cNc銑床基本介紹 C銑床如圖1所示。因無自動刀具交換装置(ATC, Automatic Toos changer)及刀具庫,故必須用手動方式換刀。圖2所示為立式 綜合切削中心機。圖3所示為臥式综合切削中心機。綜合切削中心機(MC, Machine center)因具備ATC及刀具庫,故可將使用的刀具預 先安排存放於刀具庫內,需要時再下指令,由ATC自動换刀。所以综合切削中心機即CNC銑床加上ATC及刀具庫 國盟 圖1CNC銑床 圖2立式綜合切削中心機 圖4圖盤型刀具庫 圖3臥式綜合切削中心機 刀具庫有二種:圓盤型,如圖4所示。鏈條型,如圖5所示。圓盤型刀具庫用於刀具數目較少者,且换刀方式大都採用無臂式的换刀 換刀速度較慢,但故障率較少。鍵條型刀具庫用於刀具數目較多者,且換刀方式大都採用有臂式的換刀,換刀速度較快。有臂式的換刀臂 如圖6所示。 綜合切削中心機為了減少裝置工件的時間,大型工件常使用自動梭台交换装置(APC, Automatic Pallete Changer):如圖7所示:小型 工件可用機械手(Robo)上下工件。如圖8所示
1 CNC 銑床基本介紹 CNC 銑床如圖 1 所示。因無自動刀具交換裝置( ATC , Automatic Toos Changer )及刀具庫，故必須用手動方式換刀。圖 2 所示為立式 綜合切削中心機。圖 3 所示為臥式綜合切削中心機。綜合切削中心機 ( MC , Machine Center ) 因具備 ATC 及刀具庫，故可將使用的刀具預 先安排存放於刀具庫內，需要時再下指令，由 ATC 自動換刀。所以綜合切削中心機即 CNC 銑床加上 ATC 及刀具庫。 圖１ CNC 銑床 圖２ 立式綜合切削中心機 圖４ 圖盤型刀具庫 圖３ 臥式綜合切削中心機 刀具庫有二種：圓盤型，如圖 4 所示。鏈條型，如圖 5 所示。圓盤型刀具庫用於刀具數目較少者，且換刀方式大都採用無臂式的換刀， 換刀速度較慢，但故障率較少。鍵條型刀具庫用於刀具數目較多者，且換刀方式大都採用有臂式的換刀，換刀速度較快。有臂式的換刀臂 如圖 6 所示。 綜合切削中心機為了減少裝置工件的時間，大型工件常使用自動梭台交換裝置（APC，Automatic Pallete Changer）；如圖 7 所示；小型 工件可用機械手(Robot) 上下工件。如圖 8 所示
圖5鏈條型刀具庫 圖6有臂式的換刀臂 圖7臥式綜合切削中心機附自動梭台交換裝置 圖8立式綜合切削中心機附機械手 綜合切削中心機為了增加加工複雜性,常在床台上加裝第四軸旋轉軸,如圖9所示,甚至增加 兩旋轉軸成為5軸加工機,如圖10所示。5軸加工機主要應用於幾何外形複雜的航太零件加工及模具加 工 圖9加裝A軸的四軸加工機 圖10五軸加工機 cNc銑床(或加工中心機)程式製作 電腦數值控制工具機是經由程式中的指令操控電腦數值控制系統去執行以往必須由人工操作的所有加工動作。故學習程式製作
2 圖５ 鏈條型刀具庫 圖６ 有臂式的換刀臂 圖７ 臥式綜合切削中心機附自動梭台交換裝置 圖８ 立式綜合切削中心機附機械手 綜合切削中心機為了增加加工複雜性，常在床台上加裝第四軸旋轉軸，如圖 9 所示，甚至增加 兩旋轉軸成為 5 軸加工機，如圖 10 所示。5 軸加工機主要應用於幾何外形複雜的航太零件加工及模具加 工。 CNC 銑床（或加工中心機）程式製作 電腦數值控制工具機是經由程式中的指令操控電腦數值控制系統去執行以往必須由人工操作的所有加工動作。故學習程式製作 圖１０ 五軸加工機 圖９ 加裝Ａ軸的四軸加工機
