數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化加工設(shè)備,它嚴(yán)格按照加工程

1、第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化加工設(shè)備，它嚴(yán)格按照加工程序，自動(dòng)的對(duì)被加工工件進(jìn)行加工。我們把從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱為數(shù)控程序，它是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。與數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件相對(duì)應(yīng)的是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)軟件是用于數(shù)控系統(tǒng)工作控制的，它不在本教程的研究范圍內(nèi)。 數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多，它們使用的數(shù)控程序語(yǔ)言規(guī)則和格式也不盡相同，本教程以ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為主來(lái)介紹加工程序的編制方法。當(dāng)針對(duì)某一臺(tái)數(shù)控機(jī)床編制加工程序時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按機(jī)床編程手冊(cè)中的規(guī)定進(jìn)行程序編制。4.2 數(shù)控編程基礎(chǔ)第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基

2、礎(chǔ) 在編制數(shù)控加工程序前，應(yīng)首先了解：數(shù)控程序編制的主要工作內(nèi)容，程序編制的工作步驟，每一步應(yīng)遵循的工作原則等，最終才能獲得滿足要求的數(shù)控程序 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)控程序編制的定義 編制數(shù)控加工程序是使用數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，理想的數(shù)控程序不僅應(yīng)該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應(yīng)該使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效的工作。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟 數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過(guò)程，如圖所示： 分析零件幾何形狀、分析零件幾何形狀、尺寸和精度要求尺寸和精度要求分

3、析零分析零件圖件圖選擇工夾具、確定選擇工夾具、確定裝夾方式、加工路裝夾方式、加工路線和切削用量等線和切削用量等 確定確定工藝過(guò)工藝過(guò)程程根據(jù)零件圖和加工根據(jù)零件圖和加工路線計(jì)算基點(diǎn)和節(jié)路線計(jì)算基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)等數(shù)控關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)等數(shù)控關(guān)鍵數(shù)據(jù) 數(shù)值數(shù)值計(jì)算計(jì)算按數(shù)控系統(tǒng)要求的按數(shù)控系統(tǒng)要求的格式編寫程序格式編寫程序編寫程編寫程序單序單制備信息載體制備信息載體校對(duì)檢查信息載體校對(duì)檢查信息載體試加工試加工修改第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)分析零件圖樣和制定工藝方案 對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析，明確加工的內(nèi)容和要求；確定加工方案；選擇適合的數(shù)控機(jī)床；選擇或設(shè)計(jì)刀具和夾具；確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用

4、量等。這一工作要求編程人員能夠?qū)α慵D樣的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進(jìn)行分析，并結(jié)合數(shù)控機(jī)床使用的基礎(chǔ)知識(shí)，如數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能、數(shù)控系統(tǒng)的功能等，確定加工方法和加工路線。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)處理 在確定了工藝方案后，就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線等，計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般均具有直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)功能，對(duì)于加工由圓弧和直線組成的較簡(jiǎn)單的平面零件，只需要計(jì)算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心坐標(biāo)值等，就能滿足編程要求。當(dāng)零件的幾何形狀與控制系統(tǒng)的插補(bǔ)功能不一致時(shí)，就需要進(jìn)行較復(fù)雜的

5、數(shù)值計(jì)算，一般需要使用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，否則難以完成。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)編寫零件加工程序 在完成上述工藝處理及數(shù)值計(jì)算工作后，即可編寫零件加工程序。程序編制人員使用數(shù)控系統(tǒng)的程序指令，按照規(guī)定的程序格式，逐段編寫加工程序。程序編制人員應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的功能、程序指令及代碼十分熟悉，才能編寫出正確的加工程序。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)程序檢驗(yàn) 將編寫好的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，就可控制數(shù)控機(jī)床的加工工作。一般在正式加工之前，要對(duì)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。通常可采用機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)的方式，來(lái)檢查機(jī)床動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性，以檢驗(yàn)程序。 在具有圖形模擬顯示功能的數(shù)控機(jī)床上，可通過(guò)顯示走

