《數(shù)控編程技術(shù)》課件教案,數(shù)控編程技術(shù),數(shù)控,編程,技術(shù),課件,教案 ,,第1章 數(shù)控機床基本知識,1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展 1.2 數(shù)控機床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理 1.3 數(shù)控機床的分類,1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展,隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機械制造產(chǎn)業(yè)作為國民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機械零件，精度要求更高，形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，,普通機床或?qū)I(yè)化程度高的自動化機床顯然無法適應(yīng)這些要求。同時，隨著市場競爭的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進一步提高其生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。 一種新型的生產(chǎn)設(shè)備——數(shù)控機床就應(yīng)運而生了 。,1.1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生 帕森斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機構(gòu)實驗室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機床試驗性樣機。 1959年，美國克耐·杜列克公司（Keaney & Trecker）首次成功開發(fā)了加工中心（Machining Center） 。,1.1.2 數(shù)控機床的發(fā)展簡況 第1代數(shù)控機床：1952年～1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置（NC）。 第2代數(shù)控機床：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。 第3代數(shù)控機床：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。,第4代數(shù)控機床：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機控制的系統(tǒng)（CNC）。 第5代數(shù)控機床：從1974年開始采用微型計算機控制的系統(tǒng)（MNC）。,1．計算機直接數(shù)控系統(tǒng) 所謂計算機直接數(shù)控（Direct Numerical Control，DNC）系統(tǒng)，即使用一臺計算機為數(shù)臺數(shù)控機床進行自動編程，編程結(jié)果直接通過數(shù)據(jù)線輸送到各臺數(shù)控機床的控制箱。,2．柔性制造系統(tǒng) 柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）也叫做計算機群控自動線，它是將一群數(shù)控機床用自動傳送系統(tǒng)連接起來，并置于一臺計算機的統(tǒng)一控制之下，形成一個用于制造的整體。,3．計算機集成制造系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng)（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先進的計算機技術(shù)，控制從定貨、設(shè)計、工藝、制造到銷售的全過程，以實現(xiàn)信息系統(tǒng)一體化的高效率的柔性集成制造系統(tǒng)。,1.1.3 我國數(shù)控機床發(fā)展概況 1958年開始并試制成功第一臺電子管數(shù)控機床。1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，直到20世紀60年代末至70年代初成功。從20世紀80年代開始，先后從日本、美國、德國等國家引進先進的數(shù)控技術(shù)。如北京機床研究所從日本FANUC公司引進FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列產(chǎn)品的制造技術(shù)；上海機床研究所引進美國GE公司的MTC-1數(shù)控系統(tǒng)等。,1.1.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 從數(shù)控機床技術(shù)水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自動化是數(shù)控機床的重要發(fā)展趨勢。 數(shù)控系統(tǒng)都采用了16位和32位微處理器，標準總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴大到1MB以上，機床分辨率可達0.1?m，高速進給可達100m/min，控制軸數(shù)可達16個。,1.2 數(shù)控機床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理,1.2.1 數(shù)控機床的組成 1．控制介質(zhì) 數(shù)控機床工作時，不需要操作工人直接操縱機床，但機床又必須執(zhí)行人的意圖，這就需要在人與機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物即稱為控制介質(zhì)。,2．?dāng)?shù)控系統(tǒng) 數(shù)控裝置是一種控制系統(tǒng)，是數(shù)控機床的中心環(huán)節(jié)。它能自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機床進給并加工零件，數(shù)控系統(tǒng)通常由輸入裝置、控制器、運算器和輸出裝置4大部分組成 。,3．伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電動機和伺服驅(qū)動裝置組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，并按照指令信息的要求帶動機床的移動部件運動或使執(zhí)行部分動作，以加工出符合要求的工件。每一個脈沖使機床移動部件產(chǎn)生的位移量叫做脈沖當(dāng)量。目前所使用的數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量通常為0.001mm/脈沖。,4．輔助控制系統(tǒng) 輔助控制系統(tǒng)是介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的強電控制裝置。 5．機床本體 機床本體是數(shù)控機床的主體，由機床的基礎(chǔ)大件（如床身、底座）和各運動部件（如工作臺、床鞍、主軸等）所組成。,1.2.2 數(shù)控機床的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件 1．伺服系統(tǒng)驅(qū)動電機 （1）步進電動機 步進電動機通常用于開環(huán)伺服系統(tǒng)機床。