數(shù)控機(jī)床及其編程基礎(chǔ)知識

第1章數(shù)控機(jī)床基本知識1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.2數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理1.3數(shù)控機(jī)床的分類

1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)作為國民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求更高，形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)I(yè)化程度高的自動化機(jī)床顯然無法適應(yīng)這些要求。同時，隨著市場競爭的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。一種新型的生產(chǎn)設(shè)備——數(shù)控機(jī)床就應(yīng)運(yùn)而生了。1.1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生帕森斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（ServoMechanismLaboratoryoftheMassachusettsInstituteofTechnology）合作，于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)。1959年，美國克耐·杜列克公司（Keaney&Trecker）首次成功開發(fā)了加工中心（MachiningCenter）。1.1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡況第1代數(shù)控機(jī)床：1952年～1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置（NC）。第2代數(shù)控機(jī)床：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。第3代數(shù)控機(jī)床：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。第4代數(shù)控機(jī)床：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（CNC）。第5代數(shù)控機(jī)床：從1974年開始采用微型計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（MNC）。1．計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)所謂計(jì)算機(jī)直接數(shù)控（DirectNumericalControl，DNC）系統(tǒng)，即使用一臺計(jì)算機(jī)為數(shù)臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動編程，編程結(jié)果直接通過數(shù)據(jù)線輸送到各臺數(shù)控機(jī)床的控制箱。2．柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）也叫做計(jì)算機(jī)群控自動線，它是將一群數(shù)控機(jī)床用自動傳送系統(tǒng)連接起來，并置于一臺計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制之下，形成一個用于制造的整體。3．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer-IntegratedManufacturingSystem，CIMS），是指用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制從定貨、設(shè)計(jì)、工藝、制造到銷售的全過程，以實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)一體化的高效率的柔性集成制造系統(tǒng)。1.1.3我國國數(shù)控機(jī)床床發(fā)展概況況1958年年開始并試試制成功第第一臺電子子管數(shù)控機(jī)機(jī)床。1965年開開始研制晶晶體管數(shù)控控系統(tǒng)，直直到20世世紀(jì)60年年代末至70年代初初成功。從從20世紀(jì)紀(jì)80年代代開始，先先后從日本本、美國、、德國等國國家引進(jìn)先先進(jìn)的數(shù)控控技術(shù)。如如北京機(jī)床床研究所從從日本FANUC公公司引進(jìn)FANUC3、FANUC5、FANUC6、、FANUC7系列列產(chǎn)品的制制造技術(shù)；；上海機(jī)床床研究所引引進(jìn)美國GE公司的的MTC-1數(shù)控系系統(tǒng)等。1.1.4數(shù)控控機(jī)床的發(fā)發(fā)展趨勢從數(shù)控機(jī)床床技術(shù)水平平看，高精精度、高速速度、高柔柔性、多功功能和高自自動化是數(shù)數(shù)控機(jī)床的的重要發(fā)展展趨勢。數(shù)控系統(tǒng)都都采用了16位和32位微處處理器，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)總線及及軟件模塊塊和硬件模模塊結(jié)構(gòu)，，內(nèi)存容量量擴(kuò)大到1MB以上上，機(jī)床分分辨率可達(dá)達(dá)0.1m，高速進(jìn)進(jìn)給可達(dá)100m/min，，控制軸數(shù)數(shù)可達(dá)16個。1.2數(shù)數(shù)控機(jī)床床的組成結(jié)結(jié)構(gòu)及工作作原理1.2.1數(shù)控控機(jī)床的組組成1．控制介介質(zhì)數(shù)控機(jī)床工工作時，不不需要操作作工人直接接操縱機(jī)床床，但機(jī)床床又必須執(zhí)執(zhí)行人的意意圖，這就就需要在人人與機(jī)床之之間建立某某種聯(lián)系，，這種聯(lián)系系的中間媒媒介物即稱稱為控制介介質(zhì)。2．?dāng)?shù)控系系統(tǒng)數(shù)控裝置是是一種控制制系統(tǒng)，是是數(shù)控機(jī)床床的中心環(huán)環(huán)節(jié)。它能能自動閱讀讀輸入載體體上事先給給定的數(shù)字字，并將其其譯碼，從從而使機(jī)床床進(jìn)給并加加工零件，，數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)通常由輸輸入裝置、、控制器、、運(yùn)算器和和輸出裝置置4大部分分組成。。3．伺服系系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由由伺服驅(qū)動動電動機(jī)和和伺服驅(qū)動動裝置組成成，它是數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的的執(zhí)行部分分。伺服系系統(tǒng)接受數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的的指令信息息，并按照照指令信息息的要求帶帶動機(jī)床的的移動部件件運(yùn)動或使使執(zhí)行部分分動作，以以加工出符符合要求的的工件。每每一個脈沖沖使機(jī)床移移動部件產(chǎn)產(chǎn)生的位移移量叫做脈脈沖當(dāng)量。。目前所使使用的數(shù)控控系統(tǒng)脈沖沖當(dāng)量通常常為0.001mm/脈沖。。4．輔助控控制系統(tǒng)輔助控制系系統(tǒng)是介于于數(shù)控裝置置和機(jī)床機(jī)機(jī)械、液壓壓部件之間間的強(qiáng)電控控制裝置。。5．機(jī)床本本體機(jī)床本體是是數(shù)控機(jī)床床的主體，，由機(jī)床的的基礎(chǔ)大件件（如床身身、底座））和各運(yùn)動動部件（如如工作臺、、床鞍、主主軸等）所所組成。1.2.2數(shù)控控機(jī)床的關(guān)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部部件1．伺服系系統(tǒng)驅(qū)動電電機(jī)（1）步進(jìn)進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)機(jī)通常用于于開環(huán)伺服服系統(tǒng)機(jī)床床。