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1、數(shù)控機床概述,第一節(jié) 數(shù)控機床的基本概念,第二節(jié) 數(shù)控機床的坐標系,第一節(jié) 數(shù)控機床的基本概念,一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展史,二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢,三、數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的優(yōu)勢,四、數(shù)控機床的組成,五、數(shù)控機床的加工原理,一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展史 1、1946年世界上誕生了第一臺電子計算機。 2、第一臺計算機誕生6年后，即在1952年，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上。 1952年美國空軍當局委托美國麻省理工大學與帕森斯公司合作研制了第一臺三坐標數(shù)控銑床. 此后,英國和日本在1958年、德國在1959年相繼制造出數(shù)控機床 從此，傳統(tǒng)的機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。,第一臺數(shù)控機床誕生至今五十年以來，數(shù)控機床的核心數(shù)控

2、系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了二個階段和六代的發(fā)展。 1.數(shù)控（NC）階段 2. 計算機數(shù)控（CNC）階段,數(shù)控（NC）階段（19521970）,早期的計算機運算速度低，這對當時的科學計算和數(shù)據(jù) 處理影響不大，但它不能適應(yīng)機床實時控制的要求。 人們不得不采用數(shù)字邏輯電路，搭成機床專用計算機 作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARDWIRED NC）, 簡稱為數(shù)控（NC）。 隨著電子元器件的發(fā)展，這個階段又歷經(jīng)三代: 1952年的第一代電子管計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)； 1959年的第二代晶體管計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)； 1965年的第三代小規(guī)模的集成電路計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)。,計算機數(shù)控（CNC）階段 這一階段從1

3、970年開始至今。1970年研制成功大規(guī)模 集成電路，并將其用于通用小型計算機。此時的小型計算 機，其運算速度比五、六十年代的計算機有了大幅度的提 高。比專門搭成的專用計算機成本低，可靠性高。于是， 小型計算機被用作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算 機數(shù)控（CNC）階段。 計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代: 1970年第四代小型計算機數(shù)控系統(tǒng)； 1974年第五代微處理器組成的數(shù)控系統(tǒng) 1990年第六代基于PC的數(shù)控系統(tǒng) 。,19481956年 數(shù)控機床處于研究試制階段 19561960年 數(shù)控機床處于工業(yè)應(yīng)用階段 1960年以后 數(shù)控機床處于高速發(fā)展階段 20世紀70年代末、80年代初數(shù)控機床得到

4、廣泛的普及和應(yīng)用,國內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展情況,我國數(shù)控技術(shù)是從1958年開始研制的： 1958年1965年 我國數(shù)控機床處于研制、開發(fā)時期，比國外相比起步晚了十年； 1968年 清華大學研制成功我國第一臺小型數(shù)控立銑； 1980年前 我國數(shù)控機床80為線切割機床(低端數(shù)控機床)； 1980年后 引進日、美等國的數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)的技術(shù)，開始合資批量生產(chǎn)一些數(shù)控機床，數(shù)控裝置的穩(wěn)定性、可靠性有了明顯的改善，開始為用戶所接受； 1985年后 我國已經(jīng)能生產(chǎn)45種各類數(shù)控機床來滿足工業(yè)發(fā)展的需要，同時數(shù)控機床功能部件的專業(yè)廠也逐漸形成規(guī)模； 1990年中期 國產(chǎn)數(shù)控裝置也開始嶄露頭角，進入21世紀，國產(chǎn)

5、的數(shù)控系統(tǒng)才開始形成生產(chǎn)規(guī)模，擁有自主版權(quán)的五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，打破了西方對高端數(shù)控系統(tǒng)的壟斷。,二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢,1、高速、高精度加工 2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動和 復(fù)合加工的控制功能 3、數(shù)控系統(tǒng)開放化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化,1、 高速、高精度加工 目前加工中心主軸轉(zhuǎn)速最高可達40 000轉(zhuǎn)/分、進給速度可達24米/分-30米/分，定位精度都在幾微米。這就要求數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)采用高速高精度的數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)采用直線電動機作為進給伺服系統(tǒng)、采用高速永磁同步電動機。,2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動 和復(fù)合加工的控制功能,理論上數(shù)控機床只需要3軸聯(lián)動，但在實際加工中3軸聯(lián)動對于三維曲面加

