数控机床参考资料

1、数控技术是集机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体的一门交叉学科，是现代制造技术的基础。,不仅具有较强的理论性，同时具有较强的实用性和操作性。,第一章 绪论,第一节 数控技术的基本概念 第二节 数控机床的组成和分类 第三节 数控机床的特点及适用范围,主要内容,自从上20世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化； 数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，CAD/CAM，FMS (Flexible Manufacturing System) 和CIMS (Computer Integr

2、ated Manufacturing System) 、敏捷制造和智能制造等，都建立在数控技术之上；,一、概述,数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段； 是国家的战略技术，基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业； 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。,主要内容,什么是机床数控技术 (Numerical Control Technology）? 利用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种技术。 什么是数控机床（Numerical Control Machine Tools）? 数控机床是一个装有数字控制系统的机床，该系统能够处理加工程序,

3、控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动。,主要内容,什么是数控系统（Numerical Control System）? 是一种程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。,什么是计算机数控系统（Computer Numerical Control，CNC）? 是以计算机为核心的数控系统。,主要内容,数控系统组成： 数控装置、可编程序控制器、主轴驱动及进给装置等部分。,数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。,主要内容,二、数控机床的工作流程,数控加工程序的编制,输 入,译码,刀具补偿,插补,位置控制和机床加工,主要内容,1. 数控加工程序的编制

4、 (Numerical Control Programming)：,二、数控机床的工作流程,零件加工前，首先确定零件的工艺过程、工艺参数、几何参数以及切削用量等; 然后根据数控机床编程手册规定的代码和程序格式编写零件加工程序单; 早期的数控机床还需将零件加工程序清单由穿孔机制成穿孔带以备加工零件用; 较简单的零件，采用手工编程；形状复杂的零件，用自动编程。,主要内容,2. 输入(Input)： 任务：把零件程序、控制参数和补偿数据输入到数控装置中去。 方法：因输入设备而异，有纸带阅读机输入、键盘输入、磁带和磁盘输入以及通信方式输入。 工作方式： (1)边输入边加工，即在前一个程序段加工时，输入

5、后一个程序段的内容； (2)一次性地将整个零件加工程序输入到数控装置的内部存储器中，加工时再把一个个程序段从存储器中调用进行处理。,二、数控机床的工作流程,主要内容,3. 译码(Decode),二、数控机床的工作流程,数控装置接受的程序是由程序段组成，计算机不能直接识别; 译码程序就像一个翻译，按照一定的语法规则将上述信息解释成计算机能够识别的数据形式，并按一定的数据格式存放在指定的内存专用区域; 在译码过程中对程序段还要进行语法检查，有错则立即报警。,主要内容,4. 刀具补偿(Cutter Compensation),二、数控机床的工作流程,零件加工程序通常是按零件轮廓轨迹编制的; 刀具补偿

6、的作用：把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹运动，加工出所要求的零件轮廓； 刀具补偿方式：刀具半径补偿和刀具长度补偿。,主要内容,5. 插补(Interpolation),二、数控机床的工作流程,插补的目的是控制加工运动，使刀具相对于工件作出符合零件轮廓轨迹的相对运动； 插补是在已知曲线的种类、起点、终点和进给速度的条件下，在曲线的起、终点之间进行“数据点的密化”。在每个插补周期内运行一次插补程序，形成一个个微小的直线数据段。 注意：只有在辅助功能（换刀、换挡、切削液开与关等）完成后才能进行插补。,主要内容,6. 位置控制和机床加工,二、数控机床的工作流程,位置控制的任务是在每个采样周期内，将插补

7、计算出的指令位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制伺服电动机； 电动机使机床的运动部件带动刀具相对于工件按规定的轨迹和速度进行加工； 在位置控制中通常还应完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。,第一节 数控技术的基本概念 第二节 数控机床的组成和分类 第三节 数控机床的特点及适用范围 第四节 数控技术的发展趋势,一、数控机床的组成,主要内容,数控系统组成,机床I/O电路和装置,检测装置,主轴驱动装置,进给驱动装置,主轴伺服单元,进给伺服单元,计算机,数 控,装 置,操作面板,PLC,计算机数控系统,机,床,辅助控制机构,进给传动机构,主运动机构

8、,输入输出,装置,一、数控机床的组成,主要内容,CNC系统与外部设备进行交互的装置; 主要实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印; 数控机床常用的输入输出设备有：纸带阅读机，纸带穿孔机、磁带和磁盘读入器，人机交互用的操作键盘和显示器等; 功能较高的可能还包含有一套自动编程机或计算机辅助设计/计算机辅助制造系统。,一、数控机床的组成,1. 输入输出设备(Input and Output Devices),主要内容,操作面板 人机交互,主要内容,液晶显示器,MDI键盘,功能键,机床控制面板,急停按钮,主要内容,主要内容,通讯：现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用

