《數(shù)控技術(shù)》課件

1、數(shù) 控 技 術(shù)選用教材：數(shù)控技術(shù) 唐友亮 選用教材：數(shù)控技術(shù) 唐友亮 佘勃 主編 序號(hào) 標(biāo)題 主要內(nèi)容第1章 緒論 數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的概念；數(shù)控機(jī)床工作過(guò)程 ；數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)； 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；國(guó)內(nèi)常見(jiàn)數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介。第2章數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu) 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)要求；數(shù)控機(jī)床的總體布局；主傳動(dòng)系統(tǒng)的組成；主軸準(zhǔn)停；數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。第3章插補(bǔ)原理與刀具補(bǔ)償技術(shù) 插 補(bǔ)的概念；逐點(diǎn)比較法；數(shù)字積分法；數(shù)據(jù)采樣法；刀具補(bǔ)償概念；刀具半徑補(bǔ)償。第4章數(shù)控程序的編制 數(shù)控編程基礎(chǔ) ；數(shù)控車(chē)床編程 ；數(shù)控銑床和加工中心編程 ；宏程序的加工編程；自動(dòng)編程技術(shù)。第5章計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) CNC裝置的主要

2、功能軟件和硬件組成；軟件特點(diǎn)；華中數(shù)控系統(tǒng)HNC210B接口；開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)概念、并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)；PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用。第6章數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)與控制 數(shù)控機(jī)床主軸伺服系統(tǒng)的功能、基本要求主軸驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)、分類(lèi) 主軸調(diào)速與控制 主軸準(zhǔn)停控制。第7章數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)與控制 伺服系統(tǒng)的分類(lèi)；數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本性能及組成；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理、特點(diǎn)和主要特性及其驅(qū)動(dòng)控制；常見(jiàn)位置檢測(cè)元件的結(jié)構(gòu)及工作原理；伺服電機(jī)的工作原理及應(yīng)用；閉環(huán)位置控制系統(tǒng)的基本組成及實(shí)現(xiàn)。第8章數(shù)控機(jī)床選用、安裝調(diào)試、維護(hù)與故障診斷 數(shù)控機(jī)床的選用；數(shù)控機(jī)床的安裝調(diào)試與驗(yàn)收；數(shù)控機(jī)床的維護(hù)；數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)簡(jiǎn)介

3、。北京大學(xué)出版社 教材目錄 第 1 章 緒 論數(shù)控技術(shù) （Technology of Numerical Control） Introduction of Numerical Control 第1章 緒論 (Introduction ) 1.1基本概念（ Basic concepts ）1.2數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程與組成 (Working process and components of Numerically-controlled machine tools)1.3數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍(Characteristics and applied fields of numerically-co

4、ntrolled machinetools)1.4數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)(Classification of numerically-controlled machine tools )1.5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展（Development of numerically-controlled technology ）目 錄第1章 緒論 (Introduction ) “克格勃（克格勃是1954年3月13日至1991年11月6日期間蘇聯(lián)的情報(bào)機(jī)構(gòu)，以實(shí)力和高明而著稱(chēng)于世）從日本成功走私了一批高科技產(chǎn)品，大大降低了潛艇噪音，使美國(guó)海軍難以追蹤-“東芝事件”氣壞美國(guó)朝野”-（歷史一頁(yè)）導(dǎo)入案例：東芝事件看看數(shù)控機(jī)床最

5、風(fēng)光的年代 1987年5月27日，日本警視廳逮捕了日本東芝機(jī)械公司鑄造部部長(zhǎng)林隆二和機(jī)床事業(yè)部部長(zhǎng)谷村弘明。東芝機(jī)械公司曾與挪威康士堡公司合謀，非法向前蘇聯(lián)出口大型銑床等高技術(shù)產(chǎn)品，林隆二和谷村弘明被指控在這起高科技走私案中負(fù)有直接責(zé)任。此案引起國(guó)際輿論一片嘩然，這就是冷戰(zhàn)期間對(duì)西方國(guó)家安全危害最大的軍用敏感高科技走私案件之一東芝事件。 1.數(shù)字控制、數(shù)控技術(shù) 數(shù)字控制（NC)簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控，是一種借助于數(shù)字化信息（數(shù)字、字符或其它符號(hào)）對(duì)某一工作過(guò)程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行編程控制的自動(dòng)化方法。 數(shù)控技術(shù)采用數(shù)字控制的方法對(duì)某一工作過(guò)程實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)控制的技術(shù)。 2.數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床 數(shù)控系統(tǒng)用

6、數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床(NC機(jī)床）數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體的結(jié)合體1.1基本概念（ Basic concepts ） 數(shù)控機(jī)床普通機(jī)床小提示：通常人們提到某一品牌的數(shù)控機(jī)床，比如華中數(shù)控機(jī)床，實(shí)際上是指它的數(shù)控系統(tǒng)的品牌，它與數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家不是一個(gè)概念。每一品牌的數(shù)控系統(tǒng)又包括很多系列，比如華中21系列、18/19系列等。1.1基本概念（ Basic concepts ） 1.1基本概念（ Basic concepts ）Fanuc 0i-C數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成 一、數(shù)控機(jī)床的基本組成 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成、工作原理和過(guò)程 二、數(shù)控機(jī)床的工作原理 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成、工作原理和過(guò)

7、程 數(shù)控機(jī)床的工作原理是數(shù)控裝置內(nèi)的計(jì)算機(jī)對(duì)以數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進(jìn)行一系列處理后，向機(jī)床進(jìn)給等執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)則按其命令對(duì)加工所需各種動(dòng)作，如刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量和速度等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而完成工件的加工。 三、數(shù)控機(jī)床的主要工作過(guò)程 數(shù)據(jù)輸入 內(nèi)部 外部程序編輯器磁盤(pán)、計(jì)算機(jī)通信數(shù)控加工程序 譯 碼幾何、工藝數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)量控制 PLC 刀具交換、切削液開(kāi)關(guān)等 插 補(bǔ) 同 步 調(diào)節(jié)器 反饋位置處理M: 電動(dòng)機(jī)W: 位置傳感器 給定量：X程序輸入加工信息預(yù)處理軌跡插補(bǔ)位置控制狀態(tài)監(jiān)控開(kāi)關(guān)量控制切削加工第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成、工作原理和過(guò)程程序編制 1.適應(yīng)性強(qiáng) 適應(yīng)性

