数控车削典型轴类零件毕业论文.doc

毕 业 论 文题 目 数控车削典型轴类零件 专 业 数控加工与维护工程 班 级 学 生 指导教师 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘 要在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以pc平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。关键词：数控加工 刀具 数控系统 典型轴类加工35目 录第一章 浅谈数控机床发展1.1将管理和营销作为产业发展重点21.2 坚持可持续发展道路21.3 技术途径1.3.1 发展具有中国特色的新一代pc数控系统31.3.2 推进数控功能部件的专业化生产41.3.3 加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗5第二章 fanuc系统的应用2.1 fanuc数控系统的发展概况62.2 fanuc数控系统的特点6第三章 nc编程与操作简介3.1 可编程功能73.2 插补功能103.3 进给功能113.4 参考点和坐标系123.5 主程序和子程序143.6 nc操作163.7 mdi方式下执行可编程指令173.8 程序验证和安全功能17第四章 加工实例4.1钼合金加工18第五章 实用操作技巧5.1直接用刀具试切对刀225.2 用g50设置工件零点235.3用工件移设置工件零点235.4 用g54-g59设置工件零点23第六章 数控机床使用优势第七章 数控机床使用中应注意的事项与维护7.1 数控机床使用维护247.2 日常维护概括有以下几点25结语致谢参考文献第一章 数控机床发展1.1将管理和营销作为产业发展重点 经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境1。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。 因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。1.2 坚持可持续发展道路可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。 大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。 国际标准化组织制定了iso14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证2。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。 1.3 技术途径1.3.1 发展具有中国特色的新一代pc数控系统数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。实践证明，10年来我们所走的pc数控道路是完全正确的。pc机（包括工业pc）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业pc主机的mtbf已达30年3）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当pc机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。目前，pc数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加pc前端的复合式结构；（2）通用pc加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由dsp等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通cpu，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个cpu来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。 因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能cpu（如高主频的pentium ii、pentium iii等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。