第二课 数控技术常用术语
第二课 数控技术常用术语
1 , 5 数控技术常用术语
为了方便读者阅读相关数控资料和国外数控产品的相关手册，在此选择了常用的数控词汇及其英语对应单词，所选用的数控术语主要参考国际标准ISO 2806和中华人民共和国国家标准GB 8129—1987 以及近年新出现的一些数控词汇。
1）计算机数值控制 （Computerized Numerical Control, CNC） 用计算机控制加工功能，实现数值控制。
2）轴（Axis）机床的部件可以沿着其作直线移动或回转运动的基准方向。
3）机床坐标系（ Machine Coordinate Systern ）固定于机床上，以机床零点为基准的笛卡尔坐标系。
4）机床坐标原点（ Machine Coordinate Origin ）机床坐标系的原点。
5）工件坐标系（ Workpiece Coordinate System ）固定于工件上的笛卡尔坐标系。
6）工件坐标原点（ Wrok-piexe Coordinate Origin）工件坐标系原点。
7）机床零点（ Machine zero ）由机床制造商规定的机床原点。
8）参考位置（ Reference Position ）机床启动用的沿着坐标轴上的一个固定点，它可以用机床坐标原点为参考基准。
9）绝对尺寸（Absolute Dimension)／绝对坐标值（Absolute Coordinates）距一坐标系原点的直线距离或角度。
10）增量尺寸（ Incremental Dimension ) ／增量坐标值（Incremental Coordinates）在一序列点的增量中，各点距前一点的距离或角度值。
11）最小输人增量（Least Input Increment） 在加工程序中可以输人的最小增量单位。
12）命令增量（Least command Increment）从数值控制装置发出的命令坐标轴移动的最小增量单位。
13）插补 （InterPolation）在所需的路径或轮廓线上的两个已知点间根据某一数学函数（例如：直线，圆弧或高阶函数）确定其多个中间点的位置坐标值的运算过程。
14）直线插补（Llne Interpolation）这是一种插补方式，在此方式中，两点间的插补沿着直线的点来逼近，沿此直线控制刀具的运动。
15）圆弧插补（Circula : Interpolation）这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线。
16）顺时针圆弧（Clockwise Arc）刀具参考点围绕轨迹中心，按负角度方向旋转所形成的轨迹．方向旋转所形成的轨迹．
17）逆时针圆弧（Counterclockwise Arc）刀具参考点围绕轨迹中心，按正角度方向旋转所形成的轨迹。
18）手工零件编程（Manual Part Prograrnmiog）手工进行零件加工程序的编制。
19）计算机零件编程（Cornputer Part prograrnrnlng）用计算机和适当的通用处理程序以及后置处理程序准备零件程序得到加工程序。
20）绝对编
程（Absolute Prograrnming）用表示绝对尺寸的控制字进行编程。
21）增量编程（Increment programming）用表示增量尺寸的控制字进行编程。22、
22）宇符（Character）用于表示一组织或控制数据的一组元素符号。
23）控制字符（Control Character）出现于特定的信息文本中，表示某一控制功能的字符。
24）地址（Address）一个控制字开始的字符或一组字符，用以辨认其后的数据。
25）程序段格式（Block Format）字、字符和数据在一个程序段中的安排。
26）指令码（Instruction Code) /机器码（Machine Code）计算机指令代码，机器语言，用来表示指令集中的指令的代码。
27）程序号（Program Number）以号码识别加工程序时，在每一程序的前端指定的编号
28）程序名（Prograo Name）以名称识别加工程序时，为每一程序指定的名称。
29）指令方式（Command Mode）指令的工作方式。
30）程序段（Block）程序中为了实现某种操作的一组指令的集合．
31）零件程序（P art Program）在自动加工中，为了使自动操作有效按某种语言或某种格式书写的顺序指令集。零件程序是写在输人介质上的加工程序，也可以是为计算机准备的输人，经处理后得到加工程序。
32）加工程序（Machine Program）在自动加工控制系统中，按自动控制语言和格式书写的顺序指令集。这些指令记录在适当的输人介质上，完全能实现直接的操作。
33）程序结束（End of Program）指出工件加工结束的辅助功能
34）数据结束（End of Data）程序段的所有命令执行完后，使主轴功能和其他功能（例如冷却功能）均被删除的辅助功能。
35）程序暂停（Progrom Stop）程序段的所有命令执行完后，删除主轴功能和其他功能，并终止其后的数据处理的辅助功能.
