XXXX机床数控-1.ppt

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1、数控技术2010-8-30数控机床讲课第一讲 数控机床绪论第二讲 数控机床分类二第三讲 数控机床规定第四讲 数控机床的发展第五讲 数控检测系统第六讲第七讲第八讲第九讲第十讲、第十一讲第十二讲第十三讲第十四讲第十五讲第十六讲第十七讲第十八讲第十九讲第二十讲第二十一讲第二十二讲第二十三讲第二十四讲第二十五讲、第二十六讲第二十七讲第二十八讲第二十九讲第三十讲2 2）中档型数控机床中档型数控机床 采用交流或直流伺服电机实现半闭环驱动，能实现4轴或4轴以下联动控制，脉冲当量为1m，进给速度为15-24mmin，一般采用16位或32位处理器，具有RS232C通信接口、DNC接口和内装PLC，具有图形显示功

2、能及面向用户的宏程序功能。1.4 1.4 数控机床的分类之二数控机床的分类之二图24 XH714A型立式加工中心 1）普通数控机床：采用步进电机伺服的开环控制；实现 两轴或三轴的联动控制；一般采用8位或16位处理器，具有RS232C通信接口3）高级数控机床 采用交流或直流伺服电机实现闭环驱动，能实现4轴或4轴以上联动控制，脉冲当量为1m，数控机床的规定2010-9-7第三讲（一）（一）坐标轴的确定坐标轴的确定 数控机床的标准坐标系及其运动方向，在国际标准ISO841中有统一规定，我国的标准JB 3052-82、JB3501-1999与之等效。1规定原则规定原则（1）右手笛卡尔坐标系 标准的机床

3、坐标系是一个右手 笛卡尔坐标系，用右手螺旋法则判定，如图1-13所示。右手的拇指、食指、中指互相垂直，并分别代表+X、+Y、+Z轴。围绕+X、+Y、+Z轴的回转运动分别用+A、+B、+C表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向用带“”的+X、+Y、+Z、+A、+B、+C表示。（2）刀具运动坐标与工件运动坐标 统一规定：用字母不带“”的坐标表示刀具相对“静止”工件而运动的刀具运动坐标；用字母带“”的坐标表示工件相对“静止”刀具而运动的工件运动坐标。（3）运动的正方向 规定使刀具与工件距离增大的方向为运动的正方向。2坐标轴确定的方法及步骤坐标轴确定的方法及步骤

4、 （1）Z轴 一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离工件的方向为正向。1）当机床有几个主轴时，选一个与工件装夹面垂直的主轴为Z轴。2）当机床无主轴时，选与工件装夹面垂直的方向为Z轴。图1-3立式数控铣床 图1-2数控车床坐标系 （2）X轴 位于平行工件装夹面的水平面内。对于工件作回转切削运动的机床（如车床、磨床等），在水平面内取垂直工件回转轴线（Z轴）的方向为X轴，刀具远离工件的方向为正向，如图1-3所示 对于刀具作回转切削运动的机床（如铣床、镗床等），当Z轴垂直时，人面对主轴，向右为正X方向，如图1-4所示；当Z轴水平时，则向左为正X方向，如1-5所示。对于无主轴的机床（如刨床），以切削

5、方向为正X方向。图1-5数控车床的机床坐标系 图1-4卧式数控铣床X坐标的确定书上的几个图例。工件旋转的机床，如车床、磨床，在水平面内取垂直于工件回转轴线（即z轴）的方向为X轴移动的方向，即工件的径向，离开工件的方向为正。刀具旋转的机床，如铣床、镗床，x轴一般平行于装夹平面。立式机床。立式机床Z轴是垂直的，操作者站在机床前（工作位置），面向主轴（单立柱机床）向立柱看，向右方向为X轴的正方向（双柱立式机床面向左立柱）。卧式机床。卧式机床Z轴是水平的，对于工件旋转的机床，如车床、磨床，取平行于横向滑座的方向（工件径向）为X坐标，取刀具远离工件中心的方向为正方向；对于刀具旋转的机床，如铣床、镗床，当

6、Z轴为水平时，水平面内垂直Z轴的方向为X轴，操作者站在立柱旁（工作位置）面向工作台，向右方向为X轴的正方向。1）车床的坐标数控车床（3）Y轴 根据已确定的X、Z轴，按右手笛卡尔坐标系确定。（4）A、B、C轴 此三轴为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用右手螺旋定则确定。5）附加坐标。如果在机床上除了X、Y、Z主要坐标外，还有：第二组平行于它们的坐标，可用U、V、W命名；第三组坐标可用P、Q、R命名。同样，除了A、B、C旋转组外，还有附加旋转运动可用D、E命名。6）刀具固定、工件移动时机床坐标轴正方向的确定。上述机床的坐标轴正方向是在假定刀具移动的情况下确定的，如果机床实际上是刀具固定

