數(shù)控加工中心的基礎(chǔ)知識(shí)總匯-科鼎數(shù)控
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作者：科鼎數(shù)控技術(shù)工程師
編輯：科鼎小編
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發(fā)布日期： 2021.10.31
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數(shù)控編程基礎(chǔ)知識(shí) ：
數(shù)控加工程序編制就是將加工零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、工件尺寸、刀具位移的方向及其它輔助動(dòng)作（如換刀、冷卻、工件的裝卸等）按運(yùn)動(dòng)順序依照編程格式用指令代碼編寫程序單的過(guò)程。所編寫的程序單即加工程序單。
數(shù)控加工的坐標(biāo)系與指令系統(tǒng)：
數(shù)控加工中心程序的編寫方法有兩種，手工編程和自動(dòng)編程，手工編程是由用戶根據(jù)加工要求，使用該機(jī)床的指令代碼手工書寫數(shù)控程序。自動(dòng)編程是由用戶運(yùn)行編程軟件，輸入零件圖紙和加工參數(shù)(如進(jìn)給量、背吃刀量、切削速度，工件材料、毛坯尺寸等)，由編程軟件自動(dòng)生成數(shù)控程序。兩種編程方法各有所長(zhǎng)。
一、坐標(biāo)系
為了確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)距離，必須在機(jī)床上建立坐標(biāo)系，以描述刀具和工件的相對(duì)位置及其變化關(guān)系。
數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸的指定方法已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，我國(guó)在JB3051—1982中規(guī)定了各種數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向，它按照右手法則規(guī)定了直角坐標(biāo)系中X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸和A、B、C三個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的關(guān)系。如圖13-4所示。
圖13-5(a)為車床的坐標(biāo)系，裝夾車刀的溜板可沿兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，溜板的縱向運(yùn)動(dòng)平行于主軸，定為Z軸，而溜板垂直于Z軸方向的水平運(yùn)動(dòng)，想學(xué)ug編程請(qǐng)加Q群699197696群文件下載ug學(xué)習(xí)100G學(xué)習(xí)資料。定為X軸，由于車刀刀尖安裝于工件中心平面上，不需要作豎直方向的運(yùn)動(dòng)，所以不需要規(guī)定Y軸。
二、坐標(biāo)原點(diǎn)
機(jī)床原點(diǎn)：由機(jī)床生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)確定，由于數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)軸的正方向是定義好的，所以原點(diǎn)一旦確定，坐標(biāo)系就確定了，機(jī)床原點(diǎn)也稱機(jī)械原點(diǎn)或零點(diǎn)，是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)不能由用戶設(shè)定，一般位于機(jī)床行程的極限位置。機(jī)床原點(diǎn)的具體位置須參考具體型號(hào)的機(jī)床隨機(jī)附帶的手冊(cè)，如數(shù)控車的機(jī)床原點(diǎn)一般位于主軸裝夾卡盤的端面中心點(diǎn)上。
1、機(jī)床參考點(diǎn)：機(jī)床參考點(diǎn)是相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn)的一個(gè)特定點(diǎn)，它由機(jī)床廠家在硬件上設(shè)定，廠家測(cè)量出位置后輸入至NC中，用戶不能隨意改動(dòng)，機(jī)床參考點(diǎn)的坐標(biāo)值小于機(jī)床的行程極限。為了讓NC系統(tǒng)識(shí)別機(jī)床坐標(biāo)系，就必須執(zhí)行回參考點(diǎn)的操作，通常稱為回零操作。或者叫返參操作，但并非所有的NC機(jī)床都設(shè)有機(jī)床參考點(diǎn)。
2、工件原點(diǎn)：也叫編程原點(diǎn)，它是編程人員在編程前任意設(shè)定的，為了編程方便，選擇工件原點(diǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能將工件原點(diǎn)選擇在工藝定位基準(zhǔn)上，這樣對(duì)保證加工精度有利，如數(shù)控車一般將工件原點(diǎn)選擇在工件右端面的中心點(diǎn)。工件原點(diǎn)一旦確立，工件坐標(biāo)系就確定了。編寫程序時(shí)，用戶使用的是工件坐標(biāo)系，所以在啟動(dòng)機(jī)床加工零件之前，必須對(duì)機(jī)床進(jìn)行設(shè)定工件原點(diǎn)的操作，以便讓NC確定工件原點(diǎn)的位置，這個(gè)操作通常稱為對(duì)刀。對(duì)刀是加工零件前一個(gè)非常重要且不可缺少的步驟，否則不但不可能加工出合格的零件還會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生，在高檔數(shù)控系統(tǒng)中，工件原點(diǎn)甚至在一個(gè)程序中還可以進(jìn)行變換，由相應(yīng)的選擇工件原點(diǎn)指令完成。工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離叫原點(diǎn)偏置。
