第1章 1314數(shù)控技術(shù)概述

1、第1章 數(shù)控技術(shù)概述第1章 數(shù)控技術(shù)概述1.3.1 數(shù)控機床編程的作用與目的 編程人員根據(jù)零件圖樣要求，在制訂工藝的基礎(chǔ)上，將每一把刀具每一次走刀的運動參數(shù)與工藝參數(shù)，按運動的順序與所用機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編成加工程序(又稱數(shù)控程序)，再以某種輸入方式將此程序輸入機床的數(shù)控裝置。數(shù)控機床接收正確無誤的加工程序后即可有條不紊地控制機床加工，直至加工結(jié)束自動停車。這種從分折零件圖樣到產(chǎn)生數(shù)控機床輸入信息的過程， 稱為數(shù)控加工的程序編制(簡稱程序編制或數(shù)控編程)。1.3.2 數(shù)控機床編程的內(nèi)容與步驟1.3 數(shù)控程序編制基礎(chǔ) 程序編制是指從零件圖紙到編制零件加工程序和制作控制介質(zhì)的全部過程。它

2、可分為手工編程和自動編程兩類。其編程內(nèi)容和步驟如圖1-40所示。 第1章 數(shù)控技術(shù)概述分析零件圖紙確定工藝過程數(shù)學(xué)處理編寫程序單校核制作控制介質(zhì)程序校驗和試切數(shù)控機床YN第1章 數(shù)控技術(shù)概述1.3.2 數(shù)控機床編程的內(nèi)容與步驟 程序編制是指從零件圖紙到編制零件加工程序和制作控制介質(zhì)的全部過程。它可分為手工編程和自動編程兩類。其編程內(nèi)容和步驟如圖1-40所示。 1.3.3 程序編制的代碼標(biāo)準(zhǔn) EIA（Electronic Industries Association，美國電子工業(yè)協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn) ISO（International Standard Organization，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)。 1

3、.3.4 數(shù)控機床的坐標(biāo)軸和運動方向 按照等效于ISO841-1974的我國標(biāo)準(zhǔn)JB305182規(guī)定：如圖1-41所示。 數(shù)控機床坐標(biāo)系 ：右手笛卡爾坐標(biāo)系。 第1章 數(shù)控技術(shù)概述1.3.2 數(shù)控機床編程的內(nèi)容與步驟 程序編制是指從零件圖紙到編制零件加工程序和制作控制介質(zhì)的全部過程。它可分為手工編程和自動編程兩類。其編程內(nèi)容和步驟如圖1-40所示。 1.3.3 程序編制的代碼標(biāo)準(zhǔn) EIA（Electronic Industries Association，美國電子工業(yè)協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn) ISO（International Standard Organization，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)。 1.3.4

4、數(shù)控機床的坐標(biāo)軸和運動方向 按照等效于ISO841-1974的我國標(biāo)準(zhǔn)JB305182規(guī)定：如圖1-41所示。 數(shù)控機床坐標(biāo)系 ：右手笛卡爾坐標(biāo)系。 數(shù)控機床正方向：X、Y、Z的正方向是使工件尺寸增加的方向，即增大工件和刀具距離的方向。 數(shù)控機床Z坐標(biāo)方向：通常以平行于主軸的軸線為Z軸（即Z坐標(biāo)運動由傳遞切削動力的主軸所規(guī)定）； 如果機床上有幾個主軸，則選一個垂直于工件裝夾平面的主軸方向為Z坐標(biāo)方向； 如果主軸能夠擺動，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標(biāo)方向； 如果機床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標(biāo)方向。第1章 數(shù)控技術(shù)概述 數(shù)控機床X坐標(biāo)方向： X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一

5、般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時， 要考慮兩種情況： 如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件的方向為X坐標(biāo)的正方向； 如果刀具做旋轉(zhuǎn)運動，則分為兩種情況： Z坐標(biāo)水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。 數(shù)控機床Y坐標(biāo)方向： Y軸就可按右手笛卡爾坐標(biāo)系來確定。 三個旋轉(zhuǎn)軸A、B、C相應(yīng)的表示其軸線平行于X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)運動，A、B、C的正向相應(yīng)地為在X、Y、Z坐標(biāo)正方向向上按右旋螺紋前進的方向。 除了上述坐標(biāo)外，還可使用附加坐標(biāo)。在主要線性軸（X，Y，Z）之外，另有平行于它的依次有次要線性軸（U，V，W）、第三線性軸

