第一章数控加工与编程技术基础课件.ppt

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1、数数控控加加工工与与编编程程技技术术NumericalControlTechnology数数控控技技术术课程的主要结构课程的主要结构第第 一一 章章 数控加工与编程技术基础数控加工与编程技术基础第第 二二 章章 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程第第 三三 章章 数控车床编程数控车床编程第第 四四 章章 数控编程实例数控编程实例第第 五五 章章 CAD/CAMCAD/CAM技术技术2023/1/242数数控控技技术术教材和参考书教材和参考书教教 材：材：&李李体体仁仁 数数控控加加工工与与编编程程技技术术，北北京京：北北京京大大学出版社，学出版社，2011.1 2011.1 参考书：

2、参考书：&李李郝郝林林 李李健健，机机床床数数控控技技术术第第2 2版版 北北京京：机机械工业出版社械工业出版社 ，200 2007.77.7&赵赵玉玉刚刚等等 数数控控技技术术第第4 4版版 北北京京：机机械械工工业业出版社出版社 ，200 2003.83.8&龚龚仲仲华华 数数控控技技术术第第1 1版版 北北京京：机机械械工工业业出出版社版社 ，200 2004.24.22023/1/243数数控控技技术术参考资料网址参考资料网址中国数控在线：中国数控在线：中国数控教育网：中国数控教育网：数控工作室：数控工作室：数控中国数控中国 西门子：西门子：发那科发那科FANUC：2023/1/244

3、数数控控技技术术教学方法与考核方式教学方法教学方法课堂教学实践教学自学考核方式考核方式考试（60%）平时成绩（40%）出勤（50%）作业（30%）实习（20%）2023/1/245数数控控技技术术数控加工人才市场需求与数控加工有关的工作岗位：与数控加工有关的工作岗位：与数控加工有关的工作岗位：与数控加工有关的工作岗位：1 1）数控机床操作）数控机床操作 2 2）数控加工工艺设计及程序编制）数控加工工艺设计及程序编制 3 3）数控机床管理与维修）数控机床管理与维修 4 4）数控加工生产组织管理）数控加工生产组织管理 5 5）销售及技术服务）销售及技术服务2023/1/246数数控控技技术术数控加

4、工人才市场需求社会急需的数控加工人才类型社会急需的数控加工人才类型社会急需的数控加工人才类型社会急需的数控加工人才类型：1 1）机床操作）机床操作 2 2）工艺设计与编程，维修）工艺设计与编程，维修 3 3）机床操作、工艺设计与编程、维修及数控改造、）机床操作、工艺设计与编程、维修及数控改造、管理管理金领银领蓝领2023/1/247数数控控技技术术第一章第一章 数控加工与编程技数控加工与编程技术基础术基础2023/1/248数数控控技技术术第一章数控加工与编程技术基础第一章数控加工与编程技术基础 1.11.1 数控加工的基础知识数控加工的基础知识 1.21.2 数控加工坐标系数控加工坐标系 1

5、.31.3 参考点的概念参考点的概念 1.41.4 程序的程序的结结构与构与组组成成 1.5 1.5 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2023/1/249数数控控技技术术目目 标标 及及 要要 求求 了解数控加工技术的主要特点和一般加工步骤了解数控加工技术的主要特点和一般加工步骤 掌握数控机床坐标系的基本规则掌握数控机床坐标系的基本规则 掌握数控加工程序的术语及程序结构掌握数控加工程序的术语及程序结构 了解数控加工工艺的主要特点了解数控加工工艺的主要特点 2023/1/2410数数控控技技术术本本 章章 提提 要要本章主要介绍数控加工的主要特点和基本方法；数控加工与普通加工的主要区别；数控程序

