《機床數控技術 第4版》課件全套 李郝林 第1-9章 概述、數控加工程序編制 -自由曲線及曲面的加工

機床數控技術內容提要本章主要介紹數控技術、數控機床的基本概念、體系結構、工作原理及分類；數控機床的應用范圍及發(fā)展動向。2第一章數控機床概述自從20世紀中葉數控技術創(chuàng)立以來，它給機械制造業(yè)帶來革命性的變化?，F在數控技術已成為制造業(yè)實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎技術，現代的CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在數控技術之上；數控技術是提高產品質量、提高勞動生產率必不可少的物質手段；是國家的戰(zhàn)略技術；基于它的相關產業(yè)是體現國家綜合國力水平的重要基礎性產業(yè)；專家們預言:

二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質是數控技術的競爭。第一節(jié)數控技術與數控機床第一章數控機床概述數字控制與數控技術數字控制（NumericalControlNC）是一種借助數字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法。數控技術（NumericalControlTechnology）采用數字控制的方法對某一工作過程實現自動控制的技術。數控機床（NumericalControlMachineTools）是采用數字控制技術對機床加工過程進行自動控制的一類機床。是數控技術典型應用的例子。數控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）實現數字控制的裝置。計算機數控系統(tǒng)（ComputerNumericalControlCNC）以計算機為核心的數控系統(tǒng)。第一章數控機床概述第二節(jié)數控機床的組成第一章數控機床概述第一章數控機床概述

機床I/O電路和裝置

測量裝置

主軸驅動裝置

進給驅動裝置

主軸伺服單元

進給伺服單元

計算機數

控

裝

置

操作面板

PLC

計算機數控系統(tǒng)

機

床

輔助控制機構

進給傳動機構

主運動機構

鍵盤

輸入輸出

設備

第一章數控機床概述操作面板它是操作人員與數控裝置進行信息交流的工具。組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計算機鍵盤一樣）和顯示器；。它是數控機床特有部件。第一章數控機床概述第一章數控機床概述

機床I/O電路和裝置

測量裝置

主軸驅動裝置

進給驅動裝置

主軸伺服單元

進給伺服單元

計算機數

控

裝

置

操作面板

PLC

計算機數控系統(tǒng)

機

床

輔助控制機構

進給傳動機構

主運動機構

鍵盤

輸入輸出

設備

第一章數控機床概述控制介質與輸入輸出設備控制介質是記錄零件加工程序的媒介；輸入輸出設備是CNC系統(tǒng)與外部設備進行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或將調試好了的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質上。數控機床常用的控制介質和輸入輸出設備見表1：第一章數控機床概述表1控制介質和輸入輸出設備表第一章數控機床概述通訊

現代的數控系統(tǒng)除采用輸入輸出設備進行信息交換外，一般都具有用通訊方式進行信息交換的能力。它們是實現CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技術。采用的方式有：串行通訊（RS-232等串口）；自動控制專用接口和規(guī)范（DNC方式，MAP協(xié)議等）；網絡技術（internet，LAN等）。第一章數控機床概述

機床I/O電路和裝置

測量裝置

主軸驅動裝置

進給驅動裝置

主軸伺服單元

進給伺服單元

計算機數

控

裝

置

操作面板

PLC

計算機數控系統(tǒng)

機

床

輔助控制機構

進給傳動機構

主運動機構

鍵盤

輸入輸出

設備

第一章數控機床概述

CNC裝置(CNC單元)組成：計算機系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應的控制軟件。作用：根據輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應的執(zhí)行部件(伺服單元、驅動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內硬件和軟件協(xié)調配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進行工作的。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心第一章數控機床概述

機床I/O電路和裝置

測量裝置

主軸驅動裝置

進給驅動裝置

主軸伺服單元

進給伺服單元

計算機數

控

裝

置

操作面板

PLC

計算機數控系統(tǒng)

機

床

輔助控制機構

進給傳動機構

主運動機構

鍵盤

輸入輸出

設備

第一章數控機床概述伺服單元、驅動裝置和測量裝置

伺服單元和驅動裝置主軸伺服驅動裝置和主軸電機進給伺服驅動裝置和進給電機測量裝置位置和速度測量裝置。以實現進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用保證靈敏、準確地跟蹤CNC裝置指令：進給運動指令：實現零件加工的成形運動（速度和位置控制）。主軸運動指令，實現零件加工的切削運動（速度控制）第一章數控機床概述

機床I/O電路和裝置

測量裝置

主軸驅動裝置

進給驅動裝置

主軸伺服單元

進給伺服單元

計算機數

控

裝

置

操作面板

PLC

計算機數控系統(tǒng)

機

床

輔助控制機構

進給傳動機構

主運動機構

鍵盤

輸入輸出

設備

第一章數控機床概述PLC、機床I/O電路和裝置PLC(ProgrammableLogicController)：用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機床I/O電路和裝置：實現I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路；功能：接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作；接受操作面板和機床側的I/O信號，送給CNC裝置，經其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。第一章數控機床概述

機床I/O電路和裝置

測量裝置

主軸驅動裝置

進給驅動裝置

主軸伺服單元

進給伺服單元

計算機數

控

裝

置

操作面板

PLC

計算機數控系統(tǒng)

機

床

輔助控制機構

進給傳動機構

主運動機構

鍵盤

輸入輸出

設備

第一章數控機床概述機床機床：數控機床的主體，是實現制造加工的執(zhí)行部件。組成：由主運動部件、進給運動部件（工作臺、拖板以及相應的傳動機構）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動交換系統(tǒng)工件自動交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等）。數控機床的種類很多，從不同角度對其進行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：第一章數控機床概述

按工藝用途分類切削加工類：數控鏜銑床、數控車床、數控磨床、加工中心、數控齒輪加工機床、FMC等。成型加工類：數控折彎機、數控彎管機等。特種加工類：數控線切割機、電火花加工機、激光加工機等。其它類型：數控裝配機、數控測量機、機器人等。第三節(jié)數控機床的分類第一章數控機床概述銑床第一章數控機床概述銑床第一章數控機床概述銑床第一章數控機床概述數控車床第一章數控機床概述數控車床第一章數控機床概述數控刀具第一章數控機床概述數控加工中心第一章數控機床概述錐度電火花線切割機床第一章數控機床概述按控制功能分類點位控制數控系統(tǒng)僅能實現刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；對軌跡不作控制要求；運動過程中不進行任何加工。適用范圍：數控鉆床、數控鏜床、數控沖床和數控測量機。第一章數控機床概述輪廓控制數控系統(tǒng)輪廓控制(連續(xù)控制)系統(tǒng)：具有控制幾個進給軸同時諧調運動(坐標聯(lián)動)，使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工的數控系統(tǒng)。適用范圍：數控車床、數控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機床。現代的數控機床基本上都是裝備的這種數控系統(tǒng)。第一章數控機床概述

