數(shù)控機床的加工數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 論 文題 目 數(shù)控機床的加工 專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 班 級 學 生 指導教師 西安工業(yè)大學函授部二 0 0 九 年摘 要數(shù)控技術是一種集機、電、液、光、計算機、自動控制技術為一體的知識密集型技術，它是制造業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化、柔性化、集成化生產的基礎，同時也是提高產品質量，提高生產率必不可少的物質手段。日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家采用數(shù)控技術所獲取經(jīng)濟效益大致為：操作人員減少50，成本降低60，機床利用率達60-80，機床臺數(shù)減少50，生產面積減少40。世界制造業(yè)由于數(shù)控技術的廣泛應用，普通機械逐漸被高效率、高精度的數(shù)控設備所替代。數(shù)控技術在機械制造業(yè)的廣泛應用，已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的強

2、大動力。在發(fā)達國家中，數(shù)控機床已經(jīng)普遍大量使用，而我國數(shù)控技術的應用及推廣同發(fā)達國家相比差距很大。目前我國機床的數(shù)控化率僅為1.9，而日本高達30，美國超過了40，國家規(guī)劃在2010年前，使數(shù)控化率達10以上。數(shù)控化率每增加一個百分點，需要5-6萬臺數(shù)控機床。這樣算來，我國數(shù)年內將增加40-50萬臺數(shù)控機床，相應需要60-80萬數(shù)控專業(yè)技術人才。而且，我國目前不僅僅是數(shù)控化比率低，就是現(xiàn)有的數(shù)控機床（大部分是進口設備）由于缺乏專門人才而未被充分利用。 據(jù)有關資料顯示，近年來，我國模具企業(yè)大量采購數(shù)控設備，在有些地區(qū)有數(shù)控知識的高級技工年薪高達30萬元。由此可見，數(shù)控專業(yè)人才缺乏到了十分嚴重的程

3、度，這已經(jīng)引起中央領導及有關部門的高度重視，也成為全社會關注的熱點問題。因此，加快數(shù)控技術人員的培養(yǎng)步伐，培養(yǎng)符合現(xiàn)代化制造要求的各層次的數(shù)控人才已成為當務之急。數(shù)控指令的合理利用有助于提高加工效率，增加國家經(jīng)濟的發(fā)展。 我們應站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術和產業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產品都列為國家的戰(zhàn)略物質，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。不過現(xiàn)在在廣東廣州和遼寧大連在數(shù)控發(fā)面也在快速發(fā)展。 可

4、持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(guī)范的研究、制定滯后。如東北的老工業(yè)區(qū)。不過現(xiàn)在也在從建之中。中國的機床多從國外進口，尤其日本、德國占去近50%。在日本、德國他們有先進的操作系統(tǒng)和機床耐用時，如日本法那克（fanuc）、德國西門子(siemens)。而在中國你又聽說幾個，所以現(xiàn)在我們首要做的就是能掌握核心技術，但這些又何從學起呢，仿造是先進的必經(jīng)之路啊。就象我們學了課程，還要做習題一樣.沒有誰能跨越這一步。中國出了個藍天數(shù)控，成了圈內知名品牌，但真正能做的又有多少呢關鍵詞：機床 指令 插補 原理目 錄第1章 數(shù)控機床概述21.

5、1 數(shù)控技術的發(fā)展歷史1.2 數(shù)控機床加工的特點1.3 數(shù)控機床的工作原理1.4 數(shù)控機床的組成1.5 數(shù)控機床的分類1.6 數(shù)控機床的主要性能指標 1.7 數(shù)控機床坐標系和運動方向的規(guī)定1.8 坐標系的原點第2章 數(shù)控機床的插補原理2.1數(shù)據(jù)采樣插補法的基本原理2.2數(shù)據(jù)采樣法直線插補2.3數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補2.4直線插補第3章 數(shù)控機床的基本指令3.0基本指令結語致謝參考文獻第1章 數(shù)控機床概述1.1 數(shù)控技術的發(fā)展歷史立幟機床網(wǎng) 20世紀中期，隨著電子技術的發(fā)展，自動信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計算機的出現(xiàn)，給自動化技術帶來了新的概念，用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程進行控制，推動了機床