,（2）直流伺服電動機 ① 小慣量直流電動機 ② 寬調(diào)速直流電動機 ③ 無刷直流電動機,（3）交流伺服電動機 近年來新型功率開關(guān)器件、專用集成電路和新的控制算法等的發(fā)展帶動了交流驅(qū)動電源的發(fā)展，使其調(diào)速性能更能適應(yīng)數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的要求。交流速度控制系統(tǒng)正逐步取代直流速度控制系統(tǒng)。,2．位置檢測裝置 檢測裝置是把位移和速度測量信號作為反饋信號，并將反饋信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字送回計算機，和脈沖指令信號相比較，以控制驅(qū)動元件正確運轉(zhuǎn)。,（1）感應(yīng)同步器 感應(yīng)同步器是一種電磁式的高精度位移檢測元件，按其結(jié)構(gòu)方式的不同可分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，前者用于長度測量，后者用于角度測量。 感應(yīng)同步器的特點是：精度高，工作可靠，抗干擾性強，維護簡單，壽命長，可測量長距離位置，成本低，易于批量生產(chǎn)。,（2）光柵 光柵就是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上均勻地刻劃很多條與運動方向垂直的條紋，條紋之間的距離成為柵距。 光柵測量裝置是一種非接觸式測量，利用光路減少了機械誤差，具有精度高，響應(yīng)速度快等特點，因此是數(shù)控機床和數(shù)顯系統(tǒng)常用的檢測元件。,（3）磁柵 磁柵是用電磁的方法計算磁波數(shù)目的一種位置檢測元件，磁柵測量裝置由磁性標尺、讀取磁頭和檢測電路組成。 磁柵位置檢測電路的特點是：容易制造，檢測精度高（能達到每米±3?m），安裝使用方便，對環(huán)境條件要求較低，若磁性標尺膨脹系數(shù)與機床一致，可在一般車間使用。由于磁頭與磁柵為有接觸的相對運動，因而有磨損，使用壽命受到一定的限制。一般使用壽命可達到5年，涂上保護膜后壽命則可進一步延長。,（4）旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移檢測元件，由定子和轉(zhuǎn)子組成，分為有刷和無刷兩種形式。有刷旋轉(zhuǎn)變壓器定子和轉(zhuǎn)子均為兩相交流分布繞組。 數(shù)控機床檢測裝置主要使用無刷旋轉(zhuǎn)變壓器，因為無刷旋轉(zhuǎn)變壓器具有可靠性高、壽命長、體積小、不用維修以及輸出信號大、抗干擾能力強等優(yōu)點。,（5）脈沖編碼器 脈沖編碼器是把機械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為電脈沖的一種常用角位移傳感器。 （6）測速發(fā)電機 測速發(fā)電機是速度反饋元件，相當(dāng)于一臺永磁式直流電動機。,3．進給運動傳動部件 滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的新型理想傳動裝置。,具有如下優(yōu)點。 （1）傳動效率高。 （2）摩擦力小。 （3）使用壽命長。 （4）經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)的剛度。 （5）反向運動時無空行程，可以提高軸向運動精度。,4．CRT顯示及其接口 5．?dāng)?shù)控機床通信RS-232接口,1.2.3 數(shù)控機床的工作原理 數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)之一就是控制執(zhí)行機構(gòu)按預(yù)定的軌跡運動。一般情況是已知運動軌跡的起點坐標、終點坐標和曲線方程，由數(shù)控系統(tǒng)實時地算出各個中間點的坐標。即需要“插入、補上”運動軌跡各個中間點的坐標，通常這個過程就稱為“插補”。,1．逐點比較法直線插補 （1）直線插補計算原理 ① 偏差計算公式 定義直線插補的偏差判別式如下： Fm=ymxe?xmye,② 終點判斷的方法 一種方法是設(shè)置Σx、Σy兩個減法計數(shù)器。 另一種方法是設(shè)置一個終點計數(shù)器 。 第三種方法是選終點坐標值較大的坐標作為計數(shù)坐標。,③ 插補計算過程 偏差判斷 坐標進給 偏差計算 終點判別,2．逐點比較法圓弧插補 （1）圓弧插補計算原理 ① 偏差計算公式 定義圓弧偏差判別式如下： Fm=Rm2?R2= xm2+ym2?R2,新加工點m+1點的偏差為 Fm?2 xm+1 新加工點的偏差值為 Fm+2ym+1 ② 終點判別方法 ③ 插補計算過程,1.3 數(shù)控機床的分類,1.3.1 按控制系統(tǒng)的特點分類 1．點位控制數(shù)控機床 這類機床主要有數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控點焊機和數(shù)控折彎機等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為點位控制數(shù)控裝置。,2．直線控制數(shù)控機床 這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控磨床和數(shù)控鏜銑床等，相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為直線控制裝置。,3．輪廓控制數(shù)控機床 屬于這類機床的有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制裝置。輪廓數(shù)控裝置比點位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，功能齊全得多。,1.3.2 按進給伺服系統(tǒng)的類型分類 1．開環(huán)進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 開環(huán)進給伺服系統(tǒng)通常不帶有位置檢測元件，伺服驅(qū)動元件一般為步進電動機。,2．閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 閉環(huán)進給控制系統(tǒng)帶有位置檢測元件，隨時可以檢測出工作臺的實際位移，并反饋給數(shù)控裝置，并與設(shè)定的指令值進行比較，利用其差值控制伺服電動機，直至差值為零為止。,3．半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)是將位置檢測元件安裝在伺服電動機的軸上或滾珠絲杠的端部，不直接反饋機床的位移量，而是檢測伺服機構(gòu)的轉(zhuǎn)角，將此信號反饋給數(shù)控裝置進行指令值比較，用差值控制伺服電動機。,1.3.3 按工藝用途分類 1．金屬切削類數(shù)控機床 金屬切削類數(shù)控機床包括數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。 2．金屬成型類數(shù)控機床 金屬成型類數(shù)控機床包括數(shù)控折彎機、數(shù)控組合沖床和數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。這類機床起步晚，但目前發(fā)展很快。,3．?dāng)?shù)控特種加工機床 數(shù)控特種加工機床如數(shù)控線（電極）切割機床、數(shù)控電火花加工機床、火焰切割機和數(shù)控激光切割機床等。 4．其他類型的數(shù)控機床 其他類型的數(shù)控機床如數(shù)控三坐標測量機等。,1.3.4 按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式分類 1．硬線數(shù)控系統(tǒng) 2．