6、刀軌跡或模擬刀具對(duì)工件的切削過(guò)程，對(duì)程序進(jìn)行檢查。對(duì)于形狀復(fù)雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進(jìn)行試切來(lái)檢驗(yàn)程序。通過(guò)檢查試件，不僅可確認(rèn)程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能采用與被加工零件材料相同的材料進(jìn)行試切，則更能反映實(shí)際加工效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時(shí)，可修改程序或采取尺寸補(bǔ)償?shù)却胧?第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)手工編程 手工編程指主要由人工來(lái)完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作。 零件圖樣工藝人員夾具表機(jī)床表刀具表工藝規(guī)程編程人員加工程序初稿加工程序修 改編程手冊(cè)第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ) 一般對(duì)幾何形狀不太復(fù)雜的零件，

7、所需的加工程序不長(zhǎng)，計(jì)算比較簡(jiǎn)單，用手工編程比較合適。 手工編程的特點(diǎn)：耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無(wú)法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一段程序的編寫時(shí)間與其在機(jī)床上運(yùn)行加工的實(shí)際時(shí)間之比，平均約為30：1，而數(shù)控機(jī)床不能開(kāi)動(dòng)的原因中有20%30%是由于加工程序編制困難，編程時(shí)間較長(zhǎng)。手工編程 的適應(yīng)范圍和特點(diǎn)第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指在編程過(guò)程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。 采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程時(shí)，數(shù)學(xué)處理、編寫程序、檢驗(yàn)程序等工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，由于計(jì)算機(jī)可自動(dòng)繪制出刀具中

8、心運(yùn)動(dòng)軌跡，使編程人員可及時(shí)檢查程序是否正確，需要時(shí)可及時(shí)修改，以獲得正確的程序。又由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無(wú)法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。因而，自動(dòng)編程的特點(diǎn)就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程 根據(jù)輸入方式的不同，可將自動(dòng)編程分為圖形數(shù)控自動(dòng)編程、語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程和語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程等。圖形數(shù)控自動(dòng)編程是指將零件的圖形信息直接輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)自動(dòng)編程軟件的處理，得到數(shù)控加工程序。目前，圖形數(shù)控自動(dòng)編程是使用最為廣泛的自動(dòng)編程方式。語(yǔ)言數(shù)控自

9、動(dòng)編程指將加工零件的幾何尺寸、工藝要求、切削參數(shù)及輔助信息等用數(shù)控語(yǔ)言編寫成源程序后，輸入到計(jì)算機(jī)中，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理得到零件加工程序。語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程是采用語(yǔ)音識(shí)別器，將編程人員發(fā)出的加工指令聲音轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸こ绦颉?第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字符與代碼 字符是用來(lái)組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號(hào)，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等。數(shù)控系統(tǒng)只能接受二進(jìn)制信息，所以必須把字符轉(zhuǎn)換成8BIT信息組合成的字節(jié)，用“0”和“1”組合的代碼來(lái)表達(dá)。國(guó)際上廣泛采用兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼： （1）ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)代碼（2）EIA美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)代碼這兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼的編碼方法不同，在大多數(shù)現(xiàn)

10、代數(shù)控機(jī)床上這兩種代碼都可以使用，只需用系統(tǒng)控制面板上的開(kāi)關(guān)來(lái)選擇，或用G功能指令來(lái)選擇。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字 在數(shù)控加工程序中，字是指一系列按規(guī)定排列的字符，作為一個(gè)信息單元存儲(chǔ)、傳遞和操作。字是由一個(gè)英文字母與隨后的若干位十進(jìn)制數(shù)字組成，這個(gè)英文字母稱為地址符。如：“X2500”是一個(gè)字，X為地址符，數(shù)字“2500”為地址中的內(nèi)容。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 組成程序段的每一個(gè)字都有其特定的功能含義，以下是以FANUC-0M數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范為主來(lái)介紹的，實(shí)際工作中，請(qǐng)遵照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)來(lái)使用各個(gè)功能字。順序號(hào)字N 順序號(hào)又稱程序段號(hào)或程序段序