三、坐標(biāo)指令
在加工過(guò)程中，工件和刀具的位置變化關(guān)系由坐標(biāo)指令來(lái)指定，坐標(biāo)指令的值的大小是與工件原點(diǎn)帶符號(hào)的距離值。坐標(biāo)指令包括：X、Y、Z、U、V、W、I、J、K、R等。其中，通常來(lái)說(shuō)X、Y、Z是絕對(duì)坐標(biāo)方式；U、V、W相對(duì)坐標(biāo)方式，但在三坐標(biāo)以上系統(tǒng)中，有相應(yīng)的G指令來(lái)表示是絕對(duì)坐標(biāo)方式還是相對(duì)坐標(biāo)方式，不使用U、V、W來(lái)表示相對(duì)坐標(biāo)方式；I、J、K或R是表示圓弧的參數(shù)的兩種方法，I、J、K表示圓心與圓弧起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值，R表示圓弧的半徑。
Ｇ指令：
也稱準(zhǔn)備功能(prepare function)指令，簡(jiǎn)稱G功能指令或G代碼，C指令確定的功能，可分為坐標(biāo)系設(shè)定類型、插補(bǔ)功能類型、刀具補(bǔ)償功能類型、固定循環(huán)類型等。
G指令由字母G和其后兩位數(shù)字組成，從GOO到G99共100種；其中GOO至G09可簡(jiǎn)寫為G0至G9
一下是一些常用的G指令：
1、G00與G01
G00運(yùn)動(dòng)軌跡有直線和折線兩種，該指令只是用于點(diǎn)定位，不能用于切削加工 G01按指定進(jìn)給速度以直線運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)到指令指定的目標(biāo)點(diǎn)，一般用于切削加工
2、G02與G03 G02:順時(shí)針圓弧插補(bǔ) G03:逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)
3、G04(延時(shí)或暫停指令） 一般用于正反轉(zhuǎn)切換、加工盲孔、階梯孔、車削切槽
4、G40、G41、G42 半徑補(bǔ)償 G40：取消刀具半徑補(bǔ)償
5、G32、G92、G76，G32：螺紋切削 G92：螺紋切削固定循環(huán) G76：螺紋切削復(fù)合循環(huán)
6、車削加工：G70、G71、72、G73，G71：軸向粗車復(fù)合循環(huán)指令 G70：精加工復(fù)合循環(huán) G72：端面車削，徑向粗車循環(huán) G73：仿形粗車循環(huán)
7、主軸設(shè)定指令G50：主軸最高轉(zhuǎn)速的設(shè)定 G96：恒線速度控制 G97：主軸轉(zhuǎn)速控制（取消恒線速度控制指令）
M指令：
1、主軸正反轉(zhuǎn)停止指令 M03、M04、M05
M03：主軸正傳 M04：主軸反轉(zhuǎn) M05：主軸停止
2、切削液開關(guān) M08、M09
M08：液狀切削液開 M09：切削液關(guān)
3、運(yùn)動(dòng)停止 M00、M01、M02、M30
M00：程序暫停 M01：計(jì)劃停止 M02：機(jī)床復(fù)位 M30:程序結(jié)束，指針返回到開頭
4、M98：調(diào)用子程 序
5、M99：返回主程序
F指令
F代碼用于指定插補(bǔ)進(jìn)給速度。
F代碼編程有兩種，每分鐘進(jìn)給量編程和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量編程。在每分鐘進(jìn)給量編程中，F(xiàn)后的數(shù)值表示的是主軸每分鐘內(nèi)刀具的進(jìn)給量，比如：F50，表示每分鐘進(jìn)給量為50mm．值得注意的是，F(xiàn)代碼是模態(tài)指令，但一個(gè)程序中至少應(yīng)該在第一個(gè)插補(bǔ)指令后有一個(gè)F指令，例：G1 X30 F60
Ｓ指令
Ｓ指令用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)速度，一個(gè)程序段內(nèi)只能含有一個(gè)Ｓ代碼，由字母Ｓ加數(shù)字表示，例如：
1.指定主軸的轉(zhuǎn)速是400r／min，則相應(yīng)的指令為S400。
2.在數(shù)控車系統(tǒng)中，根據(jù)加工工藝要求，零件端面要求恒線速度加工，因此，數(shù)控車系統(tǒng)中，對(duì)Ｓ指令有特殊規(guī)定：端面恒線速度切削：如Ｎ1 Ｇ96 Ｓ1000 *其中1000是端面的線速度，為1000m／min。速度單位因機(jī)床而異，參見機(jī)床說(shuō)明書3.端面恒線速度刪除：如Ｎ2 Ｇ97 Ｓ1000。
Ｔ指令
T指令用于指定所選用的刀具，它由字母T和后接數(shù)字組成，在同一程序中，若同時(shí)指令坐標(biāo)移動(dòng)指令和刀具T指令，執(zhí)行順序一般為先執(zhí)行T指令，但具體由機(jī)床廠家確定，參見機(jī)床說(shuō)明書。
需要指出的是：有的數(shù)控系統(tǒng)如發(fā)那科(FANUC O—TD)系統(tǒng)，刀具指令采用字母T加四位數(shù)字表示，四位數(shù)字的高2位表示刀具選擇號(hào)，低兩位表示刀具偏置號(hào)。具體表示方法見機(jī)床說(shuō)明書。如：T0102表示一號(hào)刀，二號(hào)刀補(bǔ)。
程序名 ：
程序名是數(shù)控程序必不可少的第一行，由一個(gè)地址符加上后接四位數(shù)字組成，第一個(gè)字符或字母是具體的數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的，后接的四位數(shù)字是用戶任意取的。可以小于四位，但不能大于四位，根據(jù)具體數(shù)控系統(tǒng)要求，打頭的字符或字母一般為％、或字母Ｏ。
例：％123，％7788，(CJK6236A2數(shù)控車床)是合法的程序名。01111，08888，(MV—5數(shù)控銑床)是合法的程序名.
