第一章概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念

一、

數(shù)控與數(shù)控機(jī)床

1．基本概念

數(shù)字控制（NC）數(shù)控系統(tǒng)（NCSystem）數(shù)控裝置（NCU）電腦數(shù)控（CNC）返回課件首頁2．用數(shù)控機(jī)床加工一個(gè)零件的過程見圖1-1。

零件圖數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床

數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)加工程式圖1-1數(shù)控機(jī)床的加工過程

第一章概述

用數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，首先由編程人員按照零件的幾何形狀和加工工藝要求將加工過程編成加工程式。數(shù)控系統(tǒng)讀入加工程式後，將其翻譯成機(jī)器能夠理解的控制指令，再由伺服系統(tǒng)將其變換和放大後驅(qū)動(dòng)機(jī)床上的主軸電機(jī)和進(jìn)給伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，並帶動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工過程。數(shù)控系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是完成了手工加工中操作者的部分工作。

二、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1．

適應(yīng)性強(qiáng)2．

加工精度高、品質(zhì)穩(wěn)定3．

生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好4．

減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度、操作簡單5．有利於生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化6.有故障診斷和監(jiān)控能力第一章概述

但另一方面，數(shù)控機(jī)床在使用中也暴露出一些問題，主要有：

1．造價(jià)較高，很多企業(yè)特別是小企業(yè)還無法接受；

2．調(diào)試和維修比較複雜，需要專門的技術(shù)人員；

3．對編程人員的技術(shù)水準(zhǔn)要求較高。

三、數(shù)控裝置的主要技術(shù)指標(biāo)

數(shù)控裝置的性能指標(biāo)反映了數(shù)控系統(tǒng)的基本性能，是選擇數(shù)控系統(tǒng)的主要依據(jù)，概括起來如下：

1．控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)

2．脈衝當(dāng)量（控制解析度）

3．定位精度和重複精度

4．行程

5．主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)範(fàn)圍

6．進(jìn)給速度和調(diào)節(jié)範(fàn)圍

第一章概述第一章概述7．準(zhǔn)備功能（G功能）8．輔助功能（M功能）

9.

自動(dòng)加減速功能

10.

開關(guān)量介面

以上性能指標(biāo)可以作為選擇數(shù)控裝置時(shí)參考，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控裝置的性能指標(biāo)也在不斷地豐富和提高。一般來說，性能越高的數(shù)控裝置，價(jià)格也越貴，所以對用戶來說並不一定一味地追求高性能，而應(yīng)該根據(jù)自己的實(shí)際需要，綜合考慮性能和價(jià)格，作出最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。圖1-2數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用範(fàn)圍第一章概述第一章概述

第二節(jié)

數(shù)控機(jī)床的組成與分類一、

數(shù)控機(jī)床的組成

圖1-2是數(shù)控機(jī)床的組成框圖。數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、主軸和進(jìn)給伺服單元、PLC及其介面電路和機(jī)床本體等幾部分組成。除了機(jī)床本體以外的部分統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。

1．輸入/輸出設(shè)備

2．?dāng)?shù)控裝置

3．伺服單元

4．可編程邏輯控制器(PLC)

5．機(jī)床本體

6．測量裝置主軸伺服單元數(shù)控裝置輸出設(shè)備PLC進(jìn)給伺服單元主軸電機(jī)進(jìn)給電機(jī)位置檢測機(jī)床本體介面電路操作面板輸入設(shè)備圖1-3數(shù)控機(jī)床的邏輯組成第一章概述

圖1-4數(shù)控系統(tǒng)的物理組成第一章概述圖1-5FANUC系列150iB型數(shù)控裝置二、數(shù)控機(jī)床的分類

目前，數(shù)控機(jī)床的品種齊全，規(guī)格繁多。為了研究的方便起見，可以從不同的角度對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行分類，常見的有以下幾種分類方法：（一）按控制軌跡的特點(diǎn)分類

1.點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床

2.直線控制數(shù)控機(jī)床

3.輪廓控制數(shù)控機(jī)床第一章概述圖1-6點(diǎn)位控制第一章概述圖1-7直線控制圖1-7輪廓控制第一章概述圖1-8開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖（二）按伺服系統(tǒng)的類型分類

1．開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床第一章概述圖1-9閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2．

閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

第一章概述

圖1-10半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3．半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床第一章概述第一章概述（三）按功能水準(zhǔn)分類

1.高級(jí)型數(shù)控系統(tǒng)

2.普及型數(shù)控系統(tǒng)