8、，又稱(chēng)柔性，是指數(shù)控機(jī)床隨生產(chǎn)對(duì)象變化而變化的適應(yīng)能力。 2.適于加工形狀復(fù)雜的零件 對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，如直升飛機(jī)的螺旋槳、汽輪機(jī)葉片等，其輪廓為形狀復(fù)雜的空間曲面。 1.3 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍(Characteristics and applied fields of numerically-controlled machine tools) 1.3.1數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 3.加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠 數(shù)控機(jī)床加工的精度高，這與數(shù)控機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)部分的制造精度和各種補(bǔ)償措施有著很大的關(guān)系。在設(shè)計(jì)與制造數(shù)控機(jī)床時(shí)，采取了很多措施使數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件達(dá)到了很高的精度和剛度，使數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的脈

9、沖當(dāng)量普遍達(dá)到了0.010.0001mm。 4.生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率是衡量設(shè)備機(jī)械加工性能主要性能參數(shù)之一。零件的加工效率主要取決于切削加工時(shí)間和輔助加工時(shí)間。 1.3 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍(Characteristics and applied fields of numerically-controlled machine tools) 5.勞動(dòng)強(qiáng)度低 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，其加工的全部過(guò)程都是由數(shù)控系統(tǒng)的控制下完成的，不像傳統(tǒng)加工時(shí)那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，只需要監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，所以大大減小了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。 6.良好的經(jīng)濟(jì)效益 數(shù)控機(jī)床雖然設(shè)備昂貴，加工時(shí)分?jǐn)偟?/p>

10、每個(gè)零件上的設(shè)備折舊費(fèi)較高。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，使用數(shù)控機(jī)床加工可節(jié)省劃線(xiàn)工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用。數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需制作專(zhuān)用夾具，節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用。數(shù)控機(jī)床加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，節(jié)省廠房面積和建廠投資。因此使用數(shù)控機(jī)床可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍(Characteristics and applied fields of numerically-controlled machine tools) 7.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息

11、，特別是在數(shù)控機(jī)床上使用計(jì)算機(jī)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)，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。 小思考：那么數(shù)控機(jī)床有缺點(diǎn)？1.3 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍(Characteristics and applied fields of numerically-controlled machine tools) 1.3 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍(Characteristics and applied fields of numerically-controlled machine tools) 1.3.2數(shù)控機(jī)床適用的范圍1、小批量而又輪番生產(chǎn)的零件；2、幾何形狀復(fù)雜的零

12、件；3、需進(jìn)行多種工序加工的零件； 4、切削余量大的零件；5、加工精度高的零件；6、工藝設(shè)計(jì)會(huì)經(jīng)常變化的零件；7、貴重零件；8、需全部檢測(cè)的零件 。 1.4數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)(Classification of numerically-controlled machine tools ) 數(shù)控機(jī)床規(guī)格品種繁多，分類(lèi)的方法較多，一般按照以下方法分類(lèi)：1.4.1按加工工藝方法分類(lèi)1、金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床 數(shù)控車(chē)床1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 數(shù)控銑床1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 數(shù)控鉆銑床數(shù)控鏜床數(shù)控導(dǎo)軌磨1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 5軸數(shù)控龍門(mén)銑臥式數(shù)控銑1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 銑削加工中心車(chē)

13、削加工中心1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 采用直線(xiàn)電機(jī)的立式加工中心1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 2、金屬成形類(lèi)數(shù)控機(jī)床 常見(jiàn)的金屬成型類(lèi)數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控組合沖床等。 1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床1.4.1按加工工藝方法分類(lèi)3、特種加工數(shù)控機(jī)床 數(shù)控電火花線(xiàn)切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床以及專(zhuān)用組合數(shù)控機(jī)床等。 三維五軸聯(lián)動(dòng)激光切割機(jī) 1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 數(shù)控電火花機(jī)床1.4.1按加工工藝方法分類(lèi) 1.4.2 按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式分類(lèi)按

14、運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式分類(lèi)點(diǎn)位控制輪廓控制直線(xiàn)控制1.點(diǎn)位控制(Point to Point Control )：點(diǎn)位控制嚴(yán)格控制點(diǎn)到點(diǎn)之間的距離，而與所走的路徑無(wú)關(guān) 。 2.（點(diǎn)位）直線(xiàn)控制直線(xiàn)控制機(jī)床主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鏜床等 。1.4.2 按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式分類(lèi) 3.輪廓控制 (Contouring Control)： 輪廓控制機(jī)床有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等 。1.4.2 按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式分類(lèi)指令脈沖步 進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步 進(jìn)電動(dòng)機(jī) 按伺服系統(tǒng)分類(lèi)，數(shù)控機(jī)床可分為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床和全閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 1.開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 工作臺(tái)1.4.3按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制

15、原理分類(lèi) 2.半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床指令值位置比較電路速度控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)1.4.3按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制原理分類(lèi) 3.全閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床指令值位置比較電路速度控制電路伺服電機(jī)速度反饋位置反饋AC工作臺(tái)1.4.3按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制原理分類(lèi)指令脈沖步 進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)指令值位置比較電路速度控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái) 4.混合控制數(shù)控機(jī)床2）半閉環(huán)補(bǔ)償控制數(shù)控機(jī)床1）開(kāi)環(huán)補(bǔ)償控制數(shù)控機(jī)床1.4.3按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制原理分類(lèi) 性能類(lèi)別CPU位數(shù)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分辨率(m)進(jìn)給速度(m/min)其它高級(jí)型325=24,(1m)；=10,(0.1m)三維動(dòng)態(tài)，MAP,數(shù)字交流伺服普及型160.1,10 24

16、,(1m)； 10,(0.1m)字符/圖形交流伺服經(jīng)濟(jì)型8/163100N點(diǎn)在直線(xiàn)上時(shí) 則YiXe-XiYe=0N點(diǎn)在直線(xiàn)下方時(shí) 則YiXe-XiYe=0? (2)進(jìn)給與偏差計(jì)算 判別進(jìn)給方向的原則（與進(jìn)給方向保持一致，必須向誤差減小的方向靠攏，即向軌跡靠攏）3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory） 當(dāng)Fi0時(shí)，沿+X方向走一步，Y不變,X i+1=xi+1, Y i+1=YiF i+1=XeYi+1-YeXi+1= XeYi-Ye(Xi+1)= F i Ye當(dāng)Fi=0時(shí)，沿+X方向走一步， F i+1F i ye Fi0時(shí)，沿+Y方向走一步, F i+1F i xe3.1

