《数控机床课件》PPT课件.ppt

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1、数控机床概述数控机床概述第一节第一节 数控机床的基本概念数控机床的基本概念第二节第二节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系第一节第一节 数控机床的基本概念数控机床的基本概念 一、数控技术的发展史一、数控技术的发展史二、数控技术的发展趋势二、数控技术的发展趋势三、数控机床在机械制造业中的优势三、数控机床在机械制造业中的优势四、数控机床的组成四、数控机床的组成五、数控机床的加工原理五、数控机床的加工原理 一、数控技术的发展史一、数控技术的发展史 1 1、19461946年世界上诞生了第一台电子计算机。年世界上诞生了第一台电子计算机。 2 2、第一台计算机诞生、第一台计算机诞生6 6年年后，即在后，即

2、在19521952年，计算机技年，计算机技术应用到了机床上。术应用到了机床上。 19521952年美国空军当局委托美国麻省理工大学与帕年美国空军当局委托美国麻省理工大学与帕森斯公司合作研制了第一台三坐标数控铣床森斯公司合作研制了第一台三坐标数控铣床. . 此后此后, ,英国和日本在英国和日本在19581958年、德国在年、德国在19591959年相继年相继制造出数控机床制造出数控机床 从此，传统的机床产生了质的变化。从此，传统的机床产生了质的变化。 第一台数控机床诞生至今五十年以来，数控机床的核心数控系统的发展经历了二个阶段和六代的发展。 1.数控（NC）阶段 2. 计算机数控（CNC）阶段

3、数控（NC）阶段（19521970） 早期的计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据早期的计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响不大，但它不能适应机床实时控制的要求。处理影响不大，但它不能适应机床实时控制的要求。 人们不得不采用数字逻辑电路，搭成机床专用计算机人们不得不采用数字逻辑电路，搭成机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARDHARDWIRED NCWIRED NC）, ,简称为数控（简称为数控（NCNC）。）。 随着电子元器件的发展，这个阶段又历经三代随着电子元器件的发展，这个阶段又历经三代: : 1952 1952年的第一

4、代电子管计算机组成的数控系统；电子管计算机组成的数控系统； 19591959年的第二代晶体管计算机组成的数控系统；晶体管计算机组成的数控系统； 19651965年的第三代小规模的集成电路计算机组成的数控系统。小规模的集成电路计算机组成的数控系统。计算机数控（计算机数控（CNCCNC）阶段）阶段 这一阶段从这一阶段从19701970年开始至今。年开始至今。19701970年研制成功大规模年研制成功大规模 集成电路，并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算集成电路，并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算 机，其运算速度比五、六十年代的计算机有了大幅度的提机，其运算速度比五、六十年代的计算机有了大

5、幅度的提 高。比专门搭成的专用计算机成本低，可靠性高。于是，高。比专门搭成的专用计算机成本低，可靠性高。于是， 小型计算机被用作数控系统的核心部件，从此进入了计算小型计算机被用作数控系统的核心部件，从此进入了计算 机数控（机数控（CNCCNC）阶段。）阶段。 计算机数控阶段也经历了三代计算机数控阶段也经历了三代: : 19701970年第四代年第四代小型计算机数控系统；小型计算机数控系统； 19741974年第五代年第五代微处理器组成的数控系统微处理器组成的数控系统 19901990年第六代年第六代基于基于PCPC的数控系统的数控系统 。v19481956年 数控机床处于研究试制阶段v1956

6、1960年 数控机床处于工业应用阶段v1960年以后 数控机床处于高速发展阶段v20世纪70年代末、80年代初数控机床得到广泛的普及和应用国内数控技术的发展情况国内数控技术的发展情况 我国数控技术是从我国数控技术是从19581958年开始研制的：年开始研制的：19581958年年19651965年年我国数控机床处于研制、开发时期，比国外我国数控机床处于研制、开发时期，比国外相比起步晚了十年；相比起步晚了十年；19681968年年清华大学研制成功我国第一台小型数控立铣；清华大学研制成功我国第一台小型数控立铣；19801980年前年前我国数控机床我国数控机床8080为线切割机床为线切割机床( (低

