機床數(shù)控技術(第4版) 課件全套 胡占齊 第1-6章 概述、零件加工程序的編制-數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)

機床數(shù)控技術

目錄2數(shù)值模擬研究結果3安裝工藝性驗證試驗大綱1項目要求及成果提交形式2數(shù)值模擬研究結果1項目要求及成果提交形式第3章

數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理第2章

零件加工程序的編制第1章

概述第6章

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)第5章

位置檢測裝置第4章

數(shù)控裝置第1章概述第1節(jié)數(shù)字控制與數(shù)控機床

1基本概念數(shù)字控制（NumericalControl,NC）簡稱數(shù)控，是指用數(shù)字化信號對控制對象進行控制的方法。

數(shù)控系統(tǒng)（NCSystem）實現(xiàn)數(shù)字控制技術的設備就叫做數(shù)控系統(tǒng)，裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床就叫做數(shù)控機床。

第1章概述數(shù)控系統(tǒng)第1章概述數(shù)控機床第1章概述數(shù)控技術數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)加工程序數(shù)字化控制信息數(shù)控系統(tǒng)切削加工數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)加工程序第1章概述在數(shù)控機床上加工零件的過程第1章概述數(shù)控裝置：數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，數(shù)控裝置由硬件和軟件兩大部分組成。通用計算機作為數(shù)控裝置的主要硬件，包括了微機系統(tǒng)的基本組成部分，CPU、存儲器、局部總線以及輸入輸出接口等；軟件部分就是我們通常所說的數(shù)控系統(tǒng)軟件。

以計算機系統(tǒng)為主構成的數(shù)控裝置，也稱為計算機數(shù)控CNC。第1章概述

2數(shù)控機床的組成

1）輸入/輸出設備

2）操作面板3）數(shù)控裝置

4）伺服系統(tǒng)

5）可編程邏輯控制器(PLC)

6）輸入、輸出接口7）位置檢測

8）機床本體第1章概述主軸伺服單元數(shù)控裝置輸出設備PLC進給伺服單元主軸電機進給電機位置檢測機床本體接口電路操作面板輸入設備數(shù)控機床的邏輯組成第1章概述數(shù)控機床的物理組成第1章概述數(shù)控銑床結構第1章概述加工中心刀具系統(tǒng)第1章概述3數(shù)控機床的特點1）適應性強2）加工精度高、質量穩(wěn)定3）生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好4）減輕操作者的勞動強度、操作簡單5）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化6）有故障診斷和監(jiān)控能力第1章概述但另一方面問題，主要有：

1）造價較高，很多企業(yè)特別是小企業(yè)還無法接受；

2）調試和維修比較復雜，需要專門的技術人員；

3）對編程人員的技術水平要求較高。第1章概述第2節(jié)數(shù)控機床的分類

1按控制軌跡的特點分類

1）點位控制數(shù)控機床

2）直線控制數(shù)控機床

3）輪廓控制數(shù)控機床第1章概述點位控制加工示意圖點位直線控制加工示意圖輪廓控制加工示意圖第1章概述開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結構圖2按伺服系統(tǒng)的類型分類

1）開環(huán)控制數(shù)控機床第1章概述第1章概述閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結構圖2）閉環(huán)控制數(shù)控機床

第1章概述半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結構圖3）半閉環(huán)控制數(shù)控機床第1章概述3按功能水平分類

1）高級型數(shù)控系統(tǒng)

2）普及型數(shù)控系統(tǒng)

3）經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)

第1章概述

性能類別CPU位數(shù)聯(lián)動軸數(shù)分辨率(um)進給速度(m/min)顯示高級型325<0.1>24三維動態(tài)普及型16<50.1～1010～24字符/圖形經(jīng)濟型8<3<10<10字符表1.1數(shù)控系統(tǒng)的功能分類第1章概述第3節(jié)數(shù)控機床的選型三類機床的應用范圍1三類機床的應用范圍第1章概述2數(shù)控機床性能參數(shù)及其選擇：1）控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)2）插補功能3）脈沖當量（控制分辨率）4）定位精度和重復定位精度5）行程

6）主軸轉速和調節(jié)范圍

7）進給速度和調節(jié)范圍

8）機床的數(shù)控功能（數(shù)控指令）9）程序的編輯、管理功能

10）誤差補償

11）自動加減速功能

12）開關量接口（邏輯）第1章概述第4節(jié)

數(shù)控技術的發(fā)展1數(shù)控技術與數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展

20世紀50年代初，美國麻

省理工學院(MIT)發(fā)明的數(shù)控技

術(NC)，開創(chuàng)了世界制造技術

的新紀元。

第1章概述各種類型的數(shù)控機械：金屬切削類數(shù)控機床金屬成型類數(shù)控機床數(shù)控特種加工機床第1章概述第1章概述第1章概述2數(shù)控技術的發(fā)展趨勢(1)高速高精度(2)智能化(3)開放式數(shù)控系統(tǒng)(4)基于網(wǎng)絡的數(shù)控系統(tǒng)(5)提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性