6、自動化的發(fā)展。 采用數(shù)字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業(yè)承包商派爾遜斯公司（parsonscorporation）實現(xiàn)的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數(shù)字電子計算機對機翼加工路徑進行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到0.0381mm（0.0015in），達到了當時的最高水平。 1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。這臺數(shù)控機床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機床。 這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業(yè)用的數(shù)

7、控機床由美國本迪克斯公司（bendix-cooperation）正式生產出來。 在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產及使用了數(shù)控機床。 數(shù)控機床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因為數(shù)控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。 然而，由于當時的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。 到了1960年以后，點位控制的數(shù)控機床得到了迅速的發(fā)展。因為點位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計資料表明，到1966年實際使用的約6

8、000臺數(shù)控機床中，85%是點位控制的機床。 數(shù)控機床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機床，它能實現(xiàn)工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐特雷克公司（keaney&treckercorp.）開發(fā)出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。 1967

9、年，英國首先把幾臺數(shù)控機床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)（flexiblemanufacturingsystemfms）之后，美、歐、日等也相繼進行開發(fā)及應用。 1974年以后，隨著微電子技術的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機床，使數(shù)控的軟件功能加強，發(fā)展成計算機數(shù)字控制機床（簡稱為cnc機床），進一步推動了數(shù)控機床的普及應用和大力發(fā)展。 80年代，國際上出現(xiàn)了14臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗裝置的柔性制造單元（flexiblemanufacturingcellfmc）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到fms或更高級

10、的集成制造系統(tǒng)中使用。 目前，fms也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。 1.2 數(shù)控機床加工的特點 （1） 自動化程度高，具有很高的生產效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測等工序及其輔助操作，有效地提高了生產效率。(2) 對加工對象的適應性強。改變加工對象時，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復雜的調整，從而縮短了生產準備周期。(3) 加工精度高，質量穩(wěn)定。加工

11、尺寸精度在0.0050 .01 mm 之間，不受零件復雜程度的影響。由于大部分操作都由機器自動完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時精密控制的機床上還采用了位置檢測裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。(4) 易于建立與計算機間的通信聯(lián)絡，容易實現(xiàn)群控。由于機床采用數(shù)字信息控制，易于與計算機輔助設計系統(tǒng)連接，形成cad/cam一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機床間的聯(lián)系，容易實現(xiàn)群控。 1.3 數(shù)控機床的工作原理當我們使用機床加工零件時，通常都需要對機床的各種動作進行控制，一是控制動作的先后次序，二是控制機床各運動部件的位移量。采用普通機床加工時，這種開車、停車、走刀、換向、主軸變速和

12、開關切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自動機床和仿形機床加工時，上述操作和運動參數(shù)則是通過設計好的凸輪、靠模和擋塊等裝置以模擬量的形式來控制的，它們雖能加工比較復雜的零件，且有一定的靈活性和通用性，但是零件的加工精度受凸輪、靠模制造精度的影響，而且工序準備時間也很長。采用數(shù)控機床加工零件時，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機床控制系統(tǒng)中，再由其進行運算處理后轉成驅動伺服機構的指令信號，從而控制機床各部件協(xié)調動作，自動地加工出零件來。當更換加工對象時，只需要重新編寫程序代碼，輸入給機床，即可由數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過程，

13、制造出任意復雜的零件。數(shù)控機床的控制系統(tǒng)一般都能按照數(shù)字程序指令控制機床實現(xiàn)主軸自動啟停、換向和變速，能自動控制進給速度、方向和加工路線，進行加工，能選擇刀具并根據(jù)刀具尺寸調整吃刀量及行走軌跡，能完成加工中所需要的各種輔助動作。 1.4 數(shù)控機床的組成數(shù)字控制機床(numerical control machine tools)簡稱數(shù)控機床，這是一種將數(shù)字計算技術應用于機床的控制技術。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小

14、批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產品。 數(shù)控機床的組成: 數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。下面分別對各組成部分的基本工作原理進行概要說明。 1加工程序載體 數(shù)控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數(shù)控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)（進給量主軸轉速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數(shù)控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到c

15、nc單元。 2數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用cnc(computer numerical control)形式，這種cnc裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控(software nc)。cnc系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調地進行工作。 （1）輸入裝置 將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載體的不同，相應有不同的輸入裝置。目前主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、