6、编制的基本要求和规律，在数控加工中如何根据不同类型的零件的加工要求确定相应工艺方案。2023/1/2411数数控控技技术术引言数控技术数控技术给机械制造业带来了革命性的变化。给机械制造业带来了革命性的变化。现代数控技术现代数控技术成成为为制制造造业业实实现现自自动动化化、柔柔性性化化、集集成化生产的基础技术。成化生产的基础技术。数控机床数控机床发展现代机械制造技术必需的基础设备。发展现代机械制造技术必需的基础设备。数控技术水平数控技术水平的的高高低低，数数控控机机床床拥拥有有量量的的多多少少是是衡衡量量一个国家工业现代化水平的重要标志。一个国家工业现代化水平的重要标志。2023/1/2412数

7、数控控技技术术2023年1月24日-13-以三维以三维CAD为代表的产品创新设计为代表的产品创新设计管路设计管路设计强度分析强度分析结构分析结构分析数字预装配数字预装配CAM装配过程仿真装配过程仿真装配过程仿真装配过程仿真通通过过产产品品设设计计手手段段与与设设计计过过程程的的数数字字化化，缩缩短短新新产产品品开开发发周周期期，提提高企业的产品创新能力高企业的产品创新能力 。数数控控技技术术2023年1月24日-14-以以ERP为代表的企业现代管理为代表的企业现代管理制造制造ERPPDMCRMERPPDMSCMERPSCMWCSERPWCSCRM工程工程供应商供应商用户用户 通通过过企企业业内

8、内外外部部管管理理的的数数字字化化，实现制造资源的最优化配置实现制造资源的最优化配置数数控控技技术术2023年1月24日-15-以数控机床为代表的数字化装备以数控机床为代表的数字化装备通通过过加加工工装装备备的的数数字字化化、自自动动化化和和精精密密化，提高产品的加工精度和生产效率。化，提高产品的加工精度和生产效率。数数控控技技术术车间数数控控技技术术数控机床是一种高精度、高效率的自数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床，与普通机床相比其机械部动化机床，与普通机床相比其机械部分有：高刚度、高精度、高速度、低分有：高刚度、高精度、高速度、低摩擦、热稳定性等。摩擦、热稳定性等。CNCCNC装置涉

9、及的技术装置涉及的技术装置涉及的技术装置涉及的技术机械传动技术；机械传动技术；功率电子和电机传动技术：功率电子和电机传动技术：传感器技术；传感器技术；PLCPLC技术技术刀具、材料、工艺与流程；刀具、材料、工艺与流程；自动控制、计算机技术；自动控制、计算机技术；信号处理技术；（误差信号信号处理技术；（误差信号检测与处理）检测与处理）工业产品设计与可靠性技术工业产品设计与可靠性技术CAD/CAMCAD/CAM、FMSFMS、CIMSCIMS、网络；网络；2023/1/2417数数控控技技术术 1.1 1.1 数控加工的基础知识数控加工的基础知识第第一一章章绪绪论论2023/1/2418数数控控技

10、技术术1.1.1 1.1.1 概述基本概念概述基本概念数控技术是什么？2023/1/2419数数控控技技术术一、相关概念一、相关概念数控数控即数字控制（即数字控制（Numerical Control NC）利用数字化信息数字化信息数字化信息数字化信息（数字、字符或其它符号）对机床的运动及运动及运动及运动及其某一工作过程其某一工作过程其某一工作过程其某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行（可编程）控制的（自动化）方法。数控技术（数控技术（Numerical Control Technology）用数字化的信息数字化的信息数字化的信息数字化的信息对某一对象某一对象某一对象某一对象进行控制的技术。

11、控制对象可以是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量，这些量的大小不仅是可以测量的，而且可以经A/D或D/A转换，用数字信号来表示。数数控控技技术术数控系统（数控系统（NC System）实现数字控制的装置。计算机数控系统（计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC）是是以计算机为核心的数控系统。以计算机为核心的数控系统。数控机床（数控机床（NC机床）机床）是采用数控技术对机械的工作过程进行是采用数控技术对机械的工作过程进行自动控制的机床。自动控制的机床。数控加工数控加工 是在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，用是在数控机床上进行