7、、工件移动，则取相反的方向作为正方向，并用+x、+y、+z等表示。根据上述规定，对实际工作中常用的几种数控机床的坐标系统进行了定义，如图1-13所示。7）编制零件加工程序时的坐标。编制零件加工程序时，可以选择绝对坐标也可以选择相对坐标。所有坐标点均以某一固定原点计量的坐标系称为绝对坐标系，用第一坐标系X、Y、Z表示。运动轨迹的终点作为新轨迹的起点的坐标系称为相对（增量）坐标系，常用代码中的第二坐标系U、V、W表示。工件坐标系是用于确定工件几何图形上几个几何要素的位置而建立的坐标系。工件坐标系的原点是工件零点，因此在选择工件零件时，最好把它放在工件图形的尺寸能够方便地转换成坐标值的地方。工件坐标

8、系的选用原则是：选在工件图样的尺寸基准上，减小工件计算量。能使工件方便地测量、装夹和检验。尽量选在尺寸精度高，表面粗糙度比较低的工件表面上。对于有对称形状的几何零件，工件零点最好选在对称中心上。如设定：G54 X20 Y30，即可完成工件坐标系的设定。机床原点与参考点。机床原点是机床坐标系的原点，是机床的最基本点，是所有其他坐标（工件坐标系、编程坐标系、机床参考点等）的基准点。机床参考点是用于对机床工作台、滑板及刀具相对运动的测量系统进行定位和控制的点，有时也称机床零点。它是在加工前和加工后，用控制面板上的回零按钮使移动部件退回到机床坐标系中的一个固定不变的极限点。在工作前数控机床移动部件必须

9、首先返回到参考点。测量系统置零之后测量系统即可以参考点作为基准，随时测量运动部件的位置。编程原点。为了编程方便，编制程序时需要在图样上选择一个适当的位置作为编程原点，即程序原点或程序零点。对于简单零件，工件零点就是编程零点，编程坐标系就是工件坐标系；对于复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，这就要求设定几个不同的编程坐标系。对刀点。在数控加工时刀具相对工件运动的起点为对刀点，程序就是从这一点开始的，也叫“程序起点”或“起刀点”。编制程序时首先应考虑对刀点的位置选择。它可以设在被加工的零件上也可以设在夹具上，但必须与零件的基准定位有一定的坐标尺寸联系。对刀点的选定原则是：选定的对刀点位置应使编程

10、简单。对刀点在机床上找正容易。加工过程中检查方便，引起的加工误差小。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。对刀点不仅是程序的起点，往往也是程序的终点。局部参考点。机床原点、机床零点、工件零点、编程原点和对刀点都是在经过全面考虑后选定的参考点。除此之外还可以设定局部参考点，即建立局部坐标系。（二）数控机床的两种坐标系（二）数控机床的两种坐标系 -P21P21 数控机床的坐标系包括机床坐标系和编程坐标系两种：1机床坐标系机床坐标系 又称机械坐标系，其坐标和运动方向视机床的种类和结构而定。当数控车床配置后置式刀架时，其机床坐标系如图1-5所示，Z 轴与车床导轨平行（取

11、卡盘中心线），正方向是离开卡盘的方向；X轴与Z轴垂直，正方向为刀架远离主轴轴线的方向。机床坐标系的原点也称机床原点或机械原点，如图1-5、图1-6（a）所示的O点，从机床设计的角度来看，该点位置可任选，但从使用某一具体机床来看，这点却是机床上一个固定的点。数控铣床的机床坐标系 数控铣床的坐标系（XYZ）的原点O和机床零点是重合的，如图1-16(a)所示。图1-16立式数控铣床坐标系和机床原点、工件原点 2.2.编程坐标系编程坐标系 1)又称工件坐标系，是编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。2)为保证编程与机床加工的一致性，工件坐标系也应是右手笛卡尔坐标系。3)工件装夹到机床上时，

12、应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。4)编程坐标系的原点，也称编程原点或工件原点，其位置由编程者确定，如图1-6（b）所示的o2点，（四）数控程序编制 P23 4 41 1 数控编程的方法数控编程的方法 常见的数控编程方法有：1）手工编程：编程的过程全部由人工完成的方法称为手工编程。对于点位加工或几何形状简单的工件，不需要经过复杂的计算，加工程序段不多，此时使用手工编程的方法较为合适。但对于形状复杂、工序（或工步）较多的工件，需要进行繁琐的计算，程序段很多，出错也难以校核，此时应尽可能采用自动编程。2）计算机自动编程 编程的过程全部或部分地由计算机来完成的方法称为自动编程。目前应用