按聯(lián)動軸數分2軸聯(lián)動（平面曲線）3軸聯(lián)動（空間曲面，球頭刀）4軸聯(lián)動（空間曲面）5軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動（空間曲面）聯(lián)動軸數越多數控系統(tǒng)的控制算法就越復雜。第一章數控機床概述

按進給伺服系統(tǒng)的類型分類按數控系統(tǒng)的進給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為開環(huán)數控系統(tǒng)和閉環(huán)數控系統(tǒng)，在閉環(huán)數控系統(tǒng)中根據位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。第一章數控機床概述

開環(huán)數控系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數控裝置→進給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大第一章數控機床概述開環(huán)系統(tǒng)無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅動系統(tǒng)和機械傳動機構的性能和精度。一般以功率步進電機作為伺服驅動元件。這類系統(tǒng)具有結構簡單、工作穩(wěn)定、調試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，在精度和速度要求不高、驅動力矩不大的場合得到廣泛應用。一般用于經濟型數控機床。第一章數控機床概述

半閉環(huán)數控系統(tǒng)半閉環(huán)數控系統(tǒng)的位置采樣點如圖所示，是從驅動裝置(常用伺服電機)或絲杠引出，采樣旋轉角度進行檢測，不是直接檢測運動部件的實際位置。位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋第一章數控機床概述半閉環(huán)環(huán)路內不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運動誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對這類誤差進行補償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環(huán)數控系統(tǒng)結構簡單、調試方便、精度也較高，因而在現代CNC機床中得到了廣泛應用。第一章數控機床概述

全閉環(huán)數控系統(tǒng)全閉環(huán)數控系統(tǒng)的位置采樣點如圖的虛線所示，直接對運動部件的實際位置進行檢測。位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋第一章數控機床概述從理論上講，可以消除整個驅動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動量。具有很高的位置控制精度。由于位置環(huán)內的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設計、安裝和調試都相當困難。該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數控機床等。第一章數控機床概述

數控機床的確具有普通機床所不具備的許多優(yōu)點。而且它的應用范圍還在不斷擴大，但是在目前還不能完全取代普通機床，也就是說，它不能以最經濟的方式來解決加工制造中所有問題。為了更好地說明這個問題，有必要先初步了解一下采用數控機床加工的優(yōu)缺點。第一章數控機床概述數控加工的優(yōu)點自動化程度高，可以減輕工人的體力勞動強度加工的零件一致性好，質量穩(wěn)定生產效率較高便于產品研制便于實現計算機輔助制造。第四節(jié)數控機床的特點第一章數控機床概述

數控加工的缺點任何事物都是兩重性。數控加工雖有上述各種優(yōu)點，同時在某些方面也存在不足之處：單位加工成本較高。只適宜于多品種小批量或中批量生產（占機械加工總量70%~80%）加工中的調整相對復雜維修難度大第一章數控機床概述

產生背景從工業(yè)化革命以來人們實現機械加工自動化的手段有：自動機床；組合機床；專用自動生產線。第五節(jié)數控機床的發(fā)展動向第一章數控機床概述這些設備的使用大大地提高了機械加工自動化地程度，提高了勞動生產率，促進了制造業(yè)地發(fā)展。但它也存在固有的缺點：初始投資大；準備周期長；柔性差。第一章數控機床概述數控技術產生和發(fā)展的內在動力：市場競爭日趨激烈，產品更新?lián)Q代加快，大批量產品越來越少，小批量產品生產的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設備來滿足上述需求。數控技術產生和發(fā)展的技術基礎：電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展則為NC機床的進步提供了堅實的技術基礎。數控技術正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的。它的產生給自動化技術帶來了新的概念，推動了加工自動化技術的發(fā)展。第一章數控機床概述

數控機床的產生20世紀40年代世界上誕生了第一臺數字電子計算機，使數控技術的出現成為可能。1948年美國帕森斯（parsonsco.）在研制加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床時，首先提出了用電子計算機控制機床加工復雜曲線樣板的新概念，并受美國空軍的委托與麻省理工學院（MIT）伺服機構研究所進行合作研制，于1952研制成功了世界上第一臺用專用電子計算機控制的三坐標立式銑床。數控機床是一種裝有計算機數字控制系統(tǒng)的機床，數控系統(tǒng)能夠處理加工程序，控制機床完成各種加工運動。與普通機床相比，數控機床能夠完成平面曲線和空間曲面的加工，加工精度和生產率都比較高，因而應用日益廣泛。第一章數控機床概述

發(fā)展沿革1952年，Parsons公司和M.I.T合作研制了世界上第一臺三座標數控機床。1955年，第一臺工業(yè)用數控機床由美國Bendix公司生產出來。從1952年至今，NC機床按NC系統(tǒng)的發(fā)展經歷的五代。第一章數控機床概述第一代：1955年NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。第二代：1959年NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。第三代：1965年NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點是體積小，功耗低，可靠性進一步提高。

以上三代NC系統(tǒng)，由于其數控功能均由硬件實現，故歷史上又稱其為“硬線NC”。第一章數控機床概述第四代：1970年NC系統(tǒng)采用小型計算機取代專用計算機，其部分功能由軟件實現，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點。第五代：1974年NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進一步降低，體積進一步縮小，使實現真正意義上的機電一體化成為可能。這一代又可分為六個發(fā)展階段：1979年：系統(tǒng)采用CRT顯示，VLIC，大容量磁泡存儲器，可編程接口和遙控接口等。1974年：系統(tǒng)以位片微處理器為核心，有字符顯示，自診斷功能。第一章數控機床概述1981年：具有人機對話、動態(tài)圖形顯示、實時精度補償功能。1986年：數字伺服控制誕生，大慣量的交直流電機進入實用階段。1988年：采用高性能32位機為主機的主從結構系統(tǒng)。1994年：基于PC的NC系統(tǒng)誕生，使NC系統(tǒng)的研發(fā)進入了開放型、柔性化的新時代，新型NC系統(tǒng)的開發(fā)周期日益縮短。它是數控技術發(fā)展的又一個里程碑。第一章數控機床概述