16、cad/cam系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級計算機的dnc(直接數(shù)控)輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。 1）紙帶輸入方式?？捎眉垘Ч怆婇喿x機讀入零件程序，直接控制機床運動，也可以將紙帶內容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。 2）mdi手動數(shù)據(jù)輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序。 在控制裝置編輯狀態(tài)(edit)下，用軟件輸入加工程序，并存入控制裝置的存儲器中，這種輸入方法可重復使用程序。一般手工編程均采用這種方法。 在具有會話編程功能的數(shù)控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關

17、的尺寸數(shù)字，就可自動生成加工程序。 3）采用dnc直接數(shù)控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，cnc系統(tǒng)一邊加工一邊接收來自計算機的后續(xù)程序段。dnc方式多用于采用cad/cam軟件設計的復雜工件并直接生成零件程序的情況。 （2）信息處理 輸入裝置將加工信息傳給cnc單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲并進行處理后，通過輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運動控制部分。cnc系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息(起點、終點、直線、圓弧等)、加工速度及其他輔助加工信息(如換刀、變速、冷卻液開關等) ，數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數(shù)據(jù)處理程

18、序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。 （3）輸出裝置 輸出裝置與伺服機構相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過功率放大，驅動伺服系統(tǒng)，從而控制機床按規(guī)定要求運動。 3伺服系統(tǒng)和測量反饋系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機床的精度和速度等技術指標，因此，對數(shù)控機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏地

19、跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。 伺服系統(tǒng)包括驅動裝置和執(zhí)行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。 測量元件將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達到設定值所需的位移量指令。 4機床主體 機床主機是數(shù)控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數(shù)控機

20、床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統(tǒng)的機床相比，數(shù)控機床主體具有如下結構特點： （1）采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數(shù)控機床連續(xù)自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補償?shù)却胧?，可減少熱變形對機床主機的影響。 （2）廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數(shù)控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動系統(tǒng)的結構。 （3）采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動

21、導軌、靜壓導軌等。 5數(shù)控機床的輔助裝置 輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉工作臺和數(shù)控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。1.5 數(shù)控機床的分類 1 金屬切削類數(shù)控機床 與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。盡管這些數(shù)控機床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產率和自動化程度。 在普通數(shù)控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數(shù)控機床

22、的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產效率和加工質量。 2特種加工類數(shù)控機床 除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術也大量用于數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床、數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等。 3板材加工類數(shù)控機床 常見的應用于金屬板材加工的數(shù)

23、控機床有數(shù)控壓力機、數(shù)控剪板機和數(shù)控折彎機等。 近年來，其它機械設備中也大量采用了數(shù)控技術，如數(shù)控多坐標測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。 二、按控制運動軌跡分類 1點位控制數(shù)控機床 點位控制數(shù)控機床的特點是機床移動部件只能實現(xiàn)由一個位置到另一個位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系?？梢詭讉€坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 這類數(shù)控機床主要有數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點焊機等。點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置稱為點位數(shù)控裝置。 2直線控制數(shù)控機床 直線控制數(shù)控

24、機床可控制刀具或工作臺以適當?shù)倪M給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進給伺服系統(tǒng)，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數(shù)控機床。 3輪廓控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，

25、使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機床。數(shù)控火焰切割機、電火花加工機床以及數(shù)控繪圖機等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結構要比點位/直線控系統(tǒng)更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制。 現(xiàn)在計算機數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計算機數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。1.6 數(shù)控機床的主要性能指標數(shù)控機床的性能指標

26、一般有精度指標、坐標軸指標、運動性能指標及加工能力指標幾種，詳細內容及其含義與影響可參見表 1 。 1.7 數(shù)控機床坐標系和運動方向的規(guī)定在數(shù)控機床上進行加工，通常使用直角坐標系來描述刀具與工件的相對運動。應符合jb3051-82的規(guī)定。(1)刀具相對于工件運動的原則。由于機床的結構不同，有的是刀具運動，工件固定，有的是刀具固定，工件運動等等。為編程方便，一律規(guī)定為工件固定，刀具運動。 (2)標準的坐標系是一個右手直角坐標系，如圖所示，姆指為x軸，食指為y軸，中指為z軸，指尖指向各坐標軸的正方向，即增大刀具和工件距離的方向。同時規(guī)定了分別平行于x、y、z軸的第一組附加軸為u、v、w；第二組附加