17、 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）(4) (3)終點(diǎn)判別 每進(jìn)給一步都要進(jìn)行終點(diǎn)判別，以確定是否到達(dá)直線(xiàn)終點(diǎn)。 判別方法 求總步數(shù)。nXe + Ye ,每走一步，n-1直到n0為止。 終點(diǎn)坐標(biāo)法。每插補(bǔ)一步，判別x=0,y=0=0是否成立，同時(shí)成立時(shí)插補(bǔ)結(jié)束。 最大坐標(biāo)法。例3.1 設(shè)加工第一象限直線(xiàn)OA，起點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)O（0,0），終點(diǎn)為A（3,5），試用逐點(diǎn)比較法對(duì)其進(jìn)行插補(bǔ)，并畫(huà)出插補(bǔ)軌跡。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）2)第一象限直線(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算流程圖圖3.6 第一象限逐點(diǎn)比較法直線(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算流程圖3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation

18、theory）3)象限處理(1)數(shù)學(xué)推理 第二象限直線(xiàn)OE，直線(xiàn)起點(diǎn)，終點(diǎn)E，如圖 3.7 所示。進(jìn)行偏差計(jì)算時(shí)，所有X坐標(biāo)標(biāo)均采用絕對(duì)值，利用第一象限的偏差函數(shù)進(jìn)行判斷和計(jì)算。當(dāng)Fi0時(shí)，刀具應(yīng)向-X進(jìn)給，則Xi+1=Xi-1,Yi+1=Yi當(dāng)Fi0，動(dòng)點(diǎn)N在圓外;當(dāng)Fi0,動(dòng)點(diǎn)N在圓內(nèi)；當(dāng)Fi=0，動(dòng)點(diǎn)N在圓弧上。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）（2）坐標(biāo)進(jìn)給與偏差計(jì)算 加工第一象限逆時(shí)針圓弧時(shí)，刀具的實(shí)際進(jìn)給方向?yàn)?X方向和+Y方向。i，進(jìn)給，XX，YY，XYXi，Y進(jìn)給，XX，YY，XYY3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory） 圖3.1

19、1 第1象限逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）（3）終點(diǎn)判別 圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)可采用與直線(xiàn)插補(bǔ)的方法類(lèi)似，一般采用總步長(zhǎng)法進(jìn)行判別。插補(bǔ)計(jì)算前，先設(shè)置總步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器，即：每插補(bǔ)一次，計(jì)數(shù)器減1，直至“0”例3.2 設(shè)SE為第一象限逆時(shí)針圓弧，起點(diǎn)坐標(biāo)S(4,3)，終點(diǎn)坐標(biāo)為E(0,5)，試用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行插補(bǔ)，并畫(huà)出插補(bǔ)軌跡。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）圖3.12逐點(diǎn)比較法第一象限逆圓弧的插補(bǔ)流程圖 3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）2）逆圓弧插補(bǔ)象限處理 第二象限逆圓弧如圖 3.15，起點(diǎn)S(-Xs

20、,+Ys)，終點(diǎn)E（-Xe,Ye）。（1）當(dāng)Fi0時(shí)，-Y進(jìn)給，Xi+1=Xi,Yi+1=Yi-1（2）當(dāng)Fi0時(shí)，-X進(jìn)給，Xi+1=Xi-1,Yi+1=Yi 同理，可推導(dǎo)第三象限、第四象限逆圓弧的插補(bǔ)算法，其偏差函數(shù)一致，只是進(jìn)給方向要根據(jù)象限的不同作調(diào)整即可。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）3）順圓弧插補(bǔ)及象限處理 第一象限順圓弧與第一象限逆時(shí)針圓弧的偏差計(jì)算公式相同，只是進(jìn)給方向不同：當(dāng)Fi0時(shí)，刀具應(yīng)向-Y方向進(jìn)給一步；當(dāng)Fi0時(shí)，刀具應(yīng)向+X方向進(jìn)給一步。其它象限順圓弧的推導(dǎo)類(lèi)似。 例3.3 設(shè)SE為第一象限順時(shí)針圓弧，起點(diǎn)坐標(biāo)S(0,6)，終點(diǎn)坐標(biāo)為E

21、(6,0)，試用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行插補(bǔ)，并畫(huà)出插補(bǔ)軌跡。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）4）四象限順逆圓弧的插補(bǔ)算法及插補(bǔ)流程圖圖3.15 圓弧四象限進(jìn)給方向3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）5）圓弧過(guò)象限 過(guò)象限前后動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)值的符號(hào)會(huì)改變，但走向不變。過(guò)象限圓弧與坐標(biāo)軸必有交點(diǎn)，動(dòng)點(diǎn)處在坐標(biāo)軸上時(shí)必有一坐標(biāo)為零，因此判斷是否過(guò)象限只要檢查是否有坐標(biāo)值為零即可。3、逐點(diǎn)比較法合成速度 3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory） 當(dāng)進(jìn)行直線(xiàn)插補(bǔ)時(shí)，表示直線(xiàn)與X軸的夾角。當(dāng)=0或90 時(shí) ，此時(shí)合成進(jìn)給速度最大；當(dāng)=45時(shí)， ，此

22、時(shí)合成進(jìn)給速度最小。因此逐點(diǎn)比較法直線(xiàn)插補(bǔ)合成速度隨著被插補(bǔ)直線(xiàn)與X軸的夾角的變化而變化，變化范為 ： 。逐點(diǎn)比較法直線(xiàn)插補(bǔ)的最大合成進(jìn)給速度與最小合成進(jìn)給速度的比值。 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)的合成速度結(jié)論與直線(xiàn)插補(bǔ)相同，只是角為動(dòng)點(diǎn)到圓心的連線(xiàn)與軸之間的夾角。 3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）3.1.5數(shù)字積分法 數(shù)字積分法又稱(chēng)為數(shù)字微分分析法DDA（Digital Differential Analyzer），是利用數(shù)字積分的原理計(jì)算刀具沿坐標(biāo)軸的位移，使刀具沿著所加工的軌跡運(yùn)動(dòng)。數(shù)字積分法插補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算速度快、脈沖分配均勻、容易實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)，可以插補(bǔ)空間直線(xiàn)

