數(shù)控機床編程與操作基礎(chǔ)培訓(xùn)教材

第一講

數(shù)控機床編程與操作基礎(chǔ)數(shù)控銑床是一種加工功能很強的數(shù)控機床，在數(shù)控加工中占據(jù)了重要地位。世界上首臺數(shù)控機床就是一部三坐標銑床，這主要因于銑床具有X、Y、Z三軸向可移動的特性，更加靈活，且可完成較多的加工工序?，F(xiàn)在數(shù)控銑床已全面向多軸化發(fā)展。目前迅速發(fā)展的加工中心和柔性制造單元也是在數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。

一、數(shù)控銑床的分類1．?dāng)?shù)控銑床按其主軸位置的不同分三類（圖2—1）（1）數(shù)控立式銑床其主軸垂直于水平面。小型數(shù)控銑床一般都采用工作臺移動、升降及主軸不動方式，與普通立式升降臺銑床結(jié)構(gòu)相似；中型數(shù)控銑床一般采用縱向和橫向工作臺移動方式，且主軸沿垂直溜板上下運動；大型數(shù)控銑床因要考慮到擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術(shù)問題，往往采用龍門架移動方式，其主軸可以在龍門架的縱向與垂直溜板上運動，而龍門架則沿床身作縱向移動，這類結(jié)構(gòu)又稱之為龍門數(shù)控銑床。

（2）臥式數(shù)控銑床其主軸平行于水平面。為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)4至5坐標，進行“四面加工”。（3）立、臥兩用數(shù)控銑床它的主軸方向可以更換（有手動與自動兩種），既可以進行立式加工，又可以進行臥式加工，其使用范圍更廣，功能更全。當(dāng)采用數(shù)控萬能主軸頭時，其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。當(dāng)增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實現(xiàn)對工件的“五面加工”。2．從機床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標軸數(shù)量分類有2.5坐標聯(lián)動數(shù)控銑床（只能進行X、Y、Z三個坐標中的任意2個坐標軸聯(lián)動加工）、3坐標聯(lián)動數(shù)控銑床、4坐標聯(lián)動數(shù)控銑床、5坐標聯(lián)動數(shù)控銑床。圖2-1各類數(shù)控銑床示意圖

a)臥式升降臺銑床b)立式升降臺銑床c)龍門式輪廓銑床d)臥式鏜銑床return立式數(shù)控銑床常見數(shù)控銑床立式加工中心臥式加工中心

五軸聯(lián)動加工中心龍門式加工中心二、數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)與主軸部件XK5040A型數(shù)控銑床的布局圖

1-底座

2-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-保護開關(guān)

9-擋鐵

10-操縱臺

11-保護開關(guān)