軟線數(shù)控系統(tǒng),第2章 數(shù)控編程基礎(chǔ),2.1 數(shù)控編程概述 2.2 數(shù)控程序編制中的工藝分析 2.3 數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理,2.1 數(shù)控編程概述,2.1.1 程序編制的內(nèi)容和步驟 數(shù)控加工，是指在數(shù)控機床上進行零件加工的一種工藝方法。 數(shù)控機床程序編制過程的主要內(nèi)容包括：零件圖的分析、數(shù)控機床的選擇、工件裝夾方法的確定、加工工藝的確定、刀具的選擇、程序的編制、程序的調(diào)試。從零件圖的分析開始到零件加工完畢 。,1．零件圖的分析 2．?dāng)?shù)控機床的選擇 3．工件裝夾方法的確定 4．加工工藝的確定 5．刀具的選擇 6．程序的編制 7．程序的調(diào)試,2.1.2 程序編制的方法 1．手工編程 利用一般的計算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。,2．自動編程 （1）自動編程軟件編程 利用通用的微型計算機及專用的自動編程軟件，以人機對話方式確定加工對象和加工條件自動進行運算和生成指令。 專用軟件多為在開放式操作系統(tǒng)環(huán)境下，在微型計算機上開發(fā)的，成本低、通用性強。,（2）CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)自動編程 利用CAD/CAM系統(tǒng)進行零件的設(shè)計、分析及加工編程。該種方法適用于制造業(yè)中的CAD/CAM集成編程數(shù)控系統(tǒng)，目前正被廣泛應(yīng)用。該方式適應(yīng)面廣、效率高、程序質(zhì)量好適用于各類柔性制造系統(tǒng)（FMS）和集成制造系統(tǒng)（CIMS），但投資大，掌握起來需要一定時間。,2.2 數(shù)控程序編制中的工藝分析,2.2.1 數(shù)控加工工藝基本特點 數(shù)控加工的程序是數(shù)控機床的指令性文件。數(shù)控機床受控于程序指令，加工的全過程都是按程序指令自動進行的。因此，數(shù)控加工程序與普通機床工藝規(guī)程有較大差別，涉及的內(nèi)容也較廣。,數(shù)控機床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量，走刀路線，刀具尺寸以及機床的運動過程。因此，要求編程人員對數(shù)控機床的性能、特點、運動方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。,2.2.2 數(shù)控加工工藝分析主要內(nèi)容 數(shù)控加工工藝概括起來主要包括如下內(nèi)容。 （1）選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 （2）分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求。,（3）確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。如劃分工序、安排加工順序以及處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。 （4）加工工序的設(shè)計。如選取零件的定位基準、夾具方案的確定、劃分工步、選取刀輔具和確定切削用量等。,（5）數(shù)控加工程序的調(diào)整。選取對刀點和換刀點，確定刀具補償，確定加工路線。 （6）分配數(shù)控加工中的容差。 （7）處理數(shù)控機床上的部分工藝指令。 雖然數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，但有些內(nèi)容與普通機床加工工藝非常相似。,2.2.3 數(shù)控加工工藝分析的一般步驟與方法 2.2.3.1 數(shù)控加工內(nèi)容及加工方法的選擇 1．選擇數(shù)控加工內(nèi)容 選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，應(yīng)考慮以下問題,（1）優(yōu)先選擇普通機床上無法加工的內(nèi)容，作為數(shù)控加工的內(nèi)容； （2）重點選擇普通機床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容，作為數(shù)控加工的內(nèi)容； （3）普通機床加工效率低、工人操作勞動強度大的內(nèi)容，可考慮在數(shù)控機床上加工。,與上述內(nèi)容比較，下列一些內(nèi)容則不宜選擇采用數(shù)控機床加工： （1）需要通過較長時間占機調(diào)整的內(nèi)容，如以毛坯的粗基準定位來加工第一個精基準的工序等；,（2）必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其他加工內(nèi)容。主要原因是采集編程用的資料有困難，協(xié)調(diào)效果也不一定理想； （3）不能在一次裝夾中加工完成的其他零星部位，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排在普通機床進行補加工。,2．選擇數(shù)控加工方法 （1）旋轉(zhuǎn)體零件的加工 這類零件一般在數(shù)控車床上加工 。 （2）孔系零件的加工 宜用點位元直線控制的數(shù)控鉆鏜床或數(shù)控加工中心加工。,（3）平面和曲面輪廓零件的加工 加工曲面輪廓的零件，多采用三個或三個以上坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床或加工中心加工。 （4）模具型腔的加工 此時可考慮選用數(shù)控電火花機床成形加工。 （5）平板形零件的加工 該類零件可考慮選擇數(shù)控線切割機床加工。,2.2.3.2 加工工序的劃分 工序劃分的原則有兩種：工序集中原則和工序分散原則。 工序集中的特點是： （1）有利于采用高生產(chǎn)率的專用設(shè)備和數(shù)控機床，可大大提高勞動生產(chǎn)率； （2）設(shè)備數(shù)量少，減少了操作工人和操作面積：,（3）工序數(shù)目少，工藝路線短，簡化了生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作； （4）工件安裝次數(shù)少，縮短了輔助時間，容易保證加工表面的相互位置精度； （5）數(shù)控機床、專用設(shè)備和工藝裝備投資大，尤其是專用設(shè)備和工藝裝備調(diào)整和維修比較麻煩，生產(chǎn)準備工作量大，新產(chǎn)品轉(zhuǎn)換周期長。,工序分散的特點是： （1）設(shè)備與工藝裝備比較簡單，調(diào)整方便，工人容易掌握，生產(chǎn)準備工作量少，容易適應(yīng)產(chǎn)品的更換； （2）便于采用最合理的切削用量，減少基本時間； （3）設(shè)備數(shù)量少，操作人員多，生產(chǎn)面積大。,加工工序劃分時，除應(yīng)考慮工序集中和工序分散外，還需考慮如下一些原則。 （1）按粗、精加工劃分工序 （2）按先面后孔劃分工序 （3）按所用刀具劃分工序,2.2.3.3 工件的裝夾方式 （1）盡可能選用標準夾具（組合夾具），在成批生產(chǎn)時才考慮專用夾具，并力求夾具結(jié)構(gòu)簡單。 （2）裝卸工件要方便可靠，以縮短輔助時間和保證安全。 （3）工件定位夾緊的部位應(yīng)不妨礙各部位的加工、刀具更換及重要部位的測量。尤其要避免刀具與工件、刀具與夾具產(chǎn)生碰撞的現(xiàn)象。,（4）夾具的安裝要準確可靠，同時應(yīng)具備足夠的強度和剛度，以減小其變形對加工精度的影響。 （5）應(yīng)盡可能采用氣、液壓夾具。,2.2.3.4 對刀點和換刀點的確定 “對刀點”是指數(shù)控加工時，刀具相對工件運動的起點，這個起點也是編程時程序的起點。因此，“對刀點”也稱“程序起點”或“起刀點”。