27、軸為p、q、r。 (3)若有旋轉軸時，規(guī)定繞x、y、z軸的旋轉軸為a、b、c軸，其方向為右旋螺紋方向，見圖所示。旋轉軸的原點一般定在水平面上。若還有附加的旋轉軸時用d、e定義，其與直線軸沒有固定關系。1.8 坐標系的原點機床的一個重要的坐標系統(tǒng)是機床坐標系，這個坐標系是通過機床返回參考點的操作建立起來的坐標系，在機床上是一個固定點。機床坐標系的原點到機床參考點的距離由參數(shù)設定，一般設為0。該參數(shù)為0時，機床坐標系的原點和機床參考點是同一個點。在編程時通過g53指令可以直接定位到機床坐標系中相應的坐標點。g53是非模態(tài)指令，只在當前程序段起作用。第2章 數(shù)控機床的插補原理2.1數(shù)據(jù)采樣插補法的基

28、本原理1、 插補是數(shù)據(jù)點的“密化”過程，是數(shù)控加工過程必不可少重要環(huán)節(jié)，插補精度的高低直接影響數(shù)控機床的加工精度，因此要引起足夠的重視。2、 插補器可分為硬件插補器、軟件插補器及硬件、軟件結合插補器?，F(xiàn)代cnc數(shù)控系統(tǒng)多采用軟件插補或軟、硬件插補結合的方法，由軟件完成粗插補、硬件完成精插補。3、 插補方法根據(jù)系統(tǒng)輸出到伺服驅動裝置的信號不同，可分為基準脈沖插補和數(shù)據(jù)采樣插補，著重對兩種方法的特點進行比較。4、 逐點比較法是早期數(shù)控機床開環(huán)系統(tǒng)中廣泛使用的一種基準脈沖插補方法，其基本思想是每次僅向一個坐標輸出一個進給脈沖，每走一步都要將加工點的瞬時坐標與理論加工軌跡相比較，判斷實際加工點與理論軌

29、跡的偏移位置，通過偏差函數(shù)計算二者之間的偏差，從而決定下一步的走向，因此每進一步均要完成偏差判別、坐標進給、偏差計算和終點判別四個工作節(jié)拍。5、 逐點比較法直線插補。通過推導第一象限直線插補的插補公式，理解逐點比較法直線插補方法，并推導出其它象限直線插補的偏差判別式。6、 由用逐點比較法插補第一象限的直線引伸到其它象限，有兩種方法：分別處理法和坐標變換法。一定要注意使用坐標變換法時坐標的絕對值要求。2.2 數(shù)據(jù)采樣法直線插補g1直線插補指的是刀架以直線的形狀移動(以達到切削的目的).當然移動的速度就是切削速度.也就是刀架從a點移動到b點位置的一種方式和過程.而兩點之間移動的過程有多種舉個例從a

30、點(坐標x0.0 z0.0)移動到b點(x50.0 z-50.0) :1可以先走到c點(x50.0z0.0)再到b點.2先走到d點(x0.0 z-50.0)再到b點,3就是按a點直接到b點的直線的方式移動. 4可以先走到f點(x50.0 z-25.0)再到b點 等g1的移動方式就是第三種.g0為快速定位方式,與g1的移動方式不同的地方在于:只要刀架從a點移動到b點即可,不管移動過程用何種方式,對于機器來說一般定位類似如第四種.即根據(jù)各軸電機的速度,兩軸一起按各自的速度走,假設兩電機速度一樣的話就出現(xiàn)了上例說的第4種情況,因為x是直徑,半徑距離只有252.3 數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補g02為順時針插補

