1,.,序,以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，數(shù)控技術(shù)水平高低已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國力的重要標(biāo)志專家們預(yù)言:二十一世紀(jì)機械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競爭數(shù)控機床是數(shù)控技術(shù)的最早和最典型的應(yīng)用,2,.,2005年我國共生產(chǎn)數(shù)控機床5.96萬臺，其中前十位企業(yè)生產(chǎn)2.73萬臺，市場集中度為45.85。2006年6月28日，國務(wù)院發(fā)布振興裝備制造業(yè)的若干意見，為未來我國裝備制造業(yè)的崛起提供了政策支持。比如上海振華港機生產(chǎn)的港口起重機占到全球70%的市場。在“十一五”規(guī)劃中我國2010年生產(chǎn)10萬臺機床，實際在2007年就達到了12.33萬臺。如今秉承“原始創(chuàng)新，集成創(chuàng)新，再創(chuàng)新”的理念，2007年我國機械產(chǎn)品出口額就達到1929.15億美元，超過日本、僅次于美國和德國。,3,.,基礎(chǔ)知識回顧,1、程序編制：依據(jù)：零件圖、生產(chǎn)批量、機床、夾具等確定：工藝過程、工藝參數(shù)、加工路線及加工中的輔助動作，如換刀、冷卻、夾緊、主軸正反轉(zhuǎn)等編程：按照加工順序和數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編成加工程序2、程序編制的基本步驟：,4,.,3、程序的結(jié)構(gòu)數(shù)控加工零件程序是一組被傳送到數(shù)控系統(tǒng)中去的指令和數(shù)據(jù)。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。,5,.,零件程序的結(jié)構(gòu)組成如下：%*-起始符-程序段M30-結(jié)束符一個零件程序必須包括起始符和結(jié)束符。程序起始符：%符后跟程序號程序段前加“分號（；）”表示該程序段被注釋，系統(tǒng)不執(zhí)行此程序段。,6,.,4、程序格式：準(zhǔn)備部分、加工部分和結(jié)束部分準(zhǔn)備部分:程序號O0199建立工件坐標(biāo)系選取刀具主軸轉(zhuǎn)動冷卻液打開刀補、刀具快速趨近加工點。加工部分：根據(jù)具體要加工零件的加工工藝，按照刀具切削點位軌跡編寫的加工程序段。結(jié)束部分：取消刀補、刀具快退到程序起點(對刀點)主軸停冷卻液關(guān)程序結(jié)束。,7,.,5、數(shù)控機床坐標(biāo)軸和運動方向,（1）、坐標(biāo)和運動方向命名的原則機床坐標(biāo)系永遠假定刀具相對于靜止的工件運動標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系是右手直角笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)機床的某一部件運動的正方向,是增大工件與刀具之間距離的方向刀具移動時,用不加“”的字母表示運動方向；工件移動時,用加“”的字母表示運動方向?；咀鴺?biāo)軸：X,Y,Z;A,B,C（右手坐標(biāo)系）附加坐標(biāo)軸：U,V,W;P,Q,R;D,E（平行或不平行于X,Y,Z;A,B,C）,8,.,9,.,（2）、Z坐標(biāo)的運動由傳遞切削動力的主軸所規(guī)定,主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)：銑、鉆、鏜等主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)：車，磨等,如機床有幾個主軸（如車削中心），選一垂直于工件裝夾面的主軸為主要主軸；如機床無主軸（龍門刨床），Z坐標(biāo)垂直于工件裝夾面。,10,.,（3）、X坐標(biāo)的運動X坐標(biāo)是水平的,它平行于工件的裝夾面沒有旋轉(zhuǎn)刀具或旋轉(zhuǎn)工件的機床，X坐標(biāo)平行于主要的切削方向，且以該方向為正向。對工件旋轉(zhuǎn)的機床，X坐標(biāo)的方向在工件的徑向上，且平行于橫滑座。