7、端数控机床低端数控机床) )；19801980年后年后引进日、美等国的数控装置及伺服系统的技术，开引进日、美等国的数控装置及伺服系统的技术，开始合资批量生产一些数控机床，数控装置的稳定性、可靠性始合资批量生产一些数控机床，数控装置的稳定性、可靠性有了明显的改善，开始为用户所接受；有了明显的改善，开始为用户所接受；19851985年后年后我国已经能生产我国已经能生产4545种各类数控机床来满足工业发展种各类数控机床来满足工业发展的需要，同时数控机床功能部件的专业厂也逐渐形成规模；的需要，同时数控机床功能部件的专业厂也逐渐形成规模；19901990年中期年中期 国产数控装置也开始崭露头角，进入国产

8、数控装置也开始崭露头角，进入2121世纪，国产世纪，国产的数控系统才开始形成生产规模，拥有自主版权的五轴联动的数控系统才开始形成生产规模，拥有自主版权的五轴联动数控系统，打破了西方对高端数控系统的垄断。数控系统，打破了西方对高端数控系统的垄断。二、数控技术的发展趋势二、数控技术的发展趋势 1 1、高速、高精度加工、高速、高精度加工 2 2、数控系统具有多轴控制、多轴联动和、数控系统具有多轴控制、多轴联动和 复合加工的控制功能复合加工的控制功能 3 3、数控系统开放化、智能化和网络化数控系统开放化、智能化和网络化1 1、 高速、高精度加工高速、高精度加工 目前加工中心主轴转速最高可达目前加工中心

9、主轴转速最高可达40 00040 000转转/ /分分、进给速度可达、进给速度可达2424米米/ /分分- -3030米米/ /分分，定位精度，定位精度都在几微米。这就要求数控系统应采用高速高都在几微米。这就要求数控系统应采用高速高精度的数控系统、驱动系统应采用直线电动机精度的数控系统、驱动系统应采用直线电动机作为进给伺服系统、采用高速永磁同步电动机。作为进给伺服系统、采用高速永磁同步电动机。2、数控系统具有多轴控制、多轴联动数控系统具有多轴控制、多轴联动 和复合加工的控制功能和复合加工的控制功能 理论上数控机床只需要理论上数控机床只需要3 3轴联动，但在实轴联动，但在实际加工中际加工中3 3

10、轴联动对于三维曲面加工很难用上轴联动对于三维曲面加工很难用上刀具的最佳几何形状进行切削，不仅加工效刀具的最佳几何形状进行切削，不仅加工效率低而且表面粗糙度高，往往采用手动进行率低而且表面粗糙度高，往往采用手动进行修补，但在修补过程中，已加工的表面也可修补，但在修补过程中，已加工的表面也可能丧失精度。能丧失精度。5 5轴联动除了轴联动除了X X、Y Y、Z Z这这3 3轴外，轴外，主要还有刀具轴旋转、工作台旋转这两种方主要还有刀具轴旋转、工作台旋转这两种方式的复合运动，采用式的复合运动，采用5 5轴联动可以使用刀具的轴联动可以使用刀具的最佳几何形状对工件进行加工。那么最佳几何形状对工件进行加工。

11、那么5 5轴联动轴联动数控机床是数控技术的制高点标志之一。数控机床是数控技术的制高点标志之一。3、数控系统的开放化、智能化、数控系统的开放化、智能化 和网络化和网络化 将来的数控机床中的将来的数控机床中的NCNC系统能部分代系统能部分代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能嵌入和操作技能嵌入NCNC系统，同时也具有图形系统，同时也具有图形交互、诊断等功能，也就是说要求交互、诊断等功能，也就是说要求CNCCNC控控制器透明以使机床制造商和最终用户可以制器透明以使机床制造商和最终用户

12、可以自由地实现自己的思想。自由地实现自己的思想。三、数控机床在机械制造业中的优势三、数控机床在机械制造业中的优势 数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用, ,是因为是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能适应各种机械产品迅速更新换代的需要，经济效益显著，具适应各种机械产品迅速更新换代的需要，经济效益显著，具体表现在以下几个方面：体表现在以下几个方面：生产效益一般比普通机床提高生产效益一般比普通机床提高3-53-5倍，多的可达倍，多的可达8-108-10倍；倍；减少刀具和夹具的存储和花

13、费，减少零件的库存和搬运数；减少刀具和夹具的存储和花费，减少零件的库存和搬运数；减少工装，减少人为误差，提高加工精度，零件重复精度高，减少工装，减少人为误差，提高加工精度，零件重复精度高，互换性好；互换性好；缩短新产品的试制和生产周期（当零件设计改变时，只需要缩短新产品的试制和生产周期（当零件设计改变时，只需要改变零件程序即可），易于组织多品种生产，使企业能对市改变零件程序即可），易于组织多品种生产，使企业能对市场需要迅速做出响应；场需要迅速做出响应；能加工传统方法不能加工的大型复杂零件；能加工传统方法不能加工的大型复杂零件；有利于产品质量的控制，生产便于管理；有利于产品质量的控制，生产便于管

