數(shù)控原理與系統(tǒng)2

1、 第二章 數(shù)控系統(tǒng)程序輸入與通信第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)第三節(jié) 信息輸入第四節(jié) 數(shù)控加工程序的輸入第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理第六節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的通信接口與網(wǎng)絡(luò) 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí) 一、一、數(shù)控編程的概念數(shù)控編程的概念 編程的內(nèi)容與步驟編程的內(nèi)容與步驟 數(shù)控編程的過程可以用流程圖2-1表示。各環(huán)節(jié)簡要說明如下：確 定加 工方案工藝處理數(shù)學(xué)處理編 寫程 序清單制 備控 制介質(zhì)程序檢驗(yàn) 圖2-1 數(shù)控編程過程 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí) 1 確定加工方案 選擇能夠?qū)崿F(xiàn)該方案的適當(dāng)?shù)臋C(jī)床、刀具、夾具和裝夾方法。 2. 工藝處理 工藝處理包括選擇對(duì)刀點(diǎn)，確定加工路線和

2、切削用量。 3. 數(shù)學(xué)處理 數(shù)學(xué)處理的主要任務(wù)就是根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的數(shù)據(jù)。 4. 編寫程序清單 5. 制備介質(zhì)和程序檢驗(yàn) 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用描述應(yīng)用描述:a. 明確加工目的明確加工目的,確定工藝參數(shù)確定工藝參數(shù)b. 算基點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)算基點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)c. 按規(guī)定的程序格式按規(guī)定的程序格式,逐條寫程序逐條寫程序d. 程序輸入程序輸入: 鍵盤、接口鍵盤、接口e. 程序校驗(yàn)首件試切程序校驗(yàn)首件試切 : 空刀運(yùn)動(dòng)空刀運(yùn)動(dòng) 用筆代刀用筆代刀 大批量生產(chǎn)（試切一件）大批量生產(chǎn)（試切一件） 三維動(dòng)態(tài)顯示三維動(dòng)態(tài)顯示 好的編程人員好的編程人員,要熟悉要熟悉 a. 機(jī)床結(jié)構(gòu)、性能機(jī)床結(jié)構(gòu)、性能 b.

3、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) c. 加工工藝加工工藝充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機(jī)床本身的能力充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機(jī)床本身的能力 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí) 編程方法編程方法 1. 手工編程 2. 自動(dòng)編程 二、二、數(shù)控編程的數(shù)控編程的代碼（代碼（介紹） 為了滿足設(shè)計(jì)、制造、維修和普及的需要，在輸為了滿足設(shè)計(jì)、制造、維修和普及的需要，在輸入代碼、坐標(biāo)系統(tǒng)、加工指令、輔助功能及程序格式入代碼、坐標(biāo)系統(tǒng)、加工指令、輔助功能及程序格式方面，國際上已形成了兩個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)方面，國際上已形成了兩個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)ISOInternational Standard Organization EIAElectronic

4、 Industries Association 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí) 三、準(zhǔn)備功能三、準(zhǔn)備功能G G代碼和輔助功能代碼和輔助功能M M代碼代碼 1. 1.準(zhǔn)備功能G指令 （共有100種，分模態(tài)與非模態(tài)P16表2-2） 常用的G指令有： (1) 快速點(diǎn)定位指令G00 格式為： G00 X Y； 三種可能的路徑： Y 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí)XXXYYAAABBB a）方案1 b）方案2 c）方案3 圖2-2 G00指令的運(yùn)動(dòng)軌跡 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí) （2 2） 直線插補(bǔ)指令直線插補(bǔ)指令G01G01 格式：格式： G01 XG01 X Y Y F F； （3 3） 圓弧插補(bǔ)指令圓弧

5、插補(bǔ)指令G02G02、G03G03 格式：格式：G02G02（G03G03）X X Y Y I I J J F F； a）逆圓指令G03 b）順圓指令G02圖2-3 圓弧插補(bǔ)指令 2、輔助功能M M指令（開關(guān)功能控制-P17表2-4）（1） 程序停止指令M00、M01和M02（2） 主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制指令M03、M04和M05（3） 換刀指令M06（4） 冷卻液控制指令M07、M08和M09（5） 夾緊和松開指令M10和M11（6） 改變運(yùn)動(dòng)方向指令M15和M16（7） 主軸定向停止指令M19（8） 紙帶結(jié)束指令M30（9） 互鎖旁路指令M31 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí)