36）准备功能（Preparatory Functton）使机床或控制系统建立加工功能方式的命令．
37）辅助功能（MiscellaneouS Function）控制机床或系统的开关功能的一种命令。
38）刀具功能（Tool Funetion）依据相应的格式规范，识别或调人刀具。
39）进给功能（Feed Function）定义进给速度技术规范的命令。
40）主轴速度功能（Spindle Speed Function）定义主轴速度技术规范的命令。
41）进给保持（Feed Hold）在加工程序执行期问，暂时中断进给的功能。
42）刀具轨迹（Tool Path）切削刀具上规定点所走过的轨迹。
43）零点偏置（Zero Offset）数控系统的一种特征．它容许数控测量系统的原点在指定范围内相对于机床零点移动，但其永久零点则存在数控系统中。
44）刀具偏置（Tool Offset）在一个加工程序的全部或指定部分，施加于机床坐标轴上的相对位移．该轴的位移方向由
偏置值的正负来确定.
45）刀具长度偏置（Tool Length Offset）在刀具长度方向卜的偏晋
46）刀具半径偏置（Tool Radlus OffseO）刀具在两个坐标方向的刀具偏置。
47）刀具半径补偿（Cutter Compensation）垂直于刀具轨迹的位移，用来修正实际的刀具半径与编程的刀具半径的差异
48）刀具轨迹进给速度（Tool Path Feedrate）刀具上的基准点沿着刀具轨迹相对于工件移动时的速度，其单位通常用每分钟或每转的移动量来表示。
49）固定循环（Fixed Cycle , Canned Cycle）预先设定的一些操作命令，根据这些操作命令使机床坐标袖运动，主袖工作，从而完成固定的加工动作。例如，钻孔、铿削、攻丝以及这些加工的复合动作。
50）子程序（Subprogram）加工程序的一部分，子程序可由适当的加工控制命令调用而生效
51）工序单（Planning sheet）在编制零件的加工工序前为其准备的零件加工过程表。
52）执行程序（Executlve Program）在 CNC 系统中，建立运行能力的指令集合
53）倍率（Override）使操作者在加工期间能够修改速度的编程值（例如，进给率、主轴转速等）的手工控制功能。
54）伺服机构（Servo-Mwchanisnt）这是一种伺服系统，其中被控量为机械位置或机械位置对时间的导数.
55）误差（Error）计算值、观察值或实际值与真值、给定值或理论值之差
56）分辨率（Resolution）两个相邻的离散量之间可以分辨的最小间隔．
在数控加工中常遇到孔的加工，如定位销孔、螺纹底孔、挖槽加工预钻孔等。采用立式加工中心和数控
铣床进行孔加工是最普通的加工方法。但深孔加工，则较为困难，在深孔加工中除合理选择切削用量外，还需解决三个主要问题：排屑、冷却钻头和使加工周期最小化。本文将从编程方面讨论解决有关深孔加工的主要问题。
一、深孔加工的编程指令及自动编程
1. 深孔加工指令格式
大多数的数控系统都提供了深孔加工指令，这里以FANUC系统为例来进行叙述。FANUC系统提供了G73和G83两个指令：G73为高速深孔往复排屑钻指令，G83为深孔往复排屑钻指令。其指令格式为：
式中  X、Y——待加工孔的位置；
Z——孔底坐标值（若是通孔，则钻尖应超出工件底面）；
R——参考点的坐标值（R点高出工件顶面2～5mm）；
Q——每一次的加工深度；
F——进给速度（mm / min）；
G98——钻孔完毕返回初始平面；
G99——钻孔完时返回参考平面（即R点所在平面）。
2.深孔加工的动作
深孔加工动作是通过Z轴方向的间断进给，即采用啄钻的方式，实现断屑与排屑的。虽然G73和G83指令均能实现深
孔加工，而且指令格式也相同，但二者在Z向的进给动作是有区别的，图1和图2分别是G73和G83指令的动作过程。
图1 G73指令动作过程
图2 G83指令动作过程
从图1和图2可以看出，执行G73指令时，每次进给后令刀具退回一个d值（用参数设定）；而G83指令则每次进给后均退回至R点，即从孔内完全退出，然后再钻入孔中。深孔加工与退刀相结合可以破碎钻屑，令其小得足以从钻槽顺利排出，并且不会造成表面的损伤，可避免钻头的过早磨损。
G73指令虽然能保证断屑，但排屑主要是依靠钻屑在钻头螺旋槽中的流动来保证的。因此深孔加工，特别是长径比较大的深孔，为保证顺利打断并排出切屑，应优先采用G83指令。
3. 常规自动编程方法
