【正文】 第一章 數(shù)控機(jī)床簡介 2數(shù)控機(jī)床的組成 控制介質(zhì) 數(shù)控系統(tǒng) 伺服系統(tǒng) 輔助控制裝置 機(jī)床本體 2 數(shù)控機(jī)床的分類 3開環(huán)控制 32 、閉環(huán)控制 33 、半閉環(huán)控制 3第二章 數(shù)控加工工藝 4數(shù)控加工工藝的內(nèi)容 4數(shù)控加工程序及編制過程 數(shù)控加工程序的概念 5 程序編制的分類 5 程序編制的一般過程 5 手工編程的步驟 53 、數(shù)控加工基礎(chǔ)知識 6 坐標(biāo)系 6第一章 數(shù)控機(jī)床簡介數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床主要是由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置、機(jī)床本體、控制介質(zhì)組成。、控制介質(zhì) 控制介質(zhì)是指將零件加工信息傳遞到控制介質(zhì)去的程序載體。常用的有磁盤、U盤、移動硬盤等。、數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)通常是一臺帶有專門系統(tǒng)軟件的專用微機(jī)。它由輸入裝置、控制運(yùn)算器和輸出裝置等構(gòu)成。它接受控制介質(zhì)上的數(shù)字化信息，經(jīng)過控制軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令控制機(jī)床的各個部分，進(jìn)行規(guī)定的、有序的動作。、伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是由驅(qū)動和執(zhí)行兩大部分組成。它接受數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，并按指令信息的要求控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。常用的位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)有步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)，后兩者均帶有光電編碼器等測量元件。、輔助控制裝置 輔助控制裝置是介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的強(qiáng)電控制裝置。、機(jī)床本體 機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體。 數(shù)控機(jī)床的分類按照執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式分類： 開環(huán)控制開環(huán)數(shù)控機(jī)床一般采用由功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，即不帶反饋裝置的控制系統(tǒng)。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常采用功率步進(jìn)電動機(jī)。數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖指令通過環(huán)形分配器和驅(qū)動電路，使步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)過相應(yīng)的步距角度，再經(jīng)過傳動系統(tǒng)，帶動工作臺或刀架移動。 2 、閉環(huán)控制閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)，是將位置檢測裝置安裝于機(jī)床運(yùn)動部件上，加工中心將測量到的實(shí)際位置值反饋。數(shù)控裝置將反饋信號與位移指令進(jìn)行比較，根據(jù)其差值與指令進(jìn)給速度的要求，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換后，得到進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度指令。另外與伺服電動機(jī)剛性聯(lián)接的測速元件，隨時實(shí)測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，得到速度反饋信號，將其與速度指令信號相比較，以其比較的差值對伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時進(jìn)行校正，直至實(shí)現(xiàn)移動部件工作臺的最終精確定位。 3 、半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，是將位置檢測裝置安裝于驅(qū)動電動機(jī)軸端或安裝于傳動絲杠端部，間接地測量移動部件的實(shí)際位置或位移，其精度高于開環(huán)系統(tǒng)，低于閉環(huán)系統(tǒng)。第二章 數(shù)控加工工藝數(shù)控加工工藝的內(nèi)容 數(shù)控加工工藝，就是用數(shù)控機(jī)床加工零件的一種方法。