13、较多的软件有Master CAM、Pro E、UG、CAXA等，这些软件不仅能完成CAD实体造型，而且可以对实体进行应力分析及自动生成工艺卡片，如图1-1 6所示。Master CAM、Pro E、UG、CAXA42 数控加工程序编制的步骤数控加工程序编制的步骤 （1）确定工艺过程 （2）计算刀具轨迹的坐标值 （3）编写加工程序 （4）将程序输入数控机床 （5）程序检验1分析并熟悉工件图纸（1）对工件的投影、形状、尺寸和加工精度、表面粗糙度、技术条件、材料毛坯情况和热处理要求等进行分析，确定该工件是否适合于在数控机床上加工。（2）由设计基准找出该工件的工艺基准以及确定夹紧的方式和方法，若要设计

14、夹具，则必须进行夹具的设计。（3）确定该零件的加工方法和加工路线。（4）选择每一道工序（或工步）所需要的刀具和刀柄的类型、规格。对某些有特殊要求的刀具应有详细的说明，以便及时地购买。（5）选择每一道工序（或工步）较为合理的切削用量。主要是主轴转速S（rrain）、进给速度F（mmmin）和切深厂（ram）。2数值计算主要是计算基点（各几何元素的交点）和节点（刀具中心轨迹的转接点）的坐标值。对于有刀补功能的机床，通常计算基点坐标值而没有刀补功能的机床则计算工件轮廓的等距线的转接点（即节点）的坐标值。计算时编程误差P=（0102）倍的零件允差。而P=f（a、b、c），也就是说，它与逼近误差a、插补

15、误差b和圆整误差c密切相关，因此应该特别注意。3编写加工程序程序员根据工艺过程、数字计算结果以及辅助操作要求，按照数控系统规定的指令及程序段格式来编写加工程序。4试切编写好的加工程序输人到计算机数控装置后，首先进行模拟仿真，校核通过后，只是表示所编写的加工程序在语法、结构和格式上没有错误。而试切则是检验加工程序正确是否的唯一依据。通常情况下，在首次加工或加工的毛坯少且较贵重（如模具）的情况下要进行试切。验证已经符合要求后，即可投入使用。4.3 程序编制中的工艺处理程序编制中的工艺处理 无论是手工编程还是自动编程，编程前都需要对所加工的零件进行工艺过程分析，拟定加工方案，确定加工路线和加工内容选

16、择合适的刀具和切削用量，设计合适的夹具及装夹方法等。在编程过程中，对一些特殊的工艺问题（如对刀点、刀具轨迹路线设计等）也应做一些处理。1数控加工工艺分析数控加工工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺准备工作。普通机床上用工艺规程、工艺卡片来规定每一道工序的操作程序按步骤加工；数控机床上把工艺过程、工艺参数和规定以数字符号信息的形式记录下来，用它来控制驱动机床进行加工。不管在普通机床上还是在数控机床上，加工工艺在原则上基本相同，但是在数控机床上是自动进行。与普通机床相比，数控机床的加工工艺具有如下特点：（1）工序内容复杂。（2）加工工艺规程编制复杂。数控加工工艺的主要内容如下：（1）选择并确定零件

17、适合在数控机床上加工的内容。（2）对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求（3）具体设计加工工序，选择刀具、夹具及切削用量。（4）处理特殊的工艺问题，如对刀点、换刀点的确定，加工路线的确定、刀具补偿、分配加工误差等。（5）处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。零件图样上尺寸数据的标注原则是：（1）应适应数控加工的特点。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件充分。（3）审查与分析定位基准的可靠性。零件各加工部位的结构工艺应符合的条件如下：（1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便、效益提高。（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，

18、因此半径不宜过大，通常要求R02H。（3）铣削零件底面时槽底圆角半径不应过大。2加工方法选择及方案确定 选择机床要满足的要求如下：（1）保证加工零件的技术要求能够加工出合格的产品。（2）有利于提高生产率。（3）可以降低生产成本。加工方法的选择原则是：（1）应能保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求。（2）考虑生产效率和经济性的要求及工厂的生产设备等实际情况。3工艺路线设计和加工路线确定 （1）工序的划分。按工序集中原则在一次装夹中应尽可能完成大部分工序。工序划分不一定严格遵守普通机加工中关于工序划分的依据。工序划分的方式有：按零件装夹定位方式划分工序。按粗、精加工划分工序。按所用的刀具划分工序。