14、理；减轻了劳动强度，改善了劳动条件，节省人力，降低了劳动减轻了劳动强度，改善了劳动条件，节省人力，降低了劳动花费。花费。四、数控机床的组成四、数控机床的组成 CNCCNC（computer Numerical Controlcomputer Numerical Control）计算）计算机数控机床一般由机数控机床一般由输入输出设备输入输出设备、CNCCNC装置装置( (或称或称CNCCNC单元单元) )、伺服单元伺服单元、驱动单元驱动单元( (或或称执行机构称执行机构) ) 、可编程控制器可编程控制器及及机床本体机床本体等组成。除了机床本体之外，其他系统都称为等组成。除了机床本体之外，其他系统

15、都称为计算机数控计算机数控(CNC)(CNC)系统。系统。 图11数控机床的组成 数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服装置、辅助控制装置、检测装置和机床本体组成。如图11所示。控制介质数控装置伺服机构辅助控制装置检测装置机床本体主轴箱立柱电气柜控制面板主轴床身工作台冷却液箱 控制介质是指将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。随数控装置类型的不同而不同，常用的有磁盘、移动硬盘、Flash（U盘）等（见图12）。1. 控制介质a)b)c)图12 常用的控制介质a) 磁盘 b) 移动硬盘 c) U盘 数控装置是数控机床的核心。如图13所示是某数控车床的数控装置。它由输入装置（如键盘）、控制运算

16、器和输出装置（如显示器）等构成。2. 数控装置图13 数控装置 伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动装置和执行部件（如伺服电动机）两大部分组成，如图14所示。a) 驱动装置b ) 伺服电动机图14 伺服机构3. 伺服机构 辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。由于可编程控制器（PLC）具有响应快、性能可靠、易于使用、编程和修改程序，并可直接驱动机床电气等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。图15所示为某可编程控制器的外观图。4.辅助控制装置图15 辅助控制装置 检测反馈装置将数控机床各个坐标轴的实际位移量、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到机床的数控装置

17、中。 检测装置的检测元件有多种，常用的有直线光栅（见 图16）、光电编码器（见图17）、圆光栅、绝对编码尺等。图17 光电编码器5. 检测装置图16 直线光栅 机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部件、进给运动执行部件（如工作台、滑板及其传动部件）和床身、立柱、支承部件等。6.机床本体五 数控机床的工作原理 数控机床加工零件的工作过程如图18所示。加工步骤如下： （1）根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序段格式编写出加工程序。 （2）将所编写加工程序指令输入到机床数控装置中。 （3）数控装置对程序（代码）进行处理之后，向机床各个坐标的伺服驱动机构

18、和辅助控制装置发出控制信号。 数控装置伺服机构机床本体图样程序工件（4）伺服机构接到执行信号指令后，驱动机床的各个运动部件，并控制所需的辅助动作。 （5）机床自动加工出合格的零件。六 数控机床的坐标系 数控机床的坐标系通常分为机床坐标系和编程坐标系。 （1）机床坐标系 （2）编程坐标系 （3）对刀点与换刀点6.1 机床坐标系（1）机床相对运动的规定（2）机床坐标系的规定（3）运动方向的规定（4）坐标轴方向的确定（5）机床原点（6）机床参考点（1） 机床相对运动的规定 数控机床的加工动作主要分刀具的动作和工件的动作两部分，在确定机床坐标系的方向时，始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在

19、不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。（2） 机床坐标系的规定 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系由右手笛卡儿直角坐标系决定，如图110a 所示。 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2） 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。 3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为Z、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向，如图110b所示。图110 右手直角坐标

20、系a)b)(3) 运动方向的规定 对于机床坐标系的方向，均将增大刀具与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方向，如图111所示为数控车床上两个运动的方向。（4） 坐标轴方向的确定 1）Z坐标的运动方向：是由传递切削的动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴发即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。如图111所示的数控车床的Z坐标。 2）X坐标 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X坐标的方向时，要考虑两种情况： 如果工件做旋转运动，则刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。如图111所示的数控车床的X坐标。 如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：Z坐标水平时，观察者沿刀具主

