數(shù)控加工與編程緒

論

數(shù)控機(jī)床概述模塊1數(shù)控編程基礎(chǔ)模塊2數(shù)控加工工藝模塊3數(shù)控車削編程加工軸類零件模塊4數(shù)控車削編程加工套類零件模塊5數(shù)控車削編程加工綜合零件模塊6數(shù)控銑床

加工中心編程加工型槽、型腔模塊7數(shù)控銑床

加工中心編程加工孔系模塊8數(shù)控銑床

加工中心編程加工綜合零件全套可編輯PPT課件

緒

論數(shù)控機(jī)床概述目錄數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展0.1數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)0.2引導(dǎo)語(yǔ)機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),其現(xiàn)代化程度決定了國(guó)家的發(fā)展步伐,而數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床具有高效率、高精度、高柔性等特點(diǎn),在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此,加深對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作原理的了解是進(jìn)行現(xiàn)代化生產(chǎn)實(shí)踐的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。0.1

數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展在機(jī)械制造業(yè)中,并不是所有的產(chǎn)品零件都具有很大的批量,單件與小批量生產(chǎn)的零件(批量為10~100件)約占機(jī)械加工總量的80%以上,尤其是在造船、航天航空、機(jī)床、重型機(jī)械以及國(guó)防工業(yè)等方面更是如此。為了滿足多品種、小批量的自動(dòng)化生產(chǎn),迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來(lái)的。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動(dòng)化加工手段。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)

機(jī)床數(shù)值控制

詞匯》(GB/T8129—2015)規(guī)定:(1)數(shù)值控制(numericalcontrol,NC),即用數(shù)值數(shù)據(jù)的控制裝置,在運(yùn)行過(guò)程中,不斷地引入數(shù)值數(shù)據(jù),從而對(duì)某一生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,簡(jiǎn)稱數(shù)控。(2)計(jì)算機(jī)數(shù)值控制(computerizednumericalcontrol,CNC),即用計(jì)算機(jī)控制加工功能,實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制,簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)數(shù)控。0.1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床即采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床,或者說(shuō)裝備了數(shù)控系統(tǒng)(NCsystem)的機(jī)床。從應(yīng)用來(lái)說(shuō),數(shù)控機(jī)床就是將加工過(guò)程所需的各種操作(如主軸變速、松夾工件、進(jìn)刀與退刀、開(kāi)車與停車、選擇刀具、供給切削液等)和步驟,以及刀具與工件之間的相對(duì)位移量都用數(shù)字化的代碼來(lái)表示,通過(guò)控制介質(zhì)將數(shù)字信息輸入專用的或通用的計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算后輸出各種指令來(lái)控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件,使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的零件。0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展從1952年第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問(wèn)世后,數(shù)控系統(tǒng)已先后經(jīng)歷了兩個(gè)階段共六代的發(fā)展,所謂六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計(jì)算機(jī)、微處理器和基于工控PC的通用CNC系統(tǒng)。其中,前三代為第一階段,稱為硬件連接數(shù)控,即NC系統(tǒng);后三代為第二階段,稱為計(jì)算機(jī)軟件數(shù)控,即CNC系統(tǒng)。2.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床有一般機(jī)床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大,但它并不能完全代替普通機(jī)床,也不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問(wèn)題。0.1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件:需要頻繁改型的零件。設(shè)計(jì)制造周期短的急需零件。多品種、中小批量生產(chǎn)的零件。形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件。（1）（3）（5）價(jià)值昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。（2）（4）批量較大、精度要求較高的零件。（6）0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展根據(jù)國(guó)外數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用實(shí)踐,數(shù)控加工的適用范圍可用圖0-1粗略表示。圖0-1(a)所示為隨零件復(fù)雜程度和生產(chǎn)批量的不同,3種機(jī)床的應(yīng)用范圍的變化。當(dāng)零件不太復(fù)雜,生產(chǎn)批量又較小時(shí),宜采用通用機(jī)床;當(dāng)生產(chǎn)批量很大時(shí),宜采用專用機(jī)床;而隨著零件復(fù)雜程度的提高,數(shù)控機(jī)床越加適用。目前,隨著數(shù)控機(jī)床的普及,數(shù)控加工的應(yīng)用范圍正由BCD線向EFG線復(fù)雜性較低的范圍擴(kuò)大。圖0-1(b)所示為通用機(jī)床、專用機(jī)床和數(shù)控機(jī)床零件加工批量與生產(chǎn)成本的關(guān)系。從圖中看出,在多品種、中小批量生產(chǎn)情況下,采用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)成本更為合理。0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展3.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)目前,數(shù)控機(jī)床已朝著高柔性化、高精度化、高速度化、復(fù)合化、制造系統(tǒng)自動(dòng)化方向發(fā)展。

1)高柔性化柔性是數(shù)控機(jī)床最主要的特點(diǎn),也是數(shù)控機(jī)床的各種發(fā)展趨勢(shì)中體現(xiàn)在所有新開(kāi)發(fā)技術(shù)中的主導(dǎo)思想。柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。傳統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線是機(jī)械或剛性連接和控制的,因此當(dāng)被加工對(duì)象變化時(shí)調(diào)整困難甚至無(wú)法調(diào)整,有時(shí)只得全部更新、更換。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn),開(kāi)創(chuàng)了柔性自動(dòng)化加工的新紀(jì)元,對(duì)于加工對(duì)象的變化已具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。目前,在進(jìn)一步提高單機(jī)柔性化的同時(shí),正努力向單元柔性化和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。柔性制造單元(flexiblemanufacturingcell,FMC)和柔性制造系統(tǒng)(flexiblemanufacturingsystem,FMS)發(fā)展迅速。美國(guó)FMC安裝的平均增長(zhǎng)率達(dá)到72.85%,日本FMS安裝的平均增長(zhǎng)率為24.26%。0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展

近年來(lái),不僅中、小批量的生產(chǎn)方式在努力提高柔性化能力,大批量的生產(chǎn)方式也在積極向柔性化方向轉(zhuǎn)變。如出現(xiàn)了可編程邏輯控制器(programmablelogicalcontroller,PLC)控制的可調(diào)組合機(jī)床、數(shù)控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心、數(shù)控三坐標(biāo)動(dòng)力單元等具有柔性的高效加工設(shè)備和介于傳統(tǒng)自動(dòng)線與FMS之間的柔性傳輸線(flexibletransferline,FTL)。

0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展

0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展

3)高速度化提高生產(chǎn)率是機(jī)床技術(shù)發(fā)展追求的基本目標(biāo)之一。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的最主要、最直接的方法就是提高切削速度和減少輔助時(shí)間。提高主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度的最有效方法。數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和功率的大幅度提高為高速切削提供了良好的條件。在不同的年代,隨著切削方法和被加工材料的不同,高速切削的界限的數(shù)值也不盡相同。例如,在實(shí)際生產(chǎn)中,車、銑45號(hào)鋼,1950年的切削速度為80~100m/min,而2000年的切削速度已經(jīng)達(dá)到500~600m/min,50年內(nèi)切削速度提高了5倍左右。對(duì)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的使用情況統(tǒng)計(jì)顯示,數(shù)控機(jī)床有效切削時(shí)間僅占全部工時(shí)的25%~35%(機(jī)床利用率),其余的65%~75%均是消耗在機(jī)床調(diào)整、程序運(yùn)行檢查、空行程、啟停空運(yùn)轉(zhuǎn)、工件上下料和裝夾等環(huán)節(jié)上的輔助時(shí)間、待加工時(shí)間(由于技術(shù)準(zhǔn)備和調(diào)度不及時(shí)引起的非工作時(shí)間)及故障停機(jī)時(shí)間。0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展

因此,需通過(guò)提高各軸快速移動(dòng)速度和加速度、主軸變速的角加速度、刀具(工件)自動(dòng)交換速度,改善數(shù)控系統(tǒng)的操作方便性和監(jiān)控功能,以及加強(qiáng)信息管理來(lái)全面壓縮輔助時(shí)間和待加工時(shí)間,使數(shù)控機(jī)床的利用率達(dá)到60%~80%。表0-1列出了中型立、臥式加工中心的主要工作參數(shù)的發(fā)展過(guò)程,顯示了數(shù)控機(jī)床向全面高速化發(fā)展的趨勢(shì)。1630.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展4)復(fù)合化復(fù)合化包括工序復(fù)合化和功能復(fù)合化。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也模糊了粗、精加工工序的概念。加工中心(包括車削中心、磨削中心、電加工中心等)的出現(xiàn)又把車、銑、鏜、鉆等類的工序集中到一臺(tái)機(jī)床來(lái)完成,打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開(kāi)加工的工藝規(guī)程。一臺(tái)具有自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)交換工作臺(tái)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換立臥主軸頭的鏜銑加工中心,不僅一次裝夾便可以完成鏜、銑、鉆、鉸、攻螺紋和檢驗(yàn)等工序,而且可以完成箱體件5個(gè)面的粗、精加工的全部工序。復(fù)合機(jī)床可以在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的全部加工。復(fù)合機(jī)床根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為以下兩類:(1)功能復(fù)合型機(jī)床。功能復(fù)合型機(jī)床為跨加工類別的復(fù)合機(jī)床,如車銑中心,車銑鏜型多用途制造中心,激光銑削加工機(jī)床,車鏜銑磨復(fù)合機(jī)床,沖孔、成型與激光切割復(fù)合機(jī)床,金屬燒結(jié)與鏡面切削復(fù)合機(jī)床、等離子加工與沖壓復(fù)合機(jī)床等。其復(fù)合含義為加工方法和工藝的復(fù)合。（1）0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展增加數(shù)控機(jī)床的復(fù)合加工功能將進(jìn)一步提高其工序集中度,不僅可以減少多工序加工零件的上下料時(shí)間,而且可避免零件在不同機(jī)床上進(jìn)行工序轉(zhuǎn)換而增加的工序間輸送和等待時(shí)間。復(fù)合數(shù)控機(jī)床具有良好的工藝適應(yīng)性,避免了在制品的儲(chǔ)存和傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)上的工時(shí)浪費(fèi),提高了加工效率。(2)工序復(fù)合型機(jī)床。工序復(fù)合型機(jī)床應(yīng)用切具(銑頭)自動(dòng)交換裝置、主軸立臥式轉(zhuǎn)換頭、