6、（P，Q，R）。在主要旋轉(zhuǎn)軸（A，B，C）存在的同時，還有平行于或不平行于A、B和C的二個特殊軸（D，E）。1.3.5機床原點的設(shè)置 機床原點是機床制造商設(shè)置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標(biāo)的起始點。機床原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，即機床坐標(biāo)系的原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準(zhǔn)參考點。第1章 數(shù)控技術(shù)概述 數(shù)控車床的原點 在數(shù)控車床上，機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處。同時，通過設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機床原點設(shè)定在X、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。數(shù)控銑床的原點 在數(shù)控銑床上，機床坐標(biāo)系的原點位置一般取

7、在各坐標(biāo)軸的正向最大極限處，用o1表示。第1章 數(shù)控技術(shù)概述機床參考點 機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。 機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機床原點的坐標(biāo)是一個已知數(shù)。 通常在數(shù)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠(yuǎn)的極限點。數(shù)控車床的參考點與機床原點如圖。第1章 數(shù)控技術(shù)概述程序原點 又稱為工件原點 ，用W表示。編程時一般選擇工件上的某一點作為程序原點，并以這個原點作為坐標(biāo)系的原點建立一個新的坐標(biāo)系，稱為編程坐標(biāo)系 (工件坐標(biāo)系)。加工時工件必須夾緊在機床上，

8、保證工件坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸平行于機床坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸，由此在坐標(biāo)軸上產(chǎn)生機床零點與工件零點的坐標(biāo)值偏移量，該值作為可設(shè)定的零點偏移量輸入到給定的數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)NC程序運行時，此值就可以用一個編程的指令(比如G54)選擇，如圖所示。裝夾原點 一般是機床工作臺上的一個固定點， 比如回轉(zhuǎn)中心，常用于帶回轉(zhuǎn)或擺動工作臺的數(shù)控機床或加工中心。裝夾原點與機床參考點的偏移量可通過測量，存入數(shù)控系統(tǒng)的原點偏置寄存器中，供數(shù)控系統(tǒng)原點偏移計算用。1.3.6 NC程序的結(jié)構(gòu)與格式1.程序的組成程序的組成 一個完整的零件加工程序，由若干程序段組成，每個程序段又由若干個代碼字組成，每個代碼字則由文字（地址符）和數(shù)字（有些數(shù)字

9、還帶有符號）組成。字母、數(shù)字和符號統(tǒng)稱為字符。第1章 數(shù)控技術(shù)概述舉例如下：N01 G91 G00 X50 Y60 LFN02 G01 X1000 Y5000 F150 S300 T12 M03 LF N10 G00 X-50 Y-60 M02 LF 上例為一個完整的零件加工程序，它由10個程序段組成，每個程序段以序號“N”開頭，用LF結(jié)束。M02代表整個程序的結(jié)束。有些數(shù)控系統(tǒng)還規(guī)定，整個程序要求以符號“%”開頭，以符號“EM”結(jié)尾。 每個程序段中有若干個代碼字，如第二程序段有9個代碼字，一個程序段表示一個完整的加工工步或動作。 一個程序的最大長度取決于數(shù)控系統(tǒng)中零件程序存儲區(qū)的容量，如日本

10、的FANUC-7M系統(tǒng)，零件主程序存儲區(qū)最大容量為4K字節(jié)，也可以根據(jù)用戶要求擴大存儲區(qū)的容量。 對一個程序段的字符數(shù)，某些數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定了一定的數(shù)量，如規(guī)定字符數(shù)90個，90個字符可足夠使用了2.程序段格式程序段格式常見的程序段格式有兩類：（1) 分隔符固定順序式 我國數(shù)控線切割機床采用的“3B”或“4B”格式指令就是典型的分隔符固定順序格式。 其具體意義如表1-9所示。第1章 數(shù)控技術(shù)概述（2) 地址符可變程序段格式 字地址程序段格式 。 1.4 數(shù)控機床常用的編程指令1.4.1 準(zhǔn)備功能 一般程序段由下列功能字組成：N G X Y Z F S T M 程序號 準(zhǔn)備功能 坐標(biāo)值 進給速度 主

