【正文】 7 數(shù)控加工原理與程序編制數(shù)控加工原理與程序編制*Anhui University of Technology 7 數(shù)控加工原理與程序編制 概述 數(shù)控加工的基本概念 數(shù)控機(jī)床的組成、分類及發(fā)展 數(shù)控加工程序編制的內(nèi)容和步驟 程序編制方法 數(shù)控加工程序的編制 （重點(diǎn)、難點(diǎn)） 零件編程的通用標(biāo)準(zhǔn) 點(diǎn)位、直線控制系統(tǒng)的程序編制 輪廓控制系統(tǒng)的程序編制2*Anhui University of Technology 概述 數(shù)控加工的基本概念 數(shù)控機(jī)床的組成、分類及發(fā)展 數(shù)控加工程序編制的內(nèi)容和步驟 程序編制方法3*Anhui University of Technology 數(shù)控加工的基本概念一、數(shù)控加工v 概念： 指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法。與一般加工方法比較僅在控制方式有所不同。v 普通機(jī)床： 開(kāi)車(chē)、停車(chē)、進(jìn)給、主軸變速由人工控制。v 自動(dòng)機(jī)床和仿形機(jī)床： 上述操作通過(guò)凸輪、靠模、擋塊等裝置以模擬量的形式設(shè)定。優(yōu)點(diǎn)： 能加工較復(fù)雜的零件，有一定的靈活性和通用性；缺點(diǎn)： 加工精度受凸輪、靠模等制造精度影響，工序準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。4*Anhui University of Technology一、數(shù)控加工v 數(shù)控機(jī)床： 通過(guò)數(shù)字指令（程序）來(lái)操縱機(jī)床的各種動(dòng)作。工件的加工內(nèi)容、尺寸和操作步驟等用數(shù)字代碼表示，通過(guò)載體輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置或系統(tǒng)中，由數(shù)控裝置或系統(tǒng)加以運(yùn)算處理后，轉(zhuǎn)換成各種信號(hào)，控制機(jī)床動(dòng)作，自動(dòng)加工出工件來(lái)。v 數(shù)控加工的實(shí)質(zhì) ：由數(shù)控裝置或系統(tǒng)代替人操縱機(jī)床進(jìn)行機(jī)械零件加工的一種自動(dòng)化加工方法。優(yōu)點(diǎn)： 廣泛的適應(yīng)性，加工對(duì)象改變時(shí)只需改變輸入的程序指令；加工精度高，能加工復(fù)雜型面。缺點(diǎn)： 價(jià)格昂貴，控制系統(tǒng)復(fù)雜。 數(shù)控加工的基本概念5*Anhui University of Technology立式加工機(jī)床6*Anhui University of Technology二、工件輪廓的生成方法v 工作原理： 數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部件，如工作臺(tái)或刀架通常只能沿相互垂直的坐標(biāo)方向作直線進(jìn)給，因此當(dāng)被加工工件上的輪廓為曲線輪廓或?yàn)閳?zhí)行部件移動(dòng)方向不一致的直線輪廓時(shí)，此工件輪廓就只能沿工作臺(tái)或刀架運(yùn)動(dòng)的 細(xì)分線段來(lái)逼近代替 。v 插補(bǔ)運(yùn)算： 根據(jù) 零件輪廓上已知的起、終點(diǎn)坐標(biāo)，求出各細(xì)分點(diǎn)的坐標(biāo)值，作為控制機(jī)床執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的依據(jù)。 由數(shù)控系統(tǒng)的 插補(bǔ)器 或 插補(bǔ)軟件 實(shí)現(xiàn)。v 具體加工時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算的結(jié)果，分別 沿細(xì)分線段發(fā)出脈沖指令 ，指揮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制工作臺(tái)或刀架作步進(jìn)式進(jìn)給移動(dòng)。 數(shù)控加工的基本概念7*Anhui University of Technology二、工件輪廓的生成方法 數(shù)控加工的基本概念8*Anhui University of Technology二、工件輪廓的生成方法v 脈沖當(dāng)量： 每一單位細(xì)分線段的長(zhǎng)度。脈沖當(dāng)量越小，工件輪廓精度越高。一般脈沖當(dāng)量定為 ~。v 直線插補(bǔ)： 具有沿直線分配脈沖功能的插補(bǔ)方式。v 圓弧插補(bǔ)： 具有沿圓弧分配脈沖功能的插補(bǔ)方式。 數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)大多具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，有的還具有 拋物線 和其他 高次曲線 的插補(bǔ)功能。v 加工直線： 知道直線的起、終點(diǎn)坐標(biāo)信息。v 加工圓?。?知道圓弧的起、終點(diǎn)坐標(biāo)及圓心坐標(biāo)或半徑。 