12-橫向溜板

13-縱向進給伺服電動機14-橫向進給伺服電動機15-升降臺16-縱向工作臺三、數(shù)數(shù)控銑銑床的的用途途一般的的數(shù)控控銑床床是指指規(guī)格格較小小的升升降臺臺式數(shù)數(shù)控銑銑床，，數(shù)控控銑床床多為為三坐坐標、、兩軸軸聯(lián)動動的機機床。。一般情情況下下，在在數(shù)控控銑床床上只只能用用來加加工平平面曲曲線的的輪廓廓。與普通通銑床床相比比，數(shù)數(shù)控銑銑床的的加工工精度度高，，精度度穩(wěn)定定性好好，適適應(yīng)性性強，，操作作勞動動強度度低，，特別別適應(yīng)應(yīng)于板板類、、盤類類、殼殼具類類、模模具類類等復(fù)復(fù)雜形形狀的的零件件或?qū)榷缺３殖中砸筝^較高的的中、、小批批量零零件的的加工工。1、數(shù)控控銑削削的主主要加加工對對象：：1）平面面類零零件加工面面平行行或垂垂直于于水平平面，，或加加工面面與水水平面面的夾夾角為為定角角的零零件為為平面類類零件件(見圖1)。其特特點是是各個個加工工面是是平面面，或或可以以展開開成平平面。。2）變斜斜角類類零件件加工面面與水水平面面的夾夾角呈呈連續(xù)續(xù)變化化的零零件稱稱為變斜角角類零零件（圖2）。變斜斜角類類零件件的變變斜角角加工工面不不能展展開為為平面面，但但在加加工中中，加加工面面與銑銑刀圓圓周接接觸的的瞬間間為一一條線線。最最好采采用四四坐標標或五五坐標標數(shù)控控銑床床擺角角加工工。3）曲面類類零件加工面為為空間曲曲面的零零件稱為為曲面類零零件(如圖3)。曲面類類零件的的加工面面不能展展開為平平面，加加工時，，加工面面與銑刀刀始終為為點接觸觸。一般般采用三三軸聯(lián)動動數(shù)控銑銑床加工工；當(dāng)曲曲面較復(fù)復(fù)雜、通通道較狹狹窄、會會傷及毗毗鄰表面面及需刀刀具擺動動時，要要采用四四軸甚至至五軸聯(lián)聯(lián)動數(shù)控控銑床加加工。a)帶平面輪輪廓的平平面零件件b)帶斜平面面的平面面零件c)帶正圓臺臺和斜筋筋的平面面零件圖1平面類零零件圖2變斜角零零件圖3葉輪return2、數(shù)控機機床銑削削加工內(nèi)容容的選擇擇1）采用數(shù)數(shù)控銑削削加工內(nèi)內(nèi)容(1)工件上的的曲線輪輪廓內(nèi)、、外形，，特別是是由數(shù)學(xué)學(xué)表達式式給出的的非圓曲曲線與列列表曲線線等曲線線輪廓。。(2)已給出數(shù)數(shù)學(xué)模型型的空間間曲線。。(3)形狀復(fù)雜雜，尺寸寸繁多，，劃線與與檢測困困難的部部位。(4)用通用銑銑床加工工時難以以觀察、、測量和和控制進進給的內(nèi)內(nèi)、外凹凹槽。(5)以尺寸協(xié)協(xié)調(diào)的高高精度孔孔或面。。(6)能在一次次安裝中中順帶銑銑出來的的簡單表表面或形形狀。(7)采用數(shù)控控銑削能能成倍提提高生產(chǎn)產(chǎn)率，大大大減輕輕體力勞勞動的一一般加工工內(nèi)容。。(1)需要進行行長時間間占機和和進行人人工調(diào)整整的粗加加工內(nèi)容容，如以以毛坯粗粗基準定定位劃線線找正的的加工。。(2)必須按專專用工裝裝協(xié)調(diào)的的加工內(nèi)內(nèi)容(如標準樣樣件、協(xié)協(xié)調(diào)平板板、模胎胎等)。(3)毛坯上的的加工余余量不太太充分或或不太穩(wěn)穩(wěn)定的部部位。(4)簡單的粗粗加工面面。(5)必須用細細長銑刀刀加工的的部位，，一般指指狹長深深槽或高高筋板小小轉(zhuǎn)接圓圓弧部位位。2）不宜采采用數(shù)控控銑削加加工內(nèi)容容四、認識識FANUC數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控銑銑床操作作面板顯示器機床

