数控车编程实训教案.docx
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数控车编程实训教案
数控车编程实训教案
工程训练中心
2009年12月
长春工业大学工程训练课程教案
教师姓名
实训项目名称
数控车编程实训
时间
30分钟
地点
数控车编程实训室
讲授内容
教学目的及要求：
1、了解数控技术的产生与发展。
2、了解数控车床的加工工艺。
3、掌握数控车床手工编程的方法。
4、掌握数控车床CAD/CAM的应用。
教学重点：
数控车床的编程。
教学难点：
数控车床的手工编程。
教学内容：
第一章数控技术的产生与发展
随着生产力的发展和科学技术的不断进步，社会对产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求。
机械加工的自动化是实现上述要求的重要措施之一。
特别在家用电器、农用机械、汽车等行业，由于生产的产品批量比较大，通常采用专用机床，组合机床及自动化生产线。
虽然前期的投入比较大，但是由于生产的高效率使平摊到每个产品的费用非常低，利润还是很可观的。
但是在机械加工中，有很大一部分产品都是中小批量生产的，特别是在航天、航空、国防等部门，这些部门的产品都是精度要求高、形状复杂，而且经常的更新换代。
采用专用机床，自动化生产线就明显不合适了。
这时候一种新兴的柔性制造技术———数控技术，就产生了。
它的产生为精度要求高，形状复杂，中小批量生产的零件提供了自动化的加工手段。
1948年，美国的帕森斯公司在研制直升飞机轮叶片检验用样板的机床时，首先提出来用电子计算机控制机床的设想。
1952年受美国空军的委托，它和麻省理工学院的司服机构，共同研制出世界上第一台三坐标的数控铣床，1955年进入使用阶段。
我们国家是1958年才开始研制数控机床，今年来采用了国外的一些先进数控系统，有了很大的发展，但同国际发达国家相比还有一定的差距。
第二章数控车床加工工艺制定方法
在数控车床上加工零件时，应遵循如下工艺原则：
1、选择适合在数控车床上加工的零件。
2、分析被加工零件图样。
3、明确加工内容和技术要求。
4、设定坐标系。
5、制定加工工艺路线。
应考虑加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的终点，起始点应便于检查和装夹工件；应考虑粗车、半精车、精车路线，在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能以最少的进给路线完成零件的加工，缩短单件的加工时间；应考虑换刀点的位置，换刀点位置的选择应考虑换刀过程中不发生干涉现象，且换刀路线尽可能短。
加工起始点和换刀点可选同一点，也可不同。
6、择合理的切削用量。
在加工过程中，应根据零件的精度要求、材料来选择合理的主轴转速、进给速度和切削深度。
7、选择合适的刀具。
根据加工零件的材料、形状和表面精度要求，选择合适的刀具进行加工。
8、编制加工程序，检验调试，完成零件加工。
第三章数控车床的手工编程
一、数控车床坐标系的设定
在编写工件的加工程序时，首先要设定坐标系。
1、机床坐标系的设定
对于数控车床，我们要了解以下概念：
机床参考点：
是指刀架中心退离距机床原点较远的一个固定点。
该点在机床制造厂出厂时已调试好，并将数据已输入到数控系统中。
机床坐标系：
是以机床参考点为坐标原点建立起来的X、Z轴二维坐标系。
Z轴与主轴中心线平行，为纵向进刀方向；X轴与主轴垂直，为横向进刀方向。
数控机床开机时，必须先确定机床参考点，我们也称其为机床刀台回零的操作。
只有机床参考点确定以后，车刀的移动才有了依据，否则，不仅编程没有基准，还会发生碰撞事故。
当完成返回机床参考点操作之后，即建立了机床坐标系。
2、工件坐标系的设定
工件坐标系是用于确定工件上各几何要素的位置而建立的坐标系。
坐标原点就是工件原点。
数控车床的工件原点一般设在主轴线与工件右端面的交点处，既工件的右端面中心。
设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点，确定刀具移动的坐标值，工件各尺寸的坐标值都是相对工件原点而言的。
二、数控车床程序格式
所谓程序格式，是指程序段书写规则，它包括程序名、程序段号、机床要求执行的各种功能、运动所需要的几何参数和工艺数据。
各指令顺序如下：
O**
N**G**X**（U**）Z**（W**）R**F**S**T**；
M**；
**代表数字；
O程序名以O打头，最多可由8位数指定；
N程序顺序号以N打头，最多可由5位数指定；
G准备功能，指令动作方式，范围00～99；
X、Z绝对坐标，单位mm；
U、W相对坐标，在循环指令中还可表示加工余量，单位mm；
R在圆弧指令中表示圆弧半径，单位mm；
F进给量、螺纹导程；
S主轴功能，指定主轴转速；
T刀具功能，指定刀具和刀补；
M辅助功能；
三、数控车床编程指令简介
1、准备功能G指令
（1）快速定位指令G00
指令格式G00X（U）＿Z（W）＿；（以下指令中X/U均表示直径）。
本指令是将刀具按机床的限速快速移动到所需位置，一般作为空行程运动。
例1G00X100Z100；
表示将刀具从当前位置快速移动到X100，Z100的位置上，见图1（X向刀具实际坐标为50）。
例2G00U-20；
表示将刀具从当前位置向X的负方向快速移动10mm，见图2。
图1图2
表1准备功能
代码
功能
代码
功能
G00
快速定位*
G71
外圆粗切削复循环
G01
直线插补
G72
端面粗切削复循环
G02
圆弧插补
G73
成型切削复循环
G03