由于一个新型高性能cpu可以代替数十个普通cpu（如80286、80386等），因此，在基于高性能cpu的pc平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装plc），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由dsp完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由pc中的cpu完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。这种具有内装plc和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个pc平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。 此外，集成化pc数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。1.3.2 推进数控功能部件的专业化生产解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下： (1)新型永磁电主轴单元 电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；控制系统复杂、成本高。因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。(2)廉价的高性能伺服系统 目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的ipm模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。(3)直线交流伺服系统 直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。(4)零传动数控转台与摆头 数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。(5)高速高精度检测装置 高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发0.1 m以上精度的高速(60 m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。1.3.3 加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。(1)大力发展低价位数控机床 低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。(2)加速开发高速高效数控机床 高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。 在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。 考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。(3)突破重型数控机床的设计制造技术 重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）cpu冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5 m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。 第二章 简单介绍下fanuc系统2.1、fanuc数控系统的发展概况 日本fanuc公司自50年代末期生产数控系统以来，已开发出40多种系列的数控系统。 80年代，fanuc公司较有代表性的系统是f6和f11系列。 80年代，其主要产品有f0和f15系列。 目前，以f0i与f16i、18i最为常见。 2.2、fanuc数控系统的特点 1.系统在设计中大量采用模块化结构。 2.具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力 。 3.有较完善的保护措施 。 4.fanuc系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。 5.提供大量丰富的pmc信号和pmc功能指令 。 6.具有很强的dnc功能 。 7.提供丰富的维修报警和诊断功能 。2.3 fanuc数控系统不同系列的结构与功能 1.fanuc 0i系统与fanucl6/18/21等系统的结构相似，均为模块化结构。其集成度较fanuc 0系统的集成度更高，因此0i控制单元的体积更小，便于安装排布。 2.采用全字符键盘，可用b类宏程序编程，使用方便。 3.