12、零件加工的一种工艺方法，用数字化信息控制零件和刀具的移动。数字化信息控制零件和刀具的移动。2023/1/2421数数控控技技术术二、数控机床二、数控机床产生原因应对日益复杂的加工工艺即满足工艺生产过程的自动化和智能化。一种灵活，通用，高精度，高效率的“柔性”自动化生产设备-数控机床应用特点应用特点 高柔性高柔性 高精度高精度 高自动化高自动化 适应性和通用性强适应性和通用性强数数控控技技术术发展历程1948年受美国空军委托Parsons公司和M.I.T合作，1952年研制了世界上第一台三座标数控机床（实验性）。1954年11月，第一台工业用数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix）生产出来从1

13、952年至今，NC机床按NC系统的发展经历的五代。数数控控技技术术第一代：第一代：1955年NC系统以电子管组成，体积大，功耗大。第二代：第二代：1959年NC系统以晶体管组成，采用印刷电路板。第三代：第三代：1965年NC系统采用小规模集成电路作为硬件，其特点是体积小，功耗低，可靠性进一步提高。以上三代NC系统，由于其数控功能均由硬件实现，故历史上又称其为“硬线NC”数数控控技技术术第四代：第四代：1970年NC系统采用小型计算机取代专用计算机，其部分功能由软件实现，它具有价格低，可靠性高和功能多等特点。第五代：第五代：1974年NC系统以微处理器为核心，不仅价格进一步降低，体积进一步缩小，

14、使实现真正意义上的机电一体化成为可能。这一代又可分为六个发展阶段：数数控控技技术术从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。数数控控技技术术到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控钻床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约

15、6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。数数控控技技术术数控机床的发展中，值得一提的是加工中心机床MC(Machining Center)。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐特雷克公司(Keaney&Trecker Corp.)开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有

16、用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。数数控控技技术术数数控控技技术术1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystemFMS)之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件软件功能加强，发展成计算机数字控制机床(简称为CNC机床)，进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。数数控控技技术术80年代，国际上出现了14台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元(Flexible Manufactu

17、ring CellFMC)。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。数数控控技技术术数控机床适用范围（零件）p多种类小批量零件多种类小批量零件p结构较复杂结构较复杂 精度要求较高的零件精度要求较高的零件p需要频繁改型的零件需要频繁改型的零件p价格昂贵价格昂贵 不允许报废的关键零件不允许报废的关键零件p最小生产周期的急需零件最小生产周期的急需零件数数控控技技术术2.传动预测量系統3.数控装置4.伺服控制器5.控制器软件6.机床本体数控机床的组成1.主

18、轴系統数数控控技技术术数控机床的分类金属切削加工类：金属切削加工类：如数控铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床等。金属成型加工类：金属成型加工类：数控板料折弯机、数控直角剪板机、数控冲床、数控弯管机、数控压力机等。特种加工类：特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机、数控激光热处理机床、数控激光板材成型机床、数控等离子切割机床、数控火焰切割机等。其它类型：其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。数数控控技技术术按加工控制路线分类按加工控制路线分类按加工控制路线分类按加工控制路线分类(a)(a)点位控制；点位控制；点位控制；点位控制；(b)(b)直线控制；直线控制；

19、直线控制；直线控制；(c)(c)轮廓控制轮廓控制轮廓控制轮廓控制刀具移动过刀具移动过程中不加工程中不加工刀具移动过程中加工刀具移动过程中加工数数控控技技术术按联动轴数分2轴联动（平面曲线）轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）轴联动（空间曲面）5轴联动（空间曲面）轴联动（空间曲面）。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。数数控控技技术术按数控系统的进给伺服系统有无位置测量装置有无位置测量装置可分为：开环数控系统开环数控系