31、，g03為逆時針插補，在xy平面中，格式如下：g02/g03 x_ y_ i_ k_ f_或g02/g03 x_ y_ r_ f_，其中x、y為圓弧終點坐標，i、j為圓弧起點到圓心在x、y軸上的增量值，r為圓弧半徑，f為進給量。 在圓弧切削時注意，q180，r為正值；q180，r為負值；i、k的指定也可用r指定，當兩者同時被指定時，r指令優(yōu)先，i、k無效；r不能做整圓切削，整圓切削只能用i、j、k編程，因為經(jīng)過同一點，半徑相同的圓有無數(shù)個。 當有i、k為零時，就可以省略；無論g90還是g91方式，i、j、k都按相對坐標編程；圓弧插補時，不能用刀補指令g41/g42。 2.4 直線插補直線插補指

32、令g01 &mdash。數(shù)控銑床編程 書寫格式：g01 x_ y_ z_ f_x、y：目標點坐標f：進給速度編程實例： 絕對值方式編程：g01 x40。直線插補指令g01 數(shù)控銑床編程 書寫格式：g01 x_ y_ z_ f_x、y：目標點坐標f：進給速度編程實例： 絕對值方式編程：g01 x40. y30. f300增量值方式編程：g91 g01 x30. y20. f300第3章 數(shù)控機床的基本指令1.基本指令1.常用編程指令的應用 車削加工編程一般包含x和z坐標運動及繞z軸旋轉的轉角坐標c 。(1)快速定位(g00或g0) 刀具以點位控制方式從當前所在位置快速移動到指令給出的目標位置。指

33、令格式：g00 x(u) z(w) ；(2)直線插補(g01或g1) 指令格式：g01 x(u) z(w) f ；圖1 快速定位 圖2 直線插補 g00 x40.0 z56.0； g01 x40.0 z20.1 f0.2； /絕對坐標，直徑編程； /絕對坐標，直徑編程，切削進給率0.2mm/r g00 u-60.0 w-30 g01 u20.0 w-25.9 f0.2； /增量坐標，直徑編程 /增量坐標，直徑編程，切削進給率0.2mmr(3)圓弧插補(g02或g2，g03或g3)1)指令格式: g02 x(u)_z(w)_i_k_f_ ；g02 x(u) z(w) r f ；g03 x(u)_

34、z(w)_i_k_f_ ；g03 x(u) z(w) r f ； 2)指令功能:3)指令說明:g02為順時針圓弧插補指令，g03為逆時針圓弧插補指令。圓弧的順、逆方向判斷見圖3左圖，朝著與圓弧所在平面相垂直的坐標軸的負方向看，順時針為g02，逆時針為g03，圖3右圖分別表示了車床前置刀架和后置刀架對圓弧順與逆方向的判斷；圖3 圓弧的順逆方向如圖4，采用絕對坐標編程，x、z為圓弧終點坐標值；采用增量坐標編程，u、w為圓弧終點相對圓弧起點的坐標增量，r是圓弧半徑，當圓弧所對圓心角為0180時，取正值；當圓心角為180360時，r取負值。i、k為 圓心在x、z軸方向上相對圓弧起點的坐標增量（用半徑值

35、表示），i、k為零時可以省略。圖4 圓弧絕對坐標,相對坐標圖5 圓弧插補 g02 x50.0 z30.0 i25.0 f0.3； g03 x87.98 z50.0 i-30.0 k-40.0 f0.3； g02 u20.0 w-20.0 i25.0 f0.3； /絕對坐標，直徑編程 g02 x50.z30.0 r25.0 f0.3； g03 u37.98 w-30.0 i-30.0 k-40.0 f0.3； g02 u20.0 w-20.0 r25.0 f0.3； /相對坐標，直徑編程(4)主軸轉速設置(s)車床主軸的轉速(rmin)為：式中為圓周切削速度，單位缺省為mmin 、d為工件的外徑

36、，單位為mm。 例如，工件的外徑為200mm，要求的切削速度為300mmin，經(jīng)計算可得因此主軸轉速應為478rmin，表示為s478。(5)主軸速度控制指令 數(shù)控車削加工時，按需要可以設置恒切削速度(例如，為保證車削后工件的表面粗糙度一致，應設置恒切削速度)，車削過程中數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)車削時工件不同位置處的直徑計算主軸的轉速。恒切削速度設置方法如下：g96 s ； 其中s后面數(shù)字的單位為rmin。設置恒切削速度后，如果不需要時可以取消，其方式如下:g97 s ； 其中s后面數(shù)字的單位為rmin。 在設置恒切削速度后，由于主軸的轉速在工件不同截面上是變化的，為防止主軸轉速過高而發(fā)生危險，在設置恒切

