數(shù)控銑床入門知識

1、本課題主要講述的內(nèi)容：1. 數(shù)控銑床安全操作規(guī)程2. 數(shù)控銑削在工業(yè)生產(chǎn)中的地位及加工范圍3. 編程基礎(chǔ)知識(一)： 機(jī)床的坐標(biāo)軸及運(yùn)動(dòng)代號； 基本指令； 加工程序編制初步；實(shí)訓(xùn)目的：1.了解掌握數(shù)控銑床的安全操作及基本指令和基礎(chǔ)編程知識。2.了解掌握機(jī)床坐標(biāo)軸的判別方式和動(dòng)運(yùn)代號，運(yùn)動(dòng)方向。一、安全文明生產(chǎn)(一) 文明生產(chǎn)1. 嚴(yán)格遵守車間記律，準(zhǔn)時(shí)上下班；2. 操作結(jié)束要清掃機(jī)床和清潔量具；3. 下班前要清掃工場、清點(diǎn)和清潔量具、清點(diǎn)和清潔刀具、清理整齊工件和毛坯；4. 廢品工件加工、折斷的刀具必須回收，不得丟棄和藏冪；5. 嚴(yán)禁不文明行為。(二) 安全生產(chǎn)1. 嚴(yán)禁在工場追逐、打鬧、快速

2、奔跑；2. 嚴(yán)禁著拖鞋、高跟鞋，嚴(yán)禁著不符合工作服要求的服裝（如寬大的、衣領(lǐng)或套袖上有裝飾帶的），頭發(fā)長的同學(xué)必須戴帽子，頭發(fā)必須盤在帽子內(nèi)；3. 操作機(jī)床嚴(yán)格按照老師規(guī)定的步驟執(zhí)行；4. 一臺機(jī)床只能單人操作！同組其他同學(xué)在旁邊只能觀察操作過程、口頭指出錯(cuò)誤，嚴(yán)禁動(dòng)手！唯一的例外是：發(fā)生緊急情況時(shí)，可代操作者拍按“急?！卑粹o！5. 發(fā)生事故要及時(shí)停機(jī)，并馬上報(bào)告老師處理；嚴(yán)禁私自處理！嚴(yán)禁隱瞞不報(bào)！6. 對刀時(shí)要及時(shí)調(diào)整“進(jìn)給倍率”旋鈕（按鍵）：刀具遠(yuǎn)離工件時(shí)（大于50mm），可用較大倍率；靠近工件時(shí)（5010mm），必須用較小倍率（1020）；準(zhǔn)備切到工件時(shí)（110mm），必須選用12倍率

3、檔！7. 加工工件過程：檢查平口鉗裝夾是否牢靠正確裝夾工件對刀、設(shè)置坐標(biāo)偏置登錄程序檢查程序提高坐標(biāo)偏置（如G54）中的Z坐標(biāo)偏置100mm（即 +Z 方向）正確設(shè)置刀具補(bǔ)償選擇“空運(yùn)行”、“單段”之后，自動(dòng)運(yùn)行程序；觀察走刀軌跡是否正確。若正確，則取消“空運(yùn)行”、恢復(fù)坐標(biāo)偏置、保留“單段”開始加工；8. 切削前必須確認(rèn)已經(jīng)取消“空運(yùn)行”、調(diào)整“進(jìn)給倍率”旋鈕（按鍵）到較低檔、坐標(biāo)偏置正確、“單段”已經(jīng)選用。切入工件后可取消“單段”、調(diào)整“進(jìn)給倍率”到100或適當(dāng)倍率；9. 加工過程必須值守在機(jī)床操作位；10. 嚴(yán)格遵守學(xué)校頒布的數(shù)控銑床安全操作規(guī)程。二、數(shù)控銑削簡介(一) NC技術(shù)NC(Nu

4、merical Control)技術(shù)就是：用數(shù)值和符號構(gòu)成的數(shù)字信息自動(dòng)控制機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)機(jī)床依靠操作者操縱手柄進(jìn)行加工相比，數(shù)控機(jī)床是依靠NC系統(tǒng)發(fā)出的控制信息以脈沖的方式來控制機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行零件的輪廓形狀加工的。因此，進(jìn)行準(zhǔn)確控制加工復(fù)雜的二維、三維零件在數(shù)控機(jī)床上利用2軸、3軸乃至4軸、5軸聯(lián)動(dòng)，能夠輕而易舉的實(shí)現(xiàn)，在傳統(tǒng)機(jī)床上是很難操作的，并且對操作者的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)要求較高。傳統(tǒng)機(jī)械加工要求操作者始終專注于機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、及時(shí)作出合適的手柄操縱；數(shù)控機(jī)械加工首件驗(yàn)證合格后，加工過程幾乎不再需要干預(yù)，解脫操作者的束縛，可用于準(zhǔn)備其他的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，節(jié)約人力資源，提高生產(chǎn)效益。數(shù)控加工技術(shù)

