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1、 4.1 4.1 4.1 4.1 计算机辅助制造概述计算机辅助制造概述计算机辅助制造概述计算机辅助制造概述4.14.14.1.1 计算机辅助制造的概念计算机辅助制造的概念(*)(*)4.1.2 数字化制造数字化制造4.1.3 网络化制造网络化制造4.1.4 CAMCAM的发展与未来的发展与未来返回1计算机辅助制造概述4.1.1 4.1.1 计算机辅助制造的概念计算机辅助制造的概念(*)(*)4.14.1 计算机辅助制造计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing(Computer Aided Manufacturing，CAM)CAM)有狭义和广义两个概念。有狭义和
2、广义两个概念。 1.CAM1.CAM的狭义概念的狭义概念 最初最初CAMCAM的狭义概念的狭义概念 现在现在CAMCAM的狭义概念的狭义概念 2.CAM2.CAM的广义概念的广义概念 返回2计算机辅助制造概述4.1.2 4.1.2 数字化制造数字化制造 1. 1. 数字化制造的定义数字化制造的定义 是用数字化定量、表述、存储、处理和控制产品生产的是用数字化定量、表述、存储、处理和控制产品生产的方法，支持产品全生命周期和企业的全局优化运作，它是方法，支持产品全生命周期和企业的全局优化运作，它是CADCADCAMCAMCAECAE集成化技术，是以集成化技术，是以MRPMRP、MISMIS、PDMP
3、DM为主体的制造为主体的制造信息支持系统。信息支持系统。 2.2.数字化制造时代主要表现数字化制造时代主要表现 1) 1) 从社会经济角度来看从社会经济角度来看 2) 2) 从科学技术发展来看从科学技术发展来看返回4.14.13计算机辅助制造概述4.1.3 4.1.3 网络化制造网络化制造4.1.3.1 4.1.3.1 网络化制造系统的总体构想网络化制造系统的总体构想 NMSNMS具有以下特点：具有以下特点： 1)1)层次结构的相似性。层次结构的相似性。 2)2)分布式、开放的体系结构。分布式、开放的体系结构。 3)3)良好的容错能力、可扩展和可重组性。良好的容错能力、可扩展和可重组性。 4)
4、4)互联性。互联性。 5)5)互操作性。互操作性。 6)6)数据、知识和信息的分布性。数据、知识和信息的分布性。 7)7)多样化。硬件平台、操作系统和应用平台的多样化。多样化。硬件平台、操作系统和应用平台的多样化。4.1.3.2 NMS4.1.3.2 NMS的关键技术的关键技术 1 1分布式对象技术及其标准分布式对象技术及其标准 2 2MASMAS技术技术返回4.14.14计算机辅助制造概述4.1.4 CAM4.1.4 CAM的发展与未来的发展与未来4.1.4.1 4.1.4.1 新一代新一代CAMCAM产生的必然性与发展趋势产生的必然性与发展趋势 1 1第一代第一代CAMCAM：APTAPT
5、 2 2第二代第二代CAMCAM：曲面：曲面CAMCAM系统系统4.1.4.2 CAM4.1.4.2 CAM的应用现状及存在的问题的应用现状及存在的问题 1 1CADCADCAMCAM混合化的系统结构体系混合化的系统结构体系 2 2面向曲面，以局部加工为基本处理方式面向曲面，以局部加工为基本处理方式4.1.4.3 CAM4.1.4.3 CAM系统在生产组织与管理上的问题系统在生产组织与管理上的问题4.1.4.4 4.1.4.4 制造业新技术对制造业新技术对CAMCAM的特殊要求的特殊要求 1 1安全性要求安全性要求 2 2工艺性要求工艺性要求 3. 3. 高效率要求高效率要求4.1.4.5 4
6、.1.4.5 新一代新一代CAMCAM的基本结构与主要特征预测的基本结构与主要特征预测4.1.4.6 4.1.4.6 对生产与管理方式产生积极的影响对生产与管理方式产生积极的影响返回4.14.15计算机辅助制造概述 4.2 4.2 4.2 4.2 CAMCAM的支撑系统的支撑系统的支撑系统的支撑系统4.24.24.2.1 CAMCAM的支撑系统的支撑系统(*) (*) 返回4.2.2 CAMCAM的应用的应用6计算机辅助制造概述4.2.1 CAM4.2.1 CAM的支撑系统的支撑系统(*) (*) 4.24.2 CAD CADCAMCAM系统由计算机和外部设备以及相应的软件组成，系统由计算机和
7、外部设备以及相应的软件组成，如图如图4-14-1所示。所示。返回图图4-1 CAD4-1 CADCAMCAM系统基本结构系统基本结构7计算机辅助制造概述4.2.1.1 4.2.1.1 硬件硬件(*)(*)4.24.2 CAD CADCAMCAM硬件系统主要包括主机、外存储器、输入输出设备硬件系统主要包括主机、外存储器、输入输出设备及其他通信接口。及其他通信接口。 1 1主机主机 (1)(1)小型机或超级小型机系统小型机或超级小型机系统 (2)(2)以超级微机组成的工程工作站以超级微机组成的工程工作站 (3)(3)个人微机系统个人微机系统 2 2外存储器外存储器 3 3输入输出设备输入输出设备
8、CADCADCAMCAM系统的硬件设备还包括：图形显示器系统的硬件设备还包括：图形显示器( (一般采用一般采用21in21in，分辨率为，分辨率为1024X7681024X768或或1280X1024)1280X1024)、通信接口和生产装置、通信接口和生产装置( (如数控如数控机床、自动测试装置等机床、自动测试装置等) )。返回8计算机辅助制造概述4.2.1.2 4.2.1.2 软件软件(*)(*)4.24.2 CAD CADCAMCAM系统中与硬件配套的软件已形成了一个完整的系统中与硬件配套的软件已形成了一个完整的体系，该软件系统可分为三个层次：系统软件、支撑软件和应用体系，该软件系统可分
9、为三个层次：系统软件、支撑软件和应用软件。有些应用软件可直接在系统软件下开发和运行，而有些应软件。有些应用软件可直接在系统软件下开发和运行，而有些应用软件需要有特殊的支撑软件环境。用软件需要有特殊的支撑软件环境。 1.1.系统软件系统软件 (1)(1)操作系统操作系统 (2)(2)语言编译系统语言编译系统 2.2.支撑软件支撑软件 (1)(1)计算机分析软件计算机分析软件 (2)(2)图形支撑软件系统图形支撑软件系统 (3)(3)数据库管理系统数据库管理系统 (4)(4)计算机网络工作软件计算机网络工作软件 3.3.应用软件应用软件返回9计算机辅助制造概述4.2.2 CAM4.2.2 CAM的
10、应用的应用 4.24.2 随着计算机硬、软件技术和其他科学技术的发展，随着计算机硬、软件技术和其他科学技术的发展，CADCADCAMCAM技术日趋完善，应用范围不断扩大。当今技术日趋完善，应用范围不断扩大。当今CADCADCAMCAM已广泛应用于已广泛应用于产品设计生产的全过程。其应用领域已遍及机械、电子、造船、产品设计生产的全过程。其应用领域已遍及机械、电子、造船、航空、汽车、建筑、纺织、轻工及工程建设等部门。航空、汽车、建筑、纺织、轻工及工程建设等部门。 典型的典型的CAMCAM应用是汽车车身模具的数控加工。应用是汽车车身模具的数控加工。 ProProE E、UGUG、SolidWorks
11、SolidWorks、CATIACATIA等三维软件都具有等三维软件都具有CADCADCAMCAM功能，在三维设计的基础上，可以在加工模块经过一系列加工表功能，在三维设计的基础上，可以在加工模块经过一系列加工表面的设置，生成零件的加工走刀轨迹和数控加工代码，可以将该面的设置，生成零件的加工走刀轨迹和数控加工代码，可以将该数控代码输入数控系统中加工出所设计的产品零件。数控代码输入数控系统中加工出所设计的产品零件。 返回10计算机辅助制造概述 4.3 4.3 4.3 4.3 数控加工技术数控加工技术数控加工技术数控加工技术4.34.34.3.1 数控加工概述数控加工概述返回4.3.2 数控系统数控
