数控原理与系统数控原理概述

1、 数控原理与系统数控原理与系统 第第1章章 数控系统概述数控系统概述l 1.1数字控制技术数字控制技术l 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)l 1.3现代数控系统的发展现代数控系统的发展 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.1数字控制技术数字控制技术1.1.1数控技术、数控系统与数控机床数控技术、数控系统与数控机床o数控技术，简称数控(Numerical Control NC)o是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法o现代数控采用计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(Computerized Numerical Control

2、 CNC)oGB81291997中对NC的定义为：用数值数据的控制装置，在运行过程中不断地引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制。 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.1数字控制技术数字控制技术o用来实数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统(Numerical Control System )o数控系统核心是数控装置(Numerical Controller) o在数控机床行业中，数控系统是指计算机数字控制装置、可编程序控制器、进给驱动与主轴驱动装置等相关设备的总称。有时则仅指其中的计算机数字控制装置。o为区别起见将其中的计算机数字控制装置称为数控装置 第一章第一章 数控系

3、统概述数控系统概述 1.1数字控制技术数字控制技术o采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床(NC机床)。o它是一种综合应用了计算机术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。o机床控制是数控技术应用最早、最广泛的领域o数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.1数字控制技术数字控制技术o若机床的操作命令以数值数据的形式描述，工作过程按照规定的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床 o数控机床以其适应性强，加工质量稳定，精度高等特点在机械加工中得到广泛应用。其主要特点如下：l1对零件加工

4、的适应性强，灵活性好l2加工精度高，加工质量稳定可靠 l3自动化程度高，工人劳动强度低、劳动条件得到改善 l4加工生产效率高l5良好的经济效益l6有利于机械加工综合自动化发展第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.1数字控制技术数字控制技术1.1.2NC机床、加工中心、机床、加工中心、FMC、FMS与与CIMSo凡是采用了数控技术进行控制的机床统称NC机床o 带有自动刀具交换装置(Automatic Tool ChangerATC)的数控机床(带有回转刀架的 数控车床除外)称为加工中心（Machine CenterMC）o在加工中心的基础上，通过增加多工作台(托盘)自动交换装置(Auto

5、Pallet ChangerAPC)以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元(Flexible Manufacturing Cell FMC) o在FMC和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统(Flexible Manufacturing SystemFMS) o从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销售的全面自动化的、完整的生产制造系统，称为计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing SystemCIMS)第一章第一章 数控系统概述数控系

6、统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)1.2.1数控系统的基本组成与基本原理第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)1.2.1数控系统的基本组成与基本原理 o数控系统是所有数控设备的核心o数控系统的主要控制对象是坐标轴的位移(包括移动速度、方向、位置等)，其控制信息主要来源于数控加工或运动控制程序o数控系统的最基本组成应包括：程序的输入/输出装置、数控装置、伺服驱动这三部分 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系

7、统)(1)输入/输出装置作用是进行数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出o 键盘和显示器是最基本的输入/输出装置o 还可配光电阅读机，磁带机或软盘驱动器等第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)(2)(2)数控装置数控装置是数控系统的核心是数控系统的核心o由输入/输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成o作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各部分进行规定的动作o在这些控制信息和指令中，

8、最基本的是坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量指令。它经插补运算后生成，提供给伺服驱动，经驱动器放大，最终控制坐标轴的位移。它直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。o此外，根据系统和设备的不同，如：在数控机床上，还可能有主轴的转速、转向和起、停指令；刀具的选择和交换指令；冷却、润滑装置的起、停指令；工件的松开、夹紧指令；工作台的分度等辅助指令。在基本的数控系统中，它们是通过接口，以信号的形式提供给外部辅助控制装置，由辅助控制装置对以上信号进行必要的编译和逻辑运算，放大后驱动相应的执行器件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系