3.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

性能類別CPU位數(shù)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)解析度(um)進(jìn)給速度(m/min)顯示高級(jí)型325<0.1>24三維動(dòng)態(tài)普及型2630.1~1010~24字元/圖形經(jīng)濟(jì)型8<3<10<10字元表1.1數(shù)控系統(tǒng)的功能分類第一章概述第三節(jié)

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展一、

數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控技術(shù)是機(jī)械技術(shù)和電腦控制技術(shù)的結(jié)合的產(chǎn)物，因此電腦技術(shù)的每一點(diǎn)進(jìn)步都在推動(dòng)數(shù)控技術(shù)向前發(fā)展。

1959年，電晶體元件的出現(xiàn)使電子設(shè)備的體積大大減小，數(shù)控系統(tǒng)中廣泛採用電晶體和印刷電路板。

1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模積體電路。由於它體積小、功耗低，，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高，這是第三代數(shù)控系統(tǒng)。

1970年，在美國芝加哥國際機(jī)床展覽會(huì)上，首次展出了一臺(tái)以通用小型電腦作為數(shù)控裝置的數(shù)控系統(tǒng)，被人們成為第四代數(shù)控系統(tǒng)，

1974年開始出現(xiàn)的以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)被人們譽(yù)為第五代數(shù)控系統(tǒng)，近30年來，裝備微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床得到飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。第一章概述二、中國的數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

2000年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)控機(jī)床廠家：100

數(shù)控系統(tǒng)廠家：50

數(shù)控機(jī)床配套廠家：300

年產(chǎn)量：14053臺(tái)數(shù)控機(jī)床品種：1300

產(chǎn)量數(shù)控化率：8%（95年3.6%）第一章概述2.十五目標(biāo)數(shù)控機(jī)床年增長率:>18%到2005年產(chǎn)量:25000~30000臺(tái)品種:2000種數(shù)控化率:20%第一章概述三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢1．

高速高精度2．

智能化數(shù)控系統(tǒng)的智能化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）

應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)（2）

自動(dòng)編程技術(shù)（3）

具有故障自動(dòng)診斷功能（4）

應(yīng)用模式識(shí)別技術(shù)第一章概述

3．

開放式數(shù)控系統(tǒng)

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，暴露出許多自身固有的缺陷。最大的問題是，這些數(shù)控系統(tǒng)都是專門設(shè)計(jì)的，它們具有不同的編程語言、非標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)介面、多種即時(shí)操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)的硬體介面等，這些缺陷造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護(hù)的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。為了解決這些問題，人們提出了“開放式數(shù)控系統(tǒng)”的概念。這個(gè)概念最早見於1987年美國的NGC(NextGenerationController)計(jì)畫，

NGC控制技術(shù)通過實(shí)現(xiàn)基於相互操作和分級(jí)式的軟體模組的“開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)（SOSAS）”找到解決問題的辦法。一個(gè)開放式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠使供應(yīng)商為實(shí)現(xiàn)專門的最佳方案去定制控制系統(tǒng)。由於這樣一個(gè)富有哲理的概念作為NGC計(jì)畫的奠基石，NGC代表了下一代控制技術(shù)。第一章概述1996年，美國HP公司在東京日本國際機(jī)床展覽會(huì)上展出了開放式數(shù)控系統(tǒng)OAC500；HP公司對開放式數(shù)控系統(tǒng)提出了12個(gè)方面的判別準(zhǔn)則：（1）是否基於工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬體平臺(tái)和匯流排結(jié)構(gòu)；（2）運(yùn)動(dòng)控制軟體是否採用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開放操作系統(tǒng)；（3）能否採用流行的硬體和軟體與工廠的網(wǎng)路相連接；（4）能否運(yùn)行流行的軟體而不降低機(jī)床的性能；（5）能否安裝從不同商家得到的流行硬體；第一章概述（6）設(shè)計(jì)或第三方開發(fā)者能否應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)工具和文件格式、編程介面建立用戶即時(shí)的應(yīng)用；（7）能否修改所有級(jí)別的控制軟體；（8）控制商家能否提供檔格式的開發(fā)工具，允許訪問系統(tǒng)的所有級(jí)別？（9）對於I/O介面，控制器是否使用了標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場匯流排？（10）

是否可以把控制器與不同廠家的伺服裝置相連接？（11）控制器是否可以與多用戶控制的網(wǎng)路相連接？（12）所有的編程（GUI、運(yùn)動(dòng)、PLC）是否採用了標(biāo)準(zhǔn)的流行的編程工具？第一章概述第一章概述4．