12、系统4.3.3 数控插补技术数控插补技术4.3.4 数控机床数控机床4.3.5 数控编程基础数控编程基础4.3.7 数控编程基本指令数控编程基本指令4.3.8 数控编程实例数控编程实例4.3.6 数控机床坐标系数控机床坐标系11计算机辅助制造概述4.3.1 数控加工概述数控加工概述4.34.3返回4.3.1.1 4.3.1.1 数控加工概念数控加工概念(*)(*)4.3.1.2 4.3.1.2 数控加工的发展阶段数控加工的发展阶段4.3.1.3 4.3.1.3 数控未来发展的趋势数控未来发展的趋势4.3.1.4 4.3.1.4 数控装置类型数控装置类型(*)(*)4.3.1.5 4.3.1.5
13、 数控机床的组成和工作原理数控机床的组成和工作原理(*)(*)12计算机辅助制造概述4.3.1.1 4.3.1.1 数控加工概念数控加工概念(*)(*)4.34.3返回 数控加工数控加工(Numerical Control Machine)(Numerical Control Machine)是数控机床应用是数控机床应用数字化信息实现机床控制的一种技术。数控设备的核心是数控系统，数字化信息实现机床控制的一种技术。数控设备的核心是数控系统，就是用一台控制计算机来进行运算，指挥数控设备进行自动控制。就是用一台控制计算机来进行运算，指挥数控设备进行自动控制。下面是数控技术的一些基本概念和常用功能。下
14、面是数控技术的一些基本概念和常用功能。1.APT1.APT语言语言2.2.最小设定单位最小设定单位3.3.最小移动单位最小移动单位4.4.程序段格式程序段格式( (数控纸带格式数控纸带格式) )5.ISO5.ISO代码及代码及EIAEIA代码代码6.6.插补插补7.7.工具位置偏移工具位置偏移8.8.刀尖刀尖R R的补偿的补偿9.9.自动加减速自动加减速1010手动数据输入手动数据输入(MDl)(MDl)11.11.通用显示器通用显示器(DPL)(DPL)12.12.视频显示器视频显示器(CRT)(CRT)13.13.进给率数进给率数(FRN)(FRN)14.14.程序中停、重新启动功能程序中
15、停、重新启动功能15.15.进给保持进给保持16.16.程序保护功能程序保护功能17.17.固定循环功能固定循环功能18.18.纸带存储和编辑功能纸带存储和编辑功能19.19.录返功能录返功能13计算机辅助制造概述4.3.1.2 4.3.1.2 数控加工的发展阶段数控加工的发展阶段4.34.3返回 数控机床是综合应用了微电子、计算机、自动控制、自动数控机床是综合应用了微电子、计算机、自动控制、自动检测和精密加工等新技术的新型机床，就其数控系统而言已经历了检测和精密加工等新技术的新型机床，就其数控系统而言已经历了两个阶段两个阶段( (六代六代) )。 1 1数控数控(NC)(NC)阶段阶段(19
16、52(195219701970年年) ) 1952 1952年，在美国诞生了第一台数控机床，使传统机床发生了质年，在美国诞生了第一台数控机床，使传统机床发生了质的变化。随着元器件的发展，该阶段历经了三代，即的变化。随着元器件的发展，该阶段历经了三代，即19521952年的第一年的第一代代电子管、电子管、19591959年的第二代年的第二代晶体管和晶体管和19651965年的第三代年的第三代小规模小规模集成电路。集成电路。 2 2计算机数控计算机数控(CNC)(CNC)阶段阶段(1970(1970年年现在现在) ) 计算机数控阶段也经历了三代，即计算机数控阶段也经历了三代，即19701970年的
17、第四代年的第四代小型计算小型计算机、机、19741974年的第五代年的第五代微处理器和微处理器和19901990年的第六代年的第六代微机微机( (国外称国外称为为PC-BASED)PC-BASED)。14计算机辅助制造概述4.3.1.3 4.3.1.3 数控未来发展的趋势数控未来发展的趋势4.34.3返回1 1向开放式、基于向开放式、基于PCPC的第六代方向发展的第六代方向发展2 2向高速化和高精度化发展向高速化和高精度化发展3 3向智能化方向发展向智能化方向发展4 4柔性化柔性化5 5工艺复合性和多轴化工艺复合性和多轴化15计算机辅助制造概述4.3.1.4 4.3.1.4 数控装置类型数控装
18、置类型(*)(*)4.34.3返回 1. 1.硬件式数控系统硬件式数控系统(NC(NC系统系统) ) NC NC系统是早期数控系统。在此系统的数控装置中，输入、译系统是早期数控系统。在此系统的数控装置中，输入、译码、插补运算、输出等控制功能均由专门设计的硬件连接的逻辑码、插补运算、输出等控制功能均由专门设计的硬件连接的逻辑电路来实现。电路来实现。 2.2.软件式数控系统软件式数控系统(CNC(CNC系统系统) ) CNC CNC系统由大规模及超大规模集成电路组成。在此装置中，系统由大规模及超大规模集成电路组成。在此装置中，采用小型机或微机作为控制单元，其主要功能几乎全由软件来实采用小型机或微机
19、作为控制单元，其主要功能几乎全由软件来实现；对于不同的系统，只需编制不同的软件就可以实现不同的控现；对于不同的系统，只需编制不同的软件就可以实现不同的控制功能，而硬件几乎可以通用。制功能，而硬件几乎可以通用。16计算机辅助制造概述4.3.1.5 4.3.1.5 数控机床的组成和工作原理数控机床的组成和工作原理(*)(*)4.34.3返回 数控机床通常由以下几部分组成：数控机床通常由以下几部分组成： 程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动系统、强电控制装程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动系统、强电控制装置、检测装置、机床置、检测装置、机床( (主运动，进给运动，辅助操作主运动，进给运动，辅助
20、操作) )。其原理框图。其原理框图如图如图4-24-2所示。所示。图图4-2 4-2 数控机床的组成数控机床的组成17计算机辅助制造概述 数控机床主要组成部分数控机床主要组成部分4.34.3返回1.1.程序载体程序载体2.2.输入装置输入装置3.3.数控装置数控装置4.4.强电控制装置强电控制装置5.5.伺服控制系统伺服控制系统6.6.机床机床18计算机辅助制造概述4.3.2 数控系统数控系统(*) (*) 4.34.3返回 CNC CNC系统的核心是系统的核心是CNCCNC装置。装置。 CNCCNC装置主要用于控制机床的运动，完成各种曲线轮廓的装置主要用于控制机床的运动，完成各种曲线轮廓的加
21、工。不论进行哪种曲线加工，加工。不论进行哪种曲线加工，CNCCNC装置都执行同一基本控制装置都执行同一基本控制流程，即首先读取零件程序流程，即首先读取零件程序( (输人输人) )，再进行程序段的译码和预，再进行程序段的译码和预处理处理( (刀具补偿处理和进给速度处理刀具补偿处理和进给速度处理) )，然后根据程序段指令，然后根据程序段指令，进行插补计算和位置伺服控制。进行插补计算和位置伺服控制。 CNCCNC装置除了执行基本控制流程外，还应具有显示、装置除了执行基本控制流程外，还应具有显示、I IO O处理及诊断等功能。处理及诊断等功能。19计算机辅助制造概述4.3.2.1 4.3.2.1 数控
22、装置硬件结构数控装置硬件结构4.34.3返回1.1.微处理器微处理器CPUCPU2.2.存储器存储器3.I3.IO O设备设备4.PLC4.PLC及开关量及开关量I IO O接口接口5.5.位置控制装置位置控制装置 (1)(1)开环控制开环控制 (2)(2)闭环控制闭环控制 (3)(3)半闭环控制半闭环控制20计算机辅助制造概述(1)(1)开环控制开环控制4.34.3返回 这种控制方式通常不带位置测量元件，伺服驱动元件为这种控制方式通常不带位置测量元件，伺服驱动元件为步进电动机或脉冲电动机。输入的数据经过数控系统的运算，分步进电动机或脉冲电动机。输入的数据经过数控系统的运算，分配出指令脉冲，每