圆弧插补
G76
螺纹切削复循环
G04
暂停
G77
外圆粗切削固定循环
G20
英制输入
G78
螺纹切削固定循环
G21
公制输入*
G79
端面粗切削固定循环
G33
螺纹加工
G94
每分钟进给*
G40
取消刀尖半径补偿*
G95
每转进给
G41
刀尖半径左补偿
G96
主轴恒线速
G42
刀尖半径右补偿
G97
取消主轴恒线速*
G70
精加工循环
注：
标有*的G代码为本数控系统通电后默认状态
（2）直线插补指令G01
指令格式：
G01X（U）＿Z（W）＿F＿；
本指令是将刀具以F指定的进给量沿直线移动到所需位置，通常作为切削加工指令，在车床上用于加工外圆、端面、锥面等。
例3G01X100Z100F0.2；
表示将刀具以0.2mm/r的速度从当前位置移动到X100Z100的位置上，
见图1：
（3）圆弧插补指令G02，G03；
指令格式：
G02X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；（本机床G02为逆时针，
G03X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；G03为顺时针。
）
本指令是将刀具以F指定的进给量沿半径R的圆弧移动到所需位置，用于加工圆弧面。
具体方向判别见图3：
图3图4
例4G03X60Z0R30F0.1；
加工半径为30mm的顺时针圆弧，刀具以0.1mm/r的速度运动到X60，Z0的位置，见图4圆弧1
例5G02U40W-20R25F0.1；
加工逆时针圆弧，X方向实际的变化量为40mm，Z方向上的变化量为-20mm，见图4圆弧2（4）螺纹切削G33
指令格式：
G33X（U）＿Z（W）＿F＿；
F为螺距
（5）循环指令G70、G71、G72、G78
1外圆粗切削复循环G71
指令格式：
G71U＿R＿；
G71P＿Q＿U＿W＿F＿S＿T＿；
U：
切削量
R：
退刀量
P：
加工路径的开始程序N号
Q：
加工路径的结束程序N号
U：
X向的加工余量
W：
Z向的加工余量
路径程式中的F、S、T指令无效。
F、S、T是以粗切削复循环的指令来指定或先前所指定。
例6G71U3R2；
G71P10Q50U2W1F0.2S400T0101；
表示用1号刀具粗加工棒料毛坯成A-B的形状，X向Z向各留1mm余量。
从A点到B加工路径的顺序号为：
N10～N50，加工轨迹如图5所示。
端面粗切削复循环G72
指令格式：
G72U＿R＿；
G72P＿Q＿U＿W＿F＿；
功能同上指令G71，只是加工方向为X向。
③精切削循环G70
指令格式：
G70P＿Q＿；
表示精切削P～Q的程序段。
④螺纹切削固定循环G78
指令格式：
G78X（U）＿Z（W）＿F＿；
此循环为直线螺纹切削，在加工时根据实际情况需多次进刀，通过调整X的值来调整切削深度（X表示加工后的螺纹底径），F为螺距。
例7G78X19.2Z30F1；
X18.8；
X18.6；
表示切削直径为20mm，螺距1mm的螺纹。
分3次进刀，每次切削深度分别为0.4mm、0.2mm、0.1mm。
2、辅助功能（M指令，见表2）
表2辅助功能
序号
代码
功能
1
M00
程序停止
2
M01
选择性停止
3
M03
主轴正转
4
M04
主轴反转
5
M05
主轴停止
6
M08
冷却开
7
M09
冷却关
8
M30
程序结束
9
M98
调子程序
10
M99
返回主程序
调用子程序指令M98
指令格式：
M98P＿H＿L＿；
P为调用子程序的程序号；H为子程序开始的顺序N号；L为调用次数。
4、主轴转速指令S
指定机床转数，单位r/min，范围30～1600。
5、进给速度指令F
在G94下为mm/min，在G95下为mm/r。
可由8位数指定，整数5位，小数3位。
6、刀具指令T
刀具指令T是进行刀具选择和刀具补偿的功能。
由4位数构成，前两位为刀具号，后两位为刀补号。
刀补是对刀时刀具的补偿值。
通常刀具号与刀补号一致。
例如：
T0101表示1号刀具，1号刀补。
四、编程举例
图6
加工如图6所示工件，毛坯直径为40mm。
首先确定工件坐标系，以工件右端面回转中心为原点建立坐标系。
制定加工路线，采用外圆粗切削复循环，精切削循环一次。
选择合适的切削用量和刀具。
加工程序如下：
程序段号指令代码说明
N10S800T0101；主轴每分钟800转1号刀1号刀补
N20M03；主轴正转
N30G00X40Z2；快速移动到循环起始点
N40G71U2R3；设定循环的切削量和退刀量
N50G71P60Q90U1W0.2F0.2；选择程序段，设定余量和进给量
N60GO1X20Z0F0.1；工件轨迹
N70Z-20；¨
N80X30Z-30；¨
N90Z-50；¨
N100G70P60Q90；精加工
N110G00X100Z100；返回换刀点
N120M05；主轴停止
N130M30；程序结束复位
五、独立编程
按照图7尺寸要求编制加工程序。
毛坯直径为φ32mm。
图7
工程实训图，毛坯直径φ25mm。
图8
图9
图10
自动编程图：
毛坯直径φ32mm
图11
图12
第四章CAXA数控车2000软件的自动编程
1、CAXA数控车2000软件功能简介
CAXA数控车2000是一套Windows风格的中文软件，它通过二维图形，利用软件与数控加工相关的菜单功能，可以自动生成适用于数控系统的加工程序，从而实现了CAD/CAM的统一。
基本功能如下：
（1）绘制图形
（2）自动生成零件加工的刀具轨迹
（3）可
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