6、四、其他代碼四、其他代碼( (S S、T T、F)F)1 主軸功能2 刀具功能3 進(jìn)給功能4 主軸速度和進(jìn)給速度的其它 表示方法 第一節(jié) 程序編制的基礎(chǔ)知識(shí) 五、五、程序結(jié)構(gòu)與格式程序結(jié)構(gòu)與格式 例例: N3 G00 X10 Z10 M03 S650 ;（1 1） 程序段號(hào)程序段號(hào): :查找、跳轉(zhuǎn)、注意，程序段標(biāo)號(hào)與查找、跳轉(zhuǎn)、注意，程序段標(biāo)號(hào)與程序的執(zhí)行順序無關(guān)，不管有無括號(hào)，程序都是按排程序的執(zhí)行順序無關(guān)，不管有無括號(hào)，程序都是按排列的先后次序執(zhí)行。列的先后次序執(zhí)行。 (2 (2）程序段中的主體部分程序段中的主體部分：主體部分包含了各種控：主體部分包含了各種控制信息和數(shù)據(jù)制信息和數(shù)據(jù) （3

7、 3）結(jié)束符結(jié)束符: : ；、；、 LFLF、* * 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 一一. .數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng) 直角笛卡爾坐標(biāo)軸直角笛卡爾坐標(biāo)軸 注意右手螺旋定正負(fù)注意右手螺旋定正負(fù) 無論那一種數(shù)控機(jī)床都規(guī)定：無論那一種數(shù)控機(jī)床都規(guī)定：Z軸是軸是 平行于主軸中心線的坐標(biāo)軸平行于主軸中心線的坐標(biāo)軸。 注意：刀具相對(duì)注意：刀具相對(duì)靜止工件靜止工件運(yùn)動(dòng)的原則。運(yùn)動(dòng)的原則。 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 圖2-5 圓弧插補(bǔ)指令 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 二二. .數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系 機(jī)床機(jī)床的的坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床上某一點(diǎn)，是固定不

8、變的，機(jī)床出廠已在機(jī)床上某一點(diǎn)，是固定不變的，機(jī)床出廠已確定。機(jī)床的換刀點(diǎn)，托板的交換點(diǎn)，確定。機(jī)床的換刀點(diǎn)，托板的交換點(diǎn)，這些點(diǎn)在機(jī)床上都是固定這些點(diǎn)在機(jī)床上都是固定點(diǎn)。點(diǎn)。（1 1）機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系: : 在數(shù)控機(jī)床中，為了實(shí)現(xiàn)零件的加工，往往需在數(shù)控機(jī)床中，為了實(shí)現(xiàn)零件的加工，往往需要控制幾個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這就需要建立坐標(biāo)系，以便區(qū)別不同運(yùn)動(dòng)要控制幾個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這就需要建立坐標(biāo)系，以便區(qū)別不同運(yùn)動(dòng)方向。方向。（2 2）工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系：程序編制人員在編程時(shí)使用的坐標(biāo)系。在這個(gè)：程序編制人員在編程時(shí)使用的坐標(biāo)系。在這個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)編程可以簡化坐標(biāo)計(jì)算，減少錯(cuò)誤，縮短程序長度。坐標(biāo)系內(nèi)編

9、程可以簡化坐標(biāo)計(jì)算，減少錯(cuò)誤，縮短程序長度。 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 三三. .絕對(duì)坐標(biāo)系與相對(duì)（增量）坐標(biāo)系（絕對(duì)坐標(biāo)系與相對(duì)（增量）坐標(biāo)系（P20P20） 在實(shí)際的加工中在實(shí)際的加工中, ,操作者在機(jī)床上裝好工件之后要測(cè)量該工操作者在機(jī)床上裝好工件之后要測(cè)量該工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)和基本機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離件坐標(biāo)系的原點(diǎn)和基本機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離, ,并把測(cè)得的距離并把測(cè)得的距離在數(shù)控系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定在數(shù)控系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定, ,這個(gè)設(shè)定值叫工件零點(diǎn)偏置。這個(gè)設(shè)定值叫工件零點(diǎn)偏置。 有些數(shù)控系統(tǒng)把選用機(jī)床坐標(biāo)系的指令設(shè)定為有些數(shù)控系統(tǒng)把選用機(jī)床坐標(biāo)系的指令設(shè)定為G54G59G54G59，它它是模是

10、模態(tài)代態(tài)代碼碼。需要指出的是。需要指出的是, ,現(xiàn)代機(jī)床一般用預(yù)置寄存的方法設(shè)現(xiàn)代機(jī)床一般用預(yù)置寄存的方法設(shè)定定機(jī)床機(jī)床坐標(biāo)系、手工輸入方法設(shè)置加工坐標(biāo)系。坐標(biāo)系、手工輸入方法設(shè)置加工坐標(biāo)系。CRT/MDI(Cathode CRT/MDI(Cathode reytubereytube/man data input)/man data input) 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 2 對(duì)刀點(diǎn)的確定 對(duì)刀點(diǎn)也稱起刀點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。a）對(duì)稱零件的對(duì)刀點(diǎn)選擇 b）鉆孔加工時(shí)的對(duì)刀點(diǎn)選擇圖2-6 對(duì)刀點(diǎn)的選擇 第三節(jié) 信息輸入 一.數(shù)控系統(tǒng)的信息 數(shù)字量:對(duì)各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制。

