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1、数控技术与数控机床全册配套数控技术与数控机床全册配套 最完整精品课件最完整精品课件1 第一章第一章 绪论绪论 数数 控控 车车 床床 数数 控控 铣铣 床床 加加 工工 中中 心心 加工中心加工中心 数控钻床数控钻床 数控车床的主要内部结构数控车床的主要内部结构 FANUCFANUC数控系统（显示器及操作面板）数控系统（显示器及操作面板） 西门子系统的显示操作部件、驱动器、可编程控制器西门子系统的显示操作部件、驱动器、可编程控制器 两个概念两个概念 机床数控技术：机床数控技术：是以是以数字化的信息处理数字化的信息处理实现机床实现机床自动控自动控 制制的一门技术。的一门技术。 数控机床：数控机床

2、：采用这种控制技术控制的机床采用这种控制技术控制的机床 一一 数控机床的产生及发展数控机床的产生及发展 产生：产生：1952年，美国年，美国PASONS公司和麻省理工学院（公司和麻省理工学院（MIT） 合作研制了第一台数控铣床。合作研制了第一台数控铣床。 发展：发展： 第一代：第一代：1952年，电子管控制数控机床年，电子管控制数控机床 第二代：第二代：1959年，晶体管控制数控机床年，晶体管控制数控机床 第三代：第三代：1965年，集成电路数控机床年，集成电路数控机床 以上三代数控系统都是采用硬件逻辑数控系统，称为以上三代数控系统都是采用硬件逻辑数控系统，称为硬硬 件数控系统件数控系统，即，

3、即NC（Numerical Control）系统）系统 一一 数控机床的产生及发展数控机床的产生及发展 第四代：第四代：1970年，小型计算机数控机床年，小型计算机数控机床 第五代：第五代：1974年，微处理器数控机床年，微处理器数控机床 第六代：第六代：1990年，基于个人年，基于个人PC机数控机床机数控机床 以上三代数控系统都是采用软件处理数字信息数控系统，称以上三代数控系统都是采用软件处理数字信息数控系统，称 为为软件数控系统软件数控系统，即，即CNC（Computer Numerical Control）系统）系统 一一 数控机床的产生及发展数控机床的产生及发展 我国数控机床的发展：我

4、国数控机床的发展： 1958年，开始研制数控机床年，开始研制数控机床 1975年，研制出第一台加工中心年，研制出第一台加工中心 改革开放以来，由于引进国外的数控系统与伺服系统，使我国数改革开放以来，由于引进国外的数控系统与伺服系统，使我国数 控机床得到迅速的发展，但是，同先进的工业国家相比还存在不控机床得到迅速的发展，但是，同先进的工业国家相比还存在不 小的差距小的差距 一一 数控机床的产生及发展数控机床的产生及发展 世界知名生产厂家：世界知名生产厂家： 国际上最大的数控系统生产厂是国际上最大的数控系统生产厂是日本日本FANUC公司公司，1年生产年生产5万万 套以上系统，占世界市场份额的套以上

5、系统，占世界市场份额的50%左右左右 其次，其次，德国的西门子公司德国的西门子公司，约占市场份额的，约占市场份额的25% 再次，西班牙发格，意大利菲地亚，法国的再次，西班牙发格，意大利菲地亚，法国的NUM，日本的三菱、，日本的三菱、 安川安川 我国生产厂家：我国生产厂家： 华中数控、北京航天机床数控集团、广州数控等，厂家规模小，华中数控、北京航天机床数控集团、广州数控等，厂家规模小， 年产不超过年产不超过400套套 二二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作原理 数控机床的组成数控机床的组成 控制介质控制介质 人机人机 交互设备交互设备 PLC 计算机计算机 数控装置数控装置 辅助控制

6、装置辅助控制装置 主轴驱动系统主轴驱动系统 进给驱动系统进给驱动系统 反馈系统反馈系统 机机 床床 位置位置 速度速度 数控系统数控系统 数控机床的组成 输入输出 设备 计算机 数控 装置 伺服 系统 受 控 设 备 二二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作原理 1 控制介质控制介质 又称信息载体。又称信息载体。 现在常用的控制介质：软硬磁盘现在常用的控制介质：软硬磁盘 2 人机交互设备人机交互设备 键盘和显示器键盘和显示器 二二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作原理 3 计算机数控装置（计算机数控装置（CNC） 输入接口输入接口输出接口输出接口运算器运算器 控制器控制器