第1章概述高速高精度第1章概述電主軸電主軸結構第1章概述直線電機第1章概述精密加工第1章概述第1章概述誤差的檢測和補償?shù)?章概述第1章概述人機界面計算機內部總線卡人機界面CPU卡LCD顯示器外部I/O觸摸屏控制器操作面板+16I/OCOM1,LPT1以太網(wǎng)IDE硬盤

選件：

USB硬盤

USB記憶棒

USB軟驅

USBCD-ROMUSB刻錄機NC-計算機NC機床卡NCCPU卡CNC控制高速I/O1-4SERCOS1-4手輪2塊帶PCI橋的總線接口板Andron2060開放式數(shù)控系統(tǒng)由兩臺計算機組成，一臺為數(shù)控計算機，一臺為人機界面計算機，通過總線接口板進行交互。運算速度很快，理論上分辨率可達pm級，適合于高速、精密數(shù)控機床，特別是并聯(lián)運動機床。開放式第1章概述第1章概述FMS是數(shù)控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)第1章概述FMS第1章概述第1章概述思考題數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控裝置數(shù)控機床數(shù)控機床組成數(shù)控機床分類（點位、直線、輪廓）（開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)）（高級、普通、經(jīng)濟）第1章概述控制軸數(shù)、聯(lián)動軸數(shù)插補功能脈沖當量（單位）定位精度重復定位精度數(shù)控機床特點

謝謝！機床數(shù)控技術

目錄2數(shù)值模擬研究結果3安裝工藝性驗證試驗大綱1項目要求及成果提交形式2數(shù)值模擬研究結果1項目要求及成果提交形式第3章

數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理第2章

零件加工程序的編制第1章

概述第6章

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)第5章

位置檢測裝置第4章

數(shù)控裝置第2章零件加工程序的編制

第1節(jié)數(shù)控編程的基本知識1編程的過程及方法

數(shù)控編程過程確定加工方案工藝處理數(shù)學處理編寫程序清單程序檢驗第2章零件加工程序的編制

（1）確定加工方案選擇能夠實現(xiàn)該方案的適當?shù)臋C床、刀具、夾具和裝夾方法。（2）工藝處理工藝處理包括選擇對刀點，確定加工路線和切削用量。（3）數(shù)學處理根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的坐標數(shù)據(jù)。（4）編寫程序清單按照指定數(shù)控系統(tǒng)的指令系統(tǒng)。（5）制備介質和程序檢驗第2章零件加工程序的編制2

數(shù)控機床的坐標系

（1）機床坐標系的確定

1）機床相對運動的規(guī)定在機床上，我們始終認為工件靜止，而刀具是運動的。

2）機床坐標系的規(guī)定標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾直角坐標系決定。3）z軸坐標運動規(guī)定與主軸線平行的坐標軸為z坐標（z軸），并取工件遠離刀具的方向為z軸的正向。

第2章零件加工程序的編制4）x軸坐標系x軸規(guī)定為水平平行于工件裝夾表面。它是刀具或工件定位平面內運動的主要坐標。5）y軸坐標運動y坐標軸垂直于x、z坐標軸。當z軸、x軸確定之后，按笛卡兒直角坐標制右手定則法判斷，y軸方向就是唯一地被確定了。

6）旋轉運動A、B和C旋轉運動用A、B和C表示，規(guī)定其分別為繞x、y、z軸旋轉的運動。A、B、C的正方向，相應地表示在x、y和z坐標軸的正方向上，按右手螺旋前進方向。第2章零件加工程序的編制數(shù)控車床：第2章零件加工程序的編制數(shù)控立銑：第2章零件加工程序的編制加工中心：第2章零件加工程序的編制機器坐標系的作用：第2章零件加工程序的編制Ф500Z1500XAO機床坐標系的設定——回零第2章零件加工程序的編制（2）機床坐標系、編程坐標系和局部坐標系編程坐標系G54編程坐標系G59G54中的局部坐標系G59中的局部坐標系機床坐標系機床坐標系、編程坐標系和局部坐標系的關系第2章零件加工程序的編制編程坐標系的設定——對刀第2章零件加工程序的編制3數(shù)控編程中的數(shù)學處理問題第2章零件加工程序的編制基點、節(jié)點第2章零件加工程序的編制4對刀點的確定對刀點也稱起刀點是數(shù)控加工中刀具相對工件運動的起點。

a）對稱零件的對刀點選擇b）鉆孔加工時的對刀點選擇對刀點的選擇第2章零件加工程序的編制平頭立銑刀鉆頭球頭銑刀車刀、鏜刀刀具上的刀位點第2章零件加工程序的編制第2節(jié)數(shù)控加工工藝基礎1便于數(shù)控編程的尺寸標注第2章零件加工程序的編制2腔體尺寸設計第2章零件加工程序的編制3切入切出段設計第2章零件加工程序的編制4走刀路線設計（a）沿母線走刀（b）垂直于母線走刀第2章零件加工程序的編制

