Hs数控技术
数控技术指用数字、文字符号组数字指令实现台或台机械设备作控制技术所控制通位置、角度、速度等机械量与机械能量流向关关量数控产依赖于数据载体二进制形式数据运算现1908穿孔金属薄片互换式数据载体问世;19世纪末纸数据载体并具辅助功能控制系统发明;1938香农美麻省理工院进行数据快速运算传输奠定现代计算机包括计算机数字控制系统基础数控技术与机床控制密切结合发展起1952第台数控机床问世世界机械工业史件划代事件推自化发展
现数控技术叫计算机数控技术目前采用计算机实现数字程序控制技术种技术用计算机按事先存贮控制程序执行设备控制功能由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组数控装置使输入数据存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能实现均通计算机软件完
数控技术发展趋势
数控技术应用给传统制造业带革命性变化使制造业工业化象征且随着数控技术断发展应用领域扩计民些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)发展起着越越重要作用些行业所需装备数字化已现代发展趋势目前世界数控技术及其装备发展趋势看其主要研究热点几面
1.高速、高精加工技术及装备新趋势
效率、质量先进制造技术主体高速、高精加工技术极提高效率提高产品质量档缩短产周期提高市场竞争能力本先端技术研究其列5现代制造技术际产工程(CIRP)其确定21世纪研究向
轿车工业领域产30万辆产节拍40秒/辆且品种加工轿车装备必须解决重点问题;航空宇航工业领域其加工零部件薄壁薄筋刚度差材料铝或铝合金高切削速度切削力情况才能些筋、壁进行加工近采用型整体铝合金坯料掏空制造机翼、机身等型零件替代零件通众铆钉、螺钉其联结式拼装使构件强度、刚度靠性提高些都加工装备提高速、高精高柔性要求
EMO2001展情况看高速加工进给速度达80m/min甚至更高空运行速度达100m/min左右目前世界许汽车厂包括我海通用汽车公司已经采用高速加工组产线部替代组合机床美CINCINNATI公司HyperMach机床进给速度达60m/min快速100m/min加速度达2g主轴转速已达60000r/min加工薄壁飞机零件用30min同零件般高速铣床加工需3h普通铣床加工需8h;德DMG公司双主轴车床主轴速度及加速度别达12*!000r/mm1g
加工精度面近10普通级数控机床加工精度已由10μm提高5μm精密级加工则3~5μm提高1~1.5μm并且超精密加工精度已始进入纳米级(0.01μm)
靠性面外数控装置MTBF值已达6 000h伺服系统MTBF值达30000h表现非高靠性
实现高速、高精加工与配套功能部件电主轴、直线电机快速发展应用领域进步扩
2. 5轴联加工复合加工机床快速发展
采用5轴联三维曲面零件加工用刀具佳几何形状进行切削仅光洁度高且效率幅度提高般认1台5轴联机床效率等于2台3轴联机床特别使用立氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件5轴联加工比3轴联加工发挥更高效益5轴联数控系统、主机结构复杂等原其价格要比3轴联数控机床高数倍加编程技术难度较制约5轴联机床发展
前由于电主轴现使实现5轴联加工复合主轴结构简化其制造难度本幅度降低数控系统价格差距缩促进复合主轴类型5轴联机床复合加工机床(含5面加工机床)发展
EMO2001展新本工机5面加工机床采用复合主轴实现4垂直平面加工任意角度加工使5面加工5轴加工同台机床实现实现倾斜面倒锥孔加工德DMG公司展DMUVoution系列加工装夹5面加工5轴联加工由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制
3. 智能化、放式、网络化代数控系统发展主要趋势
21世纪数控装备具定智能化系统智能化内容包括数控系统各面:追求加工效率加工质量面智能化加工程自适应控制工艺参数自;提高驱性能及使用连接便智能化前馈控制、电机参数自适应运算、自识别负载自选定模型、自整定等;简化编程、简化操作面智能化智能化自编程、智能化机界面等;智能诊断、智能监控面内容、便系统诊断及维修等
解决传统数控系统封闭性数控应用软件产业化产存问题目前许家放式数控系统进行研究美NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、本OSEC(Open System Environment for Controller)ONC(Open Numerical Control System)等数控系统放化已经数控系统未路所谓放式数控系统数控系统发统运行平台面向机床厂家终用户通改变、增加或剪裁结构象(数控功能)形系列化并便用户特殊应用技术诀窍集控制系统快速实现同品种、同档放式数控系统形具鲜明性名牌产品目前放式数控系统体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库及数控系统功能软件发工具等前研究核