7、 存储器存储器 二二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作原理 4 进给伺服系统进给伺服系统 伺服伺服驱动系统的作用，是把来自数控装置的位置控制移动驱动系统的作用，是把来自数控装置的位置控制移动 指令转变成机床工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或指令转变成机床工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或 精确定位。精确定位。 常用的伺服电机：常用的伺服电机： 步进电机步进电机 采用脉冲驱动方式采用脉冲驱动方式 直流伺服电机直流伺服电机 采用模拟式驱动方式采用模拟式驱动方式 交流伺服电机交流伺服电机 采用模拟式驱动方式采用模拟式驱动方式 二二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作

8、原理 5 主轴驱动系统主轴驱动系统 早期的数控机床一般采用三相感应同步电动机配上多级变速箱早期的数控机床一般采用三相感应同步电动机配上多级变速箱 作为主要驱动方式。作为主要驱动方式。 现代数控机床绝大部分采用交流主轴驱动系统，由现代数控机床绝大部分采用交流主轴驱动系统，由PLC控制。控制。 6 辅助控制装置辅助控制装置 由于采用由于采用PLC进行控制，所以该部分变的十分简单，包括刀库进行控制，所以该部分变的十分简单，包括刀库 的转位换刀、工件自动交换、工件夹紧放松、回转工作台、液压泵、的转位换刀、工件自动交换、工件夹紧放松、回转工作台、液压泵、 冷却泵等控制接口电路。冷却泵等控制接口电路。 二

9、二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作原理 7 PLC 只对数控机床进行辅助控制。其作用只把计算机送来的辅助只对数控机床进行辅助控制。其作用只把计算机送来的辅助 控制指令转换成强电信号，控制机床动作。控制指令转换成强电信号，控制机床动作。 CNC与与PLC功能的区别功能的区别 CNC 主要完成与数字运算和管理有关的功能。主要完成与数字运算和管理有关的功能。 PLC主要完成与逻辑运算有关的动作。主要完成与逻辑运算有关的动作。 二二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作原理 PLC的类型的类型 内装型内装型PLC ：从属于从属于CNC。 二者共用一个二者共用一个CPU，如，如SI

10、NUMERIK810，820 可单独使用一个可单独使用一个CPU，如，如FANUC的的0与与15系统系统 由于设计时统一考虑，因此整体结构上合理、实用、性能价格比高由于设计时统一考虑，因此整体结构上合理、实用、性能价格比高 独立型独立型PLC ：不属于不属于CNC。 如果数控机床的功能扩展和变更时，不至于使原系统做很大的变动如果数控机床的功能扩展和变更时，不至于使原系统做很大的变动 二二 数控机床的组成及工作原理数控机床的组成及工作原理 8 反馈系统反馈系统 作用：检测速度、位置等反馈给作用：检测速度、位置等反馈给CNC以纠正偏差以纠正偏差 按有无检测元件，按有无检测元件，CNC系统：开环，闭

11、环，半闭环系统：开环，闭环，半闭环 三三 数控机床的加工运动数控机床的加工运动 机械加工是由切削的主运动和进给运动完成的，控制主运动机械加工是由切削的主运动和进给运动完成的，控制主运动 可以得到合理的切削速度，控制进给运动则可得到各种不同的加可以得到合理的切削速度，控制进给运动则可得到各种不同的加 工表面。工表面。 曲线都是由折线近似得来的，根据插补的方法不同，所得的曲线都是由折线近似得来的，根据插补的方法不同，所得的 轨迹也不同，有三种：逐点比较法，轨迹也不同，有三种：逐点比较法，DDA法，时间分割法。法，时间分割法。 三三 数控机床的加工运动数控机床的加工运动 逐点比较法逼近折线逐点比较法

12、逼近折线 三三 数控机床的加工运动数控机床的加工运动 DDA法逼近折线法逼近折线 三三 数控机床的加工运动数控机床的加工运动 时间分割法逼近折线时间分割法逼近折线 四四 数控机床的优缺点数控机床的优缺点 1 优点优点 1）用数控机床加工可以获得较高的加工精度，加工质量稳定。）用数控机床加工可以获得较高的加工精度，加工质量稳定。 2）具有较高的生产率）具有较高的生产率 3）功能多）功能多 4）对不同的零件的适应性强）对不同的零件的适应性强 换程序即可换程序即可 5）能够完成普通机床不能完成的复杂表面加工）能够完成普通机床不能完成的复杂表面加工 如螺旋桨面如螺旋桨面 6）减轻工人的劳动强度，提高经