數(shù)控加工與普通機(jī)床加工在方法和內(nèi)容上很相似，但加工過程的控制方式確有很大區(qū)別。在用通用機(jī)床加工時，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與順序安排、刀具的幾何形狀、走刀路線及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮而決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計工藝規(guī)程時進(jìn)行過多的規(guī)定。而在數(shù)控加工時，上述這些具體工藝問題，不僅僅成為數(shù)控工藝設(shè)計時必須認(rèn)真考慮的內(nèi)容，而且還必須作出正確的選擇并編入加工程序中，由數(shù)控機(jī)床自動執(zhí)行。也就是說，本來是由操作工人在加工中靈活掌握并可通過適時調(diào)整來處理的許多具體工藝問題和細(xì)節(jié)，在數(shù)控加工時就轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊倘藛T必須事先設(shè)計和安排的內(nèi)容。 數(shù)控加工工藝方案是編制數(shù)控加工程序的依據(jù)。 數(shù)控加工工藝主要包括以下幾方面的內(nèi)容： 1 ）數(shù)控加工內(nèi)容的選擇 選擇并決定對某個零件進(jìn)行數(shù)控加工時，一般情況下，并非全部加工內(nèi)容都采用數(shù)控加工，通常只是選擇其中一部分進(jìn)行數(shù)控加工。 2 ） 數(shù)控加工工藝性分析 A）構(gòu)成零件輪廓的幾何元素 B）數(shù)控加工的定位基準(zhǔn) 3 ）數(shù)控加工的工業(yè)路線設(shè)計 A）工序的劃分 B）工步的劃分 C ）加工順序的安排 D）數(shù)控加工工序與普通工序的銜接 4 ）數(shù)控加工工序的設(shè)計 A）進(jìn)給路線的確定 B）工件安裝的選擇 C）數(shù)控刀具的選擇 D）切削用量的選擇 E）對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定數(shù)控加工程序及編制過程、數(shù)控加工程序的概念 數(shù)控加工程序，就是按照系統(tǒng)規(guī)定格式描述零件幾何形狀和加工工藝的數(shù)控指令集。（按照數(shù)控加工工藝用數(shù)控指令把加工工藝過程表現(xiàn)出來的一種文件）這種數(shù)控系統(tǒng)可以識別的指令集稱為程序，制作程序的過程稱為數(shù)控編程。 程序編制的分類 1） 手工編程 由編程員或操作者以人工方式完成整個加工程序編制工作的方法。 2） 自動編程 自動編程又稱為計算機(jī)輔助編程。定義：利用計算機(jī)（含外圍設(shè)備）和相應(yīng)的前置、后置處理程序?qū)α慵闯绦蜻M(jìn)行處理，得到加工程序單的一種編程方法。 程序編制的一般過程 無論是手工編程或自動編程，編程的一般過程：圖樣分析輔助準(zhǔn)備制定加工工藝數(shù)學(xué)處理填寫程序單制備控制介質(zhì)程序校正首件試切。 手工編程的步驟 1 ） 圖樣分析 包括對零件輪廓形狀、尺寸、表面粗糙度、材料等技術(shù)要求進(jìn)行的分析。 2 ） 輔助準(zhǔn)備 包括確定機(jī)床和夾具、機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、對刀點(diǎn)等。 3 ） 工藝處理 明確加工內(nèi)容，決定加工方案、加工順序，選擇刀具、分配加工余量、確定合理的走刀路線和方向以及切削用量等。 4 ） 數(shù)學(xué)處理 零件尺寸分析，在工件坐標(biāo)系上計算出刀具的運(yùn)動軌跡。對于形狀比較簡單的零件（如直線和圓弧組成的零件），只需計算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值。對于形狀復(fù)雜的零件（如非圓曲線、曲面組成的零件），數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能不能滿足零件的幾何形狀時，必須計算出曲面或曲線上一定數(shù)量的離散點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)之間用直線或圓弧逼近，根據(jù)要求的精度計算出節(jié)點(diǎn)間的距離。 5 ） 填寫加工程序單 按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指令代碼及程序段格式，逐段編寫零件程序。 6 ） 制備控制介質(zhì) 數(shù)控機(jī)床在自動輸入加工程序時，必須有輸入用的控制介質(zhì)，如U盤等。7 ） 程序校正 程序清單必須經(jīng)過校驗(yàn)和試切才能正式使用。校驗(yàn)的方法是將程序內(nèi)容輸入到數(shù)控裝置中，機(jī)床空刀運(yùn)轉(zhuǎn)，若是平面工件，可以用筆代刀，以坐標(biāo)紙代替工件，畫出加工路線，以檢查機(jī)床的運(yùn)動軌跡是否正確。若數(shù)控機(jī)床有圖形顯示功能，可以采用模擬刀具切削過程的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。