6、工很難用上刀具的最佳幾何形狀進行切削，不僅加工效率低而且表面粗糙度高，往往采用手動進行修補，但在修補過程中，已加工的表面也可能喪失精度。5軸聯(lián)動除了X、Y、Z這3軸外，主要還有刀具軸旋轉(zhuǎn)、工作臺旋轉(zhuǎn)這兩種方式的復(fù)合運動，采用5軸聯(lián)動可以使用刀具的最佳幾何形狀對工件進行加工。那么5軸聯(lián)動數(shù)控機床是數(shù)控技術(shù)的制高點標志之一。,3、數(shù)控系統(tǒng)的開放化、智能化 和網(wǎng)絡(luò)化,將來的數(shù)控機床中的NC系統(tǒng)能部分代替機床設(shè)計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經(jīng)驗和操作技能嵌入NC系統(tǒng)，同時也具有圖形交互、診斷等功能，也就是說要求CNC控制器透明以使機床制造商和最終用戶可以自由地實現(xiàn)自己的思

7、想。,三、數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的優(yōu)勢,數(shù)控機床在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用,是因為它有效地解決了復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問題，能適應(yīng)各種機械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需要，經(jīng)濟效益顯著，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 生產(chǎn)效益一般比普通機床提高3-5倍，多的可達8-10倍； 減少刀具和夾具的存儲和花費，減少零件的庫存和搬運數(shù)； 減少工裝，減少人為誤差，提高加工精度，零件重復(fù)精度高，互換性好； 縮短新產(chǎn)品的試制和生產(chǎn)周期（當零件設(shè)計改變時，只需要改變零件程序即可），易于組織多品種生產(chǎn)，使企業(yè)能對市場需要迅速做出響應(yīng)； 能加工傳統(tǒng)方法不能加工的大型復(fù)雜零件； 有利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制，生產(chǎn)便于管理； 減

8、輕了勞動強度，改善了勞動條件，節(jié)省人力，降低了勞動花費。,四、數(shù)控機床的組成,CNC（computer Numerical Control）計算機數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC裝置(或稱CNC單元)、伺服單元、驅(qū)動單元(或稱執(zhí)行機構(gòu)) 、可編程控制器及機床本體等組成。除了機床本體之外，其他系統(tǒng)都稱為計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)。,圖11,數(shù)控機床的組成,數(shù)控機床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服裝置、輔助控制裝置、檢測裝置和機床本體組成。如圖11所示。,控制介質(zhì),數(shù)控裝置,伺服機構(gòu),輔助控制裝置,檢測裝置,機床本體,主軸箱,立柱,電氣柜,控制面板,主軸,床身,工作臺,冷卻液箱,控制介質(zhì)是指將零件加

9、工信息傳送到數(shù)控裝置去的程序載體。隨數(shù)控裝置類型的不同而不同，常用的有磁盤、移動硬盤、Flash（U盤）等（見圖12）。,1. 控制介質(zhì),a),b),c),圖12 常用的控制介質(zhì) a) 磁盤 b) 移動硬盤 c) U盤,數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。如圖13所示是某數(shù)控車床的數(shù)控裝置。它由輸入裝置（如鍵盤）、控制運算器和輸出裝置（如顯示器）等構(gòu)成。,2. 數(shù)控裝置,圖13 數(shù)控裝置,伺服機構(gòu)是數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)，由驅(qū)動裝置和執(zhí)行部件（如伺服電動機）兩大部分組成，如圖14所示。,a) 驅(qū)動裝置,b ) 伺服電動機,圖14 伺服機構(gòu),3. 伺服機構(gòu),輔助控制裝置是介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的

10、強電控制裝置。由于可編程控制器（PLC）具有響應(yīng)快、性能可靠、易于使用、編程和修改程序，并可直接驅(qū)動機床電氣等特點，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機床的輔助控制裝置。圖15所示為某可編程控制器的外觀圖。,4.輔助控制裝置,圖15 輔助控制裝置,檢測反饋裝置將數(shù)控機床各個坐標軸的實際位移量、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到機床的數(shù)控裝置中。 檢測裝置的檢測元件有多種，常用的有直線光柵（見 圖16）、光電編碼器（見圖17）、圓光柵、絕對編碼尺等。,圖17 光電編碼器,5. 檢測裝置,圖16 直線光柵,機床本體是數(shù)控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分，包括主運動部件、進給運動執(zhí)行部件（如工作臺、