19、（2）工步的划分。主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内可能要采用不同的刀具和切削用量来对不同表面进行加工，为便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。工步划分的原则为：同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，整个加工表面按先粗加工后精加工的顺序分开进行。对既有铣面又有镗孔的加工，先铣后镗。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步。（3）加工顺序的安排原则有：上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。先进行内型腔加工工序，后进行外形加工工序。以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序最好连续进行，以减少重复定位次数、换刀次数及挪动压板次数。（4）加工路线的定

20、义及确定原则如下：加工路线的定义。在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。加工路线的确定原则。应保证被加工零件的精度和表面质量，且加工效率要高使数值计算简单以减少编程运算量；应使加工路线最短，既可简化程序又可减少空走刀时间。（5）几种加工路线的确定如下：点位控制机床加工路线。按空行程最短来安排走刀路线，还要确定刀具轴向的运动尺寸（大小由孔深确定）以及刀具引入路线和超越距离。例如：在已加工表面上钻、镗、铰孔；毛面上钻、镗、铰孔，攻螺纹时以及钻孔时刀具超越距离为13mm。孔系加工路线。要尽可能避免反向间隙的引入。车螺纹的加工路线。沿螺距方向的Z向进给应和机床的旋转保持严格的速度比

21、关系，因此应避免在进给机构加速或减速过程中切削。为此要有引入距离和超越距离，引入距离为25mm，超越距离为引人距离的14。铣削平面的加工路线。铣削外表面轮廓时铣刀的切入点和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面；铣削内廓时，切入和切出无法外廷，这时铣刀可沿零件轮廓的法线方向切人切出，将切入、切出点选在轮廓两结合元素的交点处。4数控加工工艺文件（1）工序卡。若在数控机床上只加工零件的一个工步时可以不填写工序卡，在工序加工内容不复杂时，可把零件草图反映在工序卡上并注明编程原点和对刀点。（2）刀具明细表（从略）。（3）数控加工程序单如下：所用设备型号及控制机型号。对刀点以及允许的对刀误差

22、。工件相对于机床的坐标方向及位置。镜像加工使用的对称轴。使用刀具的规格、刀具号。在程序中的刀具号必须按实际刀具编写。44 程序编制中的数字计算程序编制中的数字计算对零件图形进行数学处理是编程前的主要准备工作之一，不但对手一工编程来说是必不可少的工作步骤，即使采用计算机进行自动编程。也经常需要对工件的轮廓图形先进行数学预处理，才能对有关几何元素进行定义。作为一名编程人员，即使数控编程系统具有完备的处理功能，不需要人工干预处理。也应该明白其中的数学理论。知道数控编程系统如何进行工作。1数值计算的内容（1）基点的计算。各几何元素间的联结点为基点，如两直线间的交点，直线与圆弧或圆弧与圆弧间的交点或切点

23、，圆弧与二次曲线的交点或切点等。显然相邻基点问只能是一个几何元素。基点的计算比较简单，选定坐标原点以后应用三角、几何关系就可以算出各基点的坐标。因此采用手工编程即可。当零件的形状是由直线段或圆弧之外的其他曲线构成，而数控装置又不具备该曲线的插补功能时，其数值计算就比较复杂这时要求计算节点。（2）节点的计算。将组成零件轮廓的曲线，按数控系统插补功能的要求，在满足允许的编程误差的条件下进行分割，即用若干直线段或圆弧来逼近给定的曲线（可采用等间距直线逼近法，等弦长直线逼近法、等误差直线逼近法和圆弧逼近法等）。逼近直线和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点。节点坐标数据的计算是最繁琐、最复杂的计算。对于用实

24、验或经验数据点表示没有轮廓曲线方程的平面轮廓，如果给出的数据点比较密集，可以用这些点作为节点。用直线或圆弧连接起来逼近轮廓形状；如果数据点较稀疏，就必须先用插值法将节点加密或进行曲线拟合（如牛顿插值法、样条曲线拟合法、双圆弧拟合法等）。然后再进行曲线逼近。对于空间曲面可用许多平行的平面曲线逼近空间曲面，这时需求出所有的平面曲线，并计算出各平面曲线的基点或节点，然后按基点、节点划分各个程序段编写各节点、基点之间的直线或圆弧加工程序。有关曲线逼近和曲线拟合的计算方法很多其计算过程繁琐，花费的时间也长，如果采用手工编程，编程工作将十分艰巨，因此必须借助计算机进行计算。目前许多先进国家都已开发了自动编

