數(shù)控機床課件

數(shù)控機床概述第一節(jié)數(shù)控機床的根本概念第二節(jié)數(shù)控機床的坐標(biāo)系第一節(jié)數(shù)控機床的根本概念

一、數(shù)控技術(shù)的開展史二、數(shù)控技術(shù)的開展趨勢三、數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的優(yōu)勢四、數(shù)控機床的組成五、數(shù)控機床的加工原理一、數(shù)控技術(shù)的開展史

1、1946年世界上誕生了第一臺電子計算機。2、第一臺計算機誕生6年后，即在1952年，計算機技術(shù)運用到了機床上。1952年美國空軍當(dāng)局委托美國麻省理工大學(xué)與帕森斯公司協(xié)作研制了第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床.以后,英國和日本在1958年、德國在1959年相繼制造出數(shù)控機床．從此，傳統(tǒng)的機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。第一臺數(shù)控機床誕生至今五十年以來，數(shù)控機床的中心—數(shù)控系統(tǒng)的開展閱歷了二個階段和六代的開展。1.數(shù)控〔NC〕階段2.計算機數(shù)控〔CNC〕階段數(shù)控〔NC〕階段〔1952—1970〕早期的計算機運算速度低，這對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處置影響不大，但它不能順應(yīng)機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路，搭成機床公用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件銜接數(shù)控〔HARD—WIREDNC〕,簡稱為數(shù)控〔NC〕。隨著電子元器件的開展，這個階段又歷經(jīng)三代:1952年的第一代—電子管計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)；1959年的第二代—晶體管計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)；1965年的第三代—小規(guī)模的集成電路計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)。計算機數(shù)控〔CNC〕階段

這一階段從1970年開場至今。1970年研制勝利大規(guī)模集成電路，并將其用于通用小型計算機。此時的小型計算機，其運算速度比五、六十年代的計算機有了大幅度的提高。比專門搭成的公用計算機本錢低，可靠性高。于是，小型計算機被用作數(shù)控系統(tǒng)的中心部件，從此進(jìn)入了計算機數(shù)控〔CNC〕階段。

計算機數(shù)控階段也閱歷了三代:

1970年第四代—小型計算機數(shù)控系統(tǒng)；1974年第五代—微處置器組成的數(shù)控系統(tǒng)1990年第六代—基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。1948—1956年數(shù)控機床處于研討試制階段1956—1960年數(shù)控機床處于工業(yè)運用階段1960年以后數(shù)控機床處于高速開展階段20世紀(jì)70年代末、80年代初數(shù)控機床得到廣泛的普及和運用國內(nèi)數(shù)控技術(shù)的開展情況

我國數(shù)控技術(shù)是從1958年開場研制的：1958年－1965年我國數(shù)控機床處于研制、開發(fā)時期，比國外相比起步晚了十年；1968年清華大學(xué)研制勝利我國第一臺小型數(shù)控立銑；1980年前我國數(shù)控機床80％為線切割機床(低端數(shù)控機床)；1980年后引進(jìn)日、美等國的數(shù)控安裝及伺服系統(tǒng)的技術(shù)，開場所資批量消費一些數(shù)控機床，數(shù)控安裝的穩(wěn)定性、可靠性有了明顯的改善，開場為用戶所接受；1985年后我國曾經(jīng)能消費45種各類數(shù)控機床來滿足工業(yè)開展的需求，同時數(shù)控機床功能部件的專業(yè)廠也逐漸構(gòu)成規(guī)模；1990年中期國產(chǎn)數(shù)控安裝也開場嶄露頭角，進(jìn)入21世紀(jì)，國產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)才開場構(gòu)成消費規(guī)模，擁有自主版權(quán)的五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，突破了西方對高端數(shù)控系統(tǒng)的壟斷。二、數(shù)控技術(shù)的開展趨勢1、高速、高精度加工2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動和復(fù)合加工的控制功能3、數(shù)控系統(tǒng)開放化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化1、高速、高精度加工

目前加工中心主軸轉(zhuǎn)速最高可達(dá)40000轉(zhuǎn)/分、進(jìn)給速度可達(dá)24米/分-30米/分，定位精度都在幾微米。這就要求數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)采用高速高精度的數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)采用直線電動機作為進(jìn)給伺服系統(tǒng)、采用高速永磁同步電動機。2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動