在編程時應(yīng)正確選擇對刀點的位置。選擇的原則如下：,（1）選定的對刀點位置應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和使程序編制簡單； （2）在機床上容易找正； （3）加工過程中便于檢查； （4）引起的加工誤差小。,對刀時，應(yīng)使刀位點與對刀點重合?！暗段稽c”一般是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、面銑刀刀頭底面的中心；球頭銑刀的球頭中心。,2.2.3.5 進給路線的選擇 1．?dāng)?shù)控車床進給路線的選擇 （1）最短的切削進給路線 （2）最短的空行程路線 （3）大余量毛坯的階梯切削進給路線,2．?dāng)?shù)控銑床進給路線的選擇 （1）銑削外輪廓表面的進給路線 （2）銑削內(nèi)輪廓表面的進給路線,3．順銑和逆銑的選擇 當(dāng)工件表面無硬皮，機床進給機構(gòu)無間隙時，應(yīng)選用順銑，按照順銑安排進給路線。 當(dāng)工件表面有硬皮，機床的進給機構(gòu)有間隙時，應(yīng)選用逆銑，按照逆銑安排進給路線。因為逆銑時，刀齒是從已加工表面切入，不會崩刀；機床進給機構(gòu)的間隙不會引起振動和爬行。,2.2.3.6 數(shù)控加工余量的選擇 1．查表法 查表法是根據(jù)各工廠的生產(chǎn)實踐和實驗研究積累的資料，先制成各種表格，再匯集成手冊。 2．經(jīng)驗估算法 經(jīng)驗估算法是根據(jù)工藝編制人員的實際經(jīng)驗確定加工余量。,3．分析計算法 分析計算法是根據(jù)一定的試驗資料和上述的加工余量計算公式，分析影響加工余量的各項因素，并計算確定加工余量。,2.2.3.7 數(shù)控加工刀具的選擇 1．?dāng)?shù)控刀具的選擇 目前涂鍍刀具，立方氮化硼等刀具已廣泛用于加工中心，陶瓷刀具與金剛石刀具也開始在加工中心上運用。,2．?dāng)?shù)控刀具的使用特點 數(shù)控刀具應(yīng)具有較高的耐用度和剛度，刀頭材料熱脆性好，有良好斷屑性能，和可調(diào)、易更換等特點。 （1）銑削加工的刀具 平面銑削應(yīng)該用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀。,立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的立銑刀主要用于加工凸輪，凹槽和箱口面。 為了提高槽寬的加工精度減少銑刀的種類，加工時可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補償功能來銑槽的兩邊，以達到提高槽的加工精度的目的。,（2）鉆孔刀具的使用特點 在加工中心上鉆孔都是無鉆模直接鉆孔，因此一般鉆孔深度約為直徑的5倍左右，細長孔子的加工易于折斷，要注意冷卻和倒屑 。,（3）鏜孔刀具的使用特點 在加工中心上進行鏜削加工通常是采用懸臂式的加工，因此要求鏜刀有足夠的剛性和較好的精度。 在鏜孔過程中一般采用移動工作臺或立柱完成Z向進給（臥式），保證懸伸不變，從而獲得進給的剛性。,（4）螺孔攻絲刀具的使用特點 （5）數(shù)控車刀特點及選用 圖2-20所示為一現(xiàn)代數(shù)控車刀，它主要由刀體、刀片和刀片緊固系統(tǒng)3部分組成。 機夾式車刀按刀片緊固方法的差異可分為杠桿式、契塊式、螺釘式、上壓式。圖2-21是上壓式緊固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它由楔塊式夾具、銷、刀墊和螺絲釘組成。,車刀刀片的材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷和金剛石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。,2.2.3.8 切削用量的選擇 影響切削條件的因素有： （1）機床、工具、刀具及工件的剛性； （2）切削速度、切削深度、切削進給率； （3）工件精度及表面粗糙度； （4）刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；,（5）切削液的種類、冷卻方式； （6）工件材料的硬度及熱處理狀況； （7）工件數(shù)量； （8）機床的壽命。 上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進給率為主要因素。,決定切削速度的因素很多，概括起來有如下幾種。 （1）刀具材質(zhì)。 （2）工件材料。 （3）刀具壽命。 （4）切削深度與進刀量。 （5）刀具的形狀。 （6）冷卻液使用。 （7）機床性能。,2.2.4 數(shù)控加工工藝文件 數(shù)控加工工藝文件是編程員編制的與程序單配套的有關(guān)技術(shù)文件，它是操作者必須遵守、執(zhí)行的規(guī)程。,1．工藝規(guī)程卡 數(shù)控加工工藝規(guī)程卡是數(shù)控加工工藝文件重要組成部分之一，它規(guī)定了工序內(nèi)容、加工順序、加工面回轉(zhuǎn)中心的距離（立式加工中心無此項）、刀具編號（碼）、刀具類型和規(guī)格、刀輔具（工具）型號和規(guī)格、主軸轉(zhuǎn)速、進給量和切削深度等。,2．刀具調(diào)整卡 刀具調(diào)整卡是指導(dǎo)機外對刀、預(yù)置、調(diào)整或修改刀具尺寸的工藝性文件。 3．?dāng)?shù)控加工程序單 數(shù)控加工程序單是數(shù)控機床運動的指令，也是技術(shù)準備和生產(chǎn)作業(yè)指令性文件。該文件記錄了數(shù)控加工的工藝過程、切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及機床運動的全過程。,2.3 數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理,2.3.1 數(shù)學(xué)處理的概念 根據(jù)零件圖樣，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計算編程時所需要的資料，稱為數(shù)控加工的數(shù)值計算。數(shù)值計算的內(nèi)容包括計算零件輪廓的基點和節(jié)點的坐標以及刀具中心運動軌跡的坐標。,所謂基點，是指各幾何元素間的連接點，如直線與直線的交點，直線與圓弧的交點或切點，圓弧與圓弧的交點或切點等。 逼近直線小段和圓弧小段與輪廓曲線的交點或切點稱為節(jié)點。,2.3.2 常見的數(shù)學(xué)處理方法 2.3.2.1 直線和圓弧輪廓基點計算方法 1．聯(lián)立方程組法求解基點坐標 2．三角函數(shù)法求解基點坐標,2.3.2.2 非圓曲線的節(jié)點計算 1．直線逼近零件輪廓曲線時的節(jié)點計算 （1）等間距直線逼近的節(jié)點計算 （2）等步長法直線逼近的節(jié)點計算 （3）等誤差法（變步長法）,2．圓弧逼近零件輪廓時節(jié)點計算 （1）圓弧分割法 （2）三點作圖法,2.3.2.3 列表曲線的數(shù)學(xué)處理方法 1．牛頓插值法 2．雙圓弧法 3．樣條函數(shù)法 （1）三次樣條函數(shù)擬合 （2）圓弧樣條擬合,2.3.2.4 空間曲面的加工 1．三坐標數(shù)控加工 2．五坐標數(shù)控加工,第3章 數(shù)控車床編程,3.1 數(shù)控車床編程基礎(chǔ) 3.2 FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床程序的編制,3.1 數(shù)控車床編程基礎(chǔ),3.1.1 數(shù)控車床概述 1．?dāng)?shù)控車床的分類 數(shù)控車床品種繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的功能和機械構(gòu)成可分為簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟型數(shù)控車床）、多功能數(shù)控車床和數(shù)控車削中心。