雙擺銑頭、多主軸頭和多回轉(zhuǎn)刀架等配置增加工件在一次安裝下的加工工序數(shù),如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī)床和主副雙主軸車削中心等。（2）0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展

5)制造系統(tǒng)自動(dòng)化自20世紀(jì)80年代中期以來(lái),以數(shù)控機(jī)床為主體的加工自動(dòng)化已從“點(diǎn)”(單臺(tái)數(shù)控機(jī)床)發(fā)展到“線”(FMS、FTL)和“面”(柔性制造車間)的自動(dòng)化,結(jié)合信息管理系統(tǒng)的自動(dòng)化,逐步形成整個(gè)工廠“體”的自動(dòng)化。在國(guó)外已出現(xiàn)工廠自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)集成制造(computerintegratedmanufacturing,CIM)的雛形實(shí)體。盡管這種高自動(dòng)化的技術(shù)還不夠完備,有投資過(guò)大、回收期較長(zhǎng)等缺陷,但數(shù)控機(jī)床的高自動(dòng)化及向FMC、FMS集成方向發(fā)展的趨勢(shì),仍是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的主流。制造系統(tǒng)的自動(dòng)化除了進(jìn)一步提高其自動(dòng)編程、自動(dòng)換刀、自動(dòng)上料下料、自動(dòng)加工等自動(dòng)化程度外,在自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)診斷、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)傳輸、自動(dòng)調(diào)度、自動(dòng)管理等方面也得到進(jìn)一步發(fā)展,同時(shí)也提高了其標(biāo)準(zhǔn)化和適應(yīng)能力,實(shí)現(xiàn)“無(wú)人化”管理正常生產(chǎn)的目標(biāo)。0.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展

