教學(xué)課件·數(shù)控加工與編程(第三版)

1、第1章數(shù)控加工實(shí)用基礎(chǔ)1.1 數(shù)控加工概述1.2 數(shù)控系統(tǒng)控制原理1.3 數(shù)控機(jī)床及其坐標(biāo)系統(tǒng)1.4 數(shù)控編程基礎(chǔ)1.5 數(shù)控加工的工藝處理1.6 數(shù)控加工的工藝指令和工藝文件1.1 數(shù)控加工概述1.1.1 數(shù)控加工原理和特點(diǎn) 1數(shù)控加工原理當(dāng)我們使用機(jī)床加工零件時(shí)，通常都需要對(duì)機(jī)床的各種動(dòng)作進(jìn)行控制，一是控制動(dòng)作的先后次序，二是控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的位移量。采用普通機(jī)床加工時(shí)，這種開(kāi)車(chē)、停車(chē)、走刀、換向、主軸變速和開(kāi)關(guān)切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自動(dòng)機(jī)床和仿形機(jī)床加工時(shí)，上述操作和運(yùn)動(dòng)參數(shù)則是通過(guò)設(shè)計(jì)好的凸輪、靠模和擋塊等裝置以模擬量的形式來(lái)控制的，它們雖能加工比較復(fù)雜的零件，且有一

2、定的靈活性和通用性，但是零件的加工精度受凸輪、靠模制造精度的影響，而且工序準(zhǔn)備時(shí)間也很長(zhǎng)。采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)，從而控制機(jī)床各部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，自動(dòng)地加工出零件來(lái)。當(dāng)更換加工對(duì)象時(shí)，只需要重新編寫(xiě)程序代碼，輸入給機(jī)床，即可由數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過(guò)程，制造出任意復(fù)雜的零件。數(shù)控加工的原理如圖1-1所示。圖1-1 數(shù)控加工原理框圖2數(shù)控加工的特點(diǎn)總的來(lái)說(shuō)，數(shù)控加工有如下特點(diǎn)：(1) 自動(dòng)化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外

3、，其余全部加工過(guò)程都可由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成。若配合自動(dòng)裝卸手段，則是無(wú)人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測(cè)等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。(2) 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。改變加工對(duì)象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 (3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。由于大部分操作都由機(jī)器自動(dòng)完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)裝置，更加提高了數(shù)控

4、加工的精度。(4) 易于建立與計(jì)算機(jī)間的通信聯(lián)絡(luò)，容易實(shí)現(xiàn)群控。由于機(jī)床采用數(shù)字信息控制，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機(jī)床間的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控。 1.1.2 數(shù)控加工常用術(shù)語(yǔ)1坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的橫向、縱向等進(jìn)給量都是以坐標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行控制的。像數(shù)控車(chē)床、數(shù)控線切割機(jī)床等是屬于兩坐標(biāo)控制的，數(shù)控銑床則是三坐標(biāo)控制的(如圖1-2所示)，還有四坐標(biāo)、五坐標(biāo)甚至更多的坐標(biāo)控制的加工中心等。坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工是指數(shù)控機(jī)床的幾個(gè)坐標(biāo)軸能夠同時(shí)進(jìn)行移動(dòng)，從而獲得平面直線、平面圓弧、空間直線和空間螺旋線等復(fù)雜加工軌跡的能力(如圖1-3所示)。當(dāng)然也有一些早期的

5、數(shù)控機(jī)床盡管具有三個(gè)坐標(biāo)軸，但能夠同時(shí)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制的可能只是其中兩個(gè)坐標(biāo)軸，那就屬于兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的三坐標(biāo)機(jī)床。像這類機(jī)床就不能獲得空間直線、空間螺旋線等復(fù)雜加工軌跡。要想加工復(fù)雜的曲面，只能采用在某平面內(nèi)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，第三軸作單獨(dú)周期性進(jìn)給的“兩維半”加工方式。圖1-2 數(shù)控機(jī)床的控制坐標(biāo)數(shù)(a) 兩坐標(biāo)數(shù)控車(chē)床；(b) 三坐標(biāo)數(shù)控銑床 圖1-3 坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工2脈沖當(dāng)量、進(jìn)給速度與速度修調(diào)數(shù)控機(jī)床各軸采用步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)或直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，是用數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的。每發(fā)送一個(gè)脈沖，電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)特定的角度，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)或直接帶動(dòng)絲杠，從而驅(qū)動(dòng)與螺母副連結(jié)的工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)微小的距離。單位脈沖作用下

6、工作臺(tái)移動(dòng)的距離就稱之為脈沖當(dāng)量。手動(dòng)操作時(shí)數(shù)控坐標(biāo)軸的移動(dòng)通常是采用按鍵觸發(fā)或采用手搖脈沖發(fā)生器(手輪方式)產(chǎn)生脈沖的，采用倍頻技術(shù)可以使觸發(fā)一次的移動(dòng)量分別為0.001 mm、0.01 mm、0.1mm、1mm等多種控制方式，相當(dāng)于觸發(fā)一次分別產(chǎn)生1、10、100、1000個(gè)脈沖。 3插補(bǔ)與刀補(bǔ)數(shù)控加工直線或圓弧軌跡時(shí)，程序中只提供線段的兩端點(diǎn)坐標(biāo)等基本數(shù)據(jù)，為了控制刀具相對(duì)于工件走在這些軌跡上，就必須在組成軌跡的直線段或曲線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，按一定的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作，以填補(bǔ)確定一些中間點(diǎn)，如圖1-4(a)、(b)所示，各軸就以趨近這些點(diǎn)為目標(biāo)實(shí)施配合移動(dòng)，這就稱之為插補(bǔ)。這種計(jì)

7、算插補(bǔ)點(diǎn)的運(yùn)算稱為插補(bǔ)運(yùn)算。早期NC硬線數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中是采用專門(mén)的邏輯電路器件進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算的，稱之為插補(bǔ)器。在現(xiàn)代CNC軟線數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，則是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算的。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床大多都具有直線插補(bǔ)和平面圓弧插補(bǔ)的功能，有的機(jī)床還具有一些非圓曲線的插補(bǔ)功能。插補(bǔ)加工原理見(jiàn)本章1.2節(jié)。 圖1-4 插補(bǔ)和刀補(bǔ)(a) 直線插補(bǔ)；(b) 圓弧插補(bǔ)；(c) 刀具半徑補(bǔ)償 1.1.3 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展1數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展歷程1949年美國(guó)Parson公司與麻省理工學(xué)院開(kāi)始合作，歷時(shí)三年，于1952年研制出能進(jìn)行三軸控制的數(shù)控銑床樣機(jī)，取名“Numerical Control”。1953年

8、麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出只需確定零件輪廓、指定切削路線，即可生成NC程序的自動(dòng)編程語(yǔ)言。1956年德、日、蘇等國(guó)分別研制出本國(guó)第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。1959年美國(guó)Keaney&Trecker公司開(kāi)發(fā)成功了帶刀庫(kù)，能自動(dòng)進(jìn)行刀具交換，一次裝夾中即能進(jìn)行銑、鉆、鏜、攻絲等多種加工功能的數(shù)控機(jī)床，這就是數(shù)控機(jī)床的新種類加工中心。我國(guó)雖然早在1958年由清華大學(xué)和北京第一機(jī)床廠合作研制了第一臺(tái)數(shù)控銑床，但由于歷史原因，一直沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性成果。20世紀(jì)70年代初期，曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，但當(dāng)時(shí)采用的是分立元件，性能不穩(wěn)定，可靠性差。1980年北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本FANUC5、7、3、6數(shù)控系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所