基於網(wǎng)路的數(shù)控系統(tǒng)

網(wǎng)路的任務(wù)主要是進(jìn)行通訊，共用資訊。數(shù)控機(jī)床作為車間的基本設(shè)備，它的通訊範(fàn)圍是：（1）數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的CNC裝置與數(shù)字伺服間的通信，主要通過SERCOS鏈?zhǔn)骄W(wǎng)路傳送數(shù)字伺服控制資訊；（2）數(shù)控系統(tǒng)與上級(jí)主電腦間的通信；（3）與車間現(xiàn)場設(shè)備及I/O裝置的通信，主要通過現(xiàn)場匯流排，如PROFIBUS等進(jìn)行通訊；（4）通過因特網(wǎng)與服務(wù)中心的通信，傳遞維修數(shù)據(jù)；（5）通過因特網(wǎng)與另一個(gè)工廠交換製造數(shù)據(jù)。5．

提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性

可靠性是數(shù)控機(jī)床用戶最為關(guān)注的問題，提高可靠性通常可采取下列一些措施：

（1）

提高線路的集成度。採用大規(guī)模積體電路、專用晶片及混合式積體電路，以

減少元器件數(shù)量，精簡外部連線和降低功耗。

（2）

建立由設(shè)計(jì)、試製到生產(chǎn)的完整品質(zhì)保證體系。例如採取防電源干擾，輸入

輸出隔離；使數(shù)控系統(tǒng)模組化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化，以便組織批量生產(chǎn)和維修；在安裝製造時(shí)注意嚴(yán)格篩選元器件；對系統(tǒng)可靠性進(jìn)行全面檢查考核等。

第一章概述

（3）增強(qiáng)故障自診斷功能和保護(hù)功能。由於元器件失效、編程及人為操作失誤等原因，數(shù)控系統(tǒng)完全可能出現(xiàn)故障。數(shù)控系統(tǒng)一般具有故障預(yù)報(bào)和自恢復(fù)功能。此外，應(yīng)注意增強(qiáng)監(jiān)控和保護(hù)功能，例如有的系統(tǒng)設(shè)有刀具破損檢測、行程範(fàn)圍保護(hù)和斷電保護(hù)等功能，以避免損壞機(jī)床或報(bào)廢工件。由於採用了各種有效的增強(qiáng)可靠性的措施，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間可達(dá)到MTBF=10000~36000小時(shí)。第一章概述6．?dāng)?shù)字製造

1995年12月，美國SME主席G.Olling提出，“數(shù)字製造”（“digitalmanufacturing”）將會(huì)是我們的主要工作。什麼是“數(shù)字製造”呢？簡單地說，就是用數(shù)字的方式來存儲(chǔ)、管理和傳遞製造過程中的所有資訊。在電腦世界裏，可以產(chǎn)生各種各樣的資訊，並把物理過程虛擬化；DNC還可以對CAD/CAPP/CAM以及CNC的程式進(jìn)行傳送和分級(jí)管理。DNC技術(shù)使CNC與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)繫在一起,還可以傳送維修數(shù)據(jù)，使用戶與數(shù)控生產(chǎn)廠家直接通信；進(jìn)而把製造廠家聯(lián)繫在一起，構(gòu)成虛擬製造網(wǎng)路。現(xiàn)在的問題是，如何把這些資訊從電腦“下載”到生產(chǎn)線，在生產(chǎn)過程中利用這些資訊控制機(jī)器，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品；這個(gè)全過程就是數(shù)字製造。

第一章概述返回課件首頁返回本章首頁第二章數(shù)控加工程式的編制確定加工方案工藝處理數(shù)學(xué)處理編寫程式清單製備控制介質(zhì)程式檢驗(yàn)第一節(jié)數(shù)控編程的基本知識(shí)

一、

編程的內(nèi)容與步驟數(shù)控編程的過程可以用流程圖2-1表示。各環(huán)節(jié)簡要說明如下：圖2-1數(shù)控編程過程返回課件首頁1．確定加工方案選擇能夠?qū)崿F(xiàn)該方案的適當(dāng)?shù)臋C(jī)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(diǎn)，確定加工路線和切削用量。

3.數(shù)學(xué)處理數(shù)學(xué)處理的主要任務(wù)就是根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的數(shù)據(jù)。

4.編寫程式清單

5.製備介質(zhì)和程式檢驗(yàn)

一、編程方法

編程方法有手工編程、數(shù)控語言編程和圖形編程三種

1.