用户程序区容量比0md系统大一倍，有利于较大程序的加工。 4.使用编辑卡编写或修改梯形图，携带与操作都很方便。 5.使用存储卡存储或输入机床参数、pmc程序以及加工程序，操作简单方便。 6.系统具有hrv(高速矢量响应)功能，伺服增益设定比0md系统高一倍，理论上可使轮廓加工误差减少一半。 7.机床运动轴的反向间隙，在快速移动或进给移动过程中由不同的间隙补偿参数自动补偿。 8.0i系统可预读12个程序段，比0md系统多。 9.与0md系统相比，0i系统的pmc程序基本指令执行周期短，容量大，功能指令更丰富，使用更方便。 10.0i系统的界面、操作、参数等与18i、16i、21i基本相同。 11.0i系统比0m、0t等产品配备了更强大的诊断功能和操作信息显示功能，给机床用户使用和维修带来了极大方便。 12.在软件方面0i系统比0系统也有很大提高，特别在数据传输上有很大改进。 第三章 nc编程简介3.1可编程功能通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程功能分为两类：一类用来实现刀具轨迹控制即各进给轴的运动，如直线/圆弧插补、进给控制、坐标系原点偏置及变换、尺寸单位设定、刀具偏置及补偿等，这一类功能被称为准备功能，以字母g以及两位数字 组成，也被称为g代码。另一类功能被称为辅助功能，用来完成程序的执行控制、主轴控制、刀具控制、辅助设备控制等功能。在这些辅助功能中，tx x用于选刀，sx x x x用于控制主轴转速。其它功能由以字母m与两位数字组成的m代码来实现。3.1.2 准备功能本机床使用的所有准备功能见表1.1：表1.1g代码 分组 功能*g00 01 定位（快速移动）*g01 01 直线插补（进给速度）g02 01 顺时针圆弧插补g03 01 逆时针圆弧插补g04 00 暂停，精确停止g09 00 精确停止*g17 02 选择x y平面g18 02 选择z x平面g19 02 选择y z平面g27 00 返回并检查参考点g28 00 返回参考点g29 00 从参考点返回g30 00 返回第二参考点*g40 07 取消刀具半径补偿g41 07 左侧刀具半径补偿g42 07 右侧刀具半径补偿g43 08 刀具长度补偿g44 08 刀具长度补偿*g49 08 取消刀具长度补偿g52 00 设置局部坐标系g53 00 选择机床坐标系*g54 14 选用1号工件坐标系g55 14 选用2号工件坐标系g56 14 选用3号工件坐标系g57 14 选用4号工件坐标系g58 14 选用5号工件坐标系g59 14 选用6号工件坐标系g60 00 单一方向定位g61 15 精确停止方式*g64 15 切削方式g65 00 宏程序调用g66 12 模态宏程序调用*g67 12 模态宏程序调用取消g73 09 深孔钻削固定循环g74 09 反螺纹攻丝固定循环g76 09 精镗固定循环*g80 09 取消固定循环g81 09 钻削固定循环g82 09 钻削固定循环g83 09 深孔钻削固定循环g84 09 攻丝固定循环g85 09 镗削固定循环g86 09 镗削固定循环g87 09 反镗固定循环g88 09 镗削固定循环g89 09 镗削固定循环*g90 03 绝对值指令方式*g91 03 增量值指令方式g92 00 工件零点设定*g98 10 固定循环返回初始点g99 10 固定循环返回r点从表1.1中我们可以看到，g代码被分为了不同的组，这是由于大多数的g代码是模态的，所谓模态g代码，是指这些g代码不只在当前的程序段中起作用，而且在以后的程序段中一直起作用，直到程序中出现另一个同组的g代码为止，同组的模态g代码控制同一个目标但起不同的作用，它们之间是不相容的。00组的g代码是非模态的，这些g代码只在它们所在的程序段中起作用。标有*号的g代码是上电时的初始状态。对于g01和g00、g90和g91上电时的初始状态由参数决定。如果程序中出现了未列在上表中的g代码，cnc会显示10号报警。同一程序段中可以有几个g代码出现，但当两个或两个以上的同组g代码出现时，最后出现的一个（同组的）g代码有效。在固定循环模态下，任何一个01组的g代码都将使固定循环模态自动取消，成为g80模态。3.1.3 辅助功能本机床用s代码来对主轴转速进行编程，用t代码来进行选刀编程，其它可编程辅助功能由m代码来实现，本机床可供用户使用的m代码列表如下(表1.2)：表1.2m代码 功 能m00 程序停止m01 条件程序停止m02 程序结束m03 主轴正转m04 主轴反转m05 主轴停止m06 刀具交换m08 冷却开m09 冷却关m18 主轴定向解除m19 主轴定向m29 刚性攻丝m30 程序结束并返回程序头m98 调用子程序m99 子程序结束返回重复执行一般地，一个程序段中，m代码最多可以有一个。