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技能比武培训资料第一部分数控机床数控机床简介数控机床的产生1952年，美国帕森斯与麻省理工学院合作研制出第一台三坐标数控铣床1958年我国研制了第一台数控机床数控机床(NC Machine)、数控(Numerical Control NC) 计算机数字控制装置Computerized Numerical Control CNC数控机床一般由CNC系统、伺服系统和机械系统三大部分组成。数控机床是一种安装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。柔性制造系统和柔性制造单元柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。 计算机集成制造系统计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。数控系统数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入/输出装置、数控装置、伺服装置、检测和反馈装置4部分组成 。数控装置由输入/输出接口、运算器、内部存贮器组成。伺服装置伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。 检测和反馈装置：作用是检测位移和速度，将反馈信号发送到数控装置。数控机床的加工精度主要是由检测反馈装置的精度决定的。位置检测装置检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，和脉冲指令信号相比较，以控制驱动元件正确运转。位移检测反馈系统，用来检测和控制运动部件的移动量。常用有：旋转编码器、感应同步器、光栅、磁栅等。（1）感应同步器感应同步器是一种电磁式的高精度位移检测元件，按其结构方式的不同可分为直线式和旋转式两种，前者用于长度测量，后者用于角度测量。 感应同步器的特点是：精度高，工作可靠，抗干扰性强，维护简单，寿命长，可测量长距离位置，成本低，易于批量生产。（2）光栅光栅就是在一块长条形的光学玻璃上均匀地刻划很多条与运动方向垂直的条纹，条纹之间的距离成为栅距。 光栅测量装置是一种非接触式测量，利用光路减少了机械误差，具有精度高，响应速度快等特点，因此是数控机床和数显系统常用的检测元件。（3）磁栅磁栅是用电磁的方法计算磁波数目的一种位置检测元件，磁栅测量装置由磁性标尺、读取磁头和检测电路组成。磁栅位置检测电路的特点是：容易制造，检测精度高（能达到每米3mm），安装使用方便，对环境条件要求较低，若磁性标尺膨胀系数与机床一致，可在一般车间使用。由于磁头与磁栅为有接触的相对运动，因而有磨损，使用寿命受到一定的限制。一般使用寿命可达到5年，涂上保护膜后寿命则可进一步延长。辅助控制系统辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。 机床本体机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。数控车床主轴部件的要求：1、主轴结构要求：具有良好的回转精度、结构刚性、抗振性、热稳定性、部件的耐磨性和精度的保持性。主轴部件的支撑：常用轴承（第4页）一般中小型数控机床的主轴部件多数采用滚动轴承；重型数控机床的主轴部件多数采用液体静压轴承；高精度数控机床采用气体静压轴承；有高转速要求的主轴采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。主轴常用的滚动轴承结构形式：双列圆柱滚子轴承，轴承滚子数目多，两列滚子交错排列，承载能力大，刚性好，允许转高速，但该轴承只能承受径向载荷。双向推力角接触轴承进给运动传动部件数控车床对进给传动机构的要求具有运动件的默察阻力小传动精度和传动刚度高，传动零件的惯量小，系统具有适度阻尼、稳定性好、寿命长、使用维护方便等特性。滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的传动装置。 具有如下优点。（1）传动效率高、运动平衡。（2）摩擦力小。（3）使用寿命长。（4）经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。（5）反向运动时无空行程，可以提高轴向运动精度。滚珠丝杠螺母副的循环方式：内循环和外循环。数控机床的自动换刀机构：有4刀位、6刀位、8刀位、12刀位等多种形式CRT显示及其接口数控机床通信RS-232接口（25针和9针）、PC卡、网卡PLC在数控机床中的应用PLC和NC的关系1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控系统中NC部分来完成。2、实现机床辅助设备的控制(包括冷却系统、照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由PLC来完成的数控机床的机械部分是由哪几部分组成的典型的数控机床的机械结构主要由基础件、主轴传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。