20、统 闭环数控系统闭环数控系统（根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环全闭环和半闭环半闭环）数数控控技技术术按控制系统的功能和档次，把数控机床分为：1低档（经济型）（经济型）数控机床2中档数控机床3高档数控机床数数控控技技术术 根据被加工零件和工艺要求编制成以数码表示的程序输入到数控机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出符合设计要求的零件。首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化,用规定的代码和程序用规定的代码和程序格式编写加工程序；格式编写加工程序；将所编写程序指令输入到机床的数控装置中；将所编写程序指令输入到机床的数控装

21、置中；数控装置再将程序数控装置再将程序(代码代码)进行译码、运算，向机床各个坐标的伺服机进行译码、运算，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的辅助运动；辅助运动；最后加工出合格零件。最后加工出合格零件。三、三、数控加工过程数数控控技技术术数控加工中数据转换过程数控加工中数据转换过程译译 码码刀刀补补处处理理插插补补处处理理PLC控制控制进给伺服系统进给伺服系统切削运动、机床切削运动、机床I/O装置装置成形运动成形运动加加工工程程序序数数控控技技术术1.1.2数控技术的优点与传统加工方式的区别（主

22、要在于数据输入方式的不同）零件图的工艺分析加工方法的选择零件的装夹及切削刀具的选择切削用量的确定切削工件实际生产中采用传统加工与数控加工相结合的方式数数控控技技术术数控加工的特点优点优点：1.缩短加工准备时间 2.缩短零件装夹时间，简化安装 3.提高零件加工精度和重复精度，实现高精度化 4.复杂零件加工 5.提高切削有效时间一致性 6.高生产率；7.有利于管理现代化缺点：缺点：1.1.投资大，使用费用高投资大，使用费用高 2.2.生产准备工作复杂；生产准备工作复杂；3.3.维修困难；维修困难；数数控控技技术术1.1.3数控编程方法数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程数控编程是从零件图

23、纸到获得数控加工程序的全过程具体体现：具体体现：从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制成控制介质）的全过程。成控制介质）的全过程。将零件加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、将零件加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数工艺参数(f(f、s s、t)t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过

24、程。成控制介质的整个过程。数数控控技技术术零零件件图图样样工工艺艺人人员员夹具表夹具表夹具表夹具表机床表机床表机床表机床表刀具表刀具表刀具表刀具表工工艺艺规规程程编编程程人人员员加加工工程程序序初初稿稿加加工工程程序序修修修修 改改改改编程手册编程手册数数控控技技术术一、手工编程、手工编程就是指从工艺分析、数值计算直到数控程序的试切和修改等过程全部或主要由人工完成，是数控编程中最常见的方法对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）。适用范围：点位加工或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数数控控技技术术计算运动轨迹计算

25、运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制程序输入程序输入校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改1.1.图纸工艺分析，确定加工过程图纸工艺分析，确定加工过程在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上确定：工件技术要求工件技术要求加工机床、刀具与夹具加工机床、刀具与夹具零件加工的工艺线路、工步顺序；零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量切削用量（f、s、t）等工艺参数。等工艺参数。数数控控技技术术2.2.计算运动轨迹计算运动轨迹根据图纸尺寸及工艺线路的要求：选定工件坐标系；计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）

26、换算为相应的编程尺寸。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制程序输入程序输入校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改数数控控技技术术3.3.3.3.编制程序及初步校验编制程序及初步校验编制程序及初步校验编制程序及初步校验根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制程序输入程序输入校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改数数控控技技术术4.4.4.4.程序

27、输入程序输入程序输入程序输入将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁盘上），作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入（MDI）。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制程序输入程序输入校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改数数控控技技术术5.5.5.5.程序的校验和试切程序的校验和试切程序的校验和试切程序的校验和试切所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。常用的校验和试切方法：阅读阅读法、模拟法、试切法法、模拟法、试切法等