11、滑板及其傳動部件）和床身、立柱、支承部件等。,6.機床本體,五 數(shù)控機床的工作原理,數(shù)控機床加工零件的工作過程如圖18所示。加工步驟如下： （1）根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序段格式編寫出加工程序。 （2）將所編寫加工程序指令輸入到機床數(shù)控裝置中。 （3）數(shù)控裝置對程序（代碼）進行處理之后，向機床各個坐標的伺服驅(qū)動機構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出控制信號。,（4）伺服機構(gòu)接到執(zhí)行信號指令后，驅(qū)動機床的各個運動部件，并控制所需的輔助動作。 （5）機床自動加工出合格的零件。,六 數(shù)控機床的坐標系,數(shù)控機床的坐標系通常分為機床坐標系和編程坐標系。 （1）機床坐標系 （2）編程坐標系 （3）

12、對刀點與換刀點,6.1 機床坐標系,（1）機床相對運動的規(guī)定 （2）機床坐標系的規(guī)定 （3）運動方向的規(guī)定 （4）坐標軸方向的確定 （5）機床原點 （6）機床參考點,（1） 機床相對運動的規(guī)定 數(shù)控機床的加工動作主要分刀具的動作和工件的動作兩部分，在確定機床坐標系的方向時，始終認為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機床的加工過程。,（2） 機床坐標系的規(guī)定 標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關(guān)系由右手笛卡兒直角坐標系決定，如圖110a 所示。 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90。大拇指代表X坐標，食指代表Y坐標

13、，中指代表Z坐標。 2） 大拇指的指向為X坐標的正方向，食指的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標的正方向。 3）圍繞X、Y、Z坐標旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為Z、Y、Z坐標中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標A、B、C的正向，如圖110b所示。,圖110 右手直角坐標系,a),b),(3) 運動方向的規(guī)定 對于機床坐標系的方向，均將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標軸的正方向，如圖111所示為數(shù)控車床上兩個運動的方向。,（4） 坐標軸方向的確定 1）Z坐標的運動方向：是由傳遞切削的動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標軸發(fā)即為Z坐

14、標，Z坐標的正向為刀具離開工件的方向。如圖111所示的數(shù)控車床的Z坐標。,2）X坐標 X坐標平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X坐標的方向時，要考慮兩種情況： 如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件回轉(zhuǎn)中心的方向為X坐標的正方向。如圖111所示的數(shù)控車床的X坐標。 如果刀具做旋轉(zhuǎn)運動，則分為兩種情況：Z坐標水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方，如圖112所示的立式數(shù)控銑床的X坐標。,圖112 立式數(shù)控銑床的坐標系,3） Y坐標 在確定X、Z坐標的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標的方向，按照右手直角坐標系來確

15、定Y坐標的方向。如圖112所示的Y坐標。,廣東省農(nóng)墾湛江技工學校,（5） 機床原點 機床原點又稱為機床零點，即機床坐標系的原點，是指在機床上設(shè)置的一個固定點，它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點。 1）數(shù)控車床的機床原點 在數(shù)控車床上，機床原點一般設(shè)在卡盤端面與主軸中心線的交點處，如圖113所示。 2）數(shù)控銑床的原點 在數(shù)控銑床上，機床原點一般設(shè)在X、Y、Z坐標的正方向極限位置上，如圖114所示。,圖113 數(shù)控車床的機床原點,圖114 數(shù)控銑床的機床原點,（6）機床參考點 機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。圖115所示為數(shù)控車床的參考點與機

16、床原點。,圖115 數(shù)控車床的參考點,1.4.2 編程坐標系,編程坐標系也稱為工件坐標系，是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。 編程坐標系一般供編程使用，確定編程坐標系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。 編程坐標系的原點（編程原點）應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，編程坐標系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機床相應(yīng)的坐標軸方向一致，如圖116所示為車削零件的編程坐標系及編程原點。,圖116 編程坐標系,1.4.3 對刀點與換刀點,對刀點是數(shù)控加工中刀具相對工件運動的起點，程序也是從這一點開始執(zhí)行，所以對刀點也稱為“起刀點”或“程序起點”。對刀點選擇的原則如下： （1）找

17、正容易。 （2）編程方便。 （3）對刀誤差小。 （4）加工時檢查方便、可靠。,12 數(shù)控機床的分類和常見數(shù)控機床簡介,1.2.1 數(shù)控機床的分類 按控制運動的方式分類 (1) 點位控制數(shù)控機床 (2) 直線控制數(shù)控機床 (3) 輪廓控制數(shù)控機床,(1) 點位控制數(shù)控機床,點拉控制數(shù)控機床的特點是只控制從一點到另一點位置的精確定位,而不控制移動軌跡,在移動和定位過程中不進行任何加工,如圖119所示。,(2) 直線控制數(shù)控機床,直線控制數(shù)控機床也自然數(shù)為點位直線控制機床。其特點是機床移動部件不僅要實現(xiàn)由一個位置到另一個位置的精確定位，而且要控制工作臺以給定的速度，沿平行坐標軸方向進行直線切削運動（