子程序也有程序名，其程序名是主程序調(diào)用的入口。子程序的命名規(guī)則與主程序一樣，視不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的規(guī)則。
數(shù)控加工程序編制的步驟
一、工藝方案分析
1. 確定加工對(duì)象是否適合于數(shù)控加工（形狀較復(fù)雜、精度一致性要求高）。
2. 毛坯的選擇（對(duì)同一批量的毛坯和質(zhì)量應(yīng)有一定的要求）。
3. 工序的劃分（盡可能采用一次裝夾、集中工序的加工方法）。
4 .選用適合的數(shù)控機(jī)床。
二、工序詳細(xì)設(shè)計(jì)
1. 工件的定位與夾緊。
2. 工序劃分（先粗后精、先面后孔、先主后次、盡量減少換刀）。
3. 刀具選擇（應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)刀具系列、較高的剛性和耐用度、易換易調(diào)）。
4. 切削參數(shù)（盡可能取高一點(diǎn)）.
5. 走刀分配（走刀路線要短、次數(shù)要少、盡量避免法向切入、零件輪廓的最終加工應(yīng)盡
可能一次連續(xù)完成）。
6. 工藝文件編制（工序卡、工具卡、走刀路線示意圖）。
7.
工序卡包括：工步與走刀的序號(hào)、加工部位與尺寸、刀號(hào)及補(bǔ)償號(hào)刀具型式與規(guī)格、
主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量及工時(shí)等。
三、運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)值計(jì)算
1. 基點(diǎn)：兩個(gè)幾何元素（線、弧及樣條曲線）的交點(diǎn)。
2. 節(jié)點(diǎn)：對(duì)非圓曲線用圓弧段來(lái)逼近，節(jié)點(diǎn)數(shù)的多少取決于逼近誤差、逼近方法及曲線
本身的性質(zhì)。
3. 輔助計(jì)算：刀具的引入與退出路線的坐標(biāo)值計(jì)算，坐標(biāo)系的計(jì)算（絕對(duì)值、增量值）。
四、編寫數(shù)控加工程序
1. 用數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼（G、S、M）與程序格式，編寫加工程序。
2. 編制機(jī)床調(diào)整卡，供操作者調(diào)整機(jī)床用。
3. 輸入程序。
4. 校驗(yàn)與試切。
數(shù)控加工生產(chǎn)流程
使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工，一般包括如下過(guò)程
一、審圖并確定加工要求；
二、決定使用何種刀具；
三、確定工件的裝夾方法和夾具；
四、編寫加工程序；
五、打開機(jī)床電源；
六、輸入程序到機(jī)床的NC中；
七、裝刀、裝工件；
八、測(cè)量刀具長(zhǎng)度和直徑偏置量；
九、對(duì)齊工件和設(shè)置工件原點(diǎn)；
十、檢查程序(試空車，修正程序錯(cuò)誤)；
十一、通過(guò)試切來(lái)檢查切削狀態(tài)(如有必要, 修正錯(cuò)誤、修正刀具偏置)；
十二、機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行切削工件；
十三、產(chǎn)品完成。
科鼎數(shù)控是一家集產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、市場(chǎng)銷售為一體的民營(yíng)企業(yè)，擁有12年數(shù)控設(shè)備制造經(jīng)驗(yàn)，三大生產(chǎn)基地，全部設(shè)備原廠直售，省去中間差，為您節(jié)省，提供24小時(shí)上門服務(wù)，可定制數(shù)控加工中心，歡迎新老客戶咨詢服務(wù)熱線：0510-87553118
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