9、通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有： 串行通讯（RS-232等串口）； 自动控制专用接口和规范（DNCDirect Numeric Control方式，MAPManufacture Automation Protocol协议等）； 网络技术（Internet，LAN等）。,一、数控机床的组成,一、数控机床的组成,2. 数控装置(CNC单元),数控装置是数控机床的核心,作用：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。 组成：计算机系统，输入输出接口板，机床控制器（PLC），以及相应

10、的控制软件等。,数控装置的主要功能： 多坐标控制（多轴联动） 插补功能（直线、圆弧、样条等） 程序输入、编辑和修改（人机对话、MDI、上位机通信输入） 故障自诊断功能（发现故障，查明类型和部位，并发出报警） 补偿功能（刀具半径补偿、刀具长度补偿、反向间隙补偿、螺距误差补偿、温度补偿等）,一、数控机床的组成,数控装置的主要功能： 信息转换（EIA/ISO代码转换、英制/米制转换、坐标转换、绝对值/增量值转换等） 多种加工方式选择（多种加工方式循环、重复加工、凹凸模加工、镜像加工等） 辅助功能（M功能，规定主轴的起停和转向，切削液开、关，刀具更换） 显示功能（用CRT或LCD显示程序、参数等） 通

11、信和联网功能,一、数控机床的组成,一、数控机床的组成,3. 伺服系统(Servo System),一、数控机床的组成,接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件(如主轴驱动、进给驱动)。,组成：伺服控制电路、功率放大线路和伺服电动机等。 常用的伺服电动机：步进电动机、电液马达、直流伺服电动机和交流伺服电动机。,华中世纪星系列数控装置、伺服驱动器及伺服电机,FANUC 系列 150i 型数控装置及伺服驱动器,一、数控机床的组成,4. 测量反馈装置,一、数控机床的组成,组成：测量部件和相应的测量电路； 作用：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。没有测量反馈装置的系统称

12、为开环控制系统； 常用的测量部件：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅和磁尺等。,一、数控机床的组成,直线光栅,圆光栅,一、数控机床的组成,机床本体组成,主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构） 支承件（立柱、床身等） 特殊装置（如刀具自动交换系统，工件自动交换系统） 配套部件（冷却、排屑、防护、润滑、照明） 辅助装置（编程机、对刀仪等）,一、数控机床的组成,5. 机床本体,主要内容,二、数控机床的分类,主要内容,点位控制(Point-to-Point Control),1. 按机械加工的运动轨迹分类,仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动； 对轨迹不作控制要求

13、； 单坐标或两坐标同时快移； 运动过程中不进行任何加工; 适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。,二、数控机床的分类,主要内容,直线控制(Straight-Line Control),二、数控机床的分类,不仅要保证点与点之间的准确定位，而且要控制两相关点之间的位移速度和路线； 路线一般由与各坐标轴平行的直线段或与坐标轴成45度的斜线组成； 刀具移动过程中进行切削； 适用范围：简易的数控车床和铣床。机床一般有2-3个可控轴，但同时可控的只有一个轴。,主要内容,轮廓控制(Contour Control),二、数控机床的分类,同时控制两个和两个以上的轴，对位置和速度进行严格的不间断控制

14、； 可加工任意斜率的直线、圆弧、抛物线或其它函数关系的曲线； 具有直线和圆弧插补功能、刀具补偿功能、机床轴向运动误差补偿、螺距误差补偿和反向间隙误差补偿等功能； 适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等。,两坐标加工,三坐标加工,四坐标加工,五坐标加工,二、数控机床的分类,适用于平面曲线类零件的加工,适用于具有沿机床主轴方向单调特性的空间曲面类零件的加工,适用于具有复杂形状特性的空间曲面类零件的加工,适用于具有任意复杂形状特性的空间曲面类零件的加工,开环控制(Open-loop Control),二、数控机床的分类,2. 按伺服系统的控制原理分类:,特点: 没有位置检测装置，信号单向； 一般以

15、步进电机作为伺服驱动部件； 速度、精度低（受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构传动精度的影响）； 结构简单、稳定、成本低、调试维修方便； 适用范围：精度不高的经济型、中小型数控机床。,主要内容,闭环控制(Closed-loop Control),特点: 带有位置检测装置,安装在机床刀架或工作台等运动执行部件上; 可以消除包括工作台在内的传动环节误差，具有很高的定位精度； 系统稳定性受到影响,调试困难,且结构复杂、价格昂贵； 适用范围：精度要求很高的数控铣床、超精车床和超精铣床等。,二、数控机床的分类,半闭环控制(Semi-closed-loop Control),二、数控机床的分类,特

16、点: 带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部; 可以获得稳定的控制特性（其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好），调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜。 适用范围：广泛应用。,主要内容,按工艺方法分,数控车床 (CNC Lathe),二、数控机床的分类,主要内容,按工艺方法分,数控车床,二、数控机床的分类,主要内容,数控铣床,二、数控机床的分类,(CNC Milling Machine),主要内容,加工中心,二、数控机床的分类,(Machining Center),主要内容,数控冲床,二、数控机床的分类,(CNC Punch),主要内容,五轴工具磨床,二、数控机床的分类,(5-a