,（1）簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟型數(shù)控車床）：是低檔次數(shù)控車床，一般是用單板機或單片機進行控制，機械部分是在普通車床的基礎(chǔ)上改進設(shè)計的。 （2）多功能數(shù)控車床：也稱全功能型數(shù)控車床，由專門的數(shù)控系統(tǒng)控制，具備數(shù)控車床的各種結(jié)構(gòu)特點。,（3）數(shù)控車削中心：在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上增加其他的附加坐標軸。 按結(jié)構(gòu)和用途數(shù)控車床主要可分為數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床和數(shù)控專用車床（如數(shù)控凸輪車床、數(shù)控曲軸車床、數(shù)控絲杠車床等）。,2．?dāng)?shù)控車床的基本構(gòu)成 （1）數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)是由CNC裝置、輸入輸出設(shè)備、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動裝置和進給驅(qū)動裝置以及位置測量系統(tǒng)等幾部分組成。,（2）主軸箱 （3）主軸伺服電機 （4）夾緊裝置 （5）往復(fù)拖板 （6）刀架 （7）控制面板,3．?dāng)?shù)控車床的加工特點 數(shù)控車床加工具有如下特點。 （1）加工生產(chǎn)效率高 （2）減輕勞動強度、改善勞動條件 （3）對零件加工的適應(yīng)性強、靈活性好 （4）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 （5）有利于生產(chǎn)管理,3.1.2 數(shù)控車床坐標系統(tǒng) 1．機床坐標系 數(shù)控車床的坐標系以徑向為x軸方向，縱向為z軸方向。指向主軸箱的方向為z軸的負方向，指向尾架方向是z軸的正方向。x軸是以操作者面向的方向為x軸正方向。 x坐標和z坐標指令，在按絕對坐標編程時，使用代碼x和z；按增量坐標（相對坐標）編程時，使用代碼U和W。,2．程序原點 程序原點是指程序中的坐標原點，即在數(shù)控加工時，刀具相對于工件運動的起點，所以也稱為“對刀點”。 3．機械原點 （或稱機床原點） 以L-10MC數(shù)控車銑中心為例介紹x和y軸機械原點。,（1）x軸機械原點 x軸的機械原點被設(shè)定在刀盤中心距離主軸中心500mm的位置。 （2）z軸機械原點 z軸的機械原點可以通過改變擋塊的安裝位置來改變。z軸機械原點擋塊可以被安裝在?、?、?或?4個不同的位置上 。,3.2 FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床程序的編制,3.2.1 程序結(jié)構(gòu) 1．程序段的構(gòu)成 N＿G＿X(U)＿Z(W)＿F＿M＿S＿T＿；,其中，N＿：程序段順序號； G＿：準備； X(U)＿：x軸移動指令； Z(W)＿：z軸移動； F＿：進給功能； M＿：輔助功能； S＿：主軸功能； T＿：工具功能。,2．程序段的要求 程序段格式如下： N4 G1 X(U)±4.3 Z(W)±4.3 F3.4 M8 S4 T2 其中， N4：代表第4個程序段，用4位數(shù)（1～9999）表示，不允許為“0”； X(U)±4.3：坐標可以用正負小數(shù)表示，小數(shù)點以前4位數(shù)，小數(shù)點以后3位數(shù)；,F3.4：進給速度可以用小數(shù)表示，小數(shù)點以前3位數(shù)，小數(shù)點以后4位數(shù)； 幾種等效的表示方法： N0012 G00 M08 X0012.340 X5000 X5.0 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ N12 G0 M8 X12.34 X5. X5.,3.2.2 準備功能指令 準備功能也稱為G功能（或稱G代碼），它是用來指令機床動作方式的功能。準備功能是用地址G及其后面的數(shù)字來指令機床動作的。如用G00來指令運動坐標快速定位。表3-2為FANUC-0TD系統(tǒng)的準備功能G代碼表。,注：（1）號表示電源接通時的G代碼狀態(tài)； （2）00組的G代碼為一次性G代碼； （3）一旦指定了G代碼，一覽表中沒有的G代碼顯示報警信號； （4）無論有幾個不同組的G代碼，都能在同一程序段內(nèi)指令，如果同組的G代碼在同一程序段內(nèi)指令了2個以上時，后指令者有效； （5）可按組號顯示G代碼。,3.2.2.1 插補功能 1．定位G00 定位指令命令刀具以點位控制方式從刀具所在點快速移動到目標位置，無運動軌跡要求，不需特別規(guī)定進給速度。,輸入格式： G00 X(U) Z(W) ； （1）“X(U) Z(W) ”目標點的坐標（下文同）； （2）X(U)坐標按直徑值輸入； （3）“；”表示一個程序段的結(jié)束。,2．直線插補指令（G01） 直線插補指令用于直線或斜線運動?？墒箶?shù)控車床沿x軸、z軸方向執(zhí)行單軸運動，也可以沿x、z平面內(nèi)任意斜率的直線運動。 輸入格式： G01 X(U) Z(W) F ；,3．圓弧插補指令（G02 G03） 輸入格式： G02 X Z I K F ； 或 G02 X Z R F ； G03 X Z I K F ； 或 G03 X Z R F ； （1）用增量坐標U、W也可以； （2）C軸不能執(zhí)行圓弧插補指令。,3.2.2.2 螺紋切削指令（G32） G32指令能夠切削圓柱螺紋、圓錐螺紋、端面螺紋（渦形螺紋） 輸入格式： G32 X(U) Z(W) F ；“F ”為螺紋的螺距。,3.2.2.3 工件坐標系設(shè)定指令（G50） 工件坐標系設(shè)定指令以程序原點為工件坐標系的中心（原點），指定刀具出發(fā)點的坐標值（如圖3-19所示）。圖3-19 G50設(shè)定工作坐標系 輸入格式：G50 X Z ，其中X Z 為刀具出發(fā)點的坐標（如圖3-19所示）。,3.2.2.4 自動回原點指令（G28） 自動回原點指令使刀具自動返回機械原點或經(jīng)某一中間點回機械原點（如圖3-20和圖3-21所示）。 輸入格式： G28 X(U) Z(W) T00； （1）X(U) 和Z(W) 為中間點的坐標。 （2）T00（刀具復(fù)位）指令必須寫在G28指令的同一程序段或該程序段之前。,3.2.3 主軸及輔助功能指令 1．主軸功能指令（S指令）和主軸轉(zhuǎn)速控制指令（G96、G97、G50） 主軸功能指令（S指令）是設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速的指令。 （1）主軸最高轉(zhuǎn)速的設(shè)定（G50）。 （G50） S ；中S 為主軸最高轉(zhuǎn)速。,（2）直接設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速指令（G97），主軸速度用轉(zhuǎn)速設(shè)定，單位為r/min。 （G97） S （M38或M39）； （G97） ：取消主軸線速度，恒定功能。 S （M38或M39）：設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速（r/min），指令范圍為0～9999。,（3）設(shè)定主軸線速度恒定指令（G96），主軸速度用線速度（m/min）值輸入，并且主軸線速度恒定。 （G96） S （M38或M39）； （G96） ：主軸轉(zhuǎn)速恒定。 