9 % b. ?* P& l5 G b& G. l 基础件主要是指床身、立柱、工作台、主轴箱体等大件。除特殊情况有采用板焊材料、人造花岗岩材料外绝大部分都是用铸铁（HT250、HT300灰铸铁）材料。. u6 Q! m5 g8 y其它机械功能部件，主要指润滑、冷却、排屑和监控机构。数控机床上用于驱动的电动机有哪几件？如何分类？数控机床的电机包括主轴驱动电机和进给驱动电机。概括地讲主轴电机更强调力量，进给电机更强调的效率。目前数控机床常见的主轴电机有交流伺服电机、交流变频电机。数控机床的进给电机常见的一种是档次较低的步进电机、一种是交流伺服电机。步进电机与交流伺服电机的特点、区别是什么1)步进电机一般用于开环伺服系统，由于没有位置反馈环节，位置控制的精度由步进电机和进给丝杠等等来决定，精度要求并不很高。结构简单价格较低。振动、噪音也比较大。步进电机还有一个缺点就是它的转距会随着转速的增加而降低。1 w2 , dn% U. T2)交流伺服电机交流伺服电机一般用于半闭环伺服系统，调速范围宽。交流伺服电机自带一个编码器。可以随时将电机运行的情况反馈给驱动器，驱动器精确的控制电机的运行。技术含量高，价格高。振动、噪音也比较小。机床精度1、 机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、 机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、 看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。数控机床特点1) 加工精度高:3数控机床是精密机械和自动化技术的综合体。机床的数控装置可以对机床运动中产生的位移、热变形等导致的误差，通过测量系统进行补偿而获得很高且稳定的加工精度。由于数控机床实现自动加工，所以减少了操作人员素质带来的人为误差，提高了同批零件的一致性。6 % R- 4 Nw# h3 K2)生产较高：# ( c+ N$ u n b, d$ R0 |5 a K) G( z$ P% 8 g就生产效率而言，相对普通机床，数控机床的效率一般能提高23倍、甚至十几倍。主要体现在以下几个方面:7 D/ 7 P# H4 u+ V$ Q+ X; F b5 H: F5 DJ) Ca.一次装夹完成多工序加工，省去了普通机床加工的多次变换工种、工序间的转件以及划线等工序。3 j6 P9 y7 i4 8 C3 G) rb.简化了夹具及专用工装等，由于是一次装夹完成加工。所以普通机床多工序的夹具省去了，即使偶尔必须用到专用夹具。由于数控机床的超强功能夹具的结构也可简化。$ o# _3 q% Q. D7 R$ y4 l2 O, H& e5 r/ C# g; x!3)减轻劳动强度，数控机床的操作由体力型转为智力型。2 M# k% L. , T24)改善劳动条件，如深扬公司的产品采用全封闭护罩,机床不会有水、油、铁 屑溅出，可有效保持工作环境的清洁。. j$ i( D8 v./ b$ Y& |7 q8 _; t2 s& Y, j 9 r3 2 J/ w/ 2 w/ D)5)有利于生产管理：a. 程序化控制加工、更换品种方便； * d6 Q0 S& i. z0b.一机多工序加工，减化生产过程的管理，减少管理人员； * x% V& z) A( M. y& z c.可实现无人化生产。4、数控机床到底控制的是什么？从数控机床最终要完成的任务看,主要以下三个方面:6 Z) 2 Q( W2 I$ F8 - # g+ y, e5 6 F% F) x5 ?3 * 1)主轴运动控制。8 S/ z0 i% Z# t ; 2 2)进给运动控制(也就是对工作台运动的控制)。 ( T$ V# J. x& Z: 3) 输入/输出(I/O) 控制,也就是对机床的各种状态的控制.如:冷却、润滑、起停刀具自动交|# Z1 y t: K o8 U7 S4 c5 k6 B2 t9 f/ q换等。分数控机床的分类 一、 按控制系统的特点分类1、点位控制数控机床这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置。2、直线控制数控机床这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。3、轮廓控制数控机床属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能齐全得多。二、按进给伺服系统的类型分类1、开环进给伺服系统数控机床开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。 2、闭环进给伺服系统数控机床闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。 3、半闭环进给伺服系统数控机床半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。 第二部分数控编程数控机床的工作原理插补：指数据点密化的过程。在对数控系统输入有限坐标点的情况下，计算机根据线段的特征，运用一定算法，自动在有限坐标点间生成一系列坐标数据，从而自动对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹运行，使机床加工出所要求的轮廓曲线。