【正文】 CNC軟線數(shù)控機床。其計算控制的大部分功能都是通過小型或微型計算機的系統(tǒng)控制軟件來實現(xiàn)的。當需要擴充功能時，只需改變系統(tǒng)軟件即可。 數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng) 數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)由伺服電路、伺服驅(qū)動裝置、機械傳動機構(gòu)和執(zhí)行部件組成。 1．開環(huán)伺服系統(tǒng) 開環(huán)伺服系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、功率步進電機和電液脈沖馬達等。再經(jīng)同步齒形帶、滾珠絲杠螺母副驅(qū)動執(zhí)行部件。數(shù)控裝置按程序加工要求控制指令脈沖的數(shù)量、頻率和通電順序，達到控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向的目的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，成本較低。 2．半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有檢測和反饋系統(tǒng)，測量元件(脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器和圓感應(yīng)同步器等)裝在絲杠或伺服電機的軸端部，通過測量元件檢測絲杠或電機的回轉(zhuǎn)角。如果二者存在偏差，便將此差值信號進行放大，繼續(xù)控制電機帶動移動部件向著減小偏差的方向移動，直至偏差為零。對絲杠螺母副的機械誤差，需要在數(shù)控裝置中用間隙補償和螺距誤差補償來減小。該系統(tǒng)將所有部分都包含在控制環(huán)之內(nèi)，可消除機械系統(tǒng)引起的誤差，精度高于半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，控制穩(wěn)定性較難保證，成本高，調(diào)試維修困難。X、Y、Z直線進給坐標系按右手定則規(guī)定，而圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進給坐標軸A、B、C則按右手螺旋定則判定。以平行于機床主軸的刀具運動坐標為Z軸，若有多根主軸，則可選垂直于工件裝夾面的主軸為主要主軸，Z坐標則平行于該主軸軸線。Z軸正方向是使刀具遠離工件的方向。 (2) 再確定X軸。在工件旋轉(zhuǎn)的機床(如車床、外圓磨床)上，X軸的運動方向是徑向的，與橫向?qū)к壠叫?。對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床，若Z軸為水平(如臥式銑床、鏜床)，則沿刀具主軸后端向工件方向看，右手平伸出方向為X軸正向，若Z軸為垂直(如立式銑、鏜床，鉆床)，則從刀具主軸向床身立柱方向看，右手平伸出方向為X軸正向。在確定了X、Z軸的正方向后，即可按右手定則定出Y軸正方向。 上述坐標軸正方向，均是假定工件不動，刀具相對于工件作進給運動而確定的方向，即刀具運動坐標系。此時，應(yīng)在各軸字母后加上“?’?”表示工件運動坐標系。機床操作面板上的軸移動按鈕所對應(yīng)的正負運動方向，也應(yīng)該是和編程用的刀具運動坐標方向相一致。但由于在X、Y平面方向，刀具實際上是不移動的，所以相對于站立不動的人來說，真正產(chǎn)生的動作卻是工作臺帶動工件在往左移動(即+X39。若按+Z軸移動鈕，對工作臺不能升降的機床來說，應(yīng)該就是刀具主軸向上回升；而對工作臺能升降而刀具主軸不能上下調(diào)節(jié)的機床來說，則應(yīng)該是工作臺帶動工件向下移動，即刀具相對于工件向上提升。 機床原點、參考點和工件原點 機床原點就是機床坐標系的原點。機床坐標系是通過回參考點操作來確立的，參考點是確立機床坐標系的參照點。 參考點(或機床原點)是用于對機床工作臺(或滑板)與刀具相對運動的測量系統(tǒng)進行定標與控制的點，一般都是設(shè)定在各軸正向行程極限點的位置上。每次開機啟動后，或當機床因意外斷電、緊急制動等原因停機而重新啟動時，都應(yīng)該先讓各軸返回參考點，進行一次位置校準，以消除上次運動所帶來的位置誤差。而要把程序應(yīng)用到機床上，程序原點應(yīng)該放在工件毛坯的什么位置，其在機床坐標系中的坐標是多少，這些都必須讓機床的數(shù)控系統(tǒng)知道，這一操作就是對刀。