S （M38或M39）：設(shè)定主軸線速度，即切削速度（m/min）。,（1）G96（控制線速度恒定指令）：當(dāng)工件直徑變化時主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)也隨之變化，這樣就可保證切削速度不變，從而提高了切削質(zhì)量。 （2）主軸轉(zhuǎn)速連續(xù)變化，M38設(shè)定主軸在低速范圍變化（粗加工），M39設(shè)定主軸在高速范圍變化（精加工）。,2．輔助功能指令（M指令） M指令設(shè)定各種輔助動作及其狀態(tài)，表3-4是數(shù)控車床及車銑中心的M指令說明。,下面介紹幾個特殊M代碼的使用方法。 M03：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具順時針旋轉(zhuǎn)（CW）； M04：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具逆時針旋轉(zhuǎn)（CCW）； M05：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具停止旋轉(zhuǎn)；,3.2.4 進給功能指令 1．每轉(zhuǎn)進給量指令（G99）、每分鐘進給量指令（G98） 指定進給功能的指令方法有如下兩種。 （1）每轉(zhuǎn)進給量（G99）（如圖3-23所示）。 輸入格式：G99 （F ）； F ：主軸每轉(zhuǎn)進給量（進給速度mm/r）。,（2）每分鐘進給量（G98） 。 輸入格式：G98 (F )； F ：每分鐘進給量 （進給速度mm/min）。,2．暫停指令（G04） (G99)G04 U(P) ；指令暫停進刀的主軸回轉(zhuǎn)數(shù)。 (G98)G04 U(P) ；指令暫停進刀的時間。,3．進給功能指令（F指令） 進給功能指令指定刀具的進給速度，有3種形式。 （1）每轉(zhuǎn)進給量（mm/r），如圖3-26所示。 (G99) F ； F :主軸每轉(zhuǎn)刀具進給量小數(shù)點輸入指令范圍為0.0001～500.0000(mm/r)。,（2）每分鐘進給量（mm/min），如圖3-27所示。 (G98) F ； 其中F 為每分鐘刀具進給量，指令范圍為1～15000(mm/min)。 （3）螺紋切削進給速度（mm/r），如圖3-28所示。,F 指定螺紋的螺距，指令范圍為0.0001～500.0000(mm/r)。 ① 每轉(zhuǎn)進給量切螺紋時，快速進給速度沒有指定界限； ② 接入電源時，系統(tǒng)默認G99模式（每轉(zhuǎn)進給量）。,3.2.5 刀具功能指令 1．T功能 T功能也稱為刀具功能，表示選擇刀具和刀補號。 輸入格式： T□□□□,2．刀具半徑補償功能（G40、G41、G42） （1）刀尖半徑和假想刀尖的概念 ① 刀尖半徑 ② 假想刀尖,（2）刀尖半徑補償模式的設(shè)定（G40、G41、G42指令） ① G40（解除刀具半徑補償） ② G41（左偏刀具半徑補償） ③ G42（右偏刀具半徑補償）,（3）刀尖半徑補償注意事項 ① G41、G42指令不能與圓弧切削指令寫在同一個程序段，可以與G00和G01指令寫在同一個程序段內(nèi)，在這個程序段的下一程序段始點位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線過刀尖圓心。,② 必須用G40指令取消刀尖半徑補償，在指定G40程序段的前一個程序段的終點位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線過刀尖圓心。 ③ 在使用G41或G42指令模式中，不允許有兩個連續(xù)的非移動指令，否則刀具在前面程序段終點的垂直位置停止，且產(chǎn)生過切或少切現(xiàn)象 。,④ 切斷端面時，為了防止在回轉(zhuǎn)中心部位留下少切削的小錐 。 ⑤ 加工終端接近卡爪或工件的端面時，指令G40為了防止卡爪或工件的端面被切 。 ⑥ 想在工件階梯端面指定G40時，必須使刀具沿階梯端面移動到F點，再指定G40，且XA＞R ；,⑦ 在G74～G76、G90～G92固定循環(huán)指令中不用刀尖半徑補償。 ⑧ 在手動輸入中不用刀尖半徑補償。 ⑨ 在加工比刀尖半徑小的圓弧內(nèi)側(cè)時，產(chǎn)生報警。 ⑩ 在階梯錐面連接處退刀時指定G40，在指定G40的程序段里使用反映斜面方向的I、K地址來防止工件被過切。,3.2.6 固定循環(huán)切削功能指令 3.2.6.1 單一形狀的固定循環(huán) 1．外圓車削循環(huán)G90 G90是單一形狀固定循環(huán)指令，該循環(huán)主要用于軸類零件的外圓、錐面的加工。 指令格式：G90 X(U) Z(W) F ； 利用G90可以切削錐面。 指令格式：G90 X(U) Z(W) I F ；,2．螺紋切削循環(huán)G92 螺紋切削循壞G92可以切削錐螺紋和圓柱螺紋。 指令格式為： G92 X(U) Z(W) I F ；,3．端面切削循環(huán)G94 G94是用于一些短、面大的工件加工的固定循環(huán)指令。 （1）車大端面循環(huán)切削指令格式： G94 X(U) Z(W) F ； （2）車大錐面切削循環(huán)指令格式： G94 X(U) Z(W) K F ；,3.2.6.2 多重固定循環(huán) 1．圓粗車循環(huán)G71 G71指令將工件切削至精加工之前的尺寸，精加工前的形狀及粗加工的刀具路徑由系統(tǒng)根據(jù)精加工尺寸自動設(shè)定。,輸入格式： G71 Pns Qnf U?u W?w D?d (F S T )； 其中：ns—精加工程序第一個程序段的序號； nf—精加工程序最后一個程序段的序號； ?U—x軸方向精加工留量（直徑值）； ?W—z軸方向精加工留量； ?d—精加工每次切深。,2．端面粗車循環(huán)G72 G72指令與G71指令類似，不同之處就是刀具路徑是按徑向方向循環(huán)的，輸入格式同G71指令，刀具循環(huán)路徑如圖3-44所示。 G72 Pns Qnf U?u W?w D?d (F S T )； 其中：?d——粗加工每次切深（半徑值）。其他參數(shù)與G71相同。,3．固定形狀粗車循環(huán)G73 G73指令與G71、G72指令功能相同，只是刀具路徑是按工件精加工輪廓進行循環(huán)的，如圖3-45所示。,輸入格式： G73 Pns Qnf I?I K?K U?U W?W D?d (F S T )； 其中：?I——x軸方向的退出距離（半徑值）和方向； ?k—z軸方向的退出距離和方向； ?d—粗切次數(shù)。其他參數(shù)與G71相同。,4．精車循環(huán)G70 輸入格式： G70Pns Qnf； 參數(shù)與G71相同。,第4章 數(shù)控銑床及加工中心編程,4.1 數(shù)控銑床及加工中心編程基礎(chǔ) 4.2 FANUC系統(tǒng)加工中心編程原理 4.3 加工中心程序編制實例 4.4 宏程序編制,4.1 數(shù)控銑床及加工中心編程基礎(chǔ),4.1.1 數(shù)控銑床及加工中心概述 數(shù)控銑床是一種用途廣泛的機床，有立式、臥式及龍門銑3種。加工中心（Machining Center）是一種集成化的數(shù)控加工機床，是在數(shù)控銑床的發(fā)展基礎(chǔ)上衍化而成的，它集銑削、鉆削、鉸削、鏜削及螺紋切削等工藝于一體，通常稱鏜銑類加工中心，習(xí)慣稱加工中心。,1．加工中心的工藝特點 （1）加工精度高 （2）表面質(zhì)量好 （3）加工生產(chǎn)率高 （4）工藝適應(yīng)性強 （5）勞動強度低、勞動條件好 （6）良好的經(jīng)濟效益 （7）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化,2．