4.國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床近些年發(fā)展十分迅速,各種各樣的新式數(shù)控加工機(jī)床不斷被研發(fā)出來(lái)。低端機(jī)床的研制量很大,但是對(duì)于高端機(jī)床設(shè)備的研發(fā)始終依靠引進(jìn)與復(fù)制模式?？傮w上對(duì)國(guó)外技術(shù)依賴性太強(qiáng),缺乏獨(dú)立的高端機(jī)床知識(shí)產(chǎn)權(quán)。國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)一直肩負(fù)著研制高端數(shù)控機(jī)床,支撐國(guó)內(nèi)重點(diǎn)項(xiàng)目與軍品項(xiàng)目的建設(shè)。國(guó)產(chǎn)XNZD2415五軸機(jī)床,綜合傳統(tǒng)機(jī)床與并聯(lián)機(jī)床的特點(diǎn),技術(shù)革新方面也開(kāi)了一個(gè)先河。其擁有自己的安全可靠的控制系統(tǒng),能很好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng),較高精度地實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng),機(jī)床的作業(yè)范圍很廣,實(shí)用性很強(qiáng)。國(guó)內(nèi)銑床采用五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)和刀具內(nèi)冷卻與應(yīng)力控制等高新技術(shù),可用于潛艇渦輪,復(fù)雜型腔模具與航天、軍工等高難度、高質(zhì)量要求的加工。國(guó)內(nèi)柔性制造系統(tǒng)也有了長(zhǎng)足發(fā)展,采用模擬加工與實(shí)際加工相結(jié)合的方式,不僅能夠提高加工質(zhì)量與效率,還大大降低了加工的成本與周期。我國(guó)的機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值早已突破千億元,特別是技術(shù)加工機(jī)床,占總產(chǎn)值的三分之一左右,繼日、德、意成為較大機(jī)床銷售國(guó)。0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)1.對(duì)加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng)在數(shù)控機(jī)床上改變加工零件時(shí),只需要重新編制程序,更換新的控制介質(zhì)或者手動(dòng)輸入程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工。它不同于傳統(tǒng)的機(jī)床,不需要制造、更換許多工具、夾具和模具,更不需要重新調(diào)整機(jī)床,因此,數(shù)控機(jī)床可以快速地從加工一種零件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件,這為單件、小批量以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。0.2.1優(yōu)點(diǎn)0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)2.加工精度高數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的,因此,數(shù)控機(jī)床能達(dá)到比較高的加工精度。對(duì)于中、小型數(shù)控機(jī)床,定位精度普遍可達(dá)到0.03mm,重復(fù)定位精度為0.01mm。此外,數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床結(jié)構(gòu)都具有很高的剛度、熱穩(wěn)定性和制造精度,特別是數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差,同一批加工零件的尺寸一致性好,產(chǎn)品合格率高,加工質(zhì)量十分穩(wěn)定。3.加工生產(chǎn)率高零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。減少機(jī)床輔助時(shí)間,提高機(jī)床的效率,通常采取如下措施:0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)使用各種形式的交換工作臺(tái),使裝卸工件的時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間重合,同時(shí)縮短工作臺(tái)的交換時(shí)間。縮短換刀時(shí)間,現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的換刀時(shí)間最短僅為0.5s。研制新的刀庫(kù)和換刀機(jī)械手,使選刀動(dòng)作與機(jī)動(dòng)時(shí)間重合,或使用全機(jī)械式換刀機(jī)械手,以保證換刀快速可靠。（1）（3）廣泛采用脫機(jī)編程、圖形模擬等技術(shù),實(shí)現(xiàn)后臺(tái)輸入、修改、編輯程序,前臺(tái)加工,縮短新的加工程序在機(jī)調(diào)試時(shí)間。（2）（4）0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)采用快換夾具、刀具裝置,采取對(duì)工件原點(diǎn)快速定位等措施,縮短機(jī)床調(diào)整時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的加工精度比較穩(wěn)定,在控制介質(zhì)校驗(yàn)完成以及刀具完好的情況下,一般只做首件檢驗(yàn)或工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn),故而可以減少停機(jī)檢驗(yàn)的時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的利用系數(shù)比一般機(jī)床高得多。在使用帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控加工中心時(shí),在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工,減少了半成品的周轉(zhuǎn)時(shí)間,生產(chǎn)效率的提高就更為明顯。（5）0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)4.操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度低數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的加工是按事先編制好的程序自動(dòng)完成的,操作者除了安放控制介質(zhì)或操作鍵盤、裝卸零件、進(jìn)行關(guān)鍵工序的中間測(cè)量及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外,不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作,勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均可大為減輕,勞動(dòng)條件也得到相應(yīng)的改善。5.經(jīng)濟(jì)效益良好使用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí),分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下,可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用,因此能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床,在加工之前節(jié)省了畫線工時(shí),在零件安裝到機(jī)床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間,減少了直接生產(chǎn)費(fèi)用。另外,由于數(shù)控機(jī)床加工零件不需要手工制作模型、凸輪、鉆模板及其他工、夾具,因而節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用,并且數(shù)控機(jī)床的加工精度穩(wěn)定,降低了廢品率,使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化用數(shù)控機(jī)床加工零件,能準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí),并有效地簡(jiǎn)化檢驗(yàn)和工、夾具及半成品的管理工作,這些特點(diǎn)都有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。7.易于建立計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信息,因此它易于與計(jì)算機(jī)建立通信網(wǎng)絡(luò),便于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接,而形成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造緊密結(jié)合的一體化系統(tǒng)。0.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)1.價(jià)格較高數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品,它涉及機(jī)械、信息處理、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)檢測(cè)、軟件技術(shù)等許多領(lǐng)域,尤其是采用了許多高、新、尖的先進(jìn)技術(shù),這使得數(shù)控機(jī)床的整體價(jià)格較高。2.調(diào)試和維修較復(fù)雜,需專門的技術(shù)人員數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜,調(diào)試與維修人員應(yīng)經(jīng)過(guò)專門的技術(shù)培訓(xùn)才能勝任此項(xiàng)工作。0.2.2缺點(diǎn)謝謝觀看模塊1數(shù)控編程基礎(chǔ)目錄數(shù)控編程術(shù)語(yǔ)1.1數(shù)控加工的原理1.2機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.3數(shù)控編程的步驟1.4數(shù)控編程的方法1.51.6數(shù)控編程的特點(diǎn)1.7數(shù)控編程的格式及常用指令引導(dǎo)語(yǔ)數(shù)控加工泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過(guò)程。使用數(shù)控機(jī)床加工零件,不能簡(jiǎn)單地視為使用一臺(tái)機(jī)床,而應(yīng)視為使用一套設(shè)備,把數(shù)控機(jī)床的使用作為一套綜合的成套技術(shù)來(lái)處理。因此,要求數(shù)控編程人員所掌握的知識(shí)要新,面要廣,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通的工藝人員,否則就無(wú)法勝任數(shù)控加工和程序編制工作。1.1數(shù)控編程術(shù)語(yǔ)1.1數(shù)控編程術(shù)語(yǔ)20世紀(jì)50年代初,美國(guó)出于軍事工業(yè)發(fā)展的需要,由麻省理工學(xué)院成功研制了世界上第一臺(tái)具有信息存儲(chǔ)和處理功能的新型機(jī)床——數(shù)控機(jī)床。很快,數(shù)控技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。我國(guó)在1958年也開(kāi)始了數(shù)控機(jī)床的研制工作,并取得了一定的成績(jī)。目前,我國(guó)不僅能夠生產(chǎn)車、銑、鉆、鏜、削類和其他類型的數(shù)控機(jī)床,而且能夠生產(chǎn)多種加工中心、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。1.1數(shù)控編程術(shù)語(yǔ)數(shù)字控制(numericalcontrol)是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法,簡(jiǎn)稱數(shù)控(NC)。1.1.1數(shù)字控制1.1.2數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制相關(guān)功能的軟、硬件模塊的集成。它能自動(dòng)閱讀輸入載體上的程序,并將其譯碼,根據(jù)程序指令向伺服裝置和其他功能部件發(fā)送信息,控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)。1.1數(shù)控編程術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(computernumericalcontrolsystem)是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。其由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、可編程控制器、存儲(chǔ)器、主軸驅(qū)動(dòng)裝置及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成,習(xí)慣上又稱為CNC系統(tǒng),如圖1-1所示。1.1.3計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)1.2數(shù)控加工的原理1.2數(shù)控加工的原理采用數(shù)控機(jī)床加工零件,一般要根據(jù)零件的特點(diǎn)選擇合適的數(shù)控機(jī)床,確定零件的工藝基準(zhǔn),提出零件的裝夾方案,劃分?jǐn)?shù)控加工工序,擬定數(shù)控加工工藝參數(shù),選擇數(shù)控加工刀具,編制數(shù)控加工程序,安裝工件,對(duì)刀試切,加工檢測(cè)。1.2.1數(shù)控加工的過(guò)程首先將被加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化,即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過(guò)程中主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的變換、冷卻液的開(kāi)關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作,按規(guī)定的代碼和格式編制成加工程序,然后將該程序輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)按照加工程序的要求,先進(jìn)行相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算和編譯處理,然后發(fā)出控制指令,使各坐標(biāo)軸、主軸及輔助系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng),自動(dòng)完成零件的加工。數(shù)控加工過(guò)程如圖1-2所示。1.2數(shù)控加工的原理1.2數(shù)控加工的原理CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖1-3所示。1.2.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理過(guò)程1.譯碼譯碼的主要功能是將用文本格式編寫的零件加工程序,以程序段為單位轉(zhuǎn)換成機(jī)器運(yùn)算所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括:X、Y、Z等坐標(biāo)值,進(jìn)給速度,主軸轉(zhuǎn)速,G代碼,M代碼,刀具號(hào),子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。1.2數(shù)控加工的原理2.刀補(bǔ)運(yùn)算零件的加工程序一般是按零件輪廓和工藝要求的進(jìn)給路線編制的,而數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中所控制的是刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。不同的刀具,其幾何參數(shù)也不相同。因此,在加工前必須將編程軌跡變換成刀位點(diǎn)的軌跡,這樣才能加工出符合要求的零件。刀補(bǔ)運(yùn)算就是完成這種轉(zhuǎn)換的處理程序。3.插補(bǔ)計(jì)算數(shù)控程序提供了刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡,而刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)軌跡走向終點(diǎn),則由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)計(jì)算裝置或插補(bǔ)計(jì)算程序來(lái)控制。插補(bǔ)計(jì)算的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求,在已知輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計(jì)算出中間點(diǎn)的坐標(biāo)值,把這種實(shí)時(shí)計(jì)算出的各個(gè)進(jìn)給軸的位移指令輸入伺服系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。1.2數(shù)控加工的原理4.PLC控制CNC系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制分為軌跡控制和邏輯控制。軌跡控制是對(duì)各坐標(biāo)軸的位置和速度的控制,邏輯控制是對(duì)主軸的啟停、換向,刀具的更換,工件的夾緊與松開(kāi),冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。這種邏輯控制通常以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開(kāi)關(guān)、傳感器、繼電器、按鈕等開(kāi)關(guān)信號(hào)為條件,由可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此可見(jiàn),數(shù)控加工原理就是將數(shù)控加工程序以數(shù)據(jù)的形式輸入數(shù)控系統(tǒng),通過(guò)譯碼、刀補(bǔ)運(yùn)算、插補(bǔ)計(jì)算來(lái)控制各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng),通過(guò)PLC的協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系在數(shù)控機(jī)床上加工零件,刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是以數(shù)字的形式體現(xiàn)的。因此,必須建立相應(yīng)的坐標(biāo)系,才能明確刀具與工件的相對(duì)位置。數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系包括坐標(biāo)原點(diǎn)、坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向。工件在數(shù)控機(jī)床上加工的工藝內(nèi)容多,工序集中,所以每個(gè)數(shù)控編程員和數(shù)控機(jī)床的操作者,都必須對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系有一個(gè)完整且正確的理解;否則,程序編制將發(fā)生錯(cuò)誤,操作機(jī)床時(shí)也會(huì)發(fā)生事故。為了簡(jiǎn)化數(shù)控編程和使數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范化,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對(duì)數(shù)控機(jī)床規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系,配置SINUMERIK828D數(shù)控系統(tǒng)的銑床具有強(qiáng)大的編程和加工功能。為了使機(jī)床性能得到更好的發(fā)揮,快捷編寫出優(yōu)秀的加工程序,有必要深刻理解數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的概念。數(shù)控銑床的坐標(biāo)系分為機(jī)床坐標(biāo)系(MCS)(使用機(jī)床零點(diǎn)M)基準(zhǔn)坐標(biāo)系(BCS)、基準(zhǔn)零點(diǎn)坐標(biāo)系(BNS)、可設(shè)定的零點(diǎn)坐標(biāo)系(ENS)、工件坐標(biāo)系(WCS)(使用工件零點(diǎn)W)。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的、用來(lái)確定工件坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)頒布的標(biāo)準(zhǔn)中,規(guī)定了數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用笛卡兒右手直角坐標(biāo)系,如圖1-4所示?；咀鴺?biāo)軸為X、Y、Z軸,它們與機(jī)床的主要導(dǎo)軌相平行,相對(duì)于每個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)分別為A、B、C。1.3.1機(jī)床坐標(biāo)系1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系基本坐標(biāo)軸X、Y、Z的關(guān)系及其正方向用右手直角定則判定。拇指為X軸,食指為Y軸,中指為Z軸,其正方向?yàn)楦魇种钢赶?并分別用+X、+Y、+Z來(lái)表示。圍繞X、Y、Z各軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及其正方向用右手螺旋定則判定,拇指指向X、Y、Z軸的正方向,四指彎曲的方向?yàn)閷?duì)應(yīng)各軸的旋轉(zhuǎn)正方向,并分別用+A、+B、+C來(lái)表示。1.ISO標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定不論數(shù)控機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng),還是刀具靜止、工件運(yùn)動(dòng),都假定工件不動(dòng),刀具相對(duì)于靜止的工件運(yùn)動(dòng)。機(jī)床坐標(biāo)系X、Y、Z軸的判定順序?yàn)?先Z軸,再X軸,最后按右手定則判定Y軸。增大刀具與工件之間距離的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸運(yùn)動(dòng)的正方向。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系2.坐標(biāo)軸的判定方法1)軸平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸為Z軸,刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閆軸的正方向,如圖1-5、圖1-6、圖1-7所示。坐標(biāo)軸名(+X、+Y、+Z、+A、+B、+C)中不帶“'”的表示刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的正方向,帶“'”的表示工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)的正方向。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系對(duì)于有多個(gè)主軸或沒(méi)有主軸的機(jī)床(如刨床),垂直于工件裝夾平面的軸為Z軸,如圖1-8、圖1-9所示。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系2)X軸平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸為X軸,它一般是水平的,以刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閄軸的正方向。對(duì)于工件是旋轉(zhuǎn)的機(jī)床,X軸為工件的徑向,如圖1-5所示。對(duì)于刀具是旋轉(zhuǎn)的立式機(jī)床,從主軸向立柱看,右側(cè)方向?yàn)閄軸的正方向,如圖1-6所示。對(duì)于刀具是旋轉(zhuǎn)的臥式機(jī)床,從刀具(主軸)尾端向工件看,右側(cè)方向?yàn)閄軸的正方向,如圖1-7所示。3)Y軸Y軸垂直于X、Z軸,當(dāng)X、Z軸確定之后,按笛卡兒直角坐標(biāo)系右手定則判斷Y軸及其正方向。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系4)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸A、B、C旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸A、B和C的軸線平行于X、Y和Z軸,其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正方向按右手螺旋定則判定,如圖1-4所示。判別實(shí)例如圖1-10、圖1-11所示。6)主軸旋轉(zhuǎn)方向從主軸后端向前端(裝刀具或工件端)看,順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為主軸正旋轉(zhuǎn)方向,它與C軸的正方向不一定相同。例如,臥式車床的主軸正旋方向與C軸正方向相同,而對(duì)于鉆、銑、鏜床,主軸正旋方向則與C軸正方向相反。5)附加坐標(biāo)軸