（2）直流流伺服電動動機(jī)①小慣量量直流電動動機(jī)②寬調(diào)速速直流電動動機(jī)③無刷直直流電動機(jī)機(jī)（3）交流流伺服電動動機(jī)近年來新型型功率開關(guān)關(guān)器件、專專用集成電電路和新的的控制算法法等的發(fā)展展帶動了交交流驅(qū)動電電源的發(fā)展展，使其調(diào)調(diào)速性能更更能適應(yīng)數(shù)數(shù)控機(jī)床伺伺服系統(tǒng)的的要求。交交流速度控控制系統(tǒng)正正逐步取代代直流速度度控制系統(tǒng)統(tǒng)。2．位置檢檢測裝置檢測裝置是是把位移和和速度測量量信號作為為反饋信號號，并將反反饋信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成數(shù)字字送回計(jì)算算機(jī)，和脈脈沖指令信信號相比較較，以控制制驅(qū)動元件件正確運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。（1）感應(yīng)應(yīng)同步器感應(yīng)同步器器是一種電電磁式的高高精度位移移檢測元件件，按其結(jié)結(jié)構(gòu)方式的的不同可分分為直線式式和旋轉(zhuǎn)式式兩種，前前者用于長長度測量，，后者用于于角度測量量。感應(yīng)同步器器的特點(diǎn)是是：精度高高，工作可可靠，抗干干擾性強(qiáng)，，維護(hù)簡單單，壽命長長，可測量量長距離位位置，成本本低，易于于批量生產(chǎn)產(chǎn)。（2）光柵柵光柵就是在在一塊長條條形的光學(xué)學(xué)玻璃上均均勻地刻劃劃很多條與與運(yùn)動方向向垂直的條條紋，條紋紋之間的距距離成為柵柵距。光柵測量裝裝置是一種種非接觸式式測量，利利用光路減減少了機(jī)械械誤差，具具有精度高高，響應(yīng)速速度快等特特點(diǎn)，因此此是數(shù)控機(jī)機(jī)床和數(shù)顯顯系統(tǒng)常用用的檢測元元件。（3）磁柵柵磁柵是用電電磁的方法法計(jì)算磁波波數(shù)目的一一種位置檢檢測元件，，磁柵測量量裝置由磁磁性標(biāo)尺、、讀取磁頭頭和檢測電電路組成。。磁柵位置檢檢測電路的的特點(diǎn)是：：容易制造造，檢測精精度高（能能達(dá)到每米米±3m），安裝裝使用方便便，對環(huán)境境條件要求求較低，若若磁性標(biāo)尺尺膨脹系數(shù)數(shù)與機(jī)床一一致，可在在一般車間間使用。由由于磁頭與與磁柵為有有接觸的相相對運(yùn)動，，因而有磨磨損，使用用壽命受到到一定的限限制。一般般使用壽命命可達(dá)到5年，涂上上保護(hù)膜后后壽命則可可進(jìn)一步延延長。（4）旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器器是一種角角位移檢測測元件，由由定子和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子組成，，分為有刷刷和無刷兩兩種形式。。有刷旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓器定定子和轉(zhuǎn)子子均為兩相相交流分布布繞組。數(shù)控機(jī)床檢檢測裝置主主要使用無無刷旋轉(zhuǎn)變變壓器，因因?yàn)闊o刷旋旋轉(zhuǎn)變壓器器具有可靠靠性高、壽壽命長、體體積小、不不用維修以以及輸出信信號大、抗抗干擾能力力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。（5）脈沖沖編碼器脈沖編碼器器是把機(jī)械械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化化為電脈沖沖的一種常常用角位移移傳感器。。（6）測速速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)機(jī)是速度反反饋元件，，相當(dāng)于一一臺永磁式式直流電動動機(jī)。3．進(jìn)給運(yùn)運(yùn)動傳動部部件滾珠絲杠螺螺母副是回回轉(zhuǎn)運(yùn)動與與直線運(yùn)動動相互轉(zhuǎn)換換的新型理理想傳動裝裝置。具有如下優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。（1）傳動動效率高。。（2）摩擦擦力小。（3）使用用壽命長。。（4）經(jīng)預(yù)預(yù)緊后可以以消除軸向向間隙，提提高系統(tǒng)的的剛度。（5）反向向運(yùn)動時無無空行程，，可以提高高軸向運(yùn)動動精度。4．CRT顯示及其其接口5．?dāng)?shù)控機(jī)機(jī)床通信RS-232接口1.2.3數(shù)控控機(jī)床的工工作原理數(shù)控系統(tǒng)的的主要任務(wù)務(wù)之一就是是控制執(zhí)行行機(jī)構(gòu)按預(yù)預(yù)定的軌跡跡運(yùn)動。一一般情況是是已知運(yùn)動動軌跡的起起點(diǎn)坐標(biāo)、、終點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)和曲線方方程，由數(shù)數(shù)控系統(tǒng)實(shí)實(shí)時地算出出各個中間間點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)。即需要要“插入、、補(bǔ)上”運(yùn)運(yùn)動軌跡各各個中間點(diǎn)點(diǎn)的坐標(biāo)，，通常這個個過程就稱稱為“插補(bǔ)補(bǔ)”。1．逐點(diǎn)比比較法直線線插補(bǔ)（1）直線線插補(bǔ)計(jì)算算原理①偏差計(jì)計(jì)算公式定義直線插插補(bǔ)的偏差差判別式如如下：Fm=ymxexmye②終點(diǎn)判判斷的方法法一種方法是是設(shè)置Σx、Σy兩個減法計(jì)計(jì)數(shù)器。另一種方法法是設(shè)置一一個終點(diǎn)計(jì)計(jì)數(shù)器。。第三種方法法是選終點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)值較較大的坐標(biāo)標(biāo)作為計(jì)數(shù)數(shù)坐標(biāo)。③插補(bǔ)計(jì)計(jì)算過程偏差判斷坐標(biāo)進(jìn)給偏差計(jì)算終點(diǎn)判別2．逐點(diǎn)比比較法圓弧弧插補(bǔ)（1）圓弧弧插補(bǔ)計(jì)算算原理①偏差計(jì)計(jì)算公式定義圓弧偏偏差判別式式如下：Fm=Rm2R2=xm2+ym2R2新加工點(diǎn)m+1點(diǎn)的偏偏差為Fm2xm+1新加工點(diǎn)的的偏差值為為Fm+2ym+1②終點(diǎn)判判別方法③插補(bǔ)計(jì)計(jì)算過程1.3數(shù)數(shù)控機(jī)床床的分類1.3.1按控控制系統(tǒng)的的特點(diǎn)分類類1．點(diǎn)位控控制數(shù)控機(jī)機(jī)床這類機(jī)床主主要有數(shù)控控坐標(biāo)鏜床床、數(shù)控鉆鉆床、數(shù)控控點(diǎn)焊機(jī)和和數(shù)控折彎彎機(jī)等，其其相應(yīng)的數(shù)數(shù)控裝置稱稱為點(diǎn)位控控制數(shù)控裝裝置。2．直線控控制數(shù)控機(jī)機(jī)床這類機(jī)床主主要有數(shù)控控車床、數(shù)數(shù)控磨床和和數(shù)控鏜銑銑床等，相相應(yīng)的數(shù)控控裝置稱為為直線控制制裝置。3．輪廓控控制數(shù)控機(jī)機(jī)床屬于這類機(jī)機(jī)床的有數(shù)數(shù)控車床、、數(shù)控銑床床、加工中中心等。其其相應(yīng)的數(shù)數(shù)控裝置稱稱為輪廓控控制裝置。。輪廓數(shù)控控裝置比點(diǎn)點(diǎn)位、直線線控制裝置置結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜得多，功功能齊全得得多。1.3.2按進(jìn)進(jìn)給伺服系系統(tǒng)的類型型分類1．開環(huán)進(jìn)進(jìn)給伺服系系統(tǒng)數(shù)控機(jī)機(jī)床開環(huán)進(jìn)給伺伺服系統(tǒng)通通常不帶有有位置檢測測元件，伺伺服驅(qū)動元元件一般為為步進(jìn)電動動機(jī)。2．