9、统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)(3)伺服驱动接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，以加工出符合图样要求的零件o伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一o伺服驱动通常由伺服放大器(亦称驱动器、伺服单元)和执行机构等部分组成第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o 数控系统的配置和组成除三个最基本的组成部分最基本的组成部分外，还可能有:o PLC o 测量检测装置 o 数控机床的机床本体由:主轴传动装置、进给传动装

10、置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o 数控机床进行零件加工的基本操作过程o 程序编制 (手动编程、自动编程 2)o 数控机床通电初始化 o 程序输入 o 加工相关参数输入 o 运行加工程序，完成零件的数控加工 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述1.21.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC(CNC系统系统) ) 计算机数控系统的基本工作原理计算机数控系统的基本工作原理o 信息输入o 译码转换 o 数据处理 o 轨迹插补

11、 o 伺服驱动o 程序管理第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o 1.2.2 数控系统的分类数控系统的分类o 1按工艺用途分类按工艺用途分类o 1）金属切削类机床数控系统o 2）金属成型类机床数控系统o 3）特种加工类机床数控系统 o 2.按控制运动的方式分类按控制运动的方式分类o 1）点位控制数控系统o 2）点位直线控制数控系统 o 3）轮廓控制数控系统图1-1 点位控制第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o 3按伺服控制方式分类按伺服控制方

12、式分类o 1）开环控制数控系统o 2）闭环控制数控系统o 3）半闭环控制数控系统o 还可以按照数控系统的功能o 水平、按照可联动的坐标轴o 数等进行分类 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o 1.2.3 CNC系统的特点与功能系统的特点与功能o 1.CNC的特点o 1)灵活性o 2)通用性o 3)可靠性o 4)数控功能多样性o 5)使用维修方便o 6)易于实现机电一体化第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o 2CNC系统的功能控制功能准备功能

13、插补功能固定循环加工功能进给功能主轴功能辅助功能刀具功能和第二辅助功能补偿功能字符图形显示功能自诊断功能通信功能人机对话程编功能控制功能控制功能五轴联动机床准备功能准备功能插补功能插补功能进给功能进给功能固定循环加工功能固定循环加工功能o 在数控加工过程中，有些加工工序如：钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等，所需完成的动作循环十分典型，数控系统事先将这些循环用G代码进行定义，在加工时使用这类G代码，可大大简化编程工作量。主轴功能、辅助功能、刀具功能华中补偿功能o 刀具半径补偿图例：基本思想：刀具半径补偿的计算就是根据零件轮廓和刀具半径值计算出刀具中心的运动轨迹。刀具半径补偿示例：o %001

14、0o N20 T0101； （转1号刀，执行1号刀补）o N30 M03 S1000； （主轴按1000rrain正转）o N40 G00 X00 Z100； （快速点定位）o N50 G42 G01 X00 Z00 F100（刀补建立）o N60 X400；o N70 Z-180； （刀补进行）o N80 X800；o N90 G40 G00 X850 Z100； （刀补取消）o N100 G28 U0 W0； （返回参考点）o N110 M30；刀具偏置补偿刀具偏置补偿刀具几何补偿刀具几何补偿 -刀具偏置补偿刀具偏置补偿 -绝对偏置补偿绝对偏置补偿 -相对偏置补偿相对偏置补偿 -刀具磨损补

15、偿刀具磨损补偿刀具半径补偿刀具半径补偿刀具半径补偿刀具半径补偿刀具长度补偿铣床刀具长度补偿铣床反向间隙补偿、螺距补偿反向间隙补偿、螺距补偿自诊断功能、通讯功能自诊断功能、通讯功能Date:27.04.2014File:03_Operating_E.46SINUMERIKSiemens AG 2000. All rights reserved.SITRAINTraining forAutomation and Drives诊断区诊断区报警和提示信息的报警号和报警内容的形式显示在报警栏中。报警和提示信息的报警号和报警内容的形式显示在报警栏中。华中华中“世纪星世纪星”数控系统显示功数控系统显示功能能