这里以MasterCAM V9为例，其钻孔参数设置对话框如图3所示。
图3 钻孔参数设置对话框
（1）高度参数
高度参数包括Clearance（安全高度）、Retract（参考高度）、Feedplane（下刀位置）、Top of stock（工件顶面）和Depth（切削深度）等。
安全高度是指在此高度上刀具可以在任何位置平移而不会与工件或夹具发生碰撞；参考高度为开始一个刀具路径前刀具回缩的位置，参考高度应高于下刀位置；下刀位置是指当刀具在下刀位置之上先快速下降，当下降到该位置后再以慢速接近工件；工件顶面是指工件上表面的高度值；切削深度是指最后的加工深度。
（2）钻孔参数
根据孔加工方式的不同，可设置的参数个数也不同，各参数的含义如下：
Lst Peck——第一次啄钻深度；
Subsequent Peck——以后每次的啄钻深度；
Peck Clearance——啄孔间隙；
Chip Break——退刀量；
Dwell——刀具暂停在孔底部的时间；
Shift——设置退刀时离开孔表面的距离。
（3）自动编程产生的程序段
由图3对话框中设定参数值所产生的程序段为：
N110G98G83Z-150.R2.Q5.F90
比较对话框设定参数与所产生的程序段，可以看出：
1）程序段中产生了第一次啄钻深度值Q5，“以后每次啄钻深度值”和“啄钻间隙值”两参数不起任何作用；
2)G73和G83指令在钻孔时孔底动作均为快速返回，不会产生暂停的动作，即Dwell设定值在此程序段中没有得到体现。而在实际加工中，当钻头退出时，钻屑在冷却液冲刷下会落入孔中。这种情况尤其会发生在对钢料的加工中。当钻头再次进入后，它将撞击位于孔底部钻屑。钻屑在刀具的作用下开始旋转，将钻屑切断或熔化。因此，在必要时应暂停加工来清理吹净钻屑。
3）若加工台阶深孔，
如图4所示，其加工工艺一般是先加工直径为20的孔，然后再钻底部直径为10的孔。然而用G83指令加工底部直径为10mm的深孔时，将在直径20mm的长度上造成较大的时间浪费。
图4 台阶孔
二、编程技巧
鉴于存在上述几个缺陷，我们将钻孔参数设置对话框中的Lst Peck参数设置成65，而Subsequent Peck的参数设置成5，Dwell设置成0（即不延时）。同时打开后置处理文件，将Usecanpeck项的Yes，改成NO，则产生如下程序：
%O0000（文件名）
(PROGRAM NAME - T1)（程序名）
(DATE, Day-Month-Year - 26-04-04TIME, Hr:Min - 14:00)（编程时间）
N100G21（公制单位）
N102G0G17G40G49G80G90（XY平面，半径补偿取消，长度补偿取消，固定循环取消，绝对编程）
( 10. CENTER DRILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.)（刀具说明）
N104T1M6（换刀）
N106G0G90G54X0.Y0.S1145M03M08（调用工件坐标系，刀具移至X0Y0，启动主轴，开冷却泵）
N108G43H1Z50.（长度正补偿，刀具运动至安全高度）
N110Z2.（刀具运动至下刀位置）
N112G1Z-63.F90（第一次啄钻，深度至为Z-63。这段可以删除）
N114G0Z2.（快速退回至R点。此程序段可删除）
offset指令是什么意思N116Z-61.（快速运动至Z-61的位置，留有2mm的啄孔间隙）
N118G1Z-68F90（钻至Z-68的深度，从Z-63钻至Z-68，每次啄钻5mm）
N120G0Z2.（快速退回至下刀位置）
N122Z-66.（快速运动至Z-66的位置，留有2mm的啄孔间隙）
N124G1Z-73.（钻至Z-73的深度，从Z-68钻至Z-73，每次啄钻5mm）
N126G0Z2.
N121G04P2000（延时2秒。此程序段为手工插入）
N128Z-71.
N130G1Z-78.
……
从上面程序中可以看出，第一次啄钻深度即达Z-68的位置，使整个加工过程的时间缩短。但因没有延时，
故需用手工对程序进行修改。一般只需要在钻至较深的位置时插入G04 P2000程序段（延时2秒），使钻头在R点延时足够的时间，以充分冷却钻头，保证钻头有足够的耐用度。
三、结论
通过合理地设置钻孔加工参数和适当地修改后置处理文件，使自动编程产生的程序能满足深孔加工的断屑、保证刀具充分冷却等实际情况。

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