18、有些機床還可以進行45斜率直線的加工），如圖120所示。,(3) 輪廓控制數(shù)控機床,輪廓控制數(shù)控機床是對兩個或兩個以上軸同時進行控制。它不僅要控制機床移動部件的起點和終點，而且要控制加工過程中每一點的速度、方向和位移量，運動軌跡是任意的直線、圓弧、螺旋線等，將工件加工成一定的輪廓形狀，如圖121所示。,圖120 直線控制加工圖,圖121 輪廓控制加工圖,2. 按伺服系統(tǒng)的特點分類,（1）開環(huán)控制數(shù)控機床 開環(huán)控制數(shù)控機床的特點是其控制系統(tǒng)不帶反饋裝置，執(zhí)行機構(gòu)通常采用功率步進電動機或電流脈沖馬達，如圖122所示。,（2） 閉環(huán)控制數(shù)控機床 閉環(huán)控制數(shù)控機床的特點是在機床移動部件上直線安裝直線位

19、移檢測裝置（如直線光柵等），將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用比較的差值對機床進行控制，直至差值消除為止，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位，從而使加工精度大大提高。,（3） 半閉環(huán)控制數(shù)控機床 半閉環(huán)控制數(shù)控機床的特點是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角度檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，與輸入的指令位移值進行比較，用比較的差值對機床進行控制。,圖124 半閉環(huán)電路圖,圖123 閉環(huán)電路圖,3. 按數(shù)控機床的顯示分類,（1）低檔數(shù)控機床 （2）中檔數(shù)控

20、機床 （3）高檔數(shù)控機床,1.2.2 常見數(shù)控機床簡介,1.數(shù)控車床 數(shù)控車床一般具有兩軸聯(lián)動功能，Z軸是與主軸方向平行的運動軸，X軸是在水平面向內(nèi)與主軸方向垂直的運動軸。圖125所示為一臺數(shù)控車床的外觀圖。,圖125 數(shù)控車床,2.數(shù)控銑床 世界上第一臺數(shù)控機床就是數(shù)控銑床，它適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用。圖126所示為數(shù)控銑床，隨著時代的發(fā)展，數(shù)控銑床趨于加工中心。,圖126 數(shù)控銑床,3. 加工中心,數(shù)控加工中心是具有自動刀具交換裝置，并能進行多種工序加工的數(shù)控機床。在其上工件可在一次裝夾中進行銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻螺紋等多工序的加工。,圖127立式加工中

21、心,4.數(shù)控磨床,數(shù)控磨床主要用于加工高硬度、高精度表面，可分為數(shù)控平面磨床、數(shù)控內(nèi)圓磨床、數(shù)控輪廓磨床等。,5. 數(shù)控鉆床,數(shù)控鉆床主要具備鉆孔、攻螺紋等功能，同時也具備簡單的銑削功能，刀庫可存放多種刀具。數(shù)控鉆床可分為數(shù)控立式鉆床和數(shù)控臥式鉆床。圖128所示為一臺數(shù)控立式鉆床外觀圖。,圖128 數(shù)控立式鉆床,6. 數(shù)控電火花成形機床,數(shù)控電火花成形機床屬于一種特種加工機床。其工作原理是利用兩個不同極性的電極在絕緣液體中產(chǎn)生放電現(xiàn)象，去除材料進而完成加工。圖129所示為一臺數(shù)控電火花成形機床的外觀圖。,圖129 數(shù)控電火花成形機床,7. 數(shù)控線切割機床,數(shù)控線切割機床的工作原理與數(shù)控電火花成

22、形機床一樣，其電極是電極絲，加工液一般采用去離子水。圖130所示為一臺數(shù)控線切割機床的外觀圖。,圖130 數(shù)控線切割機床,13 數(shù)控機床的加工特點,一. 加工精度高 對加工對象的適應(yīng)性強 自動化程度高 生產(chǎn)效率高 良好的經(jīng)濟效益 有利于現(xiàn)代化管理,七、數(shù)控機床的加工原理,在傳統(tǒng)的金屬切削機床上，操作者在加工零件時，根據(jù)圖紙的要求，需要不斷改變刀具的運動軌跡和運動速度等參數(shù) ，使刀具對工件進行切削加工，最終加工出合格零件。 在數(shù)控機床上，加工過程中人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)所取代,其工作過程如下:首先要將加工圖紙上幾何信息和工藝信息數(shù)字化,即將刀具與工件的相對運動軌跡按規(guī)定的規(guī)則、代碼和格式編寫成加工

