《数控车床编程与加工》实训教案.doc

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课题1数控车床基本程序指令及应用

学时2

一、教学目的和要求

1、了解数控车床的安全操作规程

2、掌握数控车床基本程序指令

3、掌握数控车床简单轴类零件程序的编制

二、重点难点

1、数控车床的安全操作规范

2、数控车床基本指令的基本应用

3、数控车床简单轴类零件精加工程序的编制

三、授课内容

（一）数控车床安全操作规程

1.开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，确认无误后方可操作。

2.数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。

3.程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。

4.正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行检查。

5.输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。

6.未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无超程现象。

7.试切时快速倍率开关必须打到较低挡位。

8.试切进刀时，在刀具运行至工件30~50㎜处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。

9.试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。

10.程序修改后，要对修改部分仔细核对。

11.必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。

12.操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。

13紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。

（二）数控车床坐标系

数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。

根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。

数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。

如图1-1所示

数控车床有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。

机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。

它是在机床装配、调试时已经确定下来的，是机床加工的基准点。

在使用中机械坐标系是由参考点来确定的，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。

坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。

编程坐标系是编程序时使用的坐标系，一般把我们把Z轴与工件轴线重合，X轴放在工件端面上。

工件坐标系是机床进行加工时使用的坐标系，它应该与编程坐标系一致。

能否让编程坐标系与工坐标系一致，使操作的关键。

图1-1

（三）数控车床加工工艺制定方法

在数控车床上加工零件时，应该遵循如下原则：

（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，明确加工内容和技术要求。

（3）确定工件坐标系原点位置。

原点位置一般选择在工件右端面和主轴回转中心交点P，也可以设在主轴回转中心与工件左端面交点O上，如图1-2所示。

图1-2编程原点

（4）制定加工工艺路径，应该考虑加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的位置，起市点应便于检查和装夹工件；应该考虑粗车、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，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在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或者不选同点。

（5）选择切削参数。

在加工过程中，应根据零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度、和切削深度。

（6）合理选择刀具。

根据加工的零件形状和表面精度要求，选择合适的刀具进行加工。

（7）编制加工程序，调试加工程序，完成零件加工。

（四）数控加工程序的构成

在数控车床上加工零件，首先要编制程序，然后用该程序控制机床的运动。

数控指令的集合称为程序。

在程序中根据机床的实际运动顺序书写这些指令。

一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干程序段、程序结束部分组成。

一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。

下面是一个完整的数控加工程序，该程序由程序号开始，以M30结束。

程序说明

O1234程序开始

N10T0101G95M3S500程序段1

N20G0X100Z100程序段2

N30G0X26Z0程序段3

N40G1X0.0F0.1程序段4

N50Z1程序段5

N60G0X100程序段6

N70Z100程序段7

N80M30程序结束

（1）程序号

零件程序的起始部分一般由程序起始符号%（或O）后跟1—4位数字组成，如：

%123，O1234等。

（2）程序段的格式和组成

程序段的格式可分为地址格式、分割地址格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。

其中以可变程序段格式应用最为广泛，所谓可变程序段格式就是程序段的长短是可变的。

例如：

N10G01X40.0Z-30.0F200；

程序段号功能字坐标字进给速度功能字程序段结束

（3）“字”

一个“字”的组成如下所示：

Z-30.0

地址符符号（正、负号）数据字（数字）

程序段号加上若干程序字就可组成一个程序段。

在程序段中表示地址的英文字母可分为地址和非尺寸地址两种。

表示尺寸地址的英文字母有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、DERH共18个字母。

表示非尺寸地址有N、G、F、S、T、M、L、O等8个字母。

（五）模态指令与非模态指令的区分

（1）模态指令：

称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到后面出现同组另一指令或被其他指令取消时才有效。

编写程序时，与上段相同的模态指令可以省略不写。

不同组模态指令编在同一程序段内，不影响其续效。

（2）非模态指令：

称非续效指令，其功能仅在出现的程序段有效。

（六）常用M指令

M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。

M指令有模态还非模态之分，常用M指令的功能及应用如下：

（1）程序停止

指令：

M00

功能：

执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重新开始。

（2）选择停止

指令：

M01

功能：

与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止自动运行，只是当机床机床操作面板上的选择停开关压下时，这个代码才有效。