手工編程

2.

數(shù)控語言編程

3.

圖形編程二、

數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)

1．?dāng)?shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

在數(shù)控機(jī)床中，為了實(shí)現(xiàn)零件的加工，往往需要控制幾個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這就需要建立坐標(biāo)系，以便區(qū)別不同運(yùn)動(dòng)方向。為了使編出的程式在不同廠家生產(chǎn)的同類機(jī)床上有互換性，必須統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床的座標(biāo)方向。我國的JB3051-82標(biāo)準(zhǔn)為《數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的命名》，其中的規(guī)定與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO841中的規(guī)定是相同的。圖2-2數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的定義編程座標(biāo)系G54編程坐標(biāo)系G59G54中的局部坐標(biāo)系G59中的局部坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系2．

機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系圖2-3機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系的關(guān)係2．對刀點(diǎn)的確定對刀點(diǎn)也稱起刀點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具相對工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。

a）對稱零件的對刀點(diǎn)選擇b）鑽孔加工時(shí)的對刀點(diǎn)選擇圖2-4對刀點(diǎn)的選擇4.

編程中的誤差控制（1）逼近誤差（2）插補(bǔ)誤差（3）圓整化誤差

第二節(jié)

手工編程

一、

G代碼常用的G指令有：

1．快速點(diǎn)定位指令G00

格式為：G00X—Y—；三種可能的路徑：A

A

A

BBBXXXYYYa）方案1b）方案2c）方案3

圖2-5G00指令的運(yùn)動(dòng)軌跡1．直線插補(bǔ)指令G01

格式：G01X—Y—F—；

2圓弧插補(bǔ)指令G02、G03

格式：G02（G03）X—Y—I—J—F—；

a）逆圓指令G03b）順圓指令G02圖2-6圓弧插補(bǔ)指令

4．

暫停指令G04

格式：G04P—；其中P後面為暫停時(shí)間，單位是毫秒。

5．

圓弧插補(bǔ)平面選擇指令G17、G18、G19

6．

刀具半徑補(bǔ)償指令G40、G41、G42

刀補(bǔ)指令的定義如圖2-7所示。yy

工件輪廓

G41工件輪廓G40G40G42oxox

a）左刀補(bǔ)G41b）右刀補(bǔ)G42

圖2-7刀補(bǔ)功能的定義7．

設(shè)定當(dāng)前編程坐標(biāo)系指令G54~G598．

絕對尺寸及相對尺寸編程指令G90、G91

y40B302010AO204060x圖2-8絕對座標(biāo)和相對座標(biāo)的定義假設(shè)刀具的當(dāng)前位置在A點(diǎn)，以下兩段代碼的功能是一樣的：

G00G90X60.0Y40.0；

G00G91X40.0Y30.0；9．

設(shè)置座標(biāo)值指令G9210．鑽鏜類固定迴圈指令固定迴圈的一般格式如下：

G—G—X—Y—Z—R—Q—P—F—L—；動(dòng)作①

Z=0R

動(dòng)作②動(dòng)作⑥

R點(diǎn)ZR點(diǎn)R點(diǎn)

動(dòng)作③動(dòng)作⑤Z

Z點(diǎn)Z點(diǎn)動(dòng)作④a）G90b）G91圖2-9固定迴圈動(dòng)作圖2-10固定迴圈的數(shù)據(jù)形式（1）高速深孔加工迴圈指令G73

（2）反攻絲迴圈指令G74

初始點(diǎn)初始點(diǎn)G98

qdG98R點(diǎn)

qdG99G99G98q主軸反轉(zhuǎn)主軸正轉(zhuǎn)

Z點(diǎn)

Z點(diǎn)圖2-11深孔加工迴圈G73圖2-12反攻絲迴圈G74（4）

精鏜迴圈指令G76

（5）

鑽孔和鏜孔迴圈G81

初始點(diǎn)

q

G98

G98

R點(diǎn)R點(diǎn)

G99G99

q

Z點(diǎn)

圖2-13精鏜迴圈G76圖2-14鑽、鏜孔迴圈G815）鑽、擴(kuò)、鏜階梯孔迴圈G82

（6）深孔加工迴圈G83

（7）攻絲迴圈G84

初始點(diǎn)G98初始點(diǎn)

G98R點(diǎn)

q

dG99R點(diǎn)G99

q

d主軸正轉(zhuǎn)主軸反轉(zhuǎn)

q

Z點(diǎn)Z點(diǎn)