13、济效益）减轻工人的劳动强度，提高经济效益 2 缺点缺点 1）价格昂贵，一次投资较大。）价格昂贵，一次投资较大。 2）维修和操作复杂）维修和操作复杂 五五 数控机床的分类数控机床的分类 1 按工艺用途分类按工艺用途分类 1）普通数控机床：）普通数控机床：车床、镗床、铣床、磨床、齿轮加工机床、数车床、镗床、铣床、磨床、齿轮加工机床、数 控压力加工机床、数控电加工机床等等控压力加工机床、数控电加工机床等等 2） 加工中心：加工中心：是带有刀库和自动换刀机械手的数控机床。是带有刀库和自动换刀机械手的数控机床。 五五 数控机床的分类数控机床的分类 2 按加工路线分类按加工路线分类 1 ）点位控制数控机床

14、：）点位控制数控机床： 2） 轮廓加工轮廓加工数控机床：数控机床： 五五 数控机床的分类数控机床的分类 3 按有无检测装置分类按有无检测装置分类 1)开环控制系统的数控机床开环控制系统的数控机床 2)全闭环控制系统的数控机床全闭环控制系统的数控机床 3) 半闭环控制系统的数控机床半闭环控制系统的数控机床 五五 数控机床的分类数控机床的分类 4 按可联动的坐标轴数分类按可联动的坐标轴数分类 坐标联动数：坐标联动数：指同一个插补程序控制的移动坐标数。指同一个插补程序控制的移动坐标数。 1）两坐标轴联动：）两坐标轴联动：只能加工平面曲线表面只能加工平面曲线表面 2）三坐标轴联动：）三坐标轴联动：只能

15、加工三维空间表面只能加工三维空间表面 3）五坐标轴联动：）五坐标轴联动：可加工螺旋桨表面可加工螺旋桨表面 六六 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 （1）高生产效率）高生产效率 （2）高精度）高精度 （3）网络化）网络化 第二章第二章 零件加工程序的编制零件加工程序的编制 第一节第一节 概述概述 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 主要内容；分析零件图纸，确定加工工艺过程，进行数学处理，编写 程序清单，制作控制介质，进行程序检查，输入程序以及工件试 切。 分 析 零 件 图 样 工 艺 处 理 数 学 处 理 编 写 程 序 清 单 程 序 输 入 程 序 检 查

16、 数 控 系 统 数 控 机 床 试 切 零件 毛坯 成品 零件 2-1 数控机床的编程步骤 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 (一一)分析零件图样和工艺处理分析零件图样和工艺处理 1 选择合适的对刀点选择合适的对刀点 对刀点对刀点-刀具相对零件运动的起点，又称起刀点。刀具相对零件运动的起点，又称起刀点。 刀位点刀位点-刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。 立铣刀、端铣刀和钻头而言，是指他们的底面中心；立铣刀、端铣刀和钻头而言，是指他们的底面中心； 球头铣刀，是指球头球心；球头铣刀，是指球头球心； 对车刀和镗刀是

17、指它们的刀尖。对车刀和镗刀是指它们的刀尖。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 选择对刀点的原则选择对刀点的原则: (1)为了提高零件加工精度，刀具的起点应尽量选在零件的设计为了提高零件加工精度，刀具的起点应尽量选在零件的设计 基准或工艺基准上。基准或工艺基准上。 (2)对刀点应选在对刀方便的位置，便于观察和检测。对刀点应选在对刀方便的位置，便于观察和检测。 (3)对刀点的选择应便于坐标值的计算。对刀点的选择应便于坐标值的计算。 (4)在加工中心上，由于加工过程中要进行换刀，每次换刀所选在加工中心上，由于加工过程中要进行换刀，每次换刀所选 择的换刀位置要在工件的外部

18、，以免换刀时刀具与工件相碰。择的换刀位置要在工件的外部，以免换刀时刀具与工件相碰。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 2确定加工路线确定加工路线 加工路线加工路线加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹。加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹。 加工线路的确定应考虑以下几方面的问题加工线路的确定应考虑以下几方面的问题: (1)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀 时间时间 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 n 个 b a n 个 b a 红线长红线长=b+2=b+2（n-1n-1）