對刀具旋轉(zhuǎn)的機床：如Z坐標(biāo)是水平的，當(dāng)從主要刀具主軸向工件看時，+X指向右方；如Z坐標(biāo)是垂直的，對于單立柱機床，當(dāng)從主要刀具主軸向立柱看時，+X指向右方；對于龍門機床，當(dāng)從主要刀具主軸向左側(cè)立柱看時，+X指向右方。,11,.,（4）、Y坐標(biāo)的運動,根據(jù)X、Z坐標(biāo)的運動方向，按照右手直角笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)來確定,（5）、旋轉(zhuǎn)運動的A、B、C正向的A、B、C相應(yīng)的表示在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向上按照右旋螺旋前進的方向,12,.,6、機床坐標(biāo)系,是機床固有的坐標(biāo)系，用G53表示。機床原點M（機械原點、機床零點）：X=Y=Z=0的點，指一個固定不變的極限點，是測量機床運動坐標(biāo)的起始點（由機床制造廠家確定，記錄在說明書中，一般不變）換刀點：是加工過程中自動換刀裝置的換刀點?？梢允枪潭ǖ模ㄈ缂庸ぶ行模┛梢允侨我獾模ㄈ鐢?shù)控車）機床參考點R：X=XR，Y=YR，Z=ZR的點，一般位于最大加工范圍的邊緣（由機床制造廠家在機床上用限位開關(guān)和擋塊設(shè)置，并經(jīng)精密測量確定），數(shù)控系統(tǒng)啟動后可自動或手動執(zhí)行返回參考點R來間接建立機床坐標(biāo)系（R點與M點關(guān)系固定）。機床參考點R一般不同于機床原點M，但也可重合。,13,.,通常車床的機床零點多在主軸法蘭盤接觸面的中心，即主軸前端面的中心上。數(shù)控銑床的機床零點因生產(chǎn)廠家而異，如有的就在機床的左前上方，X、Y的正方向?qū)χ庸^(qū)間，刀具在Z軸負方向移動接進工件。,14,.,工件坐標(biāo)系：又稱編程坐標(biāo)系，供編程人員使用，規(guī)定工件坐標(biāo)系是“刀具相對工件而運動”的刀具運動坐標(biāo)系。工件零點：是工件坐標(biāo)系的原點，只定義一個工件坐標(biāo)系時又稱為編程零點，由程序員來確定。建立工件坐標(biāo)系：使用G54G59指令裝夾零件測出工件零點在機床坐標(biāo)系中的位置用MDI方式將測出數(shù)據(jù)輸入偏置寄存器G54G59中編程時直接調(diào)用相應(yīng)的寄存器。用G92建立工件坐標(biāo)系步驟:裝夾零件將刀尖置于對刀點P給出P點在工件坐標(biāo)系OXYZ中位置編程用G92X_Y_Z_確定工件坐標(biāo)系原點,7、工件坐標(biāo)系,15,.,8、數(shù)控加工編程中的數(shù)值計算,數(shù)學(xué)處理就是計算出零件輪廓上或刀具刀位點（中心）軌跡上一些點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)、增量數(shù)據(jù)。（1）編程的允許誤差（2）基點坐標(biāo)的計算（3）節(jié)點坐標(biāo)的計算（4）刀具中心軌跡的計算（5）輔助計算,16,.,9、自動編程和手動編程,自動編程系統(tǒng)按語言性質(zhì)分類可以分為兩類：（1）程序語言系統(tǒng)以美國的APT語言為代表，通過規(guī)定的數(shù)控語言描述機床在加工中的各種運動信息和加工信息，經(jīng)過編譯程序處理后，得到特定機床數(shù)控系統(tǒng)的NC程序。這種編程直觀性差，過程復(fù)雜，不便于階段性檢查。（2）圖形交互式系統(tǒng)以人機對話的方式，在輸入的加工圖形中指定加工部位，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)，計算機自動進行數(shù)學(xué)處理，生成刀具路徑，形成刀位數(shù)據(jù)文件，經(jīng)后置處理轉(zhuǎn)換成適合于特定機床數(shù)控系統(tǒng)的加工程序，進行零件加工。這是一種可以直接將零件的幾何圖形信息自動轉(zhuǎn)換為數(shù)控加工程序的計算機輔助編程技術(shù)。