《數(shù)控編程技術(shù)》課件教案

《數(shù)控編程技術(shù)》課件教案,數(shù)控編程技術(shù),數(shù)控,編程,技術(shù),課件,教案 ,,第1章 數(shù)控機床基本知識,1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展 1.2 數(shù)控機床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理 1.3 數(shù)控機床的分類,1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展,隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機械制造產(chǎn)業(yè)作為國民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機械零件，精度要求更高，形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，,普通機床或?qū)I(yè)化程度高的自動化機床顯然無法適應(yīng)這些要求。同時，隨著市場競爭的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。 一種新型的生產(chǎn)設(shè)備——數(shù)控機床就應(yīng)運而生了 。,1.1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生 帕森斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機構(gòu)實驗室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機床試驗性樣機。 1959年，美國克耐·杜列克公司（Keaney & Trecker）首次成功開發(fā)了加工中心（Machining Center） 。,1.1.2 數(shù)控機床的發(fā)展簡況 第1代數(shù)控機床：1952年～1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置（NC）。 第2代數(shù)控機床：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。 第3代數(shù)控機床：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。,第4代數(shù)控機床：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機控制的系統(tǒng)（CNC）。 第5代數(shù)控機床：從1974年開始采用微型計算機控制的系統(tǒng)（MNC）。,1．計算機直接數(shù)控系統(tǒng) 所謂計算機直接數(shù)控（Direct Numerical Control，DNC）系統(tǒng)，即使用一臺計算機為數(shù)臺數(shù)控機床進(jìn)行自動編程，編程結(jié)果直接通過數(shù)據(jù)線輸送到各臺數(shù)控機床的控制箱。,2．柔性制造系統(tǒng) 柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）也叫做計算機群控自動線，它是將一群數(shù)控機床用自動傳送系統(tǒng)連接起來，并置于一臺計算機的統(tǒng)一控制之下，形成一個用于制造的整體。,3．計算機集成制造系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng)（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先進(jìn)的計算機技術(shù)，控制從定貨、設(shè)計、工藝、制造到銷售的全過程，以實現(xiàn)信息系統(tǒng)一體化的高效率的柔性集成制造系統(tǒng)。,1.1.3 我國數(shù)控機床發(fā)展概況 1958年開始并試制成功第一臺電子管數(shù)控機床。1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，直到20世紀(jì)60年代末至70年代初成功。從20世紀(jì)80年代開始，先后從日本、美國、德國等國家引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)。如北京機床研究所從日本FANUC公司引進(jìn)FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列產(chǎn)品的制造技術(shù)；上海機床研究所引進(jìn)美國GE公司的MTC-1數(shù)控系統(tǒng)等。,1.1.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 從數(shù)控機床技術(shù)水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自動化是數(shù)控機床的重要發(fā)展趨勢。 數(shù)控系統(tǒng)都采用了16位和32位微處理器，標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴大到1MB以上，機床分辨率可達(dá)0.1?m，高速進(jìn)給可達(dá)100m/min，控制軸數(shù)可達(dá)16個。,1.2 數(shù)控機床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理,1.2.1 數(shù)控機床的組成 1．控制介質(zhì) 數(shù)控機床工作時，不需要操作工人直接操縱機床，但機床又必須執(zhí)行人的意圖，這就需要在人與機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物即稱為控制介質(zhì)。,2．?dāng)?shù)控系統(tǒng) 數(shù)控裝置是一種控制系統(tǒng)，是數(shù)控機床的中心環(huán)節(jié)。它能自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機床進(jìn)給并加工零件，數(shù)控系統(tǒng)通常由輸入裝置、控制器、運算器和輸出裝置4大部分組成 。,3．伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電動機和伺服驅(qū)動裝置組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，并按照指令信息的要求帶動機床的移動部件運動或使執(zhí)行部分動作，以加工出符合要求的工件。每一個脈沖使機床移動部件產(chǎn)生的位移量叫做脈沖當(dāng)量。目前所使用的數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量通常為0.001mm/脈沖。,4．輔助控制系統(tǒng) 輔助控制系統(tǒng)是介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的強電控制裝置。 5．機床本體 機床本體是數(shù)控機床的主體，由機床的基礎(chǔ)大件（如床身、底座）和各運動部件（如工作臺、床鞍、主軸等）所組成。,1.2.2 數(shù)控機床的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件 1．伺服系統(tǒng)驅(qū)動電機 （1）步進(jìn)電動機 步進(jìn)電動機通常用于開環(huán)伺服系統(tǒng)機床。,（2）直流伺服電動機 ① 小慣量直流電動機 ② 寬調(diào)速直流電動機 ③ 無刷直流電動機,（3）交流伺服電動機 近年來新型功率開關(guān)器件、專用集成電路和新的控制算法等的發(fā)展帶動了交流驅(qū)動電源的發(fā)展，使其調(diào)速性能更能適應(yīng)數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的要求。交流速度控制系統(tǒng)正逐步取代直流速度控制系統(tǒng)。,2．