16、图形仿真模拟显示图形仿真模拟显示人机对话编程功能人机对话编程功能图形轨迹模拟显示（车）图形轨迹模拟显示（车）图形轨迹模拟显示（铣）图形轨迹模拟显示（铣）第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o 1.2.4数控指令的标准代码数控指令的标准代码lISO (International Standard Organization )代码国际标准化协会代码国际标准化协会 lEIA （ Electronic Industries Association ）代码代码 美国电子工业协会美国电子工业协会ISO代码具有信息量大，可靠性高等优

17、点，目前世代码具有信息量大，可靠性高等优点，目前世界各国都采用界各国都采用ISO代码，代码，EIA代码发展较早。代码发展较早。 我国规定新产品一律采用我国规定新产品一律采用ISO代码。代码。加工程序的结构加工程序的结构 加工程序加工程序主程序和子程序主程序和子程序 程序段程序段(block) 字字(word) 地址和数据地址和数据N NG GX X. .Y Y. .F FS ST TM MLFLF 程序段序号程序段序号 准备机能字准备机能字 坐标字坐标字 进给功能字进给功能字 主轴转速功能字主轴转速功能字 刀具功能字刀具功能字 辅助功能字辅助功能字 结束符结束符 N003 G90 G01 X+

18、35. Y+279.3 Z-429.7 S1000 T02 F500 M07N003 G90 G01 X+35. Y+279.3 Z-429.7 S1000 T02 F500 M07；程序段格式程序段格式常用地址字符常用地址字符地址字地址字意意 义义A 、B、 C围绕围绕X、Y、Z轴旋转的旋转轴角度尺寸字轴旋转的旋转轴角度尺寸字F 、S、T进给速度指定机能、主轴速度机能、刀具机能进给速度指定机能、主轴速度机能、刀具机能G准备机能准备机能I、J、K插补参数插补参数M辅助机能辅助机能N程序段序号程序段序号U、V 、W与与X、Y、Z轴平行的第轴平行的第2移动坐标尺寸字移动坐标尺寸字X 、Y、 Z主坐

19、标轴主坐标轴X、Y、Z移动坐标尺寸字移动坐标尺寸字G指令指令 准备功能准备功能国际标准化组织准规定的准备功能指令代码国际标准化组织准规定的准备功能指令代码G代码代码 o模态代码模态代码( (又称续效代码）：又称续效代码）：一经在一个程序段中指定，其功一经在一个程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同组其它能一直保持到被取消或被同组其它G代码所代替代码所代替o非模态代码：非模态代码：的功能仅在所出现的程序段内有效的功能仅在所出现的程序段内有效o同组的任意两个代码不能出现在一个程序段中如同组的任意两个代码不能出现在一个程序段中如 G00G01X100Z100G00G01X100Z100o不同组的

20、不同组的G G代码根据需要可以在一个程序段中出现如代码根据需要可以在一个程序段中出现如 G90G01X100Z100G90G01X100Z100o N001 G01 G17 G41X_Y_F_;o N002 X_Y_;o N003 G03 X_Y_I_J_;o N004 X_Y_I_J_;o N005 G01 X_Y_;o N006 G00G40X_Y_;1.1.工件坐标系设定指令工件坐标系设定指令通过设定刀具对刀点来建立工件坐标系。通过设定刀具对刀点来建立工件坐标系。G92 IP_;G92 IP_;如如G92X_Z_;G92X_Z_;表示建立工件坐标系，对刀点在工件表示建立工件坐标系，对刀点

21、在工件坐标系中的坐标为坐标系中的坐标为X400.Z250.X400.Z250.IP_:IP_:绝对坐标编程时是终点坐标，相对坐标编程时绝对坐标编程时是终点坐标，相对坐标编程时时刀具移动的距离。时刀具移动的距离。G92 X400. Z250. G92 X400. Z250. 400400250250z zx x以以FANUCFANUC系统为例系统为例 一、与坐标系有关的一、与坐标系有关的G G代码代码G92G92、G54G54G59G59、 G52G52、 G17G17、 G18G18、G19G19 重要说明：重要说明： (1) 在执行此在执行此G92指令之前必须先进行对刀，通过调整机床，指令之

