数 控 技术刘兴红1主要内容 概述 数控机床 数控编程基础 数控车床编程举例 数控铣床编程举例 基本操作2一、概述数控技术是制造业实现自动化、柔性化、 集成化生产的基础；数控技术的应用是提高 制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的 重要手段。我国制造业数控化率年增长率达 6%，据预测到2020年，制造业数控化率将达 到60%。31. 数字控制 它是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。2. 数控系统数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机构等统称数控控制系统。它由程序输入、输 出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器 、主轴进给及驱动装置等组成。常用的数控系 统有FANUC 和SIEMENS等。43、数控加工的原理数控机床的工作原理图数控 装置伺服 系统加工程序零件图数控系统机床54、数控加工技术的特点1) 适应性强。2) 生产效率和加工精度高、加工质量稳定。3) 能完成复杂型面的加工。4) 工序集中，一机多用。5) 数控机床具有故障诊断的能力，监控功能 强，有利于生产管理的现代化。优点6缺点：1)造价相对较高。2)机床的测试和维修比较复杂，需要专门 的技术人才。3)需要高度熟练和经过适当培训的零件编 程员。7二、 数控机床数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床。它综合了计算 机、自动控制、精密测量、机床的机构设计 与制造等方面的最新成果。数控机床的分类方法很多，按加工零件的 范围不同可分为数控车床、数控铣床、数控 钻床及加工中心等等。现在主要讲数控车床 和数控铣床。81、数控车床适合加工具有回转体表面的零件， 特别是由自由曲面形成的回转面。9数控车床加工样品102、数控铣床适合平面轮廓的加工和立体轮廓表面 的加工。卧式数控铣床立式 数控铣床11空间曲面零件加工挖槽加工数控铣床加工 的样品孔系加工123、常用的数控刀具铣刀车刀13三、数控编程基础程序编制分为手工和自动编程两种。手工编程是编制程序的全部过程都是由人工来 完成，包括分析图纸、制定工艺路线、选用参数、 数值计算、编写零件加工程序单到程序校检。对于 形状简单的零件，由于不需要进行复杂的计算，程 序段不多，使用手工编程较为方便。因此，在点位 加工或有直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程 的应用较广泛。对于形状复杂，特别是非圆曲线、列表曲线及曲 面组成的零件，手工编程比较困难，有的甚至无法 编出程序，此时必须使用自动编程。14自动编程是使用自动编程软件，程序编制工 作全部或大部分由计算机完成的过程，也叫计算 机辅助编程。程序员根据零件和工艺要求，使用相关的 CAD/CAM软件（如MasterCAM 、 CAXA 、UG 等），先利用CAD功能模块进行造型，然后再利 用CAM功能模块由计算机自动进行数值计算、产 生刀具路径、自动生成数控程序。与手工编程相比，自动编程速度快、数学处理 能力强、程序失误少、减少编程人员的劳动强度 。15零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和尺寸编制程序单制作控制介质程序校检和试切校 核校 核检 验Y YYNNN手工编程过程的框图完成手工编程的步骤： 161、坐标系数控机床的坐标系采用右手直角笛卡尔 坐标系，为编程方便，对坐标轴的名称和 正负方向都有统一规定。无论哪一种数控 机床都规定Z轴作为平行于主轴中心线的坐 标轴，X轴通常选择为平行于工件装夹面， 与主要切削进给方向平行。旋转坐标A、B 、C的方向分别对应X、Y、Z按右手螺旋方 向确定。17数控车床 数控铣床181）机床坐标系机床坐标系是机床上固定点，机床出厂时已 确定，机床坐标系的坐标原点叫机床原点。它 是设定机床参数的参考点。 2）工作坐标系工作坐标系是程序编制人员在编程时使用的 坐标系，工作坐标系的原点称为程序原点。在 实际加工中，操作者在机床上装好工件之后， 要测量该工件坐标系的原点和机床坐标系原点 的距离，并把测得的距离在数控系统中预先设 定，这个设定值叫工件零点偏置。 191）程序的组成 一个完整的零件加工程序由程序名及若干个程序段组成；一个程序段由若干 个代码字组成；每个代码字由字符（字母、数 字、符号）组成。2、程序结构及常用指令N01 M03 S200; N02 T0101; N03 G00 X50. Z2.; N04 N10 M05; N11 M30;O0003；202）常用指令（1）G指令 （准备功能）O8090 640XZ快速定位 G00 X ZG00 X40.0 Z6.0数控车床中数控车床中G00的应用的应用21数控铣床中G00的应用1005G00xyG00 Z5.22直线插补G01XZFO40ZX80G01 X40.0 Z-80.0 F0.4231005G00xyG01数控铣床中数控铣床中G01的应用的应用YXYXOO工10108816324028BACD24圆弧插补指令G02、G031）用圆弧半径R指定圆心位置编程G02(或G03) X Z R F 2）用I,J,K指定圆心位置的编程G02(或G03) X