11、號(hào)。順序號(hào)位于程序段之首，由順序號(hào)字N和后續(xù)數(shù)字組成。順序號(hào)字N是地址符，后續(xù)數(shù)字一般為14位的正整數(shù)。數(shù)控加工中的順序號(hào)實(shí)際上是程序段的名稱，與程序執(zhí)行的先后次序無(wú)關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)不是按順序號(hào)的次序來(lái)執(zhí)行程序，而是按照程序段編寫時(shí)的排列順序逐段執(zhí)行。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 順序號(hào)的作用：對(duì)程序的校對(duì)和檢索修改；作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)，即作為轉(zhuǎn)向目的程序段的名稱。有順序號(hào)的程序段可以進(jìn)行復(fù)歸操作，這是指加工可以從程序的中間開(kāi)始，或回到程序中斷處開(kāi)始。一般使用方法：編程時(shí)將第一程序段冠以N10,以后以間隔10遞增的方法設(shè)置順序號(hào)，這樣，在調(diào)試程序時(shí)，如果需要在N10和N20之

12、間插入程序段時(shí)，就可以使用N11、N12等。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 準(zhǔn)備功能字G 準(zhǔn)備功能字的地址符是G，又稱為G功能或G指令，是用于建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。后續(xù)數(shù)字一般為13位正整數(shù)，見(jiàn)表 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)G功能字含義表G功能字FANUC系統(tǒng)SIEMENS系統(tǒng)G00快速移動(dòng)點(diǎn)定位快速移動(dòng)點(diǎn)定位G01直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G04暫停暫停G05-通過(guò)中間點(diǎn)圓弧插補(bǔ)G17XY平面選擇XY平面選擇G18ZX平面選擇ZX平面選擇G19YZ平面選擇YZ平面選擇G32螺紋切削-G

13、33-恒螺距螺紋切削G40刀具補(bǔ)償注銷刀具補(bǔ)償注銷G41刀具補(bǔ)償左刀具補(bǔ)償左G42刀具補(bǔ)償右刀具補(bǔ)償右G43刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償正-G44刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償負(fù)-G49刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償注銷-G50主軸最高轉(zhuǎn)速限制-G54G59加工坐標(biāo)系設(shè)定零點(diǎn)偏置G65用戶宏指令-G70精加工循環(huán)英制G71外圓粗切循環(huán)米制G72端面粗切循環(huán)-G73封閉切削循環(huán)-G74深孔鉆循環(huán)-G75外徑切槽循環(huán)-G76復(fù)合螺紋切削循環(huán)-G80撤銷固定循環(huán)撤銷固定循環(huán)G81定點(diǎn)鉆孔循環(huán)固定循環(huán)G90絕對(duì)值編程絕對(duì)尺寸G91增量值編程增量尺寸G92螺紋切削循環(huán)主軸轉(zhuǎn)速極限G94每分鐘進(jìn)給量直線進(jìn)給率G95每轉(zhuǎn)進(jìn)給量旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率G96恒線速控制恒線速

14、度G97恒線速取消注銷G96G98返回起始平面-G99返回R平面-第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 尺寸字 尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 其中，第一組 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于確定終點(diǎn)的直線坐標(biāo)尺寸；第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點(diǎn)的角度坐標(biāo)尺寸；第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時(shí)間、用R指令圓弧的半徑等。 多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)可以用準(zhǔn)備功能字來(lái)選擇坐標(biāo)尺寸的制式，如FANUC諸系統(tǒng)可用G21/G22來(lái)選擇米制單位或英制單位，也有些系統(tǒng)用系統(tǒng)參數(shù)來(lái)設(shè)定尺寸制式。采用米制時(shí)，一般單位為mm，如

15、X100指令的坐標(biāo)單位為100 mm。當(dāng)然，一些數(shù)控系統(tǒng)可通過(guò)參數(shù)來(lái)選擇不同的尺寸單位。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 進(jìn)給功能字F 進(jìn)給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進(jìn)給速度。對(duì)于車床，F(xiàn)可分為每分鐘進(jìn)給和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給兩種，對(duì)于其它數(shù)控機(jī)床，一般只用每分鐘進(jìn)給。F指令在螺紋切削程序段中常用來(lái)指令螺紋的導(dǎo)程。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 主軸轉(zhuǎn)速功能字S 主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉(zhuǎn)速。單位為r/min。對(duì)于具有恒線速度功能的數(shù)控車床，程序中的S指令用來(lái)指定車削加工的線速度數(shù)。 第四章 計(jì)算