閉環(huán)進(jìn)進(jìn)給伺服系系統(tǒng)數(shù)控機(jī)機(jī)床閉環(huán)進(jìn)給控控制系統(tǒng)帶帶有位置檢檢測元件，，隨時可以以檢測出工工作臺的實(shí)實(shí)際位移，，并反饋給給數(shù)控裝置置，并與設(shè)設(shè)定的指令令值進(jìn)行比比較，利用用其差值控控制伺服電電動機(jī)，直直至差值為為零為止。。3．半閉環(huán)環(huán)進(jìn)給伺服服系統(tǒng)數(shù)控控機(jī)床半閉環(huán)進(jìn)給給伺服系統(tǒng)統(tǒng)是將位置置檢測元件件安裝在伺伺服電動機(jī)機(jī)的軸上或或滾珠絲杠杠的端部，，不直接反反饋機(jī)床的的位移量，，而是檢測測伺服機(jī)構(gòu)構(gòu)的轉(zhuǎn)角，，將此信號號反饋給數(shù)數(shù)控裝置進(jìn)進(jìn)行指令值值比較，用用差值控制制伺服電動動機(jī)。1.3.3按工工藝用途分分類1．金屬切切削類數(shù)控控機(jī)床金屬切削類類數(shù)控機(jī)床床包括數(shù)控控車床、數(shù)數(shù)控鉆床、、數(shù)控銑床床、數(shù)控磨磨床、數(shù)控控鏜床以及及加工中心心。2．金屬成成型類數(shù)控控機(jī)床金屬成型類類數(shù)控機(jī)床床包括數(shù)控控折彎機(jī)、、數(shù)控組合合沖床和數(shù)數(shù)控回轉(zhuǎn)頭頭壓力機(jī)等等。這類機(jī)機(jī)床起步晚晚，但目前前發(fā)展很快快。3．?dāng)?shù)控特特種加工機(jī)機(jī)床數(shù)控特種加加工機(jī)床如如數(shù)控線（（電極）切切割機(jī)床、、數(shù)控電火火花加工機(jī)機(jī)床、火焰焰切割機(jī)和和數(shù)控激光光切割機(jī)床床等。4．其他類類型的數(shù)控控機(jī)床其他類型的的數(shù)控機(jī)床床如數(shù)控三三坐標(biāo)測量量機(jī)等。1.3.4按所所用數(shù)控裝裝置的構(gòu)成成方式分類類1．硬線數(shù)數(shù)控系統(tǒng)2．軟線數(shù)數(shù)控系統(tǒng)第2章數(shù)數(shù)控編程程基礎(chǔ)2.1數(shù)數(shù)控編程程概述2.2數(shù)數(shù)控程序序編制中的的工藝分析析2.3數(shù)數(shù)控程序序編制中的的數(shù)學(xué)處理理2.1數(shù)數(shù)控編程程概述2.1.1程序序編制的內(nèi)內(nèi)容和步驟驟數(shù)控加工，，是指在數(shù)數(shù)控機(jī)床上上進(jìn)行零件件加工的一一種工藝方方法。數(shù)控機(jī)床程程序編制過過程的主要要內(nèi)容包括括：零件圖圖的分析、、數(shù)控機(jī)床床的選擇、、工件裝夾夾方法的確確定、加工工工藝的確確定、刀具具的選擇、、程序的編編制、程序序的調(diào)試。。從零件圖圖的分析開開始到零件件加工完畢畢。1．零件圖圖的分析2．?dāng)?shù)控機(jī)機(jī)床的選擇擇3．工件裝裝夾方法的的確定4．加工工工藝的確定定5．刀具的的選擇6．程序序的編制制7．程序序的調(diào)試試2.1.2程程序編編制的方方法1．手工工編程利用一般般的計(jì)算算工具，，通過各各種數(shù)學(xué)學(xué)方法，，人工進(jìn)進(jìn)行刀具具軌跡的的運(yùn)算，，并進(jìn)行行指令編編制。這這種方式式比較簡簡單，很很容易掌掌握，適適應(yīng)性較較大。適適用于中中等復(fù)雜雜程度程程序、計(jì)計(jì)算量不不大的零零件編程程，對機(jī)機(jī)床操作作人員來來講必須須掌握。。2．自動動編程（1）自自動編程程軟件編編程利用通用用的微型型計(jì)算機(jī)機(jī)及專用用的自動動編程軟軟件，以以人機(jī)對對話方式式確定加加工對象象和加工工條件自自動進(jìn)行行運(yùn)算和和生成指指令。專用軟件件多為在在開放式式操作系系統(tǒng)環(huán)境境下，在在微型計(jì)計(jì)算機(jī)上上開發(fā)的的，成本本低、通通用性強(qiáng)強(qiáng)。（2）CAD/CAM集成數(shù)數(shù)控編程程系統(tǒng)自自動編程程利用CAD/CAM系系統(tǒng)進(jìn)行行零件的的設(shè)計(jì)、、分析及及加工編編程。該該種方法法適用于于制造業(yè)業(yè)中的CAD/CAM集成編編程數(shù)控控系統(tǒng)，，目前正正被廣泛泛應(yīng)用。。該方式式適應(yīng)面面廣、效效率高、、程序質(zhì)質(zhì)量好適適用于各各類柔性性制造系系統(tǒng)（FMS））和集成成制造系系統(tǒng)（CIMS），但但投資大大，掌握握起來需需要一定定時間。。2.2數(shù)數(shù)控控程序編編制中的的工藝分分析2.2.1數(shù)數(shù)控加加工工藝藝基本特特點(diǎn)數(shù)控加工工的程序序是數(shù)控控機(jī)床的的指令性性文件。。數(shù)控機(jī)機(jī)床受控控于程序序指令，，加工的的全過程程都是按按程序指指令自動動進(jìn)行的的。因此此，數(shù)控控加工程程序與普普通機(jī)床床工藝規(guī)規(guī)程有較較大差別別，涉及及的內(nèi)容容也較廣廣。數(shù)控機(jī)床床加工程程序不僅僅要包括括零件的的工藝過過程，而而且還要要包括切切削用量量，走刀刀路線，，刀具尺尺寸以及及機(jī)床的的運(yùn)動過過程。因因此，要要求編程程人員對對數(shù)控機(jī)機(jī)床的性性能、特特點(diǎn)、運(yùn)運(yùn)動方式式、刀具具系統(tǒng)、、切削規(guī)規(guī)范以及及工件的的裝夾方方法都要要非常熟熟悉。2.2.2數(shù)數(shù)控加加工工藝藝分析主主要內(nèi)容容數(shù)控加工工工藝概概括起來來主要包包括如下下內(nèi)容。。（1）選選擇適合合在數(shù)控控機(jī)床上上加工的的零件，，確定工工序內(nèi)容容。（2）分分析被加加工零件件的圖紙紙，明確確加工內(nèi)內(nèi)容及技技術(shù)要求求。（3）確確定零件件的加工工方案，，制定數(shù)數(shù)控加工工工藝路路線。如如劃分工工序、安安排加工工順序以以及處理理與非數(shù)數(shù)控加工工工序的的銜接等等。（4）加加工工序序的設(shè)計(jì)計(jì)。如選選取零件件的定位位基準(zhǔn)、、夾具方方案的確確定、劃劃分工步步、選取取刀輔具具和確定定切削用用量等。。（5）數(shù)數(shù)控加工工程序的的調(diào)整。。選取對對刀點(diǎn)和和換刀點(diǎn)點(diǎn)，確定定刀具補(bǔ)補(bǔ)償，確確定加工工路線。。（6）分分配數(shù)控控加工中中的容差差。（7）處處理數(shù)控控機(jī)床上上的部分分工藝指指令。雖然數(shù)控控加工工工藝內(nèi)容容較多，，但有些些內(nèi)容與與普通機(jī)機(jī)床加工工工藝非非常相似似。2.2.3數(shù)數(shù)控加加工工藝藝分析的的一般步步驟與方方法2.2.3.1數(shù)數(shù)控加工工內(nèi)容及及加工方方法的選選擇1．選擇擇數(shù)控加加工內(nèi)容容選擇數(shù)控控加工內(nèi)內(nèi)容時，，應(yīng)考慮慮以下問問題（1）優(yōu)優(yōu)先選擇擇普通機(jī)機(jī)床上無無法加工工的內(nèi)容容，作為為數(shù)控加加工的內(nèi)內(nèi)容；（2）重重點(diǎn)選擇擇普通機(jī)機(jī)床難加加工、質(zhì)質(zhì)量也難難以保證證的內(nèi)容容，作為為數(shù)控加加工的內(nèi)內(nèi)容；（3）普普通機(jī)床床加工效效率低、、工人操操作勞動動強(qiáng)度大大的內(nèi)容容，可考考慮在數(shù)數(shù)控機(jī)床床上加工工。與上述內(nèi)內(nèi)容比較較，下列列一些內(nèi)內(nèi)容則不不宜選擇擇采用數(shù)數(shù)控機(jī)床床加工：：（1）需需要通過過較長時時間占機(jī)機(jī)調(diào)整的的內(nèi)容，，如以毛毛坯的粗粗基準(zhǔn)定定位來加加工第一一個精基基準(zhǔn)的工工序等；；（2）必必須按專專用工裝裝協(xié)調(diào)的的孔及其其他加工工內(nèi)容。。主要原原因是采采集編程程用的資資料有困困難，協(xié)協(xié)調(diào)效果果也不一一定理想想；（3）不不能在一一次裝夾夾中加工工完成的的其他零零星部位位，采用用數(shù)控加加工很麻麻煩，效效果不明明顯，可可安排在在普通機(jī)機(jī)床進(jìn)行行補(bǔ)加工工。2．選擇擇數(shù)控加加工方法法（1）旋旋轉(zhuǎn)體零零件的加加工這類零件件一般在在數(shù)控車車床上加加工。。