22、前必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上（即在执行将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上（即在执行G92指令之指令之前，刀尖的位置要在前，刀尖的位置要在X400Y250.上）。上）。 (2) 此指令并不会产生机械移动，只是把这个坐标值存储在此指令并不会产生机械移动，只是把这个坐标值存储在数控装置内，从而建立新的坐标系。数控装置内，从而建立新的坐标系。 （3 3）设定的坐标系在机床重开机时消失）设定的坐标系在机床重开机时消失 此法复杂容易出错！用时要特别小心！此法复杂容易出错！用时要特别小心！ 此法最好不用，而用刀具偏置法来设定工件坐标系。此法最好不用，而用刀具偏置法来设定

23、工件坐标系。选择工件坐标系指令选择工件坐标系指令（G54G54G59G59）指令格式：指令格式： G54G54 IP_: IP_: G59 G59 G54G54为缺省值。为缺省值。 G54G55参考点参考点机床坐标系原点机床坐标系原点可用可用G54G59指令来代替指令来代替G92建立工件坐标系。它是先测定出工件原点在机建立工件坐标系。它是先测定出工件原点在机床坐标系中的坐标值，并把该值用床坐标系中的坐标值，并把该值用MDI方式输入，因而该值无论断电与否都方式输入，因而该值无论断电与否都将一直被系统所记忆，直到重新设置为止。很多数控系统都提供将一直被系统所记忆，直到重新设置为止。很多数控系统都提

24、供G54G59指令，完成共预置六个工件原点的功能。指令，完成共预置六个工件原点的功能。设定局部坐标系指令（设定局部坐标系指令（G52）G52 X100. Y50.;执行此指令后，程序指定的坐标值都是局部坐标系中的值。执行此指令后，程序指定的坐标值都是局部坐标系中的值。取消局部坐标系指令：取消局部坐标系指令：G52IP0; 如如G52X0Z0； 机床坐标系原点机床坐标系原点参考点参考点局部坐标系局部坐标系局部坐标系局部坐标系G59G59G58G58G57G57G56G56G55G55G54G54 坐标平面设定指令（坐标平面设定指令（G17G17，G18G18，G19G19） G17-xyG17-

25、xy平面平面; G17; G17为缺省值。为缺省值。 G18-zxG18-zx平面平面; ; G19-yz G19-yz平面平面. .对于三轴联动的铣床和加工中心，常用这些指令指定在哪一对于三轴联动的铣床和加工中心，常用这些指令指定在哪一个平面内进行加工。对于两轴联动的机床，如数控车床，由个平面内进行加工。对于两轴联动的机床，如数控车床，由于总是在于总是在XZXZ平面内运动，故无需设定平面指令。平面内运动，故无需设定平面指令。Z/XZ/X平面平面G18G18Y/ZY/Z平面平面G19G19X/YX/Y平面平面G17G17Y YX XZ Z坐标值尺寸坐标值尺寸G G代码代码（1 1）绝对值和增量

26、值编程指令（）绝对值和增量值编程指令（G90G90，G91G91）绝对编程：G90 G01 X100.0 Z50.0;增量编程：G91 G01 X60.0 Z-100.0;50XBAZ15010040O注：在某些机床中用注：在某些机床中用X X、Z Z表示绝表示绝对编程，用对编程，用U U、W W表示相对编程，允许在表示相对编程，允许在同一程序段中混合使用绝对和相对编程同一程序段中混合使用绝对和相对编程方法方法!绝对：绝对：G01 X100.0Z50.0G01 X100.0Z50.0；相对：相对：G01 U60.0 W-100.0;G01 U60.0 W-100.0;混用：混用：G01 X10

