第四章计算机辅助制造优秀PPT.ppt

第四章计算机辅助制造第一页，本课件共有111页考试内容1）掌握CAM概念和数字化制造的概念。2）熟悉CAM支撑系统中硬件和软件的组成。3）熟悉数控加工的概念、数控装置的类型。4）掌握数控机床的组成和工作原理；数控装置硬件结构及内容。5）熟悉数控系统的结构和功能。6）熟悉数控编程的内容和步骤。7）掌握零件数控编程的方法、内容和基本过程。8）熟悉数控编程程序段的格式以及主要G、M代码的含义，能手工编制简单工件的数控加工程序。第二页，本课件共有111页知识要点知识要点1、CAM概述概述中英文定义数字化制造概念2、CAM软硬件系统组成软硬件系统组成软件系统：系统、支撑、应用软件硬件系统：主机、存储器、I/O设备、接口等3、数控加工技术、数控加工技术概念，两种类型：NC式、CNC式数控机床组成（6部分）及工作原理数控装置硬件结构（5个部分）CNC装置的主要作用（9个部分）控制类型与插补类型4、数控编程、数控编程数控编程基本内容基本步骤两种方法程序段的格式G、M代码的含义：G代码：G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42、G90、G91、G92M代码：M00、M02、M03、M04、M05、M06、M19其他：N（顺序号），F（第一进给速度），S（主轴速度），T（第一刀具），XYZ（基本尺寸），UVW（平行于XYZ轴的第二尺寸）第三页，本课件共有111页第第6 6章章4.1 计算机辅助制造概述计算机辅助制造概述CAM（Computer Aided Manufacturing)的概念两方面：狭义两方面：狭义NCNC编程，即数控加工；编程，即数控加工；广义广义包括狭义定义的所有内容外，还包括狭义定义的所有内容外，还包括制造活动中与物流有关过程（如加工、装配、存包括制造活动中与物流有关过程（如加工、装配、存储、检验、输送）的监视、控制和管理。储、检验、输送）的监视、控制和管理。CAM常与常与CAD结合，结合，使使设计师与工艺师设计师与工艺师在计算机系统的辅助下，完在计算机系统的辅助下，完成产品的设计与制造工作。成产品的设计与制造工作。第四页，本课件共有111页 数字化制造数字化制造第第6 6章章 数字化制造是用数字定量、表述、存储、处理数字化制造是用数字定量、表述、存储、处理 和控制和控制产品生产的方法，支持产品全生命周期和企业的全局优化产品生产的方法，支持产品全生命周期和企业的全局优化运作。它是运作。它是CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE集成化技术，是以集成化技术，是以MRPIIMRPII（Manufacture Resource Planning)Manufacture Resource Planning)、MIS MIS(Manufacture Information System)(Manufacture Information System)、PDMPDM为主体的制造信为主体的制造信息支持系统。息支持系统。数字化技术使数字化技术使CAMCAM得到更广泛的应用，得到更广泛的应用，数控机床就数控机床就是是CAMCAM与数字化制造的应用典型。与数字化制造的应用典型。第五页，本课件共有111页 网络化制造网络化制造第第6 6章章 网络化制造网络化制造Networked-Manufacturing SystemNetworked-Manufacturing System(NMS)(NMS)是一种由多种、异构、分布式的制造资源，利用计算机网络组成是一种由多种、异构、分布式的制造资源，利用计算机网络组成的开放式、多平台、相互协作的，能及时灵活地响应客户需求变化的的开放式、多平台、相互协作的，能及时灵活地响应客户需求变化的制造系统，是一种面向群体协同工作并支持开放集成的系统。制造系统，是一种面向群体协同工作并支持开放集成的系统。基本目标：将分散的制造系统基本目标：将分散的制造系统/企业，通过计算机网络连企业，通过计算机网络连接到一起，以提高各个制造系统接到一起，以提高各个制造系统/企业间的信息交流与合作能企业间的信息交流与合作能力，进而力，进而实现实现制造制造资资源的共享源的共享。网网络络化化CAMCAM技技术术主要包括：主要包括：异地加工、基于异地加工、基于WebWeb的数控加工仿真、的数控加工仿真、数控代数控代码码的网的网络络校校验验、数控加工信息的网、数控加工信息的网络传输络传输等。等。