控制面板手搖脈沖發(fā)生器（手輪）NC鍵盤急停按鈕1、機床床坐標系系（機床床上固有有的坐標標系）1）機床坐坐標系的的確定（1）機床相相對運動動的規(guī)定定編程時，，假定工工件靜止止，刀具具運動，，實際恰恰相反；；五、數(shù)數(shù)控機床床的坐標標系（2）機床坐坐標系的的規(guī)定在數(shù)控機機床上，，機床的的動作是是由數(shù)控控裝置來來控制的的，為了了確定數(shù)數(shù)控機床床上的成成形運動動和輔助助運動，，必須先先確定機機床上運運動的位位移和運運動的方方向，這這就需要要通過坐坐標系來來實現(xiàn)，，這個坐坐標系被被稱之為為機床坐標標系。數(shù)控機床床的坐標標軸和運運動方向向均已標標準化，，這給數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)和機床床的設(shè)計計、程序序編制和和使用維維修帶來來極大的的便利。。右手笛卡卡兒直角角坐標系系決定標準準機床坐坐標系中中X、Y、Z坐標軸的的相互關(guān)關(guān)系：大拇指—X坐標；食食指—Y坐標；中中指—Z坐標；各指的指指向為該該坐標的的正方向向；右手螺旋旋定則（（大拇指指的指向向為各坐坐標的正正向，四四指的旋旋轉(zhuǎn)方向向為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)坐標的的正向））決定圍繞繞X、Y、Z坐標旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)坐標，，用A、B、C表示；(a)右手直角角坐標系系統(tǒng)(b)X、Y、Z移動軸A、Ｂ、ＣＣ旋轉(zhuǎn)軸軸數(shù)控立式式銑床的的坐標系系返回（3）坐標軸軸方向的的確定Z坐標：規(guī)定平行行于主軸軸軸線（（若沒有有主軸，，則規(guī)定定垂直于于工件裝裝夾表面面）的坐坐標為Z坐標；若有幾根根主軸，，則Z坐標為平平行與垂垂直于工工件裝夾夾表面的的一根主主軸；若主軸能能擺動（（在擺動動范圍內(nèi)內(nèi)），Z坐標就是是只與標標準坐標標系的一一個坐標標平行的的坐標或或是能與與標準坐坐標系的的多個坐坐標平行行，但垂垂直于工工件裝夾夾表面的的坐標；；Z軸的正方向是使刀具具遠離工工件的方方向；在刀具旋旋轉(zhuǎn)的機機床上：：若Z軸是水平平的，則從主主軸向工工件看（（從機床床后面向向前看）），X軸的正向向指向右右邊；若Z軸是垂直直的，從主軸軸向立柱柱看（從從機床正正面看）），對于于單立柱機機床，X軸的正向向指向右右邊；對于雙立柱機機床，從主軸軸向左側(cè)側(cè)立柱看看時，X軸的正向向指向右右邊；X坐標：＋Z＋Y＋X臥式數(shù)控控銑床的的坐標系系返回＋Z＋Y＋X數(shù)控龍門門銑床的的坐標系系返回在工件旋旋轉(zhuǎn)的機機床上，，X軸的運動動方向是是在工件件的徑向向并平行行于橫向向拖板，，刀具離離開工件件旋轉(zhuǎn)中中心的方方向為X軸的正向向；確定XZ的坐標的的正方向向后，用用右手直直角坐標標系確定定Y坐標的方方向；Y坐標：（4）機床原原點的設(shè)設(shè)置機床原點點是指在機機床上設(shè)設(shè)置的一一個固定定點，即即機床坐坐標系的的原點。。它在機床床裝配、、調(diào)試時時就已確確定下來來，是數(shù)數(shù)控機床床進行加加工運動動的基準準參考點點，在數(shù)數(shù)控機床床的使用用說明書書上均有有說明；；數(shù)控銑床床的原點點在數(shù)控銑銑床上，，機床原原點一般般取在X、Y、Z坐標的正正方向極極限位置置上工件坐標系原點機床坐標系原點（1）機床參考考點是用于對對機床運運動進行行檢測和和控制的的固定位位置點。。