9、引進(jìn)美國(guó)GE公司的MTC1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)美國(guó)Bendix公司的Dynapth LTD10數(shù)控系統(tǒng)。在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京機(jī)床研究所又開(kāi)發(fā)出BS03經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和BS04全功能數(shù)控系統(tǒng)，航天部706所研制出MNC864數(shù)控系統(tǒng)?！鞍宋濉逼陂g國(guó)家又組織近百個(gè)單位進(jìn)行以發(fā)展自主版權(quán)為目標(biāo)的“數(shù)控技術(shù)攻關(guān)”，從而為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代末，華中數(shù)控自主開(kāi)發(fā)出基于PC-NC的HNC數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，加大了我國(guó)數(shù)控機(jī)床在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力度。2數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向1) 高速切削受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。高速切

10、削可通過(guò)高速運(yùn)算技術(shù)、快速插補(bǔ)運(yùn)算技術(shù)、超高速通信技術(shù)和高速主軸等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。高主軸轉(zhuǎn)速可減少切削力，減小切削深度，有利于克服機(jī)床振動(dòng)，傳入零件中的熱量大大減低，排屑加快，熱變形減小，加工精度和表面質(zhì)量得到顯著改善。因此，經(jīng)高速加工的工件一般不需要精加工。日本新瀉鐵工所生產(chǎn)的UHSIO型超高速數(shù)控立式銑床主軸最高轉(zhuǎn)速高達(dá)100000r/min。中等規(guī)格加工中心的快速進(jìn)給速度從過(guò)去的812m/min提高到60m/min。2) 高精度控制高精度化一直是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展追求的目標(biāo)。它包括機(jī)床制造的幾何精度和機(jī)床使用的加工精度控制兩方面。提高機(jī)床的加工精度，一般是通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)誤差，提高數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)

11、大件結(jié)構(gòu)特性和熱穩(wěn)定性，采用補(bǔ)償技術(shù)和輔助措施來(lái)達(dá)到的。目前精整加工精度已提高到0.1m，并進(jìn)入了亞微米級(jí)，不久超精度加工將進(jìn)入納米時(shí)代(加工精度達(dá)0.01m)。3) 高柔性化柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。目前，在進(jìn)一步提高單機(jī)柔性自動(dòng)化加工的同時(shí)，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)在21世紀(jì)將具有最大限度的柔性，能實(shí)現(xiàn)多種用途。具體是指具有開(kāi)放性體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)重構(gòu)和編輯，視需要系統(tǒng)的組成可大可小；功能可專用也可通用，功能價(jià)格比可調(diào)；可以集成用戶的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，形成專家系統(tǒng)。 4) 高一體化CNC系統(tǒng)與加工過(guò)程作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電光聲綜合控制，測(cè)量造型、加工一體化，加工、實(shí)時(shí)檢測(cè)與

12、修正一體化，機(jī)床主機(jī)設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化。5) 網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)多種通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足FMS(柔性制造系統(tǒng))、CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))對(duì)基層設(shè)備的要求。配置網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)Internet可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制加工，進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和診斷，使維修變得簡(jiǎn)單。建立分布式網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，可便于形成“全球制造”。6) 智能化21世紀(jì)的CNC系統(tǒng)將是一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)。具體是指系統(tǒng)應(yīng)在局部或全部實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自適應(yīng)、自診斷和自調(diào)整；多媒體人機(jī)接口使用戶操作簡(jiǎn)單，智能編程使編程更加直觀，可使用自然語(yǔ)言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫(kù)；智能監(jiān)控；采用專家系統(tǒng)以降低對(duì)操作者的要求等。 7) 綠

13、色化通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化或采用新結(jié)構(gòu)、新材料等，使得機(jī)床制造過(guò)程中能量消耗更低，材料更少，重量更輕；機(jī)床使用時(shí)驅(qū)動(dòng)能量更小，效率更高；不用或少用冷卻液，實(shí)現(xiàn)干切削、半干切削等節(jié)能環(huán)保的綠色加工制造方式。1.2 數(shù)控系統(tǒng)控制原理1.2.1 CNC硬件組成與控制原理CNC即計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(Computerized Numerical Control)的縮寫(xiě)，它是在硬線數(shù)控(NC)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成早期NC機(jī)床數(shù)控裝置的所有功能，并用存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)零件加工程序的存儲(chǔ)。圖1-5是小型計(jì)算機(jī)CNC系統(tǒng)構(gòu)成。數(shù)控系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置，即CNC裝置。它由硬件(數(shù)控系統(tǒng)本體器件)和軟件(

14、系統(tǒng)控制程序如編譯、中斷、診斷、管理、刀補(bǔ)和插補(bǔ)等)組成。系統(tǒng)中的一種功能，可用硬件電路實(shí)現(xiàn)，也可用軟件實(shí)現(xiàn)。新一代的CNC系統(tǒng)，大都采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的絕大部分功能。要增加或更新系統(tǒng)功能時(shí)，則只需要更換控制軟件即可，因此，CNC系統(tǒng)較之NC系統(tǒng)具有更好的通用性和靈活性。 圖1-5 CNC系統(tǒng)構(gòu)成圖1-6是典型的微處理器數(shù)控系統(tǒng)框圖。其各組成部分功用如下所述：圖1-6 微處理器數(shù)控系統(tǒng)框圖(1) 微處理器CPU及其總線。它是CNC裝置的核心，由運(yùn)算器及控制器兩大部分組成。運(yùn)算器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)運(yùn)算；而控制器則是將存儲(chǔ)器中的程序指令進(jìn)行譯碼并向CNC裝置的各部分發(fā)出執(zhí)行操作的控制信號(hào)，且根據(jù)所接收的

15、反饋信息決定下一步的命令操作?？偩€則是由物理導(dǎo)線構(gòu)成的，分成數(shù)據(jù)線、地址線和控制線等三組。(2) 存儲(chǔ)器。它用以存放CNC裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)和程序。它包括存放系統(tǒng)控制軟件的只讀存儲(chǔ)器EPROM和存放中間運(yùn)算結(jié)果的隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM和存放零件加工程序信息的磁泡存儲(chǔ)器或帶后備電池的CMOS RAM。(3) MDI/CRT接口。MDI即手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入單元，CRT為顯示器。由數(shù)控操作面板上的鍵盤(pán)輸入、修改數(shù)控程序和設(shè)定加工數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)CRT顯示出來(lái)。CRT常用于顯示字符或圖形信息。(4) 輸入裝置(紙帶讀入和穿孔輸出接口)。光電閱讀機(jī)可將由其他紙帶鑿孔機(jī)所制作的紙帶上的程序信息讀入到CNC裝置中，可直

16、接用于控制加工或?qū)⒊绦蜣D(zhuǎn)存到存儲(chǔ)器中。有的機(jī)床還備有穿孔輸出的紙帶鑿孔機(jī)，可將本機(jī)上編好的程序制成紙帶，用于其他數(shù)控系統(tǒng)中。紙帶輸入/輸出曾經(jīng)是數(shù)控機(jī)床和其他計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)交換信息的主要媒介。也有的機(jī)床采用磁帶機(jī)或磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等媒介，較之紙帶輸入/輸出更方便。(5) 數(shù)據(jù)輸入/輸出(I/O)接口。它是CNC裝置和機(jī)床驅(qū)動(dòng)部件之間來(lái)往傳遞信息的接口，主要用于接收機(jī)械操作面板上的各種開(kāi)關(guān)、按鈕以及機(jī)床上各行程限位開(kāi)關(guān)等信號(hào)；或?qū)NC裝置發(fā)出的控制信號(hào)送到強(qiáng)電柜，以及將各工作狀態(tài)指示燈信號(hào)送到操作面板等。(6) 位置控制及主軸控制。它將插補(bǔ)運(yùn)算后的坐標(biāo)位置與位置檢測(cè)器測(cè)得的實(shí)際位置值進(jìn)行比較、放大后

