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1、CNC銑床基本介紹CNC銑床如圖1所示。因無自動刀具交換裝置( ATC , Automatic Toos Changer )及刀具庫，故必須用手動方式換刀。圖2所示為立式綜合切削中心機。圖3所示為臥式綜合切削中心機。綜合切削中心機 ( MC , Machine Center ) 因具備ATC及刀具庫，故可將使用的刀具預先安排存放於刀具庫內，需要時再下指令，由ATC自動換刀。所以綜合切削中心機即CNC銑床加上ATC及刀具庫。圖CNC銑床圖立式綜合切削中心機圖圖盤型刀具庫 圖臥式綜合切削中心機刀具庫有二種：圓盤型，如圖4所示。鏈條型，如圖5所示。圓盤型刀具庫用於刀具數目較少者，且換刀方式大都採用無
2、臂式的換刀，換刀速度較慢，但故障率較少。鍵條型刀具庫用於刀具數目較多者，且換刀方式大都採用有臂式的換刀，換刀速度較快。有臂式的換刀臂如圖6所示。 綜合切削中心機為了減少裝置工件的時間，大型工件常使用自動梭台交換裝置（APC，Automatic Pallete Changer）；如圖7所示；小型工件可用機械手(Robot) 上下工件。如圖8所示。圖鏈條型刀具庫圖有臂式的換刀臂圖臥式綜合切削中心機附自動梭台交換裝置圖立式綜合切削中心機附機械手綜合切削中心機為了增加加工複雜性，常在床台上加裝第四軸旋轉軸，如圖9所示，甚至增加兩旋轉軸成為5軸加工機，如圖10所示。5軸加工機主要應用於幾何外形複雜的航太
3、零件加工及模具加工。圖五軸加工機 圖加裝軸的四軸加工機CNC銑床（或加工中心機）程式製作電腦數值控制工具機是經由程式中的指令操控電腦數值控制系統去執行以往必須由人工操作的所有加工動作。故學習程式製作必須完全了解程式中指令的功能及格式，這樣才能將傳統人工操作工具機的加工經驗及相關知識，很正常的用指令來描述加工順序。簡而言之，CNC銑床（或MC）的程式就是依據您已具有的加工知識和加工順序，用正確的指令依序描述組合而成。 故製作CNC銑床（或MC）程式時必須考慮下列幾點：1.依工件形狀及尺寸標示決定程式原點位置及加工順序。 2.工件的夾持方法。用虎鉗夾持或用T槽螺栓、壓板、梯枕或製作特殊夾具。3.刀
4、具的選擇：包括銑刀的直徑、刀刃長度、材質及其他刀具的選用並決定各把刀具的刀號及刀長補正號碼、刀徑補正號碼。 4.切削條件：包括各把刀具的主軸轉速、切削深度、進給速率、精銑預留量等。 2-1程式製作CNC程式是由指令組成，而指令是由英文字母與數值組成（如N10，G28，G90，G91，M03，F100，S2500，T01 等）或特殊符號（如/選擇性單節刪除指令 ， ； 單節結束指令）。 例子：G28G91Z0；G28X0Y0；G54；M06T01；M03 S1000；G90G00G43Z5.H01；G00G41X25.Y30.D11；G01Z -5.F50；M30；上面例子程式中每一列即稱為一個
5、單節 ( Block ) ，每一單節是由至少一個字語 ( Word ) 所組成，字語是由一個位址 ( Address ) 和數值 ( Number ) 組成。每一單節後面加一單節結束符號；，以界定單節的範圍。如此CNC控制器即依照程式中的單節指令，依序執行程式。位址用英文字母表示，其意義如表1所示，位址依照已設定的程式機能而有不同的意義 ，其目的在限定其後數值的意義。 表 各位址之意義機 能位 址意 義 程式號碼： (ISO)，O (EIA)程式號碼順序號碼N順序號碼準備機能G動作模式（直線、圓孤等）座標軸字語X、Y、Z座標軸移動指令A、B、C、U、V、W附加軸移動指令R圓弧半徑I、J、K圓弧
6、中心座標進給機能 F進給速率主軸轉速機能S主軸轉速刀具機能T刀具號碼、刀具補正號碼輔助機能M機械側ONOFF控制B床台位置補正號碼H、D補正號碼指令暫 停P、X暫停時間副程式號碼指定P副程式號碼指定重覆次數L副程式重覆次數參 數P、Q、R固定循環2-1.1資料輸入格式CNC程式中的每一指定皆有一定的固定格式，使用不同的控制器其格式亦不同，故必須依據該控制器的指令格式書寫指令，若其格式有錯誤，則程式將不被執行而出現警示訊息。 其中尤以數值資料輸入時應特別小心。一般CNC銑床或MC皆可選擇用公制單位mm 或英制單位英吋 為座標數值的單位。公制可精確到0.001mm，英制可精確到0.0001英吋，
7、此也是一般CNC機械的最小移動量。若輸入X1.23456時，實際輸入值是X1.234mm或X1.2345英吋，多餘的數值即被忽略不計。且字數也不能太多，一般以7個字為限，如輸入X1.2345678， 因超過7個字，會出現警示訊息，表1是位址和指令數值範圍。 表1中所列是電腦能接受之指令範圍，而CNC工具機實際使用範圍受到其機械本身的限制，故應參考CNC工具機的操作手冊而定。例如表1中X軸可移動99999.999mm，但實際上CNC工具機X軸的行程可能只有650mm，進給速率F最大可輸入100000.0mmmin，但實際上CNC工具機可能限制在3000mmmin以下。故在程式製作時，要確定不超過