11、軸速度 刀具 輔助功能 準(zhǔn)備功能字G代碼，用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡（即指令插補功能）、機床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補償、坐標(biāo)偏置等多種加工操作。我國機械工業(yè)部根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)制定了JB3208-83標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定G代 碼由字母G及其后面的二位數(shù)字組成，從G00到G99共有100種代碼，如表1-10所示。數(shù)控線切割機床的3B格式B BX XB BY YB BJ JG GZ Z分隔符號分隔符號X X坐標(biāo)值坐標(biāo)值分隔符號分隔符號Y Y坐標(biāo)值坐標(biāo)值分隔符號分隔符號計數(shù)長度計數(shù)長度計數(shù)方向計數(shù)方向加工指令加工指令第1章 數(shù)控技術(shù)概述1 基本編程指令基本編程指令1）絕對坐標(biāo)編程）絕對坐標(biāo)編程G90及增量坐

12、標(biāo)編程及增量坐標(biāo)編程G91 數(shù)控系統(tǒng)的位置/運動控制指令可采用兩種坐標(biāo)方式進行編程，即絕對坐標(biāo)編程和增量坐標(biāo)編程。 絕對坐標(biāo)編程：絕對坐標(biāo)編程：刀具運動過程中所有的刀具位置坐標(biāo)以一個固定的程序原點為基準(zhǔn)，即刀具運動的位置坐標(biāo)是指刀具相對于程序原點的坐標(biāo)，在程序中用G90指定。 增量坐標(biāo)編程：增量坐標(biāo)編程：也稱為相對坐標(biāo)編程。刀具運動的位置坐標(biāo)是指刀具從當(dāng)前位置到下一個位置之間的增量，在程序中用G9l指定。 編程格式：編程格式：G90/G91 如圖所示，使用G90G91編程要求刀具由原點按順序移動到A和B點，其指令分別 為： 絕對編程相對編程第1章 數(shù)控技術(shù)概述2）平面指定）平面指定(G17、G

13、18、G19) 平面指定指銑削過程中指定圓弧插補平面和刀具補償平面。銑削時在XY平面內(nèi)進行圓弧插補，則應(yīng)用準(zhǔn)備功能G17；在ZX平面內(nèi)進行圓弧插補，應(yīng)選用G18準(zhǔn)備功能；在YZ平面內(nèi)進行加工插補，則需選用G19準(zhǔn)備功能。平面指定與坐標(biāo)軸移動無關(guān)，不管選用哪個平面，各坐標(biāo)軸的移動指令，均會執(zhí)行。 編程格式：編程格式：G17(或或G18、G19) 第1章 數(shù)控技術(shù)概述3）快速點定位指令）快速點定位指令 快速點定位指令控制刀具以點位控制的方式快速移動到目標(biāo)位置，其移動速度由參數(shù)來設(shè)定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個坐標(biāo)方向同時按參數(shù)設(shè)定的速度移動，最后減速到達終點，如下圖所示。第1章 數(shù)控技術(shù)概述3）

14、快速點定位指令）快速點定位指令 快速點定位指令控制刀具以點位控制的方式快速移動到目標(biāo)位置，其移動速度由參數(shù)來設(shè)定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個坐標(biāo)方向同時按參數(shù)設(shè)定的速度移動，最后減速到達終點，如下圖所示。A程序格式：程序格式：G00 X_ Y_ Z_ 式中X、Y、Z的值是快速點定位的終點坐標(biāo)值注意：注意：指令中的快移速度，由機床參數(shù)快移進給速度對各軸分別指定，不能用F規(guī)定；另外，此指令只可快速移動刀具位置，不能直接加工工件。第1章 數(shù)控技術(shù)概述4）直線插補指令）直線插補指令 直線插補指令用于產(chǎn)生按指定進給速度F實現(xiàn)的空間直線運動。編程格式：編程格式：G01 X_ Y_ Z_ F_ 其中：X、