23、及平面函數(shù)曲線(xiàn)等，其缺點(diǎn)是速度調(diào)節(jié)不方便，插補(bǔ)精度需要采用一定措施才能滿(mǎn)足要求。 如圖3.19所示，函數(shù)y=f(t)在區(qū)間t0tn的積分，就是該函數(shù)曲線(xiàn)與橫坐標(biāo)在區(qū)間所圍成的面積?，F(xiàn)將區(qū)間t0tn分成間隔為t的子區(qū)間，當(dāng)t足夠小時(shí)，則此面積可以看成許多小面積之和，即積分運(yùn)算可以用這若干小面積的累加求和來(lái)近似。簡(jiǎn)化為：3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory） 圖3.18 函數(shù)的積分 1.DDA法直線(xiàn)插補(bǔ) 圖3.19 DDA直線(xiàn)插補(bǔ)原理 如圖3.19所示，直線(xiàn)的起點(diǎn)在原點(diǎn)O(0,0)，終點(diǎn)為E(Xe,Ye),設(shè)進(jìn)給速度是均勻的，直線(xiàn)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則有：3.1 插補(bǔ)原理（Inter

24、polation theory）在時(shí)間內(nèi)，X和Y方向的移動(dòng)距離微小增量X、Y應(yīng)為3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory） 數(shù)字積分法插補(bǔ)器的關(guān)鍵部件是累加器和被積函數(shù)寄存器，每一坐標(biāo)方向都需要一個(gè)插補(bǔ)器和一個(gè)被積函數(shù)寄存器。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）圖3.21 DDA法直線(xiàn)插補(bǔ)流程圖 圖3.23 第一象限逆圓DDA法插補(bǔ) 3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）例3.4 設(shè)插補(bǔ)第一象限直線(xiàn)，起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)坐標(biāo)為，如圖3.23，坐標(biāo)單位為脈沖當(dāng)量。畫(huà)出DDA法直線(xiàn)插補(bǔ)軌跡。2.DDA法圓弧插補(bǔ)3.1 插補(bǔ)原理（Int

25、erpolation theory）3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）DDA法圓弧插補(bǔ)和直線(xiàn)插補(bǔ)算法的主要區(qū)別有三點(diǎn)：（1）坐標(biāo)值X、Y存入被積函數(shù)寄存器JVX、JVY的對(duì)應(yīng)關(guān)系與直線(xiàn)插補(bǔ)不同，圓弧插補(bǔ)時(shí)X存入JVY，Y存入JVX中。（2）直線(xiàn)插補(bǔ)時(shí)，JVX、JVY寄存器中在寄存的是終點(diǎn)坐標(biāo)值Xe、Ye，是常數(shù)，而圓弧插補(bǔ)中寄存的是動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)Yi、Xi，是個(gè)變量。（3）終點(diǎn)判別方法不同。例3.5 設(shè)有第一象限逆圓弧AB，如圖3.27所示，起點(diǎn)為A（4，0），終點(diǎn)為B（0，4），且寄存器位數(shù)N=3。試用DDA法對(duì)該圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，并畫(huà)出插補(bǔ)軌跡。3.1 插補(bǔ)原理（Inter

26、polation theory）3.DDA法插補(bǔ)的象限處理4.DDA法插補(bǔ)的合成進(jìn)給速度和穩(wěn)速控制1）合成進(jìn)給速度3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）2）穩(wěn)速控制DDA法插補(bǔ)實(shí)施穩(wěn)速的方法有：左移規(guī)格化和按進(jìn)給速度率數(shù)FRN代碼編程等。（1）左移規(guī)格化 直線(xiàn)插補(bǔ)的左移規(guī)格化 直線(xiàn)插補(bǔ)時(shí)，若寄存器中所存數(shù)的最高位為1，稱(chēng)為規(guī)格化數(shù)。對(duì)于規(guī)格化數(shù)，累加兩次運(yùn)算必有一次溢出；而對(duì)于非規(guī)格化的數(shù)，必須作兩次甚至更多次累加運(yùn)算才有溢出，因此規(guī)格化數(shù)據(jù)可以提高累加溢出的頻率，從而提高進(jìn)給速度3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）圓弧插補(bǔ)的左移規(guī)格化 圓弧插補(bǔ)的

27、左移規(guī)格化是使坐標(biāo)值最大的被積函數(shù)寄存器的次高位為1（即保留前一位為零）。（2）按FRN代碼編程所謂FRN（Feed Rate Number）編程就是編制數(shù)控加工程序時(shí)，考慮到直線(xiàn)長(zhǎng)度或圓弧半徑等幾何參數(shù)對(duì)速度的影響，直接將進(jìn)給速度與參數(shù)之比編入程序，從而進(jìn)一步達(dá)到穩(wěn)定DDA法插補(bǔ)速度目的的一種編程方法。（直線(xiàn)）（圓?。?.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）3.1.6數(shù)據(jù)采樣法1、概述 數(shù)據(jù)采樣法的原理是利用一系列首尾相連的微小直線(xiàn)段來(lái)逼近給定的待插補(bǔ)曲線(xiàn)。由于這些線(xiàn)段是按加工時(shí)間來(lái)分割的，因此數(shù)據(jù)采樣法又稱(chēng)為“時(shí)間分割法”。 插補(bǔ)過(guò)程分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。1）插補(bǔ)周期與位

28、置控制周期 相鄰兩個(gè)微小直線(xiàn)段之間的插補(bǔ)時(shí)間間隔稱(chēng)為插補(bǔ)周期Ts，數(shù)控系統(tǒng)中伺服位置環(huán)的采樣控制時(shí)間間隔稱(chēng)為位置控制周期Tc。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）2）插補(bǔ)周期與精度、速度之間的關(guān)系 在利用數(shù)據(jù)采樣法插補(bǔ)圓弧時(shí)，插補(bǔ)誤差與被插補(bǔ)圓弧半徑R成反比，與插補(bǔ)周期Ts以及程編速度F的平方成正比。即Ts越長(zhǎng)、F越大、R越小，圓弧插補(bǔ)的誤差er就越大；反之誤差就越小。對(duì)于給定的圓弧半徑R以及插補(bǔ)誤差er的前提下，為了提高加工效率，獲得較高的進(jìn)給速度F，盡量選用較小的插補(bǔ)周期Ts。對(duì)于插補(bǔ)周期Ts和插補(bǔ)誤差er不變的情況，被加工輪廓的半徑越大，所允許的切削速度就越高。2