17、得到速度控制指令，去控制速度控制單元，驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電機(jī)，修正進(jìn)給誤差，保證精度，主要在閉環(huán)或半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床上使用。(7) 可編程控制器(PLC)接口。它用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床強(qiáng)電部分的繼電器控制，利用邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)各種開(kāi)關(guān)量的控制。上述(1)、(2)、(3)、(4)幾部分和PC電腦的功用一樣，所以現(xiàn)代PC-NC數(shù)控系統(tǒng)是直接用通用PC機(jī)來(lái)取代這幾個(gè)組成部分的。當(dāng)操作者按下機(jī)床操作面板上的“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕后，就向CNC裝置發(fā)出中斷請(qǐng)求。一旦CNC裝置所處狀態(tài)符合啟動(dòng)條件，則CNC裝置就響應(yīng)中斷，控制程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的中斷服務(wù)程序，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，逐段計(jì)算出各軸的進(jìn)給速度、插補(bǔ)軌跡等，并將結(jié)果輸出到進(jìn)

18、給伺服控制接口及其他輸出接口，控制工作臺(tái)(或刀具)的位移或其他輔助動(dòng)作。這樣機(jī)床就自動(dòng)地按照零件加工程序的要求進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng)。 1.2.2 CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)軟件是為實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)各項(xiàng)功能所編制的專用軟件，也叫控制軟件，存放在計(jì)算機(jī)EPROM中。各種CNC系統(tǒng)的功能設(shè)置和控制方案各不相同，它們的系統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)和規(guī)模上差別很大，但是一般都包括輸入數(shù)據(jù)處理程序、插補(bǔ)運(yùn)算程序、速度控制程序、管理程序和診斷程序。1輸入數(shù)據(jù)處理程序它接收輸入的零件加工程序，將標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，或?yàn)椴逖a(bǔ)運(yùn)算和速度控制等進(jìn)行預(yù)計(jì)算。 (1

19、) 輸入程序。 (2) 譯碼程序。 (3) 數(shù)據(jù)處理程序。 2插補(bǔ)計(jì)算程序CNC系統(tǒng)根據(jù)零件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如線段軌跡的種類、起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)等進(jìn)行運(yùn)算。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出進(jìn)給脈沖。進(jìn)給脈沖通過(guò)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀具作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。 3速度控制程序速度控制程序根據(jù)給定的速度值控制插補(bǔ)運(yùn)算的頻率，以保證預(yù)定的進(jìn)給速度。在速度變化較大時(shí)，需要進(jìn)行自動(dòng)加減速控制，以避免因速度突變而造成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)失步。4管理程序管理程序負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和插補(bǔ)運(yùn)算等為加工過(guò)程服務(wù)的各種程序進(jìn)行調(diào)度管理。管理程序還要對(duì)由面板命令、時(shí)鐘信號(hào)和故障信號(hào)等引起的中斷進(jìn)行處理。有的

20、管理程序可以使多道程序并行工作，如在插補(bǔ)運(yùn)算與速度控制的空閑時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入處理，即調(diào)用各種功能子程序，完成下一數(shù)據(jù)段的讀入、譯碼和數(shù)據(jù)處理工作，并且保證在數(shù)據(jù)段加工過(guò)程中將下一數(shù)據(jù)段準(zhǔn)備完畢，一旦本數(shù)據(jù)段加工完畢，就立即開(kāi)始下一數(shù)據(jù)段的插補(bǔ)加工。 5診斷程序診斷程序的功能是在程序運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運(yùn)行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件(如CPU、存儲(chǔ)器、接口、開(kāi)關(guān)和伺服系統(tǒng)等)的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。在整體結(jié)構(gòu)上，CNC系統(tǒng)軟件可有前后臺(tái)型和中斷型兩種不同的處理方式。 1.2.3 插補(bǔ)原理如前所述，插補(bǔ)是在組成軌跡的直線段或曲線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)之

21、間，按一定的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作，以確定一些中間點(diǎn)。將它應(yīng)用于數(shù)控加工中就是：CNC裝置根據(jù)程序中給定的線段方式和端點(diǎn)信息進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算，以插補(bǔ)運(yùn)算出的中間密化點(diǎn)為趨近目標(biāo)，不斷地向各個(gè)坐標(biāo)軸發(fā)出相互協(xié)調(diào)的進(jìn)給脈沖或數(shù)據(jù)，使被控機(jī)械部件按趨近指定的路線移動(dòng)，從而最大限度地保證加工軌跡與理想軌跡相一致。 如圖1-7所示的直線OA，取起點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)為A(Xe，Ye)。已知M(Xm，Ym)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)加工點(diǎn)，若m點(diǎn)正好在OA直線上，則有：即 可取Fm = XeYm - XmYe 作為直線插補(bǔ)的偏差判別式。若Fm = 0，則表明m點(diǎn)正好在直線上；若Fm 0，則表明m點(diǎn)在直線的上方；若Fm

22、0，則表明m點(diǎn)在直線下方。對(duì)于第一象限的直線，從起點(diǎn)(原點(diǎn))出發(fā)，當(dāng)Fm0時(shí)，應(yīng)沿+X方向走一步；當(dāng)Fm0時(shí)，則應(yīng)沿+Y方向走一步；當(dāng)兩個(gè)方向所走的步數(shù)和終點(diǎn)坐標(biāo)(Xe, Ye)值相等時(shí)，發(fā)出終點(diǎn)到達(dá)信號(hào)，停止插補(bǔ)。由于Fm的計(jì)算式中同時(shí)有乘法和減法，計(jì)算處理較為復(fù)雜，因此實(shí)際應(yīng)用中常采用迭代法或遞推法進(jìn)一步推算。 若某處有Fm0，應(yīng)沿+X方向走一步到達(dá)新點(diǎn)m+1(Xm+1, Ym)，則新偏差為Fm+1 = XeYm - Xm+1Ye=XeYm - (Xm+1)Ye= Fm - Ye若某處有Fm 0，應(yīng)沿+Y方向走一步到達(dá)新點(diǎn)m+1(Xm, Ym+1)，則新偏差為Fm+1 = XeYm+1 -

23、 XmYe = Xe(Ym +1) - XmYe= Fm + Xe這樣偏差計(jì)算式中只需要進(jìn)行加、減運(yùn)算，只要將前一點(diǎn)的偏差值與已知的終點(diǎn)坐標(biāo)值相加或相減，即可求得新的偏差值?？捎盟膫€(gè)節(jié)拍來(lái)說(shuō)明逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)運(yùn)算的過(guò)程，如圖1-7所示。圖1-7 逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法及其工作節(jié)拍 對(duì)于其他三個(gè)象限的直線插補(bǔ)運(yùn)算，可用相同的原理獲得。在如圖1-7中所示的圓弧的插補(bǔ)運(yùn)算與直線插補(bǔ)運(yùn)算法類似，只是其偏差判別式有所不同。圓弧的偏差判別式為Fm 。逐點(diǎn)比較法能實(shí)現(xiàn)直線、圓弧和非圓二次曲線的插補(bǔ)，插補(bǔ)精度較高，在我國(guó)和日本數(shù)控機(jī)床中多用逐點(diǎn)比較法；在歐美則多用數(shù)字積分法；而對(duì)于閉環(huán)控制的機(jī)床中，則多采用時(shí)間分割法。