17、xis Tool Grinder),主要内容,按工艺方法分,线切割 机床,二、数控机床的分类,（Wire Cutting Machine）,主要内容,按工艺方法分,车削,三、数控加工示例,主要内容,按工艺方法分,三、数控加工示例,铣削,主要内容,按工艺方法分,磨削,三、数控加工示例,主要内容,按工艺方法分,叶片加工,五轴铣削,三、数控加工示例,主要内容,激光切割加工,三、数控加工示例,主要内容,水切割加工,三、数控加工示例,第一节 数控技术的基本概念 第二节 数控机床的组成和分类 第三节 数控机床的特点及适用范围 第四节 数控技术的发展趋势,主要内容,加工零件的适应强，灵活性好 加工精度高，产

18、品质量稳定 生产率高 减少工人劳动强度 生产管理水平提高,一、数控机床的特点,主要内容,二、数控机床的适用范围,数控机床的确具有普通机床所不具备的许多优点。而且它的应用范围还在不断扩大，但是在目前还不能完全取代普通机床，也就是说，它不能以最经济的方式来解决加工制造中所有问题。,主要内容,二、数控机床的适用范围,主要内容,二、数控机床的适用范围,当零件不太复杂，生产批量较小时，宜采用通用机床； 当生产批量较大时，宜采用专用机床； 当零件复杂程度较高时，宜采用数控机床。,第二章 数控加工编程基础,第一节 概述 第二节 编程的基础知识 第三节 常用准备功能指令的编程方法 第四节 数控编程的工艺处理,

19、主要内容,一、零件加工程序的结构,O0600 N010 G92 X0 Y0 ； N020 G90 G00 X50 Y60； N030 G01 X20 Y50F150 S300 T12 M03； N0100 G00 X-50 Y-60 M02 M30；,程序名,程序内容 （由若干个程序段组成）,程序段,1. 程序的构成,主要内容,一、零件加工程序的结构,程序名：一个程序必需的标识符，由地址码后带若干位数字组成。,1. 程序的构成,常见的地址码有： “%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。如国产华中I型系统和德国西门子Sinumerik系统用 “%”，日本FANUC 系统用 “O”，美国的A

20、B8400系统用“P”。 后面所带的数字一般为48位。,主要内容,一、零件加工程序的结构,如O 0600,程序的编号,程序号的地址码,1. 程序的构成,主要内容,一、零件加工程序的结构,程序段,1. 程序的构成,以程序段序号开头，由地址符 N 后带若干数字组成； 以程序段结束指令结束。常用的有：“；”、“LF” 、“CR” 、“EOB”等，视具体数控系统而定； 每个程序段中有若干个指令字，每个指令字表示一种功能； 一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。,主要内容,一、零件加工程序的结构,2. 程序段格式,定义：是指一个程序段内字的排列顺序和表达方式。 分类： 固定顺序程序段格式； 带分隔符的

21、固定顺序(也称表格顺序)程序段格式； 字地址程序段格式（地址符可变程序段格式）。,主要内容,一、零件加工程序的结构,2. 程序段格式,特点： 程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟符号和数字； 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。 具有程序简单、可读性强、易于检查和修改等优点。,一、零件加工程序的结构,2. 程序段格式,N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ ；,字地址程序段的一般格式为：,一、零件加工程序的结构,2. 程序段格式,程序段可以认为是由若干个指令字组成，而指令字又由地址码和数字

22、及代数符号组成。指令字的组成如下例所示。,Z -25,地址码,数字与符号,一、零件加工程序的结构,主要内容,常用地址码及其含义,一、零件加工程序的结构,3. 主程序和子程序,O1000； M98P0020; M30;,O0020； M98P0010 M99;,O0010； M99;,子程序,主程序,子程序,数控加工程序可分为主程序和子程序。有些数控系统，子程序执行过程中还可以调用其他的子程序，即子程序嵌套。这样可以简化程序设计，缩短程序的长度。,主要内容,二、数控机床的坐标系,1. 坐标轴及运动方向的规定,统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。

23、同时也给 维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准，并且二者等效。,主要内容,二、数控机床的坐标系,（1）直线进给和圆周进给运动坐标系,坐标轴： 数控机床的每个进给轴（直线进给、圆进给） 定义为坐标系中的一个坐标轴。 数控机床坐标系统标准： 右手笛卡儿坐标系统。,主要内容,二、数控机床的坐标系,标准规定，不论机床的具体运动结果如何，机床的运动统一按工件静止而刀具相对于工件运动来描述； 以右手笛卡尔坐标系表达，其坐标轴用X，Y，Z表示，用来描述机床的主要平动轴，称为基本坐标轴； 若机床有转动轴，标准规定绕X，Y和Z轴转动的轴分别用A、B、C表示，其正向按右手螺旋定则确定。 如刀具