但這些過程只能檢驗(yàn)出運(yùn)動是否正確，不能檢查被加工零件的精度，因此必須進(jìn)行零件的首件試切。首次試切時，應(yīng)該以單程序段的運(yùn)行方式進(jìn)行加工，監(jiān)視加工狀況，調(diào)整切削參數(shù)和狀態(tài)。 3 、數(shù)控加工基礎(chǔ)知識本章主要建立和強(qiáng)調(diào)幾個重要的基本概念： 坐標(biāo)系及分類 絕對/增量尺寸 機(jī)床零點(diǎn)M、工件零點(diǎn)W、參考點(diǎn)R 加工平面（G17/G18/G19） 坐標(biāo)系 在數(shù)控加工中規(guī)定，機(jī)床坐標(biāo)系采用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系。坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸及方向如圖所示： 坐標(biāo)系用于定義空間或平面上各點(diǎn)和輪廓的位置，空間上任意一點(diǎn)可用坐標(biāo)值X...Y...Z...來確定。當(dāng)一個工件的各點(diǎn)和輪廓用角度和半徑表示時，可用“極坐標(biāo)”來表示更方便。極坐標(biāo)的極點(diǎn)稱為“極”是其它各點(diǎn)和輪廓的基準(zhǔn)點(diǎn)，半徑稱為極半徑，角度稱為極角。 坐標(biāo)系分為：機(jī)床坐標(biāo)系、基礎(chǔ)坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、當(dāng)前工件坐標(biāo)系。 機(jī)床坐標(biāo)系 數(shù)控機(jī)床是用來加工工件的平面、內(nèi)外輪廓、孔等工序，通過三軸或多軸聯(lián)動來加工空間曲面零件，為了在加工零件中確定工件在機(jī)床中的位置，必須建立機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，是機(jī)床加工運(yùn)動的基本坐標(biāo)系。它是考察刀具在機(jī)床上的實(shí)際運(yùn)動位置的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系為右手笛卡兒坐標(biāo)系，由機(jī)床所有實(shí)際存在的三個幾何軸建立的坐標(biāo)系，三個坐標(biāo)軸互相垂直。 機(jī)床坐標(biāo)系的位置與機(jī)床的類型有關(guān)，各軸的方向可由右手直角坐標(biāo)系的規(guī)則來判斷。機(jī)床坐標(biāo)系中各軸的零點(diǎn)為機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)M. 數(shù)控龍門鏜銑床主要軸：XYZ ；數(shù)控落地銑鏜床主要軸：XYZW 。數(shù)控加工人員首先應(yīng)熟練掌握本機(jī)床所有各軸及各軸的正、負(fù)方向，判定機(jī)床坐標(biāo)系的構(gòu)成。坐標(biāo)系是工件加工編程的依據(jù)，對實(shí)際加工操作和程序編制極為重要。如圖 ： 機(jī)床坐標(biāo)軸方向不同的坐標(biāo)系，其G02/G03判定也就不同，G02/G03的判定不能簡單的用順時針/逆時針定論，而要根據(jù)機(jī)床坐標(biāo)系來定。 工件坐標(biāo)系為了方便起見，在數(shù)控編程時往往采用工件上的局部坐標(biāo)系（稱為工件坐標(biāo)系），即以工件上的某一點(diǎn)（工件原點(diǎn)）為坐標(biāo)系原點(diǎn)進(jìn)行編程。工件坐標(biāo)系用于描述工件的幾何輪廓，數(shù)控加工程序中的幾何數(shù)據(jù)一般是參照工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一般是直角坐標(biāo)系，并且與具體的工件相聯(lián)系。是用來確定工件幾何形體上個要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系。 機(jī)床零點(diǎn)、工件零點(diǎn)、編程零點(diǎn) 機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為機(jī)床零點(diǎn)M，它是固定的點(diǎn)，由機(jī)床生產(chǎn)廠家在設(shè)計機(jī)床時確定。也出機(jī)床零點(diǎn)M是機(jī)床坐標(biāo)系的設(shè)計零點(diǎn)，在機(jī)床安裝后是固定不變的。 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為工件零點(diǎn)W，它是由編程人員在編制程序時，根據(jù)零件的特點(diǎn)選定的（是為工件加工編程而選擇的編程零點(diǎn)）。工件零點(diǎn)的位置是任意的，它可由編程者任意選擇工件上一點(diǎn)作為工件零點(diǎn)（也可在工件之外選擇一點(diǎn)作為工件零點(diǎn)）。有些情況下必須使用反方向位置的參數(shù)，因此在零點(diǎn)左邊的位置就具有負(fù)號，在選定工件零點(diǎn)的位置時應(yīng)注意。 工件零點(diǎn)W和機(jī)床零點(diǎn)M的相互關(guān)系。