如果在基本坐標(biāo)軸X、Y、Z以外,還有平行于它們的第二或第三組坐標(biāo)軸,則分別用U、V、W和P、Q、R表示。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系3.基準(zhǔn)坐標(biāo)系工件總是在一個(gè)二維或三維的垂直坐標(biāo)系中編程,機(jī)床坐標(biāo)系六個(gè)軸方向如圖1-12所示。但加工工件時(shí)經(jīng)常需要使用帶回轉(zhuǎn)軸或非垂直排列的直線軸的機(jī)床。為了將WCS中編程的坐標(biāo)(直角)投影到實(shí)際的機(jī)床軸運(yùn)動(dòng)中,需要用到運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系基準(zhǔn)坐標(biāo)系由三條相互垂直的軸(幾何軸)以及其他沒(méi)有幾何關(guān)系的軸(輔助軸)構(gòu)成。不帶運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的機(jī)床(如三軸銑床)基準(zhǔn)坐標(biāo)系被投射到MCS上時(shí),BCS和MCS總是重合,如圖1-13所示。帶運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的機(jī)床中,包含運(yùn)動(dòng)變換(如5軸變換、TRANSMIT/TRACYL/TRAANG)的BCS被投射到MCS上時(shí),BCS和MCS不重合,需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換,如圖1-14所示。在該機(jī)床上,機(jī)床坐標(biāo)系軸與基準(zhǔn)坐標(biāo)系軸必須使用不同的名稱。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系4.基準(zhǔn)零點(diǎn)坐標(biāo)系基準(zhǔn)零點(diǎn)坐標(biāo)系由基準(zhǔn)坐標(biāo)系通過(guò)基準(zhǔn)偏移后得到,如圖1-15所示?；鶞?zhǔn)偏移是指基準(zhǔn)坐標(biāo)系和基準(zhǔn)零點(diǎn)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。它可以確定如托盤零點(diǎn)等數(shù)據(jù)。基準(zhǔn)偏移由外部零點(diǎn)偏移、DRF偏移、已疊加的運(yùn)動(dòng)、連接的系統(tǒng)框架和連接的基準(zhǔn)框架等部分組成。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系5.可設(shè)定的零點(diǎn)坐標(biāo)系通過(guò)可設(shè)定的零點(diǎn)偏移,可以由基準(zhǔn)零點(diǎn)坐標(biāo)系得到可設(shè)定的零點(diǎn)坐標(biāo)系,如圖1-16所示。在NC程序中使用指令G54~G59和G507~G599來(lái)激活可設(shè)定的零點(diǎn)坐標(biāo)系。需要說(shuō)明的是,在一個(gè)NC程序中,有時(shí)需要將原先選定的工件坐標(biāo)系(或可設(shè)定的零點(diǎn)坐標(biāo)系)通過(guò)位移、旋轉(zhuǎn)、鏡像或縮放定位到另一個(gè)位置。這可以通過(guò)可編程的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(框架)進(jìn)行?？删幊痰淖鴺?biāo)轉(zhuǎn)換(框架)總是以可設(shè)定的零點(diǎn)坐標(biāo)系為基準(zhǔn)的。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系6.工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是編程時(shí)使用的坐標(biāo)系,又稱編程坐標(biāo)系。編程時(shí)首先根據(jù)被加工零件的幾何形狀和尺寸,在零件圖上設(shè)定工件坐標(biāo)系,使零件圖上的所有幾何元素在坐標(biāo)系中都有確定的位置,為編程提供軌跡坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向。工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸,要根據(jù)工件在機(jī)床上的安裝位置和加工方法來(lái)確定。一般工件坐標(biāo)系的Z軸要與機(jī)床坐標(biāo)系的Z軸平行,且正方向一致,與工件的主要定位支承面垂直;工件坐標(biāo)系的X軸,選擇在零件尺寸較大的方向或切削時(shí)的主要進(jìn)給方向上,且與機(jī)床坐標(biāo)系的X軸平行,正方向一致;工件坐標(biāo)系的Y軸,可根據(jù)右手定則確定。上述介紹的五種坐標(biāo)系之間的關(guān)聯(lián)性如圖1-17所示。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)也稱機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)械原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn),用“M”表示。它是機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)物理位置,是機(jī)床坐標(biāo)系中固有的點(diǎn),不能隨意改變。它也是其他坐標(biāo)系和參考點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)。機(jī)床啟動(dòng)時(shí)通常都要回零,即運(yùn)動(dòng)部件回到一個(gè)固定的位置,這個(gè)位置就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)的作用是使機(jī)床與控制系統(tǒng)同步,建立測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的起始位置。機(jī)床原點(diǎn)一般設(shè)在X、Y、Z三軸回零的交匯點(diǎn),該點(diǎn)是一個(gè)三維面的交點(diǎn),無(wú)法直接表示,只有通過(guò)各坐標(biāo)軸的零點(diǎn)作相應(yīng)的平行切面,這些切面的交點(diǎn),即為機(jī)床原點(diǎn),如圖1-18所示的M點(diǎn)。1.3.2坐標(biāo)原點(diǎn)1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系2.機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)也稱基準(zhǔn)點(diǎn),是大多數(shù)具有增量位置測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床所必須具有的。它是數(shù)控機(jī)床工作區(qū)的一個(gè)固定點(diǎn),與機(jī)床原點(diǎn)有確定的尺寸聯(lián)系,用“R”表示,如圖1-18所示的R點(diǎn)。參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中,以硬件方式如用固定擋塊或限位開(kāi)關(guān),限定各坐標(biāo)軸的位置來(lái)實(shí)現(xiàn),并通過(guò)精確測(cè)量來(lái)指定參考點(diǎn)到機(jī)床原點(diǎn)的距離。因此,這樣的參考點(diǎn)稱為硬參考點(diǎn)。機(jī)床每次通電后,都要進(jìn)行回參考點(diǎn)操作,數(shù)控裝置通過(guò)參考點(diǎn)確認(rèn)出機(jī)床原點(diǎn)的位置,建立機(jī)床坐標(biāo)系。參考點(diǎn)的位置可以通過(guò)調(diào)整固定擋塊或限位開(kāi)關(guān)的位置來(lái)改變,改變后必須重新精確測(cè)量并修改機(jī)床參數(shù)。有些數(shù)控機(jī)床的參考點(diǎn)不用固定擋塊或限位開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定,而是通過(guò)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置設(shè)定的,這樣的參考點(diǎn)又稱軟參考點(diǎn)。軟參考點(diǎn)的位置可以根據(jù)加工零件的不同而變化,但在同一零件的加工過(guò)程中,軟參考點(diǎn)的位置設(shè)定后不能改變。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系3.工件原點(diǎn)工件原點(diǎn)即工件坐標(biāo)系原點(diǎn),也稱工件零點(diǎn)、程序原點(diǎn)或編程原點(diǎn),用“W”表示,如圖1-18所示的W點(diǎn)。它是編程時(shí)定義在工件上的幾何基準(zhǔn)點(diǎn)。該點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置可通過(guò)G代碼來(lái)設(shè)置。工件原點(diǎn)要根據(jù)編程計(jì)算方便、機(jī)床調(diào)整方便、對(duì)刀方便以及零件的特點(diǎn)來(lái)確定。一般應(yīng)選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)或精度要求較高的工件表面上設(shè)定工件原點(diǎn):對(duì)于幾何元素對(duì)稱的零件,工件原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在零件的對(duì)稱中心上;對(duì)于一般零件,工件原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在零件外輪廓的某一角上;Z軸方向的工件原點(diǎn)一般設(shè)在零件的上表面。編程時(shí),以零件圖上所選擇的某一點(diǎn)為原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系,編程尺寸均按工件坐標(biāo)系中的尺寸給定,按工件坐標(biāo)系進(jìn)行編程。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系加工時(shí),為了使刀具在工件上按編程軌跡運(yùn)動(dòng),必須使工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合。因此,要測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離,即工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的偏差值,如圖1-19所示。該偏差值可以預(yù)存在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)或編寫在加工程序中,這樣在加工時(shí)工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的偏差值便自動(dòng)加到工件坐標(biāo)系上,使數(shù)控系統(tǒng)按照機(jī)床坐標(biāo)系確定工件的坐標(biāo)值,實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系的設(shè)定,實(shí)際上是在機(jī)床坐標(biāo)系中建立工件坐標(biāo)系,使刀具在工件坐標(biāo)系中沿工件的編程軌跡運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)零件的切削加工。當(dāng)工件在機(jī)床上固定以后,工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)也就有了確定的位置關(guān)系,即兩坐標(biāo)原點(diǎn)的偏差就已確定。這個(gè)偏差值通常是由機(jī)床操作者在手動(dòng)操作下,通過(guò)工件測(cè)量頭或?qū)Φ兜姆绞綔y(cè)量的。該測(cè)量值預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)或編入G代碼中,運(yùn)行時(shí)即可實(shí)現(xiàn)工件原點(diǎn)向機(jī)床原點(diǎn)的偏移,使兩點(diǎn)重合。1.采用G92指令設(shè)置工件坐標(biāo)系通常機(jī)床原點(diǎn)與工件原點(diǎn)之間的距離,可以間接地通過(guò)刀具的位置來(lái)確定,即確定工件原點(diǎn)與刀具當(dāng)前位置的距離。以工件原點(diǎn)為基準(zhǔn),測(cè)量刀具起始點(diǎn)的坐標(biāo)值,并把這個(gè)坐標(biāo)值通過(guò)G92指令存到系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中,作為零件所有加工尺寸的基準(zhǔn)點(diǎn)。因此,在每個(gè)程序的開(kāi)頭,都要設(shè)定工件原點(diǎn)的偏置值。其格式如下:1.3.3工件坐標(biāo)系的設(shè)定1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系G92XaYbZc;在機(jī)床坐標(biāo)系中設(shè)置工件坐標(biāo)系其中,X、Y、Z的賦值a、b、c為工件原點(diǎn)與刀具當(dāng)前位置A的距離,如圖1-20所示。G92指令不使機(jī)床運(yùn)動(dòng),其指定的坐標(biāo)值只是設(shè)定了工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置,刀具并不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系2.采用G54~G59指令設(shè)置工件坐標(biāo)系使用G54~G59指令,可以在機(jī)床行程范圍內(nèi)設(shè)置6個(gè)不同的工件坐標(biāo)系。這種指令與G92指令相比,無(wú)論是在數(shù)量上還是在方法上都有很大區(qū)別。用G92指令設(shè)置工件坐標(biāo)系,是在程序中用程序段中的坐標(biāo)值直接進(jìn)行設(shè)置,而用G54~G59指令設(shè)置工件坐標(biāo)系時(shí),必須首先將G54~G59的坐標(biāo)值設(shè)置在原點(diǎn)偏置寄存器中,編程時(shí)再用G54~G59指令調(diào)用。例如,采用G54~G56指令設(shè)置3個(gè)工件坐標(biāo)系,如圖1-21所示。首先設(shè)置G54~G56原點(diǎn)偏置寄存器。零件1:G54X12Y8Z0;零件2:G55X24Y27Z0;1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系零件3:G56X42Y10Z0;然后調(diào)用:N0010G54;在機(jī)床坐標(biāo)系中設(shè)置第一個(gè)工件坐標(biāo)系…;加工第一個(gè)零件N0070G55;在機(jī)床坐標(biāo)系中設(shè)置第二個(gè)工件坐標(biāo)系…;加工第二個(gè)零件N0100G56;在機(jī)床坐標(biāo)系中設(shè)置第三個(gè)工件坐標(biāo)系…;加工第三個(gè)零件顯然,對(duì)于多工件原點(diǎn)設(shè)置,采用G54~G59原點(diǎn)偏置寄存器存儲(chǔ)所有工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的偏置值,然后在程序中直接調(diào)用G54~G59指令進(jìn)行原點(diǎn)偏置是很方便的。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系3.采用G50指令設(shè)置工件坐標(biāo)系在數(shù)控車床或EIA標(biāo)準(zhǔn)中,通常用G50指令設(shè)置工件坐標(biāo)系,如圖1-22所示。這種指令設(shè)置工件坐標(biāo)系的格式與G92指令相同。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系指令格式如下:G50XaZc;其中,a、c為刀尖與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離,也是刀具出發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)值。用G50指令建立的坐標(biāo)系,是一個(gè)與刀尖當(dāng)前位置有直接關(guān)系的工件坐標(biāo)系。這個(gè)坐標(biāo)系有如下特點(diǎn):(1)X軸的坐標(biāo)零點(diǎn)在主軸回轉(zhuǎn)中心線上。(2)Z軸的坐標(biāo)零點(diǎn)可以根據(jù)圖紙的技術(shù)要求和加工的方便性,選擇在工件的左、右端面或其他位置,但必須與編程原點(diǎn)一致。采用G50指令設(shè)置工件坐標(biāo)系的方法如圖1-23所