网络化数控装备近两际著名机床博览新亮点数控装备网络化极满足产线、制造系统、制造企业信息集需求实现新制造模式敏捷制造、虚拟企业、全球制造基础单元内外些著名数控机床数控系统制造公司都近两推相关新概念机EMO2001展本山崎马扎克(Mazak)公司展CyberProduction Center(智能产控制简称CPC);本隈(Okuma)机床公司展IT plaza(信息技术广场简称IT广场);德西门(Siemens)公司展Open Manufacturing Environment(放制造环境简称OME)等反映数控机床加工向网络化向发展趋势
4. 重视新技术标准、规范建立
(1) 关于数控系统设计发规范
前所述放式数控系统更通用性、柔性、适应性、扩展性美、欧共体本等纷纷实施战略发展计划并进行放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)研究制定世界3经济体短期内进行几乎相同科计划规范制定预示数控技术新变革期临我2000始进行ONC数控系统规范框架研究制定
(2) 关于数控标准
数控标准制造业信息化发展种趋势数控技术诞50间信息交换都基于ISO6983标准即采用GM代码描述何(how)加工其本质特征面向加工程显已越越能满足现代数控技术高速发展需要际研究制定种新CNC系统标准ISO14649(STEP-NC)其目提供种依赖于具体系统性机制能够描述产品整命周期内统数据模型实现整制造程乃至各工业领域产品信息标准化
STEP-NC现能数控技术领域革命于数控技术发展乃至整制造业产深远影响首先STEP-NC提种崭新制造理念传统制造理念NC加工程序都集单计算机新标准NC程序散互联网数控技术放式、网络化发展向其STEP-NC数控系统减少加工图纸(约75%)、加工程序编制间(约35%)加工间(约50%)
目前欧美家非重视STEP-NC研究欧洲发起STEP-NCIMS计划(1999.1.1~
)参加项计划自欧洲本20CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商术机构美STEP Tools公司全球范围内制造业数据交换软件发者已经发用作数控机床加工信息交换超级模型(Super Model)其目标用统规范描述所加工程目前种新数据交换格式已经配备SIEMENS、FIDIA及欧洲OSACA-NC数控系统原型机进行验证
数控机床程序编制
.数控机床编程
数控机床程序编制三种:即手工编程、自编程CAD/CAM
1. 手工编程
由工完零件图析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直程序输入检验适用于点位加工或几何形状太复杂零件非费且编制复杂零件容易错
2. 自编程
使用计算机或程编机完零件程序编制程于复杂零件便
3. CAD/CAM
利用CAD/CAM软件实现造型及图象自编程典型软件Master CAM其完铣削二坐标、三坐标、四坐标五坐标、车削、线切割编程类软件虽功能单简单易价格较低仍目前企业选择
二.数控机床程序编制内容步骤
1. 数控机床编程主要内容
析零件图、确定加工工艺程、进行数处理、编写程序清单、制作控制介质、进行程序检查、输入程序及工件试切
2. 数控机床步骤
1) 析零件图工艺处理
根据图零件几何形状尺寸技术要求进行析明确加工内容及要求决定加工案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理走刀路线及选择合理切削用量等
同应发挥数控系统功能数控机床本身能力确选择刀点切入式尽量减少诸换刀、转位等辅助间
2) 数处理
编程前根据零件几何特征先建立工件坐标系根据零件图纸要求制定加工路建立工件坐标系首先计算刀具运轨迹于形状比较简单零件(直线圆弧组零件)需计算几何元素起点、终点、圆弧圆、两几何元素交点或切点坐标值
3) 编写零件程序清单
加工路线工艺参数确定
数控机床的坐标系
一.确定原则(JB3052-82)
1.刀具相对静止、工件运动的原则:这样编程人员在不知是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下,就可以依据零件图纸,确定加工的过程。
2.标准坐标系原则:即机床坐标系确定机床上运动的大小与方向,以完成一系列的成形运动和辅助运动。
3.运动方向的原则:数控机床的某一部件运动的正方向,是增大工件与刀具距离的方向。
二.坐标的确定
1.Z坐标
标准规定,机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标(如:铣床、钻床、车床、磨床等);如果机床有几个主轴,则选一垂直于装夹平面的主轴作为主要主轴;如机床没有主轴(龙门刨床),则规定垂直于工件装夹平面为Z轴。