5、得到迅速普及、迅速提高的。目前，在役的數(shù)控機(jī)床一般為CNC(Computer Numerical Control)數(shù)控機(jī)床。數(shù)控加工技術(shù)從產(chǎn)生至今，已經(jīng)在機(jī)械加工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用：如數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控沖床、數(shù)控切割機(jī)、數(shù)控電火花（線切割）機(jī)、數(shù)控激光加工機(jī)床等等，數(shù)控車削、數(shù)控鏜銑削、數(shù)控電火花線切割是目前數(shù)控加工的主力。數(shù)控機(jī)床是柔性生產(chǎn)線、無人值守車間的基本構(gòu)成單位。(二) 數(shù)控銑床主要功能不同檔次的數(shù)控銑床的功能有較大的差別，但都應(yīng)具備以下主要功能：1. 直線插補(bǔ)：數(shù)控銑削加工的最基本功能之一。2.圓弧插補(bǔ)：數(shù)控銑削加工的最基本功能之一。3.固定循環(huán)：固定循環(huán)是指系統(tǒng)開發(fā)者

6、所開發(fā)的、系統(tǒng)本身的有機(jī)組成、參數(shù)化的應(yīng)用于簡化編程的加工子程序，并以固定指令格式應(yīng)用，主要用于實(shí)現(xiàn)一些具有典型性的需要多次重復(fù)的加工動(dòng)作，如各種孔、螺紋、溝槽等的加工。使用固定循環(huán)可以有效地簡化程序的編制。4.刀具補(bǔ)償：一般包括刀具半徑補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償、刀具位置補(bǔ)償功能等。刀具半徑補(bǔ)償平面輪廓加工刀具長度補(bǔ)償設(shè)置刀具長度5.鏡向、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移：通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)對加工程序進(jìn)行鏡向、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移處理，簡化程序編制。6.自動(dòng)加、減速控制：機(jī)床在刀具改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)自動(dòng)調(diào)整進(jìn)給速度，保持良好的加工狀態(tài)，避免造成刀具變形、工件表面受損、加工過程速度不穩(wěn)等情形。7.數(shù)據(jù)輸入輸出及 DNC 功能：

7、數(shù)控銑床一般通過 RS232C接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及輸出，包括加工程序和機(jī)床參數(shù)等。當(dāng)執(zhí)行的加工程序超過存儲空間時(shí)，就應(yīng)當(dāng)采用 DNC 加工，即外部計(jì)算機(jī)直接控制數(shù)控銑床進(jìn)行加工。8.子程序功能：對于需要多次重復(fù)的加工動(dòng)作或加工區(qū)域，可以將其編成子程序，在主程序需要的時(shí)候調(diào)用它，并且可以實(shí)現(xiàn)子程序的多級嵌套，以簡化程序的編寫。9.自診斷功能：自診斷是數(shù)控系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的自我診斷，它是數(shù)控系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，對數(shù)控機(jī)床的維修、程序的調(diào)試等具有重要的作用。10. 用戶宏功能：在程序中使用變量，通過對變量進(jìn)行賦值及處理的方法達(dá)到程序功能，這種有變量的程序稱為宏程序。利用宏程序編程，可進(jìn)一步提高、擴(kuò)展數(shù)控

8、銑床的使用性能。(三) 數(shù)控銑床主要加工內(nèi)容數(shù)控銑床目前主要應(yīng)用于模具行業(yè)、小批零件加工、產(chǎn)品試制，減少甚至不用專用的工具、夾具、量具以及專用刀具，主要加工內(nèi)容：1. 平面類零件：型面為平面或可展成平面的零件稱為平面類零件，這一類零件的加工特點(diǎn)是：一般用兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)就可以加工，其數(shù)控銑削相對比較簡單。2. 曲面類零件：型面為空間的、不能展成平面的零件稱為曲面類零件，其加工特點(diǎn)是：任何方式的加工，銑刀與零件表面始終是點(diǎn)接觸。3. 變斜角類零件：型面不能展成平面、但又存在有直素線的零件稱為變斜角類零件，其加工特點(diǎn)是：周銑時(shí)，零件的被加工表面與銑刀柱面接觸處可以是一條直線。4. 孔及螺紋：采用定尺寸刀