和復(fù)合加工的控制功能

實際上數(shù)控機床只需求3軸聯(lián)動，但在實踐加工中3軸聯(lián)動對于三維曲面加工很難用上刀具的最正確幾何外形進(jìn)展切削，不僅加工效率低而且外表粗糙度高，往往采用手動進(jìn)展修補，但在修補過程中，已加工的外表也能夠喪失精度。5軸聯(lián)動除了X、Y、Z這3軸外，主要還有刀具軸旋轉(zhuǎn)、任務(wù)臺旋轉(zhuǎn)這兩種方式的復(fù)合運動，采用5軸聯(lián)動可以運用刀具的最正確幾何外形對工件進(jìn)展加工。那么5軸聯(lián)動數(shù)控機床是數(shù)控技術(shù)的制高點標(biāo)志之一。3、數(shù)控系統(tǒng)的開放化、智能化

和網(wǎng)絡(luò)化未來的數(shù)控機床中的NC系統(tǒng)能部分替代機床設(shè)計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理閱歷和操作技藝嵌入NC系統(tǒng)，同時也具有圖形交互、診斷等功能，也就是說要求CNC控制器透明以使機床制造商和最終用戶可以自在地實現(xiàn)本人的思想。三、數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的優(yōu)勢數(shù)控機床在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的運用,是由于它有效地處理了復(fù)雜、精細(xì)、小批多變的零件加工問題，能順應(yīng)各種機械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需求，經(jīng)濟效益顯著，詳細(xì)表如今以下幾個方面：●消費效益普通比普通機床提高3-5倍，多的可達(dá)8-10倍；●減少刀具和夾具的存儲和破費，減少零件的庫存和搬運數(shù)；●減少工裝，減少人為誤差，提高加工精度，零件反復(fù)精度高，互換性好；●縮短新產(chǎn)品的試制和消費周期〔當(dāng)零件設(shè)計改動時，只需求改動零件程序即可〕，易于組織多種類消費，使企業(yè)能對市場需求迅速做出呼應(yīng)；●能加工傳統(tǒng)方法不能加工的大型復(fù)雜零件；●有利于產(chǎn)質(zhì)量量的控制，消費便于管理；●減輕了勞動強度，改善了勞動條件，節(jié)省人力，降低了勞動破費。四、數(shù)控機床的組成CNC〔computerNumericalControl〕計算機數(shù)控機床普通由輸入輸出設(shè)備、CNC安裝(或稱CNC單元)、伺服單元、驅(qū)動單元(或稱執(zhí)行機構(gòu))、可編程控制器及機床本體等組成。除了機床本體之外，其他系統(tǒng)都稱為計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)。

圖1—1數(shù)控機床的組成數(shù)控機床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控安裝、伺服安裝、輔助控制安裝、檢測安裝和機床本體組成。如圖1—1所示?？刂平橘|(zhì)數(shù)控安裝伺服機構(gòu)輔助控制安裝檢測安裝機床本體主軸箱立柱電氣柜控制面板主軸床身任務(wù)臺冷卻液箱控制介質(zhì)是指將零件加工信息傳送到數(shù)控安裝去的程序載體。隨數(shù)控安裝類型的不同而不同，常用的有磁盤、挪動硬盤、Flash〔U盤〕等〔見圖1—2〕。1.控制介質(zhì)a)b)c)圖1—2常用的控制介質(zhì)a)磁盤b)挪動硬盤c)U盤數(shù)控安裝是數(shù)控機床的中心。如圖1—3所示是某數(shù)控車床的數(shù)控安裝。它由輸入安裝〔如鍵盤〕、控制運算器和輸出安裝〔如顯示器〕等構(gòu)成。2.數(shù)控安裝圖1—3數(shù)控安裝伺服機構(gòu)是數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)，由驅(qū)動安裝和執(zhí)行部件〔如伺服電動機〕兩大部分組成，如圖1—4所示。a)驅(qū)動安裝b)伺服電動機圖1—4伺服機構(gòu)3.伺服機構(gòu)輔助控制安裝是介于數(shù)控安裝和機床機械、液壓部件之間的強電控制安裝。由于可編程控制器〔PLC〕具有呼應(yīng)快、性能可靠、易于運用、編程和修正程序，并可直接驅(qū)動機床電氣等特點，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機床的輔助控制安裝。圖1—5所示為某可編程控制器的外觀圖。4.輔助控制安裝圖1—5輔助控制安裝檢測反響安裝將數(shù)控機床各個坐標(biāo)軸的實踐位移量、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號，并反響到機床的數(shù)控安裝中。檢測安裝的檢測元件有多種，常用的有直線光柵〔見圖1—6〕、光電編碼器〔見圖1—7〕、圓光柵、絕對編碼尺等。圖1—7光電編碼器5.檢測安裝圖1—6直線光柵機床本體是數(shù)控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分，包括主運動部件、進(jìn)給運動執(zhí)行部件〔如任務(wù)臺、滑板及其傳動部件〕和床身、立柱、支承部件等。6.機床本體五數(shù)控機床的任務(wù)原理數(shù)控機床加工零件的任務(wù)過程如圖1—8所示。加工步驟如下：〔1〕根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序段格式編寫出加工程序?！?〕將所編寫加工程序指令輸入到機床數(shù)控安裝中?！?〕數(shù)控安裝對程序〔代碼〕進(jìn)展處置之后，向機床各個坐標(biāo)的伺服驅(qū)動機構(gòu)和輔助控制安裝發(fā)出控制信號。