發(fā)展趨勢進入九十年代以來，隨著國際上計算機技術突飛猛進的發(fā)展，數控技術不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著下述方向發(fā)展運行高速化加工高精化功能復合化控制智能化體系開放化驅動并聯(lián)化交互網絡化第一章數控機床概述

運行高速化、加工高精化

速度和精度是數控設備的兩個重要指標，它們是數控技術永恒追求的目標。因為它直接關系到加工效率和產品質量。新一代數控設備在運行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。第一章數控機床概述運行高速化：使進給率、主軸轉速、刀具交換速度、托盤交換速度實現高速化，并且具有高加（減）速率。進給率高速化：在分辨率為1

m時，Fmax=240m/min。在Fmax下可獲得復雜型面的精確加工。主軸高速化：采用電主軸（內裝式主軸電機），即主軸電機的轉子軸就是主軸部件。主軸最高轉速達200000r/min。主軸轉速的最高加（減）速為1.0g

，即僅需1.8秒即可從0提速到15000r/min。換刀速度

0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）工作臺（托盤）交換速度6.3秒。第一章數控機床概述

加工高精化：提高機械設備的制造和裝配精度；提高數控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補償技術。

提高CNC系統(tǒng)控制精度采用高速插補技術，以微小程序段實現連續(xù)進給，使CNC控制單位精細化，采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本交流伺服電機已有裝上106脈沖/轉的內藏位置檢測器，其位置檢測精度能達到0.01

m/脈沖）；位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。第一章數控機床概述采用誤差補償技術采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償等技術;設備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可將加工誤差減少60％～80％。三井精機的JidicH5D型超精密臥式加工中心的定位精度為±0.1

m。第一章數控機床概述

由于計算機技術的不斷進步，促進了數控技術水平的提高，數控裝置、進給伺服驅動裝置和主軸伺服驅動裝置的性能也隨之提高，使得現代的數控設備在新的技術水平下，可同時具備運行高速化、加工高精化的性能。第一章數控機床概述

功能復合化

復合化是指在一臺設備能實現多種工藝手段加工的方法。鏜銑鉆復合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主軸立臥轉換）；車銑復合—車削中心（ATC，動力刀頭）；銑鏜鉆車復合—復合加工中心（ATC，可自動裝卸車刀架）；銑鏜鉆磨復合—復合加工中心（ATC，動力磨頭）；可更換主軸箱的數控機床—組合加工中心；第一章數控機床概述

控制智能化

隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，并為滿足制造業(yè)生產柔性化、制造自動化發(fā)展需求，數控技術智能化程度不斷提高，具體體現在以下幾個方面：第一章數控機床概述

加工過程自適應控制技術

通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損以及破損狀態(tài)，機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)；并根據這些狀態(tài)實時修調加工參數（主軸轉速，進給速度，吃刀量）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態(tài)，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及設備運行的安全性。第一章數控機床概述MitsubishiElectric公司的用于數控電火花成型機床的“MiracleFuzzy”基于模糊邏輯的自適應控制器，可自動控制和優(yōu)化加工參數；日本牧野在電火花NC系統(tǒng)Makino_Mce20中，用專家系統(tǒng)代替人進行加工過程監(jiān)控。以色列的外置式力自適應控制器意大利Mandelli公司數控系統(tǒng)的可編程功率自適應控制功能。第一章數控機床概述

加工參數的智能優(yōu)化與選擇

將工藝專家或技工的經驗、零件加工的一般與特殊規(guī)律，用現代智能方法，構造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數的智能優(yōu)化與選擇器”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平，縮短生產準備時間的目的。采用經過優(yōu)化的加工參數編制的加工程序，可使加工系統(tǒng)始終處于較合理和較經濟的工作狀態(tài)。第一章數控機床概述

智能故障診斷與自修復技術

智能故障診斷技術：根據已有的故障信息，應用現代智能方法實現故障快速準確定位的技術。智能故障自修復技術：指能根據診斷確定故障原因和部位，以自動排除故障或指導故障的排除技術。智能自修復技術集故障自診斷、故障自排除、自恢復、自調節(jié)于一體，并貫穿于加工過程的整個生命周期。智能故障診斷技術在有些日本、美國公司生產的數控系統(tǒng)中已有應用，基本上都是應用專家系統(tǒng)實現的。智能化自修復技術還在研究之中。第一章數控機床概述

智能化交流伺服驅動裝置

目前已開始研究能自動識別負載，并自動調整參數的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別電機及負載的轉動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數進行優(yōu)化和調整，使驅動系統(tǒng)獲得最佳運行。第一章數控機床概述

智能4M數控系統(tǒng)

在制造過程中，加工、檢測一體化是實現快速制造、快速檢測和快速響應的有效途徑，將測量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、機器操作(Manipulator)四者（即4M）融合在一個系統(tǒng)中，實現信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作一體化的4M智能系統(tǒng)。第一章數控機床概述

體系開放化定義（IEEE，電氣和電子工程師協(xié)會）：具有在不同的工作平臺上均能實現系統(tǒng)功能、且可以與其他的系統(tǒng)應用進行互操作的系統(tǒng)。開放式數控系統(tǒng)特點：系統(tǒng)構件（軟件和硬件）具有標準化(Standardization)與多樣化(Diversification)和互換性(Interchangeability)的特征；允許通過對構件的增減來構造系統(tǒng)，實現系統(tǒng)“積木式”的集成。構造應該是可移植的和透明的。第一章數控機床概述開放體系結構CNC的優(yōu)點向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新設計和調整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周期；標準化的人機界面：標準化的編程語言，方便用戶使用，降低了和操作效率直接有關的勞動消耗；第一章數控機床概述向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充能力、提供可供選擇的硬軟件產品的各種組合以滿足特殊應用要求，給用戶提供一個方法，從低級控制器開始，逐步提高，直到達到所要求的性能為止。另外用戶自身的技術訣竅能方便地融入，創(chuàng)造出自己的名牌產品；可減少產品品種，便于批量生產、提高可靠性和降低成本，增強市場供應能力和競爭能力。第一章數控機床概述

開放式數控裝置的概念結構硬件配置單元軟件配置單元標準計算機硬件數控系統(tǒng)基本硬件數控功能應用程序DOS(WINDOWS)實時多任務操作系統(tǒng)RTM應用程序接口NC構件庫第一章數控機床概述