28、。等。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制程序输入程序输入校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改数数控控技技术术二、数控语言自动编程、数控语言自动编程自动编程是用计算机把人工输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，各种数据的处理、计算和编程均由计算机来完成常用APT语言自动编程（早期较多使用）缺点：无法和CADCAPP系统有效连接，不易实现高度的自动化和集成化数数控控技技术术三、CAD/CAM系统自动编程系统自动编程人机交互实时对话，形象高效直观。以待加工零件CAD模型为基础的集加工工艺规划与数控编程为一体主流CAM软件功

29、能强大，CAD与CAM的集成交互工艺参数输入模块刀具路径生成模块刀具路径编辑模块三维动态仿真模块后置处理模块数数控控技技术术基本功能包含如下：三维造型建模方便快捷 参数管理完善 刀位点计算准确 动态仿真直观形象 刀具轨迹编辑快捷方便 后置处理完善 工艺文件生成数数控控技技术术编程基本步骤如下：u三维造型建模u加工工艺分析与规划确定加工对象工艺规划模型修改参数设置刀具轨迹刀位验证及编辑修改后置处理切削方式切削方式加工对象加工对象工艺与刀具工艺与刀具程序参数程序参数数数控控技技术术u刀具轨迹基于人机交互方式生成u刀位检验及编辑修改u后置处理形成具体机床数控加工文件数数控控技技术术CAD/CAM系统

30、编程特点：u与手工编程相比u与ATP相比数数控控技技术术 1.2&1.3 1.2&1.3 数控加工坐标系数控加工坐标系数数控控技技术术（一）坐标轴的运动方向及其命名（一）坐标轴的运动方向及其命名 统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给性。同时也给 维修和使用带来极大的方便。维修和使用带来极大的方便。ISO和和我国都拟定了命名的标准。我国都拟定了命名的标准。数数控控技技术术1 1、进给运动坐标系、进给运动坐标系 ISOISO和中国标准规定：和中国标准规定：

31、坐标轴：坐标轴：数控装备的每个进给轴(直线进给、圆周进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。数控装备坐标系统标准：数控装备坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统数数控控技技术术基本坐标系：基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标：回转坐标：绕X.Y.Z轴转动的圆周进给坐标 轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。X XY YZ ZX X、Y Y、Z Z+A+A、+B+B、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A数数控控技技术术数数控控技技术术q坐标轴方向：坐标轴方向：坐标轴方向：坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。定义为刀

32、具相对工件运动的方向。当刀具相对不动，当刀具相对不动，而工件相对于刀具移动实现进给运动时，应在各轴字母而工件相对于刀具移动实现进给运动时，应在各轴字母后加上后加上“”表示工件运动坐标系。按相对运动关系，表示工件运动坐标系。按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反。工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反。q坐标系的确定方法：坐标系的确定方法：坐标系的确定方法：坐标系的确定方法：先确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y轴。数数控控技技术术2 2、Z Z坐标轴坐标轴（1 1）方位）方位Z坐标平行主轴轴线的进给轴。r没有主轴或有多个主轴：没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z

33、坐标。r主轴能摆动主轴能摆动：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Z坐标；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Z坐标。数数控控技技术术（2 2）Z Z坐标正方向规定：坐标正方向规定：刀具刀具远离工件的方向。离工件的方向。数控机床坐标系数控机床坐标系(a)卧式车床；(b)立式铣床；数数控控技技术术3 3、X X坐标坐标 要考虑两种情况：要考虑两种情况：（1 1）工件做旋转运动（车床、磨床等）：）工件做旋转运动（车床、磨床等）：则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。数数控控技技术术+X+Z数数控控技技术术（2 2）如果刀具做旋转运动（铣

34、床、钻床、镗床等）如果刀具做旋转运动（铣床、钻床、镗床等），则分为两种情况：则分为两种情况：rr若若若若Z Z Z Z轴为水平轴为水平轴为水平轴为水平(如卧式铣床、镗床)，则沿刀具主轴后端向工件方向看，右手平伸出方向为X轴正向。rr若若若若Z Z Z Z轴为垂直轴为垂直轴为垂直轴为垂直(如立式铣、镗床，钻床)，对于单立柱机床，则面对刀具主轴向床身立柱方向看，右手平伸出方向为X轴正向。数数控控技技术术多轴数控机床坐标系示例(a)卧式镗铣床；(b)六轴加工中心数数控控技技术术rr Z Z Z Z轴垂直（立式）轴垂直（立式）轴垂直（立式）轴垂直（立式）双立柱机床双立柱机床(龙龙门机床门机床)从刀具向