16、機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 刀具功能字T 刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時(shí)所用刀具的編號(hào)。對(duì)于數(shù)控車床，其后的數(shù)字還兼作指定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀尖半徑補(bǔ)償用。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 輔助功能字M 輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為13位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，見(jiàn)下表 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)字的功能 M功能字 含 義 M00 程序停止 M01 計(jì)劃停止 M02 程序停止 M03 主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn) M04 主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) M05 主軸旋轉(zhuǎn)停止 M06 換刀 M07 2號(hào)冷卻液

17、開(kāi) M08 1號(hào)冷卻液開(kāi) M09 冷卻液關(guān) M30 程序停止并返回開(kāi)始處 M98 調(diào)用子程序 M99 返回子程序 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)程序段格式 程序段是可作為一個(gè)單位來(lái)處理的、連續(xù)的字組，是數(shù)控加工程序中的一條語(yǔ)句。一個(gè)數(shù)控加工程序是若干個(gè)程序段組成的。 程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。現(xiàn)在一般使用字地址可變程序段格式，每個(gè)字長(zhǎng)不固定，各個(gè)程序段中的長(zhǎng)度和功能字的個(gè)數(shù)都是可變的。地址可變程序段格式中，在上一程序段中寫明的、本程序段里又不變化的那些字仍然有效，可以不再重寫。這種功能字稱之為續(xù)效字。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)程序段格式舉例N3

18、0 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08N40 X90 (本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效)在程序段中，必須明確組成程序段的各要素：移動(dòng)目標(biāo)：終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z；沿怎樣的軌跡移動(dòng)：準(zhǔn)備功能字G；進(jìn)給速度：進(jìn)給功能字F；切削速度：主軸轉(zhuǎn)速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；機(jī)床輔助動(dòng)作：輔助功能字M。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)加工程序的一般格式 （1）程序開(kāi)始符、結(jié)束符程序開(kāi)始符、結(jié)束符是同一個(gè)字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書(shū)寫時(shí)要單列一段。（2）程序名程序名有兩種

19、形式：一種是英文字母O和14位正整數(shù)組成；另一種是由英文字母開(kāi)頭，字母數(shù)字混合組成的。一般要求單列一段。（3）程序主體程序主體是由若干個(gè)程序段組成的。每個(gè)程序段一般占一行。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)加工程序的一般格式 （4）程序結(jié)束指令程序結(jié)束指令可以用M02或M30。一般要求單列一段。加工程序的一般格式舉例：% / 開(kāi)始符O1000 / 程序名N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90 / 程序主體N300 M30% / 結(jié)束符第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ) 在數(shù)控編程時(shí)

20、，為了描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化程序編制的方法及保證紀(jì)錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向均已標(biāo)準(zhǔn)化，ISO和我國(guó)都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。 通過(guò)這一部分的學(xué)習(xí)，能夠掌握機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系的概念，具備實(shí)際動(dòng)手設(shè)置機(jī)床加工坐標(biāo)系的能力。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床坐標(biāo)系的確定 （1）機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定在機(jī)床上，我們始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過(guò)程。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床坐標(biāo)系的確定 （2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛

21、卡爾直角坐標(biāo)系決定。在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來(lái)控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過(guò)坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床坐標(biāo)系的確定 例如銑床上，有機(jī)床的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)以及垂向運(yùn)動(dòng)，如圖1. .4所示。在數(shù)控加工中就應(yīng)該用機(jī)床坐標(biāo)系來(lái)描述。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床坐標(biāo)系的確定 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定 直角坐標(biāo)系 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代

22、表Z坐標(biāo)。 2)大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床坐標(biāo)系的確定 3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，如下圖所示為數(shù)控車床上兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的正方向。 機(jī)床坐標(biāo)系的確定 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)坐標(biāo)軸方向的確定 （1）Z坐標(biāo) Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定的，即