24、不动，工件运动的坐标用加“”的字母表示。 标准统一规定，以增大工件与刀具之间距离的方向(即增大工件尺寸的方向)为坐标轴的正方向。,主要内容,X、Y、Z U、V、W P、Q、R A、B、C D、E,Z坐标 Z坐标为平行于主轴轴线的进给轴。取刀具远离工件的方向为正方向(+Z)。 若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标； 若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,二、数控机床的坐标系,（2）机床坐标轴的确定方法,立式铣床,卧式车床,卧式镗铣床,立式升

25、降台铣床,主要内容,X坐标 在工件旋转的机床上（车床、外圆磨床等） X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等） Z轴水平（卧式） - 从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。 Z轴垂直（立式） 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边； 双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。,卧式车床,从刀具向立柱看,工件的径向并平行于横向拖板,从刀具(主轴)向工件看,主要内容,Y轴的确定 X、Z轴的正方向确定后，Y轴可按右手直角笛卡尔坐标系来判定。,A、B、C坐标轴 A、B、

26、C坐标分别为绕X、Y、Z坐标的回转进给运动坐标，在确定了X、Y、Z坐标的正方向后，可按右手螺旋定则来确定A、B、C坐标的正方向。,立式升降台铣床坐标系,卧式车床坐标系,主要内容,立式铣床坐标系,卧式铣床坐标系,主要内容,附加运动坐标 X、Y、Z为机床的主坐标系或称第一坐标系; 如除了第一坐标系以外还有平行于主坐标系的其它坐标系则称为附加坐标系; 附加的第二坐标系命名为、; 附加的第三坐标系命名为P、Q 、； 其它的回转坐标系命名为D、E等。,主要内容,二、数控机床的坐标系,（3）编程坐标系,工件和刀具是一对相对运动，X和X、+Y和+Y、+Z和+Z有确定关系。数控编程时，为了方便，一律假定工件不

27、动，全部用刀具的运动坐标系编程。,主要内容,二、数控机床的坐标系,2. 机床坐标系与工件坐标系,机床坐标系 机床上固有的坐标系； 确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围（如行程范围、保护区）等。,主要内容,二、数控机床的坐标系,2. 机床坐标系与工件坐标系,机床原点 机床原点：机床坐标系的原点； 对某一具体的机床来说，机床原点是固定的，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置。,主要内容,二、数控机床的坐标系,2. 机床坐标系与工件坐标系,机床参考点 是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点； 参考点相对于机床原点来讲是一个固定

28、值。 一般设在机床各轴正向极限的位置； 采用增量式测量系统的数控机床开机后，都必须做回零操作。,主要内容,二、数控机床的坐标系,2. 机床坐标系与工件坐标系,是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点（也称工件原点）所建立的坐标系； 编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定； 工件原点可用程序指令来设置和改变; 根据编程需要，在一个加工程序中可一次或多次设定或改变工件原点。,工件坐标系,主要内容,二、数控机床的坐标系,2. 机床坐标系与工件坐标系,工件坐标系的各坐标轴与机床坐标系相应的坐标轴平行，方向也相同，但原点不同； 工件随夹具在机床上安装后，要测量工件原点与机床原点间的

29、距离，此距离称为工件原点偏置 。,注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。,机床坐标系与工件坐标系的关系,二、数控机床的坐标系,2. 机床坐标系与工件坐标系,主要内容,二、数控机床的坐标系,3. 绝对坐标系和增量坐标系,绝对坐标系,在坐标系中，所有的坐标点均以固定的坐标原点为起点确定坐标值的，这种坐标系称为绝对坐标系。 如右图所示，A、B两点的坐标值均以固定的坐标原点计算的，其坐标值为XA10，YA20，XB30，YB50。,主要内容,二、数控机床的坐标系,3. 绝对坐标系和增量坐标系,增量(相对)坐标系,在坐标系中，运动轨迹(直线或圆弧)的终点坐标值是以起点开始计

30、算的，这种坐标系称为增量(相对)坐标系。 增量坐标系的坐标原点是移动的，坐标值与运动方向有关; 增量坐标常用U、V、W代码表示， U、V、W 轴分别与X、Y、Z轴平行且同向。,主要内容,二、数控机床的坐标系,3. 绝对坐标系和增量坐标系,选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便（如图纸尺寸标注方式等）及加工精度的要求，选用坐标的类型。,绝对坐标,增量坐标,主要内容,二、数控机床的坐标系,4.最小设定单位与编程尺寸的表示法,机床的最小设定单位，又成称脉冲当量，即数控系统能实现的最小位移量，是机床的一个重要指标。 一般为0.00010.01mm，根据具体的机床而定。 编程时，所有的编程尺