加工中心的分類 （1）按照機床形態(tài)及主軸布局形式分類 ① 立式加工中心 ② 臥式加工中心 ③ 龍門式加工中心 ④ 復(fù)合加工中心,（2）按加工中心的換刀形式分類 ① 帶刀庫、機械手的加工中心 ② 無機械手的加工中心 ③ 一般在小型加工中心上采用轉(zhuǎn)塔刀庫形式，主要以孔加工為主。,3．加工中心主要結(jié)構(gòu)部件及其功能 加工中心類型繁多，結(jié)構(gòu)各異，但總體來看主要由基礎(chǔ)部件、主軸部件、數(shù)控系統(tǒng)、自動換刀裝置和輔助裝置等幾部分組成。,4.1.2 數(shù)控銑床及加工中心坐標系統(tǒng) 1．加工中心運動部件運動方向的規(guī)定 （1）z軸坐標運動 規(guī)定與主軸線平行的坐標軸為z坐標（z軸），并取刀具遠離工件的方向為正方向。 當(dāng)機床有幾根主軸時，則選取一個垂直于工件裝夾表面的主軸為z軸（如龍門銑床）。,（2）x軸坐標運動 x軸規(guī)定為水平平行于工件裝夾表面。 （3）y軸坐標運動 y坐標軸垂直于x、z坐標軸。當(dāng)x軸、z軸確定之后，按笛卡兒直角坐標系右手定則法判斷，y軸方向就惟一地被確定了。,（4）旋轉(zhuǎn)運動A、B和C 旋轉(zhuǎn)運動用A、B和C表示，規(guī)定其分別為繞x、y和z軸旋轉(zhuǎn)的運動。A、B和C的正方向，相應(yīng)地表示在x、y和z坐標軸的正方向上，按右手螺旋前進方向。,2．加工中心機械原點及工作坐標系 （1）加工中心機械原點 機床坐標系的原點也稱機械原點、參考點或零點。 而機床坐標系的原點是三維面的交點，無法直接感覺和測量，只有通過各坐標軸的零點，做相應(yīng)的平行切面，這些切面的交點，即為機床坐標系的原點（機械原點），這個原點是機床一經(jīng)設(shè)計和制造出來，就已經(jīng)確定下來的。,（2）加工中心工作坐標系 編程時一般選擇工件上的某一點作為程序原點，并以這個原點作為坐標系的原點，建立一個新的坐標系，這個新的坐標系就是工作坐標系（編程坐標系）。 （3）絕對坐標與增量坐標,4.2 FANUC系統(tǒng)加工中心編程原理,4.2.1 程序結(jié)構(gòu) 1．程序號 程序號作為程序的標記需要預(yù)先設(shè)定，一個程序號必須在字母“O”后面緊接最多8個阿拉伯?dāng)?shù)字。,2．程序段號 程序段號是每個程序功能段的參考代碼，一個程序段號必須在字母“N”后緊接最多5個阿拉伯?dāng)?shù)字。,3．程序段 一個程序段能完成某一個功能，程序段中含有執(zhí)行一個工序所需的全部數(shù)據(jù)，程序段由若干個字及段結(jié)束符“LF”組成。 /N10 G03 X10.0 Y30.0 CR=25.0 F100 ；（注釋）LF,其中： “/” 表示程序段在執(zhí)行過程中可以被跳過； “N10” 表示程序段號，主程序段中可以有字符； “ ” 表示中間間隔（可以省略）； “G03” 表示程序段具體指令； “（注釋）” 表示對程序段進行必要的說明； “LF” 表示程序段結(jié)束。,4．坐標字 用于在軸方向移動和設(shè)置坐標系的命令稱為坐標字，坐標字包括軸的地址符及代表移動量的數(shù)值，其基本構(gòu)成見表4-1。,4.2.2 準備功能指令——G代碼 1．尺寸數(shù)據(jù)輸入方式G90/G91 2．英制/公制選擇G20/G21 G20設(shè)定為英制尺寸、G21設(shè)定為公制尺寸，這兩個指令均為模態(tài)指令。,3．快速點定位G00 指令格式： G00 X（U） Z(W) ； 4．直線插補G01 指令格式： G01X（U） Z(W) F ；,5．平面選擇G17～G19 在計算刀具長度補償和刀具半徑補償時必須首先確定一個平面，即確定一個兩坐標軸的坐標平面，在此平面中可以進行刀具半徑補償，G17到G19各自的含義見表4-3。,6．圓弧插補G02/G03 圓弧插補指令G02/G03是圓弧運動指令。它是用來指令刀具在給定平面內(nèi)以F進給的速度，作圓弧插補運動的指令。G02/G03是一種模態(tài)指令。 （1）指令格式 G02 I J F ； （G17） X Y G03 R F ；,在指令格式中，I、J為圓弧中心地址，R為圓弧半徑，其他內(nèi)容及字符的含義見表4-4。,（2）順、逆時針圓弧插補的判斷 在使用G02或G03指令之前需要判別刀具在加工零件時，是沿什么路徑在作圓弧插補運動的，是按順時針還是逆時針方向路線在前進的。其判別方法簡述為：視線沿著垂直于圓弧所在平面的坐標軸的負方向觀察，刀具插補方向為順時針即為G02，相反則為G03。,7．暫停功能G04 （1）按時間計的暫停指令： （G94）G04 指令格式： G94 G04 X_ 或G94 G04 P_； 在每分進給方式（G94）中，指定指令G04按設(shè)定的時間延遲了下一個程序段的執(zhí)行，對于地址P，不能用小數(shù)點，否則將忽略小數(shù)點后的部分。編程規(guī)范如下：,G04 X500； 暫停時間=0.5sec G04 X5000； 暫停時間=5.0 sec G04 X5.0； 暫停時間=5.0 sec G04 P5000； 暫停時間=5.0 sec G04 P12.345； 暫停時間=0.012 sec,（2）按圈數(shù)計的暫停指令（G95）G04 在每轉(zhuǎn)進給方式（G95）下，推遲到主軸已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了設(shè)定的圈數(shù)以后，才開始下一個程序的執(zhí)行，對于地址P，不能用小數(shù)點，否則將忽略小數(shù)點之后的部分。編程規(guī)范如下：,G04 X500； 暫停時間=0.5r G04 X5000； 暫停時間=5.0 r G04 X5.0； 暫停時間=5.0 r G04 P5000； 暫停時間=5.0 r G04 P12.345； 暫停時間=0.012 r,8．刀具補償功能 （1）刀具長度補償/取消：G43、G44/G49 G43刀具長度正補償； G44刀具長度負補償； G49取消刀具長度補償。,（2）刀尖半徑補償/取消 刀具補償?shù)刂稤中的半徑補償值必須與G41/G42一起執(zhí)行方能生效。,9．可設(shè)定的零點偏置G54~G59 G54； 第一可設(shè)定零點偏置 G55； 第二可設(shè)定零點偏置 G56； 第三可設(shè)定零點偏置 G57； 第四可設(shè)定零點偏置 G58； 第五可設(shè)定零點偏置 G59； 第六可設(shè)定零點偏置,10．自動返回參考點G28 指令格式： G91 G28 X…Y…Z…,4.2.3 主軸及輔助功能指令 1．主軸功能指令 指令格式：S_M03（M04） 2．輔助功能指令 （1）關(guān)于停止的輔助功能指令（M00、M01、M02、M30） M00：程序停止。在程序執(zhí)行過程中，系統(tǒng)讀取到M00指令時，無條件停止程序執(zhí)行，待重啟動后繼續(xù)執(zhí)行；,M01：選擇停止。在程序執(zhí)行過程中，系統(tǒng)讀取到M01指令時，有條件停止程序執(zhí)行，待重啟動后繼續(xù)執(zhí)行； M02：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標定于程序結(jié)尾處； M30：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標返回至程序開始處。,（2）主軸旋轉(zhuǎn)M代碼 （M03、M04、M05） M03——主軸正轉(zhuǎn)； M04——主軸反轉(zhuǎn)； M05——主軸停止旋轉(zhuǎn)。,（3）冷卻控制M代碼 （M07、M08、M09） M07——冷卻汽霧開； M08——冷卻液開； M09——關(guān)閉冷卻液、汽。,（4）子程序功能M代碼。 M98——子程序調(diào)用M代碼。 指令格式：M98 P…L…； 在這條指令中，子程序程序號由P定義，并且執(zhí)行L次。