9、具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、鏜及攻絲等，一般數(shù)控銑都有鏜、鉆、鉸功能。三、編程基礎(chǔ)知識（一）(一) 基本指令介紹1. 機(jī)床的坐標(biāo)軸及運(yùn)動(dòng)代號圖1-1 右手直角笛卡爾坐標(biāo)系圖 圖1-2 編程平面與坐標(biāo)軸數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸命名遵循ISO標(biāo)準(zhǔn)：立式數(shù)控銑床的主軸運(yùn)動(dòng)方向定義為Z軸,刀具離開工件的方向?yàn)?Z向，面向機(jī)床，以右手直角笛卡兒坐標(biāo)系判定X、Y坐標(biāo)軸：大拇指代表X軸，食指代表Y軸，中指代表Z軸，各手指的指向代表對應(yīng)軸運(yùn)動(dòng)的“+”向如圖1-1所示；繞X軸的旋轉(zhuǎn)為A，繞Y軸的旋轉(zhuǎn)為B，繞Z軸的旋轉(zhuǎn)為C，以右手螺旋法則判定運(yùn)動(dòng)的“+、-”向。坐標(biāo)指令書寫格式：X_ Y_ Z_ A_ B_ C_ 各坐標(biāo)（地址）后的

10、“_”表示對應(yīng)軸的運(yùn)動(dòng)方向和目標(biāo)。2. 基本指令：(1) 編程平面指令：坐標(biāo)平面規(guī)定如圖1-2示，分述如下：G17之后的程序都是以XY平面為切削平面，本指令為模態(tài)指令。G18之后的程序都是以XZ平面為切削平面，本指令為模態(tài)指令。G19之后的程序都是以YZ平面為切削平面，本指令為模態(tài)指令。數(shù)控系統(tǒng)一般默認(rèn)在XY平面編程，所以在程序中可以不用指定G17。(2) 坐標(biāo)系指令： 可設(shè)定偏置G54、G55、G56、G57（、G58、G59）：指定程序自動(dòng)執(zhí)行加工零件時(shí)，編程坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置：工件編程原點(diǎn)偏離機(jī)床原點(diǎn)的方向和距離。都為模態(tài)指令。任意一個(gè)坐標(biāo)系指令作用和效果都是相同的，編程時(shí)設(shè)

11、置編程原點(diǎn)不必考慮工件在機(jī)床中的的裝夾位置。加工時(shí)，通過對刀方式找到工件裝夾在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置，然后把這一位置設(shè)定于相應(yīng)的寄存器，設(shè)定完成。以上坐標(biāo)系指令的坐標(biāo)原點(diǎn)在斷電、重新上電后不變。 可編程偏置G92：指定程序自動(dòng)執(zhí)行加工零件時(shí)，編程坐標(biāo)系原點(diǎn)在加工中的位置：刀具當(dāng)前點(diǎn)（執(zhí)行G92程序段時(shí)，刀具所處的位置）偏離工件編程原點(diǎn)的方向和距離，為模態(tài)指令。該坐標(biāo)系指令在斷電、重新上上電后消失；程序必須在G92程序段起點(diǎn)處結(jié)束，否則程序?qū)⒉荒苎h(huán)加工。圖1-3 G92設(shè)定加工原點(diǎn)在圖1-3中明確表達(dá)了，G92時(shí)通過刀具當(dāng)前位置（執(zhí)行G92程序段時(shí)的為置）、G92X_Y_Z_ 所指定的數(shù)值和方向來

12、確定加工坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)的。(3) 數(shù)值類型指令： 絕對和相對：絕對坐標(biāo)方式G90：坐標(biāo)值是刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)相對于編程坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離和方向，為模態(tài)指令。相對坐標(biāo)方式G91：坐標(biāo)值是刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)相對于刀具運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)的距離和方向，為模態(tài)指令。采用G91、G90編程都可以，一般由圖樣的標(biāo)注方式確定，這樣可以減少尺寸鏈的換算，方便坐標(biāo)的計(jì)算。絕對和相對編程方式編程舉例：如圖1-4示絕對坐標(biāo)方式G90相對坐標(biāo)方式G91從A點(diǎn)切削到B點(diǎn)G01 X20 Y15 F100G01 X15 Y7 F100從B點(diǎn)切削到A點(diǎn)G01 X5 Y8 F100G01 X-15 Y-7 F100從C點(diǎn)切削到D點(diǎn)G01 X-12 Y

