1、第一講第一講 數控機床編程與操作基礎數控機床編程與操作基礎一、數控銑床的分類一、數控銑床的分類 1數控銑床按其主軸位置的不同分三類數控銑床按其主軸位置的不同分三類（圖（圖21） （1）數控立式銑床）數控立式銑床 其主軸垂直于水平面。小型小型數控銑床一般都采用工作臺移動、升降及主軸不動方式，與普通立式升降臺銑床結構相似；中型中型數控銑床一般采用縱向和橫向工作臺移動方式，且主軸沿垂直溜板上下運動；大型大型數控銑床因要考慮到擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術問題，往往采用龍門架移動方式，其主軸可以在龍門架的縱向與垂直溜板上運動，而龍門架則沿床身作縱向移動，這類結構又稱之為龍門數控銑床。 （2）臥式數

2、控銑床）臥式數控銑床 其主軸平行于水平面。為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數控銑床通常采用增加數控轉盤或萬能數控轉盤來實現4至5坐標，進行“四面加工”。 （3）立、臥兩用數控銑床）立、臥兩用數控銑床 它的主軸方向可以更換（有手動與自動兩種），既可以進行立式加工，又可以進行臥式加工，其使用范圍更廣，功能更全。當采用數控萬能主軸頭時，其主軸頭可以任意轉換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。當增加數控轉盤后，就可以實現對工件的“五面加工”。2從機床數控系統控制的坐標軸數量分類從機床數控系統控制的坐標軸數量分類 有2.5坐標聯動數控銑床坐標聯動數控銑床（只能進行X、Y、Z三個坐標中的任意

3、2個坐標軸聯動加工）、3坐標聯動數控銑床坐標聯動數控銑床、4坐標聯動數控銑床坐標聯動數控銑床、5坐標聯動數控銑床坐標聯動數控銑床。 圖圖2-1 各類數控銑床示意圖各類數控銑床示意圖 a)臥式升降臺銑床臥式升降臺銑床 b)立式升降臺銑床立式升降臺銑床 c)龍門式輪廓銑床龍門式輪廓銑床 d)臥式鏜銑床臥式鏜銑床 return立式數控銑立式數控銑床床 常見數控銑床常見數控銑床立式加工中立式加工中心心 臥式加工中臥式加工中心心 五軸聯動加工中心五軸聯動加工中心 龍門式加工中心龍門式加工中心 二、數控銑床的傳動系統與主軸部件二、數控銑床的傳動系統與主軸部件 XK5040AXK5040A型數控銑床的布局圖

4、型數控銑床的布局圖 1-底座 2-強電柜 3-變壓器箱 4-垂直升降進給伺服電動機 5-主軸變速手柄和按鈕板 6-床身 7-數控柜 8-保護開關 9-擋鐵 10-操縱臺 11-保護開關 12-橫向溜板 13-縱向進給伺服電動機 14-橫向進給伺服電動機 15-升降臺 16-縱向工作臺 三、數控銑床的用途三、數控銑床的用途 一般的數控銑床是指規格較小的升降臺式數控銑床，數控銑床多為三坐標、兩軸聯動的機床。 一般情況下，在數控銑床上只能用來加工平面曲線的輪廓。 與普通銑床相比，數控銑床的加工精度高，精度穩定性好，適應性強，操作勞動強度低，特別適應于板類、盤類、殼具類、模具類等復雜形狀的零件或對精度

5、保持性要求較高的中、小批量零件的加工。1、數控銑削的主要加工對象：、數控銑削的主要加工對象： 1 1）平面類零件）平面類零件 加工面平行或垂直于水平面，或加工面與水平面的夾角為定角的零件為平面類零件平面類零件(見圖1)。其特點是各個加工面是平面，或可以展開成平面。2 2）變斜角類零件）變斜角類零件 加工面與水平面的夾角呈連續變化的零件稱為變斜角類零件變斜角類零件（圖2）。變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條線。最好采用四坐標或五坐標數控銑床擺角加工。3 3）曲面類零件）曲面類零件 加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件曲面類零件(如圖3)。曲面類