第六页，本课件共有111页第第6 6章章4.2 CAM的支撑系统的支撑系统CAD/CAM系统系统硬件系统硬件系统软件系统软件系统计算机计算机外围设备外围设备应用软件应用软件支撑软件支撑软件系统软件系统软件（主机、存储器、I/O及其它通信接口）1、计算机分析软件（如ANSYS、ADAMS等）2、图形支撑软件（如AUtoCAD、CATIA、IDEAS等）3、数据库管理软件（如Foxpro、Oracle、Sybase等）4、计算机网络工作软件（操作系统和语言编译系统如VB、C+等）第七页，本课件共有111页第第6 6章章应用：应用：CAD/CAMCAD/CAM广泛应用于产品设计生产的全过程。广泛应用于产品设计生产的全过程。Pro/EPro/E、UGUG、SolidworksSolidworks、CATIACATIA等软件都具有等软件都具有CAD/CAMCAD/CAM功能，在三维设计和基础上，可在加工模块功能，在三维设计和基础上，可在加工模块经过一系列加工表面的设置，生成零件的加工走刀经过一系列加工表面的设置，生成零件的加工走刀轨迹和数控加工代码，可以将该数控代码输入数控轨迹和数控加工代码，可以将该数控代码输入数控系统中加工出所设计的产品零件。系统中加工出所设计的产品零件。第八页，本课件共有111页数控技术是数字化制造和制造自动化的核数控技术是数字化制造和制造自动化的核心技术支撑心技术支撑第九页，本课件共有111页1 1、数控机床的产生、数控机床的产生 1952 1952年年 美国美国Parsons&MITParsons&MIT世界第一台世界第一台三坐标数控铣床三坐标数控铣床2 2、数控加工、数控加工数控数控-是采用数字化信息实现自动化控制的技术。是采用数字化信息实现自动化控制的技术。数控加工（数控加工（Numerical Control MachineNumerical Control Machine），是数控机床应），是数控机床应用（用（数字化信息数字化信息）实现机床（）实现机床（控制控制）的一种技术。）的一种技术。数控设备的核心是（数控系统）数控加工的概念数控加工的概念一、数控加工概述一、数控加工概述4.3 数控加工技术数控加工技术第十页，本课件共有111页 半半个个世世纪纪以以来来，数数控控技技术术得得到到了了迅迅猛猛的的发发展展，加加工工精精度度和和生生产产效效率率不不断断提提高高。数数控控机机床床的的发发展展至至今今已经历了两个阶段和六代。已经历了两个阶段和六代。NC（硬件式数控系统）CNC（软件式数控系统）19701970年的第四代年的第四代小型计算机小型计算机数控机床数控机床19741974年的第五代年的第五代微型计算机微型计算机（微处理器）（微处理器）数控系统数控系统19901990年的第六代年的第六代基于基于PCPC（PCPC机）机）的数控机床。的数控机床。19521952年的第一代年的第一代电子管电子管数控机床数控机床19591959年的第二代年的第二代晶体管晶体管数控机床数控机床19651965年的第三代年的第三代集成电路集成电路数控机床数控机床 数控机床的发展数控机床的发展随核心部件的变化：随核心部件的变化：NC中的主要功能如输入、译码、插补运算、输出等由硬件连接的逻辑电路实现；而CNC则采用小型机或微机作为控制单元，由软件实现。装置类型装置类型第十一页，本课件共有111页发展趋势发展趋势（1 1）向开放式、基于）向开放式、基于PCPC的第六代发展的第六代发展（2 2）高速度、高精度化）高速度、高精度化（3 3）智能化、柔性化）智能化、柔性化（4 4）工工艺艺复复合合性性和和多多轴轴化化（西西门门子子880880控控制制轴数轴数2424轴）轴）智能化：应用自适应控制技术在加工过程中优化和调整、将人工智能、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM技术、伺服控制、动态数据库管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体；应用专家系统指导加工和故障诊断。柔性化：数控系统本身的柔性（模块化设计、可裁剪性、功能面大等）、群控系统的柔性（物料流、信息流自动动态调整）复合化：工件在一台机床上、一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴或转台等，完成多工序、多表面的复合加工。第十二页，本课件共有111页 数控机床的组成数控机床的组成输入装置计算机数控装置伺服驱动装置机床本体程序载体强电控制装置（主运动、进给运动、辅助操作等）检测装置人与机床的联系编程存储加工零件所需的全部几何和工艺信息。