（3）主轴正转、反转、停止

指令：

M03、M04、M05

功能：

M03、M04可使主轴正、反转，与同段程序其他指令一起开始执行。

M05指令可使主轴在该程序段其他指令执行完成后停止转动。

格式：

M03S

M04S

M05

（4）冷却液开、关

指令：

M08、M09

功能：

M08表示开启冷却液，M09表示关闭冷却液。

（5）程序结束

指令：

M02或M30

功能：

该指令表示主程序结束，同时机床停止自动运行。

CNC装置复位。

M30还可使控制返回到程序的开始，故程序结束使用M30比M02方便些。

说明：

该指令必须编在最后一个程序段中。

（七）主轴功能、进给功能和刀具功能

（1）主轴功能S

主轴转速功能表示机床主轴的转速大小，由S和后面的若干数字组成。

格式：

M03S600主轴以600r/min的速度正转。

（2）进给功能F

进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，，由F和其后的若干数字组成。

数字的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方式。

1.每分钟进给量

格式：

G94F---

说明：

G94为数控车床的初始状态。

2.每转进给量

格式：

G95F---

使用下式可以实现每转进给量和每分钟进给量的转化。

Fm=Fr×S

Fm为每分钟的进给量

Fr为每转的进给量

S为主轴转速

（3）刀具功能

刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的四位数字组成。

格式：

TXXXX

说明：

前两位不表示刀具序号，后面两位表示刀具补偿号。

刀具的序号要与刀架上的刀位号相对应。

刀具序号和刀具补偿号不必相同，但为了方便通常他们一致。

取消刀具补偿的T指令格式为：

T0000。

（八）基本G功能代码

1.快速定位G00

G00指令使刀具快速移动到指定的位置。

指令格式：

G00X（U）＿Z（W）＿；其中X（U）Z（W）为指定的坐标值。

快速定位指令的实例：

图（1-3）

Ф20 Z轴

B

30

40 A

X轴

图1-3快速定位

直径编程：

快速从A点移动到B点。

绝对编程：

G00X20Z0；

相对编程：

G00U－60W－40；

注1：

G00时各轴单独以各自设定的速度快速移动到终点，互不影响。

任何一轴到位自动停止运行，另一轴继续移动直到指令位置。

注2：

G00各轴快速移动的速度由参数设定，用F指定的进给速度无效。

注3：

G00是模态指令，下一段指令也是G00时，可省略不写。

G00可编写成G0。

G0与G00等效。

2．直线插补G01

G01是使刀具以指令的进给速度沿直线移动到目标点。

1）.指令格式为：

G01X（U）___Z（W）___F___；

其中：

X、Z表示目标点绝对值坐标；U、W表示目标点相对前一点的增量坐标，F表示进给量，若在前面已经指定，可以省略。

通常，在车削端面、沟槽等与x轴平行的加工时，只需单独指定X（或U）坐标；在车外圆、内孔等与Z轴平行的加工时，只需单独指定Z（或W）值。

图1-4为同时指令两轴移动车削锥面的情况，用G01编程为：

图1-4

绝对坐标编程方式：

G01X80.0Z-80.0F0.25

增量坐标编程方式：

G01U20.0W-80.0F0.25

说明：

①G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程，由尺寸字地址决定，有的数控车床由数控系统当时的状态（G90、G91）决定。

②进给速度由F指令决定．F指令也是模态指令，它可以用GOO指令取消。

如果在G01程序段之前的程序段没有F指令，而现在的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动。

因此，G01程序中必须含有F指令。

（九）编程实例

如图1-5所示，编写其精加工程序。

图1-5

%1234

N1M03S500G95T0101选择转速，选择刀具

N2G00X18Z1定位至倒角延长线

N3G01X26Z-3F0.15倒3×45°角

N4Z-48车Φ26外圆

N5X60Z-58车削第一段锥

N6X80Z-73