35、左立柱从刀具向左立柱看时，看时，X X轴的正方向轴的正方向指向右边。指向右边。+Z+Z+X+X/+Y+Y+C+C/数数控控技技术术4 4、Y Y坐标坐标利用已确定的利用已确定的X X、Z Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定旋法则，确定Y Y坐标的正方向。坐标的正方向。X右手定则：右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。X右手螺旋法则：右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。数数控控技技术术5 5、附加坐标系、附加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。对于直线运动，通常建立的附加坐标系有：（1）

36、指定平行于X、Y、Z的坐标轴 可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。（2）指定不平行于X、Y、Z的坐标轴 也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。数数控控技技术术根据右图所示的数控立式铣床结构图，试确定X、Y、Z直线坐标。（1 1）Z Z坐标：平行于主轴，刀具离开坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。工件的方向为正。（2 2）X X坐标：坐标：Z Z坐标垂直，且刀具旋转，坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。右为正。（3 3）Y Y坐标：在坐标：在Z Z、X X坐标确定后，用坐标

37、确定后，用右手直角坐标系来确定。右手直角坐标系来确定。数数控控技技术术立、卧式数控立、卧式数控铣床床+Z+Z+X+X+Y+Y+Z+Z+X+X/+Y+Y数数控控技技术术 卧式车床卧式车床卧式车床卧式车床立式升降台铣床立式升降台铣床立式升降台铣床立式升降台铣床数数控控技技术术卧式卧式卧式卧式5 5 5 5轴数控铣床轴数控铣床轴数控铣床轴数控铣床卧式铣床卧式铣床卧式铣床卧式铣床数数控控技技术术(二)、机床坐标系与工件坐标系编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。数数控控技技术术1 1、机床原点与机床坐标系、机床原点与机床坐标系 （1 1）机床原

38、点（零点）机床原点（零点）6机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。6机床原点的建立：机床原点的建立：用回零方式建立即原点复归（相当于计算机编程中变量在内存中的初始化）。6机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。数数控控技技术术 数控车床的原点数控车床的原点数控车床的机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。数控铣床的原点数控铣床的原点在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的 正方向极限位置上。数数控控技技术术数数控控技技术术（2 2）机床坐标系）机床坐标系6以机床原点为坐标系原点的坐

39、标系，是机床固有的坐以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。标系，它具有唯一性。6机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。的参考坐标系。的参考坐标系。的参考坐标系。数数控控技技术术（3 3）机床参考点）机床参考点 机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开机床参考

40、点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。关精确调整好的。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认

41、后，刀具（或工作台）移动才机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。有基准。数数控控技技术术数数控控技技术术2 2、工件原点与工件坐标系、工件原点与工件坐标系8工件原点：工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。8工件坐标系：工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。8工件原点偏置：工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。8现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行换。数数控控技技术术Y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

42、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轴数数控控技技术术数数控控技技术术数数控控技技术术3 3、编程坐标系、编程坐标系 编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。4 4、编程原点、编程原点 是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。数数控控技技术术编程坐标系编程坐标系确定编程原点确定编程原点数数控控技技术术（三）

43、、绝对坐标编程和相对坐标编程1 1、定义、定义绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）系（机床或工件）零点计量的编程方式。零点计量的编程方式。相对坐标编程：编程中运动轨迹的终点坐标值是相对相对坐标编程：编程中运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。数数控控技技术术要从图中的要从图中的A A点走点走到到B B点。点。用绝对坐标编程为：X12.0Y15.0；若用相对坐标编程则为：X-18.0Y-20.0。数数控控技技术术&同样的加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程。同

