全停止•使用钩子或刷子清理切屑•清洁机床和工作区域•完成工作后关闭电源•做好工作记录发现异常情况如刀具异常振动、异常噪音、火花、烟雾等立即停机按下急停按钮或使用停止键报告故障通知主管或维修人员等待专业处理不要自行处理机械或电气故障任何时候安全都是第一位的!遵守安全规程不仅保护操作者,也保护设备和工件违反安全规程可能导致严重人身伤害或设备损坏数控设备日常维护设备维护的重要性定期维护数控设备可以延长使用寿命,提高加工精度,减少故障停机时间,降低维修成本良好的维护习惯是保证高效生产的基础1日常维护每班次进行,包括清洁机床表面,清除切屑,检查冷却液和润滑油位2周期维护每周或每月进行,包括检查导轨磨损情况,更换过滤器,检查电气系统3预防性维护按照厂商建议的时间间隔进行,包括更换关键部件,校准精度,升级软件润滑系统维护冷却系统维护•定期检查润滑油位和油质•定期更换冷却液•按要求添加指定型号润滑油•清洁冷却液箱和过滤器•清洁润滑油路和喷嘴•检查冷却液泵和管路•检查润滑泵工作状态•防止冷却液变质或污染电气系统维护机械系统维护•检查电气柜温度和通风•检查导轨和丝杠磨损情况•清洁电路板和风扇•检查各轴回程间隙高级数控技术简介多轴联动技术多轴联动是指数控系统同时控制3个以上轴协调运动的技术通常包括•3+2轴加工3轴联动加2轴定位•4轴联动X、Y、Z三轴加一个旋转轴•5轴联动X、Y、Z三轴加两个旋转轴多轴加工可以减少装夹次数,加工复杂曲面,提高加工效率和精度五轴加工技术五轴加工是当前最先进的数控加工技术之一,主要优势包括•可加工复杂曲面和型腔•实现刀具垂直于加工表面•减少装夹次数,提高精度•缩短刀具长度,提高刚性•优化切削条件,延长刀具寿命自动换刀系统自动测量技术ATC现代加工中心通常配备自动换刀系统,可存储数十把刀具,根包括工件自动测量和刀具自动测量,利用测头或激光系统,在据程序自动更换这大大提高了加工效率,减少了辅助时间加工过程中检测尺寸和位置,实现闭环控制和自适应加工高速加工HSM高速加工采用高主轴转速和进给速度,结合优化的切削路径,显著提高材料去除率和表面质量,特别适合模具加工多轴数控加工案例加工策略
1.采用5轴联动加工,一次装夹完成全部工序
2.使用球头铣刀进行曲面精加工
3.刀具保持与曲面法向一致,优化切削条件
4.分区加工,控制切削力和热变形程序段示例(SIEMENS840D控制系统)N100TRAORI;激活5轴变换N110G642;路径平滑控制N120X100Y50Z30A20B35F1000;5轴联动N130COMPSURF ON;启用曲面补偿...复杂航空零件案例该零件是航空发动机涡轮叶片,采用高温合金材料,具有复杂的扭曲曲面和薄壁结构传统3轴加工难以保证精度和效率工艺亮点加工效果应用领域•通过刀具轴向控制TCPM,保持刀具与曲面法向一致•加工精度达到±
0.01mm•航空航天复杂结构件•使用高级曲面插补算法,确保曲面连续性•表面粗糙度Ra
0.8μm•汽车模具制造•采用变进给率策略,根据曲率自动调整进给•加工时间比传统方法缩短60%•医疗假体和植入物•实时刀具长度补偿,提高精度•刀具寿命延长40%•精密仪器零部件工业应用项目案例汽车发动机缸盖加工项目工艺规划项目背景•采用专用夹具,一次装夹完成多个工序某汽车零部件供应商需要批量生产发动机缸盖,材料为铝合金,年产量50,000件,要求高精度和高效率•使用卧式加工中心,配备自动换刀和自动测量系统•设计4工位回转工作台,实现加工与装卸并行质量控制加工工序•使用刀具监控系统,实时检测刀具状态
1.粗铣平面和定位基准•每100件抽检一件进行全尺寸检测
2.钻孔和攻丝•采用SPC统计过程控制,监控关键尺寸趋势
3.精铣气道和燃烧室
4.加工配合面和安装孔
5.在线检测关键尺寸±
5.5h
99.7%¥