8、CNC工具機規格 的實際限制，所以一定要參照CNC工具機製造廠發行的說明書。表 位址與指令範圍（FANUC 0M）機能位址公制單位英制單位程式號碼： (ISO) O (EIA)1999919999順序號碼N1999919999準備機能G099099坐標軸字語X、Y、Z、Q、R、 I、J、K99999.999mm9999.9999inchA、B、C99999.999deg9999.9999deg進給機能F1100000.0mmmin0.01400.0inchmin主軸轉速機能S0999909999刀具機能T099099輔助機能M099099暫 留X、P099999.999sec099999.99
9、9sec副程式號碼指定P1999919999重覆次數L1999919999補正號碼D、H0320322-1.2CNC工具機座標系統 CNC銑床或MC是依據座標系統來確定其刀具運動的路徑，因此座標系統對CNC程式設計極為重要。 CNC工具機各軸的標註，CNS是採用右手直角座標系統。如圖1所示，大姆指表示X軸 ，食指表示Y軸，中指表示Z軸，且手指頭所指的方向為正方向。X、Y、Z軸向是用於標註線性移動軸；另外定義三個旋轉軸，繞X軸旋轉者稱為A軸，繞Y軸旋轉者稱為B軸，繞Z軸旋轉者稱為C軸。三旋轉軸的正方向皆定義為順著移動軸正方向看，順時針迴轉為正，逆時針迴轉為負，如圖2所示。(a)右手直角座標系統(
10、b)X、Y、Z移動軸A、旋轉軸圖圖CNC工具機先定義Z軸，以工具機的主軸線為Z軸，再以刀具遠離工件的方向為正，故以 立式CNC銑床為例，主軸向上為Z方向，向下為 Z 方向，如圖3所示。接著定 義X軸，以操作者面向床柱，其刀具沿左右方向移動者為X軸，且規定向右為正方向；最後依 右手直角座標系統決定Y軸，故其刀具沿前後方向移動者為Y軸，向前為正Y方向，向後為負Y方向。以上定義者稱為程式座標系（或稱為工件座標系），其三軸的交點即14節所述的程式原點。圖3的右側所示即為程式座標系。程式設計人員是依據程式座標系來指述刀具動路，且必須假設工件固定不動，刀具沿著工件輪廓移動加工。 圖3所示，標示於CNC工具
11、機上的座標軸所形成的座標系稱為機械座標系，一般CNC 銑床或MC在機械上會貼上機械座標系的軸向。機械的移動是根據機械座標系，因為CNC銑床 或MC在X、Y軸上實際是工件移動而非刀具移動，所以為了符合程式設計人員假設工件固定不動，其機械座標系的X、Y軸正、負方向與程式座標系相反。故程式設計人員指令刀具向程式 座標系的X軸正方向移動，而實際上是工件向機械座標系的X軸正方向移動，使兩者一致。 圖程式座標系與機械座標系2-1.3座標位置的表示方式：絕對值和增量值CNC程式除了一些基本設定，如程式原點，刀具號碼，主軸轉速，進給速率等外，最主要的是命令刀具移動或切削至某一座標位置。而座標位置的表示有絕對值
12、和增量值兩種。絕對值是以程式原點為依據來表示座標位置。增量值是以前一點為依據來表示兩點間實際的向量值（包括距離和方向）。 CNC銑床或MC大都以G90指令設定X、Y、Z數值為絕對值；用G91指令設定X、Y、Z數值為增量值。 在同一程式中可以增量值與絕對值混合使用。使用原則是依據工件圖上尺寸的標示，用何種方式表示較方便，則使用之。茲以圖1、圖2及圖3說明之。絕對值指令格式：G90 X_Y_Z_；增量值指令格式：G91 X_Y_Z_；在使用上，大都以絕對值和增量值混合使用較多。簡而言之，不用加減計算即可得到座標 位置，則以那種方式表示之，因比較方便也。茲以圖3所示之工件圖說明之。假設銑刀已定位至H
13、點，接著沿ABCDEFG程式原點A點，完成輪廓切削的程式如下：G90 G01 X18. F100；H B，用絕對值表示較方便。G91 X35. Y -20.；B C，用增量值表示較方便。G90 X92.；C D，用絕對值表示較方便。 Y15.；D E，用絕對值表示較方便。G91 X -60.；E F，用增量值表示較方便。 Y -15.；F G，增量值或絕對值皆方便，但沿用上單節增量指令， 可不必再用G90設定為絕對值，故用增量值表示 之。X -32.；G程式原點，理由同上。Y60.；程式原點A，理由同上。：2-1.4 座標位置數值的表示方式CNC程式即控制刀具移動到某座標位置，其座標位置數值的
14、表示方式有2種：1.用小數點表示法：即數值的表示用小數點.明確的標示個位在那裏。如X25.36，其中5為個位，故數值大小很明確。2.不用小數點表示法：即數值中無小數點者。則CNC控制器會將此數值乘以最小移動量（公制 ：0.001mm，英制0.0001英吋）做為輸入數值。如X25，則CNC控制器會將 25 0.001mm 0.025mm做為輸入數值。 所以要表示貳拾伍公厘，可用25.或25000表示，一般用小數點表示法較方便， 並可節省系統之記憶空間，故常被使用。 以下之位址均可選擇使用小數點表示法或不使用小數點表示法：X、Y、Z、I、J、K、F、 R等。 但也有一些位址不允許使用小數點表示法，如P、Q、D