23、程序，數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求，進行相應(yīng)的運算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標軸、主軸以及輔助動作相互協(xié)調(diào)運動，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。,x,y,X,Y,數(shù)控機床加工原理示意圖,1、逼近處理： 先對曲線進行逼近處理，即按系統(tǒng)的插補時間t和加工所需要的進給速度F，將曲線分割成若干小線段，曲線即為所有小線段之和。 2、插補運算： 在逼近處理后，將小線段分解為X軸和Y軸移動分量，他們的位置將不斷變化。 3、指令輸出： 將算出的t時間內(nèi)的x 和y 作為指令輸出給X軸和Y軸，控制它們運動。 由此可見，只要能連續(xù)地自動控制X和Y兩個進給軸在t時間內(nèi)移動量，就可以實現(xiàn)曲線輪廓零件的加

24、工。,數(shù)控機床的加工原理,第二節(jié) 數(shù)控機床的坐標系,一、機床坐標軸,二、機床坐標系、機床零點與機床 參考點,三、工件坐標系和程序原點,第二章 數(shù)控加工程序編制的基礎(chǔ),第一節(jié) 數(shù)控編程概述,第二節(jié) 數(shù)控機床的編程,第一節(jié) 數(shù)控編程概述,一、數(shù)控編程的基本概念,二、數(shù)控編程的方法,三、數(shù)控加工程序的格式與組成,一、數(shù)控數(shù)控編程的基本概念,編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)（運動軌跡與方向、位移量）、工藝參數(shù)（主運動和進給運動、切削深度等）以及輔助操作（換刀、主軸控制、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）等加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼和程序格式，編制成加工程序單（相當于普

25、通機床加工的工藝規(guī)程），再將程序單中的內(nèi)容記錄在磁盤（或紙帶）等控制介質(zhì)上。這一過程，就稱為是編程。,（一） 數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較,圖紙,工藝 分析,工藝卡,數(shù)控加 工程序,人工 操作,輸入 數(shù)控 系統(tǒng),機 床,零件,傳統(tǒng)加工,數(shù)控加工,（二）數(shù)控編程步驟,數(shù)控編程過程如圖所示:,零件圖紙,工 藝 分 析,數(shù) 學 處 理,編寫 程序 單,制備 控制 介質(zhì),輸入 數(shù)控 系統(tǒng),校驗 和 試切,修改,錯誤,二、數(shù)控編程的方法,1、手工編程 手工編程是指編制零件程序加工程序的前幾個步驟，即從零件圖紙工藝分析、坐標點的計算直至編寫零件程序單，均由人工完成。 2、自動編程 自動編程是借助數(shù)控自動編程系

26、統(tǒng)由計算機來輔助生成零件的程序。此時，編程人員一般只需要借助數(shù)控編程系統(tǒng)提供的各種功能，對加工對象、工藝參數(shù)及加工過程進行較簡單的描述，即可由編程系統(tǒng)自動完成數(shù)控加工程序編制的其余內(nèi)容。,三、數(shù)控加工程序的格式與組成,一個數(shù)控加工零件程序是一組被傳送到數(shù)控裝置中的指令和數(shù)據(jù)組成的。 一個零件程序是由遵循一定結(jié)構(gòu)、句法和格式規(guī)則的若干個程序段組成的，而每個程序段是由若干個指令字組成的，如圖所示。,程序的結(jié)構(gòu)圖,%1000 N01 G91 G00 X50 Y60 程 N10 G01 X100 Y500 F150 S300 M03 序 N N200 M02,程序段,指令字,（一）程序的文件名,CNC

27、裝置可以裝入許多程序文件，以磁盤文件的方式讀寫。文件名格式為（有別于DOS的其他文件名）：Oxxxx（字母 O后面必須有數(shù)字或字母）。主程序、子程序必須寫在同一個文件名下。系統(tǒng)通過調(diào)用文件名來調(diào)用程序，進行加工或編輯。,（二）程序段格式,（三）指令字符的格式,在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，指令字一般是由地址符（或稱指令字符）和帶符號（如定義尺寸的字）或不帶符號（如準備功能字G代碼）的數(shù)字組成的，這些指令字在數(shù)控系統(tǒng)中完成特定的功能。,機能 地址符 意 義 零件程序號 %或O 程序編號：19999 程序段號 N 程序段編號：N19999 準備機能 G 指令動作方式（直線、圓弧等）G0099 尺寸字 X， Y