數(shù)控安裝伺服機構(gòu)機床本體圖樣①②③④⑤程序工件〔4〕伺服機構(gòu)接到執(zhí)行信號指令后，驅(qū)動機床的各個運動部件，并控制所需的輔助動作?！?〕機床自動加工出合格的零件。六數(shù)控機床的坐標(biāo)系數(shù)控機床的坐標(biāo)系通常分為機床坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系。〔1〕機床坐標(biāo)系〔2〕編程坐標(biāo)系〔3〕對刀點與換刀點6.1機床坐標(biāo)系〔1〕機床相對運動的規(guī)定〔2〕機床坐標(biāo)系的規(guī)定〔3〕運動方向的規(guī)定〔4〕坐標(biāo)軸方向確實定〔5〕機床原點〔6〕機床參考點〔1〕機床相對運動的規(guī)定數(shù)控機床的加工動作主要分刀具的動作和工件的動作兩部分，在確定機床坐標(biāo)系的方向時，一直以為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不思索機床上工件與刀具詳細(xì)運動的情況下，就可以根據(jù)零件圖樣，確定機床的加工過程。〔2〕機床坐標(biāo)系的規(guī)定規(guī)范機床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系由右手笛卡兒直角坐標(biāo)系決議，如圖1—10a所示。1〕伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。2〕大拇指的指向為X坐標(biāo)的正方向，食指的指向為Y坐標(biāo)的正方向，中指的指向為Z坐標(biāo)的正方向。3〕圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定那么，大拇指的指向為Z、Y、Z坐標(biāo)中恣意軸的正向，那么其他四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向，如圖1—10b所示。圖1—10右手直角坐標(biāo)系a)b)(3)運動方向的規(guī)定對于機床坐標(biāo)系的方向，均將增大刀具與工件間隔的方向確定為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖1—11所示為數(shù)控車床上兩個運動的方向?！?〕坐標(biāo)軸方向確實定1〕Z坐標(biāo)的運動方向：是由傳送切削的動力的主軸所決議的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸發(fā)即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向為刀具分開工件的方向。如圖1—11所示的數(shù)控車床的Z坐標(biāo)。2〕X坐標(biāo)X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，普通在程度面內(nèi)。確定X坐標(biāo)的方向時，要思索兩種情況：①假設(shè)工件做旋轉(zhuǎn)運動，那么刀具分開工件回轉(zhuǎn)中心的方向為X坐標(biāo)的正方向。如圖1—11所示的數(shù)控車床的X坐標(biāo)。②假設(shè)刀具做旋轉(zhuǎn)運動，那么分為兩種情況：Z坐標(biāo)程度時，察看者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時，察看者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方，如圖1—12所示的立式數(shù)控銑床的X坐標(biāo)。圖1—12立式數(shù)控銑床的坐標(biāo)系3〕Y坐標(biāo)在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向。如圖1—12所示的Y坐標(biāo)?！?