（2）孔孔系零件件的加工工宜用點(diǎn)位位元直線線控制的的數(shù)控鉆鉆鏜床或或數(shù)控加加工中心心加工。。（3）平平面和曲曲面輪廓廓零件的的加工加工曲面面輪廓的的零件，，多采用用三個或或三個以以上坐標(biāo)標(biāo)聯(lián)動的的數(shù)控銑銑床或加加工中心心加工。。（4）模模具型腔腔的加工工此時可考考慮選用用數(shù)控電電火花機(jī)機(jī)床成形形加工。。（5）平平板形零零件的加加工該類零件件可考慮慮選擇數(shù)數(shù)控線切切割機(jī)床床加工。。2.2.3.2加加工工序序的劃分分工序劃分分的原則則有兩種種：工序序集中原原則和工工序分散散原則。。工序集中中的特點(diǎn)點(diǎn)是：（1）有有利于采采用高生生產(chǎn)率的的專用設(shè)設(shè)備和數(shù)數(shù)控機(jī)床床，可大大大提高高勞動生生產(chǎn)率；；（2）設(shè)設(shè)備數(shù)量量少，減減少了操操作工人人和操作作面積：：（3）工工序數(shù)目目少，工工藝路線線短，簡簡化了生生產(chǎn)計(jì)劃劃和生產(chǎn)產(chǎn)組織工工作；（4）工工件安裝裝次數(shù)少少，縮短短了輔助助時間，，容易保保證加工工表面的的相互位位置精度度；（5）數(shù)數(shù)控機(jī)床床、專用用設(shè)備和和工藝裝裝備投資資大，尤尤其是專專用設(shè)備備和工藝藝裝備調(diào)調(diào)整和維維修比較較麻煩，，生產(chǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)備工作作量大，，新產(chǎn)品品轉(zhuǎn)換周周期長。。工序分散散的特點(diǎn)點(diǎn)是：（1）設(shè)設(shè)備與工工藝裝備備比較簡簡單，調(diào)調(diào)整方便便，工人人容易掌掌握，生生產(chǎn)準(zhǔn)備備工作量量少，容容易適應(yīng)應(yīng)產(chǎn)品的的更換；；（2）便便于采用用最合理理的切削削用量，，減少基基本時間間；（3）設(shè)設(shè)備數(shù)量量少，操操作人員員多，生生產(chǎn)面積積大。加工工序序劃分時時，除應(yīng)應(yīng)考慮工工序集中中和工序序分散外外，還需需考慮如如下一些些原則。。（1）按按粗、精精加工劃劃分工序序（2）按按先面后后孔劃分分工序（3）按按所用刀刀具劃分分工序2.2.3.3工工件的裝裝夾方式式（1）盡盡可能選選用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)夾具（（組合夾夾具），，在成批批生產(chǎn)時時才考慮慮專用夾夾具，并并力求夾夾具結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單。。（2）裝裝卸工件件要方便便可靠，，以縮短短輔助時時間和保保證安全全。（3）工工件定位位夾緊的的部位應(yīng)應(yīng)不妨礙礙各部位位的加工工、刀具具更換及及重要部部位的測測量。尤尤其要避避免刀具具與工件件、刀具具與夾具具產(chǎn)生碰碰撞的現(xiàn)現(xiàn)象。（4）夾夾具的安安裝要準(zhǔn)準(zhǔn)確可靠靠，同時時應(yīng)具備備足夠的的強(qiáng)度和和剛度，，以減小小其變形形對加工工精度的的影響。。（5）應(yīng)應(yīng)盡可能能采用氣氣、液壓壓夾具。。2.2.3.4對對刀點(diǎn)和和換刀點(diǎn)點(diǎn)的確定定“對刀點(diǎn)點(diǎn)”是指指數(shù)控加加工時，，刀具相相對工件件運(yùn)動的的起點(diǎn)，，這個起起點(diǎn)也是是編程時時程序的的起點(diǎn)。。因此，，“對刀刀點(diǎn)”也也稱“程程序起點(diǎn)點(diǎn)”或““起刀點(diǎn)點(diǎn)”。在在編程時時應(yīng)正確確選擇對對刀點(diǎn)的的位置。。選擇的的原則如如下：（1）選選定的對對刀點(diǎn)位位置應(yīng)便便于數(shù)學(xué)學(xué)處理和和使程序序編制簡簡單；（2）在在機(jī)床上上容易找找正；（3）加加工過程程中便于于檢查；；（4）引引起的加加工誤差差小。對刀時，，應(yīng)使刀刀位點(diǎn)與與對刀點(diǎn)點(diǎn)重合。?！暗段晃稽c(diǎn)”一一般是指指車刀、、鏜刀的的刀尖；；鉆頭的的鉆尖；；立銑刀刀、面銑銑刀刀頭頭底面的的中心；；球頭銑銑刀的球球頭中心心。2.2.3.5進(jìn)進(jìn)給路線線的選擇擇1．?dāng)?shù)控控車床進(jìn)進(jìn)給路線線的選擇擇（1）最最短的切切削進(jìn)給給路線（2）最最短的空空行程路路線（3）大大余量毛毛坯的階階梯切削削進(jìn)給路路線2．?dāng)?shù)控控銑床進(jìn)進(jìn)給路線線的選擇擇（1）銑銑削外輪輪廓表面面的進(jìn)給給路線（2）銑銑削內(nèi)輪輪廓表面面的進(jìn)給給路線3．順銑銑和逆銑銑的選擇擇當(dāng)工件表表面無硬硬皮，機(jī)機(jī)床進(jìn)給給機(jī)構(gòu)無無間隙時時，應(yīng)選選用順銑銑，按照照順銑安安排進(jìn)給給路線。。當(dāng)工件表表面有硬硬皮，機(jī)機(jī)床的進(jìn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)構(gòu)有間隙隙時，應(yīng)應(yīng)選用逆逆銑，按按照逆銑銑安排進(jìn)進(jìn)給路線線。因?yàn)闉槟驺姇r時，刀齒齒是從已已加工表表面切入入，不會會崩刀；；機(jī)床進(jìn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)構(gòu)的間隙隙不會引引起振動動和爬行行。2.2.3.6數(shù)數(shù)控加工工余量的的選擇1．查表表法查表法是是根據(jù)各各工廠的的生產(chǎn)實(shí)實(shí)踐和實(shí)實(shí)驗(yàn)研究究積累的的資料，，先制成成各種表表格，再再匯集成成手冊。。2．經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)估算法法經(jīng)驗(yàn)估算算法是根根據(jù)工藝藝編制人人員的實(shí)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)確定加加工余量量。3．分析析計(jì)算法法分析計(jì)算算法是根根據(jù)一定定的試驗(yàn)驗(yàn)資料和和上述的的加工余余量計(jì)算算公式，，分析影影響加工工余量的的各項(xiàng)因因素，并并計(jì)算確確定加工工余量。。2.2.3.7數(shù)數(shù)控加工工刀具的的選擇1．?dāng)?shù)控控刀具的的選擇目前涂鍍鍍刀具，，立方氮氮化硼等等刀具已已廣泛用用于加工工中心，，陶瓷刀刀具與金金剛石刀刀具也開開始在加加工中心心上運(yùn)用用。2．?dāng)?shù)控控刀具的的使用特特點(diǎn)數(shù)控刀具應(yīng)具具有較高的耐耐用度和剛度度，刀頭材料料熱脆性好，，有良好斷屑屑性能，和可可調(diào)、易更換換等特點(diǎn)。（1）銑削加加工的刀具平面銑削應(yīng)該該用不重磨硬硬質(zhì)合金端銑銑刀或立銑刀刀。立銑刀和鑲硬硬質(zhì)合金刀片片的立銑刀主主要用于加工工凸輪，凹槽槽和箱口面。。為了提高槽寬寬的加工精度度減少銑刀的的種類，加工工時可采用直直徑比槽寬小小的銑刀，先先銑槽的中間間部分，然后后用刀具半徑徑補(bǔ)償功能來來銑槽的兩邊邊，以達(dá)到提提高槽的加工工精度的目的的。（2）鉆孔刀刀具的使用特特點(diǎn)在加工中心上上鉆孔都是無無鉆模直接鉆鉆孔，因此一一般鉆孔深度度約為直徑的的5倍左右，，細(xì)長孔子的的加工易于折折斷，要注意意冷卻和倒屑屑。（3）鏜孔刀刀具的使用特特點(diǎn)在加工中心上上進(jìn)行鏜削加加工通常是采采用懸臂式的的加工，因此此要求鏜刀有有足夠的剛性性和較好的精精度。在鏜孔過程中中一般采用移移動工作臺或或立柱完成Z向進(jìn)給（臥式式），保證懸懸伸不變，從從而獲得進(jìn)給給的剛性。（4）螺孔攻攻絲刀具的使使用特點(diǎn)（5）數(shù)控車車刀特點(diǎn)及選選用圖2-20所所示為一現(xiàn)代代數(shù)控車刀，，它主要由刀刀體、刀片和和刀片緊固系系統(tǒng)3部分組組成。機(jī)夾式車刀按按刀片緊固方方法的差異可可分為杠桿式式、契塊式、、螺釘式、上上壓式。圖2-21是上上壓式緊固系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，，它由楔塊式式夾具、銷、、刀墊和螺絲絲釘組成。