位置檢測裝置 檢測裝置是把位移和速度測量信號作為反饋信號，并將反饋信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字送回計算機，和脈沖指令信號相比較，以控制驅(qū)動元件正確運轉(zhuǎn)。,（1）感應(yīng)同步器 感應(yīng)同步器是一種電磁式的高精度位移檢測元件，按其結(jié)構(gòu)方式的不同可分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，前者用于長度測量，后者用于角度測量。 感應(yīng)同步器的特點是：精度高，工作可靠，抗干擾性強，維護(hù)簡單，壽命長，可測量長距離位置，成本低，易于批量生產(chǎn)。,（2）光柵 光柵就是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上均勻地刻劃很多條與運動方向垂直的條紋，條紋之間的距離成為柵距。 光柵測量裝置是一種非接觸式測量，利用光路減少了機械誤差，具有精度高，響應(yīng)速度快等特點，因此是數(shù)控機床和數(shù)顯系統(tǒng)常用的檢測元件。,（3）磁柵 磁柵是用電磁的方法計算磁波數(shù)目的一種位置檢測元件，磁柵測量裝置由磁性標(biāo)尺、讀取磁頭和檢測電路組成。 磁柵位置檢測電路的特點是：容易制造，檢測精度高（能達(dá)到每米±3?m），安裝使用方便，對環(huán)境條件要求較低，若磁性標(biāo)尺膨脹系數(shù)與機床一致，可在一般車間使用。由于磁頭與磁柵為有接觸的相對運動，因而有磨損，使用壽命受到一定的限制。一般使用壽命可達(dá)到5年，涂上保護(hù)膜后壽命則可進(jìn)一步延長。,（4）旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移檢測元件，由定子和轉(zhuǎn)子組成，分為有刷和無刷兩種形式。有刷旋轉(zhuǎn)變壓器定子和轉(zhuǎn)子均為兩相交流分布繞組。 數(shù)控機床檢測裝置主要使用無刷旋轉(zhuǎn)變壓器，因為無刷旋轉(zhuǎn)變壓器具有可靠性高、壽命長、體積小、不用維修以及輸出信號大、抗干擾能力強等優(yōu)點。,（5）脈沖編碼器 脈沖編碼器是把機械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為電脈沖的一種常用角位移傳感器。 （6）測速發(fā)電機 測速發(fā)電機是速度反饋元件，相當(dāng)于一臺永磁式直流電動機。,3．進(jìn)給運動傳動部件 滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的新型理想傳動裝置。,具有如下優(yōu)點。 （1）傳動效率高。 （2）摩擦力小。 （3）使用壽命長。 （4）經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)的剛度。 （5）反向運動時無空行程，可以提高軸向運動精度。,4．CRT顯示及其接口 5．?dāng)?shù)控機床通信RS-232接口,1.2.3 數(shù)控機床的工作原理 數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)之一就是控制執(zhí)行機構(gòu)按預(yù)定的軌跡運動。一般情況是已知運動軌跡的起點坐標(biāo)、終點坐標(biāo)和曲線方程，由數(shù)控系統(tǒng)實時地算出各個中間點的坐標(biāo)。即需要“插入、補上”運動軌跡各個中間點的坐標(biāo)，通常這個過程就稱為“插補”。,1．逐點比較法直線插補 （1）直線插補計算原理 ① 偏差計算公式 定義直線插補的偏差判別式如下： Fm=ymxe?xmye,② 終點判斷的方法 一種方法是設(shè)置Σx、Σy兩個減法計數(shù)器。 另一種方法是設(shè)置一個終點計數(shù)器 。 第三種方法是選終點坐標(biāo)值較大的坐標(biāo)作為計數(shù)坐標(biāo)。,③ 插補計算過程 偏差判斷 坐標(biāo)進(jìn)給 偏差計算 終點判別,2．逐點比較法圓弧插補 （1）圓弧插補計算原理 ① 偏差計算公式 定義圓弧偏差判別式如下： Fm=Rm2?R2= xm2+ym2?R2,新加工點m+1點的偏差為 Fm?2 xm+1 新加工點的偏差值為 Fm+2ym+1 ② 終點判別方法 ③ 插補計算過程,1.3 數(shù)控機床的分類,1.3.1 按控制系統(tǒng)的特點分類 1．點位控制數(shù)控機床 這類機床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控點焊機和數(shù)控折彎機等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為點位控制數(shù)控裝置。,2．直線控制數(shù)控機床 這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控磨床和數(shù)控鏜銑床等，相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為直線控制裝置。,3．輪廓控制數(shù)控機床 屬于這類機床的有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制裝置。輪廓數(shù)控裝置比點位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，功能齊全得多。,1.3.2 按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類 1．開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常不帶有位置檢測元件，伺服驅(qū)動元件一般為步進(jìn)電動機。,2．閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 閉環(huán)進(jìn)給控制系統(tǒng)帶有位置檢測元件，隨時可以檢測出工作臺的實際位移，并反饋給數(shù)控裝置，并與設(shè)定的指令值進(jìn)行比較，利用其差值控制伺服電動機，直至差值為零為止。,3．半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是將位置檢測元件安裝在伺服電動機的軸上或滾珠絲杠的端部，不直接反饋機床的位移量，而是檢測伺服機構(gòu)的轉(zhuǎn)角，將此信號反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行指令值比較，用差值控制伺服電動機。,1.3.3 按工藝用途分類 1．金屬切削類數(shù)控機床 金屬切削類數(shù)控機床包括數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。 2．金屬成型類數(shù)控機床 金屬成型類數(shù)控機床包括數(shù)控折彎機、數(shù)控組合沖床和數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。這類機床起步晚，但目前發(fā)展很快。,3．?dāng)?shù)控特種加工機床 數(shù)控特種加工機床如數(shù)控線（電極）切割機床、數(shù)控電火花加工機床、火焰切割機和數(shù)控激光切割機床等。 4．其他類型的數(shù)控機床 其他類型的數(shù)控機床如數(shù)控三坐標(biāo)測量機等。,1.3.4 按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式分類 1．硬線數(shù)控系統(tǒng) 2．軟線數(shù)控系統(tǒng),第2章 數(shù)控編程基礎(chǔ),2.1 數(shù)控編程概述 2.2 數(shù)控程序編制中的工藝分析 2.3 數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理,2.1 數(shù)控編程概述,2.1.1 程序編制的內(nèi)容和步驟 數(shù)控加工，是指在數(shù)控機床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法。 數(shù)控機床程序編制過程的主要內(nèi)容包括：零件圖的分析、數(shù)控機床的選擇、工件裝夾方法的確定、加工工藝的確定、刀具的選擇、程序的編制、程序的調(diào)試。