19、a+a+切入段切入段+ +切出段切出段 蓝线长=nb+(n-1)a +切入段+切出段 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽 可能多的加工内容，尽量减少或缩短空行程。可能多的加工内容，尽量减少或缩短空行程。 用4次大的背吃刀量， 再用一次精车全部外 表面。 车削大余量走刀路线 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 (2)在车削与铣削零件时，应尽量避免径向切入和切出，而应在车削与铣削零件时，应尽量避免径向切入和切出，而应 沿零件的切向切入和切出。沿零件的切向

20、切入和切出。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 铣内圆轮廓，路线为1A23（偏心圆）B4（工件轮廓）B5 （偏心圆）C61。 非圆曲线平面轮廓的铣削同样要切入和切出延伸。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件 轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两 几何元素的交点处。几何元素的交点处。 加工过程中，工件、刀具、夹具、机床系统处于弹性变形的平加工过程中，工

21、件、刀具、夹具、机床系统处于弹性变形的平 衡状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态。刀衡状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态。刀 具会在进给停顿处的零件表面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免具会在进给停顿处的零件表面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免 进给停顿。进给停顿。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 3)要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对细长零件或薄板零要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对细长零件或薄板零 件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸。件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸。 此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量

22、和机床、刀此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀 具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，以及具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，以及 在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 图a用行切法，路线短，但工件轮廓周边有较大的残留余量。 图b为环切法，计算较复杂且路线较长。 图c用行切法粗铣，最后精铣轮廓一周，既保证了加工质量，又使计算简单，路 线也较短。 铣内槽走刀路线 a 行切法 b 环切法 c 行切法最后环切一刀光整轮廓表面 一一 数控机床程序编

23、制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 图a为矩形走刀路线，当轴向进刀时切削力陡增，排屑不畅，易崩刀 图b为斜线走刀路线，切削截面由小逐渐增大，切削力渐增，排屑也畅，切 削条件得以改善。由于取消了轴向进刀，程序段数可减少一半。 数 控 车 床 加 工 陀 螺 转 子 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 3 程序编制中的误差程序编制中的误差 编程误差：编程误差：程序编制的允许误差。一般为工件允许误差的程序编制的允许误差。一般为工件允许误差的1/51/10。 SP =f（a， b， c） 式中：式中： a为用近似计算法逼近零件轮廓时产生的误差，它出现在用直线为用近似

24、计算法逼近零件轮廓时产生的误差，它出现在用直线 或圆弧去逼近零件轮廓的情况；或圆弧去逼近零件轮廓的情况； b为插补误差，它表示插补加工出的线段与理论线段的误差，该为插补误差，它表示插补加工出的线段与理论线段的误差，该 误差与数控系统的插补功能即插补算法及某些参数有关。误差与数控系统的插补功能即插补算法及某些参数有关。 c为圆整误差，它表示在编程中，因数据处理、小数圆整而产生为圆整误差，它表示在编程中，因数据处理、小数圆整而产生 的误差，为减小误差值，一般采用的误差，为减小误差值，一般采用“累计进位法累计进位法”代替传统的四舍五代替传统的四舍五 入法，可避免产生累积误差。入法，可避免产生累积误差

25、。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤 (二二)数学处理数学处理 先建立一个工件坐标系，根据图纸的要求，计算出刀先建立一个工件坐标系，根据图纸的要求，计算出刀 具的运动轨迹。具的运动轨迹。 (三三)编写零件程序清单编写零件程序清单 加工路线和工艺参数确定后，编写程序清单。加工路线和工艺参数确定后，编写程序清单。 (四四)程序输入程序输入 现代数控机床，多采用键盘把程序输入到计算机中。在现代数控机床，多采用键盘把程序输入到计算机中。在 通信控制的机床中，程序可以由计算机接口传送。通信控制的机床中，程序可以由计算机接口传送。 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程

26、序编制的内容和步骤 (五五)程序校验和试切削程序校验和试切削 校验通常的方法是将控制的内容输入到数控装置中进行校验通常的方法是将控制的内容输入到数控装置中进行 机床的空运转检查。机床的空运转检查。 对于平面轮廓的工件，可在机床上用笔代替刀具。坐标对于平面轮廓的工件，可在机床上用笔代替刀具。坐标 纸代替工件进行空运行进行绘图。纸代替工件进行空运行进行绘图。 对于空间曲面零件，可用木料或塑料工件进行试切，以对于空间曲面零件，可用木料或塑料工件进行试切，以 此检查机床运动轨迹与动作的正确性。此检查机床运动轨迹与动作的正确性。 在具有图形显示的机床上，用模拟刀具进行试削过程的在具有图形显示的机床上，用