必須完全了解程式中指令的功能及格式,這樣才能將傳统人工操作工具機的加工經驗及相關知識,很正常的用指令來描述加工 順序。簡而言之,CNC銑床(或MC)的程式就是依據您己具有的加工知讖和加工順序,用正確的指令依序描述組合而成 故裂作CNC銑床(或MC)程式時必须考慮下列幾點 1.依工件形狀及尺寸標示決定程式原點位置及加工顺序 2.工件的夾持方法。用虎鉗夾持或用T槽螺栓、壓板、梯枕或裂作特殊夾具 3.刀具的選擇:包括銑刀的直徑、刀刃長度、材質及其他刀具的選用並決定各把刀具的刀號及刀長補正號碼、刀徑補正號碼 4.切削條件:包括各把刀具的主軸轉速、切削深度、進給速率、精銑預留量等。 2-1程式製作 NC程式是由指令組成,而指令是由英文字母與數值組成(如N10,G28,G90,G91,MO3,F100 S2500,T01等)或特殊符號(如″/″選擇性單節刪除指令,":″單節結束指令) 例子 G91Z0 XO YO G54: M06T01 G90G00G43Z5.HO1 G00G41X25.Y30.D11 F50 M30 上面例子程式中每一列即稱為一個單節( Block),每一單節是由至少一個字語(Word) 所組成,字語是由一個位址( Address)和數值( Number)組成。每一單節後面加一單節結 束符號 以界定單節的範園。如此CNC控制器即依照程式中的單節指令,依序執行程式 G28 G 91 z 0 單節 位數位數位數單 址值址值 址旗節 精 宁 字龉 位址用英文字母表示,其意義如表1所示,位址依照已設定的程式機能而有不同的意義 其目的在限定其後數值的意義。 表1各位址之意義 意義 程式號碼 (SO),O(EIA) 程式號碼
3 必須完全了解程式中指令的功能及格式，這樣才能將傳統人工操作工具機的加工經驗及相關知識，很正常的用指令來描述加工 順序。簡而言之，CNC 銑床（或 MC）的程式就是依據您已具有的加工知識和加工順序，用正確的指令依序描述組合而成。 故製作 CNC 銑床（或 MC）程式時必須考慮下列幾點： 1. 依工件形狀及尺寸標示決定程式原點位置及加工順序。 2. 工件的夾持方法。用虎鉗夾持或用 T 槽螺栓、壓板、梯枕或製作特殊夾具。 3. 刀具的選擇：包括銑刀的直徑、刀刃長度、材質及其他刀具的選用並決定各把刀具的刀號及刀長補正號碼、刀徑補正號碼。 4. 切削條件：包括各把刀具的主軸轉速、切削深度、進給速率、精銑預留量等。 2-1 程式製作 CNC 程式是由指令組成，而指令是由英文字母與數值組成（如 N10，G28，G90，G91，M03，F100， S2500，T01 等）或特殊符號（如"/"選擇性單節刪除指令 ， "；" 單節結束指令）。 例子： G28 G91 Z0； G28 X0 Y0； G54； M06 T01； M03 S1000； G90 G00 G43 Z5. H01； G00 G41 X25. Y30. D11； G01 Z -5. F50； M30； 上面例子程式中每一列即稱為一個單節 ( Block ) ，每一單節是由至少一個字語 ( Word ) 所組成，字語是由一個位址 ( Address ) 和數值 ( Number ) 組成。每一單節後面加一單節結 束符號"；"，以界定單節的範圍。如此 CNC 控制器即依照程式中的單節指令，依序執行程式。 位址用英文字母表示，其意義如表 1 所示，位址依照已設定的程式機能而有不同的意義 ， 其目的在限定其後數值的意義。 表１ 各位址之意義 機 能 位 址 意 義 程式號碼 ： (ISO)，O (EIA) 程式號碼
順序號碼 順序號碼 準備機能 動作模式(直線、圓孤等) 座標軸移動指 A、B、C、U、V、W 附加軸移動指令 座標軸字語 圓弧半徑 I、J、K 進給機能 進給速率 主軸轉速機能 主軸轉速 刀具機能 刀具號碼、刀具補正號碼 機械側ON/OFF控制 輔助機能 床台位置 補正號碼 H、D 補正號碼指令 暫停 P、X 暫停時間 副程式號碼指定 副程式號碼指定 重覆次數 副程式重覆次數 固定循環 2-1.1資料輪入格式 CNC程式中的每一指定皆有一定的固定格式,使用不同的控制器其格式亦不同,故必須依 據該控制器的指令格式書寫指令,若其格式有錯誤,則程式將不被執行而出現警示訊息 其中尤以數值資料輸入時應特別小心。一般CNC銑床或MC皆可選擇用公制單位"mm"或 英制單位"英吋"為座標數值的單位。公制可精確到0.001mm,英制可精確到0.0001英吋,此 也是一般CNC機械的最小移動量。若輸入Ⅺ1.23456時,實際輸入值是Ⅺ1234mm或Ⅹ12345 英吋,多餘的數值即被忽略不計。