27、0.0 W-100.0G01 X100.0 W-100.0；G01 U60.0 Z50.0;G01 U60.0 Z50.0;这种编程方法不需要在程序段前这种编程方法不需要在程序段前用用G90G90或或G91G91来指定。来指定。（2 2）公制，英制转换指令）公制，英制转换指令G20G20；英制输入英制输入G21G21；公制输入，默认公制输入，默认G21G21 (3)(3)直径编程与半径编程直径编程与半径编程 G36 G36 直径编程，直径编程，缺省值。出厂一般设为直径编程缺省值。出厂一般设为直径编程 G37 G37 半径编程半径编程三、关于参考点的三、关于参考点的G G代码代码 （1 1）自动

28、返回参考点指令（）自动返回参考点指令（G28 IP_G28 IP_） （2 2）自动从参考点返回指令（）自动从参考点返回指令（G29 IP_G29 IP_） oG28G28和和G29G29指令应用的例子；刀具从指令应用的例子；刀具从A A经经B B点返回参考点点返回参考点R R，换刀后经由，换刀后经由B B点返点返回回C C点点o%0001%0001oT0101T0101oG00X150.0Z5.0G00X150.0Z5.0oG28 X200.0 Z200.0G28 X200.0 Z200.0；返回参考点（；返回参考点（ABRABR）oT0202T0202； 在参考点换刀在参考点换刀oG29

29、X80.0 Z50.0G29 X80.0 Z50.0； 从参考点经由从参考点经由B B点返回到点返回到C C点（点（RBCRBC） 辅助功能字辅助功能字 M M指令指令功能：主要用于数控机床开、关量的控制功能：主要用于数控机床开、关量的控制, ,如开、停冷却泵；主轴正反转、如开、停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等停转；程序结束等组成：组成：M M后带二位数字组成，共有后带二位数字组成，共有100100种（种（M00M00M99M99）。）。示例：示例：M02M02，M03M03，M08M08等等M00M00暂停指令暂停指令 o在包含在包含M00 M00 的程序段执行后自动运行停止，的程序段

30、执行后自动运行停止， 机床的主轴、进给和冷却液都自机床的主轴、进给和冷却液都自动停止。程序停止时所有的模态信息保持不变，用动停止。程序停止时所有的模态信息保持不变，用“循环起动循环起动”按钮恢复自动按钮恢复自动运行。运行。oM01M01计划暂停，计划暂停，在在“任选停止任选停止”按键被按下时，按键被按下时，M01M01才有效。才有效。oM02M02程序结束程序结束，机床的主轴、进给和冷却液全部停止，并使机床复位。该，机床的主轴、进给和冷却液全部停止，并使机床复位。该指令必须出现在程序的最后一个程序段中。指令必须出现在程序的最后一个程序段中。oM30M30程序结束，程序结束，并返回到程序开始处并

31、返回到程序开始处 。oM03M03、M04M04和和M05M05主轴正转、反转和停止。主轴正转、反转和停止。oM07M07、M08M08和和M09M09冷却液开、关指令。冷却液开、关指令。oM98M98、M99M99子程序调用和返回指令。子程序调用和返回指令。 主程序与子程序主程序与子程序 子程序调出的形式：子程序调出的形式： M98 P_ _ ； 子程序号子程序号 重复调用次数（最大重复调用次数（最大999） O0001; M98P1000; M30; O1000; M98P2000; M99; O2000; M98P3000; M99;主程序主程序子程序子程序子程序子程序1 1重嵌套重嵌套

32、2 2重嵌套重嵌套o 如在华中数控和如在华中数控和SIEMENS系统中，子程序调用格式：系统中，子程序调用格式：o M98 P_ L_； o 子程序号子程序号o 重复调用次数（最大重复调用次数（最大999）o 如如M98 P0003L6o %O0003o .o .o .o M99F、S、T、D指令 F 指令 指定（合成）进给速度指令（组成：组成：F 后带若干位数字，如后带若干位数字，如F150、F3500等。其中数字表示实际的合成速度值。）等。其中数字表示实际的合成速度值。）o 单位：单位：G98每分钟进给量每分钟进给量mm/min，G94为缺省值为缺省值。o G99主轴每转一转刀具进给量主轴