6、零件的加工面不能展開為平面，加工時，加工面與銑刀始終為點接觸。一般采用三軸聯動數控銑床加工；當曲面較復雜、通道較狹窄、會傷及毗鄰表面及需刀具擺動時，要采用四軸甚至五軸聯動數控銑床加工。a)帶平面輪廓的平面零件 b)帶斜平面的平面零件 c)帶正圓臺和斜筋的平面零件 圖圖1 平面類零件平面類零件 圖圖2 變斜角零件變斜角零件 圖圖3 葉輪葉輪 return2、數控機床銑削、數控機床銑削加工內容的選擇加工內容的選擇 1 1）采用數控銑削加工內容）采用數控銑削加工內容 (1)工件上的曲線輪廓內、外形，特別是由數學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓。 (2)已給出數學模型的空間曲線。 (3)形狀復

7、雜，尺寸繁多，劃線與檢測困難的部位。 (4)用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內、外凹槽。 (5)以尺寸協調的高精度孔或面。 (6)能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀。 (7)采用數控銑削能成倍提高生產率，大大減輕體力勞動的一般加工內容。 (1)需要進行長時間占機和進行人工調整的粗加工內容，如以毛坯粗基準定位劃線找正的加工。 (2)必須按專用工裝協調的加工內容(如標準樣件、協調平板、模胎等)。 (3)毛坯上的加工余量不太充分或不太穩定的部位。 (4)簡單的粗加工面。 (5)必須用細長銑刀加工的部位，一般指狹長深槽或高筋板小轉接圓弧部位。2 2）不宜采用數控銑削加工內容）不宜采用數

8、控銑削加工內容四、認識四、認識FANUC數控系統數控銑床操作面板數控系統數控銑床操作面板顯示器顯示器機床機床控制面板控制面板手搖脈沖發生器（手手搖脈沖發生器（手輪）輪）NC鍵盤鍵盤急停按鈕急停按鈕1 1、 機床坐標系（機床上固有的坐標系）機床坐標系（機床上固有的坐標系） 1 1）機床坐標系的確定）機床坐標系的確定 （1 1）機床相對運動的規定）機床相對運動的規定 編程時，假定工件靜止，刀具運動，實際恰相反；編程時，假定工件靜止，刀具運動，實際恰相反；五、五、 數控機床的坐標系數控機床的坐標系（2 2）機床坐標系的規定）機床坐標系的規定 在數控機床上，機床的動作是由數控裝置來控制的，為了確在數控

9、機床上，機床的動作是由數控裝置來控制的，為了確定數控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動定數控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現，這個坐標的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現，這個坐標系被稱之為系被稱之為機床坐標系機床坐標系。 數控機床的坐標軸和運動方向均已標準化，這給數控數控機床的坐標軸和運動方向均已標準化，這給數控系統和機床的設計、程序編制和使用維修帶來極大的便利。系統和機床的設計、程序編制和使用維修帶來極大的便利。 右手笛卡兒直角坐標系右手笛卡兒直角坐標系決定標準機床坐標系中決定標準機床坐標系中X X、Y Y、

10、Z Z坐標坐標軸的相互關系：軸的相互關系： 大拇指大拇指X X坐標；食指坐標；食指Y Y坐標；中指坐標；中指Z Z坐標；坐標； 各指的指向為該坐標的正方向；各指的指向為該坐標的正方向； 右手螺旋定則（大拇指的指向為各坐標的正向，四指的旋右手螺旋定則（大拇指的指向為各坐標的正向，四指的旋轉方向為旋轉坐標的正向）轉方向為旋轉坐標的正向） 決定圍繞決定圍繞X X、Y Y、Z Z坐標旋轉的旋轉坐標，用坐標旋轉的旋轉坐標，用A A、B B、C C表示；表示； (a)(a)右手直角坐標系統右手直角坐標系統 (b)X(b)X、Y Y、Z Z移動軸移動軸 A A、旋轉軸、旋轉軸 數控立式銑床的坐標系 返回（3

11、 3）坐標軸方向的確定）坐標軸方向的確定 Z Z坐標：坐標：規定平行于主軸軸線（若沒有主軸，則規定垂直于規定平行于主軸軸線（若沒有主軸，則規定垂直于工件裝夾表面）的坐標為工件裝夾表面）的坐標為Z坐標；坐標；若有幾根主軸，則若有幾根主軸，則Z坐標為平行與垂直于工件裝夾表坐標為平行與垂直于工件裝夾表面的一根主軸；面的一根主軸；若主軸能擺動（在擺動范圍內），若主軸能擺動（在擺動范圍內），Z坐標就是只與標坐標就是只與標準坐標系的一個坐標平行的坐標或是能與標準坐標系準坐標系的一個坐標平行的坐標或是能與標準坐標系的多個坐標平行，但垂直于工件裝夾表面的坐標；的多個坐標平行，但垂直于工件裝夾表面的坐標；Z軸的