,17,.,要熟悉一個數(shù)控機床的控制系統(tǒng)，掌握手工編程方法是最為有效的途徑，因為不論是用數(shù)控語言進行計算機輔助編程或是利用CAD/CAM軟件進行計算機自動編程，輸出的源程序或刀位文件都必須經(jīng)過后置處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成機床控制系統(tǒng)規(guī)定的加工指令程序格式。所以手工編程是自動編程的基礎(chǔ)，自動編程的許多核心經(jīng)驗來源于手工編程。,18,.,第四章數(shù)控銑床編程,數(shù)控銑床加工范圍：1.輪廓加工：平面曲線和空間三維曲面2.孔加工：鉆、鏜、锪、鉸及攻螺紋數(shù)控銑床常用指令1.輪廓加工：直線加工G01；圓弧進給G02/G03；2.其他：快速定位G00；刀具半徑補償G41/G42；鏡像指令G24/G25；縮放指令G51/G50；旋轉(zhuǎn)變換G68/G69；子程序M98，M99。3.孔加工（第六章講）數(shù)控銑床編程實例：輪廓加工,19,.,將以華中科技大學(xué)和武漢華中數(shù)控有限公司共同研制和開發(fā)的華中I型數(shù)控ZJK-7532銑床為例，介紹其數(shù)控系統(tǒng)程序編制的指令和規(guī)則。,20,.,4.1數(shù)控銑床常用指令,4.1.1快速定位（G00）和直線加工（G01）（1）快速定位指令格式：G00XYZ。以機床自身設(shè)定的最大移動速度沿直線或折線移動，移動中不加工。XYZ為終點坐標(biāo)。（2）直線加工指令格式：G01XYZF。以給定的切削速度F沿直線進給到XYZ指定點。注：1.G00，G01為模態(tài)指令2.F為模態(tài)代碼,指定切削速度：在G00或新的F指令出現(xiàn)以前，一直有效。,21,.,3.G00指令刀具相對于工件從當(dāng)前位置以各軸預(yù)先設(shè)定的快移進給速度移動到程序段所指定的下一個定位點。G00指令中的快進速度由機床參數(shù)對各軸分別設(shè)定，不能用程序規(guī)定。由于各軸以各自速度移動，不能保證各軸同時到達終點，因而聯(lián)動直線軸的合成軌跡并不總是直線?？煲扑俣瓤捎擅姘迳系倪M給修調(diào)旋鈕修正。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00為模態(tài)功能，可由G01、G02、G03或G33功能注銷。,22,.,坐標(biāo)平面選擇G17，G18，G19格式：G17G18G19該指令選擇一個平面，在此平面中進行圓弧插補和刀具半徑補償。G17選擇XY平面，G18選擇ZX平面，G19選擇YZ平面。移動指令與平面選擇無關(guān)。例如在規(guī)定了G17Z_時，Z軸照樣會移動。G17、G18、G19為模態(tài)功能，可相互注銷，G17為缺省值。,23,.,4.1.2圓弧進給（G02/G03）,說明：（1）逆著坐標(biāo)面坐標(biāo)軸正向看：G02為順時針進給：由起點終點繞圓心順時針進給；G03為逆時針進給：由起點終點繞圓心逆時針進給。,1.圓弧進給指令格式：,G17,G18,G19,Y_Z_J_K_;YZ平面圓弧,XZIK_;ZX平面圓弧,XYI_J_;XY平面圓弧,G17可省略,G02G03,24,.,（2）XYZ為圓弧終點坐標(biāo)（3）IJK為圓心相對圓弧起點的增量坐標(biāo)（4）圓心位置也可用圓弧半徑R表示：圓心角180R為負,)，GE()，LT()，LE()邏輯運算符AND，OR，NOT函數(shù)SIN，COS，TAN，ATAN，ATAN2，ABS，INT，SIGN，SQRT，EXP表達式用運算符連接起來的常數(shù)，變量構(gòu)成的表達式。例如：175/SQRT2*COS55*PI/180；#3*6GT14,57,.,3、賦值語句,格式:變量=常數(shù)或表達式把常數(shù)或表達式的值送給一個宏變量稱為賦值。例如:#2=175/SQRT2*COS55*PI/180;#3=124.0,4、條件語句,格式(1):IF條件表達式ELSEENDIF,格式(2):IF條件表達式ENDIF,58,.,5、循環(huán)語句,格式：WHILE條件表達式ENDW,59,.,6、子程序調(diào)用的參數(shù)傳遞規(guī)則,調(diào)用宏(或子程序，或固定循環(huán))時，系統(tǒng)會將當(dāng)前程序行各字段(AZ，如果沒有定義則為零)的內(nèi)容拷貝到宏執(zhí)行時的局部變量#0#25，同時拷貝調(diào)用宏時當(dāng)前通道九個軸的絕對位置(機床絕對坐標(biāo))到宏執(zhí)行時的局部變量#30#38。