44、样的加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程。&选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便便(如图纸尺寸标注方式等如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐及加工精度的要求，选用坐标的类型。标的类型。&注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程；注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无意义的而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无意义的 。数数控控技技术术如图所示：左图适宜用相对坐标系编程；右图适宜用绝对坐标系编程；数数控控技技术术(四四)、分辨率（、分辨率（Resolut

45、ionResolution）分辨率（对控制系统）：可以控制的最小位移量。分辨率（对控制系统）：可以控制的最小位移量。数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机）是指数控机床的最小小指令增量，脉冲当量（步进电机）是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.00010.00010.01mm0.01mm，视具体机床而定。，视具体机床而定。脉冲当量脉冲当量对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移

46、部件的运动量。位移部件的运动量。数数控控技技术术 1.41.4 程序的结构与组成程序的结构与组成数数控控技技术术1.1.1.1.程序的组成程序的组成程序的组成程序的组成一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成。部分组成。部分组成。部分组成。O0001O0001程序名程序名N01G92X50.0Y20.0N01G92X50.0Y20.0；N02N02；N03N03；程序体程序体N04N04；N05;N05;M02M02；程序结束程

47、序结束数数控控技技术术 程序名程序名 程序名（程序号）是一个程序必需的标识符。由地址符后带一般为4位数字组成。程序号地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。西门子系统和国产华中I型系统用“%”，日本FANUC系统用“O”；美国的AB系统用“P”。程序体程序体 它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。它由许多程序段程序段组成，每个程序段由一个或多个指令字构成。程序结束程序结束 它是以程序结束指令M02 或M30，结束整个程序的运行。数数控控技技术术加工程序的结构加工程序的结构 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)(block)

48、字字(word)(word)地址和数据地址和数据数数控控技技术术2 2、程序段的格式、程序段的格式、程序段的格式、程序段的格式q定义：定义：程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是加工程序中的一条语句。一个加工程序是若干个程序段组成的。q程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统有不同的程序段格式。格式不合规定，数控装置会发出出错报警。q程序段格式：程序段格式：主要有固定顺序程序段格式，带分隔符的程序段格式，以及字地址可变程序段格式三种。固定顺序程序段格式现在已很少采用。数数控控技技术术q带分隔符的程序段格式带分隔符的程序段格式采用分隔符号将各字分开，采用分隔符号将各字分开，每个

49、字的顺序所代表的功能固定不变，这种程序段格式每个字的顺序所代表的功能固定不变，这种程序段格式不直观易出错，常用于功能不多、相对固定的数控装置不直观易出错，常用于功能不多、相对固定的数控装置中。如我国数控线切割机床的数控装置多采用中。如我国数控线切割机床的数控装置多采用3B3B或或4B4B带带分隔符的程序段格式，分隔符的程序段格式，B B为分隔符号，其一般格式为：为分隔符号，其一般格式为：BXBYBJGZBXBYBJGZ。q目前国内外应用最广泛的是字地址可变程序段格式。目前国内外应用最广泛的是字地址可变程序段格式。数数控控技技术术3 3 3 3、字地址可变程序段格式、字地址可变程序段格式、字地址

50、可变程序段格式、字地址可变程序段格式N03N03 G91G01G91G01 X50Y60X50Y60 F200F200 S400S400 M03M08M03M08 ；G G指指令令尺尺寸寸指指令令进进给给速速度度指指令令主主轴轴转转速速指指令令M M指指令令程程序序段段结结束束符符数数控控技技术术该程序段命令机床用该程序段命令机床用1 1号刀具以号刀具以300r/min300r/min的速度正转，并以的速度正转，并以60mm/min60mm/min的进给速的进给速度直线插补运动至度直线插补运动至X80.5mmX80.5mm和和Z-35mmZ-35mm处。处。数数控控技技术术（1 1）程序段标号