（a）行切法（b）環(huán)切法（c）混合法第2章零件加工程序的編制走刀路線第2章零件加工程序的編制5防止干涉第2章零件加工程序的編制第2章零件加工程序的編制第3節(jié)、常用數(shù)控指令

1G代碼常用的G指令有：（1）快速點定位指令G00

格式為：G00X—Y—；三種可能的路徑：第2章零件加工程序的編制

a）方案1b）方案2c）方案3

G00指令的運動軌跡A

A

A

BBBXXXYYY（2）直線插補指令G01格式：G01X—Y—F—；（3）圓弧插補指令G02、G03格式：G02（G03）X—Y—I—J—F—；

a）逆圓指令G03b）順圓指令G02圓弧插補指令第2章零件加工程序的編制（4）暫停指令G04格式：G04P—；其中P后面為暫停時間，單位是毫秒。（5）圓弧插補平面選擇指令G17、G18、G19（6）刀具半徑補償指令G40、G41、G421)刀補指令的定義如圖所示。第2章零件加工程序的編制第2章零件加工程序的編制ZYXG19G18G17第2章零件加工程序的編制第2章零件加工程序的編制2）刀具長度補償指令G43、G44長度短e

長度長e

標準長度第2章零件加工程序的編制

XpqZpqQP(Xp,Zp)圖車刀長度補償?shù)?章零件加工程序的編制刀補進行刀補建立刀補建立刀補進行刀補撤銷刀補撤銷ADDABBCCxxa)G41左刀補

刀具補償方向

b)G42右刀補第2章零件加工程序的編制

在切削過程中，刀具半徑補償?shù)难a償過程分為三個步驟：a）刀補建立在該段中，動作指令只能用G00或G01。b）刀具補償進行在此狀態(tài)下，G00、G01、G02、G03都可使用。c）刀補撤銷此時也只能用G00、G01。第2章零件加工程序的編制（7）設定當前編程坐標系指令G54-G59第2章零件加工程序的編制（8）絕對尺寸及相對尺寸編程指令G90、G91

（9）設置坐標值指令G92第2章零件加工程序的編制機床原點的設置：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，通過設置參數(shù)的方法，也可將機床原點設定在X、Z坐標的正方向極限位置上。第2章零件加工程序的編制2M代碼（1）程序停止指令M00、M01和M02（2）主軸轉動控制指令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）改變運動方向指令M15和M16（7）主軸定向停止指令M19（8）紙帶結束指令M30第2章零件加工程序的編制

3鉆鏜類固定循環(huán)指令固定循環(huán)的一般格式如下：G—G—X—Y—Z—R—Q—P—F—L—；動作①動作②R點動作③動作④動作⑤動作⑥Z=0ZR點Z點RR點ZZ點a）G90b）G91固定循環(huán)動作固定循環(huán)的數(shù)據(jù)形式第2章零件加工程序的編制第2章零件加工程序的編制（1）高速深孔加工循環(huán)指令G73（2）反攻絲循環(huán)指令G74初始點G98R點qqqddz點G99初始點G98G99主軸反轉主軸正轉Z點圖深孔加工循環(huán)G73圖反攻絲循環(huán)G74第2章零件加工程序的編制

（3）

精鏜循環(huán)指令G76

（4）

鉆孔和鏜孔循環(huán)G81qG98R點G99q初始點G98G99R點Z點精鏜循環(huán)G76鉆、鏜孔循環(huán)G81第2章零件加工程序的編制（5）鉆、擴、鏜階梯孔循環(huán)G82（6）深孔加工循環(huán)G83（7）攻絲循環(huán)G84初始點G98初始點R點G99Z點qqqdG98G99R點主軸正轉主軸反轉深孔加工循環(huán)G83攻絲循環(huán)G84第2章零件加工程序的編制數(shù)控鏜削加工指令臥式鏜床

圖T68型臥式鏜床外觀圖后立柱工作臺鏜軸徑向刀架主軸箱前立柱尾架床身下滑座上滑座平旋盤第2章零件加工程序的編制床身立柱橫梁工作臺立柱頂梁主軸箱坐標鏜床

圖立式雙柱坐標鏜床外觀圖第2章零件加工程序的編制（10）鏜孔循環(huán)G85該指令與G84指令相同，只是返回時主軸不反轉。（11）鏜孔循環(huán)G86該指令與G81相同，但到孔底后主軸停止，然后快速退回。（12）鏜孔循環(huán)G89該指令與G86指令相同，但在孔底有暫停。（13）取消固定循環(huán)指令G80。