車刀刀片的材材料主要有高高速鋼、硬質(zhì)質(zhì)合金、涂層層硬質(zhì)合金、、陶瓷和金剛剛石等，其中中應(yīng)用最多的的是硬質(zhì)合金金和涂層硬質(zhì)質(zhì)合金刀片。。2.2.3.8切削削用量的選擇擇影響切削條件件的因素有：：（1）機(jī)床、、工具、刀具具及工件的剛剛性；（2）切削速速度、切削深深度、切削進(jìn)進(jìn)給率；（3）工件精精度及表面粗粗糙度；（4）刀具預(yù)預(yù)期壽命及最最大生產(chǎn)率；；（5）切削液液的種類、冷冷卻方式；（6）工件材材料的硬度及及熱處理狀況況；（7）工件數(shù)數(shù)量；（8）機(jī)床的的壽命。上述諸因素中中以切削速度度、切削深度度、切削進(jìn)給給率為主要因因素。決定切削速度度的因素很多多，概括起來來有如下幾種種。（1）刀具材材質(zhì)。（2）工件材材料。（3）刀具壽壽命。（4）切削深深度與進(jìn)刀量量。（5）刀具的的形狀。（6）冷卻液液使用。（7）機(jī)床性性能。2.2.4數(shù)數(shù)控加工工工藝文件數(shù)控加工工藝藝文件是編程程員編制的與與程序單配套套的有關(guān)技術(shù)術(shù)文件，它是是操作者必須須遵守、執(zhí)行行的規(guī)程。1．工藝規(guī)程程卡數(shù)控加工工藝藝規(guī)程卡是數(shù)數(shù)控加工工藝藝文件重要組組成部分之一一，它規(guī)定了了工序內(nèi)容、、加工順序、、加工面回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心的距離離（立式加工工中心無此項(xiàng)項(xiàng)）、刀具編編號（碼）、、刀具類型和和規(guī)格、刀輔輔具（工具））型號和規(guī)格格、主軸轉(zhuǎn)速速、進(jìn)給量和和切削深度等等。2．刀具調(diào)整整卡刀具調(diào)整卡是是指導(dǎo)機(jī)外對對刀、預(yù)置、、調(diào)整或修改改刀具尺寸的的工藝性文件件。3．?dāng)?shù)控加工工程序單數(shù)控加工程序序單是數(shù)控機(jī)機(jī)床運(yùn)動的指指令，也是技技術(shù)準(zhǔn)備和生生產(chǎn)作業(yè)指令令性文件。該該文件記錄了了數(shù)控加工的的工藝過程、、切削用量、、走刀路線、、刀具尺寸以以及機(jī)床運(yùn)動動的全過程。。2.3數(shù)數(shù)控程序編制制中的數(shù)學(xué)處處理2.3.1數(shù)數(shù)學(xué)處理理的概念根據(jù)零件圖樣樣，按照已確確定的加工路路線和允許的的編程誤差，，計(jì)算編程時時所需要的資資料，稱為數(shù)數(shù)控加工的數(shù)數(shù)值計(jì)算。數(shù)數(shù)值計(jì)算的內(nèi)內(nèi)容包括計(jì)算算零件輪廓的的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的坐標(biāo)以及及刀具中心運(yùn)運(yùn)動軌跡的坐坐標(biāo)。所謂基點(diǎn)，是是指各幾何元元素間的連接接點(diǎn)，如直線線與直線的交交點(diǎn)，直線與與圓弧的交點(diǎn)點(diǎn)或切點(diǎn)，圓圓弧與圓弧的的交點(diǎn)或切點(diǎn)點(diǎn)等。逼近直線小段段和圓弧小段段與輪廓曲線線的交點(diǎn)或切切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。2.3.2常常見的數(shù)數(shù)學(xué)處理方法法2.3.2.1直線線和圓弧輪廓廓基點(diǎn)計(jì)算方方法1．聯(lián)立方程程組法求解基基點(diǎn)坐標(biāo)2．三角函數(shù)數(shù)法求解基點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)2.3.2.2非圓圓曲線的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)計(jì)算1．直線逼近近零件輪廓曲曲線時的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)計(jì)算（1）等間距距直線逼近的的節(jié)點(diǎn)計(jì)算（2）等步長長法直線逼近近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算算（3）等誤差差法（變步長長法）2．圓弧逼近近零件輪廓時時節(jié)點(diǎn)計(jì)算（1）圓弧分分割法（2）三點(diǎn)作作圖法2.3.2.3列表表曲線的數(shù)學(xué)學(xué)處理方法1．牛頓插值值法2．雙圓弧法法3．樣條函數(shù)數(shù)法（1）三次樣樣條函數(shù)擬合合（2）圓弧樣樣條擬合2.3.2.4空間間曲面的加工工1．三坐標(biāo)數(shù)數(shù)控加工2．五坐標(biāo)數(shù)數(shù)控加工第3章數(shù)數(shù)控車床編程程3.1數(shù)數(shù)控車床編程程基礎(chǔ)3.2FANUC系系統(tǒng)數(shù)控車床床程序的編制制3.1數(shù)數(shù)控車床編程程基礎(chǔ)3.1.1數(shù)數(shù)控車床床概述1．?dāng)?shù)控車床床的分類數(shù)控車床品種種繁多，按數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的功功能和機(jī)械構(gòu)構(gòu)成可分為簡簡易數(shù)控車床床（經(jīng)濟(jì)型數(shù)數(shù)控車床）、、多功能數(shù)控控車床和數(shù)控控車削中心。。（1）簡易數(shù)數(shù)控車床（經(jīng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車車床）：是低低檔次數(shù)控車車床，一般是是用單板機(jī)或或單片機(jī)進(jìn)行行控制，機(jī)械械部分是在普普通車床的基基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)設(shè)計(jì)的。（2）多功能能數(shù)控車床：：也稱全功能能型數(shù)控車床床，由專門的的數(shù)控系統(tǒng)控控制，具備數(shù)數(shù)控車床的各各種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)。（3）數(shù)控車車削中心：在在數(shù)控車床的的基礎(chǔ)上增加加其他的附加加坐標(biāo)軸。按結(jié)構(gòu)和用途途數(shù)控車床主主要可分為數(shù)數(shù)控臥式車床床、數(shù)控立式式車床和數(shù)控控專用車床（（如數(shù)控凸輪輪車床、數(shù)控控曲軸車床、、數(shù)控絲杠車車床等）。2．?dāng)?shù)控車床床的基本構(gòu)成成（1）數(shù)控系系統(tǒng)：數(shù)控車車床的數(shù)控系系統(tǒng)是由CNC裝置、輸輸入輸出設(shè)備備、可編程控控制器（PLC）、主軸軸驅(qū)動裝置和和進(jìn)給驅(qū)動裝裝置以及位置置測量系統(tǒng)等等幾部分組成成。（2）主軸箱箱（3）主軸伺伺服電機(jī)（4）夾緊裝裝置（5）往復(fù)拖拖板（6）刀架（7）控制面面板3．?dāng)?shù)控車床床的加工特點(diǎn)點(diǎn)數(shù)控車床加工工具有如下特特點(diǎn)。（1）加工生生產(chǎn)效率高（2）減輕勞勞動強(qiáng)度、改改善勞動條件件（3）對零件件加工的適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)、靈活活性好（4）加工精精度高、質(zhì)量量穩(wěn)定（5）有利于于生產(chǎn)管理3.1.2數(shù)數(shù)控車床床坐標(biāo)系統(tǒng)1．機(jī)床坐標(biāo)標(biāo)系數(shù)控車床的坐坐標(biāo)系以徑向向?yàn)閤軸方向，縱向向?yàn)閦軸方向。指向向主軸箱的方方向?yàn)閦軸的負(fù)方向，，指向尾架方方向是z軸的正方向。。x軸是以操作者者面向的方向向?yàn)閤軸正方向。x坐標(biāo)和z坐標(biāo)指令，在在按絕對坐標(biāo)標(biāo)編程時，使使用代碼x和z；按增量坐標(biāo)標(biāo)（相對坐標(biāo)標(biāo)）編程時，，使用代碼U和W。2．