在加工時，工件安裝在機(jī)床上，這時只要測量工件原點(diǎn)相對機(jī)床原點(diǎn)的位置坐標(biāo)（稱為零點(diǎn)偏置，由零點(diǎn)偏置G54/G57確定），并將該坐標(biāo)值輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)則會自動將原點(diǎn)偏置加入到刀位點(diǎn)坐標(biāo)中，使刀位點(diǎn)在編程坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化為機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，從而使刀具運(yùn)動到正確的位置。既：工件裝夾到機(jī)床后，工件編程零點(diǎn)W在機(jī)床坐標(biāo)系內(nèi)一點(diǎn)的坐標(biāo)值（X、Y、Z），作為零點(diǎn)偏置寫入設(shè)置偏置G54/G57內(nèi)。測量原點(diǎn)偏置實(shí)際上就是我們在數(shù)控機(jī)床操作中通常所說的“對刀”操作。 機(jī)床參考點(diǎn)是用于對機(jī)床運(yùn)動進(jìn)行檢測和控制的固定位置點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個進(jìn)給軸上精確調(diào)整設(shè)置的位置，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個已知數(shù)。數(shù)控機(jī)床開機(jī)時，必須先確定機(jī)床原點(diǎn)，而確定機(jī)床原點(diǎn)的運(yùn)動就是刀具返回參考點(diǎn)的操作，這樣通過返回參考點(diǎn)，就確定了機(jī)床原點(diǎn)。當(dāng)控制系統(tǒng)啟動是返回參考點(diǎn)后，可使控制系統(tǒng)與機(jī)床同步，各種補(bǔ)償和軟限位設(shè)置生效。數(shù)控編程采用的坐標(biāo)系稱為編程坐標(biāo)系，數(shù)控程序中的加工刀位點(diǎn)坐標(biāo)均以編程坐標(biāo)系為參照進(jìn)行計算。一般情況下，編程零點(diǎn)是編程人員在計算坐標(biāo)植時的起點(diǎn)，編程人員在編制程序的時候，不考慮工件在機(jī)床上的安裝位置，它只是根據(jù)零件的特點(diǎn)及尺寸來編程。因此，對一般的零件來講，工件零點(diǎn)既為編程零點(diǎn)。有時，同一工件在加工時根據(jù)加工需要可選擇不同的點(diǎn)作為工件零點(diǎn)或編程零點(diǎn)。總之，工件裝夾到機(jī)床上時，需要根據(jù)機(jī)床坐標(biāo)系確定工件坐標(biāo)系的位置。工件坐標(biāo)系零點(diǎn)W，是編程人員在編寫程序時，在工件上建立的坐標(biāo)系，理論上工件零點(diǎn)設(shè)置是任意的，但實(shí)際上，它是編程人員根據(jù)零件特點(diǎn)為了編程方便以及尺寸的直觀性而設(shè)定的。選擇工件坐標(biāo)系時應(yīng)注意：1）工件零點(diǎn)應(yīng)選擇在零件的尺寸基準(zhǔn)上，這樣便于坐標(biāo)值的計算，并減少錯誤；2）工件零點(diǎn)盡量選在精度較高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；3）對于對稱零件，工件零點(diǎn)設(shè)在對稱中心上；4）對于一般零件，工件零點(diǎn)設(shè)在工件輪廓某一角上；5）Z 軸方向上零點(diǎn)一般設(shè)在工件表面；6）編程時應(yīng)將刀具起點(diǎn)和程序原點(diǎn)設(shè)在同一處，這樣可以簡化程序，便于計算。 運(yùn)動方向?qū)τ诰唧w機(jī)床來說，有的是刀具移動工作臺（工件）不動，有的則是刀具不動而工作臺（工件）移動。然而無論工件的結(jié)構(gòu)是刀具移動還是工件移動，機(jī)床坐標(biāo)系的運(yùn)動永遠(yuǎn)假定刀具相對于靜止的工件而運(yùn)動。同時，運(yùn)動的正方向是增大工件和刀具之間距離的方向。 工件點(diǎn)描述舉例： 在坐標(biāo)系中每個點(diǎn)均可以通過方向（X、Y 和Z）和數(shù)值明確定義。工件零點(diǎn)始終為坐標(biāo)X0、Y0 和Z0，為了簡化起見，我們在此示例中僅采用坐標(biāo)系的X/Y平面。因此，點(diǎn)P1 到P4 具有以下坐標(biāo)： P1 為 X100 Y50 P2 為 X50 Y100 P3 為 X105 Y115 P4 為 X70 Y75 在銑削加工中還必須給出進(jìn)給深度。因此我們也必須給第三個坐標(biāo)賦值（在此情況下為Z 坐標(biāo)）舉例： 點(diǎn)P1 到P3 具有以下坐標(biāo)： P1 為X10 Y45 Z5P2 為X30 Y60 Z20P3 為X45 Y20 Z15 極坐標(biāo) 在之前我們所說明的坐標(biāo)均在直角坐標(biāo)系中，我們稱之為“直角坐標(biāo)系”。但是另外還有一種坐標(biāo)系可以使用，也就是“極坐標(biāo)系”。如果一個工件或者工件中的一部分是用半徑和角度標(biāo)注尺寸，則使用極坐標(biāo)非常方便。標(biāo)注尺寸的原點(diǎn)就是“極點(diǎn)”舉例：點(diǎn)P1 和P2 可以以極點(diǎn)為基準(zhǔn)，具有以下坐標(biāo)：P1 為半