從零件圖的分析開始到零件加工完畢 。,1．零件圖的分析 2．?dāng)?shù)控機床的選擇 3．工件裝夾方法的確定 4．加工工藝的確定 5．刀具的選擇 6．程序的編制 7．程序的調(diào)試,2.1.2 程序編制的方法 1．手工編程 利用一般的計算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運算，并進(jìn)行指令編制。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。,2．自動編程 （1）自動編程軟件編程 利用通用的微型計算機及專用的自動編程軟件，以人機對話方式確定加工對象和加工條件自動進(jìn)行運算和生成指令。 專用軟件多為在開放式操作系統(tǒng)環(huán)境下，在微型計算機上開發(fā)的，成本低、通用性強。,（2）CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)自動編程 利用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行零件的設(shè)計、分析及加工編程。該種方法適用于制造業(yè)中的CAD/CAM集成編程數(shù)控系統(tǒng)，目前正被廣泛應(yīng)用。該方式適應(yīng)面廣、效率高、程序質(zhì)量好適用于各類柔性制造系統(tǒng)（FMS）和集成制造系統(tǒng)（CIMS），但投資大，掌握起來需要一定時間。,2.2 數(shù)控程序編制中的工藝分析,2.2.1 數(shù)控加工工藝基本特點 數(shù)控加工的程序是數(shù)控機床的指令性文件。數(shù)控機床受控于程序指令，加工的全過程都是按程序指令自動進(jìn)行的。因此，數(shù)控加工程序與普通機床工藝規(guī)程有較大差別，涉及的內(nèi)容也較廣。,數(shù)控機床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量，走刀路線，刀具尺寸以及機床的運動過程。因此，要求編程人員對數(shù)控機床的性能、特點、運動方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。,2.2.2 數(shù)控加工工藝分析主要內(nèi)容 數(shù)控加工工藝概括起來主要包括如下內(nèi)容。 （1）選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 （2）分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求。,（3）確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。如劃分工序、安排加工順序以及處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。 （4）加工工序的設(shè)計。如選取零件的定位基準(zhǔn)、夾具方案的確定、劃分工步、選取刀輔具和確定切削用量等。,（5）數(shù)控加工程序的調(diào)整。選取對刀點和換刀點，確定刀具補償，確定加工路線。 （6）分配數(shù)控加工中的容差。 （7）處理數(shù)控機床上的部分工藝指令。 雖然數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，但有些內(nèi)容與普通機床加工工藝非常相似。,2.2.3 數(shù)控加工工藝分析的一般步驟與方法 2.2.3.1 數(shù)控加工內(nèi)容及加工方法的選擇 1．選擇數(shù)控加工內(nèi)容 選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，應(yīng)考慮以下問題,（1）優(yōu)先選擇普通機床上無法加工的內(nèi)容，作為數(shù)控加工的內(nèi)容； （2）重點選擇普通機床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容，作為數(shù)控加工的內(nèi)容； （3）普通機床加工效率低、工人操作勞動強度大的內(nèi)容，可考慮在數(shù)控機床上加工。,與上述內(nèi)容比較，下列一些內(nèi)容則不宜選擇采用數(shù)控機床加工： （1）需要通過較長時間占機調(diào)整的內(nèi)容，如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位來加工第一個精基準(zhǔn)的工序等；,（2）必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其他加工內(nèi)容。主要原因是采集編程用的資料有困難，協(xié)調(diào)效果也不一定理想； （3）不能在一次裝夾中加工完成的其他零星部位，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排在普通機床進(jìn)行補加工。,2．選擇數(shù)控加工方法 （1）旋轉(zhuǎn)體零件的加工 這類零件一般在數(shù)控車床上加工 。 （2）孔系零件的加工 宜用點位元直線控制的數(shù)控鉆鏜床或數(shù)控加工中心加工。,（3）平面和曲面輪廓零件的加工 加工曲面輪廓的零件，多采用三個或三個以上坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控銑床或加工中心加工。 （4）模具型腔的加工 此時可考慮選用數(shù)控電火花機床成形加工。 （5）平板形零件的加工 該類零件可考慮選擇數(shù)控線切割機床加工。,2.2.3.2 加工工序的劃分 工序劃分的原則有兩種：工序集中原則和工序分散原則。 工序集中的特點是： （1）有利于采用高生產(chǎn)率的專用設(shè)備和數(shù)控機床，可大大提高勞動生產(chǎn)率； （2）設(shè)備數(shù)量少，減少了操作工人和操作面積：,（3）工序數(shù)目少，工藝路線短，簡化了生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作； （4）工件安裝次數(shù)少，縮短了輔助時間，容易保證加工表面的相互位置精度； （5）數(shù)控機床、專用設(shè)備和工藝裝備投資大，尤其是專用設(shè)備和工藝裝備調(diào)整和維修比較麻煩，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，新產(chǎn)品轉(zhuǎn)換周期長。,工序分散的特點是： （1）設(shè)備與工藝裝備比較簡單，調(diào)整方便，工人容易掌握，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，容易適應(yīng)產(chǎn)品的更換； （2）便于采用最合理的切削用量，減少基本時間； （3）設(shè)備數(shù)量少，操作人員多，生產(chǎn)面積大。,加工工序劃分時，除應(yīng)考慮工序集中和工序分散外，還需考慮如下一些原則。 （1）按粗、精加工劃分工序 （2）按先面后孔劃分工序 （3）按所用刀具劃分工序,2.2.3.3 工件的裝夾方式 （1）盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)夾具（組合夾具），在成批生產(chǎn)時才考慮專用夾具，并力求夾具結(jié)構(gòu)簡單。 （2）裝卸工件要方便可靠，以縮短輔助時間和保證安全。 （3）工件定位夾緊的部位應(yīng)不妨礙各部位的加工、刀具更換及重要部位的測量。尤其要避免刀具與工件、刀具與夾具產(chǎn)生碰撞的現(xiàn)象。,（4）夾具的安裝要準(zhǔn)確可靠，同時應(yīng)具備足夠的強度和剛度，以減小其變形對加工精度的影響。 （5）應(yīng)盡可能采用氣、液壓夾具。,2.2.3.4 對刀點和換刀點的確定 “對刀點”是指數(shù)控加工時，刀具相對工件運動的起點，這個起點也是編程時程序的起點。因此，“對刀點”也稱“程序起點”或“起刀點”。在編程時應(yīng)正確選擇對刀點的位置。選擇的原則如下：,（1）選定的對刀點位置應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和使程序編制簡單； （2）在機床上容易找正； （3）加工過程中便于檢查； （4）引起的加工誤差小。