圖2-15深孔加工迴圈G83圖2-16攻絲迴圈G84（8）鏜孔迴圈G85

該指令與G84指令相同，只是返回時(shí)主軸不反轉(zhuǎn)。（9）鏜孔迴圈G86該指令與G81相同，但到孔底後主軸停止，然後快速退回。

G98

主軸正轉(zhuǎn)主軸定向停R點(diǎn)

G99Z點(diǎn)

暫停後主軸起動(dòng)R點(diǎn)Z點(diǎn)主軸停止暫停

圖2-17反鏜迴圈G87圖2-18鏜孔迴圈G88（10）反鏜迴圈G87（11）鏜孔迴圈G88（12）鏜孔迴圈G89該指令與G86指令相同，但在孔底有暫停。（13）取消固定迴圈指令G80

11．車削固定迴圈指令（1）直線和錐度切削固定迴圈G77該迴圈的動(dòng)作順序見圖2-19，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(hào)取決於軌跡1、2的方向。圖2-19中的W符號(hào)為負(fù)，U的符號(hào)也為負(fù)。X為直徑值，U為直徑方向的增量。圖中的迴圈動(dòng)作中，虛線表示快速進(jìn)給，實(shí)線表示工作進(jìn)給。I值為零或不寫時(shí)，為加工直線的情況。加工錐度時(shí)，錐度切削符號(hào)與刀具軌跡的關(guān)係如圖2-20所示。

ozoz2X/22X/231U/2I4341U/2xZWxZW

a）G77指令用於加工柱面b）G77指令用於加工錐面圖2-19直線和錐度切削切削固定迴圈G77IIU/2

U/2

WW

(a)I>0(b)I<0

圖2-20錐度切削G77符號(hào)與刀具軌跡的關(guān)係(2)螺紋切削固定迴圈G78該指令用於在柱面或錐面上切削螺紋。圖2-21為螺紋切削時(shí)的動(dòng)作圖，使用G78指令的格式為：

G78X（U）—Z（W）—F—；式中F表示螺紋導(dǎo)程地址。圖中虛線表示快速進(jìn)給、實(shí)線表示工作進(jìn)給。r是結(jié)束螺紋切削的退刀參數(shù)，其值與螺距有關(guān)，要大於或等於螺距值。用增量編程時(shí)，根據(jù)軌跡1和2的方向設(shè)定U和W後面數(shù)值的符號(hào)。2rIr2r31U/23r1U/244WW

a）車直螺紋b）車錐螺紋

圖2-21螺紋切削G78時(shí)的動(dòng)作圖（3）端面切削固定迴圈G79G79指令的動(dòng)作圖見圖2-22，其指令格式為：

G79X（U）—Z（W）—K—F—；其中符號(hào)的意義同直線切削固定迴圈。用增量編程時(shí)，若軌跡1的方向在Z座標(biāo)是負(fù)方向，則W是負(fù)值，同理可確定U值的正負(fù)。K是與端面錐度有關(guān)的地址，F(xiàn)為進(jìn)給速度。U、W和K後面數(shù)值的符號(hào)與刀具軌跡間的關(guān)係見圖2-23。ZZWKW

ozz3X/2X/2324U/224U/2x11x

a)端面切削b）端面錐度切削圖2-22端面切削G79時(shí)的動(dòng)作圖

KWW

3324U/2U/22411

K

a）K〈0b）K〉0圖2-23端面錐度切削符號(hào)與刀具軌跡關(guān)係圖

車削固定迴圈中，X（U）、Z（W）和K是模態(tài)的，如果這些值不變，在下一個(gè)程式段中可不指定。當(dāng)某一個(gè)值需要改變時(shí)，才在下一個(gè)程式段中指定。若指定非模態(tài)G代碼（除G04以外）或G00~G03代碼，則數(shù)值被取消。以上是常用的G指令，其餘G指令代碼見表2-1。

12．宏指令簡介某些高檔數(shù)控系統(tǒng)為用戶配備了類似於高級(jí)語言的複合指令（宏程式）功能，用戶可以使用變數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和混合運(yùn)算，此外複合指令功能還提供了迴圈語句、分支語句和副程式調(diào)用語句。對於經(jīng)常用到的加工過程，如銑鍵槽、加工圓周分佈的孔等，利用複合指令，可以大大簡化編程過程。