,軸02:X、Y、Z，直線進給軸軸35:A、B、C，旋轉(zhuǎn)進給軸軸68:U、V、W，直線進給軸,注：,60,.,當(dāng)前局部變量#0#38對應(yīng)的宏調(diào)用量傳遞的字段參數(shù)名,61,.,系統(tǒng)宏AR,用途：對于每個局部變量都可用系統(tǒng)宏AR來判別該變量是否被定義，是被定義為增量或絕對方式。調(diào)用格式：AR#變量號返回：0：表示變量沒有被定義90：表示變量被定義為G90絕對方式91：表示變量被定義為G91相對方式,62,.,子程序調(diào)用的參數(shù)傳遞規(guī)則舉例,下面的主程序O1000在調(diào)用子程序O9990時設(shè)置了I、J、K之值子程序O9990可分別通過當(dāng)前局部變量#8#9#10來訪問主程序的I、J、K之值%1000G92X0Y0Z0M98P9990I20J30K40M30%9990IFAR#8EQ0ORAR#9EQ0ORAR#10EQ0;如果沒有定義IJK值M99;則返回ENDIFN10G91;用增量方式編寫宏程序IFAR#8EQ90;如果I值是絕對方式G90#8=#8-#30;將I值轉(zhuǎn)換為增量方式,#30為X的絕對坐標(biāo)ENDIFM99,63,.,7、宏程序編程舉例,例1：切圓臺與方臺。要求方臺與圓臺相切，圓臺在方臺之上。各自加工3個循環(huán)。,175,X,Y,O,O001#10=10.0；圓臺高度#11=10.0；方座高度#12=124.0；對刀點X坐標(biāo)#13=124.0；對刀點Y坐標(biāo)#701=13.0；刀具直徑1#702=10.2；刀具直徑2#703=10.0；（實際）刀具直徑3N01G92X0.0Y0.0Z50.0N03S600M03N05G00Z10.0,64,.,7、宏程序編程舉例,175,X,Y,O,加工圓臺#0=0；銑削次數(shù)記數(shù)N06G00X-#12Y-#13;至對刀點N07Z-#10；Z向進刀切圓臺WHILE#0LT3；徑向進刀切圓臺3次N8+#0*6G01G42X-175/2Y-175/2D70#0+1F280.0N9+#0*6X0Y-175/2N10+#0*6G03J175/2N11+#0*6G01X175/2Y175/2N12+#0*6G40X#12Y-#13N13+#0*6G00X-#12Y-#13#0=#0+1ENDW,124,124,124,65,.,7、宏程序編程舉例,175,X,Y,O,124,124,加工方座：N50Z-#10-#11；Z向進刀加工方座#0=0；N51G00X-#12Y-#13WHILE#0LT3N61+#0*6G01G42X-175/2Y-175/2D70#0+1F280.0N62+#0*6G91X175N63+#0*6Y175N64+#0*6X-175N65+#0*6Y-175N66+#0*6G00G90G40X-#12Y-#13#0=#0+1ENDWN200G00Z50M05N201G00X0Y0M06N201M02,66,.,例2：根據(jù)以下數(shù)據(jù)，利用用戶宏程序功能加工圓周等分孔。如圖：在半徑為50mm的圓周上均勻地鉆8個10的等分孔，第一個孔的起始點角度為30，設(shè)圓心為O點，以零件的上表面為Z向零點。,加工主程序為：O6100#502=50;分度圓半徑r為50；#503=30;起始角度為30；#504=8;孔數(shù)N為8；#505=-20;孔底Z坐標(biāo)值為-20；#506=5;R平面Z坐標(biāo)值為5；#507=50;F進給量為50N10G54G90G00X0Y0Z20N20M98P9010N30G00G90X0Y0N40Z20N50M30,圖圓周等分孔,67,.,O9010#100=0;#100,孔記數(shù)n#101=ABS#504;孔數(shù)N#102=360/ABS#504;#102，孔間角N130#103=#502*COS#503;當(dāng)前孔的X坐標(biāo)#104=#502*SIN#503;當(dāng)前孔的Y坐標(biāo)N180G90G00X#103Y#104;定位到當(dāng)前孔（返回開始平面）N190G00Z#506;快速進到R平面N200G01Z#505F#507;加工當(dāng)前孔N210G00Z#506;快速退到R平面#100=#100+1;孔計數(shù)#503=#503+#