且字數也不能太多,一般以7個字為限,如輸入Ⅹ1.2345678, 因超過7個字,會出現警示訊息,表1是位址和指令數值範圍 表1中所列是電腦能接受之指令範圍,而CNC工具機實際使用範圍受到其機械本身的限制 故應參考CNC工具機的操作手冊而定。例如表1中Ⅹ軸可移動±9999999mm,但實際上CNC 工具機ⅹ軸的行程可能只有650mm,進給速率F最大可輸λ1000000momi,但實際上CNC 工具機可能限制在3000mmh恤in以下。故在程式製作時,要確定不超過CNC工具機規格的實際 限制,所以一定要參照CNC工具機製造廠發行的說明書 表1位址與指令範圍( FANUC0M) 機能 公制單位 英制單位 程式號碼 :(ISO)O(EIA) 1-9999 1-9999 順序號碼 1-9999 1-9999 準備機能 0-99 0-99 ⅹ、Y、Z、Q、R、I、J ±99999999mm ±99999999nch 坐標軸字語 A、B、C ±99999999deg ±99999999eg 1-100000mm/min0.01-4000inch/min 主軸轉速機能 0-9999 0-9999 刀具機能 0-99 0-99 輔助機能 0-99 0-99 暂留 X、P 0-99999999sec 0-99999999sec
4 順序號碼 N 順序號碼 準備機能 G 動作模式（直線、圓孤等） 座標軸字語 X、Y、Z 座標軸移動指令 A、B、C、U、V、W 附加軸移動指令 R 圓弧半徑 I、J、K 圓弧中心座標 進給機能 F 進給速率 主軸轉速機能 S 主軸轉速 刀具機能 T 刀具號碼、刀具補正號碼 輔助機能 M 機械側 ON／OFF 控制 B 床台位置 補正號碼 H、D 補正號碼指令 暫 停 P、X 暫停時間 副程式號碼指定 P 副程式號碼指定 重覆次數 L 副程式重覆次數 參 數 P、Q、R 固定循環 2-1.1 資料輸入格式 CNC 程式中的每一指定皆有一定的固定格式，使用不同的控制器其格式亦不同，故必須依 據該控制器的指令格式書寫指令，若其格式有錯誤，則程式將不被執行而出現警示訊息。 其中尤以數值資料輸入時應特別小心。一般 CNC 銑床或 MC 皆可選擇用公制單位"mm" 或 英制單位"英吋 " 為座標數值的單位。公制可精確到 0.001mm，英制可精確到 0.0001 英吋， 此 也是一般 CNC 機械的最小移動量。若輸入 X1.23456 時，實際輸入值是 X1.234mm 或 X1.2345 英吋，多餘的數值即被忽略不計。且字數也不能太多，一般以 7 個字為限，如輸入 X1.2345678， 因超過 7 個字，會出現警示訊息，表 1 是位址和指令數值範圍。 表1 中所列是電腦能接受之指令範圍，而CNC 工具機實際使用範圍受到其機械本身的限制， 故應參考 CNC 工具機的操作手冊而定。例如表 1 中 X 軸可移動±99999.999mm，但實際上 CNC 工具機 X 軸的行程可能只有 650mm，進給速率 F 最大可輸入 100000.0mm∕min，但實際上 CNC 工具機可能限制在 3000mm∕min 以下。故在程式製作時，要確定不超過 CNC 工具機規格 的實際 限制，所以一定要參照 CNC 工具機製造廠發行的說明書。 表１ 位址與指令範圍（FANUC 0M） 機 能 位 址 公制單位 英制單位 程式號碼 ： (ISO) O (EIA) 1－9999 1－9999 順序號碼 N 1－9999 1－9999 準備機能 G 0－99 0－99 坐標軸字語 X、Y、Z、Q、R、 I、J、K ±99999.999mm ±9999.9999inch A、B、C ±99999.999deg ±9999.9999deg 進給機能 F 1－100000.0mm／min 0.01－400.0inch／min 主軸轉速機能 S 0－9999 0－9999 刀具機能 T 0－99 0－99 輔助機能 M 0－99 0－99 暫 留 X、P 0－99999.999sec 0－99999.999sec