〕機床原點機床原點又稱為機床零點，即機床坐標(biāo)系的原點，是指在機床上設(shè)置的一個固定點，它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進(jìn)展加工運動的基準(zhǔn)參考點。1〕數(shù)控車床的機床原點在數(shù)控車床上，機床原點普通設(shè)在卡盤端面與主軸中心線的交點處，如圖1—13所示。2〕數(shù)控銑床的原點在數(shù)控銑床上，機床原點普通設(shè)在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，如圖1—14所示。圖1—13數(shù)控車床的機床原點圖1—14數(shù)控銑床的機床原點〔6〕機床參考點機床參考點是用于對機床運動進(jìn)展檢測和控制的固定位置點。圖1—15所示為數(shù)控車床的參考點與機床原點。圖1—15數(shù)控車床的參考點1.4.2編程坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系也稱為工件坐標(biāo)系，是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系普通供編程運用，確定編程坐標(biāo)系時不用思索工件毛坯在機床上的實踐裝夾位置。編程坐標(biāo)系的原點〔編程原點〕應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所運用的數(shù)控機床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致，如圖1—16所示為車削零件的編程坐標(biāo)系及編程原點。圖1—16編程坐標(biāo)系1.4.3對刀點與換刀點對刀點是數(shù)控加工中刀具相對工件運動的起點，程序也是從這一點開場執(zhí)行，所以對刀點也稱為“起刀點〞或“程序起點〞。對刀點選擇的原那么如下：〔1〕找正容易?！?〕編程方便?！?〕對刀誤差小?！?〕加工時檢查方便、可靠?！?—2數(shù)控機床的分類和常見數(shù)控機床簡介1.2.1數(shù)控機床的分類按控制運動的方式分類(1)點位控制數(shù)控機床(2)直線控制數(shù)控機床(3)輪廓控制數(shù)控機床(1)點位控制數(shù)控機床點拉控制數(shù)控機床的特點是只控制從一點到另一點位置的準(zhǔn)確定位,而不控制挪動軌跡,在挪動和定位過程中不進(jìn)展任何加工,如圖1—19所示。(2)直線控制數(shù)控機床直線控制數(shù)控機床也自然數(shù)為點位直線控制機床。其特點是機床挪動部件不僅要實現(xiàn)由一個位置到另一個位置的準(zhǔn)確定位，而且要控制任務(wù)臺以給定的速度，沿平行坐標(biāo)軸方向進(jìn)展直線切削運動〔有些機床還可以進(jìn)展45°斜率直線的加工〕，如圖1—20所示。(3)輪廓控制數(shù)控機床輪廓控制數(shù)控機床是對兩個或兩個以上軸同時進(jìn)展控制。它不僅要控制機床挪動部件的起點和終點，而且要控制加工過程中每一點的速度、方向和位移量，運動軌跡是恣意的直線、圓弧、螺旋線等，將工件加工成一定的輪廓外形，如圖1—21所示。圖1—20直線控制加工圖圖1—21輪廓控制加工圖2.按伺服系統(tǒng)的特點分類〔1〕開環(huán)控制數(shù)控機床開環(huán)控制數(shù)控機床的特點是其控制系統(tǒng)不帶反響安裝，執(zhí)行機構(gòu)通常采用功率步進(jìn)電動機或電流脈沖馬達(dá)，如圖1—22所示?！?〕閉環(huán)控制數(shù)控機床閉環(huán)控制數(shù)控機床的特點是在機床挪動部件上直線安裝直線位移檢測安裝〔如直線光柵等〕，將丈量的實踐位移值反響到數(shù)控安裝中，與輸入的指令位移值進(jìn)展比較，用比較的差值對機床進(jìn)展控制，直至差值消除為止，使挪動部件按照實踐需求的位移量運動，最終實現(xiàn)挪動部件的準(zhǔn)確運動和定位，從而使加工精度大大提高?！?