23、一个脉冲送给步进电动机或脉冲电动机，它就配出指令脉冲，每一个脉冲送给步进电动机或脉冲电动机，它就转过一个角度，再通过传动机构使被控制的工作台移动。转过一个角度，再通过传动机构使被控制的工作台移动。图图4-3 4-3 开环控制框图开环控制框图21计算机辅助制造概述(2)(2)闭环控制闭环控制4.34.3返回 这种控制方式必须有测量元件。如图这种控制方式必须有测量元件。如图4-44-4所示，所示，A A为速度测量为速度测量元件，元件，C C为位置测量元件。当指令值发送到位置比较电路时，此时为位置测量元件。当指令值发送到位置比较电路时，此时若工作台没有移动、没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，若工
24、作台没有移动、没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过通过A A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C C将工作实际位移将工作实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与指令值进行比较，用比较的差量反馈回去，在位置比较电路中与指令值进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止，即为闭环控制。值进行控制，直到差值消除为止，即为闭环控制。图图4-4 4-4 闭环控制框图闭环控制框图22计算机辅助制造概述(3)(3)半闭环控制半闭环控制4.34.3返回 这种控制方式对工作台的实际位置不进行检测，而是由这种控制方式对工作台的实际位置不进行检测，而是由与伺服电动机有联
25、系的测量元件与伺服电动机有联系的测量元件( (如测速发电机如测速发电机A A和光电编码器或和光电编码器或分解器分解器B B等等) )间接检测出伺服电动机的转角，推算出工作台的实际间接检测出伺服电动机的转角，推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。图图4-5 4-5 半闭环控制框图半闭环控制框图23计算机辅助制造概述4.3.2.2 CNC4.3.2.2 CNC装置的主要功用装置的主要功用4.34.3返回1.1.输入输入2.2.译码译码3.3.刀具补偿刀具补偿4.4.进给速度处理进给速度处理5.5.插补插补6.6.位置控
26、制位置控制7.7.开关量处理开关量处理8.8.显示显示9.9.诊断诊断24计算机辅助制造概述4.3.2.3 4.3.2.3 数控系统软件数控系统软件(*) (*) 4.34.3返回 数控系统软件由管理软件和控制软件两个部分组成。数控系统软件由管理软件和控制软件两个部分组成。 管理软件是监测系统状态并提供基本操作管理；控制软件是根据用管理软件是监测系统状态并提供基本操作管理；控制软件是根据用户编制的加工程序，控制机床运行。户编制的加工程序，控制机床运行。 1 1管理模块程序设计管理模块程序设计 该模块应根据软件总体设计方案来安排，一般包括：系统的初该模块应根据软件总体设计方案来安排，一般包括：系
27、统的初始化、键盘分析与显示、数控程序读人、指令分析、编辑修改和系始化、键盘分析与显示、数控程序读人、指令分析、编辑修改和系统诊断等。这些程序用来实现人机对话、系统监控和指挥整个系统统诊断等。这些程序用来实现人机对话、系统监控和指挥整个系统软件协调工作，以完成程序规定的功能。软件协调工作，以完成程序规定的功能。 2 2控制软件控制软件 (1)(1)插补软件插补软件 (2)(2)升降速处理软件升降速处理软件25计算机辅助制造概述4.3.3 数控插补技术数控插补技术(*) (*) 4.34.3返回 数控机床按加工路线可分为点位控制、点位直线控制数控机床按加工路线可分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制
28、三类。和轮廓控制三类。 1 1点位控制系统与点位直线切削控制系统点位控制系统与点位直线切削控制系统 2 2轮廓控制系统轮廓控制系统 3 3插补方法插补方法图图4-6 4-6 插补原理插补原理26计算机辅助制造概述4.3.4 数控机床数控机床(*) (*) 4.34.3返回 数控机床是把对机床的各种控制、操作要求、动作等，用数控机床是把对机床的各种控制、操作要求、动作等，用数字和文字编码的形式表示出来，再通过信息载体数字和文字编码的形式表示出来，再通过信息载体( (如穿孔纸带如穿孔纸带) )送给专用电子计算机或数控装置，经过计算机的变换处理，发出送给专用电子计算机或数控装置，经过计算机的变换处理
29、，发出各种指令，控制机床按照预先要求的操作顺序依次动作，自动进各种指令，控制机床按照预先要求的操作顺序依次动作，自动进行加工。行加工。 数控机床的优点是：对零件的适应性强、生产率较高、加工数控机床的优点是：对零件的适应性强、生产率较高、加工精度较高、加工质量稳定、劳动强度低和生产准备时间短。精度较高、加工质量稳定、劳动强度低和生产准备时间短。 1.1.数控机床的工作原理数控机床的工作原理 2.2.数控机床的分类数控机床的分类 3.3.简易数控机床简易数控机床27计算机辅助制造概述 简易数控机床简易数控机床4.34.3返回 图图4-74-7所示为简易数控机床闭环控制系统。这是一台完成直所示为简易
30、数控机床闭环控制系统。这是一台完成直线运动切削功能的机床控制系统。工件放在工作台上，由电动机线运动切削功能的机床控制系统。工件放在工作台上，由电动机通过齿轮传动使进给丝杠转动，带动工作台向右移动，将工件的通过齿轮传动使进给丝杠转动，带动工作台向右移动，将工件的斜线部分切削掉。斜线部分切削掉。图图4-7 4-7 简易数控机床闭环控制系统简易数控机床闭环控制系统28计算机辅助制造概述4.3.5 数控编程基础数控编程基础(*) (*) 4.34.3返回1 1数控编程的内容数控编程的内容2 2数控编程的步骤数控编程的步骤(1)(1)分析零件图样分析零件图样 (2)(2)工艺处理阶段工艺处理阶段(3)(
31、3)数学处理阶段数学处理阶段(4)(4)编写程序单编写程序单(5)(5)制作控制介质制作控制介质(6)(6)程序校验和首件试加工程序校验和首件试加工3 3数控编程的方法数控编程的方法(1)(1)手工编程手工编程(Manual Programming)(Manual Programming)(2)(2)自动编程自动编程(Automatic Programming) (Automatic Programming) 4 4数控编程的有关标准数控编程的有关标准29计算机辅助制造概述 数控编程方法数控编程方法4.34.3返回 任何一台数控机床，都必须将动作的顺序编成有规律的加工任何一台数控机床，都必须将
32、动作的顺序编成有规律的加工程序，然后输入数控机床去控制加工。对于比较复杂的工件，需程序，然后输入数控机床去控制加工。对于比较复杂的工件，需要进行计算或借助于计算机处理，然后输出必要的数据。我们把要进行计算或借助于计算机处理，然后输出必要的数据。我们把从零件图纸到制成数控系统输入纸带数据处理的全部过程，称之从零件图纸到制成数控系统输入纸带数据处理的全部过程，称之为程序编制。为程序编制。 程序编制分为手工编程和自动编程两大类。图程序编制分为手工编程和自动编程两大类。图4-84-8所示是从所示是从一张零件图到加工的两种程序编制的处理流程图。一张零件图到加工的两种程序编制的处理流程图。图图4-8 4-
33、8 程序编制的流程程序编制的流程30计算机辅助制造概述(1)(1)手工编程手工编程4.34.3返回手工编程的过程如下：手工编程的过程如下： 1)1)计算刀具的位置。求出每一线段相交点的坐标值，按照计算刀具的位置。求出每一线段相交点的坐标值，按照数控系统的规定字长，将长线分段，并得到数据值。数控系统的规定字长，将长线分段，并得到数据值。 2)2)列出程序单。列出程序单。 3)3)按程序单进行纸带穿孔。按程序单进行纸带穿孔。 4)4)对穿孔的纸带进行检查。对穿孔的纸带进行检查。图图4-9 4-9 手工编程顺序手工编程顺序31计算机辅助制造概述(2)(2)自动编程自动编程4.34.3返回自动编程的过