複合指令的應(yīng)用過程如圖2-24所示，分為編輯、登錄和調(diào)用三個(gè)階段。編輯階段是將複合指令所要實(shí)現(xiàn)的功能編成一段NC程式，程式中可以使用系統(tǒng)提供的基本指令系統(tǒng)中的任何代碼，以系統(tǒng)指定的形式將這段代碼保存起來。第二個(gè)階段把剛才編輯的登錄為一個(gè)複合指令，例如G71。數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)提供登錄用的服務(wù)程式。經(jīng)過登錄的複合指令就可以和普通指令一樣使用了。圖2-24中的加工圓周分佈的六個(gè)孔的加工過程可以用下麵一條指令實(shí)現(xiàn)：

G71X—Y—Z—I—D—R—；其中X、Y地址中存放六個(gè)孔中心所在圓的圓心，Z地址存放鑽孔深度，I地址存放均布孔的個(gè)數(shù)，D地址存放鑽孔的直徑，R地址存放六個(gè)孔中心所在圓的半徑。用一條指令，實(shí)現(xiàn)了同類型加工過程，大大減少了程式量。N1000;G90G00G54X0Y;G43H01Z50M03;G00Z5;G90G00X150Y35;X100Y70;G67;．．．．．．M99；程序編輯調(diào)用

登錄

圖2-24複合指令的編輯、登錄和調(diào)用過程二、M代碼1．程式停止指令M00、M01和M022．主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制指令M03、M04和M053．換刀指令M064．冷卻液控制指令M07、M08和M095．夾緊和鬆開指令M10和M116．改變運(yùn)動(dòng)方向指令M15和M167．主軸定向停止指令M198．

紙帶結(jié)束指令M309．

互鎖旁路指令M3110．

改變進(jìn)給範(fàn)圍指令M36和M3711．

改變主軸轉(zhuǎn)速範(fàn)圍指令M38和M3912．

刀具直線位移指令M55和M5613．

工件直線位移指令M61和M6214．

工件角度位移指令M71和M7215．

副程式調(diào)用指令M98和M99三、其他代碼1．主軸功能2．刀具功能3．進(jìn)給功能4．主軸速度和進(jìn)給速度的其他表示方法（1）等比級(jí)數(shù)法或兩位代碼法這是用兩位十進(jìn)位數(shù)字來表示速度的方法，它所表示的速度值構(gòu)成公比為1.122的等比級(jí)數(shù)。如F60表示速度為1000mm/min，F(xiàn)61代碼則表示速度為1120mm/min。（2）幻3代碼法這是用3位、4位或5位代碼來表示進(jìn)給速度和主軸回轉(zhuǎn)速度的方法。代碼的第一位數(shù)字為實(shí)際速度值小數(shù)點(diǎn)前的位數(shù)加上3，其他位數(shù)字用實(shí)際速度的高位數(shù)字表示，其中最低位數(shù)字是用四捨五入方法得到的。例如，實(shí)際速度為47.826mm/min,用五位幻3碼表示為54783。其他例子見表2-3。

速

度

三位代碼

四位代碼

五位代碼

1728

150.3

15.25

7.826

0.1537

0.01268

0.008759

0.000462

717

615

515

478

315

213

188

046

7173

6150

5153

4783

3154

2127

1876

0462

71728

61503

51525

47826

31537

21268

18759

04624

表2-3三、四和五位幻3代碼法的例子

（3）符號(hào)法或一位代碼法該代碼用一位數(shù)字元號(hào)表示，它可以表示一種速度，其值在機(jī)床使用說明書中詳細(xì)規(guī)定。（4）進(jìn)給速率數(shù)法（FRN—-feedratenumber）這種方法只用來表示進(jìn)給速度。直線插補(bǔ)時(shí)

FRN=V/L圓弧插補(bǔ)時(shí)

FRN=V/R式中V(mm/min)----進(jìn)給速度；

L(mm)----直線位移；

R(mm)----圓弧半徑；

FRN(1/min)----進(jìn)給速率數(shù)代碼。FRN代碼用0001~9999四位數(shù)字表示。

四、數(shù)控加工程式實(shí)例

（一）鑽孔加工程式1．孔加工程式的特點(diǎn)（1）編程中座標(biāo)性質(zhì)（指絕對座標(biāo)或相對座標(biāo)）的選擇應(yīng)與圖紙尺寸的標(biāo)注方法一致，這樣可以減少尺寸換算和保證加工精度；（2）注意提高對刀精度，如程式中需要換刀，在空間允許的情況下，換刀點(diǎn)應(yīng)盡量安排在加工點(diǎn)上；（3）注意使用刀具補(bǔ)償功能，可以在刀具長度變化時(shí)保證鑽孔深度。（4）在鑽孔量很大時(shí)，為了簡化編程，應(yīng)使用固定迴圈指令和對稱功能；程式的最後應(yīng)有返回原點(diǎn)檢查，以保證程式的正確性。A20C