〕半閉環(huán)控制數(shù)控機床半閉環(huán)控制數(shù)控機床的特點是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角度檢測安裝〔如光電編碼器等〕，經(jīng)過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測挪動部件的實踐位移，然后反響到數(shù)控安裝中去，與輸入的指令位移值進(jìn)展比較，用比較的差值對機床進(jìn)展控制。圖1—24半閉環(huán)電路圖圖1—23閉環(huán)電路圖3.按數(shù)控機床的顯示分類〔1〕低檔數(shù)控機床〔2〕中檔數(shù)控機床〔3〕高檔數(shù)控機床1.2.2常見數(shù)控機床簡介1.數(shù)控車床數(shù)控車床普通具有兩軸聯(lián)動功能，Z軸是與主軸方向平行的運動軸，X軸是在程度面向內(nèi)與主軸方向垂直的運動軸。圖1—25所示為一臺數(shù)控車床的外觀圖。圖1—25數(shù)控車床2.數(shù)控銑床世界上第一臺數(shù)控機床就是數(shù)控銑床，它適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用。圖1—26所示為數(shù)控銑床，隨著時代的開展，數(shù)控銑床趨于加工中心。圖1—26數(shù)控銑床3.加工中心數(shù)控加工中心是具有自動刀具交換安裝，并能進(jìn)展多種工序加工的數(shù)控機床。在其上工件可在一次裝夾中進(jìn)展銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻螺紋等多工序的加工。圖1—27立式加工中心4.數(shù)控磨床數(shù)控磨床主要用于加工高硬度、高精度外表，可分為數(shù)控平面磨床、數(shù)控內(nèi)圓磨床、數(shù)控輪廓磨床等。5.數(shù)控鉆床數(shù)控鉆床主要具備鉆孔、攻螺紋等功能，同時也具備簡單的銑削功能，刀庫可存放多種刀具。數(shù)控鉆床可分為數(shù)控立式鉆床和數(shù)控臥式鉆床。圖1—28所示為一臺數(shù)控立式鉆床外觀圖。圖1—28數(shù)控立式鉆床6.數(shù)控電火花成形機床數(shù)控電火花成形機床屬于一種特種加工機床。其任務(wù)原理是利用兩個不同極性的電極在絕緣液體中產(chǎn)生放電景象，去除資料進(jìn)而完成加工。圖1—29所示為一臺數(shù)控電火花成形機床的外觀圖。圖1—29數(shù)控電火花成形機床7.數(shù)控線切割機床數(shù)控線切割機床的任務(wù)原理與數(shù)控電火花成形機床一樣，其電極是電極絲，加工液普通采用去離子水。圖1—30所示為一臺數(shù)控線切割機床的外觀圖。圖1—30數(shù)控線切割機床§1—3數(shù)控機床的加工特點一.加工精度高對加工對象的順應(yīng)性強自動化程度高消費效率高良好的經(jīng)濟效益有利于現(xiàn)代化管理七、數(shù)控機床的加工原理在傳統(tǒng)的金屬切削機床上，操作者在加工零件時，根據(jù)圖紙的要求，需求不斷改動刀具的運動軌跡和運動速度等參數(shù)，使刀具對工件進(jìn)展切削加工，最終加工出合格零件。在數(shù)控機床上，加工過程中人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)所取代,其任務(wù)過程如下:首先要將加工圖紙上幾何信息和工藝信息數(shù)字化,即將刀具與工件的相對運動軌跡按規(guī)定的規(guī)那么、代碼和格式編寫成加工程序，數(shù)控系統(tǒng)那么按照程序的要求，進(jìn)展相應(yīng)的運算、處置，然后發(fā)出控制命令，使各坐標(biāo)軸、主軸以及輔助動作相互協(xié)調(diào)運動，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。