28、， Z， 坐標軸的移動命令99999.999 A， B，C U，V，W R 圓弧的半徑 I，J，K 圓弧中心相對起點的坐標位置 進給速度 F 進給速度的指定 F015000 主軸機能 S 主軸旋轉(zhuǎn)速度的指定 S09999 刀具機能 T 刀具編號的指定 T099，T0009999 輔助機能 M 機床側(cè)開/關(guān)控制的指定 M099 補償號 H，D 刀具補償號的指定 0099 暫停 P，X 暫停時間的指定 秒 程序號的指定 P 子程序號的指定 P19999 重復(fù)次數(shù) L 子程序的重復(fù)次數(shù)：L29999,指令字符一覽表,第二節(jié) 數(shù)控機床的編程,一、輔助功能M代碼 二、主軸功能S、進給功能F和刀具功能T

29、三、準備功能G代碼 四、例題分析,一、輔助功能M代碼,M指令主要用于控制機床的各種開關(guān)，它有兩種形式，一種是非模態(tài)代碼（它只在書寫了該代碼的程序段中有效），另一種是模態(tài)代碼（它一旦在一個程序中指定便保持有效），其指令功能如表3-2所示：,輔助功能M代碼及其功能,代 碼,模 態(tài),功能說明,代 碼,模 態(tài),功能說明,M00,非模態(tài),非模態(tài),非模態(tài),非模態(tài),非模態(tài),非模態(tài),模態(tài),模態(tài),模態(tài),模態(tài),模態(tài),M02,M03,M04,M05,M06,M07,M09,M30,M98,M99,程序停止,程序結(jié)束,程序結(jié)束并 返回程序起點,調(diào)用子程序,子程序結(jié)束,主軸正轉(zhuǎn)起動,主軸反轉(zhuǎn)起動,主軸停止轉(zhuǎn)動,換刀,切

30、削液打開,切削液停止,其中： M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC內(nèi)定的輔助功能，與PLC程序無關(guān)。 其余M代碼用于機床各種輔助功能的開關(guān)動作，其功能不由CNC內(nèi)定，而是由PLC程序指定。有可能因機床制造廠不同而存在差異（表內(nèi)為標準PLC指定的功能。,二、主軸功能S、進給功能F和刀具功能T,1、主軸功能S 主軸功能S控制主軸轉(zhuǎn)速其后的數(shù)字表示主軸速度，單位為轉(zhuǎn)/每分鐘（r/min）。 S是模態(tài)指令，只有在主軸速度可調(diào)節(jié)時有效。機床主軸調(diào)速是變頻調(diào)速可借助機床控制面板上的主軸倍率開關(guān)進行修調(diào)。,2、進給功能F,F指令表示工件被加工時刀具相對于工件的合成進給速度，

31、F的單位取決于G94（每分鐘進給量mm/min）或G95（主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具的進給量mm/r）。 當工作在G01、G02或G03方式下，F(xiàn)指令一直有效，直到被新的F值取代，而在G00工作方式下，快速定位的速度是各軸的最高速度，與所編的F值無關(guān)。,3、刀具功能T,T代碼用于選刀，其后的4位數(shù)字分別表示選擇的刀具號和刀具補償號。 執(zhí)行T指令，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)塔刀架，選用指定的刀具，同時調(diào)入刀補寄存器中的補償值（刀具的幾何補償值即偏置補償與磨損補償之和），該值不立即移動，而是當后面有移動指令時一并執(zhí)行。 當一個程序段同時包含T代碼與刀具移動指令時，先執(zhí)行T代碼指令，而后再執(zhí)行刀具移動指令。,三、準備功能G代碼,

32、準備功能G指令是由G后一或二位數(shù)值組成，它用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、坐標平面、刀具補償、坐標偏置等多種加工操作。 G功能根據(jù)功能的不同分成若干組，其中00組的G功能稱為非模態(tài)G功能，其余組稱為模態(tài)G功能。 非模態(tài)G功能指的是只在所規(guī)定的程序段中有效，程序段結(jié)束時被注銷；而模態(tài)G功能指的是一組可相互注銷的G功能，這些功能一旦被執(zhí)行，則一直有效，直到被同一組的G功能注銷為止。 模態(tài)G功能組中都包含一個缺省G功能，上電時將被初始化為該指令,準備功能G代碼一覽表,（一）常用準備功能G代碼的應(yīng)用,1、絕對值編程G90與相對值編程G91,格式：G90 X Y Z G91 X Y Z,說