2.X坐标
X坐标一般是水平的,平行于装夹平面。对于工件旋转的机床(如车、磨床等),X坐标的方向在工件的径向上;对于刀具旋转的机床则作如下规定:
当Z轴水平时,从刀具主轴后向工件看,正X为右方向。
当Z轴处于铅垂面时,对于单立柱式,从刀具主轴后向工件看,正X为右方向;龙门式,从刀具主轴右侧看,正X为右方向。
3.Y、A、B、C及U、V、W等坐标
由右手笛卡儿坐标系来确定Y坐标,A,B,C表示绕X,Y,Z坐标的旋转运动,正方向按照右手螺旋法则(见图1)。
若有第二直角坐标系,可用U、V、W表示。
4.坐标方向判定
当某一坐标上刀具移动时,用不加撇号的字母表示该轴运动的正方向;当某一坐标上工件移动时,则用加撇号的字母(例如:A’、X’等)表示。加与不加撇号所表示的运动方向正好相反。
数控技术
数控技术指用数字、文字符号组数字指令实现台或台机械设备作控制技术所控制通位置、角度、速度等机械量与机械能量流向关关量数控产依赖于数据载体二进制形式数据运算现1908穿孔金属薄片互换式数据载体问世;19世纪末纸数据载体并具辅助功能控制系统发明;1938香农美麻省理工院进行数据快速运算传输奠定现代计算机包括计算机数字控制系统基础数控技术与机床控制密切结合发展起1952第台数控机床问世世界机械工业史件划代事件推自化发展
现数控技术叫计算机数控技术目前采用计算机实现数字程序控制技术种技术用计算机按事先存贮控制程序执行设备控制功能由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组数控装置使输入数据存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能实现均通计算机软件完
数控技术发展趋势
数控技术应用给传统制造业带革命性变化使制造业工业化象征且随着数控技术断发展应用领域扩计民些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)发展起着越越重要作用些行业所需装备数字化已现代发展趋势目前世界数控技术及其装备发展趋势看其主要研究热点几面
1.高速、高精加工技术及装备新趋势
效率、质量先进制造技术主体高速、高精加工技术极提高效率提高产品质量档缩短产周期提高市场竞争能力本先端技术研究其列5现代制造技术际产工程(CIRP)其确定21世纪研究向
轿车工业领域产30万辆产节拍40秒/辆且品种加工轿车装备必须解决重点问题;航空宇航工业领域其加工零部件薄壁薄筋刚度差材料铝或铝合金高切削速度切削力情况才能些筋、壁进行加工近采用型整体铝合金坯料掏空制造机翼、机身等型零件替代零件通众铆钉、螺钉其联结式拼装使构件强度、刚度靠性提高些都加工装备提高速、高精高柔性要求
EMO2001展情况看高速加工进给速度达80m/min甚至更高空运行速度达100m/min左右目前世界许汽车厂包括我海通用汽车公司已经采用高速加工组产线部替代组合机床美CINCINNATI公司HyperMach机床进给速度达60m/min快速100m/min加速度达2g主轴转速已达60000r/min加工薄壁飞机零件用30min同零件般高速铣床加工需3h普通铣床加工需8h;德DMG公司双主轴车床主轴速度及加速度别达12*!000r/mm1g
加工精度面近10普通级数控机床加工精度已由10μm提高5μm精密级加工则3~5μm提高1~1.5μm并且超精密加工精度已始进入纳米级(0.01μm)
靠性面外数控装置MTBF值已达6 000h伺服系统MTBF值达30000h表现非高靠性
实现高速、高精加工与配套功能部件电主轴、直线电机快速发展应用领域进步扩
2. 5轴联加工复合加工机床快速发展
采用5轴联三维曲面零件加工用刀具佳几何形状进行切削仅光洁度高且效率幅度提高般认1台5轴联机床效率等于2台3轴联机床特别使用立氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件5轴联加工比3轴联加工发挥更高效益5轴联数控系统、主机结构复杂等原其价格要比3轴联数控机床高数倍加编程技术难度较制约5轴联机床发展
前由于电主轴现使实现5轴联加工复合主轴结构简化其制造难度本幅度降低数控系统价格差距缩促进复合主轴类型5轴联机床复合加工机床(含5面加工机床)发展
EMO2001展新本工机5面加工机床采用复合主轴实现4垂直平面加工任意角度加工使5面加工5轴加工同台机床实现实现倾斜面倒锥孔加工德DMG公司展DMUVoution系列加工装夹5面加工5轴联加工由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制
3. 智能化、放式、网络化代数控系统发展主要趋势
21世纪数控装备具定智能化系统智能化内容包括数控系统各面:追求加工效率加工质量面智能化加工程自适应控制工艺参数自;提高驱性能及使用连接便智能化前馈控制、电机参数自适应运算、自识别负载自选定模型、自整定等;简化编程、简化操作面智能化智能化自编程、智能化机界面等;智能诊断、智能监控面内容、便系统诊断及维修等