31、寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。 一种以最小设定单位为最小单位； 一种以毫米为单位，以有效位小数来表示。,各种功能字是程序段的主要组成部分，功能字又称为功能指令或功能代码。常用的功能代码有准备功能G代码和辅助功能M代码，另外，还有进给功能F代码，主轴速度功能S代码，刀具功能T代码等。,三、功能代码简介,是使CNC机床建立起某种加工方式的指令，规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。 分为模态代码和非模态代码。 模态代码表示在程序中一经被应用就一直有效，直到被同组代码取代为止； 同一组模态代码在同一程序段不能同时出现，否则只有最后的代码有效； 非模态指令只在本程序段中有

32、效。 组成：G后带二位数字组成，从G00到G99共100种。,三、功能代码简介,1. 准备功能G代码,作用：用于控制CNC机床开关量，如主轴正反转、冷却液的开停、工件的夹紧松开等。 组成：M后带二位数字组成，即Mnn。,三、功能代码简介,2. 辅助功能M代码,M00：程序停止，主轴、进给、冷却停。执行某固定的手动操作（如手动变速，换刀，工件调头等）。完成按启动键继续执行程序。 M01：计划(任选)停止。主轴、进给、冷却停。不同的是，只有在操作面板上的“任意停止”按键被按下时，M01才有效，否则这个指令不起作用。用于停机抽样检查或其它需要临时停车的场合。检查完按启动键继续执行程序。,三、功能代码

33、简介,2. 辅助功能M代码,M02：程序结束。主轴、进给、冷却停使数控系统处于复位状态。 M03、M04、M05：分别命令主轴正转、反转和停转。(方向是指正对z轴看去) M06：换刀指令。常用于加工中心机床刀库换刀前的准备动作。 M07、M08：切削液开。分别命令2号切削液(雾状)及1号切削液(液状)开。 M09：切削液停。 M10、M11：运动部件的夹紧及松开。 M30：程序结束。可使程序返回到开始状态。,三、功能代码简介,3. F、S、T代码续效代码,F代码进给速度功能代码 编码法:F进给速度数列序号（二位），这些数字不直接表示进给速度的大小，而是机床进给速度数列的序号(编码号)，具体的进

34、给速度需查表确定。 直接指定法:F进给速度值(mm/min或mm/r），即F后面跟的数字就是进给速度的大小。,三、功能代码简介,3. F、S、T代码续效代码,S代码主轴转速功能代码 组成：S 后带若干位数字，如S500、S3500等。其中数字表示实际的主轴转速值。它是模态指令。 单位： r/min。上述两个指令分别表示主轴转速：500r/min；3500r/min。,T代码刀具功能代码 在有自动换刀功能的数控机床上，该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。 T0101 表示1号刀选用1号刀补值，T0102 表示1号刀选用2号刀补值。,第一节 概述 第二节 编程的基础知识 第三节 常用准备功能指令的

35、编程方法 第四节 数控编程的工艺处理,一、与坐标系相关的指令,1. 绝对坐标与增量坐标指令G90、G91,在一般的机床数控系统中，为方便计算和编程，都允许绝对坐标方式和增量坐标方式及其混合方式编程。 G90表示程序段中的坐标尺寸为绝对坐标值； G91表示为增量坐标值。,一、与坐标系相关的指令,1. 绝对坐标与增量坐标指令G90、G91,绝对坐标与增量坐际,例：图示出AB和BC两个直线插补程序段的运动方向及坐标值。现假定AB已加工完毕，要加工BC段，刀具在B点，则该加工程序段为：,绝对坐标方式： G90 G01 X30 Y40 F*; 增量坐标方式： G91 G01 X-50 Y-30 F*;,

36、一、与坐标系相关的指令,1. 绝对坐标与增量坐标指令G90、G91,这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（既无G90又无G91），默认一般是在G90状态下。 在某些机床的增量坐标尺寸不用G91指定，而是在运动轨迹的起点建立平行于X、Y、Z的增量坐标系U、V、W。,注意：,G01 U-50 V-30 F* G91 G01 X-50 Y-30 F*,等效,一、与坐标系相关的指令,2. 坐标系设定指令G92,用来建立工件坐标系。 G92规定了工件坐标系原点的位置。即确定了工件坐标系的原点(工件原点)在刀具刀位点起始位置（起刀点）多远的地方。

37、 编程时，通过G92指令将工件坐标系的原点告诉数控系统，并把这一设定值存储在数控装置的存储器中，执行该指令后就确定了起刀点与工件原点的相对位置。 由于起刀点在机床坐标系中的坐标已知，所以间接建立起工件坐标与机床坐标系的关系。,一、与坐标系相关的指令,2. 坐标系设定指令G92,数控车床的工件坐标系设定,G92 X320 Z200；,车削一般采用直径编程,一、与坐标系相关的指令,2. 坐标系设定指令G92,数控铣床的工件坐标系设定,G92 X160.0 Y-20.0；,主要内容,一、与坐标系相关的指令,2. 坐标系设定指令G92,使用该指令，便建立了工件坐标系，数控系统在加工之前送入系统的某个单