工件原點一般按如下原則選?。? (1) 工件原點應(yīng)選在工件圖樣的尺寸基準上。 (2) 能使工件方便地裝夾、測量和檢驗。 (4) 對于有對稱幾何形狀的零件，工件原點最好選在對稱中心點上。銑床的工件原點，一般設(shè)在工件外輪廓的某一個角上或工件對稱中心處，進刀深度方向上的零點，大多取在工件表面，如圖117所示。 對于編程和操作加工采取分開管理機制的生產(chǎn)單位，編程人員只需要將其編程坐標系和程序原點填寫在相應(yīng)的工藝卡片上即可。 絕對坐標編程和相對坐標編程 數(shù)控編程通常都是按照組成圖形的線段或圓弧的端點的坐標來進行的。若按這種方式進行編程，則稱之為相對坐標編程。  數(shù)控加工程序的格式1．教學目標1）．了解數(shù)控加工程序的格式2）．掌握程序編制的過程及方法3). 掌握程序傳送的載體2．教學重點和難點重點：程序編制的過程及方法 難點：程序編制的過程及方法3．教學手段與方法：多媒體、實物：2學時 數(shù)控加工程序的格式 數(shù)控程序按程序段(行)的表達形式可分為固定順序格式、表格順序格式和地址數(shù)字格式三種。 表格順序格式程序的每個程序行都具有統(tǒng)一的格式，加工用數(shù)據(jù)間用固定的分隔符分隔，其編程工作類似于填表。比如，國產(chǎn)數(shù)控快走絲線切割機床所采用的3B、4B程序格式，就是這種表格順序格式類型。其組成程序的最基本的單位稱之為“字”，每個字由地址字符(英文字母)加上帶符號的數(shù)字組成。即：字母+符號+數(shù)字→指令字→程序段→程序。G02——G為準備功能字，02表示其后最多可跟2位數(shù)，數(shù)字最前的0可省略不寫。表示后跟的數(shù)字值有正負之分，正號可省略，負號不能省略。程序中作為坐標功能字的主要有作為第一坐標系的X、Y、Z；平行于X、Y、Z的第二坐標字U、V、W；第三坐標字P、Q、R以及表示圓弧圓心相對位置的坐標字I、J、K；在五軸加工中心上可能還用到繞X、Y、Z旋轉(zhuǎn)的對應(yīng)坐標字A、B、C等等。 F32——F為進給速度指令字，32表示小數(shù)點前取3位數(shù)，小數(shù)點后可跟2位數(shù)。 T02T為刀具功能字，02表示其后最多可跟2位數(shù)，數(shù)字最前的0可省略不寫。 總體來說，在地址數(shù)字格式程序中代碼字的排列順序沒有嚴格的要求，不需要的代碼字可以不寫。要銑削一個軌跡為長10 mm、寬8 mm的長方形，其程序可簡單編寫如下： 此外，為了方便程序編寫，有時也往往將一些多次重復(fù)用到的程序段，單獨抽出做成子程序存放，這樣就將整個加工程序做成了主子程序的結(jié)構(gòu)形式。至于主子程序結(jié)構(gòu)的程序例子，將會在后面實際加工應(yīng)用中列舉出來，到時再慢慢體會。在加工編程時，一定要先了解清楚機床所用的數(shù)控系統(tǒng)及其編程格式后才能著手進行。99 mm，即相當于X177。 程序編制的過程及方法 1．程序編制過程 數(shù)控程序的編制應(yīng)該有如下幾個過程： (1) 分析零件圖紙。有時還要確定在某臺數(shù)控機床上加工該零件的哪些工序或哪幾個表面。確定零件的加工方法(如采用的工夾具、裝夾定位方法等)和加工路線(如對刀點、走刀路線)，并確定加工用量等工藝參數(shù)(如切削進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削寬度和深度等)。根據(jù)零件圖紙和確定的加工路線，算出數(shù)控機床所需輸入數(shù)據(jù)，如零件輪廓相鄰幾何元素的交點和切點，用直線或圓弧逼近零件輪廓時相鄰幾何元素的交點和切點等的計算。根據(jù)加工路線計算出的數(shù)據(jù)和已確定的加工用量，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的程序段格式編寫零件加工程序單。 (5) 制備控制介質(zhì)。應(yīng)根據(jù)所用機床能識別的控制介質(zhì)類型制備相應(yīng)的控制介質(zhì)?？赏ㄟ^模擬軟件來模擬實際加工過程，或?qū)⒊绦蛩偷綑C床數(shù)控裝置后進行空運行，或通過首件加工等多種方式來檢驗所編制出的程序，發(fā)現(xiàn)錯誤則應(yīng)及時修正，一直到程序能正確執(zhí)行為止。 (1) 手工編程。