29、、數(shù)據(jù)采樣法直線(xiàn)插補(bǔ) 假設(shè)加工平面內(nèi)直線(xiàn)，起點(diǎn)坐標(biāo)為，終點(diǎn)坐標(biāo)為,動(dòng)點(diǎn)，進(jìn)給速度，插補(bǔ)周期為，如圖3.29所示。3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）3.1 插補(bǔ)原理（Interpolation theory）3.數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補(bǔ) 數(shù)據(jù)采樣圓弧插補(bǔ)的思路是在滿(mǎn)足加工精度要求的前提下，用弦線(xiàn)或割線(xiàn)來(lái)代替弧線(xiàn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，即用直線(xiàn)段逼近圓弧。3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)刀具補(bǔ)償一般可分為刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。3.2.1刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償就是在刀具的長(zhǎng)度方向偏移一個(gè)刀具長(zhǎng)度值進(jìn)行修正。 圖3.32 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Too

30、l Compensation)3.2.2刀具半徑補(bǔ)償1刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍?數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)零件的輪廓信息和刀具半徑能夠自動(dòng)計(jì)算出刀具偏移后的中心軌跡，使其自動(dòng)偏移零件輪廓一個(gè)刀具半徑值，這種偏移計(jì)算就稱(chēng)為刀具半徑補(bǔ)償。刀具半徑補(bǔ)償?shù)膬?yōu)越性：（1）在編程時(shí)，不需要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡，直接按零件輪廓編程，簡(jiǎn)化編程。 （2）在加工過(guò)程中刀具磨損或刀具重磨以及中途換刀后，使刀具直徑變化，這時(shí)用刀補(bǔ)功能只須改變刀具半徑的補(bǔ)償值，就無(wú)須再修改加工程序。 3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)（3）可以為下一道工序留下精確余量，且粗、細(xì)加工可引用同一零件加工程序及同一把刀具。（4）用同一加

31、工程序進(jìn)行陰陽(yáng)模的切削加工。2刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^(guò)程圖3.34 刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^(guò)程3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)3B功能刀具半徑補(bǔ)償和C功能刀具半徑補(bǔ)償 B功能刀具補(bǔ)償方法在確定刀具中心軌跡時(shí)，都采用了讀一段，算一段，再走一段的控制方法。 根據(jù)相鄰程序段信息直接求出刀具中心軌跡交點(diǎn)的刀具半徑補(bǔ)償方法已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)了，這種方法被稱(chēng)為C功能刀具半徑補(bǔ)償（簡(jiǎn)稱(chēng)C刀補(bǔ)）（a）B功能刀具補(bǔ)償 （b）C功能刀具半徑補(bǔ)償圖3.36 B功能刀補(bǔ)和C功能刀補(bǔ)示意圖3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)4程序段間轉(zhuǎn)接情況分析（1）縮短型轉(zhuǎn)接：矢量夾角180360，即刀

32、具中心軌跡短于編程軌跡的過(guò)渡方式；（2）伸長(zhǎng)型轉(zhuǎn)接：矢量夾角90180，即刀具中心軌跡長(zhǎng)于編程軌跡的過(guò)渡方式；（3）插入型轉(zhuǎn)接：矢量夾角90，即在兩段刀具中心軌跡之間插入一段直線(xiàn)的過(guò)渡方式。3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)1）刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⒌某绦蚨伍g的轉(zhuǎn)接情況（1）直線(xiàn)與直線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)接3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)（2）直線(xiàn)與圓弧之間的轉(zhuǎn)接3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)2）刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)行過(guò)程的程序段間的轉(zhuǎn)接情況（1）直線(xiàn)與直線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)接3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)（2）直線(xiàn)與圓弧之間

33、的轉(zhuǎn)接3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)（3）圓弧與直線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)接3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)（4）圓弧與圓弧之間的轉(zhuǎn)接3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)3）刀具半徑補(bǔ)償撤消的程序段間的轉(zhuǎn)接情況（1）直線(xiàn)與直線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)接3.2刀具補(bǔ)償技術(shù)(Tool Compensation)（2）圓弧與直線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)接本章重點(diǎn)介紹了輪廓插補(bǔ)的基本概念、基本理論和基本計(jì)算方法以及刀具補(bǔ)償技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，特別是對(duì)常用的幾種插補(bǔ)算法和刀具半徑補(bǔ)償過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。（1）逐點(diǎn)比較法具有算法簡(jiǎn)單、計(jì)算速度快、速度穩(wěn)以及插補(bǔ)誤差不大于一個(gè)脈沖當(dāng)量等優(yōu)

34、點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。逐點(diǎn)比較法的工作過(guò)程可以分為四個(gè)節(jié)拍：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算和終點(diǎn)判別。（2）數(shù)字積分法是輪廓控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的插補(bǔ)方法之一。數(shù)字積分法可以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)，可進(jìn)行空間直線(xiàn)和曲面的插補(bǔ)等。（3）數(shù)據(jù)采樣法又稱(chēng)為“時(shí)間分割法”，是典型的二級(jí)插補(bǔ)計(jì)算方法。其插補(bǔ)計(jì)算主要是指粗插補(bǔ)，使用一系列的首尾相接的微小直線(xiàn)段逼近給定輪廓，基本計(jì)算過(guò)程分為插補(bǔ)準(zhǔn)備與插補(bǔ)計(jì)算共兩步。精插補(bǔ)時(shí)在粗插補(bǔ)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步用微小線(xiàn)段逼近，進(jìn)行數(shù)據(jù)密化。（4）刀具補(bǔ)償分為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償兩大類(lèi)。補(bǔ)償?shù)哪康脑谟诤?jiǎn)化數(shù)控加工程序的編制。計(jì)算的基本原理是根據(jù)被加工零件的幾何形狀及刀具參

35、數(shù)，在刀具長(zhǎng)度方向或半徑方向計(jì)算其補(bǔ)償量，并在輪廓轉(zhuǎn)接處作相應(yīng)的過(guò)渡處理，從而避免了加工過(guò)程中的刀具干涉，改善尖角加工的工藝性。 思考與練習(xí)(Exercises) 思考與練習(xí)(Exercises) 思考與練習(xí)(Exercises) 思考與練習(xí)(Exercises) 第4章 數(shù)控程序的編制 NC Program Preparation數(shù)控技術(shù) （Technology of Numerical Control） 第4章 數(shù)控程序的編制 NC Program Preparation 4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)述（CNC Programming Fundamentals ）4.2數(shù)控車(chē)床編程 (CNC Lat

36、he programming )4.3數(shù)控銑床（加工中心）編程 （Programming of CNC milling machine or machine center） 4.4用戶(hù)宏程序編程 （User macro programming） 4.5自動(dòng)編程 （Automatic Programing） 第4章數(shù)控程序的編制控制 NC Program Preparation 導(dǎo)入案例： 數(shù)控機(jī)床利用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)與加工進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的切削加工。對(duì)于較簡(jiǎn)單的由直線(xiàn)和圓弧構(gòu)成的零件輪廓可以采用手工編程來(lái)完成，對(duì)于常見(jiàn)的橢圓、拋物線(xiàn)、雙曲線(xiàn)等規(guī)則曲線(xiàn)或曲面可采用宏程序進(jìn)行編寫(xiě)加工