△x△yXY數(shù)控機床加工原理表示圖1、逼近處置：先對曲線進(jìn)展逼近處置，即按系統(tǒng)的插補時間△t和加工所需求的進(jìn)給速度F，將曲線分割成假設(shè)干小線段，曲線即為一切小線段之和。2、插補運算：在逼近處置后，將小線段分解為X軸和Y軸挪動分量，他們的位置將不斷變化。3、指令輸出：將算出的△t時間內(nèi)的△x和△y作為指令輸出給X軸和Y軸，控制它們運動。由此可見，只需能延續(xù)地自動控制X和Y兩個進(jìn)給軸在△t時間內(nèi)挪動量，就可以實現(xiàn)曲線輪廓零件的加工。

數(shù)控機床的加工原理第二節(jié)數(shù)控機床的坐標(biāo)系一、機床坐標(biāo)軸二、機床坐標(biāo)系、機床零點與機床參考點三、工件坐標(biāo)系和程序原點第二章數(shù)控加工程序編制的根底第一節(jié)數(shù)控編程概述第二節(jié)數(shù)控機床的編程第一節(jié)數(shù)控編程概述

一、數(shù)控編程的根本概念二、數(shù)控編程的方法三、數(shù)控加工程序的格式與組成一、數(shù)控數(shù)控編程的根本概念

編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)〔運動軌跡與方向、位移量〕、工藝參數(shù)〔主運動和進(jìn)給運動、切削深度等〕以及輔助操作〔換刀、主軸控制、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等〕等加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼和程序格式，編制成加工程序單〔相當(dāng)于普通機床加工的工藝規(guī)程〕，再將程序單中的內(nèi)容記錄在磁盤〔或紙帶〕等控制介質(zhì)上。這一過程，就稱為是編程。〔一〕數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較圖紙工藝分析工藝卡數(shù)控加工程序人工操作輸入數(shù)控系統(tǒng)機床零件傳統(tǒng)加工數(shù)控加工〔二〕數(shù)控編程步驟數(shù)控編程過程如下圖:零件圖紙工藝分析數(shù)學(xué)處理編寫程序單制備控制介質(zhì)輸入數(shù)控系統(tǒng)校驗和試切修正錯誤二、數(shù)控編程的方法1、手工編程手工編程是指編制零件程序加工程序的前幾個步驟，即從零件圖紙工藝分析、坐標(biāo)點的計算直至編寫零件程序單，均由人工完成。2、自動編程自動編程是借助數(shù)控自動編程系統(tǒng)由計算機來輔助生成零件的程序。此時，編程人員普通只需求借助數(shù)控編程系統(tǒng)提供的各種功能，對加工對象、工藝參數(shù)及加工過程進(jìn)展較簡單的描畫，即可由編程系統(tǒng)自動完成數(shù)控加工程序編制的其他內(nèi)容。

三、數(shù)控加工程序的格式與組成一個數(shù)控加工零件程序是一組被傳送到數(shù)控安裝中的指令和數(shù)據(jù)組成的。一個零件程序是由遵照一定構(gòu)造、句法和格式規(guī)那么的假設(shè)干個程序段組成的，而每個程序段是由假設(shè)干個指令字組成的，如下圖。程序的構(gòu)造圖

%1000N01G91G00X50Y60程N10G01X100Y500F150S300M03

序N……N200M02

程序段指令字〔一〕程序的文件名CNC安裝可以裝入許多程序文件，以磁盤文件的方式讀寫。文件名格式為〔有別于DOS的其他文件名〕：Oxxxx〔字母O后面必需有數(shù)字或字母〕。主程序、子程序必需寫在同一個文件名下。系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)用文件名來調(diào)用程序，進(jìn)展加工或編輯?！捕吵绦蚨胃袷?/p>