插补是整个CNC系统控制软件的核心。目前普遍应用的插补算法分为两大类：基准脉冲插补，数据采用插补数控加工顺序的安排应遵循什么原则？加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。(2)先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。(3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。(4)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。一、基本编程M功能的实现 所谓M功能就是数控机床的辅助功能，包括主轴 旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方式的控制等等。M98 P123 L10进给功能 FF 指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(每转进给量mm/r)。当工作在G01，G02 或G03方式下，编程的F一直有效，直到被新的 F值所取代，而工作在 G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编 F无关。借助于机床控制面板上的倍率按键，F可在一定范围内进行修调，当执行螺纹切削循环G76、G92及螺纹切削G32时，倍率开关失效，进给倍率固定在100%。刀具功能T功能实现，所谓T功能实际上就是数控机床对刀具的控制功能。就是通过PLC实现刀具调用、换刀等一系列功能。T 代码用于选刀，其后的 4 位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。执行 T 指令，转动转塔刀架，选用指定的刀具。当一个程序段同时包含 T 代码与刀具移动指令时，先执行 T 代码指令，而后执行刀具移动指令。刀具的补偿包括刀具偏置补偿、刀具磨损补偿及刀尖圆弧半径补偿。T 指令同时调入刀补寄存器中的补偿值。刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应。主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为：转/每分钟(r/min)。恒线速度功能时S指定切削线速度，其后的数值单位为：米/每分钟(m/min)。（ G96恒线速度有效，G97取消恒线速度）S是模态指令，S 功能只有在主轴速度可调节时有效。S 所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调。准备功能G代码 准备功能 G指令由 G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。G 功能根据功能的不同分成若干组，其中 00组的G 功能（G04、G28、G29、G92(建立工件坐标系）称非模态 G 功能，其余组的称模态G功能。尺寸单位选择G20，G21G20：英制输入；G21：公制（米制）输入，其为缺省值。进给速度的单位设定G94、G95G94 F-：每分钟进给，其为缺省值；G95 F-：每转进给。 G94对于线性轴，F的单位依据G20/G21的设定而分别为mm/min或in/min；对于旋转轴，F的单位为度/min。G95为每转进给，即主轴转一周时刀具的进给量。F 的单位依据G20/G21的设定而分别为mm/r或in/r。此功能只在主轴装有编码器时才能使用。绝对值编程G90与相对值编程G91G90：绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。 G90为缺省值。G91：相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。绝对编程时，用G90指令后面的X、Z表示X轴、Z轴的坐标值；增量编程时，用U、W 或G91 指令后面的X、Z表示X轴、Z轴的增量值。n 坐标系设定G92 G92 X- Z- X、Z：对刀点到工件坐标系原点的有向距离。G92 指令建立工件坐标系。当执行 G92 X Z 指令后，系统内部即对 ( ， ) 进行记忆，并建立一个使刀具当前点坐标值为 ( ， ) 的坐标系，系统控制刀具在此坐标系中按程序进行加工。执行该指令只建立一个坐标系，刀具并不产生运动。坐标系选择G54G59 G54、G55、G56、G57、G58、G59G54G59是系统预定的六个坐标系，可根据需要选用。加工时其坐标系的原点，必须设为工件坐标系的原点在机床坐标系中的坐标值，否则加工出的产品就有误差或报废，甚至出现危险。这六个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值（工件零点偏置值）可用MDI方式输入，系统自动记忆。工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对于坐标系原点的值。