解决传统数控系统封闭性数控应用软件产业化产存问题目前许家放式数控系统进行研究美NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、本OSEC(Open System Environment for Controller)ONC(Open Numerical Control System)等数控系统放化已经数控系统未路所谓放式数控系统数控系统发统运行平台面向机床厂家终用户通改变、增加或剪裁结构象(数控功能)形系列化并便用户特殊应用技术诀窍集控制系统快速实现同品种、同档放式数控系统形具鲜明性名牌产品目前放式数控系统体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库及数控系统功能软件发工具等前研究核
网络化数控装备近两际著名机床博览新亮点数控装备网络化极满足产线、制造系统、制造企业信息集需求实现新制造模式敏捷制造、虚拟企业、全球制造基础单元内外些著名数控机床数控系统制造公司都近两推相关新概念机EMO2001展本山崎马扎克(Mazak)公司展CyberProduction Center(智能产控制简称CPC);本隈(Okuma)机床公司展IT plaza(信息技术广场简称IT广场);德西门(Siemens)公司展Open Manufacturing Environment(放制造环境简称OME)等反映数控机床加工向网络化向发展趋势
4. 重视新技术标准、规范建立
(1) 关于数控系统设计发规范
前所述放式数控系统更通用性、柔性、适应性、扩展性美、欧共体本等纷纷实施战略发展计划并进行放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)研究制定世界3经济体短期内进行几乎相同科计划规范制定预示数控技术新变革期临我2000始进行ONC数控系统规范框架研究制定
(2) 关于数控标准
数控标准制造业信息化发展种趋势数控技术诞50间信息交换都基于ISO6983标准即采用GM代码描述何(how)加工其本质特征面向加工程显已越越能满足现代数控技术高速发展需要际研究制定种新CNC系统标准ISO14649(STEP-NC)其目提供种依赖于具体系统性机制能够描述产品整命周期内统数据模型实现整制造程乃至各工业领域产品信息标准化
STEP-NC现能数控技术领域革命于数控技术发展乃至整制造业产深远影响首先STEP-NC提种崭新制造理念传统制造理念NC加工程序都集单计算机新标准NC程序散互联网数控技术放式、网络化发展向其STEP-NC数控系统减少加工图纸(约75%)、加工程序编制间(约35%)加工间(约50%)
目前欧美家非重视STEP-NC研究欧洲发起STEP-NCIMS计划(1999.1.1~
)参加项计划自欧洲本20CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商术机构美STEP Tools公司全球范围内制造业数据交换软件发者已经发用作数控机床加工信息交换超级模型(Super Model)其目标用统规范描述所加工程目前种新数据交换格式已经配备SIEMENS、FIDIA及欧洲OSACA-NC数控系统原型机进行验证
数控机床程序编制
.数控机床编程
数控机床程序编制三种:即手工编程、自编程CAD/CAM
1. 手工编程
由工完零件图析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直程序输入检验适用于点位加工或几何形状太复杂零件非费且编制复杂零件容易错
2. 自编程
使用计算机或程编机完零件程序编制程于复杂零件便
3. CAD/CAM
利用CAD/CAM软件实现造型及图象自编程典型软件Master CAM其完铣削二坐标、三坐标、四坐标五坐标、车削、线切割编程类软件虽功能单简单易价格较低仍目前企业选择
二.数控机床程序编制内容步骤
1. 数控机床编程主要内容
析零件图、确定加工工艺程、进行数处理、编写程序清单、制作控制介质、进行程序检查、输入程序及工件试切
2. 数控机床步骤
1) 析零件图工艺处理
根据图零件几何形状尺寸技术要求进行析明确加工内容及要求决定加工案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理走刀路线及选择合理切削用量等
同应发挥数控系统功能数控机床本身能力确选择刀点切入式尽量减少诸换刀、转位等辅助间
2) 数处理
编程前根据零件几何特征先建立工件坐标系根据零件图纸要求制定加工路建立工件坐标系首先计算刀具运轨迹于形状比较简单零件(直线圆弧组零件)需计算几何元素起点、终点、圆弧圆、两几何元素交点或切点坐标值
3) 编写零件程序清单
加工路线工艺参数确定