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1、第卷第期机电产品开崖与钐新， 兰塑竺曼旦坐坐！ 竺竺苎！ ！：！ 兰竺！塑！垒兰！竺生！型！型！竺墅型：呈里里 里 文章编号： （） 系统数控车床编程实例孙芹 （山东英才学院，山东济南）摘要：首先对 数控车床的坐标系、编程要点作了介绍并通过简单的轴类 零件给出了不同指令的编程方法。对刀尖圆弧半径补偿作 了较详细的说明，最后针对系统数控车床， 给出了带有刀尖圆弧半径补偿零件的编程方法。关键词： 数控车床坐标系；刀尖圆弧半径补偿；系 统 中图分类号： 文献标识码： ： 引言当先进的数字控制技术与传统机床制造 技术结合产生数控机床后。数控加工技术就成为机械制造 领域中最具活力、最有前途的先进制造技术
2、之一。走新型 工业化道路，不仅需要一大批拔尖创新人才。也需要数以 万计 的专门人才和数以亿计的高素质劳动者。作为最通用、 最常见的数控车床，更应该掌握其编程方法。本文以 系统为例，介绍数控车床的编程。数控车床 的机床坐标系要想正确的编写程序首先必须正确理解数 控车床的坐标系。一般来讲。通常使用两个坐标系一个 是机 械坐标系， 另一个是件坐标系，也称程序坐标系。 数控车床的机床坐标系（）数控车床坐标轴及运 动正方向的确定。数控车床一般以主轴为轴，以卡盘到 尾架顶尖的方向，即刀具远离工件的方向为正方向；轴 与主轴轴线垂直相交。以刀具远离主轴轴线的方向为正方 向。 （）机床原点和机床坐标系。机床坐标
3、系是机床的基 本坐标系。机床坐标系的原点即机床原点。也称机械原点 或零点，这个点是由生产厂家决定的，是机床上的一个固 定点。卧式车床的机床原点一般定位在主轴前端面的中心， 这个点不是一个硬件点，而是一个定义点。（）机床参 考点。机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的， 机床原点是由机床参考点体现出来的。收稿日期： 作者简介：孙芹（），女，山 东威海人。硕士研究生，讲师。主讲专业：数控技术。机 床参考点是一个硬件点，其位置由、向的挡块和行 程开关确定。对某台数控车床来讲，参考点与机床原点 之间有严格的位置关系，机床出厂前已调试准确。确定为 某一固定值。这个值就是参考点在机床坐标系下的坐标。
4、 采用增量式测量的数控机床开机后必须进行返回参考点 操作，完成返回参考点操作后，上即显示出在参考 点位置上，刀架基准点在机床坐标系下的坐标值，由此反 推出机床原点。即相当于建立一个以机床原点为坐标原 点的机床坐标系。所以对增量式测量的数控机床来说，没 有参考点而空谈机床原点是没有意义的。数控车床 工件坐标系（编程坐标系）数控车床加工时，工件可以通 过卡盘夹持于机床坐标系下的任何位置，这样一来用机床 坐标系描述刀具轨迹就显得不大方便，为此编程人员在编 写零件加工程序时通常要选择一个工件坐标系也称编程坐 标系这样刀具轨迹就变成为工件轮廓在工件坐标系下的 坐标了。编程人员也不用考虑工件上各点在机床坐
5、标系下 的位置了从而使问题大大简化。工件坐标系是人为设定 的，设定的依据是既要符合尺寸标注的习惯，又要便于坐 标计算和编程。一般工件坐标系的原点最好选择在工件的 定位基准、尺寸基准或夹具的适当位置上。根据数控车床 的特点。工件原点通常设在工件左右端面的中心或卡盘前 端的中心图所示是以工件右端面为工件原点的工件坐 标系。 数控车床的编程要点（） 当前多数数控车床系 统允许在一个程序段内既使用绝对坐标又使用相对坐圈 工件原点和工件坐标系万方数据? 9? 9 数 控机床世界 ? 9? 9 标，即可以二者混合使用。绝对指令是 对各轴移动到终点的坐标值进行编程的方法，称为绝对编 程法。增量指令是用各轴的
6、移动量直接编程的方法，称为 增量编程法。例如，当从直线移动到，如图，两种 方法 圈点到点直线编程编程如下：绝对指令编 程：增量指令编程： ；（）直径编程和半径编程。数控车床 加工的是回转体类零件，其横截面为圆形，所以尺寸有直 径指定和半径指定两种方法。当用直径值编程时，称为直 径编 程法：用半径值编程时， 称为半径编程法。 点到点， 分别采用直径和半径编程，程序：直径编程： ；半径编程： ；如图所示。一刊，一一 ， 数控车床出厂时一般设定为直径编程。 如 需用半径编程。要改变系统中相关参数，使系统处 于半径编程状态：图 点到点直径和半径编程本文均 采用直径编程。（）数控车削的毛坯多为棒料或锻料