27、模拟刀具进行试削过程的 方法进行校验。方法进行校验。 二二数控机床的编程方法数控机床的编程方法 手动编程手动编程 定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高 （熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺 知识和数值计算能力）知识和数值计算能力） 适用：适用： 几何形状不太复杂的零件；几何形状不太复杂的零件； 三坐标联动以下加工程序三坐标联动以下加工程序 二二数控机床的编程方法数控机床的编程方法 自动编程自动编程： 定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系定义：编程人员根据零件图纸的

28、要求，按照某个自动编程系 统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算 机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程 序。序。 适用：适用： 形状复杂的零件形状复杂的零件 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数 千个孔的零件）千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲 线轮廓的计算）线轮廓的计算） 二二数控机床的编程方法数控机床的编程方法 图形交互式自动编程图形交互式自动编程 定义：利用被加工零件的二维和

29、三维图形，由专用软定义：利用被加工零件的二维和三维图形，由专用软 件用窗口对话框的方式生成的加工程序。件用窗口对话框的方式生成的加工程序。 适用：对复杂的曲面加工更为方便。适用：对复杂的曲面加工更为方便。 第二节第二节 数控机床编程的基础知识数控机床编程的基础知识 一一程序的结构与格式程序的结构与格式 加工程序加工程序 主程序和子程序主程序和子程序 程序段程序段(block) 字字(word) 字母和数据字母和数据 N 程序段序号 准备功能字 坐标字 进给功能字 主轴转速功能字 刀具功能字 辅助功能字 结束符 GX.Y.F STM ; 一一程序的结构与格式程序的结构与格式 图图2-2 2-2

30、点位加工过程点位加工过程 二二功能字功能字 1 准备功能字（准备功能字（G代码）代码）:使机床做某种操作的指令。使机床做某种操作的指令。G00G99 u模态代码一旦执行就保持有效，直到同组另一代码出现模态代码一旦执行就保持有效，直到同组另一代码出现 u非模态代码只有在它所在的程序段内有效非模态代码只有在它所在的程序段内有效 二二功能字功能字 2 坐标字（尺寸字）坐标字（尺寸字） X Y Z U V W P Q R A B C I J K 3 进给功能字进给功能字F: 它给出的是刀具中心的进给速度，指各坐标方向速度的它给出的是刀具中心的进给速度，指各坐标方向速度的 矢量和。单位取决于数控系统的工

31、作方式和用户的规定。可以是矢量和。单位取决于数控系统的工作方式和用户的规定。可以是 mm/min、in/min、r/min、mm/r、in/r、/min 4 主轴转速功能字主轴转速功能字S:规定主轴转速。如规定主轴转速。如S300表示主轴转速为表示主轴转速为300r/min 5 刀具功能字刀具功能字T: 进行换刀或选刀进行换刀或选刀 二二功能字功能字 6 辅助功能字辅助功能字(M功能功能)：表示机床在操作时，各种辅助动作及其状表示机床在操作时，各种辅助动作及其状 态。态。M00M99。分模态与非模态。分模态与非模态 u辅助功能代码与坐标代码同时执行辅助功能代码与坐标代码同时执行 G00 M08

32、 快进与开冷却液快进与开冷却液 u坐标移动指令之前执行坐标移动指令之前执行M代码。代码。“前置前置” G00 M03 快进与主轴正转快进与主轴正转 u反之反之“后置后置” G00 M02 快进与程序结束快进与程序结束 uM00: 程序停止程序停止 M01: 可选择程序停止可选择程序停止 M02 :程序结束，指针指向程序头程序结束，指针指向程序头 M30 : 程序结束并倒带，指针指向程序头程序结束并倒带，指针指向程序头 二二功能字功能字 7 刀具偏置字刀具偏置字( D和和H ) uG42 D01 uG43 H02 第三节第三节 坐标系坐标系 一一坐标轴坐标轴 2-3 右手坐标系统 一一坐标轴坐标