33、每转一转刀具进给量mm/r注意：注意：在在G01、 G02、 G03方式下，方式下，F一直有效，直到被新的一直有效，直到被新的F值所取值所取代。而在代。而在G00方式下，快速移动的速度是各轴的最高速度，与方式下，快速移动的速度是各轴的最高速度，与F无无关。关。机床控制面板上的倍率按键机床控制面板上的倍率按键,F可在一定范围内进行倍率修调，但可在一定范围内进行倍率修调，但攻丝循环攻丝循环G76、G82,螺纹切削螺纹切削G32除外。除外。进给功能字进给功能字S S指令（切削速度）指定主轴转速指令组成：组成：S S 后带若干位数字，如后带若干位数字，如S500S500、35003500等。其中数表示

34、实际的主轴转速值。等。其中数表示实际的主轴转速值。单位：单位： r/minr/min。 G96G96恒线速度（单位：恒线速度（单位：m/min)m/min) G97 G97取消恒线速度，取消恒线速度，G97G97为缺省值。为缺省值。 如：如：S200T0101;S200T0101; G96S200; G96S200; G97S500; G97S500;主轴转速功能字主轴转速功能字刀具功能字T、D、H 指令 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。T、D 后跟两位数字，如 T01、D02等。其中数字分别表示字分别表示存放的在库中的刀具号和刀具长度（存放的在库中的刀具号和刀具长度（H）、半径补

35、偿）、半径补偿（D）寄存器号。上述两个指）寄存器号。上述两个指 令分别表示后续加工将令分别表示后续加工将选择刀库中选择刀库中01号刀具和采用号刀具和采用D02寄存器中的数值进行寄存器中的数值进行补偿。补偿。若用四位数码指令时，例如若用四位数码指令时，例如T0102，则前两位数字表示刀号，则前两位数字表示刀号，后两位数字表示刀补号。由于不同的数控系统有不同的后两位数字表示刀补号。由于不同的数控系统有不同的指定方法和含义，具体应用时应参照所用数控机床说明指定方法和含义，具体应用时应参照所用数控机床说明书中的有关规定进行。书中的有关规定进行。第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计

36、算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o2.数控程序组成及格式o 数控程序由若干个“程序段”组成，每个程序段由若干个“字”按一定格式组成，各程序段之间用程序段结束符来分隔开o 程序段格式有多种形式如固定顺序格式及有分隔符的顺序格式等程序段格式现在已很少使用o 现在广泛应用的是“字地址可变程序段”格式，又称“字地址格式”。在这种格式中，在前面程序段已写明且本程序段又无变化的那些字可不必重写，在尺寸字中前置零可以省略而只写有效数字，因此各个程序段的长度（即程序字的个数）是可变的。o下面是这种格式的例子：o N50 G01 X108.467 Z67.5 F0.3 S250 T12 M

37、08 ；o N52 X95.4 ；o 上例可看出，程序段由顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字和程序结束符LF（或CR）组成。此外，还有插补参数字等。o 实际使用时，常用符号“；”表示LF（或CR），作为结束标记 第一章第一章 数控系统概述数控系统概述 1.2数控系统与计算机数控系统数控系统与计算机数控系统(CNC系统系统)o下面是一最简单的加工程序实例：oO0001；oN1 G00 G90 G80 G54；oN2 S800 M03；oN3 G00 X100 Y100；oN4 Z-100；oN5 G01 Z-120 F100；oN6 G00 Z0；oN7

