第一節(jié)概述一、數(shù)控機床誕生的時間及其發(fā)展過程

我國于是1958年開始研制數(shù)控機床，成功試制出配有電子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，1965年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標數(shù)控銑床。世界上第一臺數(shù)控機床現(xiàn)代數(shù)控機床第十一章第十一章數(shù)控加工

第一節(jié)概述二、目前國內(nèi)外數(shù)控機床的現(xiàn)狀數(shù)控機床從1952年誕生至今，已有半個世紀，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機床無論從數(shù)量、品種、功能、性能、可靠性及應(yīng)用等方面都有了極大的提高和發(fā)展。目前，國外先進工業(yè)國家數(shù)控機床的現(xiàn)狀：數(shù)量較多，通常占主要生產(chǎn)設(shè)備的20%以上。三、、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1.向高速、高精度化方向發(fā)展；

2.充分利用PC機的資源；3.開發(fā)小型具有專門高功能的CNC及其配套裝置；4.提高數(shù)控機床的可靠性和可維修性；5.向自動化生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展。

第一節(jié)概述四、數(shù)控機床的組成和工作原理

數(shù)控機床的組成數(shù)控機床是一種利用數(shù)控技術(shù)，按照事先編好的程序?qū)崿F(xiàn)加工動作的自動化金屬切削機床。它由控制介質(zhì)、計算機數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、輔助控制裝置、機床機械部件等部分組成五、數(shù)控機床的特點1.適應(yīng)性強；2.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定；

3.生產(chǎn)效率高；4.操作者勞動強度低，但技術(shù)水平要求高。

第二節(jié)數(shù)控車床一、數(shù)控車床分類1．按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類（1）經(jīng)濟型數(shù)控車床（2）全功能型數(shù)控車床2．按主軸配置形式分類（1）臥式數(shù)控車床

主軸軸線處于水平位置。（2）立式數(shù)控車床

主軸軸線處于垂直位置。（3）雙軸臥式（或立式）數(shù)控車床

機床具有兩根主軸

第二節(jié)數(shù)控車床二、數(shù)控車床的加工范圍與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床比較適合于車削具有以下要求和特點的回轉(zhuǎn)體零件。1.精度要求高的零件2.表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件3.輪廓形狀復(fù)雜的零件4.帶一些特殊類型螺紋的零件5.超精密、超低表面粗糙度的零件

第二節(jié)數(shù)控車床三、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)1.主軸

2.床身及導(dǎo)軌3.機械傳動機構(gòu)；4.刀架；5.輔助裝置。

圖11-3MJ-50數(shù)控車床外觀圖1-主軸卡盤夾緊與松開踏板2-對刀儀3-主軸卡盤4-主軸箱5-機床防護門6-液壓系統(tǒng)壓力表7-對刀儀防護罩8-導(dǎo)軌防護罩9-對刀儀擺臂10-操作面板11-回轉(zhuǎn)刀架12-尾座13-傾斜滑板14-平床身四、MJ-50數(shù)控車床

MJ-50數(shù)控車床是濟南第一機床的產(chǎn)品，為臥式兩軸連續(xù)控制的數(shù)控車床。配備FANUC系統(tǒng)。

第二節(jié)數(shù)控車床五、數(shù)控車床基本操作(一)配備FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)的車床基本操作電源接通前后的檢查；手動操作機床；機床的急停；程序的輸入、檢查和修改；刀具補償值的輸入；機床的空運行；啟動自動運行

第二節(jié)數(shù)控車床(二)配備Siemens802S數(shù)控系統(tǒng)的車床操作

開機；復(fù)位；返回機床參考點；急停；

超程解除；關(guān)機；MDA運行方式（手動數(shù)據(jù)輸入自動運行方式）；

程序輸入與編輯；

第二節(jié)數(shù)控車床9.數(shù)控車床的對刀操作1）G54對刀具體操作步驟如下：（1）首先必須按“回過參考點”鍵，使系統(tǒng)進人“手動REF”方式，以檢查X軸和Z軸是否已回過參考點，如果未回過參考點，必須先回參考點。（2）進入JOG手動方式，按“區(qū)域轉(zhuǎn)換”鍵，再按“參數(shù)”軟鍵和“刀具補償”軟鍵，顯示如圖11-8所示。圖11-8G54～G57對刀

第二節(jié)數(shù)控車床（3）按“>”鍵，找到“新刀具”軟鍵，按下此鍵顯示如圖11-9所示。（4）輸入當前刀號的值，如1，然后按“確認”鍵，如果刀號在已有刀具表上已有顯示，則按“∧”鍵，此時屏幕顯示如圖11-10所示，再按“T>>”或“T<<”鍵，以改變屏幕右上角的T號，使之與當前刀號一致。圖