33、轴 一一坐标轴坐标轴 1)Z轴：轴： 对于车床、磨床等主轴带动工件旋转，对于铣床、钻床、镗床等对于车床、磨床等主轴带动工件旋转，对于铣床、钻床、镗床等 主轴带着刀具旋转，那么与主轴平行的坐标轴即为主轴带着刀具旋转，那么与主轴平行的坐标轴即为z轴。轴。 如果机床没有主轴如果机床没有主轴(如牛头刨床如牛头刨床)或有多个主轴，那么或有多个主轴，那么z轴垂直于工轴垂直于工 件装卡面。件装卡面。 主轴能摆动主轴能摆动 n在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时， 则该坐标便是则该坐标便是Z坐标；坐标； n若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标

34、平行，则取垂直于工若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工 件装夹面的方向为件装夹面的方向为Z坐标。坐标。 立式5轴数控铣床的坐标系 一一坐标轴坐标轴 正方向：远离工件的方向。正方向：远离工件的方向。 一一坐标轴坐标轴 一一坐标轴坐标轴 一一坐标轴坐标轴 2)X轴：轴： X轴一般是水平的，平行于工件的装卡面。轴一般是水平的，平行于工件的装卡面。 工件旋转的机床（如车床、磨床等），工件旋转的机床（如车床、磨床等），X轴的方向是在工件的轴的方向是在工件的 径向上并平行于刀具移动面，且是刀具远离工件的方向。径向上并平行于刀具移动面，且是刀具远离工件的方向。 一一坐标轴坐标轴 对于刀具旋转

35、的机床（如铣床、镗床、钻床等）对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等） u如如Z轴是水平的，从主轴向工件方向看，轴是水平的，从主轴向工件方向看，X轴的正方向指向右。轴的正方向指向右。 一一坐标轴坐标轴 u如如Z轴是垂直的，单立柱机床，从刀具主轴看向立柱，轴是垂直的，单立柱机床，从刀具主轴看向立柱，X轴的正方轴的正方 向指向右。向指向右。 立式5轴数控铣床的坐标系 一一坐标轴坐标轴 一一坐标轴坐标轴 3）Y轴轴 按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。 一一坐标轴坐标轴 龙门数控铣床 一一坐标轴坐标轴 4）旋转运动）旋转运动A、B和和C轴轴 A、B和和C轴分别表示轴分别

36、表示X、Y和和Z轴的旋转方向，按照右旋螺纹前轴的旋转方向，按照右旋螺纹前 进的方向。进的方向。 一一坐标轴坐标轴 5）附加坐标轴）附加坐标轴 U、V、W和和P、Q、R， 与与X、Y、Z平行。平行。 立式5轴数控铣床的坐标系 一一坐标轴坐标轴 卧式车床立式铣床 一一坐标轴坐标轴 卧式铣床五坐标摆动式镗铣床 一一坐标轴坐标轴 一一坐标轴坐标轴 一一坐标轴坐标轴 二二坐标系坐标系 1 机床坐标系 是机床上固有的坐标系，是机床回参考点操作完成以后建立的。一旦 建立起来就不受控制程序和设定新坐标系的影响。 选用机床坐标系的指令:G53 二二坐标系坐标系 2 工件坐标系 工件零点偏置 二二坐标系坐标系 Y

37、 轴 偏 置 量 X轴偏置量 工件原点 Z轴偏置量 Y轴 机床原点 X轴 Z轴 卧式数控机床的坐标系 X轴 Z 轴 偏 置 量 Y轴 Y轴偏置量 X轴偏置量 机床原点 工件原点 立式数控机床的坐标系 Z轴 二二坐标系坐标系 设定工件坐标系指令：G54 G55 G56 G57 G58 G59 G59.1 G59.2 G59.3 二二坐标系坐标系 图2-8 设定工件坐标系举例 二二坐标系坐标系 图2-9 机床坐标关系 二二坐标系坐标系 图2-10 改变工件坐标系 二二坐标系坐标系 可使用多种方法改变偏置表中的工件坐标系的零点值，常用可使用多种方法改变偏置表中的工件坐标系的零点值，常用 的是手动修改

38、和通过程序来修改。的是手动修改和通过程序来修改。 A-B9系列数控系统的程序修改指令格式系列数控系统的程序修改指令格式: G10 L2 P_X_Y_Z_; 二二坐标系坐标系 3 设定工件坐标系设定工件坐标系 ISO标准规定设定工件坐标系的选择指令是标准规定设定工件坐标系的选择指令是G92(非模态非模态) G92 X_Y_; 图2-11 设定工件坐标系 二二坐标系坐标系 G92的另一种功能是移动由的另一种功能是移动由G54G59.3规定的坐标系。规定的坐标系。 二二坐标系坐标系 4 工件坐标系的零点偏置工件坐标系的零点偏置 G52 X_Y_Z_; G52和和G92的区别的区别: N5 G01 G

