数控机床基本知识

数控入门基础知识

在现代制造业中，数控技术的应用越来越广泛。无论是汽车制造、航空航天，还是电子设备生产等领域，数控都发挥着至关重要的作用。对于想要涉足数控领域或者刚刚入门的朋友来说，掌握一些基础知识是必不可少的。

一、数控的定义与发展

数控，即数字控制（Numerical Control，简称 NC），是指用数字化的信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。

数控技术的发展可以追溯到上世纪 50 年代。随着计算机技术的不断进步，数控系统也从最初的硬连线数控系统发展到了如今的计算机数控系统（Computer Numerical Control，简称 CNC）。CNC 系统具有更高的灵活性、精度和效率，使得数控机床能够加工出更加复杂和精密的零件。

二、数控机床的组成

一台数控机床通常由以下几个部分组成：

1、 机床本体

包括床身、立柱、导轨、工作台等机械部件，是机床的基础结构，为加工提供支撑和运动平台。

2、 数控系统 这是数控机床的核心，负责控制机床的运动轨迹、速度、进给量等参数，同时处理各种输入输出信号。

3、 驱动系统

由电机、丝杠、导轨等部件组成，将数控系统的指令转化为机床各坐标轴的运动。

4、 辅助装置

如冷却系统、排屑系统、润滑系统等，为机床的正常运行提供保障。

5、 刀具系统

包括刀具、刀柄、刀库等，用于切削加工零件。

三、数控编程的基础

数控编程是将零件加工的工艺过程、工艺参数等信息用数控语言编写成程序，输入到数控系统中，以控制机床的运动和加工。

1、 编程坐标系

在数控编程中，通常需要建立编程坐标系，以确定零件在机床坐标系中的位置和尺寸。常见的编程坐标系有直角坐标系、极坐标系等。

2、 编程指令

不同的数控系统有不同的编程指令，但基本的指令包括 G 指令（准备功能指令）、M 指令（辅助功能指令）、T 指令（刀具功能指令）、S 指令（主轴转速功能指令）、F 指令（进给功能指令）等。 例如，G00 指令表示快速定位，G01 指令表示直线插补，G02 和

第1章 数控机床的基本知识

1.1数控机床概述

1.1.1数控机床的基本概念

数控机床起源于美国。1947年，美国帕森斯（Parsons）公司为了精确地制作直升机机翼、桨

叶和飞机框架，提出了用数字信息来控制机床自动加工外形复杂零件的设想，他们利用电子计算

机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路径的影响，使得加工精度达到

±0.0015英寸（0.0381mm）。1949年美国空军为了能在短时间内制造出经常变更设计的火箭零件，

与帕森斯公司和麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所合作，于1952年研制成功世界上第一台数