示,三

種

設(shè)

置

方

法

的

指

令

與

參

數(shù)見(jiàn)表1-1。1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系采用工件原點(diǎn)偏置的方法設(shè)置工件坐標(biāo)系,還可以實(shí)現(xiàn)零件的空運(yùn)行試切加工,方法是將程序原點(diǎn)向刀柄方向偏移,使刀具在加工過(guò)程中離開(kāi)工件一個(gè)安全距離,在運(yùn)行時(shí)不與工件相接觸,以免發(fā)生撞刀事故。1.4數(shù)控編程的步驟1.4數(shù)控編程的步驟數(shù)控機(jī)床加工零件與普通機(jī)床不同,它是將零件加工的工藝順序、運(yùn)動(dòng)軌跡與方向、位移量、工藝參數(shù)以及輔助動(dòng)作,按規(guī)定代碼和格式編制成加工程序,輸入數(shù)控系統(tǒng),從而控制數(shù)控機(jī)床自動(dòng)進(jìn)行各工序的加工,完成整個(gè)零件的加工任務(wù)的。在編制數(shù)控加工程序時(shí),首先應(yīng)了解數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能、CNC系統(tǒng)功能及編程指令格式。其次要對(duì)零件圖樣的技術(shù)要求、幾何形狀、尺寸及工藝要求進(jìn)行分析,確定加工方法和加工路線,再進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,獲得刀位數(shù)據(jù)。最后按數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的代碼和程序格式,將工件的尺寸、刀位數(shù)據(jù)、加工路線、切削參數(shù)和輔助功能等編制成加工程序。數(shù)控編程的步驟如圖1-24所示。1.4數(shù)控編程的步驟根據(jù)零件圖樣,分析零件的形狀、尺寸、精度要求、毛坯形式、材料與熱處理技術(shù)要求,選擇合適的數(shù)控機(jī)床。1.4.1分析零件圖樣1.4.2確定工藝過(guò)程通過(guò)對(duì)零件圖樣的全面分析,制定零件的加工方案,充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能,提高數(shù)控機(jī)床使用的合理性與經(jīng)濟(jì)性。確定工件的裝夾方式,減少工件的定位和夾緊時(shí)間,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。選擇合理的加工順序和走刀路線,保證零件的加工精度和加工過(guò)程的安全性,避免發(fā)生刀具與非加工表面的干涉。合理選擇刀具及切削參數(shù),充分發(fā)揮機(jī)床及刀具的加工能力,減少換刀次數(shù),縮短走刀路線,提高生產(chǎn)效率。1.4數(shù)控編程的步驟根據(jù)零件的幾何尺寸、工藝路線及設(shè)定的工件坐標(biāo)系,計(jì)算零件粗、精加工的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單的零件(如由直線和圓弧構(gòu)成的零件),要計(jì)算出各幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓心點(diǎn)、交點(diǎn)和切點(diǎn)的坐標(biāo)值。對(duì)于形狀比較復(fù)雜的零件(如由非圓曲線、曲面構(gòu)成的零件),需要用直線段或圓弧段逼近,根據(jù)要求的精度計(jì)算出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值。這種情況一般要用計(jì)算機(jī)來(lái)完成數(shù)值計(jì)算的工作。1.4.3進(jìn)行圖形的數(shù)學(xué)處理1.4.4編寫與輸入程序根據(jù)計(jì)算出的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值和已確定的工藝參數(shù)及輔助動(dòng)作,按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼和程序格式,逐段編寫零件加工程序。將編寫好的程序記錄在控制介質(zhì)上,通過(guò)手工輸入或通信傳輸?shù)姆绞捷斎霗C(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)。1.4數(shù)控編程的步驟程序必須經(jīng)校驗(yàn)和首件試切才能正式使用。利用數(shù)控機(jī)床的空運(yùn)行功能,觀察刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)顯示值的變化,檢驗(yàn)數(shù)控程序。也可用筆代替刀具,用坐標(biāo)紙代替工件,進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)畫圖來(lái)檢驗(yàn)。在有CRT圖形模擬功能的數(shù)控機(jī)床上,可通過(guò)顯示進(jìn)給軌跡或模擬刀具對(duì)工件的切削過(guò)程,對(duì)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。上述這些校驗(yàn)方法只能檢驗(yàn)出運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確,不能檢驗(yàn)被加工零件的加工精度和表面質(zhì)量。因此,要進(jìn)行首件試切,根據(jù)試切情況分析產(chǎn)生誤差的原因,采取尺寸補(bǔ)償措施,修改加工程序。1.4.5校驗(yàn)程序與首件試切1.5數(shù)控編程的方法1.5數(shù)控編程的方法數(shù)控編程一般分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。對(duì)于加工形狀簡(jiǎn)單、計(jì)算量不大、程序段較少的零件,采用手工編程比較合適。在點(diǎn)位加工或由直線和圓弧構(gòu)成的平面輪廓加工中,手工編程得到廣泛的應(yīng)用。但是,對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件,尤其是由非圓曲線和空間曲面構(gòu)成的零件,由于編程計(jì)算工作量大,容易出錯(cuò),有時(shí)甚至無(wú)法編寫出程序,因此,必須采用自動(dòng)編程的方法編寫程序。1.5數(shù)控編程的方法從分析零件圖樣、確定工藝過(guò)程、進(jìn)行圖形的數(shù)學(xué)處理、編寫與輸入程序到校驗(yàn)程序與首件試切等各步驟,主要由人工完成的編程過(guò)程稱為手工編程。手工編程的過(guò)程如圖1-25所示。1.5.1手工編程1.5數(shù)控編程的方法自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)軟件編制數(shù)控加工程序的過(guò)程。CAD/CAM是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(computer-aideddesign/manufacturing)的縮寫,是一種將零件的幾何圖形信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)控加工程序的自動(dòng)編程技術(shù)。它通常以待加工零件的CAD模型為基礎(chǔ),調(diào)用數(shù)控編程模塊,采用人機(jī)交互方式在屏幕上指定被加工的部位,輸入加工參數(shù),計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,編制出數(shù)控加工程序,同時(shí)在計(jì)算機(jī)屏幕上動(dòng)態(tài)地顯示出刀具的加工軌跡。其工作原理與過(guò)程如圖1-26所示。1.5.2自動(dòng)編程1.6數(shù)控編程的特點(diǎn)1.6數(shù)控編程的特點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)的位置和運(yùn)動(dòng)控制指令可以采用兩種編程坐標(biāo)系進(jìn)行編程,即絕對(duì)坐標(biāo)編程和增量坐標(biāo)編程。1.6.1絕對(duì)坐標(biāo)編程及其特點(diǎn)在坐標(biāo)系中,都是以固定的坐標(biāo)原點(diǎn)為起點(diǎn),計(jì)算各點(diǎn)的坐標(biāo)值,這樣的坐標(biāo)系稱為絕對(duì)坐標(biāo)系。利用絕對(duì)坐標(biāo)系確定刀具(或工件)運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值的編程方法,稱為絕對(duì)坐標(biāo)編程。如圖1-27(a)所示,A、B、C三點(diǎn)的坐標(biāo)是以固定的坐標(biāo)原點(diǎn)O計(jì)算的,其值為:XA=20,YA=10;XB=10,YB=40;XC=30,YC=30。1.6數(shù)控編程的特點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)值與刀具(或工件)的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān),它是由運(yùn)動(dòng)軌跡終點(diǎn)在坐標(biāo)系中的位置決定的。絕對(duì)坐標(biāo)編程在程序段中用G90指令來(lái)設(shè)定,該指令表示后續(xù)程序中的所有編程尺寸都是按絕對(duì)坐標(biāo)值給定的。一般數(shù)控系統(tǒng)啟動(dòng)后自動(dòng)設(shè)置為絕對(duì)坐標(biāo)編程狀態(tài),有的數(shù)控系統(tǒng)在程序段中不用G90指令設(shè)定絕對(duì)坐標(biāo)編程,而直接用X、Y、Z給定刀具(或工件)運(yùn)動(dòng)軌跡的絕對(duì)坐標(biāo)值。1.6數(shù)控編程的特點(diǎn)1.6.1絕對(duì)坐標(biāo)編程及其特點(diǎn)