数控代码如何送到数控装置内存数控装置控制面板手工输入或用通信方式由计算机直接传送。关键环节；译码、寄存、运算、处理、输出信号和指令控制机床操作。强电：接受PLC输出的主轴变速、换向、启停，选刀、换刀、工作台、夹具、切削液等，功率放大。伺服：控制坐标轴的进给和精确定位；伺服器件有功能步进电机、伺服电机等。本体：同普比，在精度、静刚度、动刚度、和热刚度等方面要求更高，传动链则简单化。第十三页，本课件共有111页数数控控铣铣床床第十四页，本课件共有111页计算机数控系统（ComputerNumericalControl）由零件加程序，输入输出设备，计算机数字控制装置，可编程序控制器，主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。计算机数控系统的组成计算机数控系统的组成CNC装置由（装置由（硬件和软件硬件和软件）组成）组成CNC装置是数控加工用专用计算机，除具有一般计算机结构外，还有与数控机床功能有关的功能模块结构和接口单元。CNC装置由硬件和软件组成，软件在硬件的支持下运行，离开软件，硬件便无法工作，两者缺一不可。数控系统数控系统零件加工零件加工程序程序输入设输入设备备输出设输出设备备CNC装置装置可编程控可编程控制器制器（PLC）主轴控制主轴控制单元单元速度控制单元速度控制单元主轴电机主轴电机机床机床进给电机进给电机位置检测器位置检测器第十五页，本课件共有111页1）微处理器微处理器（CPU）：负责运算及对整个系统进行控制和管理。2）固化存储器（固化存储器（ROM）和随机存储器（）和随机存储器（RAM）：用于储存系统软件和零件加工程序以及运算的中间结果等。3）I/O设备设备（输入输出接口）：提供系统与外部进行信息交换。4）PLC及开关量及开关量I/O接口接口：完成机床加工中的顺序控制及开关量的I/O。5）位置控制部分位置控制部分：是CNC装置的重要组成部分，它通过速度控制单元，驱使进给电机输出功率和扭矩，实现进给运动。开环控制开环控制闭环控制闭环控制半闭环控制半闭环控制 CNC装置的硬件结构装置的硬件结构第十六页，本课件共有111页 CNC装置的软件装置的软件监测系统状态并提供基本操作管理。包括：系监测系统状态并提供基本操作管理。包括：系统初始化、键盘分析与显示、程序读入、指令分统初始化、键盘分析与显示、程序读入、指令分析、编辑修改和系统诊断等。析、编辑修改和系统诊断等。管理软件：管理软件：根据用户编程，控制机床运行。根据用户编程，控制机床运行。包括插补、刀具补偿、升降速处理等。由译码包括插补、刀具补偿、升降速处理等。由译码程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序和位置控制程序等组成，补运算程序和位置控制程序等组成，控制软件：控制软件：第十七页，本课件共有111页 CNC装置的功用装置的功用1 1、输入、输入2 2、译码、译码3 3、刀具补偿：、刀具补偿：4 4、进给速度处理、进给速度处理5 5、插补、插补6 6、位置控制、位置控制7 7、开关量处理、开关量处理8 8、显示、显示9 9、诊断、诊断第十八页，本课件共有111页 数控插补技术和数控机床数控插补技术和数控机床点位控制点位控制点位点位/直线控制直线控制轮廓控制轮廓控制数控机床按加工路线分为三类：数控机床按加工路线分为三类：第十九页，本课件共有111页 1)1)点点位位控控制制只只要要求求控控制制机机床床的的移移动动部部件件从从某某一一位位置置移移动动到到另另一一位位置置的的准准确确定定位位，对对于于两两位位置置之之间间的的运运动动轨轨迹迹不不作作严严格格要要求求，在在移移动动过过程程中中刀具不进行切削加工，如图所示。刀具不进行切削加工，如图所示。2)2)为了实现既快又准的定位，常为了实现既快又准的定位，常 采用先快速移动，然后慢速趋近采用先快速移动，然后慢速趋近 定位点位的方法来保证定位精度。定位点位的方法来保证定位精度。3)3)主要有数控钻床、数控冲床、主要有数控钻床、数控冲床、数控镗床、数控点焊机等。数控镗床、数控点焊机等。点位数控机床加工示意图（1）点位控制数控机床）点位控制数控机床第二十页，本课件共有111页（2）直线控制数控机床）直线控制数控机床 1 1）直直线线控控制制数数控控机机床床的的特特点点是是除除了了控控制制点点与与点点之之间间的的准准确确定定位位外外，还还要要保保证证两两点点之之间间移移动动的的轨轨迹迹是是一一条条与与机机床床坐坐标轴平行的直线。