34、程如下：自动编程的过程如下： 1)1)计算数据的给出、定义和预处理，把输入的原始数计算数据的给出、定义和预处理，把输入的原始数据翻译成机器语言。据翻译成机器语言。 2)2)计算机进行计算和数据处理。计算机进行计算和数据处理。 3)3)将计算结果按照某系统给定的后置处理程序，变成将计算结果按照某系统给定的后置处理程序，变成适用的数字程序控制适用的数字程序控制( (简称简称NC)NC)能识别的程序格式。能识别的程序格式。 4)4)穿孔输出及打印程序单。穿孔输出及打印程序单。图图4-10 4-10 自动编程的顺序自动编程的顺序32计算机辅助制造概述4.3.6 数控机床坐标系数控机床坐标系(*) (*
35、) 4.34.3返回4.3.6.1 4.3.6.1 坐标轴的运动方向及命名坐标轴的运动方向及命名4.3.6.2 4.3.6.2 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系图图4-11 4-11 数控机床坐标系数控机床坐标系图图4-12 4-12 工作原点偏置工作原点偏置33计算机辅助制造概述4.3.7 数控编程基本指令数控编程基本指令(*) (*) 4.34.3返回 手工编程中使用的工艺指令可分为两类：一类是准备性手工编程中使用的工艺指令可分为两类：一类是准备性工艺指令，是在数控系统插补运算之前需要预先规定，为插补运工艺指令，是在数控系统插补运算之前需要预先规定，为插补运算作好准备的工艺指令
36、。另一类是辅助性工艺指令，这类指令与算作好准备的工艺指令。另一类是辅助性工艺指令，这类指令与数控系统插补运算无关，而是根据操作机床的需要予以规定的工数控系统插补运算无关，而是根据操作机床的需要予以规定的工艺指令。艺指令。图图4-13 4-13 程序段的格式程序段的格式34计算机辅助制造概述 地址字符意义地址字符意义4.34.3返回表表4-1 4-1 地址字符表地址字符表35计算机辅助制造概述4.3.7.1 4.3.7.1 准备功能准备功能G G指令指令(*) (*) 4.34.3返回1 1快速点定位指令快速点定位指令GOOGOO 格式：格式：GOO GOO * *2 2直线插补指令直线插补指令
37、G01G01 格式：格式：G01 G01 F F * *3 3圆弧插补指令圆弧插补指令G02G02和和G03G034 4刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令G40G40、G41G41、G42G42 G41 G41左偏刀具半径补偿。左偏刀具半径补偿。 G42G42右偏刀具半径补偿。右偏刀具半径补偿。 G40G40刀具补偿刀具偏置注销。刀具补偿刀具偏置注销。5 5工件坐标系设定指令工件坐标系设定指令G92G92 格式：格式：G92 XG92 XY YZ Z* *6 6绝对尺寸及增量尺寸编程指令绝对尺寸及增量尺寸编程指令G90G90、G9lG9l36计算机辅助制造概述 准备功能准备功能G G指令指令4.
38、34.3返回 表表4-2 4-2 准备功能准备功能G G指令指令37计算机辅助制造概述 准备功能准备功能G G指令（续）指令（续）4.34.3返回表表4-2 4-2 准备功能准备功能G G指令（续）指令（续）38计算机辅助制造概述 常用的准备功能常用的准备功能G G指令指令 4.34.3返回常用的常用的G G功能指令代码功能指令代码39计算机辅助制造概述4.3.7.2 4.3.7.2 辅助功能辅助功能M M指令指令(*) (*) 4.34.3返回1. 1. 程序停止指令程序停止指令M00M002 2程序结束指令程序结束指令M02M023 3换刀指令换刀指令M06M064 4主轴定向停止指令主轴
39、定向停止指令M19M195 5主轴正转、反转和停止指令主轴正转、反转和停止指令M03M03、M04M04、M05 M05 40计算机辅助制造概述 辅助功能辅助功能M M指令指令 4.34.3返回表表4-3 4-3 辅助功能辅助功能M M指令指令41计算机辅助制造概述 辅助功能辅助功能M M指令（续）指令（续） 4.34.3返回表表4-3 4-3 辅助功能辅助功能M M指令（续）指令（续）42计算机辅助制造概述常用的辅助功能常用的辅助功能M M指令代码指令代码(*) (*) 4.34.3返回 表表4-3 4-3 常用的辅助功能常用的辅助功能M M指令代码指令代码43计算机辅助制造概述4.3.8
40、4.3.8 数控编程实例数控编程实例(*) (*) 4.34.3返回 本节以轮廓铣削加工为例介绍铣削数控加工程序编制。本节以轮廓铣削加工为例介绍铣削数控加工程序编制。 在立式数控铣床上加工图在立式数控铣床上加工图4-144-14所示的零件轮廓外形，写出数控加工程所示的零件轮廓外形，写出数控加工程序单，并给出刀具中心轨迹图。序单，并给出刀具中心轨迹图。图图4-14 4-14 数控铣削零件图数控铣削零件图44计算机辅助制造概述 数控加工程序单数控加工程序单4.34.3返回 分析图分析图4-144-14所示的零件，可以选择刀具的直径为所示的零件，可以选择刀具的直径为10mm10mm，偏置号，偏置号为
41、为H01H01，偏置量为，偏置量为+5.0mm.+5.0mm.偏置指令为非模态，仅在制定程序段有效。加工偏置指令为非模态，仅在制定程序段有效。加工路线从路线从O O点开始，经过点开始，经过A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H、HH、II、I I、J J、A A，又，又回到回到O O点。数控程序如下：点。数控程序如下： N01 G91 G46 GOO X35.0 Y18.0 H01 N01 G91 G46 GOO X35.0 Y18.0 H01 刀具快速到刀具快速到A A点点 N02 G47 G01 X22.0 F120 N02 G47 G01 X22.0 F120 切
42、削进给切削进给ABAB N03 Y20.0 N03 Y20.0 切削进给切削进给BCBC N04 G48 X20.0 N04 G48 X20.0 切削进给切削进给CDCD N05 Y-20.0 N05 Y-20.0 切削进给切削进给DEDE N06 G45 X35.0 N06 G45 X35.0 切削进给切削进给EFEF N07 G45 G03 X15.0 Y15.0 I0 J15.0 N07 G45 G03 X15.0 Y15.0 I0 J15.0 切削进给切削进给FGFG N08 G45 G01 Y12.0 N08 G45 G01 Y12.0 切削进给切削进给GHGH N09 G46 XO
43、 N09 G46 XO 切削进给切削进给HHHH N10 G46 G02 X-15 Y15.0 IO J15.0 N10 G46 G02 X-15 Y15.0 IO J15.0 切削进给切削进给HIHI N11 G45 G01 Y0 N11 G45 G01 Y0 切削进给切削进给IIII N12 G47 X-77.0 N12 G47 X-77.0 切削进给切削进给IJIJ N13 G47 Y-42 N13 G47 Y-42 切削进给切削进给JAJA N14 G46 X-35 Y-18 N14 G46 X-35 Y-18 快速返回快速返回O O点点45计算机辅助制造概述 举例举例1 1 （试题）
44、（试题）4.34.3返回2006.4 2006.4 分析题分析题46计算机辅助制造概述 例例1 1 答案答案4.34.3返回47计算机辅助制造概述返回 举例举例2 2：铣削平面轮廓零件：铣削平面轮廓零件 直线直线- -圆弧轮廓零件圆弧轮廓零件22.283182.283404010024.291R6055.7094.34.348计算机辅助制造概述返回 按按FANUCFANUC6M6M系统编写数控加工程序系统编写数控加工程序 走刀路线的确定与程序段划分走刀路线的确定与程序段划分 4.34.349计算机辅助制造概述FANUCFANUC6M6M系统加工程序单系统加工程序单 返回 例例2 2 数控加工程