1.6數(shù)控編程的特點(diǎn)編程時(shí)采用哪種方式都是可行的,但有方便與否之分。例如,當(dāng)孔的加工尺寸由一個(gè)固定基準(zhǔn)給定時(shí),如圖1-28(a)所示,采用絕對(duì)坐標(biāo)編程方式是方便的。如果孔的加工尺寸是以各孔之間的距離給定的,如圖1-28(b)所示,那么采用增量坐標(biāo)編程則是方便的。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令1.7數(shù)控編程的格式及常用指令數(shù)控編程時(shí),必須先了解數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)和編程規(guī)則,才能正確地編寫數(shù)控加工程序。1.7.1程序的組成數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工工件時(shí)需要執(zhí)行NC程序,NC程序也稱為工件程序或零件程序。零件加工程序編制包括從分析零件圖、處理工藝、計(jì)算數(shù)值、編寫程序到校驗(yàn)程序等各個(gè)步驟,必須遵守?cái)?shù)控編程的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,并參照具體的機(jī)床說(shuō)明書。西門子數(shù)控系統(tǒng)NC程序編寫要求如下。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令1.程序名稱為了識(shí)別程序和調(diào)用程序,每個(gè)程序均有一個(gè)程序名。在編制程序時(shí)可以按以下規(guī)則確定程序名:最多為16個(gè)字符。開(kāi)始的兩個(gè)符號(hào)必須是字母。其后的符號(hào)可以是字母、數(shù)字或下劃線。（1）（3）不得使用分隔符。（2）（4）例如,WELLE527。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令2.程序字及地址符程序字是組成程序段的元素,由程序字構(gòu)成控制器的指令。程序字由以下幾部分組成:地址符:一般是一個(gè)字母,也可以包含多個(gè)字母,這時(shí)數(shù)值與字母之間可以用符號(hào)“=”隔開(kāi),例如CR=5.23。數(shù)值:是一個(gè)數(shù)字串,它可以帶正負(fù)號(hào)和小數(shù)點(diǎn),正號(hào)可以省略不寫。（1）（2）

此外,G功能也可以通過(guò)一個(gè)符號(hào)名進(jìn)行調(diào)用。如用SCALE即可打開(kāi)比例系數(shù)。程序字的功能類別由地址符決定,程序字的排列順序要求不嚴(yán)格,數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少,不需要的程序字以及與上一程序段相同的程序字可以不寫。常用地址符的含義見(jiàn)表1-2。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令1.7數(shù)控編程的格式及常用指令3.程序段一個(gè)程序段中含有執(zhí)行一個(gè)工序所需的全部數(shù)據(jù)。程序段由若干個(gè)程序字和段結(jié)束符LF(通常用“;”表示)組成。在程序編寫過(guò)程中,進(jìn)行換行時(shí)或按輸入鍵時(shí)可以自動(dòng)產(chǎn)生段結(jié)束符。程序段中有多個(gè)程序字時(shí)建議按如下順序:N_G_X_Z_F_S_T_D_M_LF那些無(wú)須在每次運(yùn)行中都執(zhí)行的程序段可以被跳躍過(guò)去,為此應(yīng)在這樣的程序段的段號(hào)之前輸入斜線符“/”。通過(guò)操作機(jī)床控制面板或通過(guò)PLC接口控制信號(hào)可以使跳躍程序段功能生效。在程序運(yùn)行過(guò)程中,一旦跳躍程序段功能生效,則所有帶“/”的程序段都不予執(zhí)行,當(dāng)然這些程序段中的指令也不予考慮,程序從下一個(gè)沒(méi)有帶“/”的程序段開(kāi)始執(zhí)行。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令NC程序由若干個(gè)程序段組成,最后一個(gè)程序段包含程序結(jié)束符M2或M30。西門子數(shù)控系統(tǒng)采用的程序段格式是目前通用的程序段格式,其格式如下:SKC001.MPFN10M3S400T1D1;N20G0X66Z100;N30G96S100LIMS=1500;N40G1X-1F0.3;N50G97Z101;…N××M30;1.7數(shù)控編程的格式及常用指令1.7.2子程序1.子程序的應(yīng)用子程序的擴(kuò)展名為_(kāi)SPF。原則上講,主程序和子程序之間并沒(méi)有區(qū)別。用子程序編寫經(jīng)常重復(fù)進(jìn)行的加工,如某