國內外開放式數控系統(tǒng)的研究進展美國：NGC(TheNextGenerationWork-station/MachineController)和OMAC(OpenModularArchitectureController)計劃歐共體：OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)計劃日本：OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)計劃華中I型——基于IPC的CNC開放體系結構航天I型CNC系統(tǒng)——基于PC的多機CNC開放體系結構第一章數控機床概述

驅動并聯(lián)化并聯(lián)加工中心（又稱6條腿數控機床、虛軸機床）是數控機床在結構上取得的重大突破。驅動桿機架

動平臺主軸電機伺服電機主軸刀具柔性夾具工件靜平臺并聯(lián)機床結構示意圖第一章數控機床概述第一章數控機床概述第一章數控機床概述

特點:并聯(lián)結構機床是現代機器人與傳統(tǒng)加工技術相結合的產物；由于它沒有傳統(tǒng)機床所必需的床身、立柱、導軌等制約機床性能提高的結構，具有現代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。第一章數控機床概述

鑒于并聯(lián)機床具有許多傳統(tǒng)機床所無法比擬的卓越性能，它作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向。近年來，受到了國際機床行業(yè)的高度重視。在近幾年的國際知名機床博覽會上，一些世界著名的機床廠商都展出了他們研制的并聯(lián)機床，得到了行家們的高度評價，被認為是“自發(fā)明數控技術以來在機床行業(yè)中最有意義的進步”，“21世紀新一代數控加工設備”。第一章數控機床概述

交互網絡化

支持網絡通訊協(xié)議，既滿足單機需要，又能滿足FMC、FMS、CIMS對基層設備集成要求的數控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是形成“全球制造”的基礎單元。網絡資源共享。數控機床的遠程（網絡）監(jiān)視、控制。數控機床的遠程（網絡）培訓與教學（網絡數控）數控裝備的數字化服務（數控機床故障的遠程（網絡）診斷、遠程維護、電子商務等）。第一章數控機床概述習題與思考題1-1．名詞解釋：數字控制、數控機床、點位控制系統(tǒng)、輪廓控制系統(tǒng)、開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)1-2.NC機床由哪幾部分組成，試用框圖表示各部分之間的關系，并簡述各部分的基本功能。1-3．試從控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性及經濟性三方面，比較開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)劣？1-4．從NC系統(tǒng)、聯(lián)動軸數、伺服系統(tǒng)、機床來看，NC機床各分為幾類，它們各用于什么場合？第一章數控機床概述閱讀報告請在下列的專題中選擇一項，查閱相關資料并寫出讀書報告：數控系統(tǒng)發(fā)展趨勢；進給伺服系統(tǒng)和驅動電機發(fā)展趨勢；主軸驅動系統(tǒng)和主軸電機發(fā)展趨勢；數控機床的發(fā)展趨勢；國外最新數控系統(tǒng)或機床介紹、比較（至少6種）要求：閱讀00年以后的文獻資料，并在上交時附上相應的參考文獻或網址。閱讀報告的字數不得少于3500漢字。第一章數控機床概述自學任務

內容：數控加工程序的手工編程方法（兩次課的時間）

要求：熟悉數控加工的G、M、F、S等指令的意義和使用方法；能正確理解數控機床的機床坐標系、工件坐標系的概念，并會判別數控機床的坐標系；會編制簡單的數控加工程序。

參考書的章節(jié)：廖效果《數控技術》湖北科學技術出版社武漢，2000第二章的手工編程部分。其它相關參考書的相關章節(jié)。第一章數控機床概述機床數控技術2024/10/712:06數控81本章內容編程的基礎知識數控銑床的程序編制數控車床的程序編制自動加工技術主要內容第一節(jié)編程的基礎知識第一節(jié)編程的基礎知識83數控加工程序的編制：我們將從零件圖樣到制作數控機床的程序代碼并校核的全部過程稱為數控加工的程序編制。編程的基礎知識一、程序編制的內容和步驟1.分析零件圖樣2.確定加工工藝過程3.計算走刀軌跡4.編寫數控加工程序5.程序校驗和首件試加工84計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改數控機床編程的基礎知識用筆代替刀具、坐標紙代替工件進行空運轉繪圖在具有圖形顯示功能的機床上，用靜態(tài)顯示（機床不動）或動態(tài)顯示（模擬工件的加工過程）的方法首件試切方法不僅可查出程序單和控制介質是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求2024/10/712:06數控85常用的校驗和試切方法：程序編制的方法：手工編程和自動編程兩種2024/10/712:06數控86UG;Pro/E;SolidCAM;MasterCAM手動編程：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高。自動編程：編程人員只要根據零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統(tǒng)的規(guī)定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機，由計算機自動進行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動打印出程序單和制備控制介質。二、程序編制的方法手工編程：適用場合，幾何形狀不太復雜的零件自動編程：適用于場合形狀復雜的零件，雖不復雜但編程工作量很大的零件（如有數千個孔的零件）雖不復雜但計算工作量大的零件（如輪廓加工時，非圓曲線的計算）87二、程序編制的方法88三、程序的結構和格式數控程序由程序編號、程序內容和程序結束段組成。數控89三、程序的結構和格式N10

GＸＸX30.0Z20.0ＦＸＸＳＸＸＸＴＸＸＸＸＭＸＸＬＦ程序段序號準備功能字坐標功能字進給功能字主軸轉速度刀具功能字輔助功能字程序段結束字程序格式字2024/10/712:06數控901.機床坐標系

機械坐標系，它用以確定工件、刀具等在機床中的位置，是機床運動部件的進給運動坐標系，其坐標軸及運動方向按標準規(guī)定，是機床上的固有坐標系。機床坐標系原點又稱機床零點，它是其他所有坐標系，如工件坐標系以及機床參考點的基準點。四、數控機床坐標系和運動方向規(guī)定

進給運動坐標系數控機床的每個進給軸(直線進給、圓進給)定義為坐標系中的一個坐標軸；數控機床坐標系標準：右手直角笛卡爾坐標系。2024/10/712:06數控91四、數控機床坐標系和運動方向規(guī)定基本坐標系：直線進給運動的坐標系（X.Y.Z）。

坐標軸相互關系：由右手定則決定?；剞D坐標系：繞X.Y.Z軸轉動的圓進給坐標軸分別用A.B.C表示，坐標軸相互關系由右手螺旋法則而定。2024/10/712:06數控92XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A四、數控機床坐標系和運動方向規(guī)定2024/10/712:06數控93坐標軸正方向：定義為刀具相對工件運動的方向