11、如對(duì)進(jìn)給各坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的控制。 開關(guān)量:實(shí)現(xiàn)輔助功能，如主軸的啟停、換向，冷卻、潤滑 的啟停等。 二.數(shù)控系統(tǒng)的信息流程 輸入 存儲(chǔ) 譯碼 刀具補(bǔ)償 進(jìn)給速度處理 插補(bǔ) I/O處理 位置控制 第四節(jié) 數(shù)控加工程序的輸入一、數(shù)控加工程序輸入方式及特點(diǎn)： NC NC 輸入方式輸入方式：（早期紙帶輸入、內(nèi)存?。海ㄔ缙诩垘л斎搿?nèi)存?。?輸入一條就執(zhí)行一條輸入一條就執(zhí)行一條 CNCCNC輸入方式：（磁盤、輸入方式：（磁盤、DNCDNC接口、接口、內(nèi)存大內(nèi)存大）-一次性讀入分段一次性讀入分段執(zhí)行執(zhí)行 特點(diǎn)： （P22）二、數(shù)控加工程序的輸入： 1.1.輸入輸入( (MDIMDI、磁盤、磁盤、DNCDNC接

12、口接口) ) 2. 2.零件加工程序的存放形式（零件加工程序的存放形式（P23P23） （兩區(qū)：兩區(qū)： 零件加工程序零件加工程序存儲(chǔ)區(qū)：連續(xù)存儲(chǔ)，不留空隙；存儲(chǔ)區(qū)：連續(xù)存儲(chǔ)，不留空隙； 目錄區(qū)：含目錄區(qū)：含程序名稱、程序首址、程序終址程序名稱、程序首址、程序終址）零件程序的存儲(chǔ)形式零件程序的存儲(chǔ)形式系統(tǒng)內(nèi)部代碼系統(tǒng)內(nèi)部代碼( (表表2-5)2-5)例：例：N05G90G01X106Y-60F46M05LF（與教材中 X100 Y-50 比較） 加工程序輸入時(shí)完成代碼識(shí)別,形成“數(shù)控加工程序存儲(chǔ)器存放程序段的情況(表表2-62-6)”第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理一一. .什么是譯碼什么是譯碼(

13、(P24)P24) 譯碼階段根據(jù)數(shù)控加工程序存儲(chǔ)器內(nèi)容,形成“譯碼結(jié)果緩沖器格式(表表2-72-7)”,即數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別執(zhí)行的代碼形式機(jī)器指令。 其中將其中將M M代碼、G G代碼按表2-8、表2-9規(guī)定分組（P26） 第四節(jié) 數(shù)控加工程序的輸入 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理表表2-5常用數(shù)控代碼對(duì)應(yīng)關(guān)系常用數(shù)控代碼對(duì)應(yīng)關(guān)系字符字符EIA碼碼ISO碼碼內(nèi)碼內(nèi)碼字符字符ELA碼碼ISO碼碼內(nèi)碼內(nèi)碼020H30H00HX37HD8H12H101HB1H01HY38H59H13H202HB2H02HZ29H5AH14H313H33H03HI79HC9H15H404HB4H04HJ51HCAH16H

14、515H35H05HK52H4BH17H616H36H06HF76HC6H18H707HB7H07HM54H4DH19H808HB8H08HLF/CR80H0AH20H919H39H09H_40H2DH21HN45H4EH10HDEL7FHFFHFFHG67H47H11HEOR0BHA5H22H第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理表表2-6數(shù)控加工程序存儲(chǔ)器地址地址內(nèi)容內(nèi)容地址地址內(nèi)容內(nèi)容地址地址內(nèi)容內(nèi)容2000H10H2008H01H2010H00H2001H00H2009H12H2011H18H2002H05H200AH01H2012H04H2003H11H200BH00H2013H06H2004