30Φ25鑽頭

B30

1203050

補(bǔ)償值b=-4mm353182230

5

圖2-25孔加工零件編程實(shí)例2．編程實(shí)例[例2-1]

使用刀具長度補(bǔ)償和一般指令加工圖2-25所示的零件中A、B、C三個(gè)孔。程式清單：N01G92X0Y0Z0；設(shè)定坐標(biāo)系N02G91G00X120.0Y80.0；定位到A點(diǎn)N03G43Z-32.0T1H01；刀具快速移動(dòng)到工進(jìn)起點(diǎn)，刀具長度補(bǔ)償N04S600M03；主軸啟動(dòng)N05G01Z-21.0F1000；加工A孔N06G04P2000；孔底停留2秒

N07G00Z21.0；快速返回到工進(jìn)起點(diǎn)N08X30.0Y-50.0；定位到B點(diǎn)N09G01Z-38.0；加工B孔N10G00Z38.0；快速返回到工進(jìn)起點(diǎn)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座標(biāo)返回到程式起點(diǎn)，取消刀補(bǔ)N15X-200.0Y-60.0；X、Y座標(biāo)返回到程式起點(diǎn)N16M05；主軸停止N17M02；程式結(jié)束[例2-2]使用固定迴圈指令加工例1中的三個(gè)孔。分析圖紙和數(shù)據(jù)處理的過程同例1，使用固定迴圈指令編出的程式清單如下：N01G91T1M06；換刀N02M03S600；主軸啟動(dòng)N02G43H01；設(shè)置刀具補(bǔ)償N03G99G82X120.0Y80.0Z-21.0R-32.0P2000F1000；鑽孔AN04G99G81X30.0Y-50.0Z-38.0R-32.0；鑽孔BN05G98G82X50.0Y30.0Z-25.0R-32.0P2000；鑽孔CN06G00X-200.0Y-60.0；返回起刀點(diǎn)N07M05；N08M02；程式結(jié)束（二）車削程式1．車削加工程式的特點(diǎn)（1）座標(biāo)的取法及座標(biāo)指令。數(shù)控車床徑向?yàn)閤軸、縱向?yàn)閦軸。x和z座標(biāo)指令，在按絕對座標(biāo)編程時(shí)使用代碼X和Z，按增量編程時(shí)使用代碼U和W。切削圓弧時(shí)，使用I和K表示圓心相對圓弧起點(diǎn)的座標(biāo)增量值或者使用半徑R值代替I和K值。在一個(gè)零件的程式中或一個(gè)程式段中，可以按絕對座標(biāo)編程，或增量座標(biāo)編程，也可以用絕對座標(biāo)與增量座標(biāo)值混合編程。

X或U座標(biāo)值，在數(shù)控車床的程式編制中是“直徑值”，即按絕對座標(biāo)編程時(shí)，X為直徑值，按增量座標(biāo)編程時(shí)，U為徑向?qū)嶋H位移值的兩倍，並附上方向符號(hào)。（1）刀具補(bǔ)償。由於在實(shí)際加工中，刀具會(huì)產(chǎn)生磨損，精加工時(shí)車刀刀尖需要磨出半徑不大的圓弧；換刀時(shí)刀尖位置有差異以及安裝刀具時(shí)產(chǎn)生誤差等，都需要利用刀具補(bǔ)償功能加以調(diào)整。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中都有刀具補(bǔ)償功能，以減少複雜的計(jì)算。（2）車削固定迴圈功能。車削加工一般為大餘量多次切除過程，常常需要多次重複幾種固定的動(dòng)作。因此，在數(shù)控車床系統(tǒng)中具備各種不同形式的固定切削迴圈功能。如內(nèi)、外圓柱面固定迴圈，內(nèi)、外錐面固定迴圈，端面固定迴圈，內(nèi)、外螺紋固定迴圈及組合面切削迴圈等，使用固定迴圈指令可以簡化編程。2．車削加工程式實(shí)例[例2-3]手工編寫圖2-26所示零件的車削加工程式。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(bǔ)功能的數(shù)控車床加工該零件。