11-9建立新刀具圖11-10刀具補償設(shè)置

第二節(jié)數(shù)控車床（5）按“>”健，找到對刀軟鍵，再按對刀軟鍵，顯示如圖（屏幕上先出現(xiàn)“軸x”，對X軸刀補）。（6）按“主軸旋轉(zhuǎn)”鍵，使主軸旋轉(zhuǎn)。再調(diào)節(jié)進給倍率，在JOG方式下，按“-X”或“+X”，“-Z”或“+Z”鍵移動刀架從而使刀具在毛坯上切一段圓柱（20mm左右），在按+Z退出刀具，而X方向保持不動，按“主軸停止”鍵使主軸停止旋轉(zhuǎn)。測量切出的坯料尺寸（直徑值）并在零偏位置輸入，再按“計算”軟鍵和“確認”軟鍵，系統(tǒng)即自動生成在X方向的刀補。

第二節(jié)數(shù)控車床（7）再按“對刀”軟鍵，按“軸＋”軟鍵使屏幕上變?yōu)椤拜SZ”。使主軸旋轉(zhuǎn)，在JOG方式下移動刀架并使刀具在坯料端面上切一段，再由X方向退出刀具，而Z方向保持不動，然后使主軸停止旋轉(zhuǎn)。測量切出的坯料尺寸（長度方向）并在零偏位置輸入，再按“計算”軟鍵和“確認”軟鍵，則系統(tǒng)自動生成在Z方向的刀補。

第二節(jié)數(shù)控車床2）長度偏移法對刀類似手工設(shè)定的方法試切零件外圓，記下此時X軸的坐標，記為X1，試切零件端面，記下此時Z軸的坐標，記為Z。測出被切零件的直徑，記為X2；記X=X1-X2。類似測量方法設(shè)定G54中介紹的建立新刀具的方法建立新刀具。進入如圖所示的“刀具補償數(shù)據(jù)”對話框。在“長度1”欄中輸入X的值，將光標移到“長度2”欄中，輸入Z的值，在“半徑”欄中輸入所選刀具的刀尖半徑值。此時將機床回零，執(zhí)行數(shù)控程序T01D01M06/G00X0Z0”，則機床移到零件端面中心點。刀具補償對話框3）多把刀對刀類似測量方法設(shè)定G54中介紹的建立新刀具的方法建立兩把新刀具。

第二節(jié)數(shù)控車床10.程序校驗（1）按機床控制面板上的“加工”→“程序控制”→“校驗運行”。（2）按機床控制面板上的“循環(huán)啟動”按鍵，程序校驗開始。（3）若程序正確，校驗完后光標將返回到程序頭；若程序有錯，命令行將提示程序的哪一行有錯。11.自動運行方式進行零件自動加工的前提條件是：已經(jīng)回零件參考點，待加工的零件程序已經(jīng)裝入。在自動方式下，選擇和啟動零件程序的步驟紹如下。第三節(jié)

數(shù)控銑床一、數(shù)控銑床的分類1．按布置形式及布局特點（1）數(shù)控立式銑床

（2）數(shù)控臥式銑床（3）數(shù)控龍門銑床

2．按數(shù)控系統(tǒng)的功能（1）經(jīng)濟型數(shù)控銑床（2）全功能數(shù)控銑床（3）高速銑削數(shù)控銑床數(shù)控立式銑床數(shù)控臥式銑床數(shù)控龍門銑床

第三節(jié)

數(shù)控銑床二、數(shù)控銑床加工范圍一般情況數(shù)控銑床只用來加工平面曲線輪廓。如增加一個回轉(zhuǎn)軸或分度頭，數(shù)控銑床就可以用來加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。數(shù)控銑床加工范圍如下。（1）各種平面類零件（2）變斜角類零件（3）曲面類零件第三節(jié)

數(shù)控銑床三、數(shù)控銑床的組成下面以XK5040A型數(shù)控立式升降臺銑床為例介紹其組成情況。圖

11-11XK5040數(shù)控銑床外觀圖1—機床底座2-機床強電柜3-變壓器箱4-垂直升降進給伺服電動機5-主軸變速手柄和按鈕板6-床身7-數(shù)控柜8、11-縱向行程限位開關(guān)9-擋鐵10-操作面板12-橫向工作臺13-縱向進給伺服電機14-橫向進給伺服電機15-垂直升降臺16-縱向工作臺1．床身；2．銑頭；3．工作臺；4．升降臺（橫向進給部分）；5．冷卻與潤滑裝置第三節(jié)