23、平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開(kāi)工件的方向。 如果機(jī)床上有幾個(gè)主軸，則選一個(gè)垂直于工件裝夾平面的主軸方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果主軸能夠擺動(dòng)，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果機(jī)床無(wú)主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)坐標(biāo)軸方向的確定 下圖所示為數(shù)控車床的Z坐標(biāo)。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)坐標(biāo)軸方向的確定 (2）X坐標(biāo)X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時(shí)，刀具離開(kāi)工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)坐標(biāo)軸方向的確定 （3）Y坐標(biāo) 在確定X、Z

24、坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)的方向。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)坐標(biāo)軸方向的確定 根據(jù)左圖所示的數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)圖，試確定X、Y、Z直線坐標(biāo)。 （1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開(kāi)工件的方向?yàn)檎?（2）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對(duì)刀具主軸向立柱方向看，向右為正。 （3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定后，用右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定。 ZXY第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置 機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來(lái)，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。 第四章 計(jì)算

25、機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)控車床的原點(diǎn)在數(shù)控車床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機(jī)床原點(diǎn)設(shè)定在X、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置 數(shù)控銑床的原點(diǎn)在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開(kāi)關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM

26、）技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)床參考點(diǎn) 通常在數(shù)控銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的；而在數(shù)控車床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。下圖所示為數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。如圖所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)。 編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)編程原點(diǎn) 編程原點(diǎn)是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一

27、致，如圖所示為車削零件的編程原點(diǎn)。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)加工坐標(biāo)系的確定加工坐標(biāo)系的確定加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點(diǎn)為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。加工原點(diǎn)也稱為程序原點(diǎn)，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。在加工過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床是按照工件裝夾好后所確定的加工原點(diǎn)位置和程序要求進(jìn)行加工的。編程人員在編制程序時(shí)，只要根據(jù)零件圖樣就可以選定編程原點(diǎn)、建立編程坐標(biāo)系、計(jì)算坐標(biāo)數(shù)值，而不必考慮工件毛坯裝夾的實(shí)際位置。對(duì)于加工人員來(lái)說(shuō)，則應(yīng)在裝夾工件、調(diào)試程序時(shí)，將編程原點(diǎn)轉(zhuǎn)換為加工原點(diǎn)，并確定加工原點(diǎn)的位置，在數(shù)控系統(tǒng)中給予設(shè)定（即給出原點(diǎn)設(shè)定值），設(shè)定加工坐標(biāo)系后就可

28、根據(jù)刀具當(dāng)前位置，確定刀具起始點(diǎn)的坐標(biāo)值。在加工時(shí)，工件各尺寸的坐標(biāo)值都是相對(duì)于加工原點(diǎn)而言的,這樣數(shù)控機(jī)床才能按照準(zhǔn)確的加工坐標(biāo)系位置開(kāi)始加工 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)是相對(duì)于起點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系，稱為相對(duì)坐標(biāo)系（或稱增量坐標(biāo)系）所有坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均從某一固定坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系，稱為絕對(duì)坐標(biāo)系第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo) G功能字指定G90指定尺寸值為絕對(duì)尺寸。G91指定尺寸值為增量尺寸。這種表達(dá)方式的特點(diǎn)是同一條程序段中只能用一種，不能混用；同一坐標(biāo)軸方向的尺寸字的地址符是相同的。 用尺寸字的地址符指定（本課程

29、中車床部分使用）絕對(duì)尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W這種表達(dá)方式的特點(diǎn)是同一程序段中絕對(duì)尺寸和增量尺寸可以混用，這給編程帶來(lái)很大方便。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)預(yù)置寄存指令G92 預(yù)置寄存指令是按照程序規(guī)定的尺寸字值，通過(guò)當(dāng)前刀具所在位置來(lái)設(shè)定加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)。這一指令不產(chǎn)生機(jī)床運(yùn)動(dòng)。編程格式編程格式：G92 XY Z式中X、Y、Z的值是當(dāng)前刀具位置相對(duì)于加工原點(diǎn)位置的值。 例：建立圖1.21所示的加工坐標(biāo)系：當(dāng)前的刀具位置點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)：G92 X10 Y12當(dāng)前的刀具位置點(diǎn)在B點(diǎn)時(shí)：G92 X30 Y37注意：這種方式設(shè)置的加工原點(diǎn)是隨刀具