37、，對(duì)于形狀較復(fù)雜的具有非規(guī)則曲線(xiàn)曲面的零件一般采用自動(dòng)編程。 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用圖4.1 軸類(lèi)零件 圖4.2 平面輪廓零件 圖4.3 自動(dòng)編程加工的曲面零件 4.1.1數(shù)控編程的概念及分類(lèi)4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals) 1數(shù)控編程的概念 從零件圖紙到制作成控制介質(zhì)的全部過(guò)程稱(chēng)為數(shù)控加工程序的編制，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控編程。 2數(shù)控編程方法數(shù)控編程方法可以分為手動(dòng)編程和自動(dòng)編程。（1）手工編程（2）自動(dòng)編程 手工編程是指零件數(shù)控加工程序編制的各個(gè)步驟 ，均由人工來(lái)完成。 自動(dòng)編程也稱(chēng)計(jì)算機(jī)輔助編程，是借助計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的軟件來(lái)完成數(shù)控程序的編制工作全部或者部分工作。

38、 4.1.2 數(shù)控編程的內(nèi)容及步驟圖4.4 數(shù)控編程步驟 4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)1確定工藝過(guò)程2數(shù)值計(jì)算3編寫(xiě)零件加工程序單4控制介質(zhì)及程序檢驗(yàn)5程序檢驗(yàn)及首件試切削4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)4.1.3 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的確定 目前我國(guó)采用的是JB3051-1999數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名標(biāo)準(zhǔn)。 1. 標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，如圖4.5（a）所示 圖4.5坐標(biāo)軸及運(yùn)動(dòng)方向4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)（1）數(shù)控車(chē)床

39、坐標(biāo)系 Z坐標(biāo)軸與數(shù)控車(chē)床的主軸同軸線(xiàn)，向右為Z正方向（刀具向右運(yùn)動(dòng)增大了刀具與工件之間的距離），旋轉(zhuǎn)方向C表示主軸的正轉(zhuǎn)。X軸一般在水平面內(nèi)，且垂直于Z軸，并平行于工件的裝夾平面,見(jiàn)圖4.6。（2）立式銑床坐標(biāo)系 Z坐標(biāo)軸與立式銑床的直立主軸同軸線(xiàn)，向上為Z正方向。人站在工作臺(tái)前，從刀具主軸向立柱看，向右為X坐標(biāo)軸的正方向，根據(jù)右手直角坐標(biāo)系的規(guī)定確定Y坐標(biāo)軸的方向朝前,見(jiàn)圖4.7。4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals) 圖4.6 刀架類(lèi)型示意圖4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)（3）臥式銑床坐標(biāo)系 見(jiàn)圖4.

40、8圖4.7 立式數(shù)控銑床坐標(biāo)系 圖4.8 臥式數(shù)控銑床坐標(biāo)系4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)3附加坐標(biāo) 當(dāng)數(shù)控機(jī)床的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)多余三個(gè)坐標(biāo)軸時(shí)，則用U、V、W分別表示平行于X、Y、Z軸的第二組直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸。4機(jī)床坐標(biāo)系與編程坐標(biāo)系 機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn)，其坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向視機(jī)床的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)而定. 編程坐標(biāo)系也稱(chēng)工件坐標(biāo)系，是編程人員編程使用的，由編程人員以工件圖樣上的某一點(diǎn)為原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系，這一點(diǎn)稱(chēng)為編程原點(diǎn)（工件原點(diǎn)），編程坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸與機(jī)床坐標(biāo)系相應(yīng)的坐標(biāo)軸平行。4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programmi

41、ng Fundamentals)5起刀點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)、刀位點(diǎn)和換刀點(diǎn) 起刀點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，是零件程序加工的起始點(diǎn) 刀位點(diǎn)是程序編制中。用于表示刀具特征的點(diǎn)，也是對(duì)刀和加工時(shí)的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)。不同類(lèi)型的刀具，刀位點(diǎn)也不同。 圖4.9 刀具刀位點(diǎn)4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals) 一般情況下，對(duì)刀點(diǎn)與起刀點(diǎn)重合，所以把對(duì)刀點(diǎn)也稱(chēng)“程序起點(diǎn)”。對(duì)刀的目的就是確定工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，即通過(guò)對(duì)刀來(lái)建立工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系。 換刀點(diǎn)是指刀具轉(zhuǎn)位更換時(shí)所在的位置。6絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo) 絕對(duì)坐標(biāo)是指點(diǎn)的坐標(biāo)值相對(duì)于編程原點(diǎn)而言的，而

42、點(diǎn)的增量坐標(biāo)是相對(duì)于前一加工點(diǎn)坐標(biāo)而言的。一個(gè)程序段中用的坐標(biāo)值可以是絕對(duì)的，也可以是增量的，甚至可以混合的（絕對(duì)和增量的都有）。4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)4.1.4 數(shù)控加工程序段格式 1.零件加工程序的結(jié)構(gòu) 一般來(lái)講，一個(gè)完整的數(shù)控加工程序包含程序名、程序主體和程序結(jié)束三個(gè)部分。 完整的零件加工程序是由一個(gè)個(gè)程序段組成，每個(gè)程序段是由代碼字(或稱(chēng)指令字) 組成，每個(gè)代碼字又是由地址符和地址符后帶符號(hào)的數(shù)字組成。2.主程序和子程序 數(shù)控加工程序總體結(jié)構(gòu)上可分為主程序和子程序。子程序是單獨(dú)抽出來(lái)按一定的格式編寫(xiě),可被主程序調(diào)用的連續(xù)的程序段。

43、4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)3.程序段格式程序段格式是指一個(gè)程序段中字、字符和數(shù)據(jù)的書(shū)寫(xiě)規(guī)則。目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用字-地址可變程序段格式。4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals) G為準(zhǔn)備功能字，也稱(chēng)G功能、G指令或G代碼，它是使數(shù)控機(jī)床建立起某種加工方式的指令。G功能的代號(hào)已標(biāo)準(zhǔn)化，一般由地址符G加兩位數(shù)字組成，從G00G99共100種。見(jiàn)表4-2 G代碼可分為模態(tài)代碼（續(xù)效代碼）和非模態(tài)代碼（非續(xù)效代碼）兩種。按屬性進(jìn)行分類(lèi)，屬性相同的分在同一組。模態(tài)代碼一經(jīng)使用一直有效，直到被同組的代碼替代為止。同一組