21、轴向工件看时，+X运动方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方，如图112所示的立式数控铣床的X坐标。图112 立式数控铣床的坐标系3） Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。如图112所示的Y坐标。广东省农垦湛江技工学校 （5） 机床原点 机床原点又称为机床零点，即机床坐标系的原点，是指在机床上设置的一个固定点，它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。 1）数控车床的机床原点 在数控车床上，机床原点一般设在卡盘端面与主轴中心线的交点处，如图113所示。 2）数控

22、铣床的原点 在数控铣床上，机床原点一般设在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，如图114所示。图113 数控车床的机床原点图114 数控铣床的机床原点（6）机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。图115所示为数控车床的参考点与机床原点。图115 数控车床的参考点1.4.2 编程坐标系编程坐标系 编程坐标系也称为工件坐标系，是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。 编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。 编程坐标系的原点（编程原点）应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应

23、的坐标轴方向一致，如图116所示为车削零件的编程坐标系及编程原点。图116 编程坐标系1.4.3 对刀点与换刀点 对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点，程序也是从这一点开始执行，所以对刀点也称为“起刀点”或“程序起点”。对刀点选择的原则如下： （1）找正容易。 （2）编程方便。 （3）对刀误差小。 （4）加工时检查方便、可靠。12 数控机床的分类和常见数控机床简介1.2.1 数控机床的分类1.按控制运动的方式分类 (1) 点位控制数控机床 (2) 直线控制数控机床 (3) 轮廓控制数控机床(1) 点位控制数控机床 点拉控制数控机床的特点是只控制从一点到另一点位置的精确定位,而不控制移动轨迹

24、,在移动和定位过程中不进行任何加工,如图119所示。 (2) 直线控制数控机床 直线控制数控机床也自然数为点位直线控制机床。其特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确定位，而且要控制工作台以给定的速度，沿平行坐标轴方向进行直线切削运动（有些机床还可以进行45斜率直线的加工），如图120所示。(3) 轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床是对两个或两个以上轴同时进行控制。它不仅要控制机床移动部件的起点和终点，而且要控制加工过程中每一点的速度、方向和位移量，运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺旋线等，将工件加工成一定的轮廓形状，如图121所示。图120 直线控制加工图图121 轮廓控制加工图

25、2. 按伺服系统的特点分类（1）开环控制数控机床 开环控制数控机床的特点是其控制系统不带反馈装置，执行机构通常采用功率步进电动机或电流脉冲马达，如图122所示。（2） 闭环控制数控机床 闭环控制数控机床的特点是在机床移动部件上直线安装直线位移检测装置（如直线光栅等），将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制，直至差值消除为止，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位，从而使加工精度大大提高。（3） 半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床的特点是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角度检测装置（如光电编码器等），

26、通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制。图124 半闭环电路图图123 闭环电路图3. 按数控机床的显示分类（1）低档数控机床（2）中档数控机床（3）高档数控机床1.2.2 常见数控机床简介 1.数控车床 数控车床一般具有两轴联动功能，Z轴是与主轴方向平行的运动轴，X轴是在水平面向内与主轴方向垂直的运动轴。图125所示为一台数控车床的外观图。图125 数控车床2.数控铣床 世界上第一台数控机床就是数控铣床，它适于加工三维复杂曲面，在汽车、航空航天、模具等行业被广泛采用。图126所示为数控铣床，随着时代的发展

27、，数控铣床趋于加工中心。图126 数控铣床3. 加工中心 数控加工中心是具有自动刀具交换装置，并能进行多种工序加工的数控机床。在其上工件可在一次装夹中进行铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹等多工序的加工。图127立式加工中心4.数控磨床 数控磨床主要用于加工高硬度、高精度表面，可分为数控平面磨床、数控内圆磨床、数控轮廓磨床等。5. 数控钻床 数控钻床主要具备钻孔、攻螺纹等功能，同时也具备简单的铣削功能，刀库可存放多种刀具。数控钻床可分为数控立式钻床和数控卧式钻床。图128所示为一台数控立式钻床外观图。图128 数控立式钻床6. 数控电火花成形机床 数控电火花成形机床属于一种特种加工机床。其工作原理是利