37、削速度前，可以將主軸最高轉速設置在某一個最高值。切削過程中當執(zhí)行恒切削速度時，主軸最高轉速將被限制在這個最高值。設置方法如下：g50 s ； 其中s的單位為rmin。圖6 主軸速度控制例如：在刀具t01切削外形時用g96設置恒切削速度為200mmin，而在鉆頭t02鉆中心孔時用g97取消恒切削速度，并設置主軸轉速為1100rmin。這兩部分的程序頭如下：g50 s2500 t0101 m08； /g50限定最高主軸轉速為2500rmin；g96 s200 m03； / g96設置恒切削速度為200mmin，主軸順時針轉動g00 x48.0 z3.0； / 快速走到點(48.0,3.0)g01

38、z-27.1 f0.3； /車削外形g00 ul.0 z3.0； /快速退回t0202； /調02號刀具 g97 sll00 m03； /g97取消恒切削速度，設置主軸轉速為ll00rming00 x0.0 z5.0 m08； /快速走到點(0，5.0)，冷卻液打開g01 z-5.0 f0.12； /鉆中心孔(6)進給率和進給速度設置指令在數(shù)控車削中有兩種切削進給模式設置方法，即進給率(每轉進給模式)和進給速度(每分鐘進給模式)。1)進給率，單位為mm/r，其指令為： g99； / 進給率轉換指令， g01 x z f ； / f的單位為mmr2)進給速度，單位為mmmin，其指令為： g98

39、； / 進給速度轉換指令 g01 x z f ； / f的單位為mmmin圖7 進給率和進給速度a：g99 g01 z-27.1 f0.3; b：g98 g01 z-10.0 f80; 表示進給率為0.3mmr 表示進給速度為80mmmin cnc系統(tǒng)缺省進給模式是進給率，即每轉進給模式。(7)工件原點設置工件坐標系的原點有兩種設置方法。1)用g50指令進行工件原點設置，分以下兩種設置情況：圖8 工件原點設置坐標原點設置在卡盤端面如圖8a所示，這種情況下z坐標是正值。工件原點設置在卡盤端面：g50 x85.z210.；/* 將刀尖當前位置的坐標值定為工件坐標系中的一點(85.，210.)。坐標

40、原點設置在零件右端面如圖8b所示，這種情況下z坐標值是負值。工件原點設置在工件右端面：g50 x85.0 z90.0；則刀尖當前位置即為工件坐標系原點。(8)端面及外圓車削加工 端面及外圓的車削加工要用到插補指令g01。 為正確地編寫數(shù)控程序，應在編寫程序前根據(jù)工件的情況選擇工件原點。確定好工件原點后，還必須確定刀具的起始點。 編程時還應考慮車削外圓的始點和端面車削的始點,這兩點的確定應結合考慮工件的毛坯情況。如果毛坯余量較大，應進行多次粗車，最后進行一次精車，因而每次的車削始點都不相同。圖9 確定車削原點a)工件原點在左端面時 b) 工件原點在右端面時1)工件原點在左端面o0001 /* 程

41、序編號o0001n0 g50 x85.0 z210.0； /* 設置工件原點在左端面n1 g30 u0 w0； /* 返回第二參考點n2 g50 s1500 t0101 m08； /* 限制最高主軸轉速為1500rmin，調01號刀具，m08為打開冷卻液n3 g96 s200 m03； /* 指定恒切削速度為200mminn4 g00 x40.4 z153.0； /* 快速走到外圓粗車始點n5 g01 z40.2 f0.3； /* 以進給率0.3mm/r車削外圓n6 x60.4； /* 臺階車削n7 z20.0； /*60.4mm處長度為20.0mm的一段外圓n8 g00 x62.0 z150

42、.2； /* 刀具快速退到點(62.0,150.2)n9 x41.0； /*刀具快速走到點(41.0，150.2)n10 g01 x-1.6； /* 車削右端面n1l g00 zl52.0； /* 刀具快速退到點（-1.6，152.0）n12 g30 u0 w0； /* 直接回第二參考點以進行換刀n13 (finishing)； /*精車開始,括號為程序說明n14 g50 s1500 t0202； /*限制最高主軸轉速為1500rmin，調02號刀具n15 g96 s250； /* 指定恒切削速度為250mminn16 g00 x40.0 z153.0 ；/*快速走到外圓精車始點(40.0，1