13、-17 F100G01 X-15 Y-7 F100從D點(diǎn)切削到C點(diǎn)G01 X-2 Y-5 F100G01 X15 Y7 F100圖1-4 G90、G91編程舉例 公制和英制：FANUC：公制G21、英制G20，為模態(tài)指令。國產(chǎn)機(jī)床一般默認(rèn)為公制，所以編程時(shí)一般可以不在程序中指定G71、G21。(4) 進(jìn)給指令F_ ：指令進(jìn)給速度的大小。有兩種方式：每分鐘進(jìn)給量G94、主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量G95。這兩個(gè)都為模態(tài)指令，其中F及其指令的數(shù)值在重新指令后才改變。(5) 主軸轉(zhuǎn)速指令：S_ ：指令主軸轉(zhuǎn)速的大小，一般是不能帶小數(shù)點(diǎn)的。與M04（反轉(zhuǎn)）、M03（正轉(zhuǎn)）結(jié)合使用，M05為主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這四個(gè)都為模

14、態(tài)指令，其中S及其指令的數(shù)值在重新指令后才改變。(6) 快速定位指令：G00 X_ Y_ Z_ ：以系統(tǒng)內(nèi)定的移動(dòng)速度，刀具快速移動(dòng)到“X_ Y_ Z_”點(diǎn)。如圖1-5示，G00有兩種刀具路徑：第一，先順著正方體的空間對角線三軸聯(lián)合移動(dòng)，接著以正方形的對角線雙軸聯(lián)合移動(dòng)，最后單軸移動(dòng)；第二，從起點(diǎn)到終點(diǎn)的空間直線三軸聯(lián)合移動(dòng)。采用哪一種路徑，在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定，加工的NC程序是不能控制的。為模態(tài)指令。為了確保安全、避免浪費(fèi)過多的時(shí)間在考慮G00路徑與工件（或毛坯）、夾具的安全關(guān)系，禁止編程時(shí)采用三軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行快速定位！圖1-5 G00的走刀路徑(7) 基本切削指令： 直線插補(bǔ)指令：G01 X_ Y

15、_ Z_ F_ ：“X_ Y_ Z_”為走刀的終點(diǎn)坐標(biāo)；刀具順著起點(diǎn)到終點(diǎn)的（空間、二維、單軸）直線進(jìn)行切削；必須指令或已經(jīng)指令了“F_” ；為模態(tài)指令。 圓弧插補(bǔ)指令：順圓弧G02、逆圓弧G03：判定方法是，順著垂直于圓弧平面的軸，從“+”方向往“-”方向觀察，如果刀具順時(shí)針方向切削，采用G02；如果刀具逆時(shí)針方向切削，采用G03，如圖1-6所示。編程格式如下：圖1-6 順、逆圓弧的判斷半徑編程：FANUC G02（G03）X_ Y_ Z_ R_ 被加工圓弧的圓心角180°時(shí)，半徑R_賦值為無符號數(shù)；360°圓心角180°時(shí)，半徑R_賦值為帶“-”號的數(shù)，這是為

16、了避免如圖1-7所是的歧義；圓心角=360°時(shí)，不能用半徑編程因?yàn)橐阎獔A上的一點(diǎn)和圓的半徑，可以有無數(shù)個(gè)圓。圖1-7 半徑編程的歧義圓心編程：G02（G03）X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ “X_ Y_ Z_” 為走刀的終點(diǎn)坐標(biāo)，“I_ J_ K_”為起點(diǎn)指向圓心的向量，具體如下：I=圓心X坐標(biāo)-圓弧起點(diǎn)X坐標(biāo)J=圓心Y坐標(biāo)-圓弧起點(diǎn)Y坐標(biāo)Z=圓心Z坐標(biāo)-圓弧起點(diǎn)Z坐標(biāo)采用圓心編程，從幾何意義上，圓弧總是唯一的，因此可以編制任何弧度的圓弧。 倒圓、倒角指令：在兩個(gè)相鄰的輪廓圖素（直線或圓弧）之間插入直線或圓弧過渡。倒圓指令：G01 X_Y_，R_FANUC系統(tǒng)R_ ，寫入圓角大小