G54G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。直接机床坐标系编程G53G53 是机床坐标系编程，绝对编程时的指令值是在机床坐标系中的坐标值。直径方式和半径方式编程 G36：直径编程 G37：半径编程 G36为缺省值，机床出厂一般设为直径编程。快速定位 G00 G00 X（U）- Z（W）- X、Z：为绝对编程时，快速定位终点在工件坐标 系中的坐标。U、W：为增量编程时，快速定位终点相对于起点 的位移量。G00 指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点，不能用 F-规定。快移速度可由面板上的“快速修调”修正。线性进给 （直线插补）G01 G01 X（U）- Z（W）- F - X、Z：为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标。U、W：为增量编程时终点相对于起点的位移量。 F -：合成进给速度。 G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度， 从当前位置按线性路线（ 联动直线轴的合成轨迹为直线）移动到程序段指令的终点。圆弧进给 （圆弧插补）G02/G03G02 G03X（U）- Z（W）- R-（ I- K-）F- 顺逆时针圆弧插补X、Z：为绝对编程时，圆弧终点在工件坐标系中的坐标。U、W：为增量编程时，圆弧终点相对于起点的位移量。I、K：圆心相对于圆弧起点的增加量（等于圆心坐标减去圆弧起点的坐标），在绝对、增量编程时都是以增量方式指定， 在直径、半径编程时 I 都是半径值。见图3.3.8所示。R：圆弧半径（同时编入R与I、K时，R有效） F -：被编程的两个轴的合成进给速度。倒直角加工G01 X（U）- Z（W）- C 该指令用于直线后倒直角，指令刀具 从A点到B点，然后到C点。 X、Z： 绝对编程时，为未倒角前两相邻程序段轨迹的交点G的坐标值；U、W： 增量编程时，为 G点相对于起始直线轨迹的始点A的移动距离。C： 倒角终点 C，相对于相邻两直线交点G的距离。倒圆角加工 G01 X（U）- Z（W）- R 该指令用于直线后倒圆角， 指令刀具从A点到B点，然后到C点。 X、Z：绝对编程时，为未倒角前两相邻程序段轨迹的交点G的坐标值； U、W：增量编程时，为G点相对于起始直线轨迹的始点A的移动距离。 R：是倒角圆弧的半径值。螺纹切削G32 G32 X（U）- Z（W）- R- E- P- F- X、Z：绝对编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标； U、W：增量编程时，有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量； F：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给量； R、E：螺纹切削的退尾量，R 表示 Z 向退尾量，E 为 X 向退尾量，R、 E 在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其为正表示沿Z、 X 正向回退，为负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E可以省略，表示不用回退功能（此时必须有退刀槽）。根据螺纹标准R 一般取2倍的螺距，E取螺纹的牙型高。P：主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角。注：1. 从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；2. 在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险，因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动；3. 在螺纹加工中不使用恒线速度控制功能；4. 在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段和降 速退刀段 ，以消除伺服滞后造成的螺纹误差。自动回参考点 G28G28 X（U）- Z（W）-X、Z： 绝对编程，中间点在工件坐标系中的坐标；U、W：增量编程，中间点相对于起点的位移量。G28指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点，然后再从中间点返回到参考点。在G28的程序段中不仅产生坐标轴移动指令，而且记忆了中间点坐标值，以供G29使用自动从参考点返回 G29G29 X（U）- Z（W）-X、Z： 绝对编程时，为定位终点在工件坐标系中 的坐标；U、W：增量编程时，为定位终点相对于G28中间 点的位移量。G29 可使所有的编程轴以快速进给经过由G28 指令定义的中间点，然后再到达指定点。通常该指令紧跟在G28指令之后。暂停指令 G04 G04 P- P：暂停时间，单位为S（秒）G04 在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。