數(shù)控加工理論與編程技術(shù)概述

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1、數(shù)控加工理論與編程技術(shù)第一節(jié)、數(shù)控機(jī)床的基本概念1.1、數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床的種類、型號(hào)繁多，按機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分類，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床可分為點(diǎn)位控制（PositionControl）、二維輪廓控制（2DContourControl）和三維輪廓控制（3DContourControl）數(shù)控機(jī)床三大類。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制刀具從一個(gè)位置精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置，在移動(dòng)過程中不作任何加工。這類機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖孔機(jī)床等。二維輪廓控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)能同時(shí)對(duì)兩個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)軌跡控制，加工時(shí)不僅要控制刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且要控制整個(gè)加

2、工過程中的走刀路線和速度。二維輪廓控制數(shù)控機(jī)床也稱為兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。三維輪廓控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)能同時(shí)對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)軌跡控制。三維輪廓控制數(shù)控機(jī)床又可進(jìn)一步分為三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)和五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。1.2、數(shù)控加工及數(shù)控編程數(shù)控加工（NCMachining）——根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數(shù)控加工程序（簡(jiǎn)稱為數(shù)控程序），輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。數(shù)控程序（NCProgram）——輸入NC或CNC機(jī)床，執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令，稱為數(shù)控程序或零件程序。數(shù)控編程（

3、NCProgramming）——生成用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程，稱為數(shù)控編程。第二節(jié)、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)，包括坐標(biāo)系、坐標(biāo)原點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)于數(shù)控加工及編程，是一個(gè)十分重要的概念。每一個(gè)數(shù)控編程員和數(shù)控機(jī)床的操作者，都必須對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)有一個(gè)完整且正確的理解，否則，程序編制將發(fā)生混亂，操作時(shí)更會(huì)發(fā)生事故。1.1、坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用右手直角坐標(biāo)系，其基本坐標(biāo)軸為X、Y、Z直角坐標(biāo)，相對(duì)于每個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)為A、B、C。1.2、坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng)，還是工件運(yùn)動(dòng)、刀具靜止，

4、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)指的是刀具相對(duì)靜止的工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)。（由圖1-5、1-6說明）ISO對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向均有一定的規(guī)定：Z軸定義為平行于機(jī)床主軸的坐標(biāo)軸，如果機(jī)床有一系列主軸，則選盡可能垂直于工件裝夾面的主要軸為Z軸，其正方向定義為從工作臺(tái)到刀具夾持的方向，即刀具遠(yuǎn)離工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向；X軸作為水平的，平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸，它平行于主要的切削方向，且以此方向?yàn)橹鞣较颍籝軸的運(yùn)動(dòng)方向則根據(jù)X軸和Z軸按右手法則確定。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸A、B、C相應(yīng)地在X、Y、Z坐標(biāo)軸正方向上，按右手螺紋前進(jìn)方向來確定。1.3、坐標(biāo)原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)——現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般都

5、有一個(gè)基準(zhǔn)位置（setlocation），稱為機(jī)床原點(diǎn)（machineorigin或homeposition）或機(jī)床絕對(duì)原點(diǎn)（machineabsoluteorigin），是機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)物理位置，其作用是使機(jī)床與控制系統(tǒng)同步，建立測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的起始點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)——與機(jī)床原點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的還有一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)（referencepoint），它也是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，一般不同于機(jī)床原點(diǎn)。一般來說，加工中心的參考點(diǎn)為機(jī)床的自動(dòng)換刀位置。程序原點(diǎn)——對(duì)于數(shù)控編程和數(shù)控加工來說，還有一個(gè)重要的原點(diǎn)就是程序原點(diǎn)（programorigin），是編程人

6、員在數(shù)控編程過程中定義在工件上的幾何基準(zhǔn)點(diǎn)，有時(shí)也稱為工件原點(diǎn)（partorigin）。程序原點(diǎn)一般用G92或G54~G59（對(duì)于數(shù)控鏜銑床）和G50（對(duì)于數(shù)控車床）指定。裝夾原點(diǎn)——除了上述三個(gè)基本原點(diǎn)以外，有的機(jī)床還有一個(gè)重要的原點(diǎn)，即裝夾原點(diǎn)（fixtureorigin）。裝夾原點(diǎn)常見于帶回轉(zhuǎn)（或擺動(dòng)）工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床或加工中心，一般是機(jī)床工作臺(tái)上的一個(gè)固定點(diǎn)，比如回轉(zhuǎn)中心，與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量可通過測(cè)量存入CNC系統(tǒng)的原點(diǎn)偏移寄存器（originoffsetregister）中，供CNC系統(tǒng)原點(diǎn)偏移計(jì)算用。1.4、原點(diǎn)偏移（由圖1-8說明）現(xiàn)代C

7、NC系統(tǒng)一般都要求機(jī)床在回零操作，即使機(jī)床回到機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床參考點(diǎn)之后，通過手動(dòng)或程序命令（比如G92X0Y0Z0）初始化控制系統(tǒng)后，才能啟動(dòng)。機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)之間的偏移值存放在機(jī)床常數(shù)中。初始化控制系統(tǒng)是指設(shè)置機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)X，Y，Z，A，B等的顯示為零。對(duì)于程序員而言，一般只要知道工件上的程序原點(diǎn)就夠了，與機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)及裝夾原點(diǎn)無關(guān)，也與所選用的數(shù)控機(jī)床型號(hào)無關(guān)。但對(duì)于機(jī)床操作者來說，必須十分清楚所選用的數(shù)控機(jī)床上上述各原點(diǎn)及其之間的偏移關(guān)系。數(shù)控機(jī)床的原點(diǎn)偏移，實(shí)質(zhì)上是機(jī)床參考點(diǎn)向編程員定義在工件上的程序原點(diǎn)的偏移。1.1、絕對(duì)坐標(biāo)編程及

8、增量坐標(biāo)編程數(shù)控系統(tǒng)的位置/運(yùn)動(dòng)控制指令可采用兩種編程坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行編程，即絕對(duì)坐