38、元。其后的加工程序中的编程尺寸都是在这个工件坐标系的尺寸。 该指令还有补偿工件在机床上安装误差的功能，即当首件零件加工完成后，测量工件尺寸精度。如果发现是由于工件安装不准引起的误差，则不必重新安装工件，只需修改所设的坐标值，即可消除这一加工误差。 只有在采用绝对坐标编程时才有意义。,注意：,一、与坐标系相关的指令,3. 坐标平面选择指令G17、G18、G19,坐标平面指定指令。G17，G18，G19分别表示规定的操作在XY，ZX，YZ坐标平面内。 程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。若数控系统只有一个平面的加工能力，可不必书写。 这类指令为续效指令， 缺省值为G17。,二、运动控制指令

39、,1.快速点定位指令G00,编程格式：G00 X_ Y_ Z_ ； 功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先设定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。 它只是快速定位，不进行切削加工，一般用作为空行程运动。,注意： G00指令中不需要指定速度，即F指令无效。 在G00状态下，不同数控机床坐标轴的运动情况可能不同。即G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易碰撞。,二、运动控制指令,1.快速点定位指令G00,G00指令的运动轨迹,二、运动控制指令,2.直线插补指令G01,编程格式：G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ ； 功能：指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段

40、中规定的合成进给速度f，使刀具相对于工件按直线方式，由当前位置移动到程序段中规定的位置（a、b、c）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。,注意： G01 指令后面只有两个坐标值时，刀具将作平面直线插补，若有三个坐标值时，将作空间直线插补。 G01 程序段中必须含有进给速度F指令，否则机床不动作。 G01 和F指令均为续效指令。,二、运动控制指令,2.直线插补指令G01,空间直线插补,O020 N0010 G92 X50 Z10； (设定编程原点) NO020 G90 G00 X20 Z2 S600 T11 M03; (快进AB) N0030 G01 X20 Z

41、-14 F100； (车外圆B) N0040 G01 X28 Z-38； (车圆锥CD) N0050 G01 X28 Z-48； (车外圆E) NO060 G01 X42 Z-48； (车平面E-F) N0070 G00 X50 Z10 M02； (快退至起刀点F-A),例2-1:车削加工如下图所示零件轮廓(精加工，直径40mm的外圆不加工)设A点为起刀点刀具由A点快进至B点，然后沿BCDEF方向切削，再快速退刀至A点。,O050 N0010 G17 G92 X28 Y20; （设定编程原点) N0020 G90 G00 X16 S600 T01 M03;(快速定位P-A) N0030 G01

42、 X-8 Y8 F100; (直线插补A-B) N0040 X0 Y0; (直线插补B-O) N0050 X16 Y20; (直线插补O-A) N0060 G00 X28 M02; (快速返回A-P),例2-2:铣削加工如图所示轮廓，P点为起刀点，刀具由P点快速移至A点，然后沿A-B-0-A方向铣削，再快速返回P点。,用绝对值方式编程：,O051 N0010 G92 X28 Y20; N0020 G91 G00 X-12 Y0 S600 T01 M03; N0030 G01 X-24 Y-12 F100; N0040 X8 Y-8; N0050 X16 Y20; N0060 G00 X12 Y

43、0 M02;,用增量值方式编程：,二、运动控制指令,3.圆弧插补指令G02、G03,功用：,G02：顺时针圆弧(顺圆)插补。,G03：逆时针圆弧(逆圆)插补。,圆弧运动控制指令，用 以实现圆弧插补加工。,圆弧顺、逆的判断方法为： 在圆弧插补中，沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向看，由圆弧起点终点，半径矢量转动方向是顺时针方向为02，是逆时针方向为G03。,二、运动控制指令,3.圆弧插补指令G02、G03,格式:,；,程序段中的终点坐标、Y、Z可以用绝对坐标，也可以用增量坐标。取决于程序段中已指定的G90或G91，还可以用增量坐标字、指定(如车床); 程序段中的圆心坐标、J、一

44、般用从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标系中的分矢量(投影)来决定。且对大部分数控系统来说，总是为增量值; 有些数控系统允许用半径参数R代替圆心坐标参数、编程。,二、运动控制指令,3.圆弧插补指令G02、G03,用起点指向圆心的矢量在 X，Y，Z轴上的分量I，J，K表示,圆心位置的确定:,R表示法：用半径R带有符号的数值来表示：,AB180：R 0，R100；AB180：R 0, R-100,G92 X0 Y18; G90 G02 X18 Y0 I0 J-18 F100 S300 T01 M03; G03 X68 Y0 I25 J0; G02 X88 Y20 I0 J20 M02;,例2-5:铣削加