在执行含 G04 的指令的程序段时，先执行暂停功能。G04 可使刀具作短暂停留，以获得圆整而光滑的表面。该指令除用于切槽、钻镗孔外，还可用于拐角轨迹控制。恒线速度指令G96、G97G96 S- G97 S- G96：恒线速度有效G97：取消恒线速度功能S：G96 后面的S值为切削的恒线速度，单位为m/min; G97 后面的S值为取消恒线速度后指定的主轴转速，单位为 r/min；G96为缺省值。使用恒线速度功能，主轴必须能自动变速。（如：伺服主轴、变频主轴）在系统参数中已设定主轴最高限速（1800 r/min ）。内（外）径粗车复合循环 G71无凹槽内（外）径粗车复合循环G71 U(d) R(r) P(ns) Q(nf) X( x) Z( z) F(f) S(s) T(t) d：切削深度（每次切削量）；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA）的顺序号；nf：精加工路径最后程序段（即图中的BB）的顺序号； x：X 方向精加工余 z：Z 方向精加工余量；f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。 注意：ns 的程序段必须为G00/G01指令；在顺序号为ns 到顺序号为nf 的程序段中，不应包含子程序。凹槽内（外）径粗车复合循环 G71 U(d) R(r) P(ns) Q(nf) E( e) F(f) S(s) T(t) d：切削深度（每次切削量）；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA）的顺序号nf：精加工路径最后程序段（即图中的BB）的顺序号；e：精加工余量，其为 X 方向的等高距离；外径切削时为正，内径 切削时为负；f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns 到nf程序段之间的F、S、T有效。 注意：ns 的程序段必须为G00/G01指令；在顺序号为 ns 到顺序号为nf 程序段中，不应包含子程序。端面粗车复合循环 G72G72 W(d) R(r) P(ns) Q(nf) X( x) Z( z) F(f) S(s) T(t) d：切削深度（每次切削量）；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA）的顺序号；nf：精加工路径最后程序段（即图中的BB）的顺序号； x：X 方向精加工余量 z：Z 方向精加工余量；f，s，t：粗加工时 G72 中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。 注意：ns 的程序段必须为G00/G01指令，且该程序段中不应编有X 向移动指令；在顺序号为 ns 到顺序号为 nf 的程序段中，不应包 含子程序。闭环车削复合循环 G73G73 U(I) W (k) R(r) P(ns) Q(nf) X( x) Z( z) F(f) S(s) T(t) I：X 轴方向的粗加工总余量；k：Z 轴方向的粗加工总余量；r：粗切削次数；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA）的顺序号；nf：精加工路径最后程序段（即图中的BB）的顺序号； x：X 方向精加工余量 z：Z 方向精加工余量；f，s，t：粗加工时G73中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。 注意： I 和k表示粗加工时总的切削量，粗加工次数为 r，则每次X，Z方向的切削量为 I/r， k/r；注意x 和z， I和 k的正负号。该指令能对铸造、锻造等粗加工已初步形成的工件， 进行高效率切削。螺纹车削复合循环 G76G76 C(c) R (r) E(e) A(a) X(x) Z(z) I(i) K(k) U(d) V(dmin) Q(d) P(p) F(L) c：精整次数（199），为模态值；r：螺纹 Z 向退尾长度（0099），为模态值； e：螺纹 X 向退尾长度（0099），为模态值； a：刀尖角度（二位数字），模态值；在80、60 、55 、30 、29 和0 六个角度中选一个。x、z：绝对编程时，有效螺纹终点 C的坐标；增量编程时，有效螺纹终点 C相对于循环起点 A 的有向距离；i：螺纹两端的半径差，如 i = 0，为直螺纹（圆柱螺纹）切削方式；k：螺纹高度；该值由 X 轴方向上的半径值指定；dmin：最小切削深度（半径值）；当第 n 次切削深度（d n - d n-1）小于dmin 时，则切削深度设定为dmin；d：精加工余量（半径值）；d：第一次切削深度（半径值）；P：主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角；L：螺纹导程；刀尖圆弧半径补偿 G40，G41，G42G41 G42G00 G01 X- Z-G40由于刀尖不是一理想点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖圆弧半径补偿功能来消除。刀尖圆弧半径补偿是通过 G41、G42、G42 代码及 T 代码指定的刀尖圆弧半径补偿号，加入或取消半径补偿。