30、當(dāng)前位置（起始位置）的變化而變化的。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)坐標(biāo)平面選擇指令 坐標(biāo)平面選擇指令是用來(lái)選擇圓弧插補(bǔ)的平面和刀具補(bǔ)償平面的。G17表示選擇 XY平面，G18表示選擇 ZX平面，G19表示選擇 YZ平面。各坐標(biāo)平面如右圖所示。一般，數(shù)控車床默認(rèn)在ZX平面內(nèi)加工，數(shù)控銑床默認(rèn)在XY平面內(nèi)加工。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)快速點(diǎn)定位指令 G00 快速點(diǎn)定位指令快速點(diǎn)定位指令控制刀具以點(diǎn)位控制的方式快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，其移動(dòng)速度由參數(shù)來(lái)設(shè)定。 指令執(zhí)行開(kāi)始后，刀具沿著各個(gè)坐標(biāo)方向同時(shí)按參數(shù)設(shè)定的速度移動(dòng)，最后減速到達(dá)終點(diǎn)，如圖所示。第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CA

31、M）技術(shù)基礎(chǔ)快速點(diǎn)定位指令 G00注意：在各坐標(biāo)方向上有可能不是同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)。刀具移動(dòng)軌跡是幾條線段的組合，不是一條直線。例如，在FANUC系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)總是先沿45角的直線移動(dòng)，最后再在某一軸單向移動(dòng)至目標(biāo)點(diǎn)位置，如圖所示。編程人員應(yīng)了解所使用的數(shù)控系統(tǒng)的刀具移動(dòng)軌跡情況，以避免加工中可能出現(xiàn)的碰撞。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)快速點(diǎn)定位指令 G00編程格式編程格式：G00 X Y Z式中X、Y、Z的值是快速點(diǎn)定位的終點(diǎn)坐標(biāo)值例：從A點(diǎn)到B點(diǎn)快速移動(dòng)的程序段為：G90 G00 X20 Y30 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)直線插補(bǔ)指令 其中：X、Y、Z的值是直線插補(bǔ)的終

32、點(diǎn)坐標(biāo)值。例：實(shí)現(xiàn)右圖中從A點(diǎn)到B點(diǎn)的直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),其程序段為：直線插補(bǔ)指令直線插補(bǔ)指令用于產(chǎn)生按指定進(jìn)給速度F實(shí)現(xiàn)的空間直線運(yùn)動(dòng)。程序格式程序格式：G01 X Y Z F絕對(duì)方式編程：G90 G01 X10 Y10 F100增量方式編程：G91 G01 X-10 Y-20 F100 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)圓弧插補(bǔ)指令 G02為按指定進(jìn)給速度的順時(shí)針圓弧插補(bǔ)。G03為按指定進(jìn)給速度的逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。 圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面內(nèi)的坐標(biāo)軸，由正方向向負(fù)方向看，順時(shí)針?lè)较騁02，逆時(shí)針?lè)较騁03，如圖所示。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)下圖表示XY平面的圓弧

33、插補(bǔ)G17 G02 X Y I J (R) FG17 G03 X Y I J (R) F 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)下圖表示ZX平面圓弧插補(bǔ)G18 G02 X Z I K (R) FG18 G03 X Z I K (R) F第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)下圖表示YZ平面的圓弧插補(bǔ)。G19 G02 Z Y J K (R) FG19 G03 Z Y J K (R) F第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)X、Y、Z的值是指圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)值；I、J、K是指圓弧起點(diǎn)到圓心的增量坐標(biāo)，與G90,G91無(wú)關(guān)；R為指定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角180o時(shí)，R值為正，當(dāng)圓弧的圓心角1800時(shí)，R值為負(fù)。 第四章 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)例在下圖中，當(dāng)圓弧A的起點(diǎn)為P1，終點(diǎn)為P2，圓弧插補(bǔ)程序段為：G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50或：G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50