程序原點(diǎn)點(diǎn)程序原點(diǎn)是指指程序中的坐坐標(biāo)原點(diǎn)，即即在數(shù)控加工工時，刀具相相對于工件運(yùn)運(yùn)動的起點(diǎn)，，所以也稱為為“對刀點(diǎn)””。3．機(jī)械械原點(diǎn)（或稱機(jī)機(jī)床原點(diǎn)點(diǎn)）以L-10MC數(shù)控車車銑中心心為例介介紹x和y軸機(jī)械原原點(diǎn)。（1）x軸機(jī)械原原點(diǎn)x軸的機(jī)械械原點(diǎn)被被設(shè)定在在刀盤中中心距離離主軸中中心500mm的位置置。（2）z軸機(jī)械原原點(diǎn)z軸的機(jī)械械原點(diǎn)可可以通過過改變擋擋塊的安安裝位置置來改變變。z軸機(jī)械原原點(diǎn)擋塊塊可以被被安裝在在?、??、?或或?4個個不同的的位置上上。3.2FANUC系統(tǒng)數(shù)數(shù)控車床床程序的的編制3.2.1程程序結(jié)結(jié)構(gòu)1．程序序段的構(gòu)構(gòu)成N＿G＿＿X(U)＿Z(W)＿F＿＿M(jìn)＿S＿T＿＿；其中，N＿：程程序段順順序號；；G＿：準(zhǔn)準(zhǔn)備；X(U)＿：x軸移動指指令；Z(W)＿：z軸移動；；F＿：進(jìn)進(jìn)給功能能；M＿：輔輔助功能能；S＿：主主軸功能能；T＿：工工具功能能。2．程序序段的要要求程序段格格式如下下：N4G1X(U)±4.3Z(W)±4.3F3.4M8S4T2其中，N4：代代表第4個程序序段，用用4位數(shù)數(shù)（1～～9999）表表示，不不允許為為“0””；X(U)±±4.3：坐標(biāo)標(biāo)可以用用正負(fù)小小數(shù)表示示，小數(shù)數(shù)點(diǎn)以前前4位數(shù)數(shù)，小數(shù)數(shù)點(diǎn)以后后3位數(shù)數(shù)；F3.4：進(jìn)給給速度可可以用小小數(shù)表示示，小數(shù)數(shù)點(diǎn)以前前3位數(shù)數(shù)，小數(shù)數(shù)點(diǎn)以后后4位數(shù)數(shù)；幾種等效效的表示示方法：：N0012G00M08X0012.340X5000X5.0↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓N12G0M8X12.34X5.X5.3.2.2準(zhǔn)準(zhǔn)備功功能指令令準(zhǔn)備功能能也稱為為G功能能（或稱稱G代碼碼），它它是用來來指令機(jī)機(jī)床動作作方式的的功能。。準(zhǔn)備功功能是用用地址G及其后后面的數(shù)數(shù)字來指指令機(jī)床床動作的的。如用用G00來指令令運(yùn)動坐坐標(biāo)快速速定位。。表3-2為FANUC-0TD系系統(tǒng)的準(zhǔn)準(zhǔn)備功能能G代碼碼表。注：（1）☆號號表示電電源接通通時的G代碼狀狀態(tài)；（2）00組的的G代碼碼為一次次性G代代碼；（3）一一旦指定定了G代代碼，一一覽表中中沒有的的G代碼碼顯示報(bào)報(bào)警信號號；（4）無無論有幾幾個不同同組的G代碼，，都能在在同一程程序段內(nèi)內(nèi)指令，，如果同同組的G代碼在在同一程程序段內(nèi)內(nèi)指令了了2個以以上時，，后指令令者有效效；（5）可可按組號號顯示G代碼。。3.2.2.1插插補(bǔ)功能能1．定位位G00定位指令令命令刀刀具以點(diǎn)點(diǎn)位控制制方式從從刀具所所在點(diǎn)快快速移動動到目標(biāo)標(biāo)位置，，無運(yùn)動動軌跡要要求，不不需特別別規(guī)定進(jìn)進(jìn)給速度度。輸入格式式：G00X(U)Z(W)；（1）““X(U)Z(W)”目標(biāo)點(diǎn)點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)（下文文同）；；（2）X(U)坐標(biāo)按按直徑值值輸入；；（3）““；”表表示一個個程序段段的結(jié)束束。2．直線線插補(bǔ)指指令（G01））直線插補(bǔ)補(bǔ)指令用用于直線線或斜線線運(yùn)動。。可使數(shù)數(shù)控車床床沿x軸、z軸方向執(zhí)執(zhí)行單軸軸運(yùn)動，，也可以以沿x、z平面內(nèi)任任意斜率率的直線線運(yùn)動。。輸入格式式：G01X(U)Z(W)F；3．圓弧弧插補(bǔ)指指令（G02G03）輸入格式式：G02XZIKF；或G02XZRF；G03XZIKF；或G03XZRF；（1）用用增量坐坐標(biāo)U、、W也可可以；（2）C軸不能執(zhí)執(zhí)行圓弧弧插補(bǔ)指指令。3.2.2.2螺螺紋切削削指令（（G32）G32指指令能夠夠切削圓圓柱螺紋紋、圓錐錐螺紋、、端面螺螺紋（渦渦形螺紋紋）輸入格格式：：G32X(U)Z(W)F；“F”為螺螺紋的的螺距距。3.2.2.3工工件件坐標(biāo)標(biāo)系設(shè)設(shè)定指指令（（G50））工件坐坐標(biāo)系系設(shè)定定指令令以程程序原原點(diǎn)為為工件件坐標(biāo)標(biāo)系的的中心心（原原點(diǎn)）），指指定刀刀具出出發(fā)點(diǎn)點(diǎn)的坐坐標(biāo)值值（如如圖3-19所所示））。圖3-19G50設(shè)設(shè)定工工作坐坐標(biāo)系系輸入格格式：：G50XZ，其中中XZ為刀具具出發(fā)發(fā)點(diǎn)的的坐標(biāo)標(biāo)（如如圖3-19所所示））。3.2.2.4自自動動回原原點(diǎn)指指令（（G28））自動回回原點(diǎn)點(diǎn)指令令使刀刀具自自動返返回機(jī)機(jī)械原原點(diǎn)或或經(jīng)某某一中中間點(diǎn)點(diǎn)回機(jī)機(jī)械原原點(diǎn)（（如圖圖3-20和圖圖3-21所示示）。。輸入格格式：：G28X(U)Z(W)T00；（1））X(U)和Z(W)為中間間點(diǎn)的的坐標(biāo)標(biāo)。（2））T00（（刀具具復(fù)位位）指指令必必須寫寫在G28指令令的同同一程程序段段或該該程序序段之之前。。3.2.3主主軸軸及輔輔助功功能指指令1．主主軸功功能指指令（（S指指令））和主主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控控制指指令（（G96、、G97、、G50））主軸功功能指指令（（S指指令））是設(shè)設(shè)定主主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的的指令令。（1））主軸軸最高高轉(zhuǎn)速速的設(shè)設(shè)定（（G50））。（G50））S；中S為主軸軸最高高轉(zhuǎn)速速。（2））直接接設(shè)定定主軸軸轉(zhuǎn)速速指令令（G97），，主軸軸速度度用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)設(shè)定，，單位位為r/min。（G97））S（M38或或M39））；（G97））：取消消主軸軸線速速度，，恒定定功能能。S（M38或或M39））：設(shè)設(shè)定主主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（（r/min）），指指令范范圍為為0～～9999。（3））設(shè)定定主軸軸線速速度恒恒定指指令（（G96）），主主軸速速度用用線速速度（（m/min））值輸輸入，，并且且主軸軸線速速度恒恒定。。（G96））S（M38或或M39））；（G96））：主軸軸轉(zhuǎn)速速恒定定。S（M38或或M39））：設(shè)設(shè)定主主軸線線速度度，即即切削削速度度（m/min）。。（1））G96（（控制制線速速度恒恒定指指令））：當(dāng)當(dāng)工件件直徑徑變化化時主主軸每每分鐘鐘轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)也隨隨之變變化，，這樣樣就可可保證證切削削速度度不變變，從從而提提高了了切削削質(zhì)量量。（2））主軸軸轉(zhuǎn)速速連續(xù)續(xù)變化化，M38設(shè)定定主軸軸在低低速范范圍變變化（（粗加加工）），M39設(shè)定定主軸軸在高高速范范圍變變化（（精加加工））。2．輔輔助功功能指指令（（M指指令））M指令令設(shè)定定各種種輔助助動作作及其其狀態(tài)態(tài)，表表3-4是是數(shù)控控車床床及車車銑中中心的的M指指令說說明。。下面介介紹幾幾個特特殊M代碼碼的使使用方方法。。