标轴平行的直线。2 2）对对移移动动的的速速度度也也要要进进行行控控制制，因因为为这这类类数数控控机机床床在在两两点点之之间间移移动动时时要要进进行行切切削削加加工工，如如图所示。图所示。直线数控机床加工示意图第二十一页，本课件共有111页（3）轮廓控制数控机床）轮廓控制数控机床 1 1）轮轮廓廓控控制制能能够够对对两两个个或或两两个个以以上上的的运运动动坐坐标标的的位位移移及及速速度度进进行行连连续续相相关关的的控控制制，因因而而可可以以进进行行曲曲线线或或曲曲面面的的加加工工，如如图图所示。所示。2 2）具具有有轮轮廓廓控控制制功功能能的的数数控控机机床床有有数数控控车车床床、数控铣床、加工中心等。数控铣床、加工中心等。轮廓数控机床加工示意图第二十二页，本课件共有111页 何为插补？常用插补方法？何为插补？常用插补方法？插补插补按规定的函数曲线或直线，对其起点和终按规定的函数曲线或直线，对其起点和终点之间，按照一定的方法进行点之间，按照一定的方法进行数据点密化数据点密化计算和填计算和填充，并给出相应的位移量，使其实际轨迹和理论轨迹之充，并给出相应的位移量，使其实际轨迹和理论轨迹之间的误差小于一个脉冲当量，这个过程称为插补。间的误差小于一个脉冲当量，这个过程称为插补。常用方法：常用方法：逐点比较法、数字积分法、比较积分法等；逐点比较法、数字积分法、比较积分法等；逐点比较法又包括直线插补、圆弧插补。逐点比较法又包括直线插补、圆弧插补。机床进行轮廓加工的各种工件，大多由直线和圆弧组成。插补机能是控制刀具(坐标轴)移动轨迹的机能。控制刀具沿直线运动的称为直线插补;沿圆弧运动的称为圆弧插补;沿螺旋线运动的称为螺旋线插补等。第二十三页，本课件共有111页 逐点比较法逐点比较法基本原理：基本原理：计算机在控制加工轨迹的过程中，计算机在控制加工轨迹的过程中，每走一步都要和规定的轨迹相比较，由比较结果每走一步都要和规定的轨迹相比较，由比较结果决定下一步的移动方向。逐点比较法既可以做直决定下一步的移动方向。逐点比较法既可以做直线插补又可以做圆弧插补。线插补又可以做圆弧插补。特点是：特点是：运算直观，插补误差小于一个脉冲当运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲的速度变化量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲的速度变化小，调节方便，因此在两坐标数控机床中应用较小，调节方便，因此在两坐标数控机床中应用较为普遍，这种方法每控制机床坐标进给一步，都为普遍，这种方法每控制机床坐标进给一步，都要完成四个工作节拍。要完成四个工作节拍。第二十四页，本课件共有111页逐点比较法的四个工作节拍逐点比较法的四个工作节拍偏差计算偏差判别坐标进给到达终点？插补结束 Y插补开始第二十五页，本课件共有111页直线插补：直线插补：1 1）如何进行偏差计算。）如何进行偏差计算。第一象限内。编程时，给出要加工直线起点和终点。如果以直线的起点为坐标原点，终第一象限内。编程时，给出要加工直线起点和终点。如果以直线的起点为坐标原点，终点坐标为（点坐标为（Xe,YeXe,Ye），插补点坐标为（），插补点坐标为（X X，Y Y），如图），如图2.52.5所示，则以下关系成立：所示，则以下关系成立：若点（若点（X X，Y Y）在直线上，则）在直线上，则 ：XeY-YeX=0XeY-YeX=0若点（若点（X X，Y Y）位于直线上方，则）位于直线上方，则X Xe e Y-Y Y-Ye e X0 X0若点（若点（X X，Y Y）位于直线下方，则）位于直线下方，则 X Xe eY-YY-Ye e X0 X0F0，下一步向，下一步向+X+X方向运动；方向运动；3 3）当点在直线下方时，）当点在直线下方时，F0F0F0的情况，的情况，继续向继续向+X+X方向运动。方向运动。这样从原点出发，走一步判别一次这样从原点出发，走一步判别一次F F，再走一步，所运动的轨迹总在直线再走一步，所运动的轨迹总在直线 附近，并不断趋向终点。附近，并不断趋向终点。最后进行终点判别，最后进行终点判别，其误差小于一个脉冲当量。其误差小于一个脉冲当量。图2.5 逐点比较法直线插补 第二十六页，本课件共有111页 1 1按工艺用途分类按工艺用途分类 一一般般数数控控机机床床、带带自自动动换换刀刀的的数数控控机机床床、多坐标数控机床等。多坐标数控机床等。