G40：取消刀尖半径补偿；G41：左刀补（在刀具前进方向左侧补偿）；G42：右刀补（在刀具前进方向右侧补偿）。X，Z：G00/G01的参数，即建立刀补或取消刀补的终点。注意：刀尖圆弧半径补偿的建立与取消只能用G00 或G01 指令，不得是 G02 或 G03。关于螺纹车削的主轴转速1） 数控车螺纹时，会受到以下几方面的影响：a.螺纹加工程序段中的导程值，相当于进给量 f (mm / r)，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度 F(mm / min) 则必定大大超过正常值。b. 刀具在其位移过程的始 / 终，都将受到伺服驱动系统升 / 降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升 /降频率特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的 “超前” 和 “滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求。c. 车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即需要主轴编码器。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲（ 即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因 “过冲”（ 特别是当编码 器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱纹（俗称“烂牙”）。2）鉴于上述原因，不同的数控系统车螺纹时推荐不同的主轴转速范围，大多数经济型数控车床的数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下： n1200 / P k 式中 P 被加工螺纹导程，mm； k 保险系数，一般为80。第三部分 宏程序在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能，这种有变量的程序叫宏程序。宏程序是提高数控机床性能的一种特殊功能。宏程序编程特点就是将有规律的形状或尺寸用最短的程序段表示出来，具有极好的易读性和易修改性，编写出的程序非常简洁，逻辑严密，通用性极强，而且机床在执行此类程序时，较执行CAD/CAM软件生成的程序更加快捷，反应更迅速。随着技术的发展，自动编程逐渐取代手工编程，但宏程序简捷的特点使之依然具有使用价值。变量编程是指在程序中，用变量表述一个地址的数字值。而在程序中对变量进行赋值，变量间可以运算，程序运行可以跳转，可以使程序在几个相似的地方使用。变量编程的特点是高效、经济。对有规则几何形状的工件，在编程时只要稍加分析与总结，找出共同点。把这些共同点设为变量应用到程序中，通过改变其中共性的变量就可以解决一类问题。宏程序的使用格式宏程序格式与子程序一样，结尾用M99返回主程序。O0100；主程序T01M06T00；G90 G54 G00 G65 P8500（引数和引数值）；M30；O8500；宏程序变量运算指令控制指令M99宏程序调用方法 非模态调用（单纯调用）：指一次性调用宏程序主体，即宏程序只在一个程序段内有效，叫非模态调用。其格式为：G65 P_ _ _ _（宏程序号）L_（重复次数） _ 一个引数是一个字母，对应于宏程序中变量的地址，引数后边的数值赋给宏程序中对应的变量，同一语句中可以有多个引数 。一、变量概述1. 变量种类有三种：（1） 局部变量：#1#33是在宏程序中局部使用的变量，它用于自变量转移。（2）公用变量：用户可以自由使用，它对于由主程序调用的各子程序及各宏程序来说是可以公用的。#100#149在关掉电源后，变量值全部被清除，而#500#509在关掉电源后，变量值则可以保存。（3）系统变量：由 # 后跟4位数字来定义，它能获取包含在机床处理器或内存中的只读或读/写信息，包括与机床处理器有关的交换参数、机床状态获取参数、加工参数等系统信息。2. 变量的运算 （1）变量的赋值格式：i= j+k ； FANUC系统中以“”作为变量名，“”后的数值为变量的下标，用来区分各变量。“”表示变量的赋值，“i”为被赋值的变量，“”右边可以是实际值或表达式。表达式中可包含“”、“”、“”、“”运算符以及三角函数运算。 （2）无条件转移指令 GOTO格式：GOTO n ； n表示转移到目的程序段的行号。该指令将无条件转移到指定的程序段。 例：GOTO 10；（3）条件转移指令IF格式：IF 条件式 GOTO n ； “ ”中是一个逻辑运算式，逻辑运算功能指令有：条件式：#j EQ #k 表示“=”#j NE #k 表示“”#j GT #k 表示“”#j GE #k表示“”#j LT #k 表示“”#j LE #k表示“”例：IF#1GT#3 GOTO 20；N20 G0 X30.0 Z20.0；在逻辑运算式中，实际值、变量、表达式均可参与逻辑运算。n是转移目标程序段的行号。当“ ”中逻辑运算式成立时，程序将转移到n所指定的程序段，否则，继续执行下一程序段。