,對刀時，應(yīng)使刀位點與對刀點重合?！暗段稽c”一般是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、面銑刀刀頭底面的中心；球頭銑刀的球頭中心。,2.2.3.5 進(jìn)給路線的選擇 1．?dāng)?shù)控車床進(jìn)給路線的選擇 （1）最短的切削進(jìn)給路線 （2）最短的空行程路線 （3）大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線,2．?dāng)?shù)控銑床進(jìn)給路線的選擇 （1）銑削外輪廓表面的進(jìn)給路線 （2）銑削內(nèi)輪廓表面的進(jìn)給路線,3．順銑和逆銑的選擇 當(dāng)工件表面無硬皮，機床進(jìn)給機構(gòu)無間隙時，應(yīng)選用順銑，按照順銑安排進(jìn)給路線。 當(dāng)工件表面有硬皮，機床的進(jìn)給機構(gòu)有間隙時，應(yīng)選用逆銑，按照逆銑安排進(jìn)給路線。因為逆銑時，刀齒是從已加工表面切入，不會崩刀；機床進(jìn)給機構(gòu)的間隙不會引起振動和爬行。,2.2.3.6 數(shù)控加工余量的選擇 1．查表法 查表法是根據(jù)各工廠的生產(chǎn)實踐和實驗研究積累的資料，先制成各種表格，再匯集成手冊。 2．經(jīng)驗估算法 經(jīng)驗估算法是根據(jù)工藝編制人員的實際經(jīng)驗確定加工余量。,3．分析計算法 分析計算法是根據(jù)一定的試驗資料和上述的加工余量計算公式，分析影響加工余量的各項因素，并計算確定加工余量。,2.2.3.7 數(shù)控加工刀具的選擇 1．?dāng)?shù)控刀具的選擇 目前涂鍍刀具，立方氮化硼等刀具已廣泛用于加工中心，陶瓷刀具與金剛石刀具也開始在加工中心上運用。,2．?dāng)?shù)控刀具的使用特點 數(shù)控刀具應(yīng)具有較高的耐用度和剛度，刀頭材料熱脆性好，有良好斷屑性能，和可調(diào)、易更換等特點。 （1）銑削加工的刀具 平面銑削應(yīng)該用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀。,立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的立銑刀主要用于加工凸輪，凹槽和箱口面。 為了提高槽寬的加工精度減少銑刀的種類，加工時可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補償功能來銑槽的兩邊，以達(dá)到提高槽的加工精度的目的。,（2）鉆孔刀具的使用特點 在加工中心上鉆孔都是無鉆模直接鉆孔，因此一般鉆孔深度約為直徑的5倍左右，細(xì)長孔子的加工易于折斷，要注意冷卻和倒屑 。,（3）鏜孔刀具的使用特點 在加工中心上進(jìn)行鏜削加工通常是采用懸臂式的加工，因此要求鏜刀有足夠的剛性和較好的精度。 在鏜孔過程中一般采用移動工作臺或立柱完成Z向進(jìn)給（臥式），保證懸伸不變，從而獲得進(jìn)給的剛性。,（4）螺孔攻絲刀具的使用特點 （5）數(shù)控車刀特點及選用 圖2-20所示為一現(xiàn)代數(shù)控車刀，它主要由刀體、刀片和刀片緊固系統(tǒng)3部分組成。 機夾式車刀按刀片緊固方法的差異可分為杠桿式、契塊式、螺釘式、上壓式。圖2-21是上壓式緊固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它由楔塊式夾具、銷、刀墊和螺絲釘組成。,車刀刀片的材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷和金剛石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。,2.2.3.8 切削用量的選擇 影響切削條件的因素有： （1）機床、工具、刀具及工件的剛性； （2）切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率； （3）工件精度及表面粗糙度； （4）刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；,（5）切削液的種類、冷卻方式； （6）工件材料的硬度及熱處理狀況； （7）工件數(shù)量； （8）機床的壽命。 上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率為主要因素。,決定切削速度的因素很多，概括起來有如下幾種。 （1）刀具材質(zhì)。 （2）工件材料。 （3）刀具壽命。 （4）切削深度與進(jìn)刀量。 （5）刀具的形狀。 （6）冷卻液使用。 （7）機床性能。,2.2.4 數(shù)控加工工藝文件 數(shù)控加工工藝文件是編程員編制的與程序單配套的有關(guān)技術(shù)文件，它是操作者必須遵守、執(zhí)行的規(guī)程。,1．工藝規(guī)程卡 數(shù)控加工工藝規(guī)程卡是數(shù)控加工工藝文件重要組成部分之一，它規(guī)定了工序內(nèi)容、加工順序、加工面回轉(zhuǎn)中心的距離（立式加工中心無此項）、刀具編號（碼）、刀具類型和規(guī)格、刀輔具（工具）型號和規(guī)格、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和切削深度等。,2．刀具調(diào)整卡 刀具調(diào)整卡是指導(dǎo)機外對刀、預(yù)置、調(diào)整或修改刀具尺寸的工藝性文件。 3．?dāng)?shù)控加工程序單 數(shù)控加工程序單是數(shù)控機床運動的指令，也是技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)作業(yè)指令性文件。該文件記錄了數(shù)控加工的工藝過程、切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及機床運動的全過程。,2.3 數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理,2.3.1 數(shù)學(xué)處理的概念 根據(jù)零件圖樣，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計算編程時所需要的資料，稱為數(shù)控加工的數(shù)值計算。數(shù)值計算的內(nèi)容包括計算零件輪廓的基點和節(jié)點的坐標(biāo)以及刀具中心運動軌跡的坐標(biāo)。,所謂基點，是指各幾何元素間的連接點，如直線與直線的交點，直線與圓弧的交點或切點，圓弧與圓弧的交點或切點等。 逼近直線小段和圓弧小段與輪廓曲線的交點或切點稱為節(jié)點。,2.3.2 常見的數(shù)學(xué)處理方法 2.3.2.1 直線和圓弧輪廓基點計算方法 1．聯(lián)立方程組法求解基點坐標(biāo) 2．三角函數(shù)法求解基點坐標(biāo),2.3.2.2 非圓曲線的節(jié)點計算 1．直線逼近零件輪廓曲線時的節(jié)點計算 （1）等間距直線逼近的節(jié)點計算 （2）等步長法直線逼近的節(jié)點計算 （3）等誤差法（變步長法）,2．圓弧逼近零件輪廓時節(jié)點計算 （1）圓弧分割法 （2）三點作圖法,2.3.2.3 列表曲線的數(shù)學(xué)處理方法 1．牛頓插值法 2．雙圓弧法 3．樣條函數(shù)法 （1）三次樣條函數(shù)擬合 （2）圓弧樣條擬合,2.3.2.4 空間曲面的加工 1．三坐標(biāo)數(shù)控加工 2．五坐標(biāo)數(shù)控加工,第3章 數(shù)控車床編程,3.1 數(shù)控車床編程基礎(chǔ) 3.2 FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床程序的編制,3.1 數(shù)控車床編程基礎(chǔ),3.1.1 數(shù)控車床概述 1．?dāng)?shù)控車床的分類 數(shù)控車床品種繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的功能和機械構(gòu)成可分為簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床）、多功能數(shù)控車床和數(shù)控車削中心。