17、。倒角指令：G01 X_Y_，C_FANUC系統(tǒng)C_ ，寫入輪廓圖素交點(diǎn)至過渡直線的端點(diǎn)之間的長度，如圖1-8示，寫入A5B3（B3A6）、A7B4（B4A8）的長度。圖1-8 圓角、直線的過渡說明：a倒圓得到的圓弧與“兩個(gè)相鄰的輪廓圖素”都相切，如圖1-8示，A1和A2、A3和A4必須是切點(diǎn)，才可用倒圓指令；b倒角得到的線段垂直于“兩個(gè)相鄰的輪廓圖素”夾角的角度平分線；c只能在當(dāng)前編程平面中執(zhí)行倒圓、倒角功能；d如果其中一個(gè)輪廓圖素長度不夠，則在倒圓、倒角是會(huì)自動(dòng)縮減編程值； (8) 程序代號和程序段代號：程序代號：FANUC O×××× 字母“O”后

18、接14位阿拉伯?dāng)?shù)字。(9) 刀具半徑補(bǔ)償指令：G40、G41、G42：刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠⒆笱a(bǔ)償、右補(bǔ)償。 指令格式：G41 D_ G42 D_ 判斷方法：順著刀具運(yùn)動(dòng)方向觀察，刀具向右偏，使用G42；刀具向左偏，使用G41,如圖1-9。圖1-9 G41、G42的選用 建立半徑補(bǔ)償條件： 程序段中指令了G41、G42時(shí)，該段必須具備如下條件a. 指令了在補(bǔ)償平面的G00、G01的移動(dòng)。b. 在補(bǔ)償平面的移動(dòng)量大于最大的刀具半徑補(bǔ)償值。c. 指令了或預(yù)先指令了D_（D00除外）。d. 該程序段必須是“非零件輪廓的圖素（輔助刀具路徑）”。 半徑補(bǔ)償建立后：a. FANUC系統(tǒng)不能有連續(xù)兩個(gè)非補(bǔ)償平

19、面運(yùn)動(dòng)的程序段。例如：M05、M01、M00、G09、G04等非運(yùn)動(dòng)程序段，G17平面編程時(shí)的Z方向運(yùn)動(dòng)、G18平面編程時(shí)的Y方向運(yùn)動(dòng)、G19平面編程時(shí)的X方向運(yùn)動(dòng)。b. 同一直線不宜分成兩個(gè)程序段。c. 每一個(gè)輪廓圖素的路徑長（程序段的路徑）應(yīng)該大于當(dāng)時(shí)的刀具半徑補(bǔ)償值。d. 凹圓弧的半徑必須大于（最大的）刀具半徑補(bǔ)償值。e. 一般來說，程序不宜有分支。 說明：a. 建立和撤銷刀具半徑補(bǔ)償必須在非工件廓型上進(jìn)行。b. D_僅僅代表補(bǔ)償值所在的寄存器地址（代號），補(bǔ)償值由寄存器中的數(shù)值確定。一般來說，該數(shù)值等于：刀具補(bǔ)償值=刀具半徑 + 預(yù)留余量。c. G41、G40及G42、G40一般應(yīng)該成

20、對使用。(10) 程序結(jié)束指令：M30、M02都是程序結(jié)束指令，M30程序結(jié)束后有復(fù)位動(dòng)作，M02則沒有。(二) 加工程序編制初步1. 識圖：了解圖樣的技術(shù)要求、技術(shù)條件，如尺寸、偏差、形位公差、材料及其切削性能等。2. 制定工藝：根據(jù)圖樣特點(diǎn)，制訂加工工序，如機(jī)床類型、夾具、量具、刀具，及加工部位的先后順序（程序路徑和方向）。3. 選定坐標(biāo)系：遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，優(yōu)先選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為編程原點(diǎn)；其次考慮基準(zhǔn)重合原則，可采用裝配基準(zhǔn)、裝夾定位基準(zhǔn)為編程原點(diǎn)。一般情況，可選擇圖形已知點(diǎn)、圖形中心、模具中心，配合增量編程、坐標(biāo)變換，既便于對刀、又便于編程、更利于保證加工質(zhì)量。4. 對圖樣進(jìn)行處理：首先是補(bǔ)充進(jìn)、退刀引線、刀具補(bǔ)償線及安全下刀點(diǎn)；其次是對工件輪廓圖形進(jìn)行必要的補(bǔ)充，對圖形作補(bǔ)充一般只有開放輪廓或半開放輪廓才需要，在今后的相應(yīng)課題中會(huì)有講述。下面講述進(jìn)退刀引線。一般的，手工編程的進(jìn)退刀引線、刀具補(bǔ)償線有如下形式：(1) 圓弧進(jìn)刀法圓弧（如圖1-10）：K 最大刀具半徑補(bǔ)償值 R 最大