24、現(xiàn)代大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。也就是說(shuō)，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床大都能加工由直線和圓弧所組成的任意軌跡圖形。當(dāng)需要加工非圓二次曲線軌跡時(shí)，大都是在編程計(jì)算時(shí)先采用擬合逼近方法將曲線轉(zhuǎn)化為直線或圓弧后再進(jìn)行加工的。1.2.4 典型數(shù)控系統(tǒng)1日本FANUC系列數(shù)控系統(tǒng)FANUC公司生產(chǎn)的CNC產(chǎn)品主要有FANUC 3/6/9、FANUC 0、FANUC 10/11/12、FANUC 15/16/18/21、FANUC 160/180/210等系列。目前我國(guó)用戶主要使用的有FANUC 0、FANUC 16/18/21、FANUC160/180/210等系列。(1) FANUC 0系列。它是可組成面

25、板裝配式的CNC系統(tǒng)，易于組成機(jī)電一體化系統(tǒng)，在我國(guó)應(yīng)用最廣。該系列有高可靠性的Power Mate 0系列、普及型0D系列、全功能型0C系列、高性價(jià)比0i系列。系列內(nèi)又分T、TT、M、ME、G、P、F等類型，其中T型用于單刀架單主軸的數(shù)控車(chē)床，TT型用于單主軸雙刀架或雙主軸雙刀架的數(shù)控車(chē)床，M/ME型用于數(shù)控銑床或加工中心，G型用于數(shù)控磨床，P型為數(shù)控沖床，F(xiàn)型是對(duì)話型CNC系統(tǒng)。 (2) FANUC 15系列。它是FANUC公司較新的32位CNC系統(tǒng)，被稱為AICNC系統(tǒng)(人工智能CNC)。該系列是按功能模塊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，可以根據(jù)不同的需要組合成最小至最大系統(tǒng)，控制軸數(shù)從2根到15根，同時(shí)還

26、有PMC的軸控制功能，可配備有7、9、11和13個(gè)槽的控制單元母板，用于插入各種印刷電路板，采用了通信專用微處理器和RS-422接口，并有遠(yuǎn)距離緩沖功能。該系列CNC系統(tǒng)主要適用于大型機(jī)床、復(fù)合機(jī)床的多軸控制和多系統(tǒng)控制。(3) FANUC 16i/18i/21i系列。它是以納米為單位實(shí)施插補(bǔ)檢測(cè)控制的超小、超薄型CNC系統(tǒng)，其控制單元與LCD集成于一體，采用光纖超高速串行數(shù)據(jù)通訊，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，可通過(guò)因特網(wǎng)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，通過(guò)C語(yǔ)言編程和宏編程，可實(shí)現(xiàn)CNC功能的個(gè)性化定制。FANUC公司最新推出的Series160i/180i/210i是與Windows2000對(duì)應(yīng)的高功能開(kāi)

27、放式CNC，其個(gè)性化和智能化得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。FANUC新推出高性能的30i Model A數(shù)控系統(tǒng)，最多可配合控制40軸、24軸聯(lián)動(dòng)控制，同時(shí)執(zhí)行10個(gè)不同的CNC程序，是世界上單個(gè)CNC控制器可控制軸數(shù)之最。2德國(guó)SIEMENS公司的SINUMERIK系列數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK系列數(shù)控系統(tǒng)主要有SINUMERIK3、SINUMERIK8、SINUMERIK810/820、SINUMERIK 850/880和SINUMERIK840等產(chǎn)品。 3西班牙FAGOR系列數(shù)控系統(tǒng)(1) FAGOR CNC8025/8035系列。該系列是中檔數(shù)控系統(tǒng)，可控制25軸，用于車(chē)床、銑床、加工中心、沖床、

28、激光切割等設(shè)備。(2) FAGOR CNC8040系列。該系列是2001年投放市場(chǎng)的中高檔數(shù)控系統(tǒng)，其中央單元與顯示單元合為一體，可控4軸4聯(lián)動(dòng)+主軸+2個(gè)手輪。(3) FAGOR CNC8055系列。該系列是高檔數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)7軸7聯(lián)動(dòng)+主軸+手輪控制，具有高速通訊功能，是一種可定制開(kāi)發(fā)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。(4) FAGOR CNC8070系列。該系列是最高檔數(shù)控系統(tǒng)，代表FAGOR的頂級(jí)水平，是PC-NC技術(shù)的結(jié)晶，可運(yùn)行Windows和MS-DOS，控制16軸+3手輪+2主軸。4華中數(shù)控系統(tǒng)HNCHNC是武漢華中數(shù)控研制開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)型數(shù)控系統(tǒng)。它是我國(guó)863計(jì)劃的科研成果在實(shí)踐中應(yīng)用的成功

29、項(xiàng)目，已開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的產(chǎn)品有HNC1、HNC2000和世紀(jì)星HNC21/22多個(gè)系列。 其他典型數(shù)控系統(tǒng)還有日本的三菱(MITSUBISHI)、馬扎克(MAZAK)、大隈(OKUMA)，德國(guó)的海德漢(HEIDENHAIN)、德馬吉(DMG)，美國(guó)的法道(FADAL)，法國(guó)的扭姆(NUM)等；國(guó)產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)還有廣州數(shù)控(GSK)、凱恩帝(KND)、航天數(shù)控(CASNUC2100)和藍(lán)天數(shù)控(LT)等。1.3 數(shù)控機(jī)床及其坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.1 數(shù)控機(jī)床及其分類從機(jī)械本體的表面上看，很多數(shù)控機(jī)床都和普通的機(jī)床一樣，看不出有多大的差別。但事實(shí)上它們已經(jīng)有本質(zhì)上的不同。驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)工作臺(tái)的電機(jī)已經(jīng)由傳統(tǒng)的三相交

30、流電機(jī)換成了步進(jìn)電機(jī)或交、直流伺服電機(jī)；由于電機(jī)的速度容易控制，所以傳統(tǒng)的齒輪變速機(jī)構(gòu)已經(jīng)很少采用了。還有很多機(jī)床取消了坐標(biāo)工作臺(tái)的機(jī)械式手搖調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，取而代之的是按鍵式的脈沖觸發(fā)控制器或手搖脈沖發(fā)生器。坐標(biāo)讀數(shù)也已經(jīng)是精確的數(shù)字顯示方式，而且加工軌跡及進(jìn)度也能非常直觀地通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。采用數(shù)控機(jī)床控制加工已經(jīng)相當(dāng)安全方便了。1按加工工藝方法分類按傳統(tǒng)的加工工藝方法來(lái)分有：數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控激光與火焰切割機(jī)和加工中心等。其中，現(xiàn)代數(shù)控銑床基本上都兼有鉆鏜加工功能。當(dāng)某數(shù)控機(jī)床具有自動(dòng)換刀功能時(shí)，即可