12、軸的正方向正方向是使刀具遠離工件的方向；是使刀具遠離工件的方向；在刀具旋轉的機床上：在刀具旋轉的機床上： 若若Z Z軸是水平的軸是水平的，則從主軸向工件看（從機床后面，則從主軸向工件看（從機床后面向前看），向前看），X X軸的正向指向右邊；軸的正向指向右邊； 若若Z Z軸是垂直的軸是垂直的，從主軸向立柱看（從機床正面，從主軸向立柱看（從機床正面看），對于看），對于單立柱機床單立柱機床，X X軸的正向指向右邊；軸的正向指向右邊； 對于對于雙立柱機床雙立柱機床，從主軸向左側立柱看時，從主軸向左側立柱看時，X X軸的軸的正向指向右邊；正向指向右邊； X坐標：坐標：在工件旋轉的機床上，在工件旋轉的機床

13、上，X X軸的運動方向是在工件的軸的運動方向是在工件的徑向并平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉中心徑向并平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉中心的方向為的方向為X X軸的正向；軸的正向； 確定確定XZXZ的坐標的正方向后，用右手直角坐標系確的坐標的正方向后，用右手直角坐標系確定定Y Y坐標的方向；坐標的方向；Y坐標：坐標：（4 4）機床原點的設置）機床原點的設置 機床原點機床原點是指在機床上設置的一個固定點，即機床坐是指在機床上設置的一個固定點，即機床坐標系的原點。標系的原點。 它在機床裝配、調試時就已確定下來，是數控機床進它在機床裝配、調試時就已確定下來，是數控機床進行加工運動的基準參考點，在數控

14、機床的使用說明書上行加工運動的基準參考點，在數控機床的使用說明書上均有說明；均有說明；工件坐工件坐標系標系原點原點機床坐機床坐標系標系原點原點 （1 1）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是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。位置點。 （2 2）機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上）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精確調整好的，坐標值已輸入數控系統中。因此用限位開關精確調整好的，坐標值已輸入數控系統中。因此參考點對機床原點的坐標是一個已知數。參考點對機床原點的坐標是一個已知數。 注意注意：通常在數控銑床上機床原點和機床參考點是重合：

15、通常在數控銑床上機床原點和機床參考點是重合的的而在數控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。而在數控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。 機床參考點機床參考點 數控機床開機時，必須先回零，即確定機床原點，而確數控機床開機時，必須先回零，即確定機床原點，而確定機床原點的運動就是刀架返回參考點的操作，這樣通過定機床原點的運動就是刀架返回參考點的操作，這樣通過確認參考點，就確定了機床原點。只有機床參考點被確認確認參考點，就確定了機床原點。只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。后，刀具（或工作臺）移動才有基準。 為什么要返回參考點？為什么要返回參考點？ 在機床通電后，要在機床

16、上建立唯一的坐標系，而大在機床通電后，要在機床上建立唯一的坐標系，而大多數數控機床的位置反饋系統都使用增量式的旋轉編碼器多數數控機床的位置反饋系統都使用增量式的旋轉編碼器或者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而機床在通電開機或者增量式的光柵尺作為反饋元件，因而機床在通電開機后，無法確定當前在機床坐標系中的真實位置，所以都必后，無法確定當前在機床坐標系中的真實位置，所以都必須首先返回參考點，從而確定機床的坐標系原點。須首先返回參考點，從而確定機床的坐標系原點。 定義：定義： 工件坐標系工件坐標系是編程人員在編程時使用的，編程是編程人員在編程時使用的，編程人員選擇工件上的某一點為原點（也稱人員選擇工件