39、55 X25 Y25; N6 G52 X10 Y10; 二二坐标系坐标系 取消工件坐标系的零点偏置取消工件坐标系的零点偏置: （1）用）用G52 X0Y0Z0 （2）用）用G92移动有零点偏置的坐标系移动有零点偏置的坐标系 （3）程序执行结束遇到）程序执行结束遇到M30或或M02代码代码 第四节第四节 常用编程指令常用编程指令 一快速定位方式一快速定位方式(G00) G00 X_Y_Z_; (模态模态) 二二直线插补方式直线插补方式 G01 X_Y_Z_F_;(模态模态) 三三圆弧插补指令圆弧插补指令G02 G03 XY平面平面: G17 G02(G03) X_Y_ I_J_(R_) F_;

40、XZ平面平面: G18 G02(G03) X_Z_ I_K_(R_) F_; YZ平面平面: G19 G02(G03) Z_Y_ J_K_(R_) F_; 三三圆弧插补指令圆弧插补指令G02 G03 例题 如图所示，设起刀点在坐标原点O，刀具沿A-B-C路 线切削加工，使用绝对坐标与增量坐标方式编程。 绝对坐标编程 G90 G17 G00 X200 Y40 M03 S500 ； G03 X140 Y100 I-60 (或R60) F100； G02 X120 Y60 I-50 (或R50)； G00 X0 Y0 M05 M02； 增量坐标编程 G91 G17 G00 X200 Y40 M03

41、S500； G03 X-60 Y60 I-60 (或R60) F100； G02 X-20 Y-40 I-50 (或R50)； G00 X-120 Y-60 M05 M02； 四四暂停指令暂停指令G04 G04 X_ 五五返回参考点指令返回参考点指令G27 G28 G29 G27 返回参考点校验返回参考点校验,检查机床是否准确返回参考点检查机床是否准确返回参考点, G27 X_Y_ G28 自动返回参考点自动返回参考点,G28 X_Y_ G29 从参考点自动返回从参考点自动返回,G29 X_Y_ G28 X158 Y90 T01; M06 T02; G29 X216 Y30; X Y A B

42、R C 30 60 90 36158216 G28 G29 六六螺旋线的加工螺旋线的加工 G17 G02(G03) X_Y_Z_I_J_(R_)F_; G18 G02(G03)X_Z_Y_I_K_(R_)F_; G19 G02(G03)Y_Z_X_J_K_(R_)F_; G90 G17 G03 X0 Y10 Z5 I-10 F100; 图2-17 螺旋线插补 七七 切削螺纹切削螺纹指令指令G33(模态模态) G33 X_(Y_)Z_F_; 螺纹认头螺纹认头 螺纹切削应注意在两端设置足够的升速螺纹切削应注意在两端设置足够的升速 进刀段进刀段f 和降速退刀段和降速退刀段f 图2-18 切削螺纹 七

43、七 切削螺纹切削螺纹指令指令G33(模态模态) G90 G33 X10 Z100 F4; 八八极坐标编程极坐标编程 起动极坐标编程指令 G16 停止极坐标编程指令G15(模态) G16; X_Y_;或X_Z_;或Y_Z_; G15; 八八极坐标编程极坐标编程 增量方式极坐标编程 八八极坐标编程极坐标编程 绝对方式极坐标编程 绝对方式 ； 八八极坐标编程极坐标编程 八八极坐标编程极坐标编程 图2-22 螺栓孔加工（增量和 绝对方式转换） 九九刀具长度偏置指令刀具长度偏置指令G43 G44 G49 G43 H_Z_; G44 H_Z_; 九九刀具长度偏置指令刀具长度偏置指令G43 G44 G49

44、十十刀具位置偏置指令刀具位置偏置指令G45 G48 G45(或G46 G47 G48) X_Y_H(D)_; 十一十一 刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令G40 G41 G42 G41(G42) D_X_Y_(X_Y_或Y_Z_); 十一十一 刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令G40 G41 G42 图2-9 用刀具半径补偿加工轮廓线 十一十一 刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令G40 G41 G42 粗、精加工的补偿方法：设精加工余量为。 先人工输入(r + )的偏置量，即可进行粗加工。 精加工时，输入刀具半径为r的偏置量，即可进行最 终轮廓的加工。 粗、精加工的补偿法 练习练习: F(135,9