數(shù)控加工的基本概念9*Anhui University of Technology逐點(diǎn)比較法 圖示 數(shù)控加工的基本概念二、工件輪廓的生成方法10*Anhui University of Technology三、數(shù)控加工作業(yè)過(guò)程 數(shù)控加工的基本概念11*Anhui University of Technology三、數(shù)控加工作業(yè)過(guò)程通常由下述 幾個(gè)方面 內(nèi)容組成 ：根據(jù)被加工零件的工序圖紙編寫(xiě)該零件的加工程序，包括：1）根據(jù)加工要求把加工過(guò)程分成若干個(gè)程序段；2）確定各程序段的加工控制指令；3）計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；4）按加工過(guò)程編排各指令以及按規(guī)定的自動(dòng)控制語(yǔ)言和格式編寫(xiě)程序單。將程序單全部加工程序的信息記錄在信息載體上通過(guò)輸入裝置將程序輸入數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控加工的基本概念12*Anhui University of Technology三、數(shù)控加工作業(yè)過(guò)程數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的信息進(jìn)行計(jì)算處理，根據(jù)處理結(jié)果向機(jī)床各坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)分配進(jìn)給脈沖，并發(fā)出必要的動(dòng)作信號(hào)伺服系統(tǒng)將進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換放大，驅(qū)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行件按要求的軌跡運(yùn)動(dòng)，并配以其它機(jī)床動(dòng)作實(shí)現(xiàn)零件的加工。 數(shù)控加工的基本概念13*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng)方向 為了正確地控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行程序編制，有關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)（如 JB305182）對(duì)機(jī)床坐標(biāo)軸及運(yùn)動(dòng)方向作出了如下規(guī)定：1）一個(gè)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或一個(gè)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)定義一個(gè)坐標(biāo)軸 不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng)，還是工件運(yùn)動(dòng)、刀具靜止， 一律假設(shè)工件不動(dòng)，用刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向確定坐標(biāo)軸方向。 數(shù)控加工的基本概念14*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng)方向 2）機(jī)床的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的 直角坐標(biāo)系用 X、 Y、 Z表示，成為基本坐標(biāo)系。關(guān)系用 右手定則 （圖 73）。 通常取 Z軸平行于機(jī)床的主軸 ， Z軸的正方向是使刀具遠(yuǎn)離工件的方向。 X軸取為水平且平行于工件的裝夾面 。 3）圍繞 X、 Y、 Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用 A、 B、 C表示，其正向按右手螺旋定則確定（圖 73b） 4）如果在 X、 Y、 Z主要直線運(yùn)動(dòng)之外，另有軸線平行于它們的坐標(biāo)系，可命名為 U、 V、 W，稱為 第二坐標(biāo)系 。再增加的第三坐標(biāo)系用 P、 Q、 R表示； A、 B、 C以外的轉(zhuǎn)軸可命名為 D或 E等。 數(shù)控加工的基本概念15*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng)方向（圖 73） 數(shù)控加工的基本概念n拇指為 x軸，n食指為 Y軸，n中指為 z軸 圍繞 X、 Y、 Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用 A、 B、 C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)?X、 Y、 Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) A、 B、 C的正向 。16*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)數(shù)與聯(lián)動(dòng)軸數(shù)v 坐標(biāo)數(shù)： 指有幾個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用了數(shù)字控制。圖 75a， X、 Z方向控制，是一臺(tái)兩坐標(biāo)數(shù)控車(chē)床；圖 75b，其 X、 Y、 Z三個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都能進(jìn)行控制，故是一臺(tái)三坐標(biāo)的數(shù)控銑床。 