編程時不必知道機床運動的具體配置，就能正確地進行編程。附加坐標軸：平行于基本坐標系中坐標軸的進給軸，用U.V.W表示。四、數控機床坐標系和運動方向規(guī)定

Z坐標（軸）方位Z坐標平行主軸軸線的進給軸。主軸能擺動：在擺動的范圍內只與標準坐標系中的某一坐標平行時，則這個坐標便是Z坐標；2024/10/712:06數控942024/10/712:06數控95各坐標軸及正方向？2024/10/712:06數控96

數控裝置上電時并不知道機床零點，為了正確地在機床工作時建立機床坐標系，通常在每個坐標軸的移動范圍內設置一個機床參考點（測量起點），機床起動時，通常要進行機動或手動回參考點，以建立機床坐標系。機床參考點

2.工件坐標系工件坐標系是編程時使用的坐標系，又稱為編程坐標2024/10/712:06數控97四、數控機床坐標系和運動方向規(guī)定第二節(jié)數控銑床的程序編制一數控銑床的功能概述一數控銑床的功能概述

數控銑床主要功能包括：1）點位控制功能

實現對相互位置精度要求較高的孔系加工。2）連續(xù)輪廓控制功能

實現直線、圓弧的插補功能及非圓曲線的加工。3）刀具半徑補償功能

可以根據零件的標注尺寸來編程，不必考慮所用刀具的實際半徑尺寸，減少編程時的復雜數值計算。4）刀具長度補償功能

可以自動補償刀具的長短，以適應加工中對刀具長度尺寸調整的要求。

二

數控銑床編程基礎1）G：準備功能碼(G功能字)2）X、Y、Z：坐標字3）F：進給功能字(F字)4）S：主軸轉速功能字(S字)5）M：輔助功能碼(M功能字)6）D：刀具功能字(D字)

準備功能G代碼是使數控機床建立起做某種加工方式的指令。1準備功能G代碼它用G和兩位數字來表示，從G00到G99共100種G代碼有模態(tài)和非模態(tài)之分。模態(tài)G代碼：一旦執(zhí)行就一直保持有效，直到同一模態(tài)組的另一個G代碼替代為止。非模態(tài)G代碼：只有在它所在的程序段內有效。同一程序段出現非同組的幾個代碼，并不影響G代碼的續(xù)效性。同組代碼不能同時出現在一個程序段中。

坐標字由坐標名、帶＋、-符號的絕對坐標值(或增量坐標值)構成。2坐標字X、Y、Z：X、Y、Z方向的主運動U、V、W：分別對應平行X、Y、Z坐標的第二坐標A、B、C：分別對應繞X、Y、Z坐標的轉動坐標I、J、K：圓弧中心坐標，圓弧的起點相對于圓心的增量坐標，分別對應于X、Y、Z坐標方向。表示坐標名的英文字母的含義如下所示：3進給功能字(F字)它由地址碼F和后面表示進給速度值的若干位數字構成。用它規(guī)定直線插補G01和圓弧插補G02／G03方式下，刀具中心的進給運動速度。進給速度是指沿各坐標軸方向速度的矢量和；進給速度的單位取決于數控系統(tǒng)的工作方式和用戶的規(guī)定。它可以是mm/min、in/min、r／min。例如在米制編程的零件程序中F220就是表示進給速度為220mm/min。4主軸轉速功能字(S字)

S字用來規(guī)定主軸轉速，它由S字母后面的若干位數字組成，這個數值就是主軸的轉速值，單位是r/min。例如：S300表示主軸的轉速為300r／min。5輔助功能字(M功能)M輔助碼：是控制機床開關功能的指令，如切削液打開，主軸正轉、反轉等。M地址字后接2位數值，M00～M99，部分已國際標準化。在同一程序段中，既有M代碼，又有G代碼時，系統(tǒng)將根據設定的參數來決定執(zhí)行先后順序：1)輔助功能代碼與坐標移動指令同時執(zhí)行。2)在執(zhí)行坐標移動指令之前執(zhí)行輔助功能，通常稱之為“前置”。3)在坐標移動指令完成以后執(zhí)行輔助功能，稱為“后置”。M代碼也分成模態(tài)和非模態(tài)兩種。如：M03,M04M代碼可以分成兩大類，一是基本M代碼，另一類是用戶M代碼?；綧代碼是由數控系統(tǒng)定義的；用戶M代碼則是由數控機床制造商定義的。輔助功能字(M功能)（1）M00程序暫停指令當程序執(zhí)行到含有M00程序段時，先執(zhí)行該程序段的其它指令，最后執(zhí)行M00指令，但不返回程序開始處，再啟動后，接著執(zhí)行后面的程序。輔助功能字(M功能)(2)M02：程序結束指令現代的數控系統(tǒng)，零件加工程序都先輸入到計算機內存中，執(zhí)行程序時從內存中調出，按先后順序執(zhí)行，這時，M02和M30代碼的功能就是一樣的。執(zhí)行到M02(或M30)時程序執(zhí)行停止，指針重新設置到第一個程序段。再啟動時，從第一句再次執(zhí)行該零件程序。（3）M03/M04主軸正反轉該輔助代碼與S功能字聯(lián)合使用，用來啟動主軸旋轉如：M03S1000輔助功能字(M功能)6刀具偏置字(D字和H字)在程序中，D字（或H）后接一個數值是將規(guī)定在刀具偏置表中的刀具直徑值調出，當使用刀具補償被G41，G42（或G43）調用時，這個值就是刀具直徑（或長度）的補償值。(1)G54建立工件坐標系如何返回機床坐標系？與G55、G56、G57、G58、G59可選擇6個坐標系7一些準備G代碼指令G54：X-50

Y-50

Z-10建立了原點在O′加工坐標系G55：X-100

Y-100

Z-20建立了原點在O″的加工坐標系2）坐標平面設定指令（G17，G18，G19）

G17表示選擇

XY平面；G18表示選擇

ZX平面；G19表示選擇

YZ平面。一般，數控車床默認在ZX平面內加工，數控銑床默認在XY平面內加工

3）

絕對坐標及增量坐標編程指令

G90表示程序段的坐標字為絕對坐標；

G91表示程序段的坐標字為增量坐標。4）G00快速點定位命令刀具以點位控制方式移動到下一個目標位置（點）格式：G00X—Y—Z—其中：X、Y、Z為目標點增量或絕對坐標。