44、的模態(tài)代碼屬性相同，不能再同一程序段中出現(xiàn)，否則只有最后的代碼有效；非同組的模態(tài)代碼可以在同一程序段里面出現(xiàn)。 非模態(tài)代碼，只在該代碼出現(xiàn)的程序段中有效。4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals) M輔助功能代碼，是指令機(jī)床做一些輔助動(dòng)作的代碼，主要用作機(jī)床加工的工藝性指令，可控制機(jī)床的開(kāi)、關(guān)功能（輔助動(dòng)作）。見(jiàn)表4-34.1.5數(shù)控編程中的數(shù)值計(jì)算 數(shù)控編程中的數(shù)值計(jì)算是指根據(jù)工件圖樣要求，按照已經(jīng)確定的加工路線(xiàn)和允許的編程物產(chǎn)，計(jì)算出數(shù)控系統(tǒng)所需要輸入的數(shù)據(jù)。 數(shù)值計(jì)算主要包括：數(shù)值換算、坐標(biāo)值計(jì)算、輔助計(jì)算三個(gè)方面。 4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Pro

45、gramming Fundamentals)1.數(shù)值換算 數(shù)值換算主要包括標(biāo)注尺寸換算和尺寸鏈的解算兩大類(lèi)，而標(biāo)注尺寸換算又包括尺寸換算、公差轉(zhuǎn)換兩種。1）尺寸換算與公差轉(zhuǎn)換圖4.10 標(biāo)注尺寸換算4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)2）尺寸鏈解算圖4.11尺寸鏈解算圖4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)2.坐標(biāo)值計(jì)算 坐標(biāo)值計(jì)算主要有對(duì)零件基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的計(jì)算、刀位點(diǎn)軌跡的計(jì)算和輔助計(jì)算。1）基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的計(jì)算 基點(diǎn)是指幾何元素的連接點(diǎn)。 用若干微小直線(xiàn)段或圓弧段來(lái)逼近給定的曲線(xiàn)，逼近直線(xiàn)或圓弧段的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)

46、點(diǎn)。2）刀位點(diǎn)軌跡的計(jì)算 對(duì)于具有刀具半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)控機(jī)床而言，只要按照?qǐng)D形輪廓來(lái)計(jì)算基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)；而對(duì)于沒(méi)有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控機(jī)床，就要計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)中刀具中心軌跡的交點(diǎn)的坐標(biāo)。4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)3）輔助計(jì)算 輔助計(jì)算主要包括有輔助程序段的坐標(biāo)計(jì)算值、切削用量的輔助計(jì)算、脈沖數(shù)計(jì)算三類(lèi)。4.1數(shù)控編程基礎(chǔ)(CNC Programming Fundamentals)4.2數(shù)控?cái)?shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2.1數(shù)控車(chē)床的編程特點(diǎn)(1)數(shù)控車(chē)削編程時(shí)，可以用直徑編程，也可以用半徑編程,一般采用直徑編程。(2

47、)在一個(gè)程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸方式，可以采用絕對(duì)值編程、增量值編程或二者混合編程。(3)進(jìn)刀和退刀方式,進(jìn)刀時(shí)采用快速走刀接近工件切削起點(diǎn)附近的某個(gè)點(diǎn)（該點(diǎn)為切削起點(diǎn)），再改用切削進(jìn)給，以減少空走刀的時(shí)間，提高加工效率。退刀時(shí)，沿輪廓延長(zhǎng)線(xiàn)退出至工件附近，再快速退刀。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)(4)為提高工件的徑向尺寸精度，X向的脈沖當(dāng)量一般為Z向的一半。(5)為了簡(jiǎn)化編程，數(shù)控裝置通常具備不同形式的固定循環(huán)，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。(6)為提高加工精度，當(dāng)編制圓頭刀程序時(shí)，需要對(duì)刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe progr

48、amming)4.2.2數(shù)控車(chē)削加工工藝1.加工工序的劃分 以粗、精加工劃分工序；以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工內(nèi)容為一道工序；以一次安裝所進(jìn)行的加工內(nèi)容劃分工序；以同一把刀具對(duì)工件的加工內(nèi)容組合為一道工序；按加工部位劃分工序。2進(jìn)給加工路線(xiàn)的確定1）進(jìn)給加工路線(xiàn)的確定原則（1）首先按已定工步順序確定各表面加工進(jìn)給加工路線(xiàn)的順序；（2）保證零件輪廓表面加工后的精度和粗糙度要求（3）尋求最短加工路線(xiàn)（包括空行程路線(xiàn)和切削路線(xiàn)）（4）選擇零件在加工時(shí)變形小的路線(xiàn)（5）簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算和減少程序段4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)（6）根據(jù)工件的形狀、剛度、加工余量和機(jī)床系統(tǒng)的

49、剛度等情況，確定循環(huán)加工次數(shù)；（7）合理設(shè)計(jì)刀具的切入與切出的方向；（8）采用單向趨近定位方法2）粗加工進(jìn)給加工路線(xiàn)的確定 （a）“矩形”循環(huán) （b）沿輪廓形狀等距線(xiàn)循環(huán) （c）“三角形”循環(huán)圖4.14 常用的粗加工進(jìn)給路線(xiàn)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming) 3）空行程最短進(jìn)給路線(xiàn)的確定4）精加工進(jìn)給路線(xiàn)的確定5）螺紋車(chē)削的進(jìn)給路線(xiàn)6）特殊的進(jìn)給路線(xiàn)3夾具的選擇、工件裝夾方法的確定1）夾具的選擇 數(shù)控加工時(shí)夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。 2）夾具的類(lèi)型主要有兩類(lèi)：一類(lèi)用于盤(pán)類(lèi)或短軸類(lèi)零件，工件毛坯裝夾在可調(diào)卡爪的卡

50、盤(pán)（三爪、四爪）中，另一類(lèi)用于軸類(lèi)零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾座頂尖間，工件由主軸上的撥動(dòng)卡盤(pán)傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)3）零件的安裝（1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。（2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾，避免二次裝夾的定位誤差。4切削用量的確定1）主軸轉(zhuǎn)速的確定2）進(jìn)給速度的確定4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)（1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選取。（2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20