數(shù)控加工的基本概念17*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)數(shù)與聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 有些數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件較多，在同一坐標(biāo)軸方向上會(huì)有兩個(gè)或更多的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)控的，所以還有四坐標(biāo)、五坐標(biāo)、甚至更多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。注意： 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)數(shù)不要與 “ 兩坐標(biāo)加工 ” 、 “ 三坐標(biāo)加工 ” 相混淆。圖 75b是一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，若機(jī)床數(shù)控裝置只能控制任意兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，則只能實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)加工；若數(shù)控裝置能控制三個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，則能實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)加工。 數(shù)控加工的基本概念18*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系v 機(jī)床坐標(biāo)系 (標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系 )： 機(jī)床上固有的坐標(biāo)系。其固定的坐標(biāo)原點(diǎn)（也稱機(jī)床原點(diǎn)），可用機(jī)床的坐標(biāo)軸返回各自的原點(diǎn)（又稱零點(diǎn)）以后，各坐標(biāo)軸部件上的基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面之間的距離來(lái)確定。 如立式數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)為 X、 Y軸返回零點(diǎn)后主軸中心線與工作臺(tái)面的交點(diǎn)，可由主軸中心線至工作臺(tái)的兩個(gè)側(cè)面的給定距離來(lái)測(cè)定。 數(shù)控加工的基本概念19*Anhui University of Technology252。 圖 XK5040A型數(shù)控銑床布局圖252。 Z方向： Z軸平行于主軸軸線。其正方向?yàn)樵龃蠊ぜc刀具之間距離的方向。252。 X方向： X軸水平，當(dāng)從刀具主軸向立柱看時(shí)， X運(yùn)動(dòng)的正方向指向右。252。 Y方向： Y軸根據(jù)右手直角笛卡兒坐標(biāo)系判斷。 數(shù)控加工的基本概念20*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系v 工件坐標(biāo)系： 是編程人員在編程時(shí)使用的，由編程人員以工件圖樣上的某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)（也稱工件原點(diǎn)）所建立的坐標(biāo)系 ,是任意的設(shè)置的坐標(biāo) 。 編程尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定。 在加工時(shí)，工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，需測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)間的距離，此距離稱為 工件原點(diǎn)偏置 。 數(shù)控加工的基本概念21*Anhui University of Technology工件坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系 數(shù)控加工的基本概念22*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo) 數(shù)控編程時(shí)，工件上各加工點(diǎn)的坐標(biāo)可用以下 兩種方式描述：v 相對(duì)方式（增量方式）： 其特點(diǎn)是處于坐標(biāo)系中的各個(gè)點(diǎn)的位置，都是以該點(diǎn)的坐標(biāo)與相鄰點(diǎn)坐標(biāo)之差來(lái)表示， 指令代碼為 G91 。優(yōu)點(diǎn)： 表示工件上的尺寸或距離比較直觀，便于手工編程中的尺寸檢查；缺點(diǎn)： 當(dāng)改變工件上某一點(diǎn)的坐標(biāo)值時(shí)，將影響相鄰點(diǎn)的增量坐標(biāo)值。 數(shù)控加工的基本概念23*Anhui University of Technology四、數(shù)控加工中的幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)（圖 76）v 絕對(duì)方式： 其特點(diǎn)是處于坐標(biāo)系中的每一點(diǎn)位置，都是以該點(diǎn)對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)表示， 指令代碼為 G90 。優(yōu)點(diǎn)： 當(dāng)改變工件上某一尺寸的坐標(biāo)時(shí)，不會(huì)影響其它尺寸的坐標(biāo)值。 絕對(duì)坐標(biāo) ： Ⅰ 、 Ⅱ 兩點(diǎn) X1=30， Y1=35， XⅡ =12， YⅡ =15 相對(duì)坐標(biāo) ：以 Ⅰ 點(diǎn)為原點(diǎn) XⅡ =18， YⅡ =20