,（1）簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床）：是低檔次數(shù)控車床，一般是用單板機或單片機進(jìn)行控制，機械部分是在普通車床的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計的。 （2）多功能數(shù)控車床：也稱全功能型數(shù)控車床，由專門的數(shù)控系統(tǒng)控制，具備數(shù)控車床的各種結(jié)構(gòu)特點。,（3）數(shù)控車削中心：在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上增加其他的附加坐標(biāo)軸。 按結(jié)構(gòu)和用途數(shù)控車床主要可分為數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床和數(shù)控專用車床（如數(shù)控凸輪車床、數(shù)控曲軸車床、數(shù)控絲杠車床等）。,2．?dāng)?shù)控車床的基本構(gòu)成 （1）數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)是由CNC裝置、輸入輸出設(shè)備、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動裝置和進(jìn)給驅(qū)動裝置以及位置測量系統(tǒng)等幾部分組成。,（2）主軸箱 （3）主軸伺服電機 （4）夾緊裝置 （5）往復(fù)拖板 （6）刀架 （7）控制面板,3．?dāng)?shù)控車床的加工特點 數(shù)控車床加工具有如下特點。 （1）加工生產(chǎn)效率高 （2）減輕勞動強度、改善勞動條件 （3）對零件加工的適應(yīng)性強、靈活性好 （4）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 （5）有利于生產(chǎn)管理,3.1.2 數(shù)控車床坐標(biāo)系統(tǒng) 1．機床坐標(biāo)系 數(shù)控車床的坐標(biāo)系以徑向為x軸方向，縱向為z軸方向。指向主軸箱的方向為z軸的負(fù)方向，指向尾架方向是z軸的正方向。x軸是以操作者面向的方向為x軸正方向。 x坐標(biāo)和z坐標(biāo)指令，在按絕對坐標(biāo)編程時，使用代碼x和z；按增量坐標(biāo)（相對坐標(biāo)）編程時，使用代碼U和W。,2．程序原點 程序原點是指程序中的坐標(biāo)原點，即在數(shù)控加工時，刀具相對于工件運動的起點，所以也稱為“對刀點”。 3．機械原點 （或稱機床原點） 以L-10MC數(shù)控車銑中心為例介紹x和y軸機械原點。,（1）x軸機械原點 x軸的機械原點被設(shè)定在刀盤中心距離主軸中心500mm的位置。 （2）z軸機械原點 z軸的機械原點可以通過改變擋塊的安裝位置來改變。z軸機械原點擋塊可以被安裝在?、?、?或?4個不同的位置上 。,3.2 FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床程序的編制,3.2.1 程序結(jié)構(gòu) 1．程序段的構(gòu)成 N＿G＿X(U)＿Z(W)＿F＿M(jìn)＿S＿T＿；,其中，N＿：程序段順序號； G＿：準(zhǔn)備； X(U)＿：x軸移動指令； Z(W)＿：z軸移動； F＿：進(jìn)給功能； M＿：輔助功能； S＿：主軸功能； T＿：工具功能。,2．程序段的要求 程序段格式如下： N4 G1 X(U)±4.3 Z(W)±4.3 F3.4 M8 S4 T2 其中， N4：代表第4個程序段，用4位數(shù)（1～9999）表示，不允許為“0”； X(U)±4.3：坐標(biāo)可以用正負(fù)小數(shù)表示，小數(shù)點以前4位數(shù)，小數(shù)點以后3位數(shù)；,F3.4：進(jìn)給速度可以用小數(shù)表示，小數(shù)點以前3位數(shù)，小數(shù)點以后4位數(shù)； 幾種等效的表示方法： N0012 G00 M08 X0012.340 X5000 X5.0 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ N12 G0 M8 X12.34 X5. X5.,3.2.2 準(zhǔn)備功能指令 準(zhǔn)備功能也稱為G功能（或稱G代碼），它是用來指令機床動作方式的功能。準(zhǔn)備功能是用地址G及其后面的數(shù)字來指令機床動作的。如用G00來指令運動坐標(biāo)快速定位。表3-2為FANUC-0TD系統(tǒng)的準(zhǔn)備功能G代碼表。,注：（1）號表示電源接通時的G代碼狀態(tài)； （2）00組的G代碼為一次性G代碼； （3）一旦指定了G代碼，一覽表中沒有的G代碼顯示報警信號； （4）無論有幾個不同組的G代碼，都能在同一程序段內(nèi)指令，如果同組的G代碼在同一程序段內(nèi)指令了2個以上時，后指令者有效； （5）可按組號顯示G代碼。,3.2.2.1 插補功能 1．定位G00 定位指令命令刀具以點位控制方式從刀具所在點快速移動到目標(biāo)位置，無運動軌跡要求，不需特別規(guī)定進(jìn)給速度。,輸入格式： G00 X(U) Z(W) ； （1）“X(U) Z(W) ”目標(biāo)點的坐標(biāo)（下文同）； （2）X(U)坐標(biāo)按直徑值輸入； （3）“；”表示一個程序段的結(jié)束。,2．直線插補指令（G01） 直線插補指令用于直線或斜線運動?？墒箶?shù)控車床沿x軸、z軸方向執(zhí)行單軸運動，也可以沿x、z平面內(nèi)任意斜率的直線運動。 輸入格式： G01 X(U) Z(W) F ；,3．圓弧插補指令（G02 G03） 輸入格式： G02 X Z I K F ； 或 G02 X Z R F ； G03 X Z I K F ； 或 G03 X Z R F ； （1）用增量坐標(biāo)U、W也可以； （2）C軸不能執(zhí)行圓弧插補指令。,3.2.2.2 螺紋切削指令（G32） G32指令能夠切削圓柱螺紋、圓錐螺紋、端面螺紋（渦形螺紋） 輸入格式： G32 X(U) Z(W) F ；“F ”為螺紋的螺距。,3.2.2.3 工件坐標(biāo)系設(shè)定指令（G50） 工件坐標(biāo)系設(shè)定指令以程序原點為工件坐標(biāo)系的中心（原點），指定刀具出發(fā)點的坐標(biāo)值（如圖3-19所示）。圖3-19 G50設(shè)定工作坐標(biāo)系 輸入格式：G50 X Z ，其中X Z 為刀具出發(fā)點的坐標(biāo)（如圖3-19所示）。,3.2.2.4 自動回原點指令（G28） 自動回原點指令使刀具自動返回機械原點或經(jīng)某一中間點回機械原點（如圖3-20和圖3-21所示）。 輸入格式： G28 X(U) Z(W) T00； （1）X(U) 和Z(W) 為中間點的坐標(biāo)。 （2）T00（刀具復(fù)位）指令必須寫在G28指令的同一程序段或該程序段之前。,3.2.3 主軸及輔助功能指令 1．主軸功能指令（S指令）和主軸轉(zhuǎn)速控制指令（G96、G97、G50） 主軸功能指令（S指令）是設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速的指令。 （1）主軸最高轉(zhuǎn)速的設(shè)定（G50）。 （G50） S ；中S 為主軸最高轉(zhuǎn)速。,（2）直接設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速指令（G97），主軸速度用轉(zhuǎn)速設(shè)定，單位為r/min。 （G97） S （M38或M39）； （G97） ：取消主軸線速度，恒定功能。 S （M38或M39）：設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速（r/min），指令范圍為0～9999。,（3）設(shè)定主軸線速度恒定指令（G96），主軸速度用線速度（m/min）值輸入，并且主軸線速度恒定。 （G96） S （M38或M39）； （G96） ：主軸轉(zhuǎn)速恒定。 S （M38或M39）：設(shè)定主軸線速度，即切削速度（m/min）。