（4）循环格式：WHILE条件式 Dom (m=1，2，3，)N10 ； ；N100 ；END m ；说明：条件满足时，执行N10到N100之间程序段，条件继续满足，继续执行，直到条件不满足时，执行DOm，到ENDm，执行ENDm下面程序段。 省略WHILE语句，则产生从DOm至ENDm的无限循环。m=1，2，3，则可以多次使用，最多嵌套3层。运用变量思想编程，主要针对一些几何形状相似、外轮廓采用数学模型描述，例如：椭圆方程、抛物线方程、三角函数、非圆曲线、列表曲线等。对于以上轮廓，手工编程工作量很大，容易出错，对于简单零件，手工编程尚可胜任，而对于一些形状复杂，特别是具有非圆曲线的轮廓，用一般的手工编程就有一定的困难，有的甚至无法编出。变量编程则充分结合两种编程模式，取长补短，很好地解决了在不具备自动编程软件条件下编制非圆曲线零件程序的问题。 图形1O0010；G28U0W0；G97S1000M3；T0101；G0Z0；G0X(C+2)；G01X0；G0 X(C+2)Z2；G71U2.5R1.0；G71P10Q20U0.4W0.2F0.1；N10G00XA；G01ZD；G01XB；G01Z(E+D)；G01XC；G01Z(F+E+D)；N20G01U1.；M30；（2）、该图形首先是一段直线和一段圆弧相切，这段圆弧和一段椭圆相切，然后椭圆和一段圆弧相切，圆弧再和一段直线相切的一个外轮廓。用变量编程来实现轮廓描述。圆方程： (X30)2(Z40)2=18.72椭圆方程：圆方程：(X-30)2(Z100)2=7.62图形2程序O0020；G28U0W0；G97S1000M3；T0101；G0Z5.；G0X22.7；G1Z-40.F0.8；#1=22.7/2；给变量#1（代表x）赋初始值N1 #2=40SQRT18.718.7#130#130；圆方程表达式G01X#12Z#2F0.8；#1=#10.1；#3=#1#1/506.25+#2+105#2+105/4900；椭圆方程表达式N200 IF#3GE1GOTO1；判断圆和椭圆相切N2#2=105.70.SQRT1#1#1/22.7/22.7；#102=SQRT#130#130#2+100#2+100；圆方程表达式G01X2#1Z#2F0.8；#1=#10.1；IF#102GE7.6GOTO2；判断椭圆和圆相切N400G02X64.Z-107.6R7.6F0.8；G0X70.；Z100.；M30；该程序是一个精加工程序，如果毛坯是一个棒料或半成品，只要在程序中加入G73程序段，就可以实现复合车削循环。该图形轮廓相对较复杂，采用变量编程方法，该程序就变得简练多了。利用变量编程可以将生产实践经常使用的加工代码转化为可以共享的、模块化的、参数化的加工代码库，极大地提高生产效率和产品质量。随着数控产业的快速发展，数控人才的大力培养，数控编程技术也在快速提升，变量编程便是编程技术进步的主要标志。为解决一些复杂零件的加工程序编制问题以及拓展数控系统的功能方面打开思路。第四部分 自动编程自动编程是采用计算机辅助数控编程技术实现的，需要一套专门的数控编程软件，现代数控编程软件主要分为以批处理命令方式为主的各种类型的语言编程系统和交互式CADCAM 集成化编程系统。 APT是一种自动编程工具（Automatically Programmed Tool）的简称，是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。在编程时编程人员依据零件图样，以APT语言的形式表达出加工的全部内容，再把用APT语言书写的零件加工程序输入计算机，经APT语言编程系统编译产生刀位文件（CLDATA file），通过后置处理后，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为APT语言自动编程。 采用APT语言自动编程时，计算机（或编程机）代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将编程效率提高数倍到数十倍，同时解决了手工编程中无法解决的许多复杂零件的编程难题。 交互式CAD/CAM集成系统自动编程是现代CAD/CAM集成系统中常用的方法，在编程时编程人员首先利用计算机辅助设计(CAD)或自动编程软件本身的零件造型功能，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的计算机辅助制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利用后置处理功能生成指定数控系统用的加工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程。这种自动编程系统是一种CAD与CAM高度结合的自动编程系统。 集成化数控编程的主要特点：零件的几何形状可在零件设计阶段采用CAD/CAM集成系统的几何设计模块在图形交互方式下进行定义、显示和修改， 最终得到零件的几何模型。编程操作都是在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下完成的，具有形象、直观和高效等优点。