2 2按加工路线分类按加工路线分类 点点位位控控制制、点点位位直直线线控控制制、轮轮廓廓控控制制数数控控机机床床3 3按有无控制装置分类按有无控制装置分类 开环控制和闭环控制的开环控制和闭环控制的数控机床数控机床数控机床的特点和分类数控机床的特点和分类分类分类第二十七页，本课件共有111页特点及应用特点及应用（1 1）可以加工具有复杂型面的工件）可以加工具有复杂型面的工件 （2 2）加工精度高，质量稳定）加工精度高，质量稳定 （3 3）生产率高）生产率高 （4 4）改善劳动条件）改善劳动条件 （5 5）有利于生产管理现代化）有利于生产管理现代化1数控机床加工的特点数控机床加工的特点第二十八页，本课件共有111页特点及应用特点及应用2数控机床的适用范围数控机床的适用范围 （1 1）多品种、单件小批量生产的零件或新）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件；产品试制中的零件；（2 2）几何形状复杂的零件；）几何形状复杂的零件；（3 3）精度及表面粗糙度要求高的零件；）精度及表面粗糙度要求高的零件；（4 4）加工过程中需要进行多工序加工的零）加工过程中需要进行多工序加工的零件；件；（5 5）用普通机床加工需要昂贵工装设备）用普通机床加工需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件。（工具、夹具和模具）的零件。第二十九页，本课件共有111页数控数控编编程程第三十页，本课件共有111页1、何为数控编程？何为数控编程？所谓编程，就是把零件的所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动和刀具位移数、机床的运动和刀具位移等内容，按照数控机床的编程等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。数控加工的重要环节编程员的高素编程员的高素质质 机械加工工艺、机床、机械加工工艺、机床、刀夹具、数控系统的性刀夹具、数控系统的性能、熟悉工厂的生产特能、熟悉工厂的生产特点和生产习惯等。点和生产习惯等。第三十一页，本课件共有111页2、数控编程的主要内容？数控编程的主要内容？包括：包括：分析零件图纸、确定加工工艺过程、计算走刀轨迹、分析零件图纸、确定加工工艺过程、计算走刀轨迹、得出刀位数据、编写零件加工程序、制作控制介质、得出刀位数据、编写零件加工程序、制作控制介质、校对程序及首件试加工。校对程序及首件试加工。第三十二页，本课件共有111页3、数控编程的步骤？数控编程的步骤？1、编程人员首先据图纸，对零件的材料、尺寸、精度等，进行加工工艺合理选择加工方案、确定工序、加工路线、装夹、选刀及切削参数等。高效加工，路线要短，正确选择对刀点、换刀点，减少换刀次数。2、据零件图的几何尺寸确定工艺路线及设定坐标系，计算粗精加工的轨迹，得到刀位数据。3、加工路线、工艺参数及刀位数据确定后，编程人员按数据系统规定的功能指令代码及程序段格式，编写加工程序单。4、制备控制介质，把编制好的程序记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。通过程序手工输入或通讯输入数控系统。5、编制好的程序和制备好的控制介质，须校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控装置，让机床空运转，走空刀，检查运动轨迹，是否碰撞零件、夹具或机床。在有CRT的数控机床上，用模拟加工校验。如要检验加工精度，需首件试切，也可用石蜡或木材等易切削材料试切，并分析误差，及时修正。第三十三页，本课件共有111页加工工艺的决策加工工艺的决策1)1)零件图分析零件图分析2)2)加工工艺路线的拟定加工工艺路线的拟定3)3)定位和夹紧方式定位和夹紧方式4)4)刀具的选择刀具的选择5)5)切削用量的选择切削用量的选择第三十四页，本课件共有111页4、数控编程的方法有哪些？、数控编程的方法有哪些？数控加工程序编制数控加工程序编制：从零件图纸到制成控制介质的全过程。：从零件图纸到制成控制介质的全过程。常用的程序编制方法有：手工编程和自动编程两种。常用的程序编制方法有：手工编程和自动编程两种。手动编程手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）用于形状简单，计算量少的加工。工艺知识和数值计算能力）用于形状简单，计算量少的加工。图样加工计划手工编程手工编程自动编程自动编程NC纸带纸带检查加工图样计算刀位编程穿孔纸带手工编程中使用的工艺指令（手工编程中使用的工艺指令（准备性工艺指令）、（辅助性工艺指令）。