（2）機床參參考點的的位置是是由機床床制造廠廠家在每每個進給給軸上用用限位開開關(guān)精確確調(diào)整好好的，坐坐標值已已輸入數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)中。因因此參考考點對機機床原點點的坐標標是一個個已知數(shù)數(shù)。注意：通常在在數(shù)控銑銑床上機機床原點點和機床床參考點點是重合合的；而在數(shù)控控車床上上機床參參考點是是離機床床原點最最遠的極極限點。。機床參考考點數(shù)控機床床開機時時，必須須先回零零，即確確定機床床原點，，而確定定機床原原點的運運動就是是刀架返返回參考考點的操操作，這這樣通過過確認參參考點，，就確定定了機床床原點。。只有機機床參考考點被確確認后，，刀具（（或工作作臺）移移動才有有基準。。為什么要要返回參參考點？？在機床通通電后，，要在機機床上建建立唯一一的坐標標系，而而大多數(shù)數(shù)數(shù)控機機床的位位置反饋饋系統(tǒng)都都使用增增量式的的旋轉(zhuǎn)編編碼器或或者增量量式的光光柵尺作作為反饋饋元件，，因而機機床在通通電開機機后，無無法確定定當(dāng)前在在機床坐坐標系中中的真實實位置，，所以都都必須首首先返回回參考點點，從而而確定機機床的坐坐標系原原點。定義：工件坐標標系是編程人人員在編編程時使使用的，，編程人人員選擇擇工件上上的某一一點為原原點（也也稱程序原點點），建立立一個坐坐標系，，稱為工件坐標標系。工件坐標標系一旦旦建立便便一直有有效，直直到被新新的工件件坐標系系所取代代。2、工件坐坐標系、、程序原原點1）工件件坐標系系（1）工件坐坐標系是是編程人人員根據(jù)據(jù)零件圖圖樣及加加工工藝藝等建立立的坐標標系。（2）工件坐坐標系一一般供編編程使用用，確定定編程坐坐標系時時不必考考慮工件件毛坯在在機床上上的實際際裝夾位位置。如圖4所示，其其中O2即為編程程坐標系系原點。。（3）編程原原點是根根據(jù)加工工零件圖圖樣及加加工工藝藝要求選選定的編編程坐標標系的原原點。（4）編程原點點應(yīng)盡量量選擇在在零件的的設(shè)計基基準或工工藝基準準上，編編程坐標標系中各各軸的方方向應(yīng)該該與所使使用的數(shù)數(shù)控機床床相應(yīng)的的坐標軸軸方向一一致，如圖5所示為車車削零件件的編程程原點。。圖4編程坐標標系返回圖5確定編程程原點返回格式：G54、G55、G56、G57、G58或G59（表示設(shè)設(shè)定當(dāng)前前機床坐坐標位置置為工件件坐標系系原點））說明：G54～G59是系統(tǒng)預(yù)預(yù)定的六六個工件件坐標系系，可根根據(jù)需要要任意進進行選用用，如圖圖所示。。選用工件件坐標系系時以簡簡化編程程為原則則，復(fù)雜雜零件的的編程可可根據(jù)需需要設(shè)定定多個工工件坐標標系，但但這些坐坐標系中中原點所所對應(yīng)的的機床坐坐標值，，必須要要輸入到到相應(yīng)的的參數(shù)中中，坐標標系之間間沒有影影響。2）工件坐坐標系選選擇G54～G59六、數(shù)控控銑床安安全操作作規(guī)程1、數(shù)控銑銑床屬貴貴重精密密儀器設(shè)設(shè)備,由專人負負責(zé)管理理和操作作。使用用時必須須按規(guī)定定填寫使使用記錄錄,必須嚴格格遵守安安全操作作規(guī)程,以保障人人身和設(shè)設(shè)備安全全。2、開車前前應(yīng)檢查查各部位位防護罩罩是否完完好,各傳動部部位是否否正常,各潤滑部部位應(yīng)加加油潤滑滑。3、刀具,夾具,工件必須須裝夾牢牢固.床面上不不得放置置工具,量具。