R70M48x1.5

φ85φ78oφ45zφ80φ62φ50φ41.8

1x45oφ2003xφ45

6510602060602290350xA

圖2-26車削零件圖Ⅰ355Ⅱ

5355

35

10Ⅲ

圖2-27刀具佈置圖N01G92X200.0Z350.0；起點(diǎn)座標(biāo)設(shè)定N02G00X41.8Z292.0S31M03T11M08；移到刀路起點(diǎn)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N14G00X200.0Z350.0M05T10M09；退回?fù)Q刀點(diǎn)，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(guān)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1N23X46.1W-64.5；切螺紋，半精切2N24X45.8W-64.5；切螺紋，精切N25G00X200.0Z350.0T30M02；退至起刀點(diǎn)上面這段程式是精車程序，沒有考慮到全部餘量的去除過程。本例中毛坯直徑為85mm，單邊最大餘量約為15mm。這麼大的餘量是不可能一次切除的。下麵是一個(gè)考慮了餘量切除過程的車削加工程式。[例2-4]

圖2-28所示零件的車削程式。

N01T0100M41；設(shè)定刀具號(hào)，主軸高速擋N02G97G40S200M08；定主軸轉(zhuǎn)速表示方法，開冷卻N03G00G41X150.0Z110.0T0101M03；取1號(hào)刀具1號(hào)刀補(bǔ)，開主軸N04G96S120；恒切削速度控制N05G73U9.0W3.0D3；閉環(huán)切削迴圈，粗切N06G73P7Q13U0.2W0.2F0.3；閉環(huán)切削迴圈，精切N07G00X20.0Z110；移動(dòng)到起刀點(diǎn)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N13X150.0Z110.0；退刀

1001020201020

φ100oφ80φ40φ20z

φ150φ200

91103x120

圖2-28車削程式例2這段程式中的G73是閉環(huán)切削指令。其功能是按照一定的切削形狀，逐漸去除餘量，達(dá)到最終尺寸。巧妙地使用G73指令可以簡化車削程式。這是車削加工中的一個(gè)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——表示最終形狀的程式段首段程式號(hào)(ns)；

Q——表示最終形狀的程式段末段程式號(hào)(nf)；

I——X軸方向的讓刀距離及方向(Δi，直徑指定)；

K——Z軸方向的讓刀距離及方向(Δk)；

U——X方向精加工餘量及方向(Δu，直徑指定)；

W——Z方向的精加工餘量(Δw)；

D——切削次數(shù)(d)；

F——進(jìn)給量；

S——主軸功能。（三）輪廓銑削程式1．輪廓銑削編程特點(diǎn)（1）數(shù)控銑床功能各異，品種繁多。選擇機(jī)床時(shí)要考慮如何最大限度地發(fā)揮數(shù)控銑床的特點(diǎn)。一般兩座標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床用於加工平面零件輪廓，三座標(biāo)以上的數(shù)控銑床用於三維複雜曲面加工，銑削加工中心具有多種功能，可以用於多工位、多工件和多種工藝方法的加工。（1）數(shù)控銑床的數(shù)控裝置具有多種插補(bǔ)方法。一般機(jī)床都具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，有些銑床還具有極座標(biāo)插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)和螺旋線插補(bǔ)等多種插補(bǔ)功能。編程時(shí)要合理地選擇這些功能，以提高加工精度和效率。（2）數(shù)控銑床一般都具有刀具位置補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償和各種固定迴圈等功能，合理地使用這些功能可以簡化編程。（3）銑削和由直線、圓弧組成的平面輪廓銑削數(shù)學(xué)處理比較簡單，可以手工計(jì)算。非圓曲線和曲面輪廓的銑削加工，數(shù)學(xué)處理比較複雜，一般要採用電腦輔助計(jì)算和自動(dòng)編程。2．銑削加工程式實(shí)例[例2-5]編寫在具有刀具補(bǔ)償功能的銑床上銑削零件外輪廓的零件加工程式。YR150120RR90BEACDF60JHGR30IR

O306090120150180X圖2-29輪廓銑削加工實(shí)例

N01G92X0Y0Z0；建立工件坐標(biāo)系N02G30Y0M06T06；返回第二參考點(diǎn)換刀N03G00G90X0Y90.0；快速移至起刀點(diǎn)N04G43Z0H03S440M03；長度補(bǔ)償，主軸正轉(zhuǎn)N05G41G17X30.0D30F100；半徑補(bǔ)償，移至A點(diǎn)N06G01X60.0Y120.0；加工AB段N07G02X90.0Y90.0I0J-30.0；加工BC段N08G01X120.0；加工CD段N09G02X150.0Y1