准备性工艺指令）、（辅助性工艺指令）。第三十五页，本课件共有111页 自动编程自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。制备控制介质。图样按自动编程语言写程序NC能自动识别的加工程序计算机自动穿孔纸带数控编程的有关标准：国际标准数控编程的有关标准：国际标准ISO 制定国家标准制定国家标准第三十六页，本课件共有111页1 1 坐标轴的运动方向和命名坐标轴的运动方向和命名 5、数控坐标的有关内容、数控坐标的有关内容为了实现零件的加工，往往需要控制几个方向的运动，需建立坐标系。为了编程有互换性，在ISO标准中统一规定采用右手直角右手直角笛卡儿坐标系笛卡儿坐标系对机床的坐标系进行命名，在这个坐标系下定义刀具位置及其运动的轨迹。规定：规定：一律看作是工件相对静止，刀具运动。一律看作是工件相对静止，刀具运动。JB3015-1982：机床某一部件运动的正方向，是增大机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向。工件和刀具之间距离的方向。第三十七页，本课件共有111页 用右手螺旋法则判定。右手的拇指、食指、中指互相垂用右手螺旋法则判定。右手的拇指、食指、中指互相垂直，并分别代表直，并分别代表+X X、+Y Y、+Z Z轴。围绕轴。围绕+X X、+Y+Y、+Z Z轴的回转运动轴的回转运动分别用分别用+A A、+B B、+C C表示，其正向用右手螺旋定则确定。与表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X X、+Y Y、+Z Z、+A A、+B B、+C C相反的方向用带相反的方向用带“”的的+X X、+Y Y、+Z Z、+A A、+B B、+C C表示。表示。n拇指为x轴，n食指为Y轴，n中指为z轴第三十八页，本课件共有111页（1 1）Z Z轴：轴：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。坐标轴确定的方法及步骤：立立式式数数控控铣铣床床 数控车床数控车床机床的直机床的直线线坐坐标轴标轴X X、Y Y、Z Z的判的判定定顺顺序是：先序是：先Z Z轴轴，再，再X X轴轴，最后，最后按右手定按右手定则则判定判定Y Y轴轴。第三十九页，本课件共有111页（2 2）X X轴轴：位于平行工件装夹面的水平面内。对于工件作回转切削运动的机床（如车床、磨床等），在水平面内取垂直工件回转轴线（Z轴）的方向为X轴，刀具远离工件的方向为正向。对于刀具作回转切削运动的机床（如铣床、镗床等），当Z轴垂直时，人面对主轴，向右为正X方向.立式立式数控数控铣床铣床 数控车床数控车床右手原则右手原则第四十页，本课件共有111页立式立式数控数控铣床铣床 数控车床数控车床（3 3）Y Y轴：轴：垂直于X和Z轴，Y的正方向据X、Z轴的正向通过右手直角坐标系判断。第四十一页，本课件共有111页第四十二页，本课件共有111页机床坐标系与机床原点（零点）机床坐标系与机床原点（零点）机床原点机床原点是机床上设置的一个固定基准是机床上设置的一个固定基准点。以机床原点为坐标原点建立的直角坐标点。以机床原点为坐标原点建立的直角坐标系称为系称为机床坐标系机床坐标系。它是机床固有的，是制造和调整机床的基它是机床固有的，是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。其坐标轴及础，也是设置工件坐标系的基础。其坐标轴及方向按标准规定，其坐标原点的位置由各机床方向按标准规定，其坐标原点的位置由各机床生产厂设定，一般情况下，不允许用户随意调生产厂设定，一般情况下，不允许用户随意调整变动。整变动。第四十三页，本课件共有111页 例如，例如，数控车床数控车床属于两属于两轴联动机床，其机床坐标系轴联动机床，其机床坐标系是由一个是由一个Z Z轴和一个轴和一个X X轴组成轴组成的直角坐标系，它的原点一的直角坐标系，它的原点一般为般为主轴旋转中心线与卡盘主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点后端面的交点。第四十四页，本课件共有111页在在数控铣床数控铣床上，机床原点上，机床原点一般取在一般取在X X、Y Y、Z Z坐标的正方向坐标的正方向极限位置上。极限位置上。第四十五页，本课件共有111页机床参考点机床参考点 是设置机床坐标系的一个基准点。