Z I J K F IKWU/2XR+X+Z圆弧插补25顺圆插补 G02半径法： G02 X60.0 Z-23.0 R23. F30 圆心法： G02 X60.0 Z-23.0 I23. K0. F30数控车床中数控车床中G02的应用的应用ZXOR23601426逆圆插补 G03ZXO60半径法： G03 X60.0 Z-30.0 R30. F30圆心法： G03 X60.0 Z-30.0 I0 K-30. F30数控车床中数控车床中G03的应用的应用27数控铣床中G03的应用起点终点(X,Y)圆心(I,J)25452040XYOYXG03 X25. Y40. R20. F50或G03 X25. Y40. I-20. J0 F5028课间休息29（2）M指令 （辅助功能）主轴正转 M03 主轴反转 M04 主轴停止 M05 程序结束 M30 冷却液开 M08 冷却液关 M0930（3）F指令 （进给功能）（4）S指令 （主轴功能）主轴功能主要表示主轴转速，主轴功能是用 字母S和其后面的数字表示。 如S300表示300r/min每分钟进给，F指定的进给速度为mm/min。 如F80即为80mm/min。（一般用在数控铣床）每转进给，F指定的进给速度单位为mm/r， 如F0.2即为0.2mm/r。（一般用在数控车床）31格式T*;其中*代表数字。 例:T0202;表示换2号刀,同时调用2号刀 具补偿值地址号中的补偿值。（4）T指令 （刀具指令）32刀具半径补偿G40、G41、G42 G41：左刀补（从刀具的进给方向看，刀具中心在工件左侧） G42：右刀补（从刀具的进给方向看，刀具中心在工件右侧） G40：取消刀具半径补偿 33刀补指令的程序段格式：1）G00G01 G41G42 D X Y F2）G00G01 G40 X Y D为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半径的补偿量。34四、编程举例数控机床加工零件工艺顺序1.分析加工图纸。2.建立工件坐标系。3.制定加工工艺。4.确定切削用量。5.选择刀具。6.编制加工程序。7.调试加工程序。35数控车床编程举例 （要求写出轮廓加工程序）材料：45钢 毛坯直径50 长度80mm 设备：三爪卡盘数控车床（Fanuc系统） 刀具：T190O外圆车刀5010152040R3361）确定坐标系2）设置换刀点3）确定切削用量S300r/minF0.2编写轮廓程序,切 削深度等于加工余量 。100 50P5010152040R3BFEACDZX37O0001； N10 M03 S300； 主轴正转300r/min N20 T0101； 调用一号车刀 N30 G00 X100.0 Z50.0；快速定位到换刀点P4）编写程序N40 X14.0 Z2.0 快速定位到A点N50 G01 Z0 F0.3； 直线插补到B点 50P1005015104020R3AFE BDCZX38N60 G03 X20.0 Z-3. R3. F0.2；车圆弧至C点N70 G01 Z-15.0； 车圆柱至D点 N80 X40.0 Z-40.0； 车圆锥至E点 N90 Z-50.0； 车圆柱至F点 N100 G00 X100.0 Z50.0； 返回换刀点 N110 M05； 主轴停止转动 N120 M30； 程序结束50P1005015104020R3AFE BDCZX39数控铣床编程举例编写下图的轮廓ABCDEA的加工程序。A10101010 O工O机YYXXBCR103040O1O2DR10 30E 2040A10101010 O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030E 20O0002;N10 M03 S300; 主轴正转，转速每分钟300转N20 G00 X0 Y0 Z50; 快速定位N25 G00 Z2;N30 G01 Z-2 F50; 铣削深度2mmN40 G01 G42 D01 X10 Y10; 刀具右补偿，直线插补到A点N50 G01 X30 Y10; A 至 BN60 G03 X40 Y20 R10; B 至 C41A10101010 O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030E 20N70 G02 X30 Y30 R10; C 至 D N80 G01 X10 Y20; D 至 E N90 G01X10 Y10; E 至 A N100 G01 G40 X0 Y0; 取消刀具补偿，返回零点 N110 G00 Z50; 抬起铣刀至50mm处 N120 M05; 主轴停止 N130 M30; 程序结束42六、机床基本操作1、FANUC系统的操作面板432、六种基本方式 回零方式 手动方式 手轮方式 编辑方式 自动方式 MDI方式44YXYXOO工1010 8816324028BACD作业试编写下图轮廓ABCDA的程序。45安全操作安全操作1. 加工时应佩戴好劳动保护用品。 2. 多人使用一台车床操作时，彼此应协调一致。当键盘操作时，禁止其它操作；当进行装刀装工件等操作时，禁止操作键盘。 3. 加工时应关好机床防护门。 4. 加工之前，应请指导老师检查程序和对刀情况。46下课了，祝大家天天好心情47数控车床加工样品数控车床加工样品48挖槽加工空间曲面零件加工孔系加工数控铣床加工的样品49