28、用两个不同极性的电极在绝缘液体中产生放电现象，去除材料进而完成加工。图129所示为一台数控电火花成形机床的外观图。图129 数控电火花成形机床7. 数控线切割机床 数控线切割机床的工作原理与数控电火花成形机床一样，其电极是电极丝，加工液一般采用去离子水。图130所示为一台数控线切割机床的外观图。 图130 数控线切割机床13 数控机床的加工特点一. 加工精度高二.对加工对象的适应性强三.自动化程度高四.生产效率高五.良好的经济效益六.有利于现代化管理七、数控机床的加工原理七、数控机床的加工原理 在传统的金属切削机床上，操作者在加工零件时，根据图纸的要求，需要不断改变刀具的运动轨迹和运动速度等参

29、数 ，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。 在数控机床上，加工过程中人工操作均被数控系统所取代,其工作过程如下:首先要将加工图纸上几何信息和工艺信息数字化,即将刀具与工件的相对运动轨迹按规定的规则、代码和格式编写成加工程序，数控系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。 xyXY数控机床加工原理示意图1、逼近处理：、逼近处理： 先对曲线进行逼近处理，即按系统的插补时间t和加工所需要的进给速度F，将曲线分割成若干小线段，曲线即为所有小线段之和。2、插补运算：、插补运算： 在逼近处

30、理后，将小线段分解为X轴和Y轴移动分量，他们的位置将不断变化。3、指令输出：、指令输出： 将算出的t时间内的x 和y 作为指令输出给X轴和Y轴，控制它们运动。 由此可见，只要能由此可见，只要能连续地自动控制连续地自动控制X和和Y两两个进给轴在个进给轴在t时间内移时间内移动量，就可以实现曲线轮动量，就可以实现曲线轮廓零件的加工。廓零件的加工。 数控机床的加工原理数控机床的加工原理第二节第二节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 一、机床坐标轴一、机床坐标轴 二、机床坐标系、机床零点与机床二、机床坐标系、机床零点与机床 参考点参考点 三、工件坐标系和程序原点三、工件坐标系和程序原点第二章第二章 数控

31、加工程序编制的基础数控加工程序编制的基础第一节第一节 数控编程概述数控编程概述第二节第二节 数控机床的编程数控机床的编程第一节第一节 数控编程概述数控编程概述 一、数控编程的基本概念一、数控编程的基本概念 二、数控编程的方法二、数控编程的方法 三、数控加工程序的格式与组成三、数控加工程序的格式与组成一、数控数控编程的基本概念一、数控数控编程的基本概念 编程编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据（运动轨迹与方向、位移量）、工艺参数（主运动和进给运动、切削深度等）以及辅助操作（换刀、主轴控制、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）等加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码和程序格式，编制

32、成加工程序单（相当于普通机床加工的工艺规程），再将程序单中的内容记录在磁盘（或纸带）等控制介质上。这一过程，就称为是编程编程。（一）一） 数控加工与传统加工的比较数控加工与传统加工的比较图纸图纸 工艺工艺分析分析工艺卡工艺卡数控加数控加工程序工程序人工人工操作操作输入输入数控数控系统系统机机床床零件零件传统加工传统加工数控加工数控加工（二）数控编程步骤（二）数控编程步骤 数控编程过程如图所示:零件图纸零件图纸工工艺艺分分析析数数学学处处理理编写编写程序程序单单制备制备控制控制介质介质输入输入数控数控系统系统校验校验和和试试切修改修改错错误误二、数控编程的方法二、数控编程的方法 1 1、手工编程

33、、手工编程 手工编程是指编制零件程序加工程序的前几个步骤，即从零件图纸工艺分析、坐标点的计算直至编写零件程序单，均由人工完成。 2 2、自动编程、自动编程 自动编程是借助数控自动编程系统由计算机来辅助生成零件的程序。此时，编程人员一般只需要借助数控编程系统提供的各种功能，对加工对象、工艺参数及加工过程进行较简单的描述，即可由编程系统自动完成数控加工程序编制的其余内容。 三、数控加工程序的格式与组成三、数控加工程序的格式与组成v 一个数控加工零件程序是一组被传送到数控装置中的指令和数据组成的。v 一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的

34、，如图所示。程序的结构图程序的结构图 %1000 N01 G91 G00 X50 Y60 程 N10 G01 X100 Y500 F150 S300 M03 序 N N200 M02 程序段指令字（一）程序的文件名（一）程序的文件名 CNC装置可以装入许多程序文件，以磁盘文件的方式读写。文件名格式为（有别于DOS的其他文件名）：Oxxxx（字母 O后面必须有数字或字母）。主程序、子程序必须写在同一个文件名下。系统通过调用文件名来调用程序，进行加工或编辑。（二）程序段格式（二）程序段格式 （三）指令字符的格式（三）指令字符的格式 在现代数控系统中，指令字一般是由地址符（或称指令字符）和带符号（如