43、53)n17 g42 g01 z151.0 f0.15; /*調刀尖半徑補償，右偏n18 z40.0； /*40.4mm一段外圓的精車n19 x60.0； /*臺階精車n20 z20.0； /*60.0mm處長度為20.0mm外圓的精車n21 g40 g00 x62.0 z150.0； /*取消刀補n22 x41.0； /*刀具快速走到點(41.0，150.0)n23 g41 g01 x40.0； /*調刀尖半徑補償，左偏n24 g01 x-1.6； /*精車右端面n25 g40 g00 zl52.0 m09； /*取消刀補,切削液關n26 g30 u0 w0 m05； /*返回第二參考點，主

44、軸停止n27 m30； /*程序結束2)工件原點在右端面：工件原點設置在右端面與設置在左端面的區(qū)別僅在于z坐標為負值，程序編寫過程完全相同。o0002 ； /* 程序編號n0 g50 x85.0 z90.0 /* 設置工件原點在右端面n2 g30 u0 w0； /* 返回第二參考點n4 g50 s1500 t0101 m08； /* 限制最高主軸轉速n6 g96 s200 m03； /* 指定恒切削速度為200mmin，主軸逆時針旋轉n8 g00 x30.4 z3.0； /*快速走到點(30.4，3.0)n10 g01 w-33.0 f0.3； /*以進給率0.3mm/r粗車30.4處外圓n1

45、2 u30.0 w-50.0； /*粗車錐面n14 w-10.0； /*粗車60.4mm處長度為10的一段外圓n16 g00 ul.6 w90.2; /*刀具快速走到點(62.0，0.2)n18 u-31.0； /*刀具快速走到點(3l，0.2)n20 g01 u-32.6； /*粗車端面n22 g00 w2.0； /*刀具快速走到點(-1.6，2)n24 g30 u0 w0； /*返回第二參考點n26 (finishing)； /*精車開始n28 g50 s1500 t0202; /*設置主軸最高轉速1500rmin，調2號刀具n30 g96 s250； /* 指定恒切削速度為250mmin

46、n32 g00 x30.0 z3.0；/*刀具快速走到精車始點(30.0，3.0)n34 g42 g01 w-2.0 f0.15; /*調刀尖半徑補償，右偏n36 w-31.0； /*精車30.4mm處外圓n38 u30.0 w-50.0； /*精車錐面n40 w-10.0； /*精車60.0mm處外圓n42 g40 g00 u2.0 w90.0； /*取消刀補，刀具快速走到點(62，0.0)n44 u-31.0； /*刀具快速走到點(31，0.0)n46 g41 g01 u-1.0； /*調刀尖半徑補償，左偏n48 g01 u-32.6； /*精車端面n50 g40 g00 w2.0 m09

47、； /*取消刀補，刀具快速走到點(1.6，2.0)n52 g30 u0 w0 m30； /*返回參考點，程序結束實例： 如圖10所示零件圖10 數(shù)控車削綜合編程實例n0050 g01 x32 z0; n0110 g02 x16 z-15 r2;n0060 g01 x-0.5; n0120 g01 x20;n0070 g00 z1; n0130 g01 z35;n0080 g00 x10; n0140 x26;n0090 g01 x12 z1; n0150 z50;n0100 g01 x12 z1; n0160 x32;為1500rmin，調1號刀具，m08為打開冷卻液在這種情況下，如果設置指令

48、寫成：g50 x0 z0； g02、g03指令表示刀具以進給速度從圓弧起點向圓弧終點進行圓弧插補。刀具以一定的進給速度從當前所在位置沿直線移動到指令給出的目標位置。 2.循環(huán)加工指令 當車削加工余量較大，需要多次進刀切削加工時，可采用循環(huán)指令編寫加工程序，這樣可減少程序段的數(shù)量，縮短編程時間和提高數(shù)控機床工作效率。根據(jù)刀具切削加工的循環(huán)路線不同，循環(huán)指令可分為單一固定循環(huán)指令和多重復合循環(huán)指令。(1)單一固定循環(huán)指令 對于加工幾何形狀簡單、刀具走刀路線單一的工件，可采用固定循環(huán)指令編程，即只需用一條指令、一個程序段完成刀具的多步動作。固定循環(huán)指令中刀具的運動分四步：進刀、切削、退刀與返回。1)