在许多情况下，刀具是是设置机床坐标系的一个基准点。在许多情况下，刀具是无法接近机床零点的，例如数控车床的机床零点一般设定在主无法接近机床零点的，例如数控车床的机床零点一般设定在主轴旋转中心线与卡盘定位面的交点上，车刀就无法靠近它。因轴旋转中心线与卡盘定位面的交点上，车刀就无法靠近它。因此，只有附设一个机床参考点来设定机床坐标系。此，只有附设一个机床参考点来设定机床坐标系。机床参考点是机床上某一固定点，机床参考点是机床上某一固定点，该点为刀具退到该点为刀具退到一个固定不变、接近正向极限位置的点，一个固定不变、接近正向极限位置的点，其固定位置可由其固定位置可由机床各轴方向的机械挡块或行程开关来确定，用户不能随意调机床各轴方向的机械挡块或行程开关来确定，用户不能随意调整。整。机床上电回零操作机床上电回零操作回机床参考点，表明机回机床参考点，表明机床坐标系建立床坐标系建立（机床零点与参考点不重合时）（机床零点与参考点不重合时）第四十六页，本课件共有111页编程时应首先确定工件坐标系和工件原点。设计有设计基准，加工有工艺基准。应尽量保持统一。该基准点称为工件原点。以工件原点建立的坐标系称工件坐标系。工件坐标系：工件坐标系：编程时用来定义工件形状和刀具相对工编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。也应是右手笛卡尔坐标系件运动的坐标系。也应是右手笛卡尔坐标系工件原点（编程原点）：工件原点（编程原点）：在工件坐标系中，由编程人在工件坐标系中，由编程人员在工件图样上选择一固定点为原点。在车床上可选员在工件图样上选择一固定点为原点。在车床上可选在工件的左或右端面上。在工件的左或右端面上。工件坐标系与工件原点工件坐标系与工件原点第四十七页，本课件共有111页预存在数控系统中，可补偿装夹误差。O1620O1工件坐工件坐标系标系机床坐机床坐标系标系原点偏置加工时，工件原点偏置值可自动加到工件坐标系中。工件坐标系是编程和加工时使用的坐标系，是机床原点工件坐标系是编程和加工时使用的坐标系，是机床原点偏置偏置后而确定的。后而确定的。第四十八页，本课件共有111页6、数控编程指令、数控编程指令为了满足设计、制造、维修和普及的需要，编程的两种标为了满足设计、制造、维修和普及的需要，编程的两种标准：国际标准化组织准：国际标准化组织（ISOISO）标准和美国电子工程协会标准和美国电子工程协会（EIAEIA）标准标准两种代码两种代码1 1）程序结构和格式）程序结构和格式程序号程序号程序内容程序内容程序结束程序结束若干程序段若干程序段若干字若干字字母和数字字母和数字对应对应零件的一零件的一段加工段加工过过程程第四十九页，本课件共有111页G90G90字母和数字（字字母和数字（字表示某一功能的一组代表示某一功能的一组代码）码）在在FANUCFANUC数控系统中，数控系统中，用用O O表示程序号地址表示程序号地址程序段格式程序段格式是指一个程是指一个程序段中各字的排列顺序序段中各字的排列顺序和表达形式。和表达形式。固定顺序固定顺序有分隔符的固定有分隔符的固定顺序顺序字地址（最常用）字地址（最常用）第五十页，本课件共有111页字地址程序段格式：字地址程序段格式：程序简短、直观、容易检查和修改N_G_X_Y_Z_I_J_K_P_Q_R_A_B_C_F_S_T_M_*不一定全部有例：N11G00X+3200Y+2500Z-150F850S24T15M06*顺序号字准备功能字尺寸字进给功能字主轴功能字刀具功能字辅助功能字程序段结束字（LF/CR或*或；）地址符表地址符表是机床作好某种操作准备的指令。用地址G加两位数字表示。从G00G99共100种。G代码分模态和非模态。模态在一个程序段使用（如G01）后，直到出现同组的另一代码（如a组G02）才失效。没字母表示的为非模态，只在写有该代码的程序段有效。地址码+正负号+绝对（增量）数值（控制机床或系统的开关功能，有M00M99100种）第五十一页，本课件共有111页数控程序指令代数控程序指令代码码 数控程序指令包括准备功能数控程序指令包括准备功能G指令、辅助功能指令、辅助功能M指令和指令和工艺指令（工艺指令（F、S、T）。）。G G用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿等多插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿等多种加工操作。种加工操作。