35、定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G代码）的数字组成的，这些指令字在数控系统中完成特定的功能。 机能 地址符 意 义 零件程序号 %或O 程序编号：19999 程序段号 N 程序段编号：N19999 准备机能 G 指令动作方式（直线、圆弧等）G0099 尺寸字 X， Y， Z， 坐标轴的移动命令99999.999 A， B，C U，V，W R 圆弧的半径 I，J，K 圆弧中心相对起点的坐标位置 进给速度 F 进给速度的指定 F015000 主轴机能 S 主轴旋转速度的指定 S09999 刀具机能 T 刀具编号的指定 T099，T0009999 辅助机能 M 机床侧开/关控制的指定 M099

36、 补偿号 H，D 刀具补偿号的指定 0099 暂停 P，X 暂停时间的指定 秒 程序号的指定 P 子程序号的指定 P19999 重复次数 L 子程序的重复次数：L29999 指令字符一览表指令字符一览表第二节第二节 数控机床的编程数控机床的编程一、辅助功能一、辅助功能M代码代码二、主轴功能二、主轴功能S、进给功能、进给功能F和刀具功能和刀具功能T三、准备功能三、准备功能G代码代码四、例题分析四、例题分析一、辅助功能一、辅助功能M代码代码 M指令主要用于控制机床的各种开关，它有两种形式，一种是非模态代码（它只在书写了该代码的程序段中有效），另一种是模态代码（它一旦在一个程序中指定便保持有效），其

37、指令功能如表3-2所示：辅助功能辅助功能M M代码及其功能代码及其功能代 码 模 态 功能说明 代 码模 态功能说明 M00 非模态 非模态 非模态 非模态 非模态 非模态 模态 模态 模态 模态 模态 M02 M03 M04 M05 M06 M07 M09 M30 M98 M99 程序停止 程序结束 程序结束并返回程序起点 调用子程序 子程序结束 主轴正转起动 主轴反转起动 主轴停止转动 换刀 切削液打开 切削液停止 其中：M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC内定的辅助功能，与PLC程序无关。其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作，其功能不由CNC内定，而

38、是由PLC程序指定。有可能因机床制造厂不同而存在差异（表内为标准PLC指定的功能。二、主轴功能二、主轴功能S、进给功能、进给功能F和刀具功能和刀具功能T 1、主轴功能、主轴功能S 主轴功能S控制主轴转速其后的数字表示主轴速度，单位为转/每分钟（r/min）。 S是模态指令，只有在主轴速度可调节时有效。机床主轴调速是变频调速可借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调。2 2、进给功能、进给功能F F F指令指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94（每分钟进给量mm/min）或G95（主轴每转一转刀具的进给量mm/r）。 当工作在G01、G02或G03方式下，F指令一

39、直有效，直到被新的F值取代，而在G00工作方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编的F值无关。3、刀具功能T T代码代码用于选刀，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。 执行T指令，转动转塔刀架，选用指定的刀具，同时调入刀补寄存器中的补偿值（刀具的几何补偿值即偏置补偿与磨损补偿之和），该值不立即移动，而是当后面有移动指令时一并执行。 当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时，先执行T代码指令，而后再执行刀具移动指令。三、准备功能三、准备功能G代码代码 准备功能G指令是由G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工

40、操作。 G功能根据功能的不同分成若干组，其中00组的G功能称为非模态G功能，其余组称为模态G功能。 非模态G功能指的是只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销；而模态G功能指的是一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止。 模态G功能组中都包含一个缺省G功能，上电时将被初始化为该指令准备功能G代码一览表（一）常用准备功能（一）常用准备功能G代码的应用代码的应用1、绝对值编程、绝对值编程G90与相对值编程与相对值编程G91格式：G90 X Y Z G91 X Y Z 说明：G90：绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值 是相对于程序原点的。G91：相对

41、值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的。例：如下图所示，使用G90G91编程，要求刀具由原点按顺序移动到、点。xY0123204060152545、工件坐标系设定、工件坐标系设定G92格式：G92 X Y说明：G92G92通过设定对刀点与工件坐标系原点的相对位置建立工件坐标系。此坐标系一旦建立起来，后序的绝对值指令此坐标系一旦建立起来，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。其中：、分别为设定的工件坐标系原点到对刀点的有向距离。例：如下图所示，使用G92编程，建立工件坐标系。 +x+z右端面 原点左端面原点44254 180当以工