G00的定位過程：從程序段執(zhí)行開始，加速到指定的速度，然后按此速度移動，最后減速到達終點。速度值由具體數控系統(tǒng)和機床決定，程序段中不能用F功能字指定。AB速度時間運動的幾種方式：（1）按機床設定速度先令某軸移動到位后再令另一軸移動到位；（2）各軸按相同速度一齊移動，此時若X、Y、Z坐標要求行程不相等，各軸到達目標點的時間不同，刀具運動軌跡為一空間折線；（3）令各鈾以不同的速度(各軸移動速度比等于各軸移動距離比)移動，同時到達目標點，刀具運動軌跡為一直線。

編程前應了解機床數控系統(tǒng)的G00指令各坐標軸運動的情況，避免刀具與工件或夾具碰撞。直線插補指令用于產生按指定進給速度F實現空間直線運動。程序格式：G01X～Y～Z～F～其中：X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標值。例：實現圖中從A點到B點的直線插補運動,其程序段為：絕對方式編程：G90G01X10Y10F100增量方式編程：G91G01X-10Y-20F100（1）直線插補指令G018輪廓插補命令(2)圓弧插補指令順時針圓弧插補指令（G02）逆時針圓弧插補指令（G03）方向：從XY平面（ZX平面，YZ平面）的Z軸（Y軸，X軸）的正向往負向觀察XYG17G03G02ZXG18G03G02YZG19G03G02格式：G03XxYyIiJjFf或G03XxYyRrFfx,y----終點坐標(與G90和G91有關)I,j----圓心坐標(增量值，與G90和G91無關)r------圓弧半徑(負值表示大于180度圓弧)f------切向速度例：G03X100.Y100.I50.J50.F100.

或

G03X100.Y100.R50.F100.圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定圓心、絕對編程方式：

G01X200.0Y40.0；

G90G03X140.0Y100.0I-60.0F300；

G02X120.0Y60.0I-50.0；90120140200R60R501006040OYXCBA編程基礎圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定圓心的，增量編程方式：

G91G03X-60.0Y60.0I-60.0F300；

G02X-20.0Y-40.0I-50.0；90120140200R60R501006040OYXCBA圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定半徑、絕對編程方式：G01X200.0Y40.0；G90G03X140.0Y100.0R60.0F300G02X120.0Y60.0R50.0；90120140200R60R501006040OYXCBA圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定半徑的，增量編程方式：

G91G03X-60.0Y60.0R60.0F300；

G02X-20.0Y-40.0R50.0；

90120140200R60R501006040OYXCBA

刀具具有一定的半徑，刀具中心點的運動軌跡與被加工零件的輪廓軌跡不重合，必須使刀具中心的運動軌跡偏離輪廓一個刀具半徑值，這種偏移叫做刀具半徑補償。(2)刀具半徑補償指令(G41/G42/G40)G41為刀具半徑左補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件左側的刀具半徑補償。（刀具繞工件順時針運動）

G42為刀具半徑右補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件右側的刀具半徑補償。（刀具繞工件逆時針運動）G40為補償撤消指令。G41/G42G00/G01X～Y～D～//建立補償程序段

…………

…………G40G00/G01X～Y～

//補償撤消程序段

//輪廓切削程序段程序格式：

G41/G42程序段中的X、Y值是建立補償直線段的終點坐標值；G40程序段中的X、Y值是撤消補償直線段的終點坐標；D為刀具半徑補償代號地址字，后面一般用兩位數字表示代號，代號與刀具半徑值一一對應。編程基礎?

刀補建立?刀補進行?刀補撤銷編程基礎（1）建立和取消刀補只能由G00、G01切線進入或切出,不能使用圓弧指令。（2）必須在切入工件前完成刀具半徑補償，建立補償可在工件外或廢料中進行，不能在切入工件的同時進行刀具補償，這樣會產生過切現象。（3）刀具半徑補償結束用G40撤銷，撤銷時也要防止過切。（4）刀具半徑補償只能在平面內補償，不要在刀具補償狀態(tài)下，連續(xù)出現第三軸的移動指令。注意事項編程基礎設定加工坐標系為（X0，Y0，Z0）；主軸轉速度800r/min進給速度150mm/min；采用T01號刀具XYP1(250,550)P2(250,900)P3(450,900)P4(500,1150)P5(900,1150)C1(700,1300)R250C2(1550,1550)R650R650C3(-150,1150)P6(950,900)P7(1150,900)P8(1150,550)P9(700,650)綜合實例N00G92X0Y0Z0；N10G90G17M03S800；N20G01G41X250.0Y550.0D01；N30G01Y900.0F150；N40X450.0；N50G03X500.0Y1150.0R650.0；N60G02X900.0Y1150.0R-250.0；N70G03X950.0Y900.0R650.0；N80G01X1150.0；N90Y550.0；N100X700.0Y650.0；N110X250.0Y550.0；N120G01G40X0Y0；N130M30XYP1(250,550)P2(250,900)P3(450,900)P4(500,1150)P5(900,1150)C1(700,1300)R250C2(1550,1550)R650R650C3(-150,1150)P6(950,900)P7(1150,900)P8(1150,550)P9(700,650)綜合實例第三節(jié)數控車削加工程序編制1.數控車削加工的主要對象：1）精度要求高的回轉零件2）表面質量要求高的零件3）表面形狀復雜的回轉體零件2.數控車床的主要功能能加工回轉類零件的端面、軸肩、內外圓柱面和圓錐面、曲面、溝槽、螺紋等形狀。

一、數控車床編程基礎3.數控車床程序編制的特點：1）可以絕對值編程和增量值編程2）徑向尺寸編程（直徑編程或半徑編程）3）具備不同形式的回定循環(huán)，可過行多次循環(huán)切削4）具有刀具半徑自動補償功能4.數控車床機床的坐標系機床原點與機床坐標系機床原點：機床坐標系的零點機床原點的建立：用回參考點方式建立數控車床的機床原點多定在卡盤后端面的中心。機床參考點是用來確立機床坐標系的參照點是各坐標軸測量的起點是機床上固有的點