45、序单数控加工程序单 4.34.350计算机辅助制造概述 举例举例3 3 （试题）（试题）4.34.3返回2006.11 2006.11 分析题分析题51计算机辅助制造概述 例例3 3 （平面轮廓零件图（平面轮廓零件图 ）4.34.3返回52计算机辅助制造概述 例例3 3 答案答案4.34.3返回53计算机辅助制造概述 举例举例4 4 （试题）（试题）4.34.3返回2007.11 2007.11 分析题分析题54计算机辅助制造概述 例例4 4 （答案）（答案）4.34.3返回55计算机辅助制造概述 举例举例5 5 （试题）（试题）4.34.3返回2008.5 2008.5 分析题分析题56计算
46、机辅助制造概述数控机床的程序编制（补充）数控机床的程序编制（补充）补充补充 在数控机床上加工零件，首先要编制零件的加在数控机床上加工零件，首先要编制零件的加工程序，然后才能加工。本节讨论以下内容：工程序，然后才能加工。本节讨论以下内容： 一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念 二、手工编程二、手工编程 三、自动编程三、自动编程返回57计算机辅助制造概述一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念 程序编制，就是根据加工零件图样的要求，用规定的代码程序编制，就是根据加工零件图样的要求，用规定的代码和程序格式，把加工零件的全部工艺过程、工艺参数、刀具位和程序格式，把加工零件的全部工艺过程、工
47、艺参数、刀具位移量及其它辅助动作移量及其它辅助动作( (换刀、冷却等换刀、冷却等) )编成加工程序单，并将其编成加工程序单，并将其全部内容记录在信息载体上从零件图样的分析开始，到获得全部内容记录在信息载体上从零件图样的分析开始，到获得数控机床所需的信息载体数控机床所需的信息载体( (如穿孔带、磁带如穿孔带、磁带) )的全过程称为程序的全过程称为程序编制。编制。刀具轨迹计算工艺分析零件图纸数控加工编写程序单制备信息载体程序校核试切修改 程序编制过程程序编制过程 补充补充返回58计算机辅助制造概述（一）（一） 程序格式和结构程序格式和结构 程序格式就是有关字母、数字和符号的安排和含义的规定。程序格
48、式就是有关字母、数字和符号的安排和含义的规定。不同的数控系统往往有不同的程序格式，目前应用最广泛的是不同的数控系统往往有不同的程序格式，目前应用最广泛的是字地址程序格式。这种程序格式的优点是程序简短、直观，字地址程序格式。这种程序格式的优点是程序简短、直观，不易出错，故逐渐取代了其它程序格式。国际标准化组织已对不易出错，故逐渐取代了其它程序格式。国际标准化组织已对其制订了其制订了IS06983IS06983一一I I一一19821982标准，下面介绍这种程序格式的结标准，下面介绍这种程序格式的结构。例如，某一加工程序：构。例如，某一加工程序：N001 G01 X70 Z-25 F0.2 S30
49、0 T0101 M03 LFN001 G01 X70 Z-25 F0.2 S300 T0101 M03 LFN002 X100 Z-50N002 X100 Z-50 N025 GOO X400 Z300 M02 EM N025 GOO X400 Z300 M02 EM 补充补充返回59计算机辅助制造概述程序段内字的顺序程序段内字的顺序 尺寸字程序段顺序号准备功能进给功能主轴转速刀具功能辅助功能程序段结 束 各字的先后顺序并不严格，但为编程方便起见，一般习惯各字的先后顺序并不严格，但为编程方便起见，一般习惯的排列顺序如下：的排列顺序如下： N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_LF 在同一程序段中
50、在同一程序段中X X、Y Y、F F、S S、T T等字不能重复，但不同组的等字不能重复，但不同组的G G功功能或能或M M功能可以多于一个；不需要的字略去；与上一程序段相同的功能可以多于一个；不需要的字略去；与上一程序段相同的模态（续效）字可以省略。模态（续效）字可以省略。 补充补充返回60计算机辅助制造概述程序段内字的类型程序段内字的类型 程序段序号字程序段序号字N_N_ 准备功能字准备功能字G_G_ 尺寸字尺寸字X_X_、Y_Y_、Z_Z_、 进给功能字进给功能字F_F_ 主轴转速功能字主轴转速功能字S_ S_ 刀具功能字刀具功能字T_T_ 辅助功能字辅助功能字M_ M_ 程序段结束符程
51、序段结束符LFLF或或NLNL等等补充补充返回61计算机辅助制造概述程序段序号程序段序号 程序段序号由地址码程序段序号由地址码N N和后面的若干位数字构成，和后面的若干位数字构成，用来识别程序段的编号。例如，用来识别程序段的编号。例如，N001N001、N010N010分别表示分别表示是第一程序段和第是第一程序段和第1010程序段。程序段。 补充补充返回62计算机辅助制造概述准备功能准备功能GG 准备功能由地址码准备功能由地址码G G和两位数字构成，从和两位数字构成，从GOOGOOG99G99共共100100种。种。用来描述机床的动作类型，是使机床准备好某种加工方式的指令，如插补、用来描述机床
52、的动作类型，是使机床准备好某种加工方式的指令，如插补、刀具补偿等。准备功能刀具补偿等。准备功能G G代码的定义见代码的定义见P140P140表表5-15-1。 表中序号表中序号(2)(2)所列各字母所列各字母a a、c c、，k k，i i所对应的所对应的G G代码为续效代码。代码为续效代码。它表示一经被应用它表示一经被应用( (如如a a组中的组中的G01)G01)，直到，直到出现同组出现同组(a(a组组) )其它任一其它任一G G代码代码( (如如G02)G02)时才失效，否则在下一程序段保留继续有效，而且可以省略不写。时才失效，否则在下一程序段保留继续有效，而且可以省略不写。 表中序号表
53、中序号(3)(3)有符号有符号(*)(*)的的G G代码，仅在本程序段有效，下一程序段需代码，仅在本程序段有效，下一程序段需要时必须重写要时必须重写 序号序号(4)(4)功能说明中的功能说明中的“不指定不指定”代码用作将来修订标准时，有可能代码用作将来修订标准时，有可能指定新的功能定义，指定新的功能定义，“永不指定永不指定”代码，即使将来修订时也不指定新的定代码，即使将来修订时也不指定新的定义。机床设计者可根据需要自行定义除表中已有定义的新功能，并在机床义。机床设计者可根据需要自行定义除表中已有定义的新功能，并在机床说明书中予以规定。说明书中予以规定。补充补充返回63计算机辅助制造概述尺寸字尺
54、寸字 尺寸字是给定机床各坐标轴位移量的方向和数值的。在上面例尺寸字是给定机床各坐标轴位移量的方向和数值的。在上面例举的程序中，举的程序中，X70X70字表示刀具位移至字表示刀具位移至X X轴正向轴正向70mm70mm处，处，Z-25Z-25字表示刀字表示刀具位移至具位移至Z Z轴负方向轴负方向25mm25mm处。坐标尺寸数据多用以处。坐标尺寸数据多用以mmmm为单位的小数为单位的小数点编程，也有用相应的脉冲数编程。如果脉冲当量点编程，也有用相应的脉冲数编程。如果脉冲当量( (即输出一个指即输出一个指令脉冲，机床移动部件的最小位移量令脉冲，机床移动部件的最小位移量) )为为0 0001mm001
55、mm，则用脉冲数编，则用脉冲数编程时，程时，Z-25Z-25写为写为Z-25000Z-25000。 补充补充返回64计算机辅助制造概述 进给功能字由进给地址符进给功能字由进给地址符F F及数字组成，数字表示所选定的及数字组成，数字表示所选定的进给速度。上例程序中的进给速度。上例程序中的F0.2F0.2字为进给量字为进给量0.2mm0.2mmr r，对于与主，对于与主轴转速无关的进给速度，单位为轴转速无关的进给速度，单位为mmmmminmin，车削螺纹时为，车削螺纹时为mmmmr r。进给功能字中不包括进给单位。进给功能字中不包括进给单位。 对应于某一坐标轴的进给功能字要写在该坐标字之后，对对应