,（1）G96（控制線速度恒定指令）：當(dāng)工件直徑變化時主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)也隨之變化，這樣就可保證切削速度不變，從而提高了切削質(zhì)量。 （2）主軸轉(zhuǎn)速連續(xù)變化，M38設(shè)定主軸在低速范圍變化（粗加工），M39設(shè)定主軸在高速范圍變化（精加工）。,2．輔助功能指令（M指令） M指令設(shè)定各種輔助動作及其狀態(tài)，表3-4是數(shù)控車床及車銑中心的M指令說明。,下面介紹幾個特殊M代碼的使用方法。 M03：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具順時針旋轉(zhuǎn)（CW）； M04：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具逆時針旋轉(zhuǎn)（CCW）； M05：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具停止旋轉(zhuǎn)；,3.2.4 進(jìn)給功能指令 1．每轉(zhuǎn)進(jìn)給量指令（G99）、每分鐘進(jìn)給量指令（G98） 指定進(jìn)給功能的指令方法有如下兩種。 （1）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（G99）（如圖3-23所示）。 輸入格式：G99 （F ）； F ：主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（進(jìn)給速度mm/r）。,（2）每分鐘進(jìn)給量（G98） 。 輸入格式：G98 (F )； F ：每分鐘進(jìn)給量 （進(jìn)給速度mm/min）。,2．暫停指令（G04） (G99)G04 U(P) ；指令暫停進(jìn)刀的主軸回轉(zhuǎn)數(shù)。 (G98)G04 U(P) ；指令暫停進(jìn)刀的時間。,3．進(jìn)給功能指令（F指令） 進(jìn)給功能指令指定刀具的進(jìn)給速度，有3種形式。 （1）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r），如圖3-26所示。 (G99) F ； F :主軸每轉(zhuǎn)刀具進(jìn)給量小數(shù)點輸入指令范圍為0.0001～500.0000(mm/r)。,（2）每分鐘進(jìn)給量（mm/min），如圖3-27所示。 (G98) F ； 其中F 為每分鐘刀具進(jìn)給量，指令范圍為1～15000(mm/min)。 （3）螺紋切削進(jìn)給速度（mm/r），如圖3-28所示。,F 指定螺紋的螺距，指令范圍為0.0001～500.0000(mm/r)。 ① 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量切螺紋時，快速進(jìn)給速度沒有指定界限； ② 接入電源時，系統(tǒng)默認(rèn)G99模式（每轉(zhuǎn)進(jìn)給量）。,3.2.5 刀具功能指令 1．T功能 T功能也稱為刀具功能，表示選擇刀具和刀補號。 輸入格式： T□□□□,2．刀具半徑補償功能（G40、G41、G42） （1）刀尖半徑和假想刀尖的概念 ① 刀尖半徑 ② 假想刀尖,（2）刀尖半徑補償模式的設(shè)定（G40、G41、G42指令） ① G40（解除刀具半徑補償） ② G41（左偏刀具半徑補償） ③ G42（右偏刀具半徑補償）,（3）刀尖半徑補償注意事項 ① G41、G42指令不能與圓弧切削指令寫在同一個程序段，可以與G00和G01指令寫在同一個程序段內(nèi)，在這個程序段的下一程序段始點位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線過刀尖圓心。,② 必須用G40指令取消刀尖半徑補償，在指定G40程序段的前一個程序段的終點位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線過刀尖圓心。 ③ 在使用G41或G42指令模式中，不允許有兩個連續(xù)的非移動指令，否則刀具在前面程序段終點的垂直位置停止，且產(chǎn)生過切或少切現(xiàn)象 。,④ 切斷端面時，為了防止在回轉(zhuǎn)中心部位留下少切削的小錐 。 ⑤ 加工終端接近卡爪或工件的端面時，指令G40為了防止卡爪或工件的端面被切 。 ⑥ 想在工件階梯端面指定G40時，必須使刀具沿階梯端面移動到F點，再指定G40，且XA＞R ；,⑦ 在G74～G76、G90～G92固定循環(huán)指令中不用刀尖半徑補償。 ⑧ 在手動輸入中不用刀尖半徑補償。 ⑨ 在加工比刀尖半徑小的圓弧內(nèi)側(cè)時，產(chǎn)生報警。 ⑩ 在階梯錐面連接處退刀時指定G40，在指定G40的程序段里使用反映斜面方向的I、K地址來防止工件被過切。,3.2.6 固定循環(huán)切削功能指令 3.2.6.1 單一形狀的固定循環(huán) 1．外圓車削循環(huán)G90 G90是單一形狀固定循環(huán)指令，該循環(huán)主要用于軸類零件的外圓、錐面的加工。 指令格式：G90 X(U) Z(W) F ； 利用G90可以切削錐面。 指令格式：G90 X(U) Z(W) I F ；,2．螺紋切削循環(huán)G92 螺紋切削循壞G92可以切削錐螺紋和圓柱螺紋。 指令格式為： G92 X(U) Z(W) I F ；,3．端面切削循環(huán)G94 G94是用于一些短、面大的工件加工的固定循環(huán)指令。 （1）車大端面循環(huán)切削指令格式： G94 X(U) Z(W) F ； （2）車大錐面切削循環(huán)指令格式： G94 X(U) Z(W) K F ；,3.2.6.2 多重固定循環(huán) 1．圓粗車循環(huán)G71 G71指令將工件切削至精加工之前的尺寸，精加工前的形狀及粗加工的刀具路徑由系統(tǒng)根據(jù)精加工尺寸自動設(shè)定。,輸入格式： G71 Pns Qnf U?u W?w D?d (F S T )； 其中：ns—精加工程序第一個程序段的序號； nf—精加工程序最后一個程序段的序號； ?U—x軸方向精加工留量（直徑值）； ?W—z軸方向精加工留量； ?d—精加工每次切深。,2．端面粗車循環(huán)G72 G72指令與G71指令類似，不同之處就是刀具路徑是按徑向方向循環(huán)的，輸入格式同G71指令，刀具循環(huán)路徑如圖3-44所示。 G72 Pns Qnf U?u W?w D?d (F S T )； 其中：?d——粗加工每次切深（半徑值）。其他參數(shù)與G71相同。,3．固定形狀粗車循環(huán)G73 G73指令與G71、G72指令功能相同，只是刀具路徑是按工件精加工輪廓進(jìn)行循環(huán)的，如圖3-45所示。,輸入格式： G73 Pns Qnf I?I K?K U?U W?W D?d (F S T )； 其中：?I——x軸方向的退出距離（半徑值）和方向； ?k—z軸方向的退出距離和方向； ?d—粗切次數(shù)。其他參數(shù)與G71相同。,4．精車循環(huán)G70 輸入格式： G70Pns Qnf； 參數(shù)與G71相同。,第4章 數(shù)控銑床及加工中心編程,4.1 數(shù)控銑床及加工中心編程基礎(chǔ) 4.2 FANUC系統(tǒng)加工中心編程原理 4.3 加工中心程序編制實例 4.4 宏程序編制,4.1 數(shù)控銑床及加工中心編程基礎(chǔ),4.1.1 數(shù)控銑床及加工中心概述 數(shù)控銑床是一種用途廣泛的機床，有立式、臥式及龍門銑3種。加工中心（Machining Center）是一種集成化的數(shù)控加工機床，是在數(shù)控銑床的發(fā)展基礎(chǔ)上衍化而成的，它集銑削、鉆削、鉸削、鏜削及螺紋切削等工藝于一體，通常稱鏜銑類加工中心，習(xí)慣稱加工中心。,1．加工中心的工藝特點 （1）加工精度高 （2）表面質(zhì)量好 （3）加工生產(chǎn)率高 （4）工藝適應(yīng)性強 （5）勞動強度低、勞動條件好 （6）良好的經(jīng)濟(jì)效益 （7）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化,2．加工中心的分類 （1）按照機床形態(tài)及主軸布局形式分類 ① 立式加工中心 ② 臥式加工中心 ③ 龍門式加工中心 ④ 復(fù)合加工中心,（2）按加工中心的換刀形式分類 ① 帶刀庫、機械手的加工中心 ② 無機械手的加工中心 ③ 一般在小型加工中心上采用轉(zhuǎn)塔刀庫形式，主要以孔加工為主。