31、稱之為“加工中心”。 2按加工控制路線分類有點(diǎn)位控制機(jī)床、直線控制機(jī)床和輪廓控制機(jī)床。(1) 點(diǎn)位控制機(jī)床。它如圖1-8(a)所示，只控制刀具從一點(diǎn)向另一點(diǎn)移動(dòng)，而不管其中間行走軌跡的控制方式。在從點(diǎn)到點(diǎn)的移動(dòng)過(guò)程中，只作快速空程的定位運(yùn)動(dòng)，因此不能用于加工過(guò)程的控制。屬于點(diǎn)位控制的典型機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床和數(shù)控沖床等。這類機(jī)床的數(shù)控功能主要用于控制加工部位的相對(duì)位置精度，而其加工切削過(guò)程還得靠手工控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行。(2) 直線控制機(jī)床。它如圖1-8(b)所示，可控制刀具相對(duì)于工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于某一坐標(biāo)軸方向或與坐標(biāo)軸成45的斜線方向作直線軌跡的加工。這種方式是一次同時(shí)只

32、有某一軸在運(yùn)動(dòng)，或讓兩軸以相同的速度同時(shí)運(yùn)動(dòng)以形成45的斜線，所以其控制難度不大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。一般地，都是將點(diǎn)位與直線控制方式結(jié)合起來(lái)，組成點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)而用于機(jī)床上。這種形式的典型機(jī)床有車(chē)階梯軸的數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鏜銑床和簡(jiǎn)單加工中心等。(3) 輪廓控制機(jī)床。它又稱連續(xù)控制機(jī)床。如圖1-8(c)所示，可控制刀具相對(duì)于工件作連續(xù)軌跡的運(yùn)動(dòng)，能加工任意斜率的直線，任意大小的圓弧，配以自動(dòng)編程計(jì)算，可加工任意形狀的曲線和曲面。典型的輪廓控制型機(jī)床有數(shù)控銑床、功能完善的數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床和數(shù)控電加工機(jī)床等。圖1-8 按加工控制路線分類(a) 點(diǎn)位控制；(b) 直線控制；(c) 輪廓控制 3按機(jī)床

33、所用進(jìn)給伺服系統(tǒng)不同分類有開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)型、閉環(huán)伺服系統(tǒng)型和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)型，見(jiàn)1.3.2節(jié)。4按所用數(shù)控裝置的不同分類有NC硬線數(shù)控和CNC軟線數(shù)控機(jī)床。(1) NC硬線數(shù)控機(jī)床。它是早期20世紀(jì)5060年代采用的技術(shù)，其計(jì)算控制多采用邏輯電路板等專用硬件的形式。要改變功能時(shí)，需要改變硬件電路，因此通用性差，制造維護(hù)難，成本高。 (2) CNC軟線數(shù)控機(jī)床。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的。其計(jì)算控制的大部分功能都是通過(guò)小型或微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。不同功能的機(jī)床其系統(tǒng)軟件就不同。當(dāng)需要擴(kuò)充功能時(shí)，只需改變系統(tǒng)軟件即可。5按控制坐標(biāo)軸數(shù)目分類按機(jī)床數(shù)控裝置能同時(shí)聯(lián)動(dòng)控制的坐標(biāo)軸的數(shù)目

34、來(lái)分，有兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床和多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。 1.3.2 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)由伺服電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行部件組成。它的作用是：接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)電路作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置(直流、交流伺服電機(jī)，電液動(dòng)脈沖馬達(dá)和功率步進(jìn)電機(jī)等)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工件進(jìn)給和快速運(yùn)動(dòng)。1開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)和電液脈沖馬達(dá)等。如圖1-9所示。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，通過(guò)環(huán)形分配器、按步進(jìn)電機(jī)的通電方式進(jìn)行分配，并經(jīng)功率放大后送給

35、步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，使之按規(guī)定的方式通、斷電，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。再經(jīng)同步齒形帶、滾珠絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。每給一脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，工作臺(tái)就走過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量的距離。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(dá)到控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向的目的。由于它沒(méi)有檢測(cè)和反饋系統(tǒng)，故稱之為開(kāi)環(huán)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，成本較低。但加工精度不高，如果采取螺距誤差補(bǔ)償和傳動(dòng)間隙補(bǔ)償?shù)却胧?，定位精度可稍有提高。圖1-9 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)2半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有檢測(cè)和反饋系統(tǒng)，如圖1-10所示。測(cè)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

36、或伺服電機(jī)的軸端部，通過(guò)測(cè)量元件檢測(cè)絲杠或電機(jī)的回轉(zhuǎn)角。間接測(cè)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移，經(jīng)反饋回路送回控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，并與控制指令值相比較。如果二者存在偏差，便將此差值信號(hào)進(jìn)行放大，繼續(xù)控制電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)部件向著減小偏差的方向移動(dòng)，直至偏差為零。由于只對(duì)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行反饋控制，絲杠和螺母副部分還在控制環(huán)節(jié)之外，故稱半閉環(huán)。對(duì)絲杠螺母副的機(jī)械誤差，需要在數(shù)控裝置中用間隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償來(lái)減小。圖1-10 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)3閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)如圖1-11所示。它的工作原理和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)相同，但測(cè)量元件(直線感應(yīng)同步器、長(zhǎng)光柵等)裝在工作臺(tái)上，可直接測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位置。該系統(tǒng)將所有部分都包含在

37、控制環(huán)之內(nèi)，可消除機(jī)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。 圖1-11 閉環(huán)伺服系統(tǒng)1.3.3 數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)1對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求(1) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)要有較寬的調(diào)速范圍并盡可能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。為適應(yīng)各種工序和不同材料加工的要求，需要較寬的變速范圍，且要求在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能夠提供切削所需的功率或扭矩。(2) 較高的回轉(zhuǎn)精度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。應(yīng)減少傳動(dòng)鏈，提高主軸部件剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性，變速時(shí)自動(dòng)加減速時(shí)間應(yīng)短，調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。應(yīng)能對(duì)主軸負(fù)載進(jìn)行檢測(cè)控制，有過(guò)載報(bào)警功能。(3) 有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸(C軸)的控制功能。要求主軸能與其

38、他進(jìn)給軸同時(shí)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，如在車(chē)螺紋、攻絲等加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速與直線坐標(biāo)軸進(jìn)給速度之間應(yīng)保持一定的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。(4) 具有恒線速切削功能。如在端面車(chē)削加工時(shí)，有時(shí)要求采用恒定的表面線速度，這就要求主軸轉(zhuǎn)速能隨著車(chē)削直徑的改變而自動(dòng)變化。(5) 主軸準(zhǔn)停控制功能。在加工中心上自動(dòng)換刀時(shí)或執(zhí)行某些特定的加工動(dòng)作時(shí)，要求主軸需停在一個(gè)固定不變的方位上，這就需要主軸有高精度的準(zhǔn)停控制功能。 2主軸調(diào)速與驅(qū)動(dòng)主軸驅(qū)動(dòng)的調(diào)速電機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。直流電動(dòng)機(jī)可采用改變電樞電壓(降壓調(diào)速)或改變勵(lì)磁電流(弱磁調(diào)速)的方法實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，降壓調(diào)速可獲得恒轉(zhuǎn)矩，弱磁調(diào)速可獲得恒功率輸出。交流電動(dòng)機(jī)目前