第2章零件加工程序的編制4車削固定循環(huán)指令（1）直線和錐度切削固定循環(huán)G77

該循環(huán)的動作順序見圖，指令格式為：G77X（U）—Z（W）—I—F—；在增量編程中，地址U、W值的符號取決于軌跡1、2的方向。圖中的W符號為負，U的符號也為負。X為直徑值，U為直徑方向的增量。第2章零件加工程序的編制ozX/2U/221234ZwxoxzX/22Zw3U/241a）G77指令用于加工柱面b）G77指令用于加工錐面圖直線和錐度切削切削固定循環(huán)G77第2章零件加工程序的編制圖錐度切削G77符號與刀具軌跡的關系U/2WU/2W(a)I>0(b)I<0

II(2)螺紋切削固定循環(huán)G78第2章零件加工程序的編制rrU/2W1234U/2rrlW1234a）車直螺紋b）車錐螺紋圖螺紋切削G78時的動作圖第2章零件加工程序的編制（3）端面切削固定循環(huán)G79X/2U/21234oxZWzZWX/21234a)端面切削b）端面錐度切削圖端面切削G79時的動作圖第2章零件加工程序的編制KWW1234a）K〈0b）K〉0U/2U/2圖端面錐度切削符號與刀具軌跡關系圖5其他代碼（1）主軸功能S

（2）刀具功能T（3）進給功能F第2章零件加工程序的編制第4節(jié)數(shù)控加工程序實例

1鉆孔加工程序（1）孔加工程序的特點1）編程中坐標性質2）注意提高對刀精度3）注意使用刀具補償功能4）在鉆孔量很大時，為了簡化編程，應使用固定循環(huán)指令。第2章零件加工程序的編制Φ25鉆頭補償值b=-4mm20ABC303030501203530318522圖2-25孔加工零件編程實例第2章零件加工程序的編制（2）編程實例[例1]使用刀具長度補償和一般指令加工圖所示的零件中A、B、C三個孔。N01G92X0Y0Z0；設定坐標系N02G91G00X120.0Y80.0；定位到A點N03G43Z-32.0T1H01；刀具快速移動到工進起點

，刀具長度補償N04S600M03M07；主軸啟動N05G01Z-21.0F1000；加工A孔N06G04P2000；孔底停留2秒

N07G00Z21.0；快速返回到工進起點N08X30.0Y-50.0；定位到B點第2章零件加工程序的編制N09G01Z-38.0；加工B孔N10G00Z38.0；快速返回到工進起點N11X50.0Y30.0；定位到C孔N12G01Z-25.0；加工C孔N13G04P2000；孔底停留2秒鐘N14G00Z57.0H00；Z坐標返回到程序起點，

取消刀補N15X-200.0Y-60.0；X、Y坐標返回到程序起點N16M05M09；主軸停止N17M02；程序結束第2章零件加工程序的編制[例2]使用固定循環(huán)指令加工例1中的三個孔。分析圖紙和數(shù)據(jù)處理的過程同例1，使用固定循環(huán)指令編出的程序清單如下：N05G92X0Y0Z0；N10G91T1;N15M03S600M07；主軸啟動N20G43H01；設置刀具補償N30G99G82X120.0Y80.0Z-21.0R-32.0P2000F1000；鉆孔A

N40G99G81X30.0Y-50.0Z-38.0;鉆孔BN50G98G82X50.0Y30.0Z-25.0P2000;鉆孔CN60G00X-200.0Y-60.0H00；返回起刀點N70M05M09；N80M02；程序結束第2章零件加工程序的編制2車削程序（1）車削加工程序的特點

1）坐標的取法及坐標指令。

2）刀具補償。

3）車削固定循環(huán)功能。（2）車削加工程序實例[例3]手工編寫圖所示零件的車削加工程序。該零件需要精加工，圖中φ85表面不加工。選用具有直線、圓弧插補功能的數(shù)控車床加工該零件。第2章零件加工程序的編制Ⅰ355Ⅱ