M03：主主軸或或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)刀具具順時時針旋旋轉(zhuǎn)（（CW）；；M04：主主軸或或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)刀具具逆時時針旋旋轉(zhuǎn)（（CCW））；M05：主主軸或或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)刀具具停止止旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；3.2.4進(jìn)進(jìn)給給功能能指令令1．每每轉(zhuǎn)進(jìn)進(jìn)給量量指令令（G99）、、每分分鐘進(jìn)進(jìn)給量量指令令（G98）指定進(jìn)進(jìn)給功功能的的指令令方法法有如如下兩兩種。。（1））每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)給給量（（G99））（如如圖3-23所所示））。輸入格格式：：G99（F）；F：主軸軸每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)給給量（（進(jìn)給給速度度mm/r）。。（2））每分分鐘進(jìn)進(jìn)給量量（G98）。。輸入格格式：：G98(F)；F：每分分鐘進(jìn)進(jìn)給量量（進(jìn)給給速度度mm/min）。。2．暫暫停指指令（（G04））(G99)G04U(P)；指令令暫停停進(jìn)刀刀的主主軸回回轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)。(G98)G04U(P)；指令令暫停停進(jìn)刀刀的時時間。。3．進(jìn)進(jìn)給功功能指指令（（F指指令））進(jìn)給功功能指指令指指定刀刀具的的進(jìn)給給速度度，有有3種種形式式。（1））每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)給給量（（mm/r），，如圖圖3-26所示示。(G99)F；F:主軸軸每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)刀具具進(jìn)給給量小小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)輸入入指令令范圍圍為0.0001～～500.0000(mm/r)。（2））每分分鐘進(jìn)進(jìn)給量量（mm/min）），如如圖3-27所所示。。(G98)F；其其中中F為每分分鐘刀刀具進(jìn)進(jìn)給量量，指指令范范圍為為1～～15000(mm/min)。。（3））螺紋紋切削削進(jìn)給給速度度（mm/r）），如如圖3-28所所示。。F指定螺螺紋的的螺距距，指指令范范圍為為0.0001～500.0000(mm/r)。。①每每轉(zhuǎn)進(jìn)進(jìn)給量量切螺螺紋時時，快快速進(jìn)進(jìn)給速速度沒沒有指指定界界限；；②接接入電電源時時，系系統(tǒng)默默認(rèn)G99模式式（每每轉(zhuǎn)進(jìn)進(jìn)給量量）。。3.2.5刀刀具具功能能指令令1．T功能能T功能能也稱稱為刀刀具功功能，，表示示選擇擇刀具具和刀刀補(bǔ)號號。輸入格格式：：T□□□□□□2．刀具具半徑補(bǔ)補(bǔ)償功能能（G40、G41、、G42）（1）刀刀尖半徑徑和假想想刀尖的的概念①刀尖尖半徑②假想想刀尖（2）刀刀尖半徑徑補(bǔ)償模模式的設(shè)設(shè)定（G40、、G41、G42指令令）①G40（解解除刀具具半徑補(bǔ)補(bǔ)償）②G41（左左偏刀具具半徑補(bǔ)補(bǔ)償）③G42（右右偏刀具具半徑補(bǔ)補(bǔ)償）（3）刀刀尖半徑徑補(bǔ)償注注意事項(xiàng)項(xiàng)①G41、G42指指令不能能與圓弧弧切削指指令寫在在同一個個程序段段，可以以與G00和G01指指令寫在在同一個個程序段段內(nèi)，在在這個程程序段的的下一程程序段始始點(diǎn)位置置，與程程序中刀刀具路徑徑垂直的的方向線線過刀尖尖圓心。。②必須須用G40指令令取消刀刀尖半徑徑補(bǔ)償，，在指定定G40程序段段的前一一個程序序段的終終點(diǎn)位置置，與程程序中刀刀具路徑徑垂直的的方向線線過刀尖尖圓心。。③在使使用G41或G42指指令模式式中，不不允許有有兩個連連續(xù)的非非移動指指令，否否則刀具具在前面面程序段段終點(diǎn)的的垂直位位置停止止，且產(chǎn)產(chǎn)生過切切或少切切現(xiàn)象。。④切斷斷端面時時，為了了防止在在回轉(zhuǎn)中中心部位位留下少少切削的的小錐。。⑤加工工終端接接近卡爪爪或工件件的端面面時，指指令G40為了了防止卡卡爪或工工件的端端面被切切。⑥想在在工件階階梯端面面指定G40時時，必須須使刀具具沿階梯梯端面移移動到F點(diǎn)，再指指定G40，且且XA＞R；⑦在G74～～G76、G90～G92固固定循環(huán)環(huán)指令中中不用刀刀尖半徑徑補(bǔ)償。。⑧在手手動輸入入中不用用刀尖半半徑補(bǔ)償償。⑨在加加工比刀刀尖半徑徑小的圓圓弧內(nèi)側(cè)側(cè)時，產(chǎn)產(chǎn)生報(bào)警警。⑩在階階梯錐面面連接處處退刀時時指定G40，，在指定定G40的程序序段里使使用反映映斜面方方向的I、K地地址來防防止工件件被過切切。3.2.6固固定循循環(huán)切削削功能指指令3.2.6.1單單一形狀狀的固定定循環(huán)1．外圓圓車削循循環(huán)G90G90是是單一形形狀固定定循環(huán)指指令，該該循環(huán)主主要用于于軸類零零件的外外圓、錐錐面的加加工。指令格式式：G90X(U)Z(W)F；利用G90可以以切削錐錐面。指令格式式：G90X(U)Z(W)IF；2．螺紋紋切削循循環(huán)G92螺紋切削削循壞G92可可以切削削錐螺紋紋和圓柱柱螺紋。。指令格式式為：G92X(U)Z(W)IF；3．端面面切削循循環(huán)G94G94是是用于一一些短、、面大的的工件加加工的固固定循環(huán)環(huán)指令。。（1）車車大端面面循環(huán)切切削指令令格式：：G94X(U)Z(W)F；（2）車車大錐面面切削循循環(huán)指令令格式：：G94X(U)Z(W)KF；3.2.6.2多多重固定定循環(huán)1．圓粗粗車循環(huán)環(huán)G71G71指指令將工工件切削削至精加加工之前前的尺寸寸，精加加工前的的形狀及及粗加工工的刀具具路徑由由系統(tǒng)根根據(jù)精加加工尺寸寸自動設(shè)設(shè)定。輸入格式式：G71PnsQnfUuWwDd(FST)；其中：ns—精精加工程程序第一一個程序序段的序序號；nf—精精加工程程序最后后一個程程序段的的序號；；U—x軸方向精精加工留留量（直直徑值））；W—z軸方向精精加工留留量；d—精加工工每次切切深。2．端面面粗車循循環(huán)G72G72指指令與G71指指令類似似，不同同之處就就是刀具具路徑是是按徑向向方向循循環(huán)的，，輸入格格式同G71指指令，刀刀具循環(huán)環(huán)路徑如如圖3-44所所示。G72PnsQnfUuWwDd(FST)；其中：d——粗加加工每次次切深（（半徑值值）。其其他參數(shù)數(shù)與G71相同同。3．固定定形狀粗粗車循環(huán)環(huán)G73G73指指令與G71、、G72指令功功能相同同，只是是刀具路路徑是按按工件精精加工輪輪廓進(jìn)行行循環(huán)的的，如圖圖3-45所示示。輸入格式式：G73PnsQnfIIKKUUWWDd(FST)；其中：I——x軸方向的的退出距距離（半半徑值））和方向向；k—z軸方向的的退出距距離和方方向；d—粗切次次數(shù)。其其他參數(shù)數(shù)與G71相同同。4．精車車循環(huán)G70輸入格式式：G70PnsQnf；參數(shù)與G71相相同。第4章數(shù)數(shù)控控銑床及及加工中中心編程程4.1數(shù)數(shù)控控銑床及及加工中中心編程程基礎(chǔ)4.2FANUC系統(tǒng)加加工中心心編程原原理4.3加加工工中心程程序編制制實(shí)例4.4宏宏程程序序編編制制4.1數(shù)數(shù)控控銑銑床床及及加加工工中中心心編編程程基基礎(chǔ)礎(chǔ)4.1.1數(shù)數(shù)控控銑銑床床及及加加工工中中心心概概述述數(shù)控控銑銑床床是是一一種種用用途途廣廣泛泛的的機(jī)機(jī)床床，，有有立立式式、、臥臥式式及及龍龍門門銑銑3種種。。