39、廣泛采用矢量控制的變頻調(diào)速方法，變頻器應(yīng)同時(shí)有調(diào)頻兼調(diào)壓的功能以適應(yīng)負(fù)載特性的要求。僅采用無(wú)級(jí)調(diào)速，雖然可使主軸齒輪箱大為簡(jiǎn)化，但其低速段輸出扭矩常常無(wú)法滿足機(jī)床強(qiáng)力切削的要求。數(shù)控機(jī)床常用機(jī)電結(jié)合的方法，即同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速和機(jī)械齒輪變速兩種方法，按照控制指令自動(dòng)調(diào)速，以同時(shí)滿足對(duì)主傳動(dòng)調(diào)速和輸出大扭矩的要求。數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)主要有以下四種配置方式。(1) 帶有變速齒輪的主傳動(dòng)，如圖1-12(a)所示。通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，增大輸出扭矩，可以滿足主軸低速時(shí)有足夠的扭矩輸出。滑移齒輪的移動(dòng)大都采用開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制的液壓撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2) 通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)，如圖1-1

40、2(b)所示。電動(dòng)機(jī)與主軸通過(guò)形帶或同步齒形帶傳動(dòng)，不用齒輪傳動(dòng)，可避免振動(dòng)和噪聲。適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。(3) 用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸，如圖1-12(c)所示。高速時(shí)，通過(guò)皮帶直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；低速時(shí)，另一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。(4) 內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖1-12(d)所示。這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，提高了主軸部件的剛度；但輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸的影響較大。 圖1-12 數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)方式3主軸準(zhǔn)停裝置加工中心的主軸部件上的主軸準(zhǔn)停裝置，就是使主軸每次都能準(zhǔn)確地停在固定不變的周向位置上，以保證自動(dòng)換刀時(shí)主軸上的端面鍵能對(duì)準(zhǔn)刀柄上

41、的鍵槽。主軸準(zhǔn)停裝置一般分為機(jī)械式和電氣式兩種。如圖1-13所示是一電氣式準(zhǔn)停裝置的原理圖。在帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的帶輪的端面上裝有一個(gè)厚墊片，墊片上裝有一個(gè)體積很小的永久磁鐵，在主軸箱體對(duì)應(yīng)與主軸準(zhǔn)停的位置上，裝有一磁傳感器。當(dāng)主軸需要停轉(zhuǎn)換刀時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出主軸準(zhǔn)停的指令，電機(jī)降速，在主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)幾圈且永久磁鐵對(duì)準(zhǔn)磁傳感器時(shí)，磁傳感器發(fā)出回應(yīng)信號(hào)，經(jīng)放大后，有定向電路控制主軸電機(jī)停在規(guī)定的周向位置上。 圖1-13 主軸準(zhǔn)停裝置1.3.4 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng)方向數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系是采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系。如圖1-14所示，X、Y、Z直線進(jìn)給坐標(biāo)系按右手定則規(guī)定，而圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓

42、周進(jìn)給坐標(biāo)軸A、B、C則按右手螺旋定則判定。機(jī)床各坐標(biāo)軸及其正方向的確定原則是： 圖1-14 笛卡爾直角坐標(biāo)系統(tǒng)(1) 先確定Z軸。以平行于機(jī)床主軸的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)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(biāo)則平行于該主軸軸線。若沒(méi)有主軸，則規(guī)定垂直于工件裝夾表面的坐標(biāo)軸為Z軸。Z軸正方向是使刀具遠(yuǎn)離工件的方向。如立式銑床，主軸箱的上、下或主軸本身的上、下即可定為Z軸，且是向上為正；若主軸不能上下動(dòng)作，則工作臺(tái)的上、下便為Z軸，此時(shí)工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)的方向定為正向。(2) 再確定X軸。X軸為水平方向且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如車(chē)床、外圓磨床)上，X軸

43、的運(yùn)動(dòng)方向是徑向的，與橫向?qū)к壠叫?。刀具離開(kāi)工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是正方向。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)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?yàn)閄軸正向，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?yàn)閄軸正向。(3) 最后確定Y軸。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。如圖1-15是機(jī)床坐標(biāo)系示例。圖1-15 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系示例(a) 臥式車(chē)床；(b) 立式銑床 上述坐標(biāo)軸正方向，均是假定工件不動(dòng)，刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而確定的方向，即刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。但在實(shí)際機(jī)床加工時(shí)，有很多都是刀具相對(duì)不動(dòng)，而工件相對(duì)于

44、刀具移動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的情況。此時(shí)，應(yīng)在各軸字母后加上“”表示工件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。按相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，工件運(yùn)動(dòng)的正方向恰好與刀具運(yùn)動(dòng)的正方向相反，即有： +X = -X+Y = -Y +Z = -Z+A = -A+B =-B +C =-C事實(shí)上，不管是刀具運(yùn)動(dòng)還是工件運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)行編程計(jì)算時(shí)，一律都是假定工件不動(dòng)，按刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)來(lái)編程。機(jī)床操作面板上的軸移動(dòng)按鈕所對(duì)應(yīng)的正負(fù)運(yùn)動(dòng)方向，也應(yīng)該是和編程用的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)方向相一致。比如，對(duì)立式數(shù)控銑床而言，按+X軸移動(dòng)鈕或執(zhí)行程序中+X移動(dòng)指令，應(yīng)該是達(dá)到假想工件不動(dòng)，而刀具相對(duì)工件往右(+X)移動(dòng)的效果。但由于在X、Y平面方向，刀具實(shí)際上是不移動(dòng)的，所以

45、相對(duì)于站立不動(dòng)的人來(lái)說(shuō)，真正產(chǎn)生的動(dòng)作卻是工作臺(tái)帶動(dòng)工件在往左移動(dòng)(即+X運(yùn)動(dòng)方向)。若按+Z軸移動(dòng)鈕，對(duì)工作臺(tái)不能升降的機(jī)床來(lái)說(shuō)，應(yīng)該就是刀具主軸向上回升；而對(duì)工作臺(tái)能升降而刀具主軸不能上下調(diào)節(jié)的機(jī)床來(lái)說(shuō)，則應(yīng)該是工作臺(tái)帶動(dòng)工件向下移動(dòng)，即刀具相對(duì)于工件向上提升。此外，如果在基本的直角坐標(biāo)軸X、Y、Z之外，還有其他軸線平行于X、Y、Z，則附加的直角坐標(biāo)系指定為U、V、W和P、Q、R，如圖1-16所示。圖1-16 多軸數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系示例(a) 臥式鏜銑床；(b) 六軸加工中心 1.3.5 機(jī)床原點(diǎn)、參考點(diǎn)和工件原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它是機(jī)床上的一個(gè)固定的點(diǎn)，由制造廠家確定。機(jī)床坐標(biāo)

46、系是通過(guò)回參考點(diǎn)操作來(lái)確立的，參考點(diǎn)是確立機(jī)床坐標(biāo)系的參照點(diǎn)。數(shù)控車(chē)床的機(jī)床原點(diǎn)多定在主軸前端面的中心，數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)多定在進(jìn)給行程范圍的正極限點(diǎn)處，但也有的設(shè)置在機(jī)床工作臺(tái)中心，使用前可查閱機(jī)床用戶手冊(cè)。參考點(diǎn)(或機(jī)床原點(diǎn))是用于對(duì)機(jī)床工作臺(tái)(或滑板)與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)與控制的點(diǎn)，一般都是設(shè)定在各軸正向(或負(fù)向)行程極限點(diǎn)的位置上。該位置是在每個(gè)軸上用擋塊和限位開(kāi)關(guān)精確地預(yù)先調(diào)整好的，它相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)，一個(gè)固定值。每次開(kāi)機(jī)啟動(dòng)后，或當(dāng)機(jī)床因意外斷電、緊急制動(dòng)等原因停機(jī)而重新啟動(dòng)時(shí)，都應(yīng)該先讓各軸返回參考點(diǎn)，進(jìn)行一次位置校準(zhǔn)，以消除上次運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的位置誤差。