535

5

3510Ⅲ圖刀具布置圖第2章零件加工程序的編制

R70M48x1.5

φ85φ78oφ45zφ80φ62φ50φ41.8

1x45oφ2003xφ45

6510602060602290350xA

圖車削零件圖第2章零件加工程序的編制N01G92X200.0Z350.0；起點坐標設定N02G00X41.8Z292.0S31M03T11M08；移到刀路起點N03G01X47.8Z289.0F15；倒角N04U0W-59.0；切φ47.8圓N05X50.0W0；切圓錐小頭N06X62.0W-60.0；切錐度N07U0Z155.0；切φ62.0圓N08X78.0W0；N09X80.0W-1.0；倒角N10U0W-19.0；切φ80.0圓N11G02U0W-60.0I63.25K-30.0切圓弧N12G01U0Z65.0；切φ80.0圓N13X90.0W0；退刀第2章零件加工程序的編制N14G00X200.0Z350.0M05T10M09；退回換刀點，主軸停N15X51.0Z230.0S23M03T22M08；換刀,開主軸N16G01X45.0W0F10；切退刀槽N17G04U0.5；延遲N18G01X51.0W0；退刀N19G00X200.0Z350.0M05T20M09；到換刀位置，關主軸，換刀N20X52.0Z296.0S22M03T33M08；換刀，開主軸N21G78X47.2Z231.5F330.0；切螺紋，粗切N22X46.6W-64.5；切螺紋，半精切第2章零件加工程序的編制N23X46.1W-64.5；切螺紋，半精切N24X45.8W-64.5；切螺紋，精切N25G00X200.0Z350.0T30M02；退至起刀點[例4]圖示零件的車削程序。

N01T0100M41；設定刀具號，主軸高速擋N02G97S200M08；定主軸轉速表示方法，

開冷卻N03G00X150.0Z110.0T0101M03；

取1號刀具1號刀補，開主軸第2章零件加工程序的編制N04G96S120；恒切削速度控制N06G73P7Q13U0.2W0.2I9.0K3.0D3F0.3；閉環(huán)切削循環(huán),粗切N07G00X20.0Z110.0；移動到起刀點N08G01X20.0Z80.0F0.15S150；切φ20圓N09X40.0Z70.0；切小錐面N10Z50.0；切φ40圓N11G02X80.0Z30.0R40.0；切圓弧N12G01X120.0Z10.0；切大錐面N13G00X150.0Z110.0；退刀N14G70P7Q13;N15M09M05;N16M02;第2章零件加工程序的編制1001020201020

φ100φ80φ40φ20z

φ150φ200

91103x120

圖2-28車削程序例21001020201020

φ100φ80φ40φ20z

φ150φ200

91103x120第2章零件加工程序的編制ΔiΔu/2ΔkΔw(150,0)9.13.2AΦ12010020Φ80第2章零件加工程序的編制N01T0303；N02M03S200;N04G00X150.0Z0.0;N06G73P7Q9I9.0K3.0U0.2W0.2D3F0.3；閉環(huán)切削循環(huán)，粗切N07G00X80.0Z2.0；移動到起刀點N08G01Z-100.0F0.15；切φ80圓N09X124.0W-22.0；切錐面N10G70P7Q9;N11G00X200.0Z10.0T0300；N13M02;第2章零件加工程序的編制這段程序中的G73是閉環(huán)切削指令。其功能是按照一定的切削形狀，逐漸去除余量，達到最終尺寸。巧妙地使用G73指令可以簡化車削程序。這是車削加工中的一個特殊指令，格式如下：G73P(ns)Q(nf)I±(Δi)K±(Δk)U±(Δu)W±(Δw)D(d)F(f)S(s)；N(ns)；

......N(nf)；其中P——表示最終形狀的程序段首段程序號(ns)；Q——表示最終形狀的程序段末段程序號(nf)；I——X軸方向的讓刀距離及方向(Δi，半徑指定)；第2章零件加工程序的編制K——Z軸方向的讓刀距離及方向(Δk)；

U——X方向精加工余量及方向(Δu，直徑指定)；

W——Z方向的精加工余量(Δw)；

D——切削次數(shù)(d)；

F——進給量；

S——主軸功能。3輪廓銑削程序（1）輪廓銑削編程特點

1）數(shù)控銑床功能各異，品種繁多。選擇機床時要考慮如何最大限度地發(fā)揮數(shù)控銑床的特點。第2章零件加工程序的編制

2）數(shù)控銑床的數(shù)控裝置具有多種插補方法。

3）數(shù)控銑床一般都具有刀具位置補償、刀具長度補償、刀具半徑補償和各種固定循環(huán)等功能，合理地使用這些功能可以簡化編程。

4）銑削和由直線、圓弧組成的平面輪廓銑削數(shù)學處理比較簡單，可以手工計算。（2）銑削加工程序實例[例5]編寫在具有刀具補償功能的銑床上銑削零件外輪廓的零件加工程序。第2章零件加工程序的編制YRRRRRDCEB1501209060300GAJIHF306090120150180第2章零件加工程序的編制N01G92X0Y0Z0；建立工件坐標系N02G30Y0M06T06；返回第二參考點換刀N03G00G90X0Y90.0；快速移至起刀點N04G43Z0H03S440M03；長度補償，主軸正轉N05G01Z-10;N06G41G17X30.0D30F100；半徑補償，移至A點N07G01X60.0Y120.0；加工AB段N08G02X90.0Y90.0I0J-30.0；加工BC段N09G01X120.0；加工CD段N10G02X150.0Y120.0I30.0J0；加工DE段N11G01X135.0Y90.0；加工EF段N12X150.0Y60.0；加工FG段N13X120.0；加工GH段N14X90.0Y30.0；加工HI段第2章零件加工程序的編制N15X45.0Y60.0；N16X30.0Y90.0；加工JA段N17G40G00X0Y90.0；取消刀補，回到A點N18X0Y0Z20；返回原點N19M30；程序結束在立式加工中心上利用上述程序加工圖示零件的過程如下：（1）程序原點設定（2）試運行與試切（3）對試切工件進行檢測合格后，就可以進行正式的全