25、程技术。自动编程的过程分为两个阶段：第一阶段是对零件图样进行工艺分析，用编程语言编写零件的源程序，制作控制介质；第二阶段是借助计算机对源程序进行处理然后自动打印零件加工的程序单。目前生产企业已把CADCAM技术用于数控编程和数控加工中。（3）刀位点轨迹的计算。刀位点是标志刀具所处不同位置的坐标点，不同类型的刀具刀位点不同。数控系统从对刀点开始控制刀位点运动，并由刀具的切削刃加工出不同要求的零件轮廓。对于平面轮廓的加工车削加工时可以用车刀的假想刀尖点作为刀位点，也可以用刀尖圆弧半径的圆心作为刀位点；铣削加工时是用平底立铣刀的刀底中心作为刀位点。但无论如何，零件的轮廓形状总是由刀具切削刃部分直接参

26、与切削过程完成的。因此，在大多数情况下，编程轨迹并不与零件轮廓完全重合。对于具有刀具半径补偿功能的机床数控系统，只要在编写程序时在程序的适当位置写入建立刀具补偿的有关指令，就可以保证在加工过程中，使刀位点按一定的规则自动偏离编程轨迹，达到正确加工的目的。这时可直接按零件轮廓形状计算各基点和节点坐标，并作为编程时的坐标数据。某些简易数控系统，例如简易数控车床，只有长度偏移功能而无半径补偿功能。编程时为保证精确地加工出零件轮廓就需要作某些偏置计算。用球头刀加工三坐标立体型面零件时，程序编制要算出球头刀球心的运动轨迹，而由球头刀的外缘切削刃加工出零件轮廓。带摆角的数控机床加工立体型面零件或平面斜角零

27、件时，程序编制要算出刀具摆动中心的轨迹和相应摆角值。数控系统控制刀具摆动中心运动时，由刀具端面和侧刃加工出零件轮廓。（4）辅助计算。辅助计算包括增量计算、辅助程序段的数值计算等。增量计算。针对增量坐标的数控系统或绝对坐标系统中某些数据仍要求以增量方式输入时，就要进行由绝对坐标数据到增量坐标数据的转换。辅助程序段。指开始加工时刀具从对刀点到切人点，或加工完成时刀具从切出点返回到对刀点而特意安排的程序段。切人点位置的选择应依据零件加工余量的情况，适当离开零件一段距离。切出点位置的选择，应避免刀具在快速返回时发生撞刀，也应留出适当的距离。2直线圆弧系统刀位点轨迹计算（1）刀位点的选择。编程时一般使用

28、刀位点的变动来描述刀具的变动变动所形成的轨迹称为编程轨迹。对于旋转型的刀具（立铣刀、钻头等），刀位点位于刀具轴心线某一确定的位置上；对于平底立铣刀。选择刀底中心为刀位点；对于球头立铣刀可以用球心作为刀位点，也可以用刀端点。用刀端点作为刀位点时可以直接测量其位置，而用球心作刀位点时仍应测量刀端点，然后再换算为球心点坐标。钻头类刀具，通常用钻头的钻尖位置作为刀位点，但编程时应根据图样上对孔加工的尺寸标注适当增加出钻尖的长度。数控车床使用的刀具由于刀具的结构特点刀位点的选择有时比较复杂。目前数控车床用机夹可转位刀片，刀尖处均含有半径不大的圆弧，数控编程时通常均应考虑刀尖圆弧半径对零件加工尺寸的影响。

29、还有一些刀具，如切槽刀实际上存在两个刀尖位置，选择哪个位置作为刀位点，主要应考虑如何便于对刀和测量，并未做出统一规定。（2）对刀则是指操作者在启动程序之前通过一定的测量手段使刀位点与对刀点重合。可以用对刀仪对刀，还可以在数控机床上定位好夹具或安装好工件之后，使用量块、塞尺、千分表等，利用机床上的坐标显示对刀。刀位点是仅就刀具作平动的数控加工而言。对于包含刀具轴线摆动的四坐标或五坐标数控加工，应使用刀位矢量的概念。在不使用刀具补偿功能编写程序时 编程轨迹就是刀具上刀位点实际运动轨迹。采用刀具补偿功能之后，情况就发生了变化。刀具半径补偿功能将使实际的刀位点运动轨迹偏移一个刀具半径补偿值，而刀具长度