對于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件來說，編程計算較簡單，程序量不大，手工編程即可實現(xiàn)。 (2) 自動編程。編程人員只要根據(jù)零件圖紙和工藝要求，用規(guī)定的語言編寫一個源程序或者將圖形信息輸入到計算機中，由計算機自動地進行處理，計算出刀具中心的軌跡，編寫出加工程序清單，并自動制成所需控制介質(zhì)。 程序傳送的載體 1．穿孔紙帶 穿孔紙帶是早期數(shù)控機床上常用的控制介質(zhì)。如圖120是八單位紙帶的格式組成，目前國際通用的八單位紙帶代碼有兩種標準格式，即國際標準化組織(ISO)標準和美國電子工業(yè)學會(EIA)標準。 2．數(shù)據(jù)磁帶 這種方法是將編制好的程序信息錄制在數(shù)據(jù)磁帶上，加工零件時，再將程序從數(shù)據(jù)磁帶上讀出來，從而控制機床動作。編程人員可以在計算機上使用自動編程軟件進行編程，生成的程序存入軟磁盤，再通過數(shù)控機床上配備的軟磁盤驅(qū)動器將程序讀入到數(shù)控機床上，或者通過電纜線直接把計算機與數(shù)控機床上的DNC接口連接起來，實現(xiàn)計算機與機床之間的通信。 華中數(shù)控系統(tǒng)采用通用PC電腦或工業(yè)PC機作CNC控制系統(tǒng)，直接利用PC機的硬磁盤(或電子盤)作存儲器，用軟驅(qū)作輸入裝置。硬磁盤存儲容量巨大，并可利用Windows的網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)遠程傳送控制。實際上，不管何種輸入方式，當已將其程序轉(zhuǎn)存到系統(tǒng)存儲器中后，大都能夠通過顯示器和鍵盤進行檢查修改。掌握對刀點與換刀點的確定、刀具與切削用量的選4）。 (2) 分析被加工零件圖樣，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排與傳統(tǒng)加工工序的銜接等。如工步的劃分、零件的定位與夾具、刀具的選擇和切削用量的確定等。如對刀點和換刀點的選擇，加工路線的確定和刀具的補償。 (6) 處理數(shù)控機床上部分工藝指令。 (2) 輪廓形狀復(fù)雜，對加工精度要求較高的零件。 (4) 價值昂貴，加工中不允許報廢的關(guān)鍵零件。由于獲得同樣精度所用的加工方法很多，因而實際選擇時，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。一般小尺寸的箱體孔選擇鉸孔；當孔徑較大時，則應(yīng)選擇鏜孔。一般地，數(shù)控車床適合于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔；立式數(shù)控銑床適合于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等；臥式數(shù)控銑床則適合于加工箱體、泵體和殼體類零件；多坐標聯(lián)動的加工中心還可以用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪和模具等。確定加工方案時，首先應(yīng)根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需的加工方法。 加工工序的劃分 1．按零件裝夾定位方式與加工部位劃分 由于每個零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各表面的技術(shù)要求也有所不同，故加工時其定位方式各有差異。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。第一道工序可在普通機床上進行，以外圓表面和B平面定位，加工端面A和(22H7的內(nèi)孔；然后，再加工端面B和(4H7的工藝孔。 先銑平面后，經(jīng)一段時間釋放殘余變形，然后再加工孔，可保證加工出高精度的孔。一般地，為提高機床壽命，保證精度、降低成本，通常把粗加工特別是零件的基準面、定位面在普通機床上加工。此時，可用不同的機床或不同的刀具順次同步進行加工?；蛘咭慌慵?，先全部進行粗加工、半精加工，最后再進行精加工。如圖122所示車削零件，應(yīng)先切除整個零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。 3．按所用刀具劃分工序 為了減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中