17、上的某一點為原點（也稱程序原點程序原點），），建立一個坐標系，稱為建立一個坐標系，稱為工件坐標系工件坐標系。 工件坐標系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標系所取代。工件坐標系所取代。2、工件坐標系、程序原點、工件坐標系、程序原點 1 1） 工件坐標系工件坐標系 （1 1）工件坐標系是編程人員根據零件圖樣及加工工藝）工件坐標系是編程人員根據零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。等建立的坐標系。 （2 2）工件坐標系一般供編程使用，確定編程坐標系時）工件坐標系一般供編程使用，確定編程坐標系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。不必考慮工件毛坯在機床上的實

18、際裝夾位置。如圖如圖4 4所示，所示，其中其中O O2 2即為編程坐標系原點。即為編程坐標系原點。 （3 3）編程原點是根據加工零件圖樣及加工工藝要求選）編程原點是根據加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點。定的編程坐標系的原點。編程原點應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基編程原點應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基準上，編程坐標系中各軸的方向應該與所使用的數控機床準上，編程坐標系中各軸的方向應該與所使用的數控機床相應的坐標軸方向一致，相應的坐標軸方向一致，如圖如圖5 5所示為車削零件的編程原點。所示為車削零件的編程原點。 格式：格式：G54G54、G55G55、G56G56、G57G5

19、7、G58G58或或G59G59（表示設定當前機床坐標位置為工（表示設定當前機床坐標位置為工件坐標系原點）件坐標系原點） 說明：說明：G54G54G59G59是系統預定的六個工件坐標系，可根據需要任意進行選用，是系統預定的六個工件坐標系，可根據需要任意進行選用，如圖所示。如圖所示。 選用工件坐標系時以簡化編程為原則，復雜零件的編程可根據需要設定多個選用工件坐標系時以簡化編程為原則，復雜零件的編程可根據需要設定多個工件坐標系，但這些坐標系中原點所對應的機床坐標值，必須要輸入到相應的工件坐標系，但這些坐標系中原點所對應的機床坐標值，必須要輸入到相應的參數中，坐標系之間沒有影響。參數中，坐標系之間沒

20、有影響。2 2）工件坐標系選擇）工件坐標系選擇G54G54G59G59六、數控銑床安全操作規程六、數控銑床安全操作規程 1 1、數控銑床屬貴重精密儀器設備、數控銑床屬貴重精密儀器設備, ,由專人負責管理和操作。使用時必須按規定填寫由專人負責管理和操作。使用時必須按規定填寫使用記錄使用記錄, ,必須嚴格遵守安全操作規程必須嚴格遵守安全操作規程, ,以保障人身和設備安全。以保障人身和設備安全。 2 2、開車前應檢查各部位防護罩是否完好、開車前應檢查各部位防護罩是否完好, ,各傳動部位是否正常各傳動部位是否正常, ,各潤滑部位應加油各潤滑部位應加油潤滑。潤滑。 3 3、刀具、刀具, ,夾具夾具, ,

21、工件必須裝夾牢固工件必須裝夾牢固. .床面上不得放置工具床面上不得放置工具, ,量具。量具。 4 4、開機后、開機后, ,在在CRTCRT上檢查機床有無各種報警信息上檢查機床有無各種報警信息, ,檢查報警信息及時排除報警檢查報警信息及時排除報警, ,檢查檢查機床外圍設備是否正常機床外圍設備是否正常. .檢查機床換刀機械手及刀庫位置是否正確。檢查機床換刀機械手及刀庫位置是否正確。 5 5、各項坐標回參考點、各項坐標回參考點, ,一般情況下一般情況下Z Z向坐標優先回零向坐標優先回零, ,使機床主軸上刀具遠離加工工使機床主軸上刀具遠離加工工件件, ,同時觀察各坐標運行是否正常。同時觀察各坐標運行是

22、否正常。 6 6、開車后應關好防護罩、開車后應關好防護罩, ,不準用手直接清除切屑不準用手直接清除切屑. .裝卸工件裝卸工件, ,測量工件必須停機操作。測量工件必須停機操作。 7 7、數控銑床運轉時、數控銑床運轉時, ,操作人員不得擅自離開崗位操作人員不得擅自離開崗位, ,必須離開的須停機。必須離開的須停機。 8 8、手動工作方式、手動工作方式, ,主要用于工件及夾具相對于機床各坐標主要用于工件及夾具相對于機床各坐標 的找正的找正, ,工件加工零點的工件加工零點的粗測量以及開機時回參考點粗測量以及開機時回參考點. .一般不用于工件加工。一般不用于工件加工。 9 9、數控銑床的運行速度較高、數控