3.2. 插补功能3.2.1 快速定位（g00）g00给定一个位置。格式：g00 ip?；ip?在本说明书中代表任意不超过三个进给轴地址的组合，当然，每个地址后面都会有一个数字作为赋给该地址的值，一般机床有三个或四个进给轴即x，y，z ，a所以ip?可以代表如 x12. y119. z-37. 或 x287.3 z73.5 a45. 等等内容。g00这条指令所作的就是使刀具以快速的速率移动到ip?指定的位置，被指令的各轴之间的运动是互不相关的，也就是说刀具移动的轨迹不一定是一条直线。g00指令下，快速倍率为100时，各轴运动的速度：x、y、z轴均为15m/min，该速度不受当前f值的控制。当各运动轴到达运动终点并发出位置到达信号后，cnc认为该程序段已经结束，并转向执行下一程序段。位置到达信号：当运动轴到达的位置与指令位置之间的距离小于参数指定的到位宽度时，cnc认为该轴已到达指令位置，并发出一个相应信号即该轴的位置到达信号。3.2.2 直线插补（g01）格式：g01 ip-f-；g01指令使当前的插补模态成为直线插补模态，刀具从当前位置移动到 ip指定的位置，其轨迹是一条直线，f-指定了刀具沿直线运动的速度，单位为mm/min（x、y、z轴）。该指令是我们最常用的指令之一。假设当前刀具所在点为x-50. y-75.，则如下程序段n1 g01 x150. y25. f100 ；n2 x50. y75.；将使刀具走出如下图（图2.2）所示轨迹。大家可以看到，程序段n2并没有指令g01，由于g01指令为模态指令，所以n1程序段中所指令的g01在n2程序段中继续有效，同样地，指令f100在 n2段也继续有效，即刀具沿两段直线的运动速度都是100mm/min。3.2.3 圆弧插补（g02/g03）下面所列的指令可以使刀具沿圆弧轨迹运动：在x-y平面g17 g02 / g03 x_ y_ ( i_ j_ ) / r_ f_ ；在 x-z平面g18 g02 / g03 x_ z_ ( i_ k_ ) / r_ f_ ；在 y-z平面g19 g02 / g03 y_ z_ ( j_ k_ ) / r_ f_ ；序号 数据内容 指 令 含 义 平面选择 g17 指定x-y平面上的圆弧插补g18 指定x-z平面上的圆弧插补g19 指定y-z平面上的圆弧插补2 圆弧方向 g02 顺时针方向的圆弧插补g03 逆时针方向的圆弧插补3 终点位置 g90 模态 x、y、z中的两轴指令 当前工件坐标系中终点位置的坐标值g91 模态 x、y、z中的两轴指令 从起点到终点的距离?有方向的?4 起点到圆心的距离 i、j、k中的两 轴指令 从起点到圆心的距离?有方向的?圆弧半径 r 圆弧半径5 进给率 f 沿圆弧运动的速度在这里，我们所讲的圆弧的方向，对于x-y平面来说，是由z轴的正向往z轴的负向看x-y平面所看到的圆弧方向，同样，对于x-z平面或y-z平面来说，观测的方向则应该是从y轴或x轴的正向到y轴或x轴的负向（适用于右手坐标系如下图所示）。 圆弧的终点由地址x、y和z来确定。在g90模态，即绝对值模态下，地址x、y、z给出了圆弧终点在当前坐标系中的坐标值；在g91模态，即增量值模态下，地址x、y、z给出的则是在各坐标轴方向上当前刀具所在点到终点的距离。在x方向，地址i给定了当前刀具所在点到圆心的距离，在y和z方向，当前刀具所在点到圆心的距离分别由地址j和k来给定，i、j、k的值的符号由它们的方向来确定。对一段圆弧进行编程，除了用给定终点位置和圆心位置的方法外，我们还可以用给定半径和终点位置的方法对一段圆弧进行编程，用地址r来给定半径值，替代给定圆心位置的地址。r的值有正负之分，一个正的r值用来编程一段小于180度的圆弧，一个负的r值编程的则是一段大于180度的圆弧。编程一个整圆只能使用给定圆心的方法。3.3 进给功能3.3.1 进给速度上一章，我们讲述了基本插补命令的用法以及一些相关指令，同时，也涉及到了一些与进给速度有关的一些知识，在本节中，我们将归纳性地讨论这些问题。数控机床的进给一般地可以分为两类：快速定位进给及切削进给。快速定位进给在指令g00、手动快速移动以及固定循环时的快速进给和点位之间的运动时出现。快速定位进给的速度是由机床参数给定的，并可由快速倍率开关加上100、50、25及f0的倍率。快速倍率开关在100的位置时，快速定位进给的速度对于x、y、z三轴来说，都是15000mm/min。快速倍率开关在f0的位置时，x、y、z三轴快速定位进给速度是2000mm/min。快速定位进给时，参与进给的各轴之间的运动是互不相关的，分别以自己给定的速度运动，一般来说，刀具的轨迹是一条折线。切削进给出现在g01、g02/03以及固定循环中的加工进给的情况下，切削进给的速度由地址f给定。