7、， 加工余量较大，数控系统具有多种固定循环程序。例如 、和等。（）数控 车削编程是对车刀刀尖运动轨迹的描述，但实际车刀刀尖 都有一定的圆弧半径。为提高工件的加工精度，数控系统 多具有刀尖圆弧半径补偿功能。同时根据对刀的需要和解 决刀具磨损问题数控系统还具有刀具几何位置补偿和刀 具磨损补偿功能。以解决没把刀的位置差异和磨损问题。 数控车床编程实例以一个简单的轴类零件（毛坯直径 ）为例，如图所示。采用不同的编程方法实现 零件的编程。（）采用简单固定循环编程。（） 采用轴向粗车循环。圈简单的轴类零件（）采 用仿形粗车循环。采用仿形粗车循环的编程和采用 轴向粗车循环的程序基本类似；只需将 和 两行指令
8、改为 和 即可。通过上面一个简单的 例子可以看出对于同样一个零件。我们可以采用不同的 程序，到底哪一个最能提高工作效率节省时间，需要我 们在工作中长期不断的实践。刀尖圆弧半径补偿、 、指令（）刀尖圆弧补偿的意义。数控编 成描述的是刀尖点的运动轨迹，加工时也是按刀尖对刀， 车刀的刀位点为理想状态下的假想刀尖点或刀尖圆弧圆 心点，如图所示。但实际加工中的车刀，由于工艺或 其他要求，刀尖往往不是一理想尖锐点，而是一段圆弧。 ， 图 中，点为外圆切削对刀点（切削点），点为断面 切 削对刀点（切削点） ， 当加工图所示的零件时，会得 到 准确的加工精度。因为在车端面时。刀尖圆弧的实际切削 点与理想刀尖点
9、的坐标值相同：车外圆柱表面和内圆柱 孔时实际切削点与理想刀尖点的坐标值相同。因此。 车 端面和内外圆柱表面时不需要对刀尖圆弧半径进行补偿。 当加 工轨迹与机床轴线不平行（斜线或圆弧时）则实际 切削点与理想刀尖点之间在、轴方向都图刀尖圆弧 半径 存在位置偏差。必定造成实际切削点与刀位点之问的 位 置有偏差，故造成过切或少切，这种由于刀尖不是一理 想尖锐点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖半径 补偿功能来消除。常见的刀尖圆弧半径为、 、。为使系统能正确计算 出刀具中心的实际运动轨迹。除要给出刀尖圆弧半径以 外。还要给出刀具的理想刀尖位置号。各种刀尖的理想 位置号如图所示。（）刀尖圆弧半径补偿的
10、设置。 刀尖圆弧半径补偿值用、 （理想刀尖位置） 输入。（） 刀尖圆弧补偿的实现。：左补偿。沿着刀具前进 的方向刀具在工件的左侧。如图（）所示；： 右补偿。沿着刀具前进的方向，刀具在工件的左侧。 如图 圈 理想刀尖位置号示意图（下转第页）万方数 据 ? 9? 9 数控机床世界 ? 9? 9 个互斥量。创建的语句如 下： ： （， ）： 创建一个互斥量第一个参数设置为， 表明返回的句柄不能被子进程继承。第二个参数为 ，表明该互斥量刚被创建时，不被任何线程拥有， 直等待一个线程获得该互斥量的所有权为止。第三个参数 是指定该互斥量的名字。 两个线程可以利用等待函数 来请求互斥量的存 取权。当一个线程
11、完成对运动控制卡资源的访问后，可以 调用函数释放互斥量，以使另 一个线程有机会取得该资源的访问权。该函数的使用方法 如下：（ ）；释放对运动控制卡的访问权结束 语 本文将多线程技术应用于工业取料机械手控制软件的 设计中。把各个任务放在不同的线程中并行执行。有效的 解决了线程同步问题，保证了控制软件系统的实时性要求。 本控制系统的实用性已通过了生产实践验证。运行结果表 明控制软件能较好的执行机械手取料任务。及时响应用 户操作。 参考文献： 【】高钟毓 机电控制工程 【】北 京：清华大学出版社，】赵军基于 的数控系统开发实例】机械工程与自动化 ，【】侯俊杰深入浅出武 汉：华中科技大学出版社，【】李成伟，负 超码垛机器人控制系统的设计与实现叨机电产品开发 与创新， （ ， ，）： ： ； （上接第页）圈刀具半径补偿图综合编程 （）所示；： 取消补偿。数控车床综合编程应用， 零件图如图所示。 参考加工程序 （略）。 参考文献：【】 陈志雄数控机床与数控编程技术【北京：电子工 业出版社【】徐伟数控机床仿真实 北京：电子工业出版社【】于 华数控机床的编程及实例】北京：机械工业出版 社 【】寇有顺，倪亚辉数控机床编程 【】 天 津：天津大学出版社【】李斌数控加工 技术【】北京：高等教育出版社， （ ，啪 ，）： 。 城 ： ； ； 万方数据