,3．加工中心主要結(jié)構(gòu)部件及其功能 加工中心類型繁多，結(jié)構(gòu)各異，但總體來看主要由基礎(chǔ)部件、主軸部件、數(shù)控系統(tǒng)、自動換刀裝置和輔助裝置等幾部分組成。,4.1.2 數(shù)控銑床及加工中心坐標(biāo)系統(tǒng) 1．加工中心運動部件運動方向的規(guī)定 （1）z軸坐標(biāo)運動 規(guī)定與主軸線平行的坐標(biāo)軸為z坐標(biāo)（z軸），并取刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正方向。 當(dāng)機床有幾根主軸時，則選取一個垂直于工件裝夾表面的主軸為z軸（如龍門銑床）。,（2）x軸坐標(biāo)運動 x軸規(guī)定為水平平行于工件裝夾表面。 （3）y軸坐標(biāo)運動 y坐標(biāo)軸垂直于x、z坐標(biāo)軸。當(dāng)x軸、z軸確定之后，按笛卡兒直角坐標(biāo)系右手定則法判斷，y軸方向就惟一地被確定了。,（4）旋轉(zhuǎn)運動A、B和C 旋轉(zhuǎn)運動用A、B和C表示，規(guī)定其分別為繞x、y和z軸旋轉(zhuǎn)的運動。A、B和C的正方向，相應(yīng)地表示在x、y和z坐標(biāo)軸的正方向上，按右手螺旋前進(jìn)方向。,2．加工中心機械原點及工作坐標(biāo)系 （1）加工中心機械原點 機床坐標(biāo)系的原點也稱機械原點、參考點或零點。 而機床坐標(biāo)系的原點是三維面的交點，無法直接感覺和測量，只有通過各坐標(biāo)軸的零點，做相應(yīng)的平行切面，這些切面的交點，即為機床坐標(biāo)系的原點（機械原點），這個原點是機床一經(jīng)設(shè)計和制造出來，就已經(jīng)確定下來的。,（2）加工中心工作坐標(biāo)系 編程時一般選擇工件上的某一點作為程序原點，并以這個原點作為坐標(biāo)系的原點，建立一個新的坐標(biāo)系，這個新的坐標(biāo)系就是工作坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）。 （3）絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo),4.2 FANUC系統(tǒng)加工中心編程原理,4.2.1 程序結(jié)構(gòu) 1．程序號 程序號作為程序的標(biāo)記需要預(yù)先設(shè)定，一個程序號必須在字母“O”后面緊接最多8個阿拉伯?dāng)?shù)字。,2．程序段號 程序段號是每個程序功能段的參考代碼，一個程序段號必須在字母“N”后緊接最多5個阿拉伯?dāng)?shù)字。,3．程序段 一個程序段能完成某一個功能，程序段中含有執(zhí)行一個工序所需的全部數(shù)據(jù)，程序段由若干個字及段結(jié)束符“LF”組成。 /N10 G03 X10.0 Y30.0 CR=25.0 F100 ；（注釋）LF,其中： “/” 表示程序段在執(zhí)行過程中可以被跳過； “N10” 表示程序段號，主程序段中可以有字符； “ ” 表示中間間隔（可以省略）； “G03” 表示程序段具體指令； “（注釋）” 表示對程序段進(jìn)行必要的說明； “LF” 表示程序段結(jié)束。,4．坐標(biāo)字 用于在軸方向移動和設(shè)置坐標(biāo)系的命令稱為坐標(biāo)字，坐標(biāo)字包括軸的地址符及代表移動量的數(shù)值，其基本構(gòu)成見表4-1。,4.2.2 準(zhǔn)備功能指令——G代碼 1．尺寸數(shù)據(jù)輸入方式G90/G91 2．英制/公制選擇G20/G21 G20設(shè)定為英制尺寸、G21設(shè)定為公制尺寸，這兩個指令均為模態(tài)指令。,3．快速點定位G00 指令格式： G00 X（U） Z(W) ； 4．直線插補G01 指令格式： G01X（U） Z(W) F ；,5．平面選擇G17～G19 在計算刀具長度補償和刀具半徑補償時必須首先確定一個平面，即確定一個兩坐標(biāo)軸的坐標(biāo)平面，在此平面中可以進(jìn)行刀具半徑補償，G17到G19各自的含義見表4-3。,6．圓弧插補G02/G03 圓弧插補指令G02/G03是圓弧運動指令。它是用來指令刀具在給定平面內(nèi)以F進(jìn)給的速度，作圓弧插補運動的指令。G02/G03是一種模態(tài)指令。 （1）指令格式 G02 I J F ； （G17） X Y G03 R F ；,在指令格式中，I、J為圓弧中心地址，R為圓弧半徑，其他內(nèi)容及字符的含義見表4-4。,（2）順、逆時針圓弧插補的判斷 在使用G02或G03指令之前需要判別刀具在加工零件時，是沿什么路徑在作圓弧插補運動的，是按順時針還是逆時針方向路線在前進(jìn)的。其判別方法簡述為：視線沿著垂直于圓弧所在平面的坐標(biāo)軸的負(fù)方向觀察，刀具插補方向為順時針即為G02，相反則為G03。,7．暫停功能G04 （1）按時間計的暫停指令： （G94）G04 指令格式： G94 G04 X_ 或G94 G04 P_； 在每分進(jìn)給方式（G94）中，指定指令G04按設(shè)定的時間延遲了下一個程序段的執(zhí)行，對于地址P，不能用小數(shù)點，否則將忽略小數(shù)點后的部分。編程規(guī)范如下：,G04 X500； 暫停時間=0.5sec G04 X5000； 暫停時間=5.0 sec G04 X5.0； 暫停時間=5.0 sec G04 P5000； 暫停時間=5.0 sec G04 P12.345； 暫停時間=0.012 sec,（2）按圈數(shù)計的暫停指令（G95）G04 在每轉(zhuǎn)進(jìn)給方式（G95）下，推遲到主軸已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了設(shè)定的圈數(shù)以后，才開始下一個程序的執(zhí)行，對于地址P，不能用小數(shù)點，否則將忽略小數(shù)點之后的部分。編程規(guī)范如下：,G04 X500； 暫停時間=0.5r G04 X5000； 暫停時間=5.0 r G04 X5.0； 暫停時間=5.0 r G04 P5000； 暫停時間=5.0 r G04 P12.345； 暫停時間=0.012 r,8．刀具補償功能 （1）刀具長度補償/取消：G43、G44/G49 G43刀具長度正補償； G44刀具長度負(fù)補償； G49取消刀具長度補償。,（2）刀尖半徑補償/取消 刀具補償?shù)刂稤中的半徑補償值必須與G41/G42一起執(zhí)行方能生效。,9．可設(shè)定的零點偏置G54~G59 G54； 第一可設(shè)定零點偏置 G55； 第二可設(shè)定零點偏置 G56； 第三可設(shè)定零點偏置 G57； 第四可設(shè)定零點偏置 G58； 第五可設(shè)定零點偏置 G59； 第六可設(shè)定零點偏置,10．自動返回參考點G28 指令格式： G91 G28 X…Y…Z…,4.2.3 主軸及輔助功能指令 1．主軸功能指令 指令格式：S_M03（M04） 2．輔助功能指令 （1）關(guān)于停止的輔助功能指令（M00、M01、M02、M30） M00：程序停止。在程序執(zhí)行過程中，系統(tǒng)讀取到M00指令時，無條件停止程序執(zhí)行，待重啟動后繼續(xù)執(zhí)行；,M01：選擇停止。在程序執(zhí)行過程中，系統(tǒng)讀取到M01指令時，有條件停止程序執(zhí)行，待重啟動后繼續(xù)執(zhí)行； M02：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標(biāo)定于程序結(jié)尾處； M30：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標(biāo)返回至程序開始處。,（2）主軸旋轉(zhuǎn)M代碼 （M03、M04、M05） M03——主軸正轉(zhuǎn)； M04——主軸反轉(zhuǎn)； M05——主軸停止旋轉(zhuǎn)。,（3）冷卻控制M代碼 （M07、M08、M09） M07——冷卻汽霧開； M08——冷卻液開； M09——關(guān)閉冷卻液、汽。,（4）子程序功能M代碼。 M98——子程序調(diào)用M代碼。 