在加工程序中，f是一个模态的值，即在给定一个新的f值之前，原来编程的f值一直有效。cnc系统刚刚通电时，f的值由549号参数给定，该参数在机床出厂时被设为100mm/min。切削进给的速度是一个有方向的量，它的方向是刀具运动的方向，模（即速度的大小）为f的值。参与进给的各轴之间是插补的关系，它们的运动的合成即是切削进给运动。f的最大值由527号参数控制，该参数在机床出厂时被设为4000mm/min，如果编程的f值大于此值，实际的进给切削速度也将保持为4000mm/min。切削进给的速度还可以由操作面板上的进给倍率开关来控制，实际的切削进给速度应该为f的给定值与倍率开关给定倍率的乘积。 暂停( g04 )作用：在两个程序段之间产生一段时间的暂停。格式：g04 p-；或g04 x-；地址p或x给定暂停的时间，以秒为单位，范围是0.0019999.999秒。如果没有p或x，g04在程序中的作用与g09相同。3.4. 参考点和坐标系3.4.1 机床坐标系本机床的坐标系是右手坐标系。主轴箱的上下运动为z轴运动，主轴箱向上的运动为z轴正向运动，主轴箱向下的运动为z轴负向运动；滑座的前后运动为y轴运动，滑座远离立柱的运动为y轴的正向运动，滑座趋向立柱的运动为y轴的负向运动；工作台的左右运动为x轴运动，面对机床，工作台向左运动为x轴的正向运动，工作台向右运动为x轴的负向运动。可以看到，只有z轴的运动是刀具本身的运动，x、y轴则是靠工作台带动工件运动来完成加工过程的。为了方便起见，在本说明书中对于x、y轴运动的描述是刀具相对于工件的运动。相对位置固定的机床坐标系的建立，是靠每次nc上电后的返回参考点的操作来完成的。参考点是机床上的一个固定的点，它的位置由各轴的参考点开关和撞块位置以及各轴伺服电机的零点位置来确定。本机床返回参考点后，参考点在机床坐标系中的坐标值为x0，y0，z0。x轴行程为0-600毫米，y轴行程为0-400毫米，z轴行程为0-510毫米。3.4.2 关于参考点的指令( g27、g28、g29及g30 )自动返回参考点（g28）格式：g28ip-；该指令使指令轴以快速定位进给速度经由ip指定的中间点返回机床参考点，中间点的指定既可以是绝对值方式的也可以是增量值方式的，这取决于当前的模态。一般地，该指令用于整个加工程序结束后使工件移出加工区，以便卸下加工完毕的零件和装夹待加工的零件。?注意：为了安全起见，在执行该命令以前应该取消刀具半径 补偿和长度补偿。执行手动返回参考点以前执行g28指令时，各轴从中间点开始的运动与手动返回参考点的运动一样，从中间点开始的运动方向为正向。g28指令中的坐标值将被nc作为中间点存储，另一方面，如果一个轴没有被包含在g28指令中，nc存储的该轴的中间点坐标值将使用以前的g28指令中所给定的值。例如：n1 x20.0 y54.0;n2 g28 x-40.0 y-25.0; 中间点坐标值（-40.0,-25.0）n3 g28 z31.0; 中间点坐标值（-40.0,-25.0,31.0）该中间点的坐标值主要由g29指令使用。3.4.3 从参考点自动返回（g29）格式：g29 ip-；该命令使被指令轴以快速定位进给速度从参考点经由中间点运动到指令位置，中间点的位置由以前的g28或g30（参考4.2.4）指令确定。一般地，该指令用在g28或g30之后，被指令轴位于参考点或第二参考点的时候。在增量值方式模态下，指令值为中间点到终点（指令位置）的距离。3.4.4 参考点返回检查（g27）格式：g27 ip-；该命令使被指令轴以快速定位进给速度运动到ip指令的位置，然后检查该点是否为参考点，如果是，则发出该轴参考点返回的完成信号（点亮该轴的参考点到达指示灯）；如果不是，则发出一个报警，并中断程序运行。在刀具偏置的模态下，刀具偏置对g27指令同样有效，所以一般来说执 行g27指令以前应该取消刀具偏置（半径偏置和长度偏置）。在机床闭锁开关置上位时，nc不执行g27指令。3.4.5 返回第二参考点（g30）格式：g30 ip-；该指令的使用和执行都和g28非常相似，唯一不同的就是g28使指令轴返回机床参考点，而g30使指令轴返回第二参考点。g30指令后，和g28指令相似，可以使用g29指令使指令轴从第二参考点自动返回。第二参考点也是机床上的固定点，它和机床参考点之间的距离由参数给定，第二参考点指令一般在机床中主要用于刀具交换，因为机床的z轴换刀点为z轴的第二参考点（参数#737），也就是说，刀具交换之前必须先执行g30指令。用户的零件加工程序中，在自动换刀之前必须编写g30，否则执行m06指令时会产生报警。第二参考点的返回，关于m06请参阅机床说明书部分：辅助功能。被指令轴返回第二参考点完成后，该轴的参考点指示灯将闪烁，以指示返回第二参考点的完成。机床x和y轴的第二参考点出厂时的设定值与机床参考点重合，如有特殊需要可以设定735、736号参数。