數控機床開機啟動時，通常都要進行返回參考點操作，進行一次位置校準，以正確地在機床工作時建立機床坐標系。設置加工坐標系（2）

直接設置工件坐標系

編程格式G50X～Z～

式中X、Z的值是起刀點相對于加工原點的位置。例：如圖所示設置加工坐標的程序段如下：

G50X128.7Z375.1坐標系設定指令（1）

編程格式G54～G595

常用功能字

1）F功能F指定的兩種方式：每分鐘進給量編程格式G98F**每分鐘進給量，單位為mm/min。

例：G98F100表示進給量為100mm/min。每轉進給量編程格式G99F**

主軸每轉進給量，單位為mm/r。

例：G99F0.2表示進給量為0.2mm/r。2）S功能缺省格式：編程格式

S～

S后面的數字表示主軸轉速，單位為r/min。恒線速格式：編程格式

G96S～

S后面的數字表示的是恒定的線速度：m/min。

例：G96S150

對圖中所示的零件，為保持A、B、C各點的線速度在150m/min，則各點在加工時的主軸轉速分別為：A：n=1000×150÷(π×40)=1193r/min

B：n=1000×150÷(π×60)=795r/min

C：n=1000×150÷(π×70)=682r/min

恒線速取消

編程格式

G97S～

S后面的數字表示恒線速度取消后的主軸轉速，如S未指定，將保留G96的最終值。

例：G97S3000表示恒線速取消后主軸轉速3000r/min。3）T功能T功能指令用于選擇加工所用刀具。編程格式T～T后面有兩位數表示所選擇的刀具號碼。若有T后面用四位數字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。

例：T0302表示選用3號刀及2號刀具長度補償值和刀尖圓弧半徑補償值。T0300表示取消刀具補償。4）M功能M00：程序暫停，可用NC啟動命令（CYCLESTART）使程序繼續(xù)運行；

M01：計劃暫停，與M00作用相似，但M01可以用機床“任選停止按鈕”選擇是否有效；

M03：主軸順時針旋轉；

M04：主軸逆時針旋轉；

M05：主軸旋轉停止；

M08：冷卻液開；

M09：冷卻液關；

M30：程序停止，程序復位到起始位置。二、基本編程指令1.G指令部分1)直線插補指令（G01）

直線插補指令用于直線或斜線運動?？墒箶悼剀嚧惭豿軸、z軸方向執(zhí)行單軸運動。輸入格式：

G01X(U)

Z(W)

F

；相對編程絕對編程絕對方式編程：相對方式編程：A->B->C?N010G01X75Z50F0.2A->BN020G01X100F0.2B->CN010G01U0W-75F0.2A->BN020G01U25F0.2B->C2)圓弧插補指令（G02/G03）

輸入格式：順圓

G02X

Z

I

K

F

；或G02X

Z

R

F

；逆圓

G03X

Z

I

K

F

；或G03X

Z

R

F

；（1）用增量坐標U、W也可以；

X、Z–

指定的終點U、W–

起點與終點之間的距離I－圓心相對圓弧起點之X軸的坐標增量K－圓心相對圓弧起點之Z軸的坐標增量R–

圓弧半徑(最大180度)。圓弧編程實例A->B

練習：B->AABOG02X50.0Z30.0I25.0F0.3；G02U20.0W-20.0I25.0F0.3；G02X50.0Z30.0R25.0F0.3；G02U20.0W-20.0R25.0F0.3；絕對圓心絕對半徑相對半徑相對圓心3)暫停指令（G04）

G04X(U)(P)

；指令暫停進刀的時間。停留1.5秒：G04X1.5G04U1.5G04P1500G04X

；秒G04U

；秒G04P

；毫秒

可用于切槽、臺階端面等需要刀具在加工表面作短暫停留的場合4）螺紋車削指令（G32）

(1)圓柱螺紋編程格式G33Z___K___G33Z___K___SF___

順時針運行使用M03生成右旋螺紋逆時針運行使用M04生成左旋螺紋

(2)圓錐螺紋編程格式G33X___Z___K___G33X___Z___K___SF___G33X___Z___I___G33X___Z___I___SF___

編程示例

如圖所示，帶有小于45角的圓錐螺紋車削編程

程序代碼：N10G01X50Z0S500F100M03;回到起點，激活主軸N20G33X110Z-60K4;圓錐螺紋：X和Z上的終點，使用K在Z方向上給定的螺紋，（錐角小于45?）N30G00Z0M30;退刀，程序結束5）車削循環(huán)指令（CYCLE95）

編程格式：CYCLE95(NPP,MID,FALZ,FALX,FAL,FF1,FF2,FF3,VARI,DT,DAM,__VRT)NPP：輪廓子程序名MID：進刀深度FALZ：縱向軸中精加工余量FALX：平面軸中精加工余量FAL：與輪廓相符的精加工余量FF1：粗加工進給，無底切FF2：在底切時插入進給FF3：精加工進給VARI：加工方式DT：精加工斷屑停留時間DAM：位移長度，__VRT：精加工時從輪廓退刀位移，增量

MID：進刀深度FF1：粗加工進給，無底切FF2：在底切時插入進給FF3：精加工進給進刀深度這個參數用來定義粗加工循環(huán)時最大允許的進給深度。該參數給出了最大可能的進刀深度，但當前粗加工中所有實際進刀深度由循環(huán)自動計算得到。所需的粗加工步數由總深度和將總深度平均分配的切削深度來決定加工示例：試編制程序加工如下圖零件工藝分析：用三爪卡盤一次裝夾，分2次走刀工藝步驟：車端面-各外圓粗車加工-各外圓精車加工-切斷工藝過程程序代碼：NO010G94G00X100Z150；換刀參考點N0020T1D1；換1號刀N0030M03S800；啟動主軸N0040G00X38Z0.1；快速定位至(38，0.1)點N0050G01X-1F50；車端面N0060G00X35Z2；快速定位至(35，2)點，外圓循環(huán)起點N0070CYCLE95(“B2”,3,0.02,0.5,150,60,60,9,,,0);毛坯切削循環(huán)N0080G00X100Z150；快速返回換刀點N0090T2D1；換2號刀：切斷刀并調入1號刀偏值N0100M03S800；主軸在高速擋位正轉，轉速為800r/minN0110G42G00X35Z2；快速移動到加工起點，加刀尖半徑右補償N0120B2；外圓精車子程序N0130G00X100Z150；快速返回到換刀點N0140T3D1N0150M03S600N0160G00X35Z-63；N0170G01X30F50；N0180G00X35；

N0190G00Z-61；N0200G01X34；N0210X30W-2；倒角NO220G01X0；切斷N0230G00X100；NO240Z150；NO250M30；結束B2.SPF；輪廓子程序名N0010G0G41X0；N0020G01Z0F100；N0030G03X24Z-12R12F50；N0040G01Z-42；NO050G02X34Z-47R5；N0060G01G40Z-70N0070G01X36；精加工輪廓最后一個坐標N0080M02子程序結束第四節(jié)自動編程技術1概述