3200.02mm单件加工周期合格率单件加工成本关键尺寸精度包括装夹、加工、检测和卸载的总时间经过工艺优化后的产品合格率包括材料、人工、设备折旧和辅助材料配合面和关键孔位的加工精度数控智能制造趋势数字化工厂数字化工厂是将传统制造业与信息技术深度融合的新型制造模式在数字化工厂中,每台设备都是网络节点,通过工业互联网相互连接,实现数据共享和协同工作•虚拟设计与仿真验证•数字孪生技术应用•柔性生产线配置•生产过程全程可视化系统集成MES制造执行系统MES是连接企业管理层和车间控制层的桥梁,负责生产计划执行、资源调度、质量管理等功能•数控设备与MES系统无缝对接•实时生产数据采集与分析•智能排产与任务分配•质量追溯与过程控制可视化监控远程诊断通过传感器网络和数据采集系统,实时监控设备运行状态、加工进度和质量参数,在大屏幕上直观显示生产情况专家可以远程访问数控设备,查看运行数据和故障信息,提供在线诊断和解决方案,大大缩短故障处理时间人工智能应用机器人集成利用机器学习算法分析历史数据,预测设备故障,优化加工参数,自动生成加工程序,提高生产效率和产品质量将工业机器人与数控设备集成,实现工件自动装卸、刀具自动更换、成品自动搬运等功能,打造无人化生产线教学实训项目设计实训项目设计原则•由简到难,循序渐进•理论与实践相结合•覆盖常见加工工艺•注重工程实用性•培养创新思维实训方式•模拟训练-使用仿真软件•操作训练-使用实际设备•项目训练-完成综合任务•竞赛训练-提高技能水平教学目标•掌握数控编程基本原理和方法•熟悉常用数控设备操作流程•培养工艺分析和优化能力•提高实际问题解决能力•培养安全生产和质量意识数控车床实训数控铣床实训实训CAD/CAM
1.基本操作与对刀练习
1.基本操作与坐标设置
1.软件基本操作
2.简单轴类零件加工
2.平面和型腔加工
2.二维图形绘制与加工常见问题与答疑如何处理数控机床不按程序运行的情况?如何提高数控加工精度?首先检查程序语法是否正确,控制系统模式是否正确设置然后检查坐标系统设置,刀具补偿值是否正确如果问题仍然存在,可能是PLC程序提高精度需要从多方面入手确保机床本身精度良好,减少机械间隙;选用高精度刀具并正确测量;优化切削参数,减小切削力和热变形;合理或伺服系统故障,需要联系专业维修人员安排粗精加工工序;采用恒温环境等数控编程中的区别是什么?生成的程序太大,机床无法执行怎么办?G54-G59CAMG54-G59是6组预设工件坐标系,它们的作用相同,都是为了方便在同一机床上加工不同工件或同一工件的不同部位使用多个工件坐标系可以可以采用以下方法优化后处理器,减少不必要的代码;调整刀具路径参数,减少点数;使用程序压缩功能如FANUC的COMPRES;将程序分减少重新对刀的次数,提高效率割成若干子程序;采用外部存储和DNC传输方式加工中常见问题问题现象可能原因尺寸超差刀具补偿错误、刀具磨损、热变形表面粗糙进给速度过快、刀具不锋利、切削振动刀具过早磨损切削参数不当、冷却不足、材料过硬工件变形装夹不当、切削力过大、材料应力释放学习方法建议总结与展望数控技术的发展趋势智能化人工智能和机器学习技术将深度融入数控系统,实现自主优化和决策网络化基于工业互联网的设备互联与协同,实现生产资源的高效配置绿色化低能耗、低排放、高效率的绿色制造技术将成为主流融合化加工与增材制造技术结合,实现复杂零件的高效制造职业发展路径数控操作员→数控编程员→工艺工程师→制造工程师→技术主管数控操作员→质量检验员→质量工程师→质量经理数控编程员→CAM工程师→CAD/CAM系统管理员→IT技术主管数控操作员→设备维修技师→设备工程师→设备经理持续学习建议核心竞争力行业前景•关注行业新技术和新标准•扎实的理论基础和实践能力随着智能制造的发展,数控技术人才需求将持续增长精通数控技术并具备数字化、网络化知识的复合型人才将成为企业争夺的焦点数控技术将始终是先•参加专业培训和技能认证•良好的问题分析和解决能力进制造业的核心支撑技术。
个人认证
优秀文档
获得点赞 0