副程式號碼指定 1-991-99 重覆次數 1-9999 1-9999 補正號碼 0-32 0-32 2-1.2cNc工具機座標系統 CNC銑床或MC是依據座標系統來確定其刀具運動的路徑,因此座標系統對CNC程式設計 極為重要。 CNC工具機各軸的標註,CNS是採用右手直角座標系統。如圖1所示,大姆指表示ⅹ軸 食指表示Y軸,中指表示Z軸,且手指頭所指的方向為正方向。X、Y、Z軸向是用於標註線性 移動軸:另外定義三個旋轉軸,繞ⅹ軸旋轉者稱為Δ軸,繞Y軸旋轉者稱為B軸,繞Z軸旋轉 者稱為C軸。三旋轉軸的正方向皆定義為順著移動軸正方向看,順時針迴轉為正,逆畤針迴轉 為負,如圖2所示。 一数 (a)右手直角座標系統(bⅸ、Y、Z移動軸 A、B、C旋轉軸 圖1 固2 CNC工具機先定義Z軸,以工具機的主軸線為Z軸,再以刀具遠離工件的方向為正,故以立 式CNC銑床為例,主軸向上為"+Z"方向,向下為 方向,如圖3所示。接著定義X軸, 以操作者面向床柱,其刀具沿左右方向移動者為X軸,且規定向右為正方向:最後依右手直角 座標系統決定Y軸,故其刀具沿前後方向移動者為Y軸,向前為正Y方向,向後為負Y方向。以 上定義者稱為程式座標系(或稱為工件座標系),其三軸的交點即1-4節所述的程式原點。圖 3的右側所示即為程式座標系。程式設計人員是依據程式座標系來指述刀具動路,且必須假設工 件固定不動,刀具沿著工件輪廓移動加工。 圖3所示,標示於CNC工具機上的座標軸所形成的座標系稱為機械座標系,一般CNC銑床 或MC在機械上會貼上機槭座標系的軸向。機械的移動是根據機械座標系,因為CNC銑床或MC 在X、Y軸上實際是工件移動而非刀具移動,所以為了符合程式設計人員假設工件固定不動,其 機械座標系的X、Y軸正、負方向與程式座標系相反。故程式設計人員指令刀具向程式座標系的 X軸正方向移動,而實際上是工件向機械座標系的X軸正方向移動,使兩者一致
5 副程式號碼指定 P 1－9999 1－9999 重覆次數 L 1－9999 1－9999 補正號碼 D、H 0－32 0－32 2-1.2 CNC 工具機座標系統 CNC 銑床或 MC 是依據座標系統來確定其刀具運動的路徑，因此座標系統對 CNC 程式設計 極為重要。 CNC 工具機各軸的標註，CNS 是採用右手直角座標系統。如圖 1 所示，大姆指表示 X 軸 ， 食指表示 Y 軸，中指表示 Z 軸，且手指頭所指的方向為正方向。X、Y、Z 軸向是用於標註線性 移動軸；另外定義三個旋轉軸，繞 X 軸旋轉者稱為 A 軸，繞 Y 軸旋轉者稱為 B 軸，繞 Z 軸旋轉 者稱為 C 軸。三旋轉軸的正方向皆定義為順著移動軸正方向看，順時針迴轉為正，逆時針迴轉 為負，如圖 2 所示。 (a)右手直角座標系統 (b)X、Y、Z 移動軸 A、Ｂ、Ｃ旋轉軸 圖１ 圖２ CNC 工具機先定義 Z 軸，以工具機的主軸線為 Z 軸，再以刀具遠離工件的方向為正，故以 立 式 CNC 銑床為例，主軸向上為"＋Z"方向，向下為 "－Z" 方向，如圖 3 所示。接著定 義 X 軸， 以操作者面向床柱，其刀具沿左右方向移動者為 X 軸，且規定向右為正方向；最後依 右手直角 座標系統決定 Y 軸，故其刀具沿前後方向移動者為 Y 軸，向前為正 Y 方向，向後為負 Y 方向。以 上定義者稱為程式座標系（或稱為工件座標系），其三軸的交點即 1－4 節所述的程式原點。圖 3 的右側所示即為程式座標系。程式設計人員是依據程式座標系來指述刀具動路，且必須假設工 件固定不動，刀具沿著工件輪廓移動加工。 圖 3 所示，標示於 CNC 工具機上的座標軸所形成的座標系稱為機械座標系，一般 CNC 銑床 或 MC 在機械上會貼上機械座標系的軸向。機械的移動是根據機械座標系，因為 CNC 銑床 或 MC 在 X、Y 軸上實際是工件移動而非刀具移動，所以為了符合程式設計人員假設工件固定不動，其 機械座標系的 X、Y 軸正、負方向與程式座標系相反。故程式設計人員指令刀具向程式 座標系的 X 軸正方向移動，而實際上是工件向機械座標系的 X 軸正方向移動，使兩者一致