自動加工了。第2章零件加工程序的編制圖工件的加工過程

第2章零件加工程序的編制作業(yè)在數(shù)控鉆床上對圖示零件3個Φ12mm的孔進行鉆削加工，對刀點在O點，主軸轉速選擇S300，進給速度選擇F70，根據(jù)孔徑選用Φ12mm的鉆頭，編寫加工程序單，加工順序為A,C,D。第2章零件加工程序的編制YXO704040403035XZO3022A30CD第2章零件加工程序的編制N01G92X0Y0Z0;N03G90G00X70.0Y35.0;N04Z-27.0;N05S300M03;N06G01Z-52.0F70;N07G04P2000;N08G00Z-27.0;N09X110.0Y65.0;N10G01Z-65.0;N16G00Z-27.0;N17X150.0Y105.0

;N18G01Z-52.0;N19G04P2000;N20G00Z0;N21X0Y0;N22M02;第2章零件加工程序的編制N01G92X0Y0Z0;N03G91G00X70.0Y35.0;N04Z-27.0;N05S300M03;N06G01Z-25.0F70;N07G04P2000;N08G00Z25.0;N09X40.0Y30.0;N10G01Z-38.0;N16G00Z38.0;N17X40.0Y40.0;N18G01Z-25.0;N19G04P2000;N20G00Z55.0;N21X-150.0Y-105.0;N22M02;第2章零件加工程序的編制N01G92X0Y0Z0;N03S300M03;N04G90G99G82X70.0Y35.0Z-52.0R-27.0P2000F70;N05G81X110.0Y65.0Z-65.0;N06G98G82XY105.0Z-52.0R-27.0P2000;N07G00X0Y0;N08M02;N01G92X0Y0Z0;N03S300M03;N04G91G99G82X70.0Y35.0Z-25.0R-27.0P2000F70;N05G81X40.0Y30.0Z-38.0;N06G98G82X40.0Y40.0Z-25.0R-27.0P2000;N07G00X-150.0Y-105.0;N08M02;第2章零件加工程序的編制如圖所示，該零件要進行精加工，其中Φ116mm的外圓不加工，A點為起刀點，主軸轉速選擇S30，進給速度選擇F20。試編寫零件的車削加工程序。第2章零件加工程序的編制N01G92X200.0Z240;N02S30M03N03G00X74.0Z182.0;N04G01X80.0Z179.0F20;N05U0.0W-29.0;N05G03X80.0Z100.0I-65.4K-25.0;N06G01X100.0Z60.0;N07G01W-22;N08G02U16.0W-8.0I8.0K0.0;N09G01U5.0;N10G00X200Z240;N11M02;第2章零件加工程序的編制

謝謝！機床數(shù)控技術機械工業(yè)出版社

目錄2數(shù)值模擬研究結果3安裝工藝性驗證試驗大綱1項目要求及成果提交形式2數(shù)值模擬研究結果1項目要求及成果提交形式第3章

數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理第2章

零件加工程序的編制第1章

概述第6章

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)第5章

位置檢測裝置第4章

數(shù)控裝置第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理第1節(jié)數(shù)控裝置的工作過程

CNC裝置的工作是在硬件的支持下執(zhí)行軟件的過程。

1程序輸入：讀入零件加工程序。

2譯碼：將讀入的零件程序翻譯成機器的內碼。

3數(shù)據(jù)處理：刀補，速度處理。4插補:通過插補計算程序在已知有限信息的基礎上進行“數(shù)據(jù)點

的密化”工作，即在起點和終點之間插入一些中間點。5位置控制：用插補后的數(shù)據(jù)實現(xiàn)刀具位置的控制。

6輸入/輸出（I/O）處理控制：處理CNC系統(tǒng)和機床之間的來往信

號的輸入和輸出控制。7顯示：零件程序顯示、參數(shù)設置、刀具位置顯示、機床狀態(tài)顯示

、報警顯示、刀具加工軌跡動態(tài)模擬顯示以及在線編程時的圖形

顯示等。

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理

第2節(jié)

插補原理

1概述插補的目的就是在程序段的起點和終點間插入若干中間點，使得數(shù)據(jù)點密化。常用插補方法為基準脈沖插補和數(shù)據(jù)采樣插補。（1）基準脈沖插補