30、补偿功能则能当刀具长度变化时，使不在编程轨迹对刀点（又称为起刀点）处的刀位点在运动中恢复到编程轨迹。（3）刀具中心编程的数值计算。主要对于没有刀具偏置的数控系统，其方法是作轮廓的等距线，然后求出等距线的基点、节点坐标并用它们采编程。（4）尖角过渡的数值计算（不具备刀具半径补偿）：直线与直线拐角处等距线交点计算。直线段与圆弧段拐角处等距线交点坐标计算。（四）（四）FANUC 0i系统的系统的编程指令编程指令G代码代码（1）模模态态功功 能能（3）G代码代码（1）模模态态功功 能能（3）G0001点定位点定位G50.122可编程镜像取消可编程镜像取消G0101直线插补直线插补G51.122可编程镜

31、像有效可编程镜像有效G0201顺圆弧插补顺圆弧插补/螺旋插补螺旋插补CWG5200局部坐标系设定局部坐标系设定G0301逆圆插补逆圆插补/螺旋插补螺旋插补CCWG5300选择机床坐标系选择机床坐标系G0400暂停、准确停止暂停、准确停止G5414选择工件坐标系选择工件坐标系1G05.100预读控制（超前读程序段）预读控制（超前读程序段）G54.114选择附加工件坐标系选择附加工件坐标系G07.1（G107）00圆柱插补圆柱插补G5514选择工件坐标系选择工件坐标系2G0800预读控制预读控制G5714选择工件坐标系选择工件坐标系4G0900准确停止准确停止G5814选择工件坐标系选择工件坐标系

32、5G1000可编程数据输入可编程数据输入G5914选择工件坐标系选择工件坐标系6G1100可编程数据输入方式取消可编程数据输入方式取消G6000/01单方向定位单方向定位G1517极坐标指令消除极坐标指令消除G6115准确停止方式准确停止方式G1617极坐标指令极坐标指令G6215自动拐角倍率自动拐角倍率G1702选择选择XY平面平面G6315攻丝方式攻丝方式G1802选择选择XZ平面平面G6415切削方式切削方式G1902选择选择YZ平面平面G6500宏程序调用宏程序调用G2006英寸输入英寸输入G6612宏程序模态调用宏程序模态调用G2106毫米输入毫米输入G6712宏程序模态调用取消宏程

33、序模态调用取消G22G220404存储行程检测功能接通存储行程检测功能接通G68G681616坐标旋转有效坐标旋转有效G23G230404存储行程检测功能断开存储行程检测功能断开G69G691616坐标旋转取消坐标旋转取消G27G270000返回参考点检测返回参考点检测G73G730909深孔钻循环深孔钻循环G28G280000返回参考点返回参考点G74G740909左旋攻丝循环左旋攻丝循环G29G290000从参考点返回从参考点返回G76G760909精镗循环精镗循环G30G300000返回第返回第2 2、3 3、4 4参考点参考点G80G800909固循环取消固循环取消/外操作功能取消外操

34、作功能取消G31G310000跳转功能跳转功能G81G810909钻、锪镗循环或外操作功能钻、锪镗循环或外操作功能G33G330101螺纹切削螺纹切削G82G820909钻孔循环或反镗循环钻孔循环或反镗循环G37G370000自动刀具长度测量自动刀具长度测量G83G830909深孔钻循环深孔钻循环G39G390000拐角偏置圆弧插补拐角偏置圆弧插补G84G840909攻丝循环攻丝循环G40G400707刀具半径补偿取消刀具半径补偿取消G85G850909镗孔循环镗孔循环G41G410707刀具半径补偿，左侧刀具半径补偿，左侧G86G860909镗孔循环镗孔循环G42G420707刀具半径补偿，

35、右侧刀具半径补偿，右侧G87G870909背镗循环背镗循环G40.1G40.1（1818法线方向控制取消方式法线方向控制取消方式G88G880909镗孔循环镗孔循环G41.1G41.1（1818法线方向控制左侧接通法线方向控制左侧接通G89G890909镗孔循环镗孔循环G42.1G42.1（1818法线方向控制右侧接通法线方向控制右侧接通G90G900303绝对值编程绝对值编程G43G430808正向刀具长度补偿正向刀具长度补偿G91G910303增量值编程增量值编程G44G440808负向刀具长度补偿负向刀具长度补偿G92G920000设坐标系最大主轴速度控制设坐标系最大主轴速度控制G45G

36、450000刀具位置偏置加刀具位置偏置加G92.1G92.10000工件坐标系预置工件坐标系预置G46G460000刀具位置偏置减刀具位置偏置减G94G940505每分钟进给每分钟进给G47G470000刀具位置偏置加刀具位置偏置加2 2倍倍G95G950505主轴每转进给主轴每转进给G48G480000刀具位置偏置减刀具位置偏置减2 2倍倍G96G961313恒周速控制（切削速度）恒周速控制（切削速度）G49G490808刀具长度补偿取消刀具长度补偿取消G97G971313恒周速控制取消恒周速控制取消G50G501111比例缩放取消比例缩放取消G98G981010固定循环返回到初始点固定循环