15、Y、Z的值是直線插補的終點坐標(biāo)值。 例：實現(xiàn)下圖中從A點到B點的直線插補運動,其程序段為：絕對方式編程：G90 G01 X10 Y10 F100增量方式編程：G91 G01 X-10 Y-20 F100第1章 數(shù)控技術(shù)概述5）圓弧插補指令）圓弧插補指令 G02為按指定進給速度的順時針圓弧插補。G03為按指定進給速度的逆時針圓弧插補。 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，順時針方向G02，逆時針方向G03，如下圖所示。第1章 數(shù)控技術(shù)概述 A編程格式：編程格式：XYXY平面：平面：AG17 G02 X_ Y_ I_ J_ (R_) F_AG17 G03 X_ Y_

16、 I_ J_ (R_) F_ZXZX平面：平面：AG18 G02 X_ Z_ I_ K_ (R_) F_AG18 G03 X_ Z_ I_ K_ (R_) F _YZYZ平面：平面：AG19 G02 Z_ Y_ J_ K_ (R_) F_AG19 G03 Z_ Y_ J_ K_ (R_) F_ 其中：其中：X X、Y Y、Z Z的值是指圓弧插補的終點坐標(biāo)值；的值是指圓弧插補的終點坐標(biāo)值；I I、J J、K K是指圓弧起點到圓心的增量坐標(biāo)，與是指圓弧起點到圓心的增量坐標(biāo)，與G90,G91G90,G91無關(guān)；無關(guān)；R R為指定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角為指定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角180180o o

17、時，時，R R值為正，值為正，當(dāng)圓弧的圓心角當(dāng)圓弧的圓心角1800時，時，R值為負(fù)。值為負(fù)。 第1章 數(shù)控技術(shù)概述6）自動返回參考點）自動返回參考點(G28、G29) 機床參考點是可以任意設(shè)定的，設(shè)定的位置主要根據(jù)機床加工或換刀的需要。 設(shè)定的方法有兩種： 其一即根據(jù)刀桿上某一點或刀具刀尖等坐標(biāo)位置存入數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的參數(shù)表中，來設(shè)定機床參考點； 其二用調(diào)整機床上各相應(yīng)的擋鐵位置，也可以設(shè)定機床參考點。一般參考點選作機床坐標(biāo)的原點，在使用手動返回參考點功能時，刀具即可在機床X、Y、Z坐標(biāo)參考點定位，這時返回參考點指示燈亮，表明刀具在機床的參考點位置。 自動返回參考點(G28) 使受控軸自動返回參

18、考點。編程格式：編程格式：G28 X _ Y _ Z _ ； 從參考點自動返回(G29) 從參考點自動返回。編程格式：編程格式：G29 X _ Y _ Z _ ；第1章 數(shù)控技術(shù)概述）暫停指令）暫停指令G04編程格式：編程格式：G04 P_ 或或 G04 X_ P：暫停時間，單位為秒(ms)X：暫停時間，單位為秒(s)G04在前一程序段的進給速度降到零之后才開始暫停動作，在執(zhí)行含G04指令的程序段時先執(zhí)行暫停功能。 G04為非模態(tài)指令，僅在其被規(guī)定的程序段中有效。O0004；G92 X0 Y0 Z0;G91 F200 M03 S500; G43 G01 Z-6.0 H01;G04 X5.0 (

19、或G04 P5000);G49 G00 Z6.0 M05;M30;第1章 數(shù)控技術(shù)概述2 刀具補償指令刀具補償指令1）刀具半徑補償指令）刀具半徑補償指令 在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補償功能，見下圖。工件工件刀具運刀具運動方向動方向刀具半徑左補償?shù)毒甙霃阶笱a償工件工件刀具運刀具運動方向動方向刀具半徑右補償?shù)毒甙霃接已a償?shù)?章 數(shù)控技術(shù)概述1）刀具半徑補償指令）刀具半徑補償指令 在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補償功能，見下圖。編程格式編程格式: G00/G01 G41/G42 X_ Y_ D_ /建立補償程序段建立補償程序段 /輪廓切削程序段輪廓切削程序段 G00/G01 G40 X_ Y_ /補償撤消程序段補償撤消程序段 注：刀具補償過程分刀補建立、刀補進行和刀補取消三個過程。第1章 數(shù)控技術(shù)概述2）刀具長度補償指令）刀具長度補償指令 使用刀具長度補償指令，在編程時就不必考慮刀具的實際長度及各把刀具不同的長度尺寸。當(dāng)由