每次插補得到的步長相同，每個插補周期所用的時間可變。

（2）數(shù)據(jù)采樣插補每次插補所用的時間相同，每次插補得到的步長可變。

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理2基準脈沖插補（1）逐點比較法的基本思想偏差判別：根據(jù)刀具當前位置，

確定進給方向。坐標進給：使加工點向給定軌跡趨進，

即向減少誤差方向移動。偏差計算：計算新加工點與給定軌跡

之間的偏差，作為下一

步判別依據(jù)。終點判別：判斷是否到達終點，若到

達，則結束插補；否則，

繼續(xù)以上四個步驟。

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理怎樣判別當前位置？1）

若P1點在直線上方，則有Y

XeY－XYe>0E(Xe,Ye)2）

若P點在直線上，則有P1

XeY－XYe＝03）若P2點在直線下方，則有P(X,Y)

XeY－XYe<0P2OX因此，可以構造偏差函數(shù)

為

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理（2）逐點比較法直線插補的數(shù)學過程

怎樣決定進給方向？

對于第一象限直線，其偏差符號與進給方向的關系為

F＝0時，表示動點在OE上，如點P，可向＋X向進給，也可向＋Y向進給。

F>0時，表示動點在OE上方，如點P1，應向＋X向進給。

F<0時，表示動點在OE下方，如點P2，應向＋Y向進給。下面將F的運算采用遞推算法予以簡化，動點Pi(Xi，Yi)的Fi值為第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理怎樣計算新的偏差值？若Fi≥0，表明Pi(Xi，Yi)點在OE直線上方或在直線上，應沿＋X向走一步，假設坐標值的單位為脈沖當量，走步后新的坐標值為（Xi+1，Yi+1），且Xi+1=Xi+1，Yi+1=Yi,新點偏差為即若Fi<0，表明Pi（Xi，Yi）點在OE

的下方，應向＋Y方向進給一步，新點坐標值為(Xi+1，Yi+1)，且Xi+1=Xi,Yi+1＝Yi＋1，新點的偏差為

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理

∑＝∣Xe∣＋∣Ye∣，當X或Y坐標進給時，計數(shù)長度減一，當計數(shù)長度減到零時，即∑＝0時，停止插補，到達終點。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理怎樣進行終點判別？(3)四象限的直線插補

假設有第三象限直線OE′（圖3-6），起點坐標在原點O，終點坐標為E′（－Xe，－Ye），在第一象限有一條和它對稱于原點的直線，其終點坐標為E（Xe，Ye），按第一象限直線進行插補時，從O點開始把沿X軸正向進給改為X軸負向進給，沿Y軸正向改為Y軸負向進給，這時實際插補出的就是第三象限直線，其偏差計算公式與第一象限直線的偏差計算公式相同，僅僅是進給方向不同，輸出驅動，應使X和Y軸電機反向旋轉。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理

圖3-6第三象限直線插補第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理圖3-7四象限直線偏差符號和進給方向第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理開始初始化|Xe|，|Ye|∑＝|Xe|＋|Ye|F≥0F←F－∣Ye∣沿Xe向走一步∑=0F←F＋∣Xe∣沿Ye向走一步結束∑＝∑-1第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理(4)圓弧插補

怎樣判斷當前位置？

當動點P（X，Y）位于圓弧上時有

X2＋Y2－R2=0P點在圓弧外側時，則OP大于圓弧半徑R，即

X2＋Y2－R2>0P點在圓弧內側時，則OP小于圓弧半徑R，即

X2＋Y2－R2<0

用F表示P點的偏差值，定義圓弧偏差函數(shù)判別式為（3-5）當動點落在圓弧上時，一般約定將其和F>0一并考慮。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理YYASR1DF≥0NR1F≥0F<0F<0BOXCOX

a)順圓弧b)逆圓弧

圖3-9第一象限順、逆圓弧第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理怎樣決定進給方向？對第一象限順圓弧SR1，若F≥0時，動點在圓弧上或圓弧外，向－Y向進給，計算出新點的偏差；若F<0，表明動點在圓內，向＋X向進給，計算出新一點的偏差，如此走一步，算一步，直至終點。怎樣計算新的偏差？

沿Y軸進給后：

即第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理

沿X軸進給后：

怎樣進行終點判別？圓弧插補終點判別：將X、Y軸走的步數(shù)總和存入一個計數(shù)器，∑＝∣Xb－Xa∣＋∣Yb－Ya∣，每走一步∑減一，當∑＝0發(fā)出停止信號。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理(5)四個象限中圓弧插補參照圖3-9b，第一象限逆圓弧CD的運動趨勢是X軸絕對值減少，Y軸絕對值增大，當動點在圓弧上或圓弧外，即Fi≥0時，X軸沿負向進給，新動點的偏差函數(shù)為

(3-8)