47、在對(duì)零件圖形進(jìn)行編程計(jì)算時(shí)，必須要建立用于編程的坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)即為程序原點(diǎn)。而要把程序應(yīng)用到機(jī)床上，程序原點(diǎn)應(yīng)該放在工件毛坯的什么位置，其在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是多少，這些都必須讓機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)知道，這一操作就是對(duì)刀。編程坐標(biāo)系在機(jī)床上就表現(xiàn)為工件坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)就稱之為工件原點(diǎn)。工件原點(diǎn)一般按如下原則選?。?1) 工件原點(diǎn)應(yīng)選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上。這樣可以直接用圖紙標(biāo)注的尺寸，作為編程點(diǎn)的坐標(biāo)值，減少數(shù)據(jù)換算的工作量。(2) 能使工件方便地裝夾、測(cè)量和檢驗(yàn)。(3) 盡量選在尺寸精度、光潔度比較高的工件表面上，這樣可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。(4) 對(duì)于有對(duì)稱幾何形狀的零件

48、，工件原點(diǎn)最好選在對(duì)稱中心點(diǎn)上。 車(chē)床的工件原點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線上，多定在工件的左端面或右端面。銑床的工件原點(diǎn)，一般設(shè)在工件外輪廓的某一個(gè)角上或工件對(duì)稱中心處，進(jìn)刀深度方向上的零點(diǎn)，大多取在工件表面，如圖1-17所示。對(duì)于形狀較復(fù)雜的工件，有時(shí)為編程方便可根據(jù)需要通過(guò)相應(yīng)的程序指令隨時(shí)改變新的工件坐標(biāo)原點(diǎn)；對(duì)于在一個(gè)工作臺(tái)上裝夾加工多個(gè)工件的情況，在機(jī)床功能允許的條件下，可分別設(shè)定編程原點(diǎn)獨(dú)立地編程，再通過(guò)工件原點(diǎn)預(yù)置的方法在機(jī)床上分別設(shè)定各自的工件坐標(biāo)系。圖1-17 坐標(biāo)原點(diǎn)與參考點(diǎn)對(duì)于編程和操作加工采取分開(kāi)管理機(jī)制的生產(chǎn)單位，編程人員只需要將其編程坐標(biāo)系和程序原點(diǎn)填寫(xiě)在相應(yīng)的工藝卡片上即

49、可。而操作加工人員則應(yīng)根據(jù)工件裝夾情況適當(dāng)調(diào)整程序上建立工件坐標(biāo)系的程序指令，或采用原點(diǎn)預(yù)置的方法調(diào)整修改原點(diǎn)預(yù)置值，以保證程序原點(diǎn)與工件原點(diǎn)的一致性。1.3.6 絕對(duì)坐標(biāo)編程和相對(duì)坐標(biāo)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(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)是相對(duì)于線段的起點(diǎn)來(lái)計(jì)量的話，稱之為相對(duì)坐標(biāo)或增量坐標(biāo)表達(dá)方式。若按這種方式進(jìn)行編程，則稱之為相對(duì)坐標(biāo)編程。當(dāng)所有坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均從某一固定的坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的話，就稱之為絕對(duì)坐標(biāo)表達(dá)方式，按這種方式進(jìn)行編程即為絕對(duì)坐標(biāo)編程。例如，要從圖1-18中的A點(diǎn)走到B點(diǎn)。用絕對(duì)坐標(biāo)編程為：X12.0 Y15.0；若用相對(duì)坐標(biāo)編程則為：X-

50、18.0 Y-20.0。采用絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，程序指令中的坐標(biāo)值隨著程序原點(diǎn)的不同而不同；而采用相對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，程序指令中的坐標(biāo)值則與程序原點(diǎn)的位置沒(méi)有關(guān)系。同樣的加工軌跡，既可用絕對(duì)編程也可用相對(duì)編程，但有時(shí)候，采用恰當(dāng)?shù)木幊谭绞?，可以大大?jiǎn)化程序的編寫(xiě)。因此，實(shí)際編程時(shí)應(yīng)根據(jù)使用狀況選用合適的編程方式。這可在以后章節(jié)的編程訓(xùn)練中體會(huì)出來(lái)。 圖1-18 絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)1.4 數(shù)控編程基礎(chǔ)在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，要把加工零件的全部工藝過(guò)程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)，以信息的形式記錄在控制介質(zhì)上，用控制介質(zhì)上的信息來(lái)控制機(jī)床，實(shí)現(xiàn)零件的全部加工過(guò)程。從分析零件圖紙到獲得數(shù)控機(jī)床所需控制介質(zhì)的全部過(guò)程

51、，即稱之為數(shù)控編程。1.4.1 數(shù)控加工程序的格式數(shù)控程序按程序段(行)的表達(dá)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。固定順序格式屬于早期采用的數(shù)控程序格式，因其可讀性差、編程不直觀等原因，現(xiàn)已基本不用。表格順序格式程序的每個(gè)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。當(dāng)某一項(xiàng)數(shù)值為零時(shí)，其數(shù)值雖然可省略，但分隔符卻不能省略；否則，在數(shù)控裝置讀取數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)出錯(cuò)。比如，國(guó)產(chǎn)數(shù)控快走絲線切割機(jī)床所采用的3B、4B程序格式，就是這種表格順序格式類型。地址數(shù)字格式程序是目前國(guó)際上較為通用的一種程序格式。其組成程序的最基本的單位稱之為“字”，每個(gè)字由地址

52、字符(英文字母)加上帶符號(hào)的數(shù)字組成。各種指令字組合而成的一行即為程序段，整個(gè)程序則由多個(gè)程序段組成。即：字母+符號(hào)+數(shù)字指令字程序段程序。一般地，一個(gè)程序行可按如下形式書(shū)寫(xiě)：N04 G02 X43 Y43F42 S04 T02 M02程序行中：N04N表示程序段號(hào)，04表示其后最多可跟4位數(shù)，數(shù)字最前的0可省略不寫(xiě)。G02G為準(zhǔn)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(xiě)。X43，Y43坐標(biāo)功能字，表示后跟的數(shù)字值有正負(fù)之分，正號(hào)可省略，負(fù)號(hào)不能省略。43表示小數(shù)點(diǎn)前取4位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后可跟3位數(shù)。程序中作為坐標(biāo)功能字的主要有作為第一坐標(biāo)系的X、Y、Z；平行于X、Y、Z的第二坐

53、標(biāo)字U、V、W；第三坐標(biāo)字P、Q、R以及表示圓弧圓心相對(duì)位置的坐標(biāo)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(duì)應(yīng)坐標(biāo)字A、B、C等等。坐標(biāo)數(shù)值單位由程序指令設(shè)定或系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。 F42F為進(jìn)給速度指令字，42表示小數(shù)點(diǎn)前取4位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后可跟2位數(shù)。S04S為主軸轉(zhuǎn)速指令字，04表示其后最多可跟4位數(shù)，數(shù)字最前的0可省略不寫(xiě)。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(xiě)。M02M為輔助功能字，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(xiě)。上述各代碼字的功能含義將由后面的章節(jié)詳細(xì)介紹，在此不再贅述?？傮w來(lái)說(shuō)，在地址數(shù)字格式程序中代碼字的排列順序沒(méi)