CAD/CAM是計算機輔助設計(ComputerAidedDesign)和計算機輔助制造(ComputerAidedManufacturing)的簡稱。CAD主要解決設計問題，CAM則是以CAD中建立的零件模型為基礎，進一步設定工藝參數，自動生成NC代碼，通過數控機床加工零件，完成傳統(tǒng)機床難以達到的高難度、高精度、高質量的加工。CAD造型加工工藝分析加工面選擇工藝參數確定刀軌文件生成刀位驗證編輯修改后置處理加工仿真機床加工加工參數庫刀具庫材料庫1CAD/CAM自動編程過程Pro/Engineer軟件UG軟件MasterCAM軟件CATIACIMATRONI-DEASSOLIDWOKSCAXA-ME2常見CAD/CAM自動編程軟件（1）數學處理能力強（2）能快速、自動生成數控程序（3）后置處理程序靈活多變（4）程序自檢、糾錯能力強（5）便于實現與數控系統(tǒng)的通訊

3自動編程主要特點機床數控技術

第一節(jié)概述一、數控加工工藝的特點 1.數控加工工藝的內容十分具體 2.數控加工的工藝處理相對嚴密二、數控加工工藝處理的主要內容 1.選擇并確定進行數控加工的零件的內容 2.對被加工零件的圖樣進行工藝分析 3.設計數控加工工序 4.選擇對刀點、換刀點的位置，確定加工路線，刀補。 5.分配數控加工中的容差。 6.數控加工工藝技術文件的定型與歸檔。第三章數控機床程序編制中的工藝處理一、選擇數控加工的零件

1.最適應類 1）形狀復雜，加工精度要求高。 2）用數學模型描述的復雜曲線或者曲面輪廓零件。 3）具有難測量、難控制進給、難控制尺寸的內腔殼體或者盒型零件。 4）必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、鉸等多工序的零件。第二節(jié)選擇數控加工的零件及數控加工的內容第三章數控機床程序編制中的工藝處理

2.較適應類 1）在通用機床上加工時極易受人為因素的干擾，零件價值高的零件。 2）在通用機床上加工時必須制造復雜的專用工裝的零件。 3）多次更改設計后才能定型的零件。 4）通用機床上加工需要作長時間調整的零件。 5）通用機床加工生產效率很低的零件。 3.不適應類 1）生產批量大的零件。 2）裝夾困難的零件。 3）加工余量很不穩(wěn)定。 4）必須用特定的工藝裝備協(xié)調加工的零件。二、選擇數控加工的內容第三章數控機床程序編制中的工藝處理一、分析零件圖樣中的尺寸標注方法是否適應數控加工的特點二、分析構成零件輪廓的幾何元素的條件是否充分三、分析零件定位的基準的可靠性第三節(jié)數控加工零件的工藝性分析第三章數控機床程序編制中的工藝處理一、加工工序劃分

在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應盡可能完成全部工序。與普通機床加工相比，加工工序劃分有其自己的特點。第四節(jié)數控加工工藝路線設計第三章數控機床程序編制中的工藝處理2.以粗精加工劃分工序

數控加工要求工序盡可能集中，常常粗、精加工在一次裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應將粗、精加工分開進行。對軸類或盤類零件，將各處先粗加工，留少量余量精加工，來保證表面質量要求。同時，對一些箱體工件，為保證孔的加工精度，應先加工表面而后加工孔。3.按所用刀具劃分工序

數控加工中，為減少換刀次數，節(jié)省換刀時間，應將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其它部位。同時應盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個部位時，應以最短的路線到達各加工部位。1.根據裝夾定位劃分工序一、走刀路線（加工路線）的確定在數控加工中，刀具（嚴格說是刀位點）相對于工件的運動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起，直至結束加工程序所經過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。

確定加工路線的原則：（1）必須保證被加工零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。第五節(jié)數控加工工序的設計第三章數控機床程序編制中的工藝處理切向切入徑向切入第三章數控機床程序編制中的工藝處理n個))(1)1(2bananb+-=-+=（黃線長紅線長ba+切入/出段+切入/出段（2）走刀路線盡量短，為了提高生產效率，在確定加工路線時應盡量縮短加

工路線，減少刀具空行程時間。（3）為了減少編程工作量，還應使數值計算簡單，程序段數量減少，程序短。第三章數控機床程序編制中的工藝處理三、夾具的選擇、工件裝夾方法的確定數控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應具有足夠的精度和剛度；二是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： 1）盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產

準備時間。

2）在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。

3）裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。

4）夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。四、刀具的選擇五、確定對刀點與換刀點六、切削用量的確定二、定位基準與夾緊方案的確定七、數控編程的誤差控制第五節(jié)數控加工工藝路線設計第三章數控機床程序編制中的工藝處理八、數控加工工藝分析實例

數控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉。數控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺上，其形式根據被加工工件的特點可多種多樣。如：通用臺虎鉗、數控分度轉臺等。第三章數控機床程序編制中的工藝處理三、夾具的選擇、工件裝夾方法的確定1．夾具的選擇

數控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇定位基準和夾緊方案，注意以下兩點：

第三章數控機床程序編制中的工藝處理1）力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一，這樣有利于編程時數值計算的簡便性和精確性。

2）盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。2.工件裝夾方法的確定

與普通機床加工方法相比，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要求安裝調整方便，這樣來滿足數控機床高效率的要求。數控機床上所選用的刀具常采用適應高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒度硬質合金）并使用可轉位刀片。第三章數控機床程序編制中的工藝處理四、刀具的選擇

工件裝夾方式在機床確定后，通過確定工件原點來確定了工件坐標系，加工程序中的各運動軸代碼控制刀具作相對位移。例如：某程序開始第一個程序段為N0010G90G00X100Z20，是指刀具快速移動到工件坐標下X=100mmZ=20mm處。究竟刀具從什么位置開始移動到上述位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。

第三章數控機床程序編制中的工藝處理五、對刀點、換刀點的設置1．對刀點的定義

在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是：

1）便于數值處理和簡化程序編制。

2）易于找正并在加工過程中便于檢查。

3）引起的加工誤差小。對刀點可以設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基準上。例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓或孔的中心與端面的交點作為對刀點。實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合。所謂“刀位點”是指刀具的定位基準點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心；平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點；球頭銑刀