Fi<0時，Y軸沿正向進給，新動點的偏差函數(shù)為

(3-9)第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理

YYSR2SR1SR4SR3NR1NR2NR3NR4OOXXa)逆圓弧b)順圓圖3-12四個象限圓弧進給方向第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理(6)逐點比較法合成進給速度如果fg為脈沖源頻率(Hz)，fx，fy

分別為X軸和Y軸進給頻率(Hz)，則有：

從而X軸和Y軸的進給速度(mm/min)為

式中—脈沖當量（mm/脈沖）。合成進給速度為(3-11)式(3-11)中若fx=0或fy=0時，也就是刀具沿平行于坐標軸的方向切削，這時對應切削速度最大，相應的速度稱為脈沖源速度vg，脈沖源速度與程編進給速度相同。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理(3-12)合成進給速度與脈沖源速度之比為：

(3-13)如圖3-14所示，v/vg=0.707~1，最大合成進給速度與最小合成進給速度之比為vmax/vmin=1.414，一般機床來講可以滿足要求，認為逐點比較法的進給速度是比較平穩(wěn)的。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理v/vg

1

0.707

O450900α

圖3-14逐點比較法進給速度

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理逐點比較法建立過程回顧

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理盲人沿盲道走路策略分解位置判別

走步策略

新位置計算

終點判別建立每個環(huán)節(jié)的數(shù)學模型偏差函數(shù)，走步準則，偏差計算方法，終點判別算法方法完善四象限擴展，速度控制，加速度控制作業(yè)1、直線插補。設OA為第一象限的直線，起點為坐標原點，其終點坐標(4，5)，用逐點比較法實現(xiàn)該直線的插補，寫出插補過程，并畫出插補軌跡。2、加工第二象限直線OE，起點為坐標原點，終點坐標為E（－4，5）。試用逐點比較法對該段直線進行插補，寫出插補過程，并畫出插補軌跡。3、現(xiàn)欲加工一段逆圓弧AB，起點A（4，3），終點B（－4，3），圓心在坐標原點，試用逐點比較法進行插補，寫出插補過程，并畫出插補軌跡。

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理2數(shù)據(jù)采樣法

(1)數(shù)據(jù)采樣法的基本思想

數(shù)據(jù)采樣插補又稱為時間分割法，這種方法是根據(jù)程編進給速度F，將給定輪廓曲線按插補周期T（某一單位時間間隔）分割為插補進給段（輪廓步長），即用一系列首尾相連的微小線段來逼近給定曲線。每經(jīng)過一個插補周期就進行一次插補計算，算出下一個插補點，即算出插補周期內各坐標軸的進給量，得出下一個插補點的指令位置。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理圖3-28弦線逼近圓弧圖3-29直線插補原理第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理(2)直線函數(shù)法1)直線插補

設加工圖3-29所示直線OE，起點在坐標原點O，終點為E（Xe，Ye），直線與X軸夾角為若已計算出輪廓步長l，從而求得本次插補周期內各坐標軸進給量為

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理2)圓弧插補如圖3-30所示，A(Xi,Yi)為當前點，B(Xi+1,Yi+1）為插補后到達的點，圖中AB弦正是圓弧插補時在一個插補周期的步長l，需計算x軸和y軸的進給量ΔX=Xi+1-Xi

，ΔY=Yi+1-Yi

。AP是A點的切線，M是弦的中點，OM⊥AB，ME⊥AG，E為AG的中點。圓心角計算如下：

式中δ—輪廓步長所對應的圓心角增量，也稱為角步距。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理圖3-30圓弧插補第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理因為OAAP(AP為圓弧切線)所以△AOC∽△PAG則∠AOC＝∠GAP因為∠PAB+∠OAM=900所以∠PAB＝∠AOM=∠AOB＝

設＝∠GAB＝∠GAP＋∠PAB＝△MOD中

將DH=Xi，OC＝Yi，HM＝，CD＝

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理

又因為由此可以推出的關系式

上式反映了圓弧上任意相鄰兩插補點坐標之間的關系，只要求得和，就可以計算出新的插補點第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理

式中，sinα

和cosα

均為未知，求解較困難。為此，采用近似算法，用sin45

和cos45

代替sinα和cosα

，即′與不同，從而造成了的偏差，在處偏差較大。如圖3-31所示，由于角成為′，因而影響到值，使之為′

為保證下一個插補點仍在圓弧上，′的計算應按下式進行第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理經(jīng)展開整理得

由式(3-35)可用迭代法解出。采用近似算法可保證每次插補點均在圓弧上，引起的偏差僅是這種算法僅造成每次插補進給量的微小變化，而使進給速度有偏差，實際進給速度的變化小于指令進給速度的1％，在加工中是允許的。第3章數(shù)控系統(tǒng)的加工控制原理圖3-31近似處理引起的進給速度偏差ΔX

ΔX′A

O

B

S

T

F

ΔY′

ΔY

Y

X

α

α′

第3章數(shù)控系統(tǒng)的加