37、返回到初始点G51G511111比例缩放有效比例缩放有效G99G991010固定循环返回到固定循环返回到R R点点G56G561414选择工件坐标系选择工件坐标系3 3 2 2F F、S S、T T指令指令 （1）进给功能F指令 F指令表刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定方法。（2）主轴转速功能S指令 S指令表示机床主轴的转速。其表示方法有以下三种：转速 S表示主轴转速，单位为r/min。如S1000表示主轴转速为1000r/min。恒线速 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为m/min。如S60表示切削点的线速度恒定为6

38、0 m/min。代码 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速或线速的数值，而只是主轴速度的代号。（3）刀具功能T指令 采用T指令编程 由T和数字组成。有T和T两种格式，数字的位数由所用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。采用T、D指令编程 利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。3 3M M指令指令 （1）程序停止指令：M00 功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重新开始。（2）程序计划停止指令：M01 功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止自动运行，只是当机床操作面板上的任

39、选停机的开关置1时，这个代码才有效。（3）主轴正转、反转、停止指令：M03、M04、M05 功能：M03、M04指令可使主轴正、反转。与同段程序其他指令一起开始执行。M05指令可使主轴在该程序段其他指令执行完成后停转。（4）换刀指令：M06 功能：自动换刀。用于具有自动换刀装置的机床，如加工中心、数控车床。（5）程序结束指令：M02或M30功能：该指令表示主程序结束，同时机床停止自动运行，M30还可使控制返回到程序的开头。（五）数控加工程序的结构（五）数控加工程序的结构一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干个程序段、程序结束部分组成。一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址

40、符和数字组成。10 01 40.0 25.4 200 ；程序段结束进给速度指令坐标移动距离指令 运动方式指令（直线）程序段号数控技术的发展第四讲15 机床数控技术的发展数控机床综合应用了当代最新科技成果而发展起来的新型机械加工机床。40年来数控机床在品种、数量、加工范围与加工精度等方面有了惊人的发展，大规模集成电路和微型计算机的发展和完善，使数控系统的价格逐年下降而精度和可靠性却大大提高。数控机床不仅表现为数量迅速增长，而且在质量、性能和控制方式上也有明显改善。目前，数控机床正朝着以下几个方面发展。1)数控技数控技术的的发展展1数控技术的发展史从1952年世界上第一台数控铣床问世至今50多年中

41、，随着微电子技术的不断发展，特别是计算机技术的发展，数控系统经历了从硬线数控到计算机数控两个阶段和从电子管数控到基于个人计算机平台的数控共五代的发展。(1)1952年美国研制出第一代数控机床，其数控系统采用电子管、继电器、模拟电路组成，体积庞大，价格昂贵。(2)1959年数控系统中开始广泛采用晶体管和印刷电路板，数控系统跨入第二代。第二代数控系统体积缩小，成本有所下降。从1960年开始，其他一些工业国家如德国、日本等都陆续开发、生产并使用了数控机床。(3)1965年出现了小规模集成电路，数控系统发展到第三代。第三代数控系统不仅体积小、功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降。1967年，英国首

42、先把几台数控机床联结成具有柔性的加工系统，这就是最初的柔性制造系统(FMS)；之后，美国、日本也相继进行了开发和应用。以上这三代数控系统主要由电路的硬件和连线组成，称为硬线数控系统，具有很多硬件和连线特点，电路复杂，可靠性不高。装有这类数控系统的机床称为普通数控机床(NC)。(4)随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降，小型计算机开始取代专用数控计算机，使数控系统进入了以小型计算机化为特征的第四代，数控的许多功能由软件程序来实现。1970年，这种系统首次出现在美国芝加哥国际机床展览会上。(5)1974年，以微处理器为核心的数控系统问世，标志着数控系统进入第五代。30多年来，微处理器数控

43、系统的数控机床得到了飞速的发展和广泛的应用。第四、五代数控系统主要由计算机硬件和软件组成，通常称为计算机数控系统(CNC)；又由于其利用存储在存储器里的软件控制系统工作，因此也称为软件数控系统。这种系统容易扩大功能，柔性好，可靠性高。数控系统经过50多年的不断发展，功能越来越完善，使用越来越方便，可靠性越来越高，性能价格比越来越好。以FANUC为例，1991年开发成功的FS15系统与1971年开发的FS220系统相比，体积只有后者的1/10，加工精度提高了10倍，可靠性提高了30倍以上。新一代数控系统技术水平的提高，促进了数控机床性能的提高：数控机床的控制轴数已从单轴的点位控制、两轴联动发展到