在机床中，我们可以预置六个工件坐标系，通过在crt-mdi面板上的操作，设置每一个工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移量，然后使用g54g59指令来选用它们，g54g59都是模态指令，分别对应16预置工件坐标系，如下例：预置1工件坐标系偏移量：x-150.000 y-210.000 z-90.000。预置4工件坐标系偏移量：x-430.000 y-330.000 z-120.000。程序段内容 终点在机床坐标系中的坐标值 注 释n1 g90 g54 g00 x50. y50.； x-100, y-160 选择1坐标系，快速定位。n2 z-70.； z-160 n3 g01 z-72.5 f100； z-160.5 直线插补，f值为100。n4 x37.4； x-112.6 (直线插补)n5 g00 z0； z-90 快速定位n6 x0 y0 a0； x-150, y-210 n7 g53 x0 y0 z0； x0, y0, z0 选择使用机床坐标系。n8 g57 x50. y50. ； x-380, y-280 选择4坐标系n9 z-70.； z-190 n10 g01 z-72.5； z-192.5 直线插补，f值为100 (模态值)n11 x37.4； x392.6 n12 g00 z0； z-120 n13 g00 x0 y0 ； x-430, y-330 从以上举例可以看出，g54g59指令的作用就是将nc所使用的坐标系的原点移动到机床坐标系中坐标值为预置值的点，预置方法请查阅本手册的操作部分。在机床的数控编程中，插补指令和其它与坐标值有关的指令中的ip- 除非有特指外，都是指在当前坐标系中(指令被执行时所使用的坐标系)的坐标位置。大多数情况下，当前坐标系是g54g59中之一(g54为上电时的初始模态)，直接使用机床坐标系的情况不多。有两种指令刀具运动的方法 ：绝对值指令和增量值指令。在绝对值指令模态下，我们指定的是运动终点在当前坐标系中的坐标值；而在增量值指令模态下，我们指定的则是各轴运动的距离。g90和g91这对指令被用来选择使用绝对值模态或增量值模态。g90绝对值指令g91增量值指令3.5.主程序和子程序加工程序分为主程序和子程序，一般地，nc执行主程序的指令，但当执行到一条子程序调用指令时，nc转向执行子程序，在子程序中执行到返回指令时，再回到主程序。当我们的加工程序需要多次运行一段同样的轨迹时，可以将这段轨迹编成子程序存储在机床的程序存储器中，每次在程序中需要执行这段轨迹时便可以调用该子程序。当一个主程序调用一个子程序时，该子程序可以调用另一个子程序，这样的情况，我们称之为子程序的两重嵌套。一般机床可以允许最多达四重的子程序嵌套。在调用子程序指令中，可以指令重复执行所调用的子程序，可以指令重复最多达999次。一个子程序应该具有如下格式：o； 子程序号； 子程序内容；m99； 返回主程序在程序的开始，应该有一个由地址o指定的子程序号，在程序的结尾，返回主程序的指令m99是必不可少的。m99可以不必出现在一个单独的程序段中，作为子程序的结尾，这样的程序段也是可以的：g90 g00 x0 y100. m99；在主程序中，调用子程序的程序段应包含如下内容：m98 p；在这里，地址p后面所跟的数字中，后面的四位用于指定被调用的子程序的程序号，前面的三位用于指定调用的重复次数。m98 p51002；调用1002号子程序，重复5次。m98 p1002； 调用1002号子程序，重复1次。m98 p50004；调用4号子程序，重复5次。子程序调用指令可以和运动指令出现在同一程序段中：g90 g00 x?75. y50. z53. m98 p40035；该程序段指令x、y、z三轴以快速定位进给速度运动到指令位置，然后调用执行4次35号子程序。包含子程序调用的主程序 ，程序执行顺序如下例：主程序 1 2 3 子程序n10 ； o1010 ；n20 ； n1020 ；n30 m98p21010； n1030 n40 ； n1040 ；n50 m98p1010； n1050 ； n60 ； n1060 m99；和其它m代码不同，m98和m99执行时，不向机床侧发送信号。当nc找不到地址p指定的程序号时，发出ps078报警。子程序调用指令m98不能在mdi方式下执行，如果需要单独执行一个子程序，可以在程序编辑方式下编辑如下程序，并在自动运行方式下执行。 ；m98 p；m02（或m30）；在m99返回主程序指令中，我们可以用地址p来指定一个顺序号，当这样的一个m99指令在子程序中被执行时，返回主程序后并不是执行紧接着调用子程序的程序段后的那个程序段，而是转向执行具有地址p指定的顺序号的那个程序段。如下例：主程序