1、Pro/E（Pro/Engineer）是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）开发的大型CAD/CAM/CAE集成软件。 2、UG（Unigraphics）软件起源于美国麦道飞机公司，后于1991年11月并入世界上最大的软件公司EDS公司。 3、Solid Edge是通用机械CAD/CAE/CAM 一体化软件，三维实体造型系统。Solid Edge V5采用了Unigraphics solutions 的parasolid造型内核作为软件核心。Solid Edge 将装配设计、零件造型、钣金设计和图纸生成结合在一起，为用户提供了从二维到三维的设计及加工等功能。4、Cimatron软件是以色列Cimatron公司的产品，最早被用来设计开发幼狮喷气式战斗机及潜艇等。该软件是一套全功能、高度集成的CAD/CAE/CAM系统，现已被广泛地应用于机械、电子、交通运输、航空航天、科研等行业。Cimatron软件的CAM模块为加工制造业提供了从2轴到5轴的可靠的NC功能。5、CATIA 的产品开发商Dassault System（达索） 成立于1981年。它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，已经成为航空航天业的主流软件、汽车工业的事实标准。6、Mechanical Desktop是Autodesk公司为机械设计专门设计的新系统。Mechanical Desktop通过融合二维与三维的设计扩展了AutoCAD设计环境的能力。这套CAD/CAE/CAM软件可以由MDT/Inventor完成三维模型及其装配设计，利用MSC/FEA进行需要的分析，利用HyperMILL系统进行相关零部件的数控编程，自动生成NC代码。7、SolidCAM是专业多轴数控加工软件， SolidCAM提供的加工方式有二轴半加工，三轴加工，3+2多面加工，旋转加工，驱动旋转加工和电线放电加工。 SolidCAM 提供基于Windows的数据加工系统并与SolidWorks完全集成。8、PowerMILL AutoCAM是一基于知识库的智能加工模块，它为简单快速刀具路径产生提供了最终解决方案。该程序的使用十分简单，仅需简单输入需进行加工的CAD模型，指定毛坯尺寸以及将使用的加工机床包括是使用传统加工还是进行高速加工。 9、MasterCAM软件是美国CNC Software, Inc.所研制开发的CAD/CAM系统，是最经济有效的全方位的软件系统。 MasterCAM是一套CAD/CAM一体化软件，其除了具有强大的二维、三维图形绘制及实体建模（CAD）功能外，更具有方便实用的计算机辅助制造（CAM）功能，其中的二维轮廓零件加工功能相比其他CAD/CAM软件更为独特和优秀。1、 在进行轮廓加工时，一般切入、切出路线的要求是什么？为什么？答：在铣削内、外轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削，一般从零件轮廓曲线的延长线上切入零件的内、外轮廓，切出时也是如此，以保证零件轮廓的光滑过渡。这是由于主轴系统和刀具的刚性变化，当铣刀沿法向切入工件时，会在切入处产生刀痕。2、 高速切削的特点主要有那些？答：1、生产率提高；2、有利于对薄壁、细长等刚性差的零件进行精密加工；3、工件基本保持冷态，因此适宜加工容易热变形的零件；4、高速切削时，机床的激振频率特别高，工件平稳、振动小；5、可以加工各种难加工材料和高硬度的材料。3、 数控技术的发展趋势是什么？答：高速化、高精度、高效能、高自动化、高可靠性、高复合性、高柔性和自适应控制的应用。1、什么叫钢的正火？正火的应用范围？正火就是将工件加热到Ac3以上3050 进行保温,再进行空冷的工艺过程.其应用范围:(1)消除或减小过共析钢的网壮渗碳体为球化退火做准备.(2)改变亚过共析钢的切削性能.(3)可以做为一般结构的最终的热处理.(4)对某些大型或形状复杂的零件,当淬火有开裂或变形的危险时.可用正火代替淬火.回火处理 2.简述数控机床滚珠丝杠副的特点。答：传动效率高，灵敏度高、传动平稳，定位精度高、传动刚度高；不能自锁、有可逆性，制造成本高2机床误差有哪些?对加工工件的质量主要有什么影响?机床误差有：(1)机床主轴与轴承之间由于制造及磨损造成的误差，它对加工件的 圆度、平面度及表面粗糙度产生不良影响；(2)机床导轨磨损造成误差，它使圆柱体直线度产生误差；(3)机床传动误差，它破坏正确的运动关系造成螺距误差；(4)机床安装位置误差，如导轨与主轴安装平行误差，它造成加工圆柱体出现锥度误差等。3数控加工工艺的主要内容包括哪些?(1)选择并确定数控加工的内容； (2)对零件图进行数控加工的工艺分析； (3)零件图形的数学处理及鳊程尺寸设定值的确定； (4)数控加工工艺方案的制定； (5)工步、进给路线的确定； (6)选择数控机床的类型； (7)刀具、夹具、量具的选择和设计； (8)切削参数的确定； (9)加工程序的编写、校验与修改； (10)首件试加工与现场问题的处理；1数控机床对环境有什么要求?答：电网电压的波动应控制在1015之间，否则应调整电网电压或配置交流稳压器；数控机床应远离各种干扰源，如电焊机、高频、中频电源热处理设备和一些高压或大电流易产生火花的设备，与其距离要大于500米