加加工工中中心心（（MachiningCenter））是是一一種種集集成成化化的的數(shù)數(shù)控控加加工工機(jī)機(jī)床床，，是是在在數(shù)數(shù)控控銑銑床床的的發(fā)發(fā)展展基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上衍衍化化而而成成的的，，它它集集銑銑削削、、鉆鉆削削、、鉸鉸削削、、鏜鏜削削及及螺螺紋紋切切削削等等工工藝藝于于一一體體，，通通常常稱稱鏜鏜銑銑類類加加工工中中心心，，習(xí)習(xí)慣慣稱稱加加工工中中心心。。1．．加加工工中中心心的的工工藝藝特特點(diǎn)點(diǎn)（1））加加工工精精度度高高（2））表表面面質(zhì)質(zhì)量量好好（3））加加工工生生產(chǎn)產(chǎn)率率高高（4））工工藝藝適適應(yīng)應(yīng)性性強(qiáng)強(qiáng)（5））勞勞動動強(qiáng)強(qiáng)度度低低、、勞勞動動條條件件好好（6））良良好好的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益（7））有有利利于于生生產(chǎn)產(chǎn)管管理理的的現(xiàn)現(xiàn)代代化化2．．加加工工中中心心的的分分類類（1））按按照照機(jī)機(jī)床床形形態(tài)態(tài)及及主主軸軸布布局局形形式式分分類類①立立式式加加工工中中心心②臥臥式式加加工工中中心心③龍龍門門式式加加工工中中心心④復(fù)復(fù)合合加加工工中中心心（2））按按加加工工中中心心的的換換刀刀形形式式分分類類①帶帶刀刀庫庫、、機(jī)機(jī)械械手手的的加加工工中中心心②無無機(jī)機(jī)械械手手的的加加工工中中心心③一一般般在在小小型型加加工工中中心心上上采采用用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔塔刀刀庫庫形形式式，，主主要要以以孔孔加加工工為為主主。。3．．加加工工中中心心主主要要結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)部部件件及及其其功功能能加工工中中心心類類型型繁繁多多，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)各各異異，，但但總總體體來來看看主主要要由由基基礎(chǔ)礎(chǔ)部部件件、、主主軸軸部部件件、、數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)、、自自動動換換刀刀裝裝置置和和輔輔助助裝裝置置等等幾幾部部分分組組成成。。4.1.2數(shù)數(shù)控控銑銑床床及及加加工工中中心心坐坐標(biāo)標(biāo)系系統(tǒng)統(tǒng)1．．加加工工中中心心運(yùn)運(yùn)動動部部件件運(yùn)運(yùn)動動方方向向的的規(guī)規(guī)定定（1））z軸坐坐標(biāo)標(biāo)運(yùn)運(yùn)動動規(guī)定定與與主主軸軸線線平平行行的的坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸為為z坐標(biāo)標(biāo)（（z軸）），，并并取取刀刀具具遠(yuǎn)遠(yuǎn)離離工工件件的的方方向向?yàn)闉檎椒较蛳?。。?dāng)機(jī)機(jī)床床有有幾幾根根主主軸軸時時，，則則選選取取一一個個垂垂直直于于工工件件裝裝夾夾表表面面的的主主軸軸為為z軸（（如如龍龍門門銑銑床床））。。（2））x軸坐坐標(biāo)標(biāo)運(yùn)運(yùn)動動x軸規(guī)規(guī)定定為為水水平平平平行行于于工工件件裝裝夾夾表表面面。。（3））y軸坐坐標(biāo)標(biāo)運(yùn)運(yùn)動動y坐標(biāo)標(biāo)軸軸垂垂直直于于x、z坐標(biāo)標(biāo)軸軸。。當(dāng)當(dāng)x軸、、z軸確確定定之之后后，，按按笛笛卡卡兒兒直直角角坐坐標(biāo)標(biāo)系系右右手手定定則則法法判判斷斷，，y軸方方向向就就惟惟一一地地被被確確定定了了。。（4））旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動動A、B和C旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動動用用A、B和C表示示，，規(guī)規(guī)定定其其分分別別為為繞繞x、y和z軸旋轉(zhuǎn)的運(yùn)運(yùn)動。A、B和C的正方向，，相應(yīng)地表表示在x、y和z坐標(biāo)軸的正正方向上，，按右手螺螺旋前進(jìn)方方向。2．加工中中心機(jī)械原原點(diǎn)及工作作坐標(biāo)系（1）加工工中心機(jī)械械原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系系的原點(diǎn)也也稱機(jī)械原原點(diǎn)、參考考點(diǎn)或零點(diǎn)點(diǎn)。而機(jī)床坐標(biāo)標(biāo)系的原點(diǎn)點(diǎn)是三維面面的交點(diǎn)，，無法直接接感覺和測測量，只有有通過各坐坐標(biāo)軸的零零點(diǎn)，做相相應(yīng)的平行行切面，這這些切面的的交點(diǎn)，即即為機(jī)床坐坐標(biāo)系的原原點(diǎn)（機(jī)械械原點(diǎn)），，這個原點(diǎn)點(diǎn)是機(jī)床一一經(jīng)設(shè)計(jì)和和制造出來來，就已經(jīng)經(jīng)確定下來來的。（2）加工工中心工作作坐標(biāo)系編程時一般般選擇工件件上的某一一點(diǎn)作為程程序原點(diǎn)，，并以這個個原點(diǎn)作為為坐標(biāo)系的的原點(diǎn)，建建立一個新新的坐標(biāo)系系，這個新新的坐標(biāo)系系就是工作作坐標(biāo)系（（編程坐標(biāo)標(biāo)系）。（3）絕對對坐標(biāo)與增增量坐標(biāo)4.2FANUC系統(tǒng)加加工中心編編程原理4.2.1程序序結(jié)構(gòu)1．程序號號程序號作為為程序的標(biāo)標(biāo)記需要預(yù)預(yù)先設(shè)定，，一個程序序號必須在在字母“O”后面緊緊接最多8個阿拉伯伯?dāng)?shù)字。2．程序段段號程序段號是是每個程序序功能段的的參考代碼碼，一個程程序段號必必須在字母母“N”后后緊接最多多5個阿拉拉伯?dāng)?shù)字。。3．程序段段一個程序段段能完成某某一個功能能，程序段段中含有執(zhí)執(zhí)行一個工工序所需的的全部數(shù)據(jù)據(jù)，程序段段由若干個個字及段結(jié)結(jié)束符“LF”組成成。/N10G03X10.0Y30.0CR=25.0F100；；（注釋釋）LF其中：“/”表表示程序序段在執(zhí)行行過程中可可以被跳過過；“N10””表表示程序序段號，主主程序段中中可以有字字符；“”表表示示中間間隔隔（可以省省略）；“G03””表表示程序序段具體指指令；“（注釋））” 表示示對程序段段進(jìn)行必要要的說明；；“LF”表表示程序序段結(jié)束。。4．坐標(biāo)字字用于在軸方方向移動和和設(shè)置坐標(biāo)標(biāo)系的命令令稱為坐標(biāo)標(biāo)字，坐標(biāo)標(biāo)字包括軸軸的地址符符及代表移移動量的數(shù)數(shù)值，其基基本構(gòu)成見見表4-1。4.2.2準(zhǔn)備備功能指令令——G代代碼1．尺寸數(shù)數(shù)據(jù)輸入方方式G90/G912．英制/公制選擇擇G20/G21G20設(shè)定定為英制尺尺寸、G21設(shè)定為為公制尺寸寸，這兩個個指令均為為模態(tài)指令令。3．快速點(diǎn)點(diǎn)定位G00指令格式：：G00X（U）Z(W)；4．直線插插補(bǔ)G01指令格式：：G01X（（U）Z(W)F；5．平面選選擇G17～G19在計(jì)算刀具具長度補(bǔ)償償和刀具半半徑補(bǔ)償時時必須首先先確定一個個平面，即即確定一個個兩坐標(biāo)軸軸的坐標(biāo)平平面，在此此平面中可可以進(jìn)行刀刀具半徑補(bǔ)補(bǔ)償，G17到G19各自的的含義見表表4-3。。6．圓弧插插補(bǔ)G02/G03圓弧插補(bǔ)指指令G02/G03是圓弧運(yùn)運(yùn)動指令。。它是用來來指令刀具具在給定平平面內(nèi)以F進(jìn)給的速度度，作圓弧弧插補(bǔ)運(yùn)動動的指令。。G02/G03是是一種模態(tài)態(tài)指令。（1）指令令格式G02IJF；（G17））XYG03RF；在指令格式式中，I、、J為圓弧弧中心地址址，R為圓圓弧半徑，，其他內(nèi)容容及字符的的含義見表表4-4。。（2）順、、逆時針圓圓弧插補(bǔ)的的判斷在使用G02或G03指令之之前需要判判別刀具在