M M实现机床各种辅助动作的控制，如主轴起停、实现机床各种辅助动作的控制，如主轴起停、润滑油泵起停、冷却液泵起停以及加工程序结束等。润滑油泵起停、冷却液泵起停以及加工程序结束等。注意：注意：国国际标际标准和国家准和国家标标准，但不同的数控系准，但不同的数控系统统有所差有所差别别，即便，即便是同一厂家在不同是同一厂家在不同时时期开期开发发的数控系的数控系统统指令代指令代码码、功能和格式也、功能和格式也有差有差别别。第五十二页，本课件共有111页准备功能指令（准备功能指令（G代码）代码）由字母由字母G+2位数字组成（位数字组成（G00-G99）G代码的功能介绍：代码的功能介绍：1、和坐标系有关的、和坐标系有关的G代码代码1）工件坐标系设定指令）工件坐标系设定指令G92/G50编程格式：编程格式：G92 X_Y_Z_或或G50 X_Y_Z_ 确定工件坐标系在机床坐标系中的位置，即确定工件原点的确定工件坐标系在机床坐标系中的位置，即确定工件原点的位置，为非运动指令。在数控铣床或加工中心上用位置，为非运动指令。在数控铣床或加工中心上用G92设定工件设定工件坐标系，而在数控车床上使用坐标系，而在数控车床上使用G50。注：有些数控机床没有此指令，而直接用零点偏置指令注：有些数控机床没有此指令，而直接用零点偏置指令（G54G59）代替。）代替。刀位点在工件坐标刀位点在工件坐标系中的初始位置系中的初始位置第五十三页，本课件共有111页2、绝对尺寸及增量尺寸编程指令、绝对尺寸及增量尺寸编程指令G90、G91G90表示尺寸字为绝对坐标，从编程零点开始。G91表示尺寸字为增量坐标，以前一位置为参照点。有些数控系统没有绝对和增量尺寸指令，而用XYZ表示绝对，用UVW表示增量数控机床上，有两种方法指定各坐标轴的运动：绝对坐标和增量坐标第五十四页，本课件共有111页例：例：1、采用绝对值编程、采用绝对值编程N10 G50 X200.0 Z100.0N20 G00 X50.0 Z2.0 S500 M03N30 G01 Z-40.0 F100.0N40 X80.0 Z-60.0 N50 G00 X200.0 Z100.0N60 M022、采用增量值编程、采用增量值编程N10 G50 X200.0 Z100.0N20 G91 G23N30 G00 X-150.0 Z-98.0S500 M03N40 G01 Z-42.0 F100.0N50 X30.0 Z-20.0 N60 G00 X120.0 Z160.0N70 M02第五十五页，本课件共有111页3、选择工件坐标系设定指令、选择工件坐标系设定指令G54G59（07组模态）组模态）编程格式：编程格式：G54 X_Y_Z_注：有些数控机床没有注：有些数控机床没有G92或或G50指令，而直指令，而直接用零点偏置指令接用零点偏置指令G54G59）代替。）代替。当工件在机床上固定以后，程序零点与机床参当工件在机床上固定以后，程序零点与机床参考点的偏移量必须通过测量来确定。可以有考点的偏移量必须通过测量来确定。可以有接触式接触式测头测头，在手动操作下能准确地测量，通过操作面板将位，在手动操作下能准确地测量，通过操作面板将位移量存入移量存入G54G59G54G59零点偏置寄存器零点偏置寄存器中，从而预先在机床中，从而预先在机床坐标系中建立了工件坐标系。坐标系中建立了工件坐标系。在没有接触式测头的情况下，程序零点的位置可用在没有接触式测头的情况下，程序零点的位置可用碰刀碰刀方式进行。方式进行。第五十六页，本课件共有111页G54X-66.79Y35.84G55X36.09Y54.25G54G59属同一属同一组模态指令组模态指令第五十七页，本课件共有111页选择平面指令选择平面指令G17、G18、G19（02组，模态）组，模态）用来指定程序用来指定程序段中的刀具的插补段中的刀具的插补平面和刀具半径补平面和刀具半径补偿平面和钻削平面。偿平面和钻削平面。在数控立铣中，大在数控立铣中，大都在都在XYXY面加工，所面加工，所以以G17G17可省略。可省略。第五十八页，本课件共有111页1）快速点定位指令）快速点定位指令G00(01组模态）组模态）编程格式：编程格式：G00 X_Y_Z_G00用于快速定位刀具，没加工，可在几轴上同时移动，产生线性轨迹。不用给出进给速度。模态代码。防刀具与工件、夹具的干涉。2、和刀具运动相关的、和刀具运动相关的G代码代码2）直线插补指令）直线插补指令G01(01组模态）组模态）编程格式：编程格式：G01 X_Y_Z_F_G01是直线运动指令，命令刀具在两坐标间以插补联运方式按指定的进给速度做任意斜率的直线运动，有加工。注：必须给定