45、工如图2-19所示的曲线轮廓，设A点为起刀点，从点A沿圆C1、C2、C3到D点停止，方向如图中所示，进给速度为100mmmin。,1）绝对值方式(圆心坐标参数法) ：,用增量值方式编程：,2）增量值方式(圆心坐标参数法) ：,G92 X0 Y18; G91 G02 X18 Y-18 I0 J-18 F100 S300 T01 M03; G03 X50 Y0 I25 J0; G02 X20 Y20 I0 J20 M02;,G92 X0 Y18; G90 G02 X18 Y0 R18 F100 S300 T01 M03; G03 X68 Y0 R25; G02 X88 Y20 R-20 M02;,

46、例2-5:铣削加工如图2-19所示的曲线轮廓，设A点为起刀点，从点A沿圆C1、C2、C3到D点停止，方向如图中所示，进给速度为100mmmin。,3）绝对值方式(半径R法) ：,用增量值方式编程：,4）增量值方式(半径R法) ：,G92 X0 Y18; G91 G02 X18 Y-18 R18 F100 S300 T01 M03; G03 X50 Y0 R25; G02 X20 Y20 R-20 M02;,二、运动控制指令,4.暂停(延迟)指令G04 （非续效指令）,功用： G04指令可使刀具作短时间的无进给运动，进行光整加工，可用于车槽、镗平面、锪孔等场合。例如，车削环槽时，若进给完立即退刀

47、，则其环槽外形为螺旋面，用暂停指令使工件空转几秒钟，即能光整成圆。 格式： G04 其中，符号表示地址符，常用的地址符有X、U、P等，不同系统有不同的规定， 为数字，表示暂停时间(以秒或毫秒为单位)，或表示工件转数，视具体机床而定。 G04为非续效指令，只在本程序段有效。,三、刀具补偿指令,1. 刀具半径自动补偿指令G4l、G42、G40,用圆头刀具进行轮廓加工时、必须考虑刀具半径的影响。 按刀心轨迹编程很不方便，计算繁琐，当刀具磨损、重磨以及更换新刀具导致刀具半径变化时，又需要重新计算与编程。,刀具半径自动补偿的概念,刀具半径补偿就是要求数控系统能根据工件轮廓（AB）和刀具半径自动计算出刀心

48、轨迹（AB）。,三、刀具补偿指令,1. 刀具半径自动补偿指令G4l、G42、G40,编程格式,G41 ：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边 G42 ：右刀补，即沿加工方向看刀具在右边 G40 ：取消刀补 D： 偏置值寄存器选用指令。 xx：刀具补偿偏置值寄存器号,或,三、刀具补偿指令,1. 刀具半径自动补偿指令G4l、G42、G40,G41 ：左刀补,G42 ：右刀补,三、刀具补偿指令,1. 刀具半径自动补偿指令G4l、G42、G40,N0040 G90 G01 G41 XA YA D01 F400; N0050 XB YB; N0060 XC YC; N0070 G42 XD YD; N008

49、0 G41 XA YA; N0090 G40 XP YP M02;,例：,主要内容,三、刀具补偿指令,1. 刀具半径自动补偿指令G4l、G42、G40,1）简化编程工作,2）实现粗、精加工,3）实现内外型面的加工,优点：,三、刀具补偿指令,2. 刀具长度补偿指令G43、G44,一般用于刀具轴向(Z方向)的补偿，可使刀具在Z方向上的实际位移大于或小于程序给定值，即: 实际位移量程序给定值补偿值 上式中，二值相加称为正偏置，用G43指令来表示；二值相减称为负偏置，用G44指令来表示。给定的程序坐标值和输入的补偿值本身都可正可负，由需要而定。,功用,三、刀具补偿指令,2. 刀具长度补偿指令G43、G

50、44,其中，Z值是程序中给定的坐标值。H值是刀具长度补偿值寄存器的地址号该寄存器中存放着补偿值。 刀具长度补偿指令G43、G44的注销也用取消刀补指令G40。,格式,四、固定循环指令,数控加工中，一般一个动作就要编制一条加工程序，但在许多情况下，常常重复一组固定的动作。如能用一条固定循环指令去执行，则程序段数就会大为减少。 在G指令中，常用G80-G89作为固定循环指令。而在有些车床中，常用G33-G35和G76-G79作为固定循环指令。固定循环指令一般随机床的种类、型号、生产厂家等而变，是不通用的。,第一节 概述 第二节 编程的基础知识 第三节 常用准备功能指令的编程方法 第四节 数控编程的

51、工艺处理,数控加工工艺的特点:,工序内容具体 工序内容复杂 工序内容严密 工序集中 加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）,数控加工工艺的内容：,数控加工的合理性分析 零件的工艺性分析 工艺过程和工艺路线制订 零件安装方法确定 刀具选择和切削用量确定,一、合理确定零件的加工路线,零件的加工路线指数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。,保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求； 尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间； 使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量；,加工路线的选择原则：,二、合理选择对刀点、换刀点,1. 对刀