56、于某一坐标轴的进给功能字要写在该坐标字之后，对应于该程序段两坐标或多坐标的共同进给功能字，则写在最后应于该程序段两坐标或多坐标的共同进给功能字，则写在最后一个坐标字之后。上例中的一个坐标字之后。上例中的F0.2F0.2就是就是X X和和Z Z两坐标的共同进给功两坐标的共同进给功能字。能字。进给功能进给功能F F补充补充返回65计算机辅助制造概述主轴转速功能主轴转速功能S S 主轴转速功能字由地址符主轴转速功能字由地址符S S和数字组成，数字表示所和数字组成，数字表示所选定的主轴转速。上例加工程序中的选定的主轴转速。上例加工程序中的S300S300字表示主轴转字表示主轴转速为速为300r300r
57、minmin。主轴转速功能字中不包括转速单位，统。主轴转速功能字中不包括转速单位，统一规定为一规定为r rminmin。 对于主运动是直线运动的机床，主轴转速功能字可对于主运动是直线运动的机床，主轴转速功能字可以表示为切削速度（以表示为切削速度（m mminmin） 补充补充返回66计算机辅助制造概述刀具功能刀具功能T T 刀具功能字由地址符刀具功能字由地址符T T和数字组成，在自动换刀的数控机床中，和数字组成，在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀具。该指令用以选择所需的刀具。 刀具功能字中的数字表示指定刀具的号码。在数控车床上通常刀具功能字中的数字表示指定刀具的号码。在数控车床上通
58、常把刀具号和刀补拨码盘号合在一起，用两位数字或四位数字表示刀把刀具号和刀补拨码盘号合在一起，用两位数字或四位数字表示刀具功能。如上例程序中具功能。如上例程序中T0101T0101字，前两位数字表示选字，前两位数字表示选1 1号刀，后两位号刀，后两位数字表示用第一号拨码盘进行刀具补偿。数字表示用第一号拨码盘进行刀具补偿。 T T功能字中数字的位数及其所代表的刀具名称和刀补号，由各种功能字中数字的位数及其所代表的刀具名称和刀补号，由各种数控机床的程序格式说明中具体规定。数控机床的程序格式说明中具体规定。补充补充返回67计算机辅助制造概述辅助功能辅助功能MM 它是控制机床开一关功能的指令。如主轴的开
59、，停，切削它是控制机床开一关功能的指令。如主轴的开，停，切削液的开、闭，运动部件的夹紧与松开等辅助动作。液的开、闭，运动部件的夹紧与松开等辅助动作。M M功能字由地功能字由地址符址符M M及其后的两位数字组成，从及其后的两位数字组成，从M00M00M99M99共共100100种。种。P142P142表表5-25-2为我国为我国JB3208JB32088383标准规定的标准规定的M M代码定义。代码定义。 由由M M代码定义可知，上例加工程序中代码定义可知，上例加工程序中M03M03表示主轴正转。表示主轴正转。 辅助功能中辅助功能中“不指定不指定”代码和代码和“永不指定永不指定”代码的意义与代码
60、的意义与准备功能准备功能G G的不指定代码和永不指定代码相同。的不指定代码和永不指定代码相同。 各各种种数数控控系系统统的的M M功功能能并并不不完完全全相相同同。因因此此，在在编编程程时时必必须须了了解解所使用的数控系统的所使用的数控系统的M M功能。功能。补充补充返回68计算机辅助制造概述程序段结束符程序段结束符 它列在程序段的最后一个有用的字符之后。在它列在程序段的最后一个有用的字符之后。在ISOISO编码表中，程序编码表中，程序段结束符是段结束符是“LFLF”或或“NLNL”。在每一程序段结束时，均应加上程序段。在每一程序段结束时，均应加上程序段结束符结束符LFLF（或（或NLNL等）
61、。等）。 上述表明，零件加工程序中，每个程序段都表示一个完整的操作。上述表明，零件加工程序中，每个程序段都表示一个完整的操作。如上例中的第如上例中的第1 1号程序段，命令机床用号程序段，命令机床用1 1号刀，以号刀，以o.2mmo.2mmr r的进给量和的进给量和300r/min300r/min的主轴正向转速，直线位移至的主轴正向转速，直线位移至X70X70和和Z-25Z-25处；第处；第2 2号程序段命号程序段命令机床用与第令机床用与第1 1程序段同样的刀具、进给量和主轴转速，直线位移至程序段同样的刀具、进给量和主轴转速，直线位移至X100X100和和Z-50Z-50处；处；第；第2525号
62、程序段命令机床快速点定位号程序段命令机床快速点定位(G00)(G00)，也就是，也就是使刀具从所在点以最快速度移动到使刀具从所在点以最快速度移动到X400X400和和Z300Z300处。进给速度处。进给速度F F对对G00G00程程序无效。序无效。补充补充返回69计算机辅助制造概述 常用常用G G功能代码功能代码 代码代码功能功能代码代码功能功能G00G00G01G01G02G02G03G03G04G04G06G06G08G08G09G09G17G17G18G18G19G19G33G33G34G34G35G35点位控制点位控制直线插补直线插补顺时针方向圆弧插补顺时针方向圆弧插补逆时针方向圆弧插
63、补逆时针方向圆弧插补暂停（延迟）暂停（延迟）抛物线插补抛物线插补加速加速减速减速XYXY平面选择平面选择ZXZX平面选择平面选择YZYZ平面选择平面选择螺纹切削，等螺距螺纹切削，等螺距螺纹切削，增螺距螺纹切削，增螺距螺纹切削，减螺距螺纹切削，减螺距G36G36G39G39G40G40G41G41G42G42G43G43G44G44G60G60G65G65G79G79G80G80G81G81G89G89G90G90G91G91G92G92保留作控制用保留作控制用取消刀具偏移取消刀具偏移刀具左偏刀具左偏刀具右偏刀具右偏 刀具偏置（）刀具偏置（）刀具偏置（）刀具偏置（）准确定位准确定位保留用于点位系
64、统保留用于点位系统取消固定循环取消固定循环固定循环固定循环#1#1#9#9绝对坐标编程绝对坐标编程相对坐标编程相对坐标编程预置寄存预置寄存补充补充返回70计算机辅助制造概述 常用常用MM功能代码功能代码 代码代码功能功能代码代码功能功能M00M00M01M01M02M02M03M03M04M04M05M05M06M06M07M07M08M08M09M09M10M10M11M11M13M13程序停机程序停机任选停机任选停机程序结束程序结束主轴顺时针方向旋转主轴顺时针方向旋转主轴逆时针方向旋转主轴逆时针方向旋转主轴停转主轴停转换刀换刀开开2 2号切削液号切削液开开1 1号切削液号切削液关闭切削液关
65、闭切削液 夹紧夹紧松开松开主轴顺转并开切削液主轴顺转并开切削液 M14M14M15M15M16M16M19M19M30M30M31M31M32M32M35M35M40M40M45M45M50M50M51M51M60M60M68M68M69M69主轴逆转并开切削液主轴逆转并开切削液正向（）运动正向（）运动负向（）运动负向（）运动主轴定向停止主轴定向停止纸带终了纸带终了旁路互锁旁路互锁恒切削速度恒切削速度可用于变换齿轮，否则不用可用于变换齿轮，否则不用开开3 3号切削液号切削液 开开4 4号切削液号切削液换工件换工件工件夹紧工件夹紧工件松开工件松开 补充补充返回71计算机辅助制造概述（二）（二）
66、数控机床的坐标系数控机床的坐标系 统一规定数控机床的坐标系，规定坐标轴的统一规定数控机床的坐标系，规定坐标轴的名称及其运动的正、负方向，可使编程简便并使名称及其运动的正、负方向，可使编程简便并使所编程序对同类型机床具有互换性。目前国际上所编程序对同类型机床具有互换性。目前国际上已统一了标准的坐标系。已统一了标准的坐标系。补充补充返回72计算机辅助制造概述 数控机床的坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系。如图数控机床的坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系。如图5-95-9所示。所示。 Z Z轴轴 规定平行于机床主轴的坐标轴为规定平行于机床主轴的坐标轴为Z Z轴，取刀具远离工件的方向为正方向轴，取刀具远离工件
67、的方向为正方向(+Z)(+Z)。当机床有几个主轴时，则选择一个垂直于工件装卡面的主轴为当机床有几个主轴时，则选择一个垂直于工件装卡面的主轴为Z Z轴。如机床没有主轴，轴。如机床没有主轴，则则Z Z轴垂直于工件装卡面轴垂直于工件装卡面( (如刨床如刨床) )。 X X轴轴 为水平方向且垂直于为水平方向且垂直于X X轴。对于工件旋转的机床轴。对于工件旋转的机床( (如车床、磨床如车床、磨床) )，取平行于，取平行于横向滑座的方向横向滑座的方向( (工件径向工件径向) )为为X X坐标，同样，取刀具远离工件的方向为正方向；对于坐标，同样，取刀具远离工件的方向为正方向；对于刀具旋转的机床刀具旋转的机床