〔三〕指令字符的格式在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，指令字普通是由地址符〔或稱指令字符〕和帶符號〔如定義尺寸的字〕或不帶符號〔如預(yù)備功能字G代碼〕的數(shù)字組成的，這些指令字在數(shù)控系統(tǒng)中完成特定的功能。機能地址符意義零件程序號%或O程序編號：1～9999程序段號N程序段編號：N1～9999預(yù)備機能G指令動作方式〔直線、圓弧等〕G00～99尺寸字X，Y，Z，坐標(biāo)軸的挪動命令99999.999A，B，CU，V，WR圓弧的半徑I，J，K圓弧中心相對起點的坐標(biāo)位置進(jìn)給速度F進(jìn)給速度的指定F0～15000主軸機能S主軸旋轉(zhuǎn)速度的指定S0～9999刀具機能T刀具編號的指定T0～99，T000～9999輔助機能M機床側(cè)開/關(guān)控制的指定M0～99補償號H，D刀具補償號的指定00～99暫停P，X暫停時間的指定秒程序號的指定P子程序號的指定P1～9999反復(fù)次數(shù)L子程序的反復(fù)次數(shù)：L2～9999指令字符一覽表第二節(jié)數(shù)控機床的編程一、輔助功能M代碼二、主軸功能S、進(jìn)給功能F和刀具功能T三、預(yù)備功能G代碼四、例題分析一、輔助功能M代碼M指令主要用于控制機床的各種開關(guān)，它有兩種方式，一種是非模態(tài)代碼〔它只在書寫了該代碼的程序段中有效〕，另一種是模態(tài)代碼〔它一旦在一個程序中指定便堅持有效〕，其指令功能如表3-2所示：輔助功能M代碼及其功能代碼模態(tài)功能闡明代碼模態(tài)功能闡明M00非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)非模態(tài)模態(tài)模態(tài)模態(tài)模態(tài)模態(tài)M02M03M04M05M06M07M09M30M98M99程序停頓程序終了程序終了并前往程序起點調(diào)用子程序子程序終了主軸正轉(zhuǎn)起動主軸反轉(zhuǎn)起動主軸停頓轉(zhuǎn)動換刀切削液翻開切削液停頓其中：M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC內(nèi)定的輔助功能，與PLC程序無關(guān)。其他M代碼用于機床各種輔助功能的開關(guān)動作，其功能不由CNC內(nèi)定，而是由PLC程序指定。有能夠因機床制造廠不同而存在差別〔表內(nèi)為規(guī)范PLC指定的功能。二、主軸功能S、進(jìn)給功能F和刀具功能T1、主軸功能S主軸功能S控制主軸轉(zhuǎn)速其后的數(shù)字表示主軸速度，單位為轉(zhuǎn)/每分鐘〔r/min〕。S是模態(tài)指令，只需在主軸速度可調(diào)理時有效。機床主軸調(diào)速是變頻調(diào)速可借助機床控制面板上的主軸倍率開關(guān)進(jìn)展修調(diào)。2、進(jìn)給功能FF指令表示工件被加工時刀具相對于工件的合成進(jìn)給速度，F(xiàn)的單位取決于G94〔每分鐘進(jìn)給量mm/min〕或G95〔主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量mm/r〕。當(dāng)任務(wù)在G01、G02或G03方式下，F(xiàn)指令不斷有效，直到被新的F值取代，而在G00任務(wù)方式下，快速定位的速度是各軸的最高速度，與所編的F值無關(guān)。3、刀具功能TT代碼用于選刀，其后的4位數(shù)字分別表示選擇的刀具號和刀具補償號。執(zhí)行T指令，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)塔刀架，選用指定的刀具，同時調(diào)入刀補存放器中的補償值〔刀具的幾何補償值即偏置補償與磨損補償之和〕，該值不立刻挪動，而是當(dāng)后面有挪動指令時一并執(zhí)行。當(dāng)一個程序段同時包含T代碼與刀具挪動指令時，先執(zhí)行T代碼指令，而后再執(zhí)行刀具挪動指令。三、預(yù)備功能G代碼預(yù)備功能G指令是由G后一或二位數(shù)值組成，它用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補償、坐標(biāo)偏置等多種加工操作。G功能根據(jù)功能的不同分成假設(shè)干組，其中00組的G功能稱為非模態(tài)G功能，其他組稱為模態(tài)G功能。非模態(tài)G功能指的是只在所規(guī)定的程序段中有效，程序段終了時被注銷；而模態(tài)G功能指的是一組可相互注銷的G功能，這些功能一旦被執(zhí)行，那么不斷有效，直到被同一組的G功能注銷為止。模態(tài)G功能組中都包含一個缺省G功能，上電時將被初始化為該指令預(yù)備功能G代碼一覽表〔一〕常用預(yù)備功能G代碼的運用1、絕對值編程G90與相對值編程G91格式：G90XYZG91XYZ闡明：G90：絕對值編程，每個編程坐標(biāo)軸上的編程值是相對于程序原點的。G91：相對值編程，每個編程坐標(biāo)軸上的編程值是相對于前一位置而言的。例：如以下圖所示，運用G90\G91編程，要求刀具由原點按順序挪動到１、２、３點。xY0123204060152545２、工件坐標(biāo)系設(shè)定G92格式：G92XYＺ闡明：G92經(jīng)過設(shè)定對刀點與工件坐標(biāo)系原點的相對位置建立工件坐標(biāo)系。此坐標(biāo)系一旦建立起來，后序的絕對值指令坐標(biāo)位置都是此工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。其中：Ｘ、Ｙ、Ｚ分別為設(shè)定的工件坐標(biāo)系原點到對刀點的有向間隔。例：如以下圖所示，運用G92編程，建立工件坐標(biāo)系。

