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数控机床编程2测验Snap测3一、概论1、数控机床的产生2、数控技术的基本概念3、数控机床的组成及工作原理4、数控机床的种类5、数控机床加工特点及应用范围41、数控机床的产生在航天航空、造船、军工和计算机等工业中为了解决零件精度高、形状复杂、批量小、经常改动、加工困难、生产效率低、劳动强度大、质量难以保证的情况。1952年3月麻省理工试制成功第一台数控机床。52、数控技术的基本概念数控技术：采用数字化信息实现加工自动化的机床控制技术，用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，称作数控机床。63、数控机床的组成及工作原理输入输出设备计算机数控装置CNC伺服系统机床本体检测系统7（1）、输入输出设备输入输出设备主要实现编制程序、输入程序、输入数据以及显示、存储和打印等功能。常用的输入输出设备有：键盘、磁带或磁盘输入机、CRT显示器等，高级的数控机床还配有一套自动编程机或CAD/CAM系统。通讯：串行通讯（RS-232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC，MAP等）网络技术（internet，LAN等）。8（2）、数控装置（CNC）数控装置是数控机床的控制核心•组成：通常由一台通用或专用计算机构成计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。•作用：接收输入设备输入的加工信息，完成数据的存储、计算、逻辑判断、输入输出控制等，并向机床各驱动机构发出运动指命，指挥机床各部件协调、准确地执行工件加工程序。9（3）、伺服系统伺服系统是指数控机床的电气驱动部分它接收入数控装置发出的各种动作命令，并精确地驱动机床进给轴或主轴运动。伺服系统的性能是影响数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一。10（4）、机床本体机床本体是数控机床的主体，包括：床身、立柱等支承部件；主轴等运动部件；工作台、刀架以及进给运动执行部件、传动部件；此外还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置，对加工中心类数控机床，还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件。11（5）、检测系统检测装置是对机床的转速及进给实际位置进行检测并反馈给数控系统，进行补偿处理。运动部分通过传感器，装角位移或直线位移转换成电信号输送给出数控系统，与给定位置进行比较，并由数控系统计算，继续向伺服系统发出运动指命，对产生的误差进行补偿，使机床工作台精确地移动到要求的位置。124、数控机床的种类按工艺用途分类按控制运动方式分类按控制方法分类按联动轴数分类13按工艺用途分类普通数控机床：在一个工序上实现数字控制的自动化机床如：数控车床、数控铣床、数控钻床加工中心：带刀库和自动换刀装置如：车削加工中心、铣削加工中心。其他：三坐标测量机、机械手（工业机器人）、自动绘图机等14加工中心及其辅助装备图片圆盘式刀库链式刀库五轴联动加工中心主轴头换刀臂带交换工作台的卧式加工中心带机械手的立式加工中心1516按控制运动方式分类点位控制的数控机床直线控制的数控机床轮廓控制的数控机床171）点位控制的数控机床只控制刀具从一点到另一点的位置，而不控制移动轨迹，在定位移动中不进行切削加工。如：数控钻床、数控冲床。182）直线控制的数控机床控制刀具或机床工作台以给定速度，沿平行于某一坐标轴方向，由一个位置到另一个位置的精确移动。也称点－直线控制方式（单轴运动）如：数控车床、数控钻床和数控铣床193）轮廓控制的数控机床对两个或两个以上的坐标同时进行控制（多轴联动）。它不仅要控制机床移动部件的起点与终点，而且要控制整个加工过程的每一点的速度、方向和位移量，即要控制轨迹，加工出要求的轮廓。运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺旋线等如：数控车床、数控铣床、加工中心等。20按控制方式分类开环控制系统半闭环控制系统闭环控制系统211）开环控制系统输入输出设备计算机数控装置CNC伺服系统机床本体检测系统特点：结构简单，步进驱动、步进电机，无位置速度反馈222）闭环控制系统输入输出设备计算机数控装置CNC伺服系统机床本体检测系统（速度、位置）特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调试困难。233）半闭环控制系统这类机床与闭环控制机床的区别在于检测反馈信号不是来自安装在工作台上的直线位移测量元件，而是来自安装在电机轴或丝杆轴上的角位移测量元件。通过测量电机转角或丝杆转角推算出工作台的位移量，并将此值与指令值进行比较，用差值来进行控制。位置比较电路速度控制电路指令值伺服电动机+速度反馈-位置反馈AB特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有角位移、角速度检测装置，结构紧凑24按联动轴数分类两轴联动：如：普通数控车床及部分数控铣床、多用于加工二维轮廓。二轴半：X、Y、Z三轴的任意两个轴联动，第三轴作周期性等距运动。三轴联动：如数控铣床及加工中心，可加工三维曲面。多轴联动：指四轴或四轴以上轴数联动，可加工复杂的三维曲面，如叶片、涡轮等。255、数控机床加工特点及应用范围加工特点：加工精度高具有高度柔性加工质量稳定、可靠生产率高改善劳动条件利于生产管理现代化（无纸化，远程作业）26数控机床应用范围多品种，小批量轮廓要求高、结构复杂试制品关键零件周期短多工序零件27实习数控车床简介CK6140主轴转速：100-2000r/min快速移动速度：X：6m/min，Z：8m/min控制轴数：2轴联动CNC控制：FANUC-0i嵌入式数控系统车床数字控制卧式车床组最大回转直径的1/1028二、数控编程手工编程自动编程29手工编程的方法分析工件的零件图及技术要求确定工艺路线计算刀具轨迹坐标编写数控程序程序输入数控系统程序检验30（一）数控车床加工（FANUC）1、坐标系确定1)机床坐标系Z轴：平行于机床主轴（远离工件的方向为+）。