42、件左端面为工件原点时,应按下行建立坐标系。 G92 X180 Z254当以工件右端面为工件原点时,应按下行建立坐标系。 G92 X180 Z44 X、Z值的确定，即确定对刀点在工件坐标系下的坐标值。其选择的一般原则为： 1、方便数学计算和简化编程； 2、容易找正对刀； 3、便于加工检查； 4、引起的加工误差小； 5、不要与机床、工件发生碰撞； 6、方便拆卸工件； 7、空行程不要太长。 注意注意: : 1、执行此段程序只是建立在工件坐标系中刀具起点相对于程序原点的位置，刀具并不产生运动。 2、执行此段程序之前必须保证刀位点与程序起点（对刀点）符合。 3、G92指令必须单独一个程序段指定，并放在程

43、序的首段。3 3、快速定位、快速定位G00 格式：G00 X Y Z 说明：X、Z、Y快速定位终点，G90时为终点在工件坐标系中的坐标；G91时为终点相对于起点的位移量。 G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用F 规定。 G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。快移速度可由面板上的快速修调旋扭修正。4、直线插补、直线插补G01 格式：G01 X Y Z F 说明： X、Y、Z为线形进给终点。在G90时为终点在工件坐标系中的坐标值；在G91时为终点相对于起点的位移量；F为合成进给速度。 G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线

44、（联动直线轴的合成轨迹为直线）移动到程序段指令的终点。5、圆弧插补、圆弧插补G02/G03格式： X Y Z F说明： G02/G03指令刀具，按F规定的和成进给速度，从当前位置按顺时针/逆时针进行圆弧加工。 圆弧插补G02/G03的判断，在在加工平面内，根据其插补时的旋转方向为顺时针/逆时针来区别的。 在G90时，X、Y、Z为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在G91时，X、Y、Z为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量。 G02 G03IJKR 数控车中圆弧插补G02/G03的判断是以观察者迎着Y轴的指向所面对的平面。（见下图所示）+Z+X+ZG02G02G02G02+XG02G02G02G02+YG

45、03G03G03G03G03G03G03G03+Y 数控铣中圆弧插补G02/G03的判断是以不同的平面来选择的。 （见下图所示） 000G17G18G19XXYYZZG02G02G02G03G03G03 I、J、K分别为圆心相对于圆弧起点的偏移值（等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标，如图所 示）在G90/G91时都是以增量方式来指定。 R为圆弧半径，当圆弧圆心角小于180时， R为正值，否则R为负值。 F为被编程的两个轴的合成进给速度。圆心起点终点（X、Y）圆心圆心起点起点终点（X、Z）终点（Y、Z）KIIKJJ0OOXXYYZZ6、直径编程和半径编程、直径编程和半径编程 格式：G36 G37

46、说明：G36 直径编程 G37 半径编程 G36和G37指令主要用于数控车床的编程，因车床工件外型通常是旋转体，其X轴尺寸可以用两种方式加以指定：直径方式和半径方式。机床出厂时一般设G36为缺省值。但当系统参数设置为半径时，则半径编程为缺省状态，但程序中可用G37、G36指令改变编程状态，同时系统界面的显示值为半径值。7、刀具半径补偿指令、刀具半径补偿指令G40，G41，G42 格式： X Y Z D 说明：G40：取消刀具半径补偿； G41：左刀补（在刀具前进方向左侧补偿）见下图A； G42：右刀补（在刀具前进方向右侧补偿）见下图B； D： 1、刀补表中刀补号码（D00D99），它代表了刀补

47、表中对应的半径补偿值； 2、#100#199全局变量定义的半径补偿量。G40G41G42G00G01左刀补与右刀补的判断左刀补与右刀补的判断刀具前进方向刀具旋转方向在前进方向左刀补补偿量（A）左刀补刀具前进方向刀具旋转方向补偿量在前进方向右刀补（B）右刀补四、例题分析 1、数控车床例题分析、数控车床例题分析v%8882 vN01 G37vN02 G92 X16 Z1vN03 G00 Z0vN04 M03 S460 vN05 M98 P8883 L5 vN06 G90 G00 X16 Z1vN07 M05 vN08 M02v%8883vN01 G91 G01 X-12 F100vN02 G03