如L省略，執(zhí)行次數(shù)為1次，子程序最多可重復(fù)4次。 M99——子程序結(jié)束。,4.2.4 進給功能指令 1．快速進給率 每個軸的快速進給率能夠分別設(shè)定，可設(shè)定的快速進給率的范圍是從1mm/min到240000 mm/min。快速進給率應(yīng)用于G00，G27，G28，G29，G30和G60等指令。 2．切削進給率F 切削進給率必須用地址F和一個八位數(shù)字（F8直接指定）來指定。,3．非同步/同步進給G94/G95 進給運動速度指令字的單位由切削進給速度轉(zhuǎn)換功能指令（G94/G95）定義，如： G94——定義分進給，即每分鐘進給量（mm/min）。 G95——定義轉(zhuǎn)進給，即每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）。,4.2.5 刀具功能指令 指令格式：T03 M06 T00； 調(diào)用刀位號為03的刀具 刀具功能也叫T—代碼功能。此功能用來選擇刀具號，對此NC系統(tǒng)，T功能允許用地址T后跟三位數(shù)的指令選擇最多1000個刀號（0到999）。可是，對本機床能夠選擇的刀號的最大數(shù)量僅為24。,4.2.6 固定循環(huán)切削功能指令 1．點鉆循環(huán)G81 指令格式：G81 [Xx Yy] Rr Zz；執(zhí)行過程如圖4-18所示。 Xx Yy——點鉆孔的坐標； Rr ——點鉆參考平面高度； Zz ——孔的最后鉆深。,2．間歇鉆循環(huán)G83 G83 [Xx Yy] Rr Zz Qtz Ffo [Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）] Xx Yy——點鉆孔的坐標； Rr ——點鉆參考平面高度； Zz——孔的最后鉆深； tz——每次進刀的切削深度；,io——進給倍率的距離； do——快速進給停止的余量； jo(b0)——進給倍率（%）； ko——從R點到切削進給起點的距離； fo——進給率。,3．高速間歇鉆G73 G73 [Xx Yy] Rr Zz [Qtz] [Ptc] Ffo [ Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）] tz——每次進刀的切削深度； jo(bo) ——進給倍率（%）； tc——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； fo——進給率； do——返回距離；,f1——加倍率后的進給率； ko——從R點到切削進給起點的距離； f2——返回速度（固定的）； io——進給倍率的距離。,4．鏜孔循環(huán)G76 G76 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc Qq0] Ff1 [Ddo Jjo（Bb0）] tc——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； jo(b0)——如果設(shè)0或不設(shè)，則在結(jié)束加工之后，M03輸出，如果設(shè)除了0以外的值，則在結(jié)束加工之后，M04輸出； f1——進給率； q0——在x?y平面上的讓刀量； do——離R點的距離。,5．鉸孔循環(huán)G85 G85 [Xx Yy] Rr Zz [Ptz] Ffo [Ef1 Ddo ] 執(zhí)行過程如圖4-24所示。 tz——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； do——離R點的距離； fo——進給率0； f1——進給率1。,6．攻絲循環(huán)G84 G84 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc] Ffo [Jjo（Bb0） Ddo Hho Kko] Tc——停留時間； d0——離R點的距離； f0——進給率；,h0——同步/非同步攻絲的選擇標志和在同步攻絲循環(huán)期間的返回速度倍率（%）： h0=0表示非同步攻絲循環(huán) h0表示同步攻絲循環(huán) jo(b0)——1．M04輸出之前在孔底的停頓 ——2．M04輸出之后在孔底的停頓 ——3．M03輸出之前在R點的停頓 k0——離R點的距離。,4.2.7 子程序 在程序編寫過程中，常把一些在程序執(zhí)行時經(jīng)常重復(fù)使用的程序段寫成獨立的一個程序，在適當(dāng)時候利用一些指令直接調(diào)用，這樣的獨立程序即為子程序。,4.3 加工中心程序編制實例,編程實例：利用LGMAZAK VTC-16A型加工中心加工如圖4-27所示工件。工件毛坯材料為?65×30mm的45鋼，端面及外圓輪廓均要求銑削。,1．刀具選擇 （1）端面加工選用?65mm硬質(zhì)合金機夾式端面銑刀； （2）外圓及輪廓銑削粗加工選用?16mm兩刃立銑刀； （3）外圓及輪廓銑削精加工選用?8mm四刃立銑刀；,（4）?10孔粗加工選用?5mm中心鉆及?9.8mm麻花鉆； （5）?10孔精加工選用?10mm高速鋼機用鉸刀；,2．工藝路線安排 1）調(diào)用?65mm硬質(zhì)合金機夾式端面銑刀粗、精加工工件端面； 2）調(diào)用?16mm兩刃立銑刀粗加工外圓及輪廓； 3）調(diào)用?5mm中心鉆鉆削?10孔的中心孔；,4）調(diào)用?9.8mm麻花鉆鉆削?10孔的鉸孔基孔； 5）調(diào)用?8mm四刃立銑刀精銑外圓及輪廓； 6）調(diào)用?10mm高速鋼機用鉸刀鉸削?10+0.015 0孔至尺寸。,4.4 宏程序編制,1．宏程序概述 在程序中使用變量，通過對變量進行賦值及處理的方法達到程序功能，這種有變量的程序叫宏程序。,（1）宏程序的使用格式 宏程序格式與子程序一樣，結(jié)尾用M99返回主程序。 O0100；主程序 T01M06T00； G90 G54 G00 … … G65 P8500（引數(shù)和引數(shù)值）；,M30； O8500；宏程序 … [變量] [運算指令] [控制指令] … M99,（2）選擇程序號 程序在存儲器中的位置決定了該程序的一些權(quán)限，根據(jù)程序的重要程度和使用頻率用戶可選擇合適的程序號，具體見表4-8。,（3）宏程序調(diào)用方法 ① 非模態(tài)調(diào)用（單純調(diào)用）：指一次性調(diào)用宏程序主體，即宏程序只在一個程序段內(nèi)有效，叫非模態(tài)調(diào)用。其格式為： G65 P_ _ _ _（宏程序號）L_（重復(fù)次數(shù)） _ 一個引數(shù)是一個字母，對應(yīng)于宏程序中變量的地址，引數(shù)后邊的數(shù)值賦給宏程序中對應(yīng)的變量，同一語句中可以有多個引數(shù) 。,2．變量 （1）變量的表示 一個變量由#符號和變量號組成，如：# i (i =1,2,3…)，也可用表達式來表示變量 。 （2）變量的使用 （3）變量的賦值 ① 直接賦值 ② 引數(shù)賦值,（4）變量的種類 變量有局部變量、公用變量（全局變量）和系統(tǒng)變量3種。 ① 局部變量#1～#33：局部變量是一個在宏程序中局部使用的變量。 ② 公用變量（全局變量）：#100～#149、#500～#509公用變量貫穿整個程序過程，包括多重調(diào)用。 ③ 系統(tǒng)變量：宏程序能夠?qū)C床內(nèi)部變量進行讀取和賦值，從而可完成復(fù)雜任務(wù)。,（5）未定義變量的性質(zhì) 未定義變量又叫空變量，有其特殊性質(zhì)，它與變量值為零的變量是有區(qū)別的。變量#0總是空變量 。 3．運算指令 宏程序具有賦值、算術(shù)運算、邏輯運算、函數(shù)運算等功能 。,4．控制指令 控制指令起到控制程序流向的作用。 （1）分支語句（GOTO） 其格式為： IF [ ]GOTO n,（2）循環(huán)指令 WHILE [ ] DO m (m=1，2，3…)； ．．． END m；,