數(shù)控銑床四、銑床的基本操作（一）配置FANAC0i數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控銑床基本操作1.數(shù)控銑床的的開機、關(guān)機及檢查方法、急停、程序的輸入

2.對刀（1）粗銑加工可以用試切法對刀；（2）精加工對刀；

3.建立工件坐標；4.機床的運轉(zhuǎn)；5.啟動自動運行第三節(jié)

數(shù)控銑床（二）配置Simens802S數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控銑床基本操作1.數(shù)控銑床的的開機、關(guān)機及檢查方法、急停、程序的輸入

與配置Simens802S數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床相同。2.對刀（1）粗銑加工可以用試切法對刀；（2）精加工對刀；3.建立工件坐標系；4.程序仿真；

圖11-13選擇刀具

圖11-14零點偏置5.啟動自動運行。第四節(jié)

加工中心一、加工中心簡介加工中心是帶有自動換刀裝置及刀庫的數(shù)控機床。它最早是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上，通過增加刀庫與回轉(zhuǎn)工作臺發(fā)展起來的，因此加工中心具有數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床等功能，零件在一次裝夾后，可以進行多面的銑、鏜、鉆、擴、鉸及攻螺紋等多工序的加工。第四節(jié)

加工中心1．加工中心主要特點（1）工序高度集中，一次裝夾后可以完成多個表面的加工。（2）帶有自動分度裝置或回轉(zhuǎn)工作臺、刀庫系統(tǒng)?？勺詣痈淖冎鬏S轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對于工件的運動軌跡。（3）生產(chǎn)率是普通機床的5～6倍，尤其適合加工形狀復(fù)雜、精度要求較高、品種更換頻繁的零件。（4）操作者勞動強度低，但機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對操作者技術(shù)含量要求較高。（5）機床成本高。第四節(jié)

加工中心2．加工中心分類從加工中心的分類來看主要有如下幾種：（1）立式加工中心（2）臥式加工中心（3）龍門式加工中（4）萬能加工中心（5）帶機械手與刀庫的加工中心（6）回轉(zhuǎn)刀架換刀的加工中心（7）轉(zhuǎn)塔刀庫式加工中心立式加工中心臥式加工中心龍門式加工中心第四節(jié)

加工中心二、JCS-018A立式加工中心圖

11-15JCS-018A立式加工中心結(jié)構(gòu)外觀圖1—機床床身；2—橫向（前后Y軸）滑座；3—縱向（左右X軸）工作臺；4—X軸伺服電機；5—立柱；6—數(shù)控柜；7—回轉(zhuǎn)刀庫；8—機械手；9—主軸箱；10—操作面板；11—驅(qū)動電柜三、加工中心操作加工中心操作同數(shù)控銑床。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)一、數(shù)控機床坐標系（一）機床坐標系１.機床坐標系的確定（1）機床相對運動的規(guī)定在機床上，我們始終認為工件靜止，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)系用右手笛卡爾直角坐標系決定。（3）運動方向的規(guī)定增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向。笛卡爾直角坐標系第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)２．坐標軸方向的確定（1）Z坐標

Z坐標的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標，Z坐標的正向為刀具離開工件的方向。如果機床上有幾個主軸，則選一個垂直于工件裝夾平面的主軸方向為Z坐標方向；如果主軸能夠擺動，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標方向；如果機床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標方向。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)（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軸的方向時，要考慮兩種情況：1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件的方向為X坐標的正方向。

2）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。（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定Y坐標的方向。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)３．附加坐標系

為了編程和加工的方便，有時還要設(shè)置附加坐標系。對于直線運動，通常建立的附加坐標系有：指定平行于X、Y、Z的坐標軸可以采用的附加坐標系：第二組U、V、W坐標，第三組P、Q、R坐標。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)（二）編程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。如圖11-17所示，其中O2即為編程坐標系原點。編程原點是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點。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。圖11-17編程坐標系第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)二、數(shù)控編程的內(nèi)容與方法1.數(shù)控程序編制的內(nèi)容數(shù)控機床能夠自動加工出不同形狀、尺寸及高精度的零件，是因為數(shù)控車床可以按事先編制好的加工程序，經(jīng)其數(shù)控裝置“接收”和“處理”，實現(xiàn)對零件的自動加工的控制。用數(shù)控車床加工零件時，首先要做的工作就是編制加工程序。從分析零件圖樣到獲得數(shù)控車床所需控制介質(zhì)（加工程序單或數(shù)控帶等）的全過程，稱為程序編制，其主要內(nèi)容和一般過程如圖所示。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)（1）圖樣分析（2）輔助準備（3）制定加工工藝（4）數(shù)值計算（5）編寫加工程序單