一

確

定

的

輪

廓

形

狀

的

加

工。子程序是可以被調(diào)用的程序,子程序位于主程序中適當(dāng)?shù)牡胤?在需要時(shí)進(jìn)行調(diào)用、運(yùn)行。例如,在一個(gè)工件上四次調(diào)用子程序加工不同位置的相同形狀,如圖1-29所示。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令2.子程序的結(jié)構(gòu)子程序的結(jié)構(gòu)與主程序的結(jié)構(gòu)一樣。3.子程序的結(jié)束指令在子程序中也是在最后一個(gè)程序段中用M2結(jié)束程序運(yùn)行。子程序結(jié)束后返回主程序。除了用M2指令外,還可以用RET指令結(jié)束子程序。RET要求占用一個(gè)獨(dú)立的程序段。用RET指令結(jié)束子程序、返回主程序時(shí)不會(huì)中斷G64連續(xù)路徑運(yùn)行方式。用M2指令則會(huì)中斷G64運(yùn)行方式,并進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài),如圖1-30所示。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令1.7數(shù)控編程的格式及常用指令4.子程序名為了方便地選擇某一子程序,必須給子程序取一個(gè)程序名。子程序名可以自由選取,但必須符合以下規(guī)定:開(kāi)始兩個(gè)符號(hào)必須是字母,其他符號(hào)為字母、數(shù)字或下劃線,最多8個(gè)字符,沒(méi)有分隔符。子程序名的選取方法與主程序名的選取方法一樣,如LRAHMEN7。另外,子程序還可以使用地址字L命名,其后的值可以有7位(只能為整數(shù))。注意:地址字L之后的每個(gè)“0”均有意義,不可省略。例如,L128與L0128或L00128是不同的,分別表示3個(gè)不同的子程序。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令5.子程序的調(diào)用在一個(gè)程序(主程序或子程序)中可以直接用程序名調(diào)用子程序。子程序調(diào)用要求占用一個(gè)獨(dú)立的程序段。例如:N10L785;調(diào)用子程序L785N20LRAHMEN7;調(diào)用子程序LRAHMEN76.子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)如果要求多次連續(xù)地執(zhí)行某一子程序,則在設(shè)置時(shí)必須在所調(diào)用子程序的程序名后地址符P下寫入調(diào)用次數(shù),最大次數(shù)為9999(P1~P9999)。例如:N10L785P3;調(diào)用子程序L785,運(yùn)行3次1.7數(shù)控編程的格式及常用指令7.子程序的嵌套深度子程序不僅可以從主程序中調(diào)用,也可以從其他子程序中調(diào)用,這個(gè)過(guò)程稱為子程序的嵌套。子程序的嵌套深度可以為三層,也就是四級(jí)程序界面(包括主程序界面),如圖1-31所示。注意:在使用加工循環(huán)進(jìn)行加工時(shí),加工循環(huán)程序也同樣屬于四級(jí)程序界面中的一級(jí)。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令8.子程序使用說(shuō)明在子程序中可以改變模態(tài)有效的G功能,如G90到G91的變換。在返回調(diào)用程序時(shí)注意檢查所有模態(tài)有效的功能指令,并按照要求進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于R參數(shù)也同樣需要注意,不要無(wú)意識(shí)地用上級(jí)程序界面中所使用的計(jì)算參數(shù)來(lái)修改下級(jí)程序界面的計(jì)算參數(shù)。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令準(zhǔn)備功能指令也稱準(zhǔn)備功能字,用地址符G表示,所以又稱G指令或G代碼,它是使數(shù)控機(jī)床做好某種運(yùn)動(dòng)方式準(zhǔn)備的指令。G指令由地址符G和后面的兩位數(shù)字組成,常用的有G00~G99,有些數(shù)控系統(tǒng)的準(zhǔn)備功能指令已擴(kuò)大到G150。G指令根據(jù)功能定義分成若干個(gè)組,同一程序段中同組G指令只能使用一個(gè),若指定兩個(gè)以上,則只有最后一個(gè)有效。G指令分模態(tài)指令和非模態(tài)指令兩種。模態(tài)指令是指G指令一經(jīng)使用一直有效,直到被同組的其他G指令取代為止。所以在連續(xù)指定同一G指令的程序中,只要在某一程序段指定一次模態(tài)G指令,在后面的程序段中就不必再指定該G指令。非模態(tài)G指令只有在被指定的程序段中才有效。1.7.3準(zhǔn)備功能指令1.7數(shù)控編程的格式及常用指令輔助功能指令也稱輔助功能字,用地址符M表示,所以又稱M指令或M代碼。它用來(lái)指定數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的輔助動(dòng)作及狀態(tài),如主軸的啟停、正反轉(zhuǎn),冷卻液的開(kāi)關(guān),刀具的更換,工件的夾緊與松開(kāi)等。M指令由地址符M和后面的兩位數(shù)字組成,常用的有M00~M99。M指令也分為模態(tài)指令和非模態(tài)指令,其意義與G指令中的模態(tài)和非模態(tài)相同。同時(shí),M令還規(guī)定了其在一個(gè)程序段中起作用的時(shí)間。例如,M03、M04主軸轉(zhuǎn)向指令與程序段中運(yùn)動(dòng)指令同時(shí)開(kāi)始起作用;M00、M01、M02等與程序有關(guān)的指令,在程序段運(yùn)動(dòng)指令執(zhí)行完畢后才開(kāi)始起作用。1.7.4輔助功能指令1.7數(shù)控編程的格式及常用指令1.進(jìn)給功能指令進(jìn)給功能指令用地址符F表示,也稱F指令或F代碼。該指令是模態(tài)指令,其功能是指定切削進(jìn)給速度。F后面的數(shù)字直接表示進(jìn)給速度的大小,單位一般為mm/min。對(duì)于數(shù)控車床或加工螺紋時(shí),進(jìn)給速度的單位也可設(shè)置為mm/r。1.7.5其他功能指令2.主軸轉(zhuǎn)速功能指令主軸轉(zhuǎn)速功能指令用地址符S表示,也稱S指令或S代碼。該指令是模態(tài)指令,其功能是指定主軸轉(zhuǎn)速或速度。S后面的數(shù)字表示主軸的轉(zhuǎn)速值,單位為r/min或m/min。1.7數(shù)控編程的格式及常用指令3.刀具功能指令刀具功能指令用地址符T表示,也稱T指令或T代碼。該指令主要用來(lái)選擇刀具,也可用來(lái)選擇刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償。T指令由地址符T和后面的數(shù)字組成,不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的指定方法和含義,如T0101可表示選用1號(hào)刀具和1號(hào)刀具補(bǔ)償值。謝謝觀看模塊2數(shù)控加工工藝目錄數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容及特點(diǎn)2.1程序編制中的數(shù)值計(jì)算2.2數(shù)控加工工藝文件的編制2.3數(shù)控車削加工工藝的編制2.4數(shù)控銑削加工工藝的編制2.5引導(dǎo)語(yǔ)所謂數(shù)控加工工藝,就是使用數(shù)控機(jī)床加工零件的一種工藝方法。在數(shù)控機(jī)床上加工零件,首先要根據(jù)零件的尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行工藝分析,制定加工方案,選擇合適的夾具和刀具,確定合理的切削用量,然后將全部的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)等編制成程序,輸入數(shù)控系統(tǒng)。整個(gè)加工過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的,因此程序編制前的工藝分析與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作。2.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容及特點(diǎn)2.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容及特點(diǎn)一般數(shù)控加工工藝主要包括以下幾方面的內(nèi)容:刀具、夾具的選擇和調(diào)整。根據(jù)編程的需要,對(duì)零件圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。分析零件圖樣,選擇、確定數(shù)控加工內(nèi)容。結(jié)合零件加工表面的特點(diǎn)和數(shù)控設(shè)備的功能,對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。（1）（3）（5）確定零件的加工方案,制定數(shù)控加工工藝路線。（2）（4）編寫和調(diào)整數(shù)控加工程序。（6）2.1.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容2.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容及特點(diǎn)首件試切并修改數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令。（7）數(shù)控加工程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件,數(shù)控機(jī)床受控于程序指令,加工的全部過(guò)程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的,而數(shù)控加工程序的編制基礎(chǔ)是工藝設(shè)計(jì)。因此,數(shù)控加工工藝的內(nèi)容要十分詳細(xì)、具體,不僅要包括零件加工的工藝過(guò)程,還要包括刀具選擇、切削用量、走刀路線以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程等。2.1.2數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)2.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容及特點(diǎn)工藝設(shè)計(jì)要嚴(yán)密、準(zhǔn)確。數(shù)控機(jī)床雖然自動(dòng)化程度較高,但自適應(yīng)性較差。它不能根據(jù)加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,靈活適時(shí)地進(jìn)行人為調(diào)節(jié)。即使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在自適應(yīng)性方面做了不少努力與改進(jìn),但自由程度仍不大。所以,在數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)中必須注意加工過(guò)程中的每個(gè)細(xì)節(jié),力求準(zhǔn)確無(wú)誤,使數(shù)控加工順利進(jìn)行。編程尺寸的數(shù)學(xué)處理是數(shù)控加工工藝的又一顯著特點(diǎn)。編程尺寸并不是零件圖上基本尺寸的簡(jiǎn)單再現(xiàn)。編程前,要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件形狀的幾何關(guān)系,對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算,合理確定編程尺寸。同時(shí),在基本不改變零件原來(lái)性能的前提下,對(duì)零件的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)等做適當(dāng)適應(yīng)數(shù)控加工的修改?？傊?數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)得是否合理、先進(jìn)、準(zhǔn)確、周密,不僅會(huì)影響編程的工作量,而且關(guān)系到零件的加工質(zhì)量、加工效率和設(shè)備的安全運(yùn)行。2.2程序編制中的數(shù)值計(jì)算2.2程序編制中的數(shù)值計(jì)算根據(jù)零件圖的要求計(jì)算出機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù),是數(shù)控加工的一個(gè)突出特點(diǎn)。數(shù)控編程人員能否按照零件圖的技術(shù)要求編制出數(shù)控加工程序,其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是編程尺寸的確定。確定編程尺寸實(shí)際上是對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,計(jì)算零件圖形各點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡。數(shù)值計(jì)算主要包括以下內(nèi)容。2.2.1基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算1.基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算零件的輪廓曲線一般是由直線、圓弧或其他二次曲線等幾何元素構(gòu)成的,構(gòu)成零件的各幾何元素間的交點(diǎn)或切點(diǎn)通常稱為基點(diǎn),如兩直線的交點(diǎn)、直線與圓弧或圓弧與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)、圓弧與其他二次曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)等。顯然,兩相鄰基點(diǎn)間只能是一種輪廓曲線,如圖2-1所示。2.2程序編制中的數(shù)值計(jì)算對(duì)于由直線和圓弧構(gòu)成的平面輪廓零件,只進(jìn)行基點(diǎn)和圓心點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算就能滿足要求。因?yàn)槟壳暗臄?shù)控系統(tǒng)都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能,所以數(shù)值計(jì)算比較簡(jiǎn)單。2.2程序編制中的數(shù)值計(jì)算2.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算當(dāng)零件的輪廓曲線由直線和圓弧以外的其他曲線構(gòu)成,而數(shù)控系統(tǒng)又不具備該曲線的插補(bǔ)功能時(shí),其數(shù)值計(jì)算就比較復(fù)雜。通常將這種構(gòu)成零件輪廓的曲線,按數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的要求,在滿足允許編程誤差的條件下,用連續(xù)的直線段或圓弧段來(lái)逼近零件輪廓曲線,這些逼近線段的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn),如圖2-2所示。