4、開機后后,在CRT上檢查機機床有無無各種報報警信息息,檢查報警警信息及及時排除除報警,檢查機床床外圍設(shè)設(shè)備是否否正常.檢查機床床換刀機機械手及及刀庫位位置是否否正確。。5、各項坐坐標回參參考點,一般情況況下Z向坐標優(yōu)優(yōu)先回零零,使機床主主軸上刀刀具遠離離加工工工件,同時觀察察各坐標標運行是是否正常常。6、開開車車后后應(yīng)應(yīng)關(guān)關(guān)好好防防護護罩罩,不準準用用手手直直接接清清除除切切屑屑.裝卸卸工工件件,測量量工工件件必必須須停停機機操操作作。。7、數(shù)控銑床床運轉(zhuǎn)時,操作人員不不得擅自離離開崗位,必須離開的的須停機。。8、手動工作作方式,主要用于工工件及夾具具相對于機機床各坐標標的找正正,工件加工零零點的粗測測量以及開開機時回參參考點.一般不用于于工件加工工。9、數(shù)控銑床床的運行速速度較高,在執(zhí)行操作作指令和程程序自動運運行之前,預(yù)先判斷操操作指令和和程序的正正確性和運運行結(jié)果,做到心中有有數(shù),然后再操作作,加工中心加加工程序應(yīng)應(yīng)經(jīng)過嚴格格審驗后方方可上機操操作.以盡量避免免事故的發(fā)發(fā)生10、數(shù)控銑床床運轉(zhuǎn)時,發(fā)現(xiàn)異響或或異常,應(yīng)立即停機機,關(guān)閉電源,及時檢修,并作好相關(guān)關(guān)記錄。11、工作結(jié)束束后,應(yīng)關(guān)閉電源源,清除切屑,擦拭機床,加油潤滑,清潔和整理理現(xiàn)場。1.文件名文件名格式式是由字母母O后跟一位或或多位（最最多為七位位）字母、、數(shù)字或字字母與數(shù)字字的組合，，新建立的的文件名不不能與數(shù)控控系統(tǒng)中已已存在的文文件名相同同。法蘭克克系統(tǒng)的文文件名以字字母O開頭，否則則新建立的的文件名在在數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)中“選擇擇程序”界界面的電子子盤上無法法顯示，不不能直接讀讀取，而該該程序仍然然存在于數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中中。2.程序名文件名建立立后即可編編寫程序，，程序第一一行須寫程程序名，程程序名是由由%或字母O開頭，后跟跟程序號（（必須是數(shù)數(shù)值）組成成。子程序序接在主程程序結(jié)束指指令后編寫寫，程序名名不能和主主程序名或或其它子程程序名相同同。3.程序段一個零件的的程序是按按程序段的的輸入順序序執(zhí)行的，，而不是按按程序段號號的順序執(zhí)執(zhí)行的。書書寫程序時時建議按升升序書寫程程序段號，，但也可不不書寫程序序段號。程程序段的格格式如下：：NGXYZFSMT;程序段號準準備備功能坐坐標運動動位置工工藝性指指令七、程序的的格式1.準備功能（G功能）準備功能指指令由大寫寫字母G后跟一位或或兩位數(shù)字字組成，它它用來規(guī)定定刀具和工工件的相對對運動軌跡跡、機床和和工件坐標標系、坐標標平面、刀刀具補償、、固定循環(huán)環(huán)指令等多多種加工操操作。2.輔助功能（M功能）輔助功能由由大寫字母母M后跟一位或或兩位數(shù)字字組成，主主要用于控控制零件程程序的走向向，以及機機床各種輔輔助功能的的開關(guān)動作作。M指令在同一一程序段中中不能同時時出現(xiàn)兩個個或多個，，否則執(zhí)行行后出現(xiàn)的的M指令代碼。。3.進給功能（F功能）進給功能由由地址符F后跟若干位位數(shù)字組成成，F(xiàn)指令表示刀刀具相對于于工件的合合成進給速速度（進給給率）。。