38、 M02； o在某些系统中程序号除可以用字符%代替O外，有的还可以直接用多字符程序名代替程序号o程序的结束标记用M指令中的M02和M30表示，且必须写在程序的最后，代表着一个加工程序的结束o为保证最后程序段的正常执行，通常要求M02（M30）也必须单独占一程序段。此外，M99及M17也可以用作程序结束标记，以表示子程序的结束 一、基本坐标系一、基本坐标系机床坐标轴机床坐标轴： 为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制定了统一的标准，规定直线进给坐标轴用X,Y,Z表示，称基本坐标基本坐标轴轴。X,Y,Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔法则右手笛卡尔法则确定，如下图所示图中大拇指指

39、向X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向Z轴的正方向。机床坐标系坐标轴应遵循的原则运动方向的确定 刀具相对与静止工件而运动的原则，且刀具远离工件的方向刀具相对与静止工件而运动的原则，且刀具远离工件的方向为坐标轴正方向。为坐标轴正方向。则坐标系用加“”的字母表示，按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，则有：o+X=-X +Y=-Y +Z=-Zo+A=-A +B=-B +C=-C确定机床坐标轴的正方向坐标轴方向的确定1、Z轴坐标的运动轴坐标的运动 一般取产生切削力的主轴轴线方向为Z轴方向2、X轴坐标的运动轴坐标的运动 X轴一般位于平行于工件装夹面的水平面内，且垂直于Z轴

40、，车床上是对应刀架的径向移动方向。3、轴坐标的运动、轴坐标的运动 轴（车床上通常设为虚轴）于轴和轴一起构成遵循右手笛卡尔坐标系。确定机床坐确定机床坐标系各坐标标系各坐标轴的具体方轴的具体方位的方法位的方法坐标轴运动方向的确定1、X、Y、Z坐标轴与正方向的确定 （1）Z坐标轴 3）、若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。 1）、 Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。2）、若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。（2）、X坐标轴 4）、对刀具和工件均不旋转的机床（刨床）

41、，X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。 1）、X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内的运动的主要坐标。2）、对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。3）、对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。（3）、Y坐标轴 根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。注

42、：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W。 2、旋转运动 旋转运动A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，其正方向按照右旋螺纹旋转的方向。 4 4轴联动的数控机床的坐标系轴联动的数控机床的坐标系5 5轴联动的加工中心的坐标系轴联动的加工中心的坐标系主轴正旋转方向：从主轴尾端向前端(装刀具或工件端)看顺时针方向旋转为主轴正旋转方向对于普通卧式数控车床，主轴的正旋转方向与C轴正方向相同 3、主轴正旋转方向与c轴正方向的关系对于钻、镗、铣加工中心机床，主轴的正旋转方向为右旋螺纹进入工件的方向，与c轴正方向相反四 机床坐标系与工件坐标系1

43、机床坐标系与机床原点、机床参考点(1)机床坐标系 机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系，并建立在机床原点上。(2)机床原点（通常有机床制造厂确定） 现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。 机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。一般取在机床运动方向的最远点。 通常车床的机床零点多在主轴法兰盘接触面的中心即主轴前端面的中心上。主轴即

44、为Z轴，主轴法兰盘接触面的水平面则为X轴。+X轴和+Z轴的方向指向加工空间。 在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见下图 (3)机床参考点也是机床上的一个固定点，不同于机床原点 回零操作（回参考点）后表明机床坐标系建立机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置数控装置通电时并不知道机床原点，为了在机床工作时正确建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床启动时，首先要进行机动或手动的回参考点，以建立机床坐标系。机床原点实际上是通过返回（或称寻找）机床参考点来确定的。归纳总结归纳总结：机床开机后回参考点的目的就是为了找到机床原点，建立机床坐标系。2工件坐标系与工件坐标系原点(1)工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。(2)工件坐标系原点 也称为工件原点或编程原点，由编程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点n工件原点选择：n1.与设计基准一致n2.尽量选在尺寸精度高，粗糙度低 的工件表面n3.最好在工件的对称中心上n4.要便于测量和检测工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标