52、点,刀具相对于工件运动的起点，又称起刀点，也就是程序运行的起点。,应便于数学处理和程序编制（位于编程原点，或已知坐标值点）； 对刀点在机床上容易校准，在加工过程中便于检查； 引起的加工误差小（尽量在设计基准或工艺基准上）,选择原则：,如何对刀？,所谓“刀位点”就是表征刀具特征的点。,“刀位点”与“对刀点”重合。,二、合理选择对刀点、换刀点,二、合理选择对刀点、换刀点,数控车床对刀,数控铣床对刀,二、合理选择对刀点、换刀点,自动对刀,激光对刀,二、合理选择对刀点、换刀点,2. 换刀点,定义：刀架转位换刀时的位置。可以是固定点（如加工中心），也可以是任意设定的点（如车床）。,注意： 换刀点应根据工

53、序内容的安排，编程时应考虑不同工步间的换刀问题。 为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在工件或夹具的外部。,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,要合理选择定位基准和夹紧方案。应尽量选用已有的通用夹具装夹，减少装夹次数，做到在一次装夹中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。,尽量选用组合夹具、可调整夹具等标准化和通用化夹具，避免采用专用夹具。 工件的装卸要快速、方便、可靠，常采用气动、液压夹具，以减少机床的停机时间； 零件上的加工部位要外露敞开，不要因装夹工件而影响刀具进给和切削加工。,夹具选用或设计原则：,1. 工件的装夹,主要内容,气动夹紧,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量

54、,主要内容,双工位高速加工,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,刀具选择通常要考虑工件材料、加工型面类型、机床的加工能力、工序内容等因素。 应满足：安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度高等要求。,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,2. 刀具的选择,主要内容,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,车削刀具,主要内容,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,铣削刀具,主要内容,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,钻、镗刀,主要内容,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,工具系统,粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本； 半精加工和精加工时，应在保证

55、加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,2. 切削用量的选择,切削用量：主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给速度、切削宽度等。,背吃刀量,背吃刀量（也称切削深度）主要根据工件的加工余量和由工件、刀具、夹具、机床组成的工艺系统刚度所决定。 在刚度允许的情况下，最好在留出精加工余量的基础上，一次切净余量，这样可减少走刀次数，提高加工效率，同时又能提高加工精度和改善表面质量。,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,主要内容,在刚性不足或余量很大或不均匀时，粗加工可分几次进给，切削深度依此减少。 在中等功率机床上，粗加工（Ra10-80m）时切

56、削深度可达8-10mm。半精加工（Ra1.25-10 m）时，切削深度取为0.5-2mm。精加工（Ra0.32-1.25 m）时，切削深度取为0.2-0.4mm。 不同材料切削深度不一样：,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,主要内容,进给速度,当工件质量能得到保证时，为提高生产效率，可选较高的进给速度。 在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度。 当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些。,三、合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量,主轴转速,根据已经选定的切削深度、进给量及刀具耐用度选择切削速度。,四、合理编制工艺文件,工序卡 工序卡主要用于自动换刀数控机床。

57、 刀具调整单 数控机床上所用刀具一般要在对刀仪上预先调整好直径和长度。 机床调整单 机床调整单是操作人员在加工零件之前调整机床的依据。,数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收的依据，也是操作者要遵守、执行的规范。数控加工工艺文件主要有工序卡、刀具调整单、零件的加工程序单等。,第一节 概述 第二节 编程的基础知识 第三节 常用准备功能指令的编程方法 第四节 数控编程的工艺处理,数控加工编程方法数控车床编程,概述 手工编程方法 数控车床编程单一指令 数控车床编程单一循环指令 数控车床编程复合循环指令 数控车床的对刀,主要内容,零件 图纸,数控工艺分析,确定加工内容、路线,数学处理,程序 编制,试切

58、、验证,编程 手册,确定刀、夹、量具,确定切削用量,手工编程流程图,3.1 概述,数控车床(主轴位置分): 立式数控车床(回转直径较大的盘类零件) 卧式数控车床(轴向尺寸较长或小型盘类零件),3.2.1 数控车床编程方法及编程实例,经济型数控车床属低档型，一般采用步进电动机和单片机控制，成本较低，车削精度也不高； 普通数控车床数控系统功能强，具有刀具半径补偿、固定循环等功能，可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴，普遍应用于企业的实际生产中。 车削加工中心是在普通数控车床的基础上，增加了C轴和铣削动力头，有的还配备了刀库和机械手，可实现X、Z和C三个坐标轴联动。车削中心除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。,数控车床(按功能分):,经济型数控车床,普通数控车床,刀架,床身,主轴箱,滚珠丝杠,床座,尾座,高精度导轨,车削中心,数控车削主要适合对象:,1.高精度回转零件 2.零件廓形复杂或难于控制尺寸的回转体零件,4.带特殊螺纹