44、五轴以上的联动；许多数控机床具有自适应控制、自动检测、软件精度补偿、自动换刀、自动交换工件、动态加工图像显示、现场编程、机床故障自诊断等功能；某些机床还带有自动监控刀具破损、磨损、切削振动、主轴功率超载监控等装置。2数控机床和数控系统的发展趋势1)高速化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。高速切削可以减小切削深度，有利于克服机床振动、降低传入零件的热量及减小热变形，从而提高加工精度，改善加工表面质量。新一代高速数控机床的车削和铣削的切削速度已达到50008000 m/min以上，主轴转速在30 000 r/min以上(有的高达100 000 r/min)，数控机

45、床能在极短时间内实现升速和降速，以保持很高的定位精度；工作台的移动速度，在分辨率为1 m时，可达100 m/min以上，在分辨率为0.1 m时，可达240m/min以上；自动换刀时间在1秒以内，工作台交换时间在2.5秒以内，并且高速化的趋势有增无减。目前，数控系统采用更高位数、频率的处理器，以提高系统的运算速度；采用超大规模的集成电路和多微处理器机构，以提高系统的数据处理能力；采用直线电机直接驱动工作台的直线伺服进给方式，使其高速度和动态响应特性相当优越；为适应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电机与机床主轴合二为一的结构形式，实现了变频电动机与机床主轴的一体化；主轴电机的轴承采用磁浮轴承、液

46、体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式；目前陶瓷刀具和金刚石涂层刀具已开始得到应用。2)高精度化数控系统带有高精度的位置检测装置，并通过在线自动补偿(实时补偿)技术来消除或减少热变形、力变形和刀具磨损的影响，使加工一致性的精度得到保证，进一步提高了定位精度。普通数控加工的尺寸精度通常可达5 m，精密级加工中心的加工精度通常可达1 m，最高的尺寸精度可达0.01 m。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出新的要求。新材料、新零件的出现以及更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，是适应现代科技必由之路。3)多功能化数控机床的发展已经模糊了粗、精

47、加工工序的概念，加工中心的出现打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程。配有自动换刀机构(刀库容量可达100把以上)的各类加工中心，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工。现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工，减少了在不同数控机床间进行工序的转换而引起的待工以及多次上下料等时间。近年来，又相继出现了许多跨度更大的功能集中的超复合化数控机床。4)智能化随着人工智能在计算机领域中的应用，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，使新一代数控系统具有自动编程、模糊控制、前馈控制、学习控制、自适

48、应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更加完善。5)高柔性化数控机床在提高单机柔性化的同时，正朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。柔性制造系统(FMS)是一种在批量生产下，高柔性和高自动化程度的制造系统，它综合了高效、高质量及高柔性的特点，解决了长期以来中小批量以及中大批量、多品种产品生产自动化的技术难题。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要求，数控系统具有远距离串行接口，甚至可以联网，实现了数控机床之间的数据通信，也可以直接对多台数控机床进行控制。6)可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心

49、的指标。数控系统继续向高集成度方向发展，以减少元器件的数量来提高可靠性，同时使系统更加小型化、微型化；利用多CPU的优势，实现故障自动排除，增强可靠性。此外，数控机床也在朝着模块化、专门化、个性化方向发展。数控机床结构模块化，以适应数控机床多品种、小批量加工零件的特点；数控功能专门化，以使机床性能价格比显著提高；个性化也是近几年来数控机床特别明显的发展趋势。先进制造系统简介先进制造系统简介 1数字控制系统数字控制系统(DNC系统)是用一台计算机直接控制多台机床进行零件加工或装备的系统，又称群控系统，它在20世纪60年代末开始出现。在DNC系统中，基本保留了原来各数控机床的CNC系统，并与DNC

50、系统的中央计算机组成计算机网络，实现了分级控制管理。DNC系统具有如下特点：具有计算机集中处理和分时控制的能力；具有现场自动编程和对零件程序进行编辑和修改的能力，使编程与控制相结合，而且零件程序存储容量大；具有生产管理、作业调度、工况显示监控和刀具寿命管理的能力。1)间接型DNC系统间接型DNC系统配有集中管理和控制的中央计算机，并在中央计算机和数控机床的数控装置之间加有通信接口，如图1-8所示。各机床的数控装置依然承担着原来的控制功能，中央计算机配备的大容量外存储器中存放着每台数控机床所需的零件加工计划和加工程序，可适时调至计算机的内存中。计算机根据需要以中断方式向发出请求的某台数控机床的通