51、50mm/min范圍內(nèi)選取。（3）當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求較高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。（4）刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)（2）精車(chē)時(shí)，選擇較?。ǖ惶。┑谋吵缘读縜p和進(jìn)給量f，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度v。3）背吃刀量確定（1）粗車(chē)時(shí)，首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量f,最后確定一個(gè)合適的切削進(jìn)度v 。（3）在安排粗、精車(chē)削用量時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床說(shuō)明書(shū)給定的允許切削用量范

52、圍。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)5刀具的選擇及對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的確定1）刀具的選擇圖4.17 常用車(chē)刀的種類(lèi)、形狀和用途4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)2）對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的確定對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置的原則是：（1）便于數(shù)值計(jì)算和簡(jiǎn)化程序編制。（2）易于找正并在加工過(guò)程中便于檢查。（3）引起的加工誤差小。所謂“換刀點(diǎn)”，是指刀架轉(zhuǎn)動(dòng)換刀時(shí)的位置。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2.3數(shù)控車(chē)床基本編程指令1絕對(duì)值編程和增量值編程 在FANUC 0i Mate-TB系統(tǒng)中，絕對(duì)編程采用地址X、Z編程，增量編程采

53、用地址U、W編程（分別對(duì)應(yīng)X、Z）。2快速定位指令G00 指令格式：G00 X（U）_ Z（W）_ ；4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)3快速定位指令G01 指令格式：G01 X（U）_Z（W）_F_ ；(a)零件圖 圖4.20 G00和G01指令應(yīng)用舉例 4圓弧插補(bǔ)指令G02/G03 1）指令格式格式：終點(diǎn)+半徑 G02/G03 X（U）_ Z（W）_R _F _； 終點(diǎn)+圓心 G02/G03 X（U）_Z（W）_I_K_F_ ；2）圓弧方向的判別 沿與圓弧所在平面垂直的第三坐標(biāo)軸的正方向向負(fù)方向看，圓弧加工起點(diǎn)到加工終點(diǎn)之間的走向?yàn)轫槙r(shí)針，則為順圓弧，用G02

54、指令；否則為逆圓弧，用G03指令。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)(a)前置刀架 (b)后置刀架 圖4.21 圓弧方向判別4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming) 例4.3 試編寫(xiě)圖4.22(a)所示零件的精加工程序。 圖4.22 G02/G03編程舉例5.暫停指令G04指令格式： G04 X _ X 暫停時(shí)間單位為s。 G04 P_ P 暫停時(shí)間單位為ms。G04在前一程序段的進(jìn)給速度降到零之后才開(kāi)始暫停動(dòng)作，在執(zhí)行含G04指令的程序段時(shí)先執(zhí)行暫停功能。6單行程螺紋切削指令

55、G32 指令格式：G32 X(U)_ Z(W)_ F_ ；4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)例4.4 用G32指令編寫(xiě)圖4.23所示的螺紋。圖4.23 螺紋加工實(shí)例4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)7刀具補(bǔ)償功能指令 刀具補(bǔ)償功能可以分為兩類(lèi)：刀具的偏移（即刀具軸向補(bǔ)償）和刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。1)刀具的偏移 刀具的偏移是指刀具的當(dāng)前位置與刀具初始位置（工件輪廓）存在差值時(shí)，可以通過(guò)刀具磨損值的設(shè)定，使刀具在X、

56、Z軸方向加以補(bǔ)償。2)刀具半徑補(bǔ)償 為了保證工件輪廓的精度，加工時(shí)要求刀具的實(shí)際切削點(diǎn)與工件輪廓重合，即要補(bǔ)償?shù)毒叩都獍霃阶兓斐傻闹噶钋邢鼽c(diǎn)與實(shí)際切削點(diǎn)的變化差值，這種補(bǔ)償稱(chēng)為刀具半徑補(bǔ)償。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)8子程序調(diào)用指令M98 1）子程序的格式子程序名也是O開(kāi)頭+數(shù)字，編寫(xiě)與一般的程序基本相同，只是程序結(jié)束符用M99指令，表示子程序結(jié)束并返回到主程序中。2）子程序的調(diào)用 調(diào)用子程序段的格式為:M98 P 表示子程序重復(fù)調(diào)用的次數(shù) 表示被調(diào)用的子程序號(hào)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC L

57、athe programming)4.2.4數(shù)控車(chē)床固定循環(huán)指令1.單一形狀固定循環(huán)1）內(nèi)/外徑車(chē)削固定循環(huán)指令G902）端面車(chē)削固定循環(huán)指令G944.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)例4.6 用G90或G94指令編寫(xiě)圖4.27(a)所示零件的數(shù)控加工程序。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)2.復(fù)合循環(huán)指令 1）精加工循環(huán)指令G70指令格式： G70 P(ns) Q(nf) F ；ns: 精加工形狀程序的第一個(gè)程序段段號(hào)。nf: 精加工形狀程序的最后一個(gè)程序段段號(hào)。 F：指

58、定精加工進(jìn)給速度。 2）內(nèi)/外徑粗車(chē)復(fù)合循環(huán)指令G71 指令格式：G71 U(d) R(e)； G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F ；4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)例4.7 用G71、G70指令編寫(xiě)圖4.29（a）零件加工程序，毛坯為外徑30mm圓棒料。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)3）端面粗車(chē)循環(huán)指令G72指令格式： G72 W（d） R(e)； G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w)；4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe pr

59、ogramming)4）成型（仿形）加工粗車(chē)循環(huán)指令G73指令格式：G73 U（i） W（k） R（d）； G73 P(ns) Q(nf) U(u) W(w)；4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)例4.8 試用編寫(xiě)加工圖4.31所示零件的粗精加工程序，毛坯外徑36mm。4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming) 5）螺紋切削固定循環(huán)指令G92G92可用于切削錐螺紋和圓柱螺紋，其指令格式如下：（1）直螺紋切削循環(huán) 指令格式：G92 X（U） Z（W） F ；（2）錐螺紋切削循環(huán) 指令格式：G92 X（U） Z（W） R F ；4.2數(shù)控車(chē)床編程(

60、CNC Lathe programming)例4.9 用G92指令編寫(xiě)圖4.32螺紋。加工螺紋的圓柱面和寬52的槽已經(jīng)預(yù)先加工好。圖4.32 零件圖 圖4.33 加工軌跡示意圖 4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming) 6）螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令G76指令格式： G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) R(d)； G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q(d) F(L)；4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)4.2數(shù)控車(chē)床編程(CNC Lathe programming)例4.10 如圖4.34（a）所示，運(yùn)用螺紋切削復(fù)合循環(huán)G7