+x+z右端面原點左端面原點44254￠180°當(dāng)以工件左端面為工件原點時,應(yīng)按下行建立坐標(biāo)系。G92X180Z254當(dāng)以工件右端面為工件原點時,應(yīng)按下行建立坐標(biāo)系。G92X180Z44X、Z值確實定，即確定對刀點在工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。其選擇的普通原那么為：1、方便數(shù)學(xué)計算和簡化編程；2、容易找正對刀；3、便于加工檢查；4、引起的加工誤差??；5、不要與機床、工件發(fā)生碰撞；6、方便裝配工件；7、空行程不要太長。留意:1、執(zhí)行此段程序只是建立在工件坐標(biāo)系中刀具起點相對于程序原點的位置，刀具并不產(chǎn)生運動。2、執(zhí)行此段程序之前必需保證刀位點與程序起點〔對刀點〕符合。3、G92指令必需單獨一個程序段指定，并放在程序的首段。3、快速定位G00格式：G00XYZ闡明：X、Z、Y快速定位終點，G90時為終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；G91時為終點相對于起點的位移量。G00指令中的快移速度由機床參數(shù)“快移進(jìn)給速度〞對各軸分別設(shè)定，不能用F規(guī)定。G00普通用于加工前快速定位或加工后快速退刀。快移速度可由面板上的快速修調(diào)旋扭修正。4、直線插補G01格式：G01XYZF闡明：X、Y、Z為線形進(jìn)給終點。在G90時為終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值；在G91時為終點相對于起點的位移量；F為合成進(jìn)給速度。G01指令刀具以聯(lián)動的方式，按F規(guī)定的合成進(jìn)給速度，從當(dāng)前位置按線性道路〔聯(lián)動直線軸的合成軌跡為直線〕挪動到程序段指令的終點。5、圓弧插補G02/G03格式：XYZF闡明：G02/G03指令刀具，按F規(guī)定的和成進(jìn)給速度，從當(dāng)前位置按順時針/逆時針進(jìn)展圓弧加工。圓弧插補G02/G03的判別，在在加工平面內(nèi)，根據(jù)其插補時的旋轉(zhuǎn)方向為順時針/逆時針來區(qū)別的。在G90時，X、Y、Z為圓弧終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；在G91時，X、Y、Z為圓弧終點相對于圓弧起點的位移量。

G02G03IJKR數(shù)控車中圓弧插補G02/G03的判別是以察看者迎著Y軸的指向所面對的平面?！惨娨韵聢D所示〕

+Z+X+ZG02G02G02G02+XG02G02G02G02+YG03G03G03G03G03G03G03G03+Y數(shù)控銑中圓弧插補G02/G03的判別是以不同的

平面來選擇的?！惨娨韵聢D所示〕

000G17G18G19XXYYZZG02G02G02G03G03G03I、J、K分別為圓心相對于圓弧起點的偏移值〔等于圓心的坐標(biāo)減去圓弧起點的坐標(biāo)，如圖所示〕在G90/G91時都是以增量方式來指定。

R為圓弧半徑，當(dāng)圓弧圓心角小于180°時，R為正值，否那么R為負(fù)值。F為被編程的兩個軸的合成進(jìn)給速度。圓心起點終點〔X、Y〕圓心圓心起點起點終點〔X、Z〕終點〔Y、Z〕KIIKJJ0OOXXYYZZ6、直徑編程和半徑編程格式：G36G37闡明：G36直徑編程G37半徑編程G36和G37指令主要用于數(shù)控車床的編程，因車床工件外型通常是旋轉(zhuǎn)體，其X軸尺寸可以用兩種方式加以指定：直徑方式和半徑方式。機床出廠時普通設(shè)G36為缺省值。但當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為半徑時，那么半徑編程為缺省形狀，但程序中可用G37、G36指令改動編程形狀，同時系統(tǒng)界面的顯示值為半徑值。7、刀具半徑補償指令G40，G41，G42格式：XYZD闡明：G40：取消刀具半徑補償；G41：左刀補〔在刀具前進(jìn)方向左側(cè)補償〕見以下圖A；G42：右刀補〔在刀具前進(jìn)方向右側(cè)補償〕見以下圖B；D：1、刀補表中刀補號碼〔D00～D99〕，它代表了刀補表中對應(yīng)的半徑補償值；2、#100～#199全局變量定義的半徑補償量。G40G41G42G00G01左刀補與右刀補的判別刀具前進(jìn)方向刀具旋轉(zhuǎn)方向在前進(jìn)方向左刀補補償量〔A〕左刀補刀具前進(jìn)方向刀具旋轉(zhuǎn)方向補償量在前進(jìn)方向右刀補〔B〕右刀補四、例題分析1、數(shù)控車床例題分析%8882N01G37N02G92X16Z1N03G00Z0N04M03S460N05M98P8883L5N06G90G00X16Z1N07M05N08M02%8883N01G91G01X-12F100N02G03X7.385Z-4.923R8N03X2.215Z-39.877R60N04G02X2.4Z-28.636R40N05G00X4N06Z73.436N07X-5N08M992、數(shù)控銑床例題分析%0001#101=6G92X0Y0Z50M03S800G41G00X60Y-45Z5D101G01Z-2F60X0G02X0Y45R45G02X16.5Y34