68、( (如铣床、镗床如铣床、镗床) )：当：当Z Z轴为水平时，轴为水平时， 沿刀具主轴后端向工件方向看，沿刀具主轴后端向工件方向看，向右方向为向右方向为X X轴的正向；当轴的正向；当Z Z轴为垂直时，轴为垂直时，对单立柱机床，面对刀具主轴向立柱方向对单立柱机床，面对刀具主轴向立柱方向看，向右方向为看，向右方向为X X轴的正向。工件和刀具都不旋转的机床轴的正向。工件和刀具都不旋转的机床( (如刨床如刨床) )取取X X轴与主切削运轴与主切削运动方向平行，并以切削运动方向作为其正方向。动方向平行，并以切削运动方向作为其正方向。 Y Y轴轴 垂直于垂直于X X及及Z Z坐标。当坐标。当+Z+Z、+X
69、+X确定后，按右手定则即可判定确定后，按右手定则即可判定Y Y轴正方向。轴正方向。（1 1） 坐标轴的设定坐标轴的设定补充补充返回73计算机辅助制造概述 用右手坐标系设定坐标轴用右手坐标系设定坐标轴 图图4-01 4-01 右手坐标系右手坐标系补充补充返回74计算机辅助制造概述 数控车床的坐标系数控车床的坐标系图图4-02a 4-02a 数控车床坐标系数控车床坐标系补充补充返回75计算机辅助制造概述 数控铣床的坐标系数控铣床的坐标系图图4-02b 4-02b 数控铣床坐标系数控铣床坐标系补充补充返回76计算机辅助制造概述 数控龙门刨床的坐标系数控龙门刨床的坐标系图图4-02c 4-02c 数控
70、龙门刨床坐标系数控龙门刨床坐标系补充补充返回77计算机辅助制造概述 在数控加工过程中，为了描述刀具相对工件运动的各点的在数控加工过程中，为了描述刀具相对工件运动的各点的坐标位置，必须确定坐标系的原点。此点是根据具体机床具备的坐标坐标位置，必须确定坐标系的原点。此点是根据具体机床具备的坐标系，从编程方便系，从编程方便( (按图样标注的尺寸按图样标注的尺寸) )及加工精度的要求而设定的。及加工精度的要求而设定的。 描述数控机床坐标系中点的位置有两种坐标：描述数控机床坐标系中点的位置有两种坐标：（2 2） 坐标系统的原点设定坐标系统的原点设定 绝对坐标绝对坐标如图如图4-034-03中，刀具从中，刀
71、具从A A点运动到点运动到B B点，点，则则A A，B B两点的绝对坐标分别为：两点的绝对坐标分别为： X XA A=30 Y=30 YA A=35 X=35 XB B=13 Y=13 YB B=15=15 增量增量( (相对相对) )坐标坐标如图如图4-034-03中，在中，在A A点建立点建立U U、V V坐标坐标系，终点系，终点B B的增量坐标为：的增量坐标为： U UB B=13 V=13 VB B=15=15图图4-03 4-03 绝对坐标及增量坐标绝对坐标及增量坐标补充补充返回78计算机辅助制造概述 数控车床坐标系原点设定数控车床坐标系原点设定图图4-04 4-04 数控车床坐标系
72、设定数控车床坐标系设定图图4-044-04中所示：中所示： O O为绝对坐标系原点为绝对坐标系原点( (编程原点编程原点) )； A A为机械原点为机械原点( (又称机床原点又称机床原点) )； B B为换刀点，是指刀架转位换刀时的位置。为换刀点，是指刀架转位换刀时的位置。补充补充返回79计算机辅助制造概述 刀具起始位置设定刀具起始位置设定 在程序编制中，用坐标系设定指令在程序编制中，用坐标系设定指令(ISO(ISO代码中为代码中为G92)G92)来来设定刀具相对于工件起始位置的坐标系。图设定刀具相对于工件起始位置的坐标系。图5-125-12中，设刀具中，设刀具的初始位置在的初始位置在B B点
73、。其坐标系设定程序为点。其坐标系设定程序为 G92 X320 Z300G92 X320 Z300它表示刀尖它表示刀尖B B处在处在XOZXOZ坐标系的坐标系的X320X320和和Z300Z300处处( (通常规定车削的通常规定车削的X X坐标数据用直径值表示坐标数据用直径值表示) )。补充补充返回80计算机辅助制造概述二、手工编程二、手工编程 程序编制方法可以分手工编程和自动编程两大类。手工编程程序编制方法可以分手工编程和自动编程两大类。手工编程是用人工编写零件程序代码。对于几何形状较为简单的零件，计是用人工编写零件程序代码。对于几何形状较为简单的零件，计算工作量较少，程序又不长，用手工编程比
74、较经济而及时。算工作量较少，程序又不长，用手工编程比较经济而及时。 手工编程一般有以下几个步骤：手工编程一般有以下几个步骤： 1 1工艺分析工艺分析 2 2坐标计算坐标计算 3 3编写加工程序单编写加工程序单 4 4制备信息载体制备信息载体 下面以车削加工编程为例，介绍手工编程的基本方法。下面以车削加工编程为例，介绍手工编程的基本方法。补充补充返回81计算机辅助制造概述 车削加工编程车削加工编程 图图4-054-05为一车削零件图，图中为一车削零件图，图中85mm85mm不加工，要求编其不加工，要求编其终加工程序。终加工程序。图图4-05 4-05 车削零件图车削零件图图图4-06 4-06
75、刀具布置图刀具布置图补充补充返回82计算机辅助制造概述 零件安装在卡盘上，程序原点零件安装在卡盘上，程序原点O O设在卡盘端面的中心，图中设在卡盘端面的中心，图中刀尖点刀尖点A A为起刀点，同时也是换刀点，其坐标位置如图示。加工路为起刀点，同时也是换刀点，其坐标位置如图示。加工路线与普通车削相同，所选刀具及其布置如图线与普通车削相同，所选刀具及其布置如图5-145-14所示，所示，I I号刀车外号刀车外圆，圆，号刀切槽。采用对刀显微镜以号刀切槽。采用对刀显微镜以I I号刀为准进行对刀。号刀为准进行对刀。 车外圆时进给量为车外圆时进给量为0.15mm0.15mmr r，主轴转速为，主轴转速为63
76、0r/min630r/min，切槽时，切槽时进给量为进给量为0.10mm0.10mmr r，主轴转速为，主轴转速为315r315rminmin，切槽到尺寸时，用，切槽到尺寸时，用暂停程序暂停程序(G04)(G04)使刀具作短时间的无进给光整加工。此槽空转使刀具作短时间的无进给光整加工。此槽空转5r5r，用代码用代码U50U50表示表示U/F=50U/F=5010=5r10=5r。1 1工艺分析工艺分析补充补充返回83计算机辅助制造概述 该机床有刀具补偿功能，可直接按零件图的几何尺寸编程，该机床有刀具补偿功能，可直接按零件图的几何尺寸编程，此处采用绝对坐标和增量坐标混合编程的方法，绝对值用此处采
77、用绝对坐标和增量坐标混合编程的方法，绝对值用X X，Z Z地址，增地址，增量值用量值用U U、W W地址地址( (不采用不采用G90G90和和G91G91代码代码) )。各几何元素的起点、终点等坐。各几何元素的起点、终点等坐标计算比较简单，现对圆弧段程序和坐标计算加以说明。标计算比较简单，现对圆弧段程序和坐标计算加以说明。 圆弧程序应包括圆弧的顺逆、圆弧的终点坐标及圆心坐标圆弧程序应包括圆弧的顺逆、圆弧的终点坐标及圆心坐标( (规定为相规定为相对于圆弧起点的增量值对于圆弧起点的增量值) )。圆弧顺逆的判断方法是，沿圆弧所在平面。圆弧顺逆的判断方法是，沿圆弧所在平面( (此此例为例为XZXZ平面
78、平面) )的另一坐标的负方向的另一坐标的负方向( (即即-Y-Y，从纸面向上，从纸面向上) )看去，顺时针看去，顺时针( (即即此圆弧此圆弧) )方向插补指令为方向插补指令为G02G02，逆时针方向为，逆时针方向为G03G03。圆弧右端点为起点，即。圆弧右端点为起点，即增量坐标系增量坐标系(U(U，W)W)的原点，终点的增量坐标为的原点，终点的增量坐标为U0U0和和W-60W-60，圆心的增量坐，圆心的增量坐标规定用标规定用I I和和K K表示，即表示，即I63.25I63.25和和K-30K-30。本例坐标尺寸数据用脉冲数表示，。本例坐标尺寸数据用脉冲数表示，脉冲当量为脉冲当量为0.010.