X轴：为水平方，且垂直于Z轴并平行于工件装夹面（远离工件的方向为+）。312)工件坐标系工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定，但坐标轴的方向应与机床坐标系一致确定刀具和程序的起点，并且与之有确定的尺寸关系。不同的工件建立的坐标系也可有所不同1、坐标系确定322.机床零点和机床参考点•机床原（零）点：又称机械原点，由机床厂家在设计时确定的。•机床参考点：机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。•机床参考点意义：建立机床坐标系。机床起动时通常要进行机动或手动回参考点以建立机床坐标系。•通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。图所示为数控车床的参考点与机床原点333、程序结构与格式程序的组成一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成。程序段：由顺序号、若干代码字和结束符号组成；每个代码字，由字母和数字组成N30G91G01X50.Y60.F100S600M03；程序段号准备功能G指令目的点坐标值主轴转速指令进给速度指令辅助功能M代码程序段结束符号344、直径编程（车）编程时按直径，既X轴为工件的直径机床默认为直径编程如：A、B点坐标A（40，60）B（30，80）355、常用指令（FANUC）准备功能字G代码辅助功能字M代码其他功能S、F、T361）G准备功能(车床)G代码功能格式G00快速定位G00X_Z_G01直线插补G01X_Z_G02顺圆插补G02X_Z_R_G03逆圆插补G03X_Z_R_G54-G59选择工作坐标系G92X_Z_I_F_G70-G73复合型固定循环G99进给速度mm/r37G54原点（1）、工件坐标系选择G54~G59格式：G54……G59为避免尺寸换算，需多次把工件坐标系平移。将工件坐标(编程坐标)原点平移至工件基准处，称为编程原点的偏置。皆以机床原点为参考点，分别以各自与机床原点的偏移量表示。X54XG54工件坐标系机床原点机床坐标系G59原点G59工作坐标系ZZ54X59Z5938工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件，一般情况下以坐标式尺寸标注的零件，编程原点应选在尺寸标注的基准点；对称零件或以同心圆为主的零件，编程原点应选在对称中心线或圆心上；Z轴的程序原点通常选在工件的端表面。39（2）、快速点定位G00格式:G00X_Z_；X_Z_：终点坐标值刀具以点定位控制方式快速移动到指定位置用于刀具的空行程运动。进给速度F对G00程序段无效。图中刀具从A快速运动到B，编程方式为：G00X154.Z60.XZ40（3）、直线插补指令G01格式：G01XZF；XZ：直线终点坐标值F：速度指令如：A到B点G01X154.Z60.F0.2；*程序中首次出现的插补指令（G01、G02、G03）一定要有F指令，否则出错！后续程序中如速度相同可省。如速度改变不可省。XZ41（4）、圆弧插补指令G02、G03格式：G02X_Z_R_F_；顺圆插补G03X_Z_R_F_；逆圆插补X、Z：圆弧终点坐标值R：圆弧半径圆弧小于或等于180度，R为正值F：圆弧插补的进给速度如：G02X240.Z10.R50.F0.2；Z42（5）、外径粗车循环G71格式：G71U△dReG71PnsQnfU△uW△wFfSsTt△d：X方向切深，无正负，半径值e：退刀量ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号△u：X方向留的精加工余量△w：Z方向留的精加工余量f：粗加工的进给量(精加工程序段中的F代码失效)s：粗加工转数(精加工程序段中的S代码失效)t：粗加工所用刀具号(精加工程序段中的FT代码失效)43（6）、外径粗车循环G72格式：G72U△dReG72PnsQnfU△uW△wFfSsTt△d：X方向切深，无正负，半径值e：退刀量ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号△u：X方向留的精加工余量△w：Z方向留的精加工余量f：粗加工的进给量s：粗加工转数t：粗加工所用刀具号44（7）、外径粗车循环G73格式：G73UiWkRdG73PnsQnfU△uW△wFfSsTti:X方向总退刀量（X方向的总切削量）k：Z方向总退刀量（Z方向的总切削量）d：加工次数ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号△u：X方向留的精加工余量△w：Z方向留的精加工余量f：粗加工的进给量s：粗加工转数T：刀具号45（8）、外径精车循环G70格式：G70PnsQnfFfSsTt；ns：精加工第一个程序段的序号nf：精加工最后一个程序段的序号f：精加工的进给量s：精加工转数t：精加工所用刀具号作用：去除G71、G72、G73粗车工件后留下的余量。在G70状态下，从(NS)至(NF)程序中指定F、S、T有效。当(NS)至(NF)程序中不指定F、S、T时，原在粗车循环前指定的F、S、T仍有效。46（9）、螺纹切削循环G92格式：G92X(U)_Z(W)_R_F_；X、Z——绝对值编程时，螺纹终点在工件坐标系下的坐标值U、W——增量值编程时，螺纹终点相对于起点的距离R——为螺纹起点与终点的半径差，其符号为差的符号（无论是绝对值编程还是增量值编程）。F——螺纹导程47（9）、螺纹切削循环G9248（9）、螺纹切削循环G921、螺纹牙型高度hh=0.6495PP——螺距2、螺纹起点与终点轴向尺寸空刀导入量δ1≥2×导程空刀导出量δ2≥（1~1.5）×导程3、分层切削深度1P——4次1.5——5次2P——6次492）辅助功能M代码M代码功能说明M00无条件暂停M01有条件暂停机床上有M01按钮M02程序结束光标停在最后M03主轴正转从顶尖方向看，逆时针旋转M04主轴反转从顶尖方向看，顺时针旋转M05主轴停503）辅助功能M代码M代码功能说明M08开冷却泵M09关冷却泵M30程序结束程序结束，主轴、冷却泵关，并回到程序开始，必须在程序的最后M98调用子程序M99子程序结束513）其他功能代码功能说明S100