23、銑床的運行速度較高, ,在執行操作指令和程序自動運行之前在執行操作指令和程序自動運行之前, ,預先判斷操作預先判斷操作指令和程序的正確性和運行結果指令和程序的正確性和運行結果, ,做到心中有數做到心中有數, ,然后再操作然后再操作, ,加工中心加工程序應經過加工中心加工程序應經過嚴格審驗后方可上機操作嚴格審驗后方可上機操作. .以盡量避免事故的發生以盡量避免事故的發生 1010、數控銑床運轉時、數控銑床運轉時, ,發現異響或異常發現異響或異常, ,應立即停機應立即停機, ,關閉電源關閉電源, ,及時檢修及時檢修, ,并作好相關并作好相關記錄。記錄。 1111、工作結束后、工作結束后, ,應關閉

24、電源應關閉電源, ,清除切屑清除切屑, ,擦拭機床擦拭機床, ,加油潤滑加油潤滑, ,清潔和整理現場。清潔和整理現場。1. 1.文件名文件名 文件名格式是由字母文件名格式是由字母O O后跟一位或多位（最多為七位）字母、數字或字母后跟一位或多位（最多為七位）字母、數字或字母與數字的組合，新建立的文件名不能與數控系統中已存在的文件名相同。法與數字的組合，新建立的文件名不能與數控系統中已存在的文件名相同。法蘭克系統的文件名以字母蘭克系統的文件名以字母O O開頭，否則新建立的文件名在數控系統中開頭，否則新建立的文件名在數控系統中“選擇選擇程序程序”界面的電子盤上無法顯示，不能直接讀取，而該程序仍然存在

25、于數控界面的電子盤上無法顯示，不能直接讀取，而該程序仍然存在于數控系統中。系統中。 2. 2.程序名程序名 文件名建立后即可編寫程序，程序第一行須寫程序名，程序名是由文件名建立后即可編寫程序，程序第一行須寫程序名，程序名是由%或字或字母母O O開頭，后跟程序號（必須是數值）組成。子程序接在主程序結束指令后開頭，后跟程序號（必須是數值）組成。子程序接在主程序結束指令后編寫，程序名不能和主程序名或其它子程序名相同。編寫，程序名不能和主程序名或其它子程序名相同。 3. 3.程序段程序段 一個零件的程序是按程序段的輸入順序執行的，而不是按程序段號的順序一個零件的程序是按程序段的輸入順序執行的，而不是按

26、程序段號的順序執行的。書寫程序時建議按升序書寫程序段號，但也可不書寫程序段號。程執行的。書寫程序時建議按升序書寫程序段號，但也可不書寫程序段號。程序段的格式如下：序段的格式如下： N G X Y Z F S M T ; 程序段號程序段號 準備功能準備功能 坐標運動位置坐標運動位置 工藝性指令工藝性指令七、程序的格式七、程序的格式 1. 1. 準備功能準備功能（G G功能）功能） 準備功能指令由大寫字母準備功能指令由大寫字母G G后跟一位或兩位數字組成，它用來規定刀具和工后跟一位或兩位數字組成，它用來規定刀具和工件的相對運動軌跡、機床和工件坐標系、坐標平面、刀具補償、固定循環指令件的相對運動軌跡

27、、機床和工件坐標系、坐標平面、刀具補償、固定循環指令等多種加工操作。等多種加工操作。 2. 2. 輔助功能輔助功能 （MM功能）功能） 輔助功能由大寫字母輔助功能由大寫字母MM后跟一位或兩位數字組成，主要用于控制零件程序的后跟一位或兩位數字組成，主要用于控制零件程序的走向，以及機床各種輔助功能的開關動作。走向，以及機床各種輔助功能的開關動作。MM指令在同一程序段中不能同時出指令在同一程序段中不能同時出現兩個或多個，否則執行后出現的現兩個或多個，否則執行后出現的MM指令代碼。指令代碼。 3. 3. 進給功能進給功能（F F功能）功能） 進給功能由地址符進給功能由地址符F F后跟若干位數字組成，后跟若干位數字組成，F F指令表示刀具相對于工件的合成指令表示刀具相對于工件的合成進給速度（進給率）進給速度（