79、01，所以程序中尺寸字数据比图上标注尺寸大，所以程序中尺寸字数据比图上标注尺寸大100100倍。倍。2 2坐标计算坐标计算补充补充返回84计算机辅助制造概述 在工艺分析和坐标计算的基础上，编写加工程序单如表在工艺分析和坐标计算的基础上，编写加工程序单如表4-014-01。表中，主轴转速代码表中，主轴转速代码S31S31、S23S23分别表示分别表示630630、316r316rminmin。进给量。进给量也用脉冲数表示，如也用脉冲数表示，如F15F15为为0.15mm0.15mmr r。T T功能字用两位数字，如功能字用两位数字，如T11T11为为I I号刀具用号刀具用1 1号刀补，号刀补，T
80、10T10为为I I号刀注销刀补，号刀注销刀补，T22T22与与T11T11类同。类同。对刀误差由数控面板上的键盘输入。辅助功能对刀误差由数控面板上的键盘输入。辅助功能字字M M的意义与表的意义与表5-25-2规定相同。规定相同。3 3编写加工程序单编写加工程序单补充补充返回85计算机辅助制造概述 车削加工程序单车削加工程序单NGXUZWIKFSMTMLF附注N001G92X20000Z35000LF坐标设定N002G00X4400Z29200S31M03T11M08LF630r/minN003G01X5000Z28900F15LF倒角N004U0Z23000LF50N005X6000W0LF
81、退刀N006X8000Z15500LF锥度N007U0W2000LF80N008G02U0W6000I6325K 3000LF圆弧N009G01U0Z6500LF80N010X9000W0LF退刀N011G00X20000Z35000T10M09LF退至换刀点N012X6100Z23000S23M03T22M08LF315r/minN013G01X4800W0F10LF车槽N014G04U50LF延迟N015G00X6100W0LF退刀N016X20000Z35000T20M09LF退至换刀点表表4-014-01 车削加工程序单车削加工程序单补充补充返回86计算机辅助制造概述 按照规定的代码，
82、将程序单的内容记录在信息载体按照规定的代码，将程序单的内容记录在信息载体( (如穿孔如穿孔带带) )上，也可直接通过键盘输入数控装置。上，也可直接通过键盘输入数控装置。 从从表表4-014-01所所示示程程序序单单中中可可以以看看出出，从从机机床床开开始始启启动动到到零零件件加加工工完完毕毕，每每一一个个动动作作都都作作了了规规定定。正正因因为为如如此此，程程序序单单中中不不能能漏漏掉掉或或写写错错任任何何一一个个细细小小的的过过程程。必必须须严严格格按按照照所所用用机机床床规规定定的的程程序序格格式式填填写写“程程序序单单”中中每每一一个个符符号号、字字母母和和数数字字，否否则则数数控控装装
83、置就不能正常运算，机床也就无法加工出符合要求的零件。置就不能正常运算，机床也就无法加工出符合要求的零件。4 4制备信息载体制备信息载体补充补充返回87计算机辅助制造概述三、自动编程三、自动编程 对于形状复杂的零件，或者程序量很大的零件，手工编对于形状复杂的零件，或者程序量很大的零件，手工编程相当繁琐，耗费时间长、效率低，并容易出错，甚至很难胜程相当繁琐，耗费时间长、效率低，并容易出错，甚至很难胜任，因而发展了应用计算机来编程的方法，这种方法就称为自任，因而发展了应用计算机来编程的方法，这种方法就称为自动编程。动编程。 在自动编程过程中，人工只须用数控语言在自动编程过程中，人工只须用数控语言(
84、(常用常用APTAPT语言语言) )编写零件源程序，源程序只描述零件图的几何形状、尺寸、几编写零件源程序，源程序只描述零件图的几何形状、尺寸、几何要素间的相互关系以及运动顺序、工艺参数等，至于其它如何要素间的相互关系以及运动顺序、工艺参数等，至于其它如工步划分运动轨迹计算、切削用量选择、加工程序单的编制工步划分运动轨迹计算、切削用量选择、加工程序单的编制以及穿孔带的制作等都由计算机及其外围设备自动地完成。以及穿孔带的制作等都由计算机及其外围设备自动地完成。补充补充返回88计算机辅助制造概述 自动编程过程自动编程过程 翻翻 译译 处处 理理 加工程序单加工程序单 CRT显示显示 零零 件件 图图
85、 零零件件源源程程序序 处处 理理 刀刀 具具 轨轨 迹迹 后后 置置 处处 理理计计 算算 机机 穿穿 孔孔 纸纸 带带绘图检查绘图检查 系统处理程序系统处理程序图图4-07 4-07 自动编程的过程自动编程的过程补充补充返回89计算机辅助制造概述4 4 思考题与习题思考题与习题思考题思考题1CAM和数字化制造的概念是什么和数字化制造的概念是什么?2CAM的支撑系统包括哪些的支撑系统包括哪些?3什么是数控加工什么是数控加工? 数控装置有哪些类型数控装置有哪些类型?4数控装置有哪些硬件结构数控装置有哪些硬件结构?5CNC(软件式数控系统软件式数控系统)装置的主要作用是什么装置的主要作用是什么?6叙述数控机床的组成和工作原理。叙述数控机床的组成和工作原理。7叙述数控编程的内容和步骤。叙述数控编程的内容和步骤。8数控编程的方法有哪些数控编程的方法有哪些?9CimatronNC包括哪些功能包括哪些功能? 都有什么特点都有什么特点?10CimatronNC的加工步骤是什么的加工步骤是什么? 请举例。请举例。返回90计算机辅助制造概述