2.2程序編制中的數(shù)值計(jì)算零件圖上的數(shù)據(jù)是按零件輪廓尺寸給出的,加工時(shí)刀具是按刀具中心軌跡運(yùn)動(dòng)的,零件的輪廓形狀是由刀具切削刃切削形成的。對(duì)于具有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控機(jī)床,只要在編程中加入刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠嘘P(guān)指令,就可以保證在加工過(guò)程中使刀具中心按規(guī)定自動(dòng)偏離編程軌跡。這時(shí)可直接按零件輪廓形狀計(jì)算各基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),作為編程時(shí)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。2.2.2刀具中心軌跡的計(jì)算2.2程序編制中的數(shù)值計(jì)算2.2.3輔助計(jì)算1.增量計(jì)算增量計(jì)算是指用增量坐標(biāo)編程時(shí),將絕對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成增量坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算。有時(shí),在增量坐標(biāo)或絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)中,某些數(shù)據(jù)要求以增量方式輸入,也要進(jìn)行由絕對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)向增量坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。2.輔助程序段的數(shù)值計(jì)算輔助程序段是指刀具從對(duì)刀點(diǎn)到切入點(diǎn)或從切出點(diǎn)回到對(duì)刀點(diǎn)而特意安排的程序段。切入點(diǎn)位置的選擇,應(yīng)根據(jù)零件的加工余量,適當(dāng)離開(kāi)零件輪廓一段距離。切出點(diǎn)位置的選擇,應(yīng)避免刀具在快速返回時(shí)發(fā)生撞刀。建立刀具補(bǔ)償?shù)某绦蚨?應(yīng)在零件加工程序段之前寫入,零件加工完成后應(yīng)取消刀具補(bǔ)償。輔助計(jì)算包括增量計(jì)算和輔助程序段的數(shù)值計(jì)算。2.3數(shù)控加工工藝文件的編制2.3數(shù)控加工工藝文件的編制編制數(shù)控加工工藝文件是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。數(shù)控加工工藝文件既是數(shù)控加工、產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù),又是機(jī)床操作者要遵守和執(zhí)行的規(guī)程,有時(shí)也作為加工程序的附加說(shuō)明,使操作者更加明確程序的內(nèi)容、安裝及定位方式。數(shù)控加工工藝文件編制的好壞,會(huì)直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率,因此在編制工藝文件之前,要全面了解工件毛坯質(zhì)量、刀輔具系統(tǒng)、夾具及機(jī)床性能,熟悉和掌握數(shù)控加工的技術(shù)信息,編制出高質(zhì)量的工藝文件。數(shù)控加工工藝文件主要包括數(shù)控加工工藝規(guī)程卡、工序卡和刀具卡。2.3數(shù)控加工工藝文件的編制數(shù)控加工工藝規(guī)程卡是數(shù)控加工工藝文件的重要組成部分。它規(guī)定了工序內(nèi)容、加工順序、使用的設(shè)備、刀輔具的型號(hào)和規(guī)格等,見(jiàn)表2-1。2.3.1數(shù)控加工工藝規(guī)程卡2.3數(shù)控加工工藝文件的編制數(shù)控加工工序卡是編制數(shù)控加工程序的重要依據(jù)之一,應(yīng)按已確定的工步順序編寫。數(shù)控加工工序卡的內(nèi)容包括工步號(hào)、工步內(nèi)容、刀具規(guī)格和背吃刀量等,見(jiàn)表2-2。2.3.2數(shù)控加工工序卡2.3數(shù)控加工工藝文件的編制數(shù)控加工刀具卡用于說(shuō)明完成一個(gè)零件加工所需要的全部刀具。它主要包括刀具名稱、刀具號(hào)、規(guī)格等內(nèi)容,見(jiàn)表2-3。2.3.3數(shù)控加工刀具卡2.4數(shù)控車削加工工藝的編制2.4數(shù)控車削加工工藝的編制編程尺寸與零件圖中所標(biāo)注的尺寸不一定完全相同,這與編程原點(diǎn)的選擇有直接的關(guān)系。同一個(gè)零件,同樣的加工,編程原點(diǎn)選擇不同,編程尺寸的數(shù)據(jù)也不一樣。所以,編程之前首先要合理選擇編程原點(diǎn)。通常,編程原點(diǎn)的確定原則如下:2.4.1編程原點(diǎn)的選擇編程原點(diǎn)應(yīng)盡量與零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合,避免產(chǎn)生誤差及不必要的尺寸換算。（1）2.4數(shù)控車削加工工藝的編制對(duì)稱零件的編程原點(diǎn)應(yīng)選在零件的對(duì)稱中心。容易找正、對(duì)刀且對(duì)刀誤差小。編程方便。（2）（4）（3）在毛坯上的編程原點(diǎn)應(yīng)容易準(zhǔn)確地確定,且加工余量均勻。（5）2.4數(shù)控車削加工工藝的編制1.刀位點(diǎn)刀位點(diǎn)是在編制加工程序時(shí)用來(lái)表示刀具位置的坐標(biāo)點(diǎn),一般是刀具上的一點(diǎn)。尖形車刀的刀位點(diǎn)為理想的刀尖點(diǎn);刀尖帶圓弧的車刀,刀位點(diǎn)在圓弧中心;鉆頭的刀位點(diǎn)為鉆尖。數(shù)控加工程序控制刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)際上是控制刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。2.4.2數(shù)控車削加工中的幾個(gè)特殊點(diǎn)2.對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)是確定刀具與工件相對(duì)位置的點(diǎn),是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系關(guān)系的點(diǎn),如圖2-3所示的A點(diǎn)。在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí),對(duì)刀點(diǎn)是刀具相對(duì)于零件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn),因?yàn)閿?shù)控加工程序是從這一點(diǎn)開(kāi)始執(zhí)行的,所以對(duì)刀點(diǎn)也稱起刀點(diǎn)。對(duì)刀就是將刀位點(diǎn)置于對(duì)刀點(diǎn)上,以便建立工件坐標(biāo)系。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制2.4數(shù)控車削加工工藝的編制3.對(duì)刀參考點(diǎn)對(duì)刀參考點(diǎn)是用來(lái)表示刀架或刀盤在機(jī)床坐標(biāo)系內(nèi)的位置,即CRT上顯示的坐標(biāo)值表示的點(diǎn),也稱刀架中心或刀具參考點(diǎn),如圖2-3所示的B點(diǎn)?？衫么它c(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)刀操作。數(shù)控車床回參考點(diǎn)時(shí),應(yīng)使刀架中心與機(jī)床參考點(diǎn)重合。4.換刀點(diǎn)在數(shù)控車床上加工零件時(shí),需要經(jīng)常換刀,在編制程序時(shí),就要設(shè)置換刀點(diǎn)。所謂換刀點(diǎn),就是數(shù)控程序中指定用于換刀的位置。該點(diǎn)可以是某一固定點(diǎn),也可以是任意的一點(diǎn)。換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在零件或夾具的外部,避免刀架轉(zhuǎn)位時(shí)刀具與工件、夾具和機(jī)床產(chǎn)生干涉。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制（1）1.零件的工藝分析采用數(shù)控車床加工零件,必須根據(jù)數(shù)控車床的性能、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍,對(duì)零件加工工藝進(jìn)行分析。分析被加工零件材料的機(jī)械性能和熱處理狀態(tài),判斷其加工的難易程度,為選擇刀具和確定切削用量提供依據(jù)。分析零件毛坯的外形和內(nèi)腔是否有影響刀具定位、運(yùn)動(dòng)和切削的結(jié)構(gòu),為刀具運(yùn)動(dòng)路線的確定和程序的編制提供依據(jù)。（2）分析零件毛坯是否有足夠的加工余量,為選擇刀具和分配加工余量提供依據(jù)。2.4.3數(shù)控車削工藝路線的確定2.4數(shù)控車削加工工藝的編制（3）（4）分析零件圖中的尺寸標(biāo)注方法是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn),為了編程方便和尺寸間的協(xié)調(diào),尺寸最好從同一基準(zhǔn)引注或直接給出相應(yīng)的坐標(biāo)尺寸。分析構(gòu)成零件輪廓的幾何元素條件是否充分,條件不足或幾何元素之間關(guān)系模糊不清,都會(huì)使數(shù)學(xué)處理和編程難以進(jìn)行。（5）分析零件結(jié)構(gòu)工藝性是否有利于數(shù)控加工,零件的外形、內(nèi)腔應(yīng)盡可能采取統(tǒng)一的幾何類型或尺寸,盡量減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制1)定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇原則:力求使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)統(tǒng)一,減少基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量,盡量減少裝夾次數(shù);在多工序或多次安裝中,要選擇相同的定位基準(zhǔn),保證零件的位置精度;要保證定位準(zhǔn)確、可靠,夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便。2)常用的裝夾方法(1)在三爪自定心卡盤上裝夾。這種方法裝夾工件方便、省時(shí),自動(dòng)定心好,但夾緊力較小,適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。三爪自定心卡盤可裝夾正爪或反爪兩種形式,如圖2-4所示。其中,反爪用來(lái)裝夾直徑較大的工件。2.工件的定位與夾緊

正確、合理地選擇工件的定位與夾緊方式,是保證零件加工精度的必要條件。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制2.4數(shù)控車削加工工藝的編制(2)在兩頂尖之間裝夾。這種方法裝夾工件無(wú)須找正,每次裝夾的精度高,適用于長(zhǎng)度尺寸較大或加工工序較多的軸類工件裝夾,如圖2-5所示。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制(3)用卡盤和頂尖裝夾。這種方法裝夾工件剛性好,軸向定位準(zhǔn)確,能承受較大的軸向切削力,比較安全,適用于裝夾質(zhì)量較大的工件。一般在卡盤內(nèi)裝一限位支承或利用工件臺(tái)階限位,防止工件由于切削力的作用而產(chǎn)生軸向位移,如圖2-6所示。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制（1）3.工藝路線的確定步驟1)工序的劃分?jǐn)?shù)控車削加工工序的劃分,可以按下列方式進(jìn)行:以一次安裝工件所進(jìn)行的加工作為一道工序。將位置精度要求較高的表面加工,安排在一次安裝下完成,以免多次安裝所產(chǎn)生的安裝誤差影響位置精度。（2）以粗、精加工劃分工序。粗、精加工分開(kāi)可以提高加工效率,對(duì)于容易發(fā)生加工變形的零件,更應(yīng)將粗、精加工內(nèi)容分開(kāi)。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制（3）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將加工內(nèi)容分成若干部分,每一部分用一把典型刀具加工,這樣可以減少換刀次數(shù)和空行程時(shí)間。（4）以加工部位劃分工序。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將加工的部位分成幾個(gè)部分,將每一部分的加工內(nèi)容作為一個(gè)工序。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制（1）2)工序順序的安排基面先行。先加工定位基準(zhǔn)面,以減少后面工序的裝夾誤差。如軸類零件,先加工中心孔,再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓表面和端面。（2）先粗后精。先對(duì)各表面進(jìn)行粗加工,然后進(jìn)行半精加工和精加工,逐步提高加工精度。2.4數(shù)控車削加工工藝的編制（3）先近后遠(yuǎn)。離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工,離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工,以便縮短刀具移動(dòng)距離,減少空行程時(shí)間,同時(shí)有利于保持工件的剛性,改善切削條件。（4）內(nèi)外交叉。先進(jìn)行內(nèi)、外表面的粗加工,后進(jìn)行內(nèi)、外表面的精加工。不能加工完內(nèi)(或外)表面后,再加工外(或內(nèi))