48、X7.385 Z-4.923 R8 vN03 X2.215 Z-39.877 R60 vN04 G02 X2.4 Z-28.636 R40vN05 G00 X4vN06 Z73.436vN07 X-5vN08 M992 2、数控铣床例题分析、数控铣床例题分析v%0001v#101=6vG92 X0 Y0 Z50vM03 S800vG41 G00 X60 Y-45 Z5 D101vG01 Z-2 F60vX0vG02 X0 Y45 R45vG02 X16.5 Y34.2 R18vG01 X27.5 Y12vG02 Y-12 R30vG01 X16.5 Y-34.2vG02 X0 Y-45 R18

49、vG01 X-10vZ5vG40 G00 X0 Y0 Z50vM30 第三章第三章 数控机床的操作数控机床的操作一、一、机床操作按键站机床操作按键站1、工作方式选择按键：、工作方式选择按键： 1) 1)数控系统通过工作方式键，对操作数控系统通过工作方式键，对操作机床的动作进行分类机床的动作进行分类 2) 2)在选定的工作方式下，只能做相应在选定的工作方式下，只能做相应 的操作的操作作用：作用：“自动自动”工作方式下：工作方式下：自动连续加工工件；模拟加工工件；在MDI模式下运行指令。“单段单段”工作方式下：工作方式下：自动逐段地加工工件（按一次“循环启动”键，执行一个程序段，只到程序运行完成。

50、）；MDI模式下运行指令。“增量增量”工作方式下：工作方式下：定量移动机床坐标轴，移动距离由倍率调整（可控制机床精确定位，但不连续）。“手摇手摇”工作方式下：工作方式下：当手持盒打开后，“增量”方式变为“手摇”。倍率仍有效。可连续精确控制机床的移动。机床进给速度受操作者手动速度和倍率控制 “手动”工作方式下： 通过机床操作键可手动换刀、手动移动机床各轴，手动松紧卡爪，伸缩尾座、主轴正反转。 “回零”工作方式下： 手动返回参考点，建立机床坐标系（机床开机后应首先进行回参考点操作）。2、 机床操作按键当机床超出安全行程时，行程开关撞到机床上的挡块，切断机床伺服强电，机床不能动作，起到保护作用。如要

51、重新工作，需一直按下该键，接通伺服电源，再在“手动”方式下，反向手动移动机床，使行程开关离开挡块。按下该键后，机床的所有实际动作无效（不能手动、自动控制进给轴、主轴、冷却等实际动作），但指令运算有效，故可在此状态下模拟运行程序。注意在自动、单段运行程序或回零过程中，锁住或打开该键都是无效的。自动加工过程中，按下该键后，机床上刀具相对工件的进给运动停止，但机床的主运动并不停止。再按下“循环启动”键后，继续运行下面的进给运动。“自动”、“单段”工作方式下有效。按下该键后，机床可进行自动加工或模拟加工。注意自动加工前应对刀正确。如程序中使用了M01辅助指令，当按下该键后，程序运行到该指令即停止，再按

52、“循环启动”键，继续运行；解除该键，则M01功能无效。任选停止如程序中使用了跳段符号“/”，当按下该键后，程序运行到有该符号标定的程序段，即跳过不执行该段程序；解除该键，则跳段功能无效。手动选择工作位上的刀具，此时并不立即换刀。跳段功能换刀允许按下该键，“刀位转换”所选刀具，换到工作位上。“手动”、“增量”、“手摇”工作方式下该键有效。按下该键后，主轴正转。但正在反转的过程中，该键无效。按下该键卡盘夹紧、解除则松开。主轴正在旋转的过程中该键无效。通过该三个速度修调按键，对主轴转速、G00快移速度、工作进给或手动进给速度进行修调“手动”、“增量”、“手摇”工作方式下该键有效，倍率选择键：“增量”和“手摇”工作方式下有效。通过该类键选择定量移动的距离量。按下该键冷却泵开、解除则关。按下该键后，主轴停止旋转。机床正在做进给运动时，该键无效。按下该键后，主轴反转。但正在正转的过程中，该键无效。 “手动”、“增量”和“回零”工作方式下有效。“增量”时：确定机床定量移动的轴和方向；“手动”时：确定机床移动的轴和方向。通过该类按键，可手动控制刀具或工作台移动。移动速度由系统最大加工速度和进给速度修调按键确定。当同时按下方向轴和“快进”按键时，以系统设定最大加工速度移动。“回零”时：确定回参考点的轴和方向。