控机床——三坐标立式铣床，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加工技术的序幕。

很快数控技术的应用从美国逐步推广到欧洲和日本等国。我国于1958年也开始进行数控机床的研

制工作，并取得了一定的成效，在某些领域，如大型车铣复合加工中心技术水平已达到了国际当

代水平。

数控机床的数控系统已先后经历了两个阶段、六个时代的发展：电子管、晶体管、集成电路、

小型计算机、微处理器及基于PC机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段称为硬件联接数控

（NC系统），其特点是具有很多硬件电路和连接结点，电路复杂，可靠性不好。后三代为第二阶

段称作计算机软件系统（CNC系统），主要由计算机硬件和软件组成，其最突出的特点是利用存

储器里的软件控制系统工作，这种系统容易扩展功能，柔性好，可靠性高。现在，开放式数控系

统（ONC系统）正得到快速发展和应用。

数控机床的类型，已从最初单一的铣床类数控机床，发展到如今的金属切削类、金属成型类、

特种加工类和特殊用途类数控机床，其品种多达千余种。

数控机床由程序介质、数控系统、伺服驱动和机床主体四大部分组成，它综合了计算机、自

动控制、精密测量、机床制造及其配套技术的最新成果，成功地解决了现代产品多样化、零件形

状复杂化、产品研制生产周期短、精度要求高的难题，是现代制造业的主流设备，也是关系国计

FANUC数控车床基本知识

学习目标：

当完成本单元学习之后，就能够熟悉FANUC 0I MATE-TB数控车床数控系统基本知识，与机床操作面板各按键的名称与功能。

所需设备、工具与材料

序号 名称及说明 数量

1 CAK6150Di 1

有关学习单元

——《数控系统基本性能》

——《机床操作面板按键》

——《G指令代码》

——《M指令代码》

一、数控系统基本性能：

要紧性能 指标

数控装置号 FANUC 0I MATE -TB

最小指令单位 0.001MM

最大编程尺寸 9999.999MM

工件程序容量 160M

绝对/增量编程 X，Z/U，W

直线/圆狐插补 ●

公制螺纹 ●

螺纹退尾 ●

固定循环 ●

复合循环 ●

子程序调用 ●

公英制转换 ●

刀具补偿 ●

刀具半径补偿 ●

转进给/分进给 ●

恒线速操纵 ●

间隙补偿 ●

螺距误差补偿 ●

工件坐标平移 ●

返参考点 ●

软超程保护 ●

RS232C通讯 ●

进给驱动装置 FANUC B IS 伺服电机 二、机床操作面板按键

1．功能键： POS—位置画面 PROG—程序画面

OFFSET—刀具偏置 SYSTEM—系统画面 MESSAGE—信息画面 GRAPH—图形画面 CUSTOM—用户宏画面

2．编辑键： SHIFT—上档键 INSERT—输入键（程序输入）

INPUT—输入键（参数输入） CAN—取消键 ALTER—修改键（替换） DELETE—删除

HELP—帮助键 RESET—复位键

PAGE—上翻页键 PAUP—下翻页

XC—地址/ 数字键 ←↑→↓—光标移动

3．操作键盘功能按键：

编辑方式（在此方式下可进行程序的输入、删除、修改等）

数控机床在加工过程中的动作，都是事先由编程人员在程序中用指令的方式予以规定的。例如机床的启停、正反转、刀具的走刀路线的方向，粗、精切削走刀次数的划分，加工过程中测量位置的安排，必要的停留等。这种控制机床动作的指令称为工艺指令，工艺指令可分为两类：一类是准备功能指令——G指令，这类指令是在数控系统插补运算之前需要预先规定，为插补运算作好准备的功能指令，如刀具运动的坐标平面，插补类型（直线插补还是圆弧插补）等；另一类是辅助功能指令——M指令，这类指令与数控系统插补运算无关，它是根据操作机床的需要予以规定的工艺指令，如主轴的启动与停止、计划停止、主轴转向以及冷却液开关等。G代码和M代码是数控加工程序中描述零件加工过程的各种操作和运行特征的基本单元，是程序的基础。

国际上广泛应用的ISO—1056—1975E标准规定了G代码和M代码。我国根据ISO标准制定了JB 3208—83《数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码》标准，如表1.1、表1.2所示。需要注意的是，即使国内生产的数控系统也没有完全遵照这个标准来规定G、M指令，更不用说从国外进口的数控机床，用户在编程时必须遵照机床编程系统说明书。

表1.1 JB 3208—83准备功能G代码

代

码 功能保持到被取消或被同样字母表示的程序指令所代替 功能仅在所出现的程序段内有作用 功 能

（1） （2） （3） （4）

G00 a 点定位

G01 a 直线插补

G02 a 顺时针方向圆弧插补

G03 a 逆时针方向圆弧插补

G04 * 暂停

G05 # # 不指定

G06 a 抛物线插补

G07 # # 不指定

G08 * 加速

G09 * 减速

续表 代 码 功能保持到被取消或被同样字母表示的程序指令所代替 功能仅在所出现的程序段内有作用 功 能

G10～G16 # # 不指定

G17 c XY平面选择