45、0) J(45,60) F(135,90) J(45,60) N01 G00 G54 G90 X0 Y90 ； N02 G43 Z0 H03 S440 M03； N03 G41 G17 X28 D30 ； N04 G01 X30 F100 ； N05 X60 Y120； N06 G02 X90 Y90 I0 J-30； N07 G01 X120； N08 G02 X150 Y120 I30 J0； N09 G01 X135 Y90； N10 X150 Y60; N11X120； N12 X90 Y30； N13 X45 Y60； N14 X30 Y90； N15 G40 G00 X0 Y90；

46、 N16 Y0； N17 G49 Z300 M05； N18 M30； 第五节第五节 子程序和固定循环子程序和固定循环 一一 子程序子程序 1. 子程序的格式 O * * * * 子程序 . 子程序主体 . M99；子程序结束指令 2. 子程序调用 M98 P* * * *L_； 注意，在子程序中，如果控制系统在读到M99以前读到M02或M30，则程 序停止。 一一 子程序子程序 3. M99的功能 M99既可用在主程序中,也可用在子程序中,作为返回命令代码 在主程序中,其作用: (1) 执行程序中所有指令包括M99右边的指令 (2) 清除所有的模态代码 (3) 将当前主程序复位到第一个零件程

47、序段 (4) 零件程序复位后自动执行循环启动,零件程序开始被执行 在子程序中,其作用: (1) 只执行M99之前的指令,M99后边的指令将不被执行 (2) 通知控制系统子程序结束 一一 子程序子程序 4. 子程序调用举例 一一 子程序子程序 5. 子程序嵌套 二二 固定循环固定循环 钻孔 G81 用于中心钻加工定位孔和一般孔加工 指令格式 G81 X_ Y_ Z_ R_ F_L _； 初始点 R点 G98 G99 Z 第六节第六节 用户宏程序用户宏程序 一一 概述概述 若AB=CD=20,BC=AD=40,OI=20,OJ=20,则 G65 P9801 I20.0 J20.0 U60.0 V4

48、0.0; 二二 变量变量 1 变量的种类变量的种类 （1）局部变量）局部变量#1#33 （2）公用变量（全局变量）公用变量（全局变量）#100#199、#500#699 （3）系统变量）系统变量 如：刀具补偿如：刀具补偿#2000#2200、工件偏置量、工件偏置量#5201#5326、报警、报警 信息信息#3000、模态信息、模态信息#4001#4120（#4002为为G17G19，若当，若当 前值为前值为G17平面，则平面，则#4002值为值为17） 二二 变量变量 G65 P2012 A10.0 I5.0 J0 K0 I0 J30 K9 二二 变量变量 三三 变量的运算变量的运算 在宏程序

49、中可进行加减乘除、函数运算、数据处理和逻辑运算在宏程序中可进行加减乘除、函数运算、数据处理和逻辑运算 数值运算的格式为：数值运算的格式为： #i= 如如:#101=#2+#8*COS#1 四四 转移和循环命令转移和循环命令 1 无条件转移命令无条件转移命令:GOTO 格式格式:GOTO n 2 条件转移命令条件转移命令: 格式格式: IF 转移条件转移条件 GOTO n 如如:IF #i EQ #j GOTO 991 3 无条件循环指令无条件循环指令 格式格式: DO m; END m 4 条件循环指令条件循环指令 格式格式: WHILE 循环条件循环条件 DO m； END m； 五五 宏程

50、序调用命令宏程序调用命令 1 非模态调用非模态调用 格式：格式： G65 P_ L_ A_B _ 2 模态调用模态调用 格式：格式： G66 P_ （宏程序号）（宏程序号）L_（重复次数）（重复次数）A _B_ ； X _Y _; X _Y _; G67; 六六 用户宏程序举例用户宏程序举例 铣刀铣内圆表面时的情况，当把刀具引到圆心的上方以后，铣刀铣内圆表面时的情况，当把刀具引到圆心的上方以后， 可调用下面的宏程序加工。图中，可调用下面的宏程序加工。图中，I为加工圆半径，为加工圆半径，C为趋近圆为趋近圆 半径，省略后取半径，省略后取I/2，R是快速趋近位置，是快速趋近位置，Z为孔底面位置为孔底