（6）制作控制介質(zhì)（7）程序校核2.數(shù)控程序編制的方法數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)（1）手工編程手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作。如圖所示。一般對幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需的加工程序不長，計算比較簡單，用手工編程比較合適。

工編程中各個階段的工作第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)（2）計算機自動編程圖形數(shù)控自動編程

圖形數(shù)控自動編程是指將零件的圖形信息直接輸入計算機，通過自動編程軟件的處理，得到數(shù)控加工程序。目前，圖形數(shù)控自動編程是使用最為廣泛的自動編程方式。語言數(shù)控自動編程

語言數(shù)控自動編程指將加工零件的幾何尺寸、工藝要求、切削參數(shù)及輔助信息等用數(shù)控語言編寫成源程序后，輸入到計算機中，再由計算機進一步處理得到零件加工程序。語音數(shù)控自動編程語音數(shù)控自動編程是采用語音識別器，將編程人員發(fā)出的加工指令聲音轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸こ绦颉５谖骞?jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)（3）進給功能字F

由地址F和其后的數(shù)字組成，用于指定刀具相對于工件的進給速度。進給方式有每分鐘進給（r/min）和每轉(zhuǎn)進給（mm/r）。（4）主軸轉(zhuǎn)速功能S

用于指定車床的轉(zhuǎn)速，其數(shù)據(jù)既有以轉(zhuǎn)數(shù)值直接指定的，也有用代碼指定的，如一般的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，其S只能指定某一機械檔位的高速和低速。（5）刀具功能字T

用于指定刀具號和刀具補償值，T后面有2位或4位數(shù)值，如

T0202，前2位指定刀具號為2號刀，后2位則為調(diào)用第2組刀補值。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)（6）輔助功能字M

輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為2位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機床輔助裝置的開關(guān)動作，M指令如表所示。M功能字含義M功能字含義M00程序停止M072號冷卻液開M01計劃停止M081號冷卻液開M02程序停止M09冷卻液關(guān)M03主軸順時針旋轉(zhuǎn)M30程序停止并返回開始處M04主軸逆時針旋轉(zhuǎn)M98調(diào)用子程序M05主軸旋轉(zhuǎn)停止M99返回子程序M06換刀輔助功能字M含義表第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)3.程序段的格式程序段是可作為一個單位來處理的、連續(xù)的指令字組，是數(shù)控加工程序中的一條語句。一個數(shù)控加工程序是若干個程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式?，F(xiàn)在一般使用字地址可變程序段格式，每個字長不固定，各個程序段中的長度和功能字的個數(shù)都是可變的。地址可變程序段格式中，在上一程序段中寫明的，本程序段里又不變化的那些字仍然有效，可以不再重寫，這種功能字稱之為續(xù)效字。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)4.程序的格式（1）程序開始符、結(jié)束符程序開始符、結(jié)束符是同一個字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書寫時要單列一段。（2）程序名程序名有兩種形式：一種是英文字母O和1～4位正整數(shù)組成；另一種是由英文字母開頭，字母數(shù)字混合組成的。一般要求單列一段。（3）程序主體程序主體是由若干個程序段組成的。每個程序段一般占一行。（4）程序結(jié)束指令程序結(jié)束指令可以用M02或M30。一般要求單列一段。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)加工程序的一般格式舉例：

%；開始符

O1000；程序名

N10G00G54X50Y30M03S3000N20G01X88.1Y30.2F500T02M08；程序主體N30X90……N300M30；結(jié)束符除上述零件程序的正文部分以外，有些數(shù)控系統(tǒng)可在每一個程序段后用程序注釋符加入注釋文字，如“（）”內(nèi)部分或“；”后的內(nèi)容為注釋文字。第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)例11-1工件如圖11-20所示，用直線插補指令編程。O3005T0101；選定坐標系，選1號刀G00X30Z10；快速定位到起點G00X0Z2M03S500；快速移到倒角延長線,Z軸2mm處G01X10Z-3F300；倒3×45°角Z-48；車削加工φ26外圓X15Z-58；車削第一段錐X20Z-73；車削第二段錐X40；退刀G00X100Z10；回起點M05M30圖11-20直線插補加工第五節(jié)

數(shù)控機床編程基礎(chǔ)例11-2工件如圖11-21所示，用圓弧插補指令編程O3007N10T0101；選

1號刀N20G00X40Z5；移到起始點的位置N30M03S400；主軸以400r/min旋轉(zhuǎn)N40G00X0；到達工件中心N50G01Z0F260；工進接觸工件毛坯N60G03X24Z-24I0K15；加工R15圓弧段N