指令格式：M98 P…L…； 在這條指令中，子程序程序號由P定義，并且執(zhí)行L次。如L省略，執(zhí)行次數(shù)為1次，子程序最多可重復(fù)4次。 M99——子程序結(jié)束。,4.2.4 進(jìn)給功能指令 1．快速進(jìn)給率 每個軸的快速進(jìn)給率能夠分別設(shè)定，可設(shè)定的快速進(jìn)給率的范圍是從1mm/min到240000 mm/min?？焖龠M(jìn)給率應(yīng)用于G00，G27，G28，G29，G30和G60等指令。 2．切削進(jìn)給率F 切削進(jìn)給率必須用地址F和一個八位數(shù)字（F8直接指定）來指定。,3．非同步/同步進(jìn)給G94/G95 進(jìn)給運動速度指令字的單位由切削進(jìn)給速度轉(zhuǎn)換功能指令（G94/G95）定義，如： G94——定義分進(jìn)給，即每分鐘進(jìn)給量（mm/min）。 G95——定義轉(zhuǎn)進(jìn)給，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）。,4.2.5 刀具功能指令 指令格式：T03 M06 T00； 調(diào)用刀位號為03的刀具 刀具功能也叫T—代碼功能。此功能用來選擇刀具號，對此NC系統(tǒng)，T功能允許用地址T后跟三位數(shù)的指令選擇最多1000個刀號（0到999）?？墒牵瑢Ρ緳C床能夠選擇的刀號的最大數(shù)量僅為24。,4.2.6 固定循環(huán)切削功能指令 1．點鉆循環(huán)G81 指令格式：G81 [Xx Yy] Rr Zz；執(zhí)行過程如圖4-18所示。 Xx Yy——點鉆孔的坐標(biāo)； Rr ——點鉆參考平面高度； Zz ——孔的最后鉆深。,2．間歇鉆循環(huán)G83 G83 [Xx Yy] Rr Zz Qtz Ffo [Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）] Xx Yy——點鉆孔的坐標(biāo)； Rr ——點鉆參考平面高度； Zz——孔的最后鉆深； tz——每次進(jìn)刀的切削深度；,io——進(jìn)給倍率的距離； do——快速進(jìn)給停止的余量； jo(b0)——進(jìn)給倍率（%）； ko——從R點到切削進(jìn)給起點的距離； fo——進(jìn)給率。,3．高速間歇鉆G73 G73 [Xx Yy] Rr Zz [Qtz] [Ptc] Ffo [ Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）] tz——每次進(jìn)刀的切削深度； jo(bo) ——進(jìn)給倍率（%）； tc——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； fo——進(jìn)給率； do——返回距離；,f1——加倍率后的進(jìn)給率； ko——從R點到切削進(jìn)給起點的距離； f2——返回速度（固定的）； io——進(jìn)給倍率的距離。,4．鏜孔循環(huán)G76 G76 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc Qq0] Ff1 [Ddo Jjo（Bb0）] tc——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； jo(b0)——如果設(shè)0或不設(shè)，則在結(jié)束加工之后，M03輸出，如果設(shè)除了0以外的值，則在結(jié)束加工之后，M04輸出； f1——進(jìn)給率； q0——在x?y平面上的讓刀量； do——離R點的距離。,5．鉸孔循環(huán)G85 G85 [Xx Yy] Rr Zz [Ptz] Ffo [Ef1 Ddo ] 執(zhí)行過程如圖4-24所示。 tz——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； do——離R點的距離； fo——進(jìn)給率0； f1——進(jìn)給率1。,6．攻絲循環(huán)G84 G84 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc] Ffo [Jjo（Bb0） Ddo Hho Kko] Tc——停留時間； d0——離R點的距離； f0——進(jìn)給率；,h0——同步/非同步攻絲的選擇標(biāo)志和在同步攻絲循環(huán)期間的返回速度倍率（%）： h0=0表示非同步攻絲循環(huán) h0表示同步攻絲循環(huán) jo(b0)——1．M04輸出之前在孔底的停頓 ——2．M04輸出之后在孔底的停頓 ——3．M03輸出之前在R點的停頓 k0——離R點的距離。,4.2.7 子程序 在程序編寫過程中，常把一些在程序執(zhí)行時經(jīng)常重復(fù)使用的程序段寫成獨立的一個程序，在適當(dāng)時候利用一些指令直接調(diào)用，這樣的獨立程序即為子程序。,4.3 加工中心程序編制實例,編程實例：利用LGMAZAK VTC-16A型加工中心加工如圖4-27所示工件。工件毛坯材料為?65×30mm的45鋼，端面及外圓輪廓均要求銑削。,1．刀具選擇 （1）端面加工選用?65mm硬質(zhì)合金機夾式端面銑刀； （2）外圓及輪廓銑削粗加工選用?16mm兩刃立銑刀； （3）外圓及輪廓銑削精加工選用?8mm四刃立銑刀；,（4）?10孔粗加工選用?5mm中心鉆及?9.8mm麻花鉆； （5）?10孔精加工選用?10mm高速鋼機用鉸刀；,2．工藝路線安排 1）調(diào)用?65mm硬質(zhì)合金機夾式端面銑刀粗、精加工工件端面； 2）調(diào)用?16mm兩刃立銑刀粗加工外圓及輪廓； 3）調(diào)用?5mm中心鉆鉆削?10孔的中心孔；,4）調(diào)用?9.8mm麻花鉆鉆削?10孔的鉸孔基孔； 5）調(diào)用?8mm四刃立銑刀精銑外圓及輪廓； 6）調(diào)用?10mm高速鋼機用鉸刀鉸削?10+0.015 0孔至尺寸。,4.4 宏程序編制,1．宏程序概述 在程序中使用變量，通過對變量進(jìn)行賦值及處理的方法達(dá)到程序功能，這種有變量的程序叫宏程序。,（1）宏程序的使用格式 宏程序格式與子程序一樣，結(jié)尾用M99返回主程序。 O0100；主程序 T01M06T00； G90 G54 G00 … … G65 P8500（引數(shù)和引數(shù)值）；,M30； O8500；宏程序 … [變量] [運算指令] [控制指令] … M99,（2）選擇程序號 程序在存儲器中的位置決定了該程序的一些權(quán)限，根據(jù)程序的重要程度和使用頻率用戶可選擇合適的程序號，具體見表4-8。,（3）宏程序調(diào)用方法 ① 非模態(tài)調(diào)用（單純調(diào)用）：指一次性調(diào)用宏程序主體，即宏程序只在一個程序段內(nèi)有效，叫非模態(tài)調(diào)用。其格式為： G65 P_ _ _ _（宏程序號）L_（重復(fù)次數(shù)） _ 一個引數(shù)是一個字母，對應(yīng)于宏程序中變量的地址，引數(shù)后邊的數(shù)值賦給宏程序中對應(yīng)的變量，同一語句中可以有多個引數(shù) 。,2．變量 （1）變量的表示 一個變量由#符號和變量號組成，如：# i (i =1,2,3…)，也可用表達(dá)式來表示變量 。 （2）變量的使用 （3）變量的賦值 ① 直接賦值 ② 引數(shù)賦值,（4）變量的種類 變量有局部變量、公用變量（全局變量）和系統(tǒng)變量3種。 ① 局部變量#1～#33：局部變量是一個在宏程序中局部使用的變量。 ② 公用變量（全局變量）：#100～#149、#500～#509公用變量貫穿整個程序過程，包括多重調(diào)用。 ③ 系統(tǒng)變量：宏程序能夠?qū)C床內(nèi)部變量進(jìn)行讀取和賦值，從而可完成復(fù)雜任務(wù)。,（5）未定義變量的性質(zhì) 未定義變量又叫空變量，有其特殊性質(zhì)，它與變量值為零的變量是有區(qū)別的。變量#0總是空變量 。 3．運算指令 宏程序具有賦值、算術(shù)運算、邏輯運算、函數(shù)運算等功能 。,4．控制指令 控制指令起到控制程序流向的作用。 （1）分支語句（GOTO） 其格式為： IF [ ]GOTO n,（2）循環(huán)指令 WHILE [ ] DO m (m=1，2，3…)； ．．． END m；,