33、明：,G90：絕對值編程，每個編程坐標軸上的編程值 是相對于程序原點的。,G91：相對值編程，每個編程坐標軸上的編程值 是相對于前一位置而言的。,例：如下圖所示，使用G90G91編程，要求刀具由原點按順序移動到、點。,x,Y,0,1,2,3,20,40,60,15,25,45,、工件坐標系設(shè)定G92,格式：G92 X Y 說明：G92通過設(shè)定對刀點與工件坐標系原點的相對位置建立工件坐標系。此坐標系一旦建立起來，后序的絕對值指令坐標位置都是此工件坐標系中的坐標值。 其中：、分別為設(shè)定的工件坐標系原點到對刀點的有向距離。 例：如下圖所示，使用G92編程，建立工件坐標系。,+x,+z,右端面 原點,

34、左端面 原點,44,254, 180,當以工件左端面為工件原點時,應(yīng)按下行建立坐標系。 G92 X180 Z254 當以工件右端面為工件原點時,應(yīng)按下行建立坐標系。 G92 X180 Z44,X、Z值的確定，即確定對刀點在工件坐標系下的坐標值。其選擇的一般原則為： 1、方便數(shù)學計算和簡化編程； 2、容易找正對刀； 3、便于加工檢查； 4、引起的加工誤差??； 5、不要與機床、工件發(fā)生碰撞； 6、方便拆卸工件； 7、空行程不要太長。,注意: 1、執(zhí)行此段程序只是建立在工件坐標系中刀具起點相對于程序原點的位置，刀具并不產(chǎn)生運動。 2、執(zhí)行此段程序之前必須保證刀位點與程序起點（對刀點）符合。 3、G9

35、2指令必須單獨一個程序段指定，并放在程序的首段。,3、快速定位G00,格式：G00 X Y Z 說明：X、Z、Y快速定位終點，G90時為終點在工件坐標系中的坐標；G91時為終點相對于起點的位移量。 G00指令中的快移速度由機床參數(shù)“快移進給速度”對各軸分別設(shè)定，不能用F 規(guī)定。 G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀?？煲扑俣瓤捎擅姘迳系目焖傩拚{(diào)旋扭修正。,4、直線插補G01,格式：G01 X Y Z F 說明： X、Y、Z為線形進給終點。在G90時為終點在工件坐標系中的坐標值；在G91時為終點相對于起點的位移量；F為合成進給速度。 G01指令刀具以聯(lián)動的方式，按F規(guī)定的合成進給速度，從

36、當前位置按線性路線（聯(lián)動直線軸的合成軌跡為直線）移動到程序段指令的終點。,5、圓弧插補G02/G03,格式： X Y Z F 說明： G02/G03指令刀具，按F規(guī)定的和成進給速度，從當前位置按順時針/逆時針進行圓弧加工。 圓弧插補G02/G03的判斷，在在加工平面內(nèi)，根據(jù)其插補時的旋轉(zhuǎn)方向為順時針/逆時針來區(qū)別的。 在G90時，X、Y、Z為圓弧終點在工件坐標系中的坐標；在G91時，X、Y、Z為圓弧終點相對于圓弧起點的位移量。,G02 G03,I,J,K,R,數(shù)控車中圓弧插補G02/G03的判斷是以觀察者迎著Y軸的指向所面對的平面。（見下圖所示）,+Z,+X,+Z,G02,G02,G02,G0

37、2,+X,G02,G02,G02,G02,+Y,G03,G03,G03,G03,G03,G03,G03,G03,+Y,數(shù)控銑中圓弧插補G02/G03的判斷是以不同的 平面來選擇的。 （見下圖所示）,0,0,0,G17,G18,G19,X,X,Y,Y,Z,Z,G02,G02,G02,G03,G03,G03,I、J、K分別為圓心相對于圓弧起點的偏移值（等于圓心的坐標減去圓弧起點的坐標，如圖所 示）在G90/G91時都是以增量方式來指定。 R為圓弧半徑，當圓弧圓心角小于180時， R為正值，否則R為負值。 F為被編程的兩個軸的合成進給速度。,圓心,起點,終點（X、Y）,圓心,圓心,起點,起點,終點（