54、有嚴(yán)格的要求，不需要的代碼字可以不寫(xiě)。整個(gè)程序的書(shū)寫(xiě)相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較自由的。如圖1-19所示，要銑削一個(gè)軌跡為長(zhǎng) 10 mm、寬8 mm的長(zhǎng)方形，其程序可簡(jiǎn)單編寫(xiě)如下：圖1-19 編程圖例O0011N1 G92 X10.0 Y5.0 Z50.0N2 S500 M03N3 G90 G00 Z10.0G01 Z-5.0 F100 M08G91 G41 Y5.0 D01 G01 Y8.0X10.0Y-8.0X-10.0G40 Y-5.0 M09G90 G0 Z50.0 M05M02主程序番號(hào)建立工件坐標(biāo)系讓主軸以500 r/min正轉(zhuǎn) 快速下刀到上表面附近工進(jìn)下刀，同時(shí)開(kāi)切削液切入，同時(shí)加刀補(bǔ)銑短邊

55、銑長(zhǎng)邊銑短邊銑長(zhǎng)邊切出，取消刀補(bǔ)，關(guān)切削液快速提刀，主軸停停機(jī)結(jié)束 另外，為了方便程序編寫(xiě)，有時(shí)也往往將一些多次重復(fù)用到的程序段，單獨(dú)抽出做成子程序存放，這樣就將整個(gè)加工程序做成了主-子程序的結(jié)構(gòu)形式。在執(zhí)行主程序的過(guò)程中，如果需要，可多次重復(fù)調(diào)用子程序，有的還允許在子程序中再調(diào)用另外的子程序，即所謂“多層嵌套”，從而大大簡(jiǎn)化了編程工作。至于主-子程序結(jié)構(gòu)的程序例子，將會(huì)在后面實(shí)際加工應(yīng)用中列舉出來(lái)，到時(shí)再慢慢體會(huì)。即使是廣為應(yīng)用的地址數(shù)字程序格式，不同的生產(chǎn)廠家，不同的數(shù)控系統(tǒng)，由于其各種功能指令的設(shè)定不同，所以對(duì)應(yīng)的程序格式也有所差別。在加工編程時(shí)，一定要先了解清楚機(jī)床所用的數(shù)控系統(tǒng)及其編

56、程格式后才能著手進(jìn)行。當(dāng)然，有些機(jī)床的程序格式不一定都會(huì)采用上述那樣的格式說(shuō)明方法，可能會(huì)采用表格分別說(shuō)明的方式，如某機(jī)床列出其編程指令方式是：最大指令值99 999.999 mm，即相當(dāng)于X53的坐標(biāo)字要求。1.4.2 程序編制的過(guò)程及方法1程序編制過(guò)程數(shù)控程序的編制應(yīng)該有如下幾個(gè)過(guò)程：(1) 分析零件圖紙。要分析零件的材料、形狀、尺寸、精度及毛坯形狀和熱處理要求等，以便確定該零件是否適宜在數(shù)控機(jī)床上加工，或適宜在哪類數(shù)控機(jī)床上加工。有時(shí)還要確定在某臺(tái)數(shù)控機(jī)床上加工該零件的哪些工序或哪幾個(gè)表面。 (2) 確定工藝過(guò)程。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(duì)刀點(diǎn)、

57、走刀路線)，并確定加工用量等工藝參數(shù)(如切削進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削寬度和深度等)。(3) 數(shù)值計(jì)算。根據(jù)零件圖紙和確定的加工路線，算出數(shù)控機(jī)床所需輸入數(shù)據(jù)，如零件輪廓相鄰幾何元素的交點(diǎn)和切點(diǎn)，用直線或圓弧逼近零件輪廓時(shí)相鄰幾何元素的交點(diǎn)和切點(diǎn)等的計(jì)算。(4) 編寫(xiě)程序單。根據(jù)加工路線計(jì)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(xiě)零件加工程序單。此外，還應(yīng)填寫(xiě)有關(guān)的工藝文件，如數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、工件安裝和零點(diǎn)設(shè)定卡片等。(5) 制備控制介質(zhì)。按程序單將程序內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)(如穿孔紙帶)上作為數(shù)控裝置的輸入信息。應(yīng)根據(jù)所用機(jī)床能識(shí)別的控制介質(zhì)類型制備相應(yīng)的控制介質(zhì)。

58、(6) 程序調(diào)試和檢驗(yàn)?？赏ㄟ^(guò)模擬軟件來(lái)模擬實(shí)際加工過(guò)程，或?qū)⒊绦蛩偷綑C(jī)床數(shù)控裝置后進(jìn)行空運(yùn)行，或通過(guò)首件加工等多種方式來(lái)檢驗(yàn)所編制出的程序，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤應(yīng)及時(shí)修正，一直到程序能正確執(zhí)行為止。2程序編制方法數(shù)控程序的編制方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。(1) 手工編程。從零件圖樣分析及工藝處理、數(shù)值計(jì)算、書(shū)寫(xiě)程序單、制穿孔紙帶直至程序的校驗(yàn)等各個(gè)步驟，均由人工完成，則屬手工編程。對(duì)于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件來(lái)說(shuō)，編程計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序量不大，手工編程即可實(shí)現(xiàn)。但對(duì)于形狀復(fù)雜或輪廓不是由直線、圓弧組成非圓曲線零件；或者是空間曲面零件即使由簡(jiǎn)單幾何元素組成，但程序量很大，因而計(jì)算相當(dāng)繁瑣，手工編程

59、困難且易出錯(cuò)，則必須采用自動(dòng)編程的方法。(2) 自動(dòng)編程。編程工作的大部分或全部由計(jì)算機(jī)完成的過(guò)程稱自動(dòng)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(yǔ)言編寫(xiě)一個(gè)源程序或者將圖形信息輸入到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行處理，計(jì)算出刀具中心的軌跡，編寫(xiě)出加工程序清單，并自動(dòng)制成所需控制介質(zhì)。由于走刀軌跡可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪出，所以可方便地對(duì)編程錯(cuò)誤及時(shí)修正。 1.4.3 程序傳送的載體程序送入CNC裝置是通過(guò)控制介質(zhì)(即程序信息載體)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體的載體有多種，如穿孔紙帶、磁帶、軟磁盤(pán)和MDI手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入等。1穿孔紙帶、磁帶、軟磁盤(pán)穿孔紙帶、磁帶、軟磁盤(pán)等是早期數(shù)控機(jī)床上常用的控制介質(zhì)。把數(shù)控程序

60、按一定的規(guī)則制成穿孔紙帶或?qū)⒊绦蛐畔⒈４嬖跀?shù)據(jù)磁帶、軟磁盤(pán)上，數(shù)控機(jī)床通過(guò)紙帶閱讀裝置、磁帶機(jī)或軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，把程序信息讀出或轉(zhuǎn)存到機(jī)床系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，然后由系統(tǒng)控制機(jī)床動(dòng)作。圖1-20所示是國(guó)際通用的八單位紙帶代碼兩種標(biāo)準(zhǔn)格式(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)電子工業(yè)學(xué)會(huì)(EIA)中的一種，它是以每排實(shí)有信息孔總數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)來(lái)區(qū)分的。為此，需要在系統(tǒng)中進(jìn)行格式以及奇偶校驗(yàn)等選項(xiàng)的設(shè)置。圖1-20 八單位數(shù)控紙帶2直接電纜連接的DNC傳送大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床都具有直接用電纜線通過(guò)RS232端口實(shí)現(xiàn)PC與機(jī)床系統(tǒng)聯(lián)接的DNC通信方式。編程人員可以在計(jì)算機(jī)上使用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行編程，然后通過(guò)軟件傳輸模