15、H09H200CH06H2014H19H2005H00H200DH13H2015H00H2006H11H200EH21H2016H05H2007H00H200FH06H2017H20H 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理地址碼地址碼字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)形式數(shù)據(jù)形式地址碼地址碼字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)形式數(shù)據(jù)形式N1BCD碼碼MX1特征字特征字X2二進(jìn)制二進(jìn)制MY1特征字特征字Y2二進(jìn)制二進(jìn)制MZ1特征字特征字Z2二進(jìn)制二進(jìn)制GA1特征字特征字I2二進(jìn)制二進(jìn)制GB1特征字特征字J2二進(jìn)制二進(jìn)制GC1特征字特征字K2二進(jìn)制二進(jìn)制GD1特征字特征字F2二進(jìn)制二進(jìn)制GE1特征字特征字S2二進(jìn)制二進(jìn)制GF1特征字特征字T

16、1BCD碼碼譯碼結(jié)果緩沖器格式 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理單元名單元名地址地址內(nèi)碼內(nèi)碼單元名單元名地址地址內(nèi)碼內(nèi)碼N4000H05HF400EH00HX4001H6AHS400FH00H4002H00H4010H00HY4003HC4HT4011H00H4004HFFHMX4012H00HZ4005H00HMY4013H05H4006H00HMZ4014H00HI4007H00HGA4015H01H4008H00HGB4016H00HJ4009H00HGC4017H00H400AH00HGD4018H00HK400BH00HGE4019H00H400CH00HGF401AH90HF400DH

17、2EH譯碼結(jié)果緩沖器 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理二、刀具補(bǔ)償二、刀具補(bǔ)償 1 為什么要進(jìn)行刀具補(bǔ)償 如圖2-7所示，在銑床上用半徑為r的刀具加工外形輪廓為A的工件時(shí)，刀具中心沿著與輪廓A距離為r的軌跡B移動(dòng)。我們要根據(jù)輪廓A的坐標(biāo)參數(shù)和刀具半徑r值計(jì)算出刀具中心軌跡B的坐標(biāo)參數(shù)，然后再編制程序進(jìn)行加工，因控制系統(tǒng)控制的是刀具中心的運(yùn)動(dòng)。在輪廓加工中，由于刀具總有一定的半徑，如銑刀半徑或線切割機(jī)的鉬絲半徑等。刀具中心（刀位點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)軌跡并不等于所加工零件的實(shí)際軌跡（直接按零件廓形編程所得軌跡），數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補(bǔ)償就是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理刀具圖2-

18、7 刀具半徑補(bǔ)償AB 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理 2 刀具長度補(bǔ)償及刀具半徑補(bǔ)償 具體應(yīng)用 加工中心：一個(gè)重要組成部分就是自動(dòng)換刀裝置，在一次加 工中使用多把長度不同的刀具，需要有刀具長度補(bǔ)償功能。 輪廓銑削加工：為刀具中心沿所需軌跡運(yùn)動(dòng)，需要有刀具半 徑補(bǔ)償功能。 車削加工：可以使用多種刀具，數(shù)控系統(tǒng)具備了刀具長度和刀具半徑補(bǔ)償功能，使數(shù)控程序與刀具形狀和刀具尺寸盡量無關(guān)，可大大簡化編程。 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理 具有刀具補(bǔ)償功能，在編制加工程序時(shí)，可以按零件實(shí)際輪廓編程，加工前測(cè)量實(shí)際的刀具半徑、長度等，作為刀具補(bǔ)償參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，可以加工出合乎尺寸要求的零件輪廓。 刀具補(bǔ)償功能

19、還可以滿足加工工藝等其他一些要求，可以通過逐次改變刀具半徑補(bǔ)償值大小的辦法，調(diào)整每次進(jìn)給量，以達(dá)到利用同一程序?qū)崿F(xiàn)粗、精加工循環(huán)。另外，因刀具磨損、重磨而使刀具尺寸變化時(shí)，若仍用原程序，勢(shì)必造成加工誤差，用刀具長度補(bǔ)償可以解決這個(gè)問題。 第五節(jié) 數(shù)控加工程序的預(yù)處理三、三、進(jìn)給速度處理（控制）進(jìn)給速度處理（控制）為什么要控制進(jìn)給速度為什么要控制進(jìn)給速度 對(duì)于任何一個(gè)數(shù)控機(jī)床來說，都要求能夠?qū)M(jìn)給速度進(jìn)行控制，它不僅直接影響到加工零件的表面粗糙度和精度，而且與刀具和機(jī)床的壽命和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。 按照加工工藝的需要，進(jìn)給速度的給定一般是將所需的進(jìn)給速度用F代碼編入程序。對(duì)于不同材料的零件，需根據(jù)切削速度、切削深度、表面粗糙度和精度的要求，選擇合適的進(jìn)給速度。 在進(jìn)給過程中，還可能發(fā)生各種不能確定或沒有意料到的情況，需要隨時(shí)改變進(jìn)給速度，因此還應(yīng)有操作者可以手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)給速度的功能。數(shù)控系統(tǒng)能