38、X、Z）,終點（Y、Z）,K,I,I,K,J,J,0,O,O,X,X,Y,Y,Z,Z,6、直徑編程和半徑編程,格式：G36 G37 說明：G36 直徑編程 G37 半徑編程 G36和G37指令主要用于數(shù)控車床的編程，因車床工件外型通常是旋轉(zhuǎn)體，其X軸尺寸可以用兩種方式加以指定：直徑方式和半徑方式。機床出廠時一般設(shè)G36為缺省值。但當系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為半徑時，則半徑編程為缺省狀態(tài)，但程序中可用G37、G36指令改變編程狀態(tài)，同時系統(tǒng)界面的顯示值為半徑值。,7、刀具半徑補償指令G40，G41，G42,格式： X Y Z D 說明：G40：取消刀具半徑補償； G41：左刀補（在刀具前進方向左側(cè)補償）見下

39、圖A； G42：右刀補（在刀具前進方向右側(cè)補償）見下圖B； D： 1、刀補表中刀補號碼（D00D99），它代表了刀補表中對應(yīng)的半徑補償值； 2、#100#199全局變量定義的半徑補償量。,G40 G41 G42,G00 G01,左刀補與右刀補的判斷,刀 具 前 進 方 向,刀具旋 轉(zhuǎn)方向,在前進方向 左刀補,補償量,（A）左刀補,刀 具 前 進 方 向,刀具旋 轉(zhuǎn)方向,補償量,在前進方向 右刀補,（B）右刀補,四、例題分析,1、數(shù)控車床例題分析,%8882 N01 G37 N02 G92 X16 Z1 N03 G00 Z0 N04 M03 S460 N05 M98 P8883 L5 N06 G

40、90 G00 X16 Z1 N07 M05 N08 M02 %8883 N01 G91 G01 X-12 F100 N02 G03 X7.385 Z-4.923 R8 N03 X2.215 Z-39.877 R60 N04 G02 X2.4 Z-28.636 R40 N05 G00 X4 N06 Z73.436 N07 X-5 N08 M99,2、數(shù)控銑床例題分析,%0001 #101=6 G92 X0 Y0 Z50 M03 S800 G41 G00 X60 Y-45 Z5 D101 G01 Z-2 F60 X0 G02 X0 Y45 R45 G02 X16.5 Y34.2 R18 G01 X

41、27.5 Y12 G02 Y-12 R30 G01 X16.5 Y-34.2 G02 X0 Y-45 R18 G01 X-10 Z5 G40 G00 X0 Y0 Z50 M30,第三章 數(shù)控機床的操作,一、 機床操作按鍵站,1、工作方式選擇按鍵：,1)數(shù)控系統(tǒng)通過工作方式鍵，對操作機床的動作進行分類,2)在選定的工作方式下，只能做相應(yīng) 的操作,作用：,“自動”工作方式下： 自動連續(xù)加工工件； 模擬加工工件；在MDI模式下運行指令。,“單段”工作方式下： 自動逐段地加工工件（按一次“循環(huán)啟動”鍵，執(zhí)行一個程序段，只到程序運行完成。）； MDI模式下運行指令。,“增量”工作方式下： 定量移動機床坐

42、標軸，移動距離由倍率調(diào)整（可控制機床精確定位，但不連續(xù)）。 “手搖”工作方式下： 當手持盒打開后，“增量”方式變?yōu)椤笆謸u”。倍率仍有效。可連續(xù)精確控制機床的移動。機床進給速度受操作者手動速度和倍率控制,“手動”工作方式下： 通過機床操作鍵可手動換刀、手動移動機床各軸，手動松緊卡爪，伸縮尾座、主軸正反轉(zhuǎn)。,“回零”工作方式下： 手動返回參考點，建立機床坐標系（機床開機后應(yīng)首先進行回參考點操作）。,2、 機床操作按鍵,“手動”、“增量”和“回零”工作方式下有效。 “增量”時：確定機床定量移動的軸和方向； “手動”時：確定機床移動的軸和方向。 通過該類按鍵，可手動控制刀具或工作臺移動。 移動速度由系統(tǒng)最大加工速度和進給速度修調(diào)按鍵確定。 當同時按下方向軸和“快進”按鍵時，以系統(tǒng)設(shè)定最大加工速度移動。 “回零”時：確定回參考點的軸和方向。,