49、外圓切削循環(huán)指令（g90）指令格式 : g90x（u）_ z（w）_ r_ f_指令功能: 實現(xiàn)外圓切削循環(huán)和錐面切削循環(huán)。 刀具從循環(huán)起點按圖11與圖12所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按快速移動，實線表示按f指定的工件進給速度移動。圖11 外圓切削循環(huán)圖12 錐面切削循環(huán)指令說明: x、z 表示切削終點坐標值； u、w 表示切削終點相對循環(huán)起點的坐標分量； r 表示切削始點與切削終點在軸方向的坐標增量（半徑值），外圓切削循環(huán)時r為零，可省略；表示進給速度。例題 如圖13所示，運用外圓切削循環(huán)指令編程。 g90 x40 z20 f30 a-b-c-d-a x30 a-e-f-d

50、-a x20 a-g-h-d-a圖13 外圓切削循環(huán)例題例題 如圖14所示，運用錐面切削循環(huán)指令編程。 g90 x40 z20 r-5 f30 a-b-c-d-ax30 a-e-f-d-a x20 a-g-h-d-a圖14 錐面切削循環(huán)例題2) 端面切削循環(huán)指令（g94）指令格式: g94 x（u）_ z（w）_ r_ f_指令功能: 實現(xiàn)端面切削循環(huán)和帶錐度的端面切削循環(huán)。刀具從循環(huán)起點，按圖15與圖16所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按r快速移動，實線按指定的進給速度移動。圖15 端面切削循環(huán) 圖16 帶錐度的端面切削循環(huán) x、z表示端平面切削終點坐標值； u、w表示端面切削

51、終點相對循環(huán)起點的坐標分量； r 表示端面切削始點至切削終點位移在z軸方向的坐標增量，端面切削循環(huán)時r為零，可省略； f表示進給速度。例題: 如圖17所示，運用端面切削循環(huán)指令編程。 g94 x20 z16 f30 a-b-c-d-a z13 a-e-f-d-a z10 a-g-h-d-a圖17 端面切削循環(huán)例題 圖18 帶錐度的端面切削循環(huán)例題 例題: 如圖18所示，運用帶錐度端面切削循環(huán)指令編程。 g94 x20 z34 r-4 f30 a-b-c-d-a z32 a-e-f-d-a z29 a-g-h-d-a(2)多重復合循環(huán)指令（g70g76) 運用這組g代碼，可以加工形狀較復雜的零件

52、，編程時只須指定精加工路線、徑向軸向精車留量和粗加工背吃刀量，系統(tǒng)會自動計算出粗加工路線和加工次數(shù)，因此編程效率更高。 在這組指令中，g71 、g72、g73是粗車加工指令，g70是g71、g72、g73粗加工后的精加工指令，g74 是深孔鉆削固定循環(huán)指令，g75 是切槽固定循環(huán)指令，g76是螺紋加工固定循環(huán)指令。1)外圓粗加工復合循環(huán)（g71）指令格式 ： g71ud re g71pns qnf uu ww ff ss tt 指令功能： 切除棒料毛坯大部分加工余量，切削是沿平行z軸方向進行，如圖19所示。a為循環(huán)起點，a-a-b為精加工路線。圖19 外圓粗加工復合循環(huán) 圖20 端面粗加工復合循環(huán)指令說明:d表示每次切削深度（半徑值），無正負號； e表示退刀量（半徑值），無正負號； ns表示精加工路線第一個程序段的順序號； nf表示精加工路線最后一個程序段的順序號； u表示x方向的精加工余量，直徑值；例題 :如圖21所示，運用外圓粗加工循環(huán)指令編程。圖21 外圓粗加工復合循環(huán)例題n010 g50 x150 z100n020 g00 x41 z0n030 g71 u2 r1n040 g71 p50 q120 u0.5 w0.2