数控机床编程与操作教案资料.docx

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数控机床编程与操作教案资料

课题:

第一章数控车床编程入门

第一节数控车床的基本术语和编程设定

课次:

第一次

授课日期:

9月8日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握数控车床常用的基本术语

教学重难点:

数控车床的分类

教学小结:

初步认识数控车床是怎样工作的

复习旧课:

导入新课:

讲授新课:

一､数控程序编制的一般知识

数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程｡

（1）分析零件图样和制定工艺方案

这项工作的内容包括:

对零件图样进行分析,明确加工的内容和要求;确定加工方案;选择适合的数控机床;选择或设计刀具和夹具;确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等｡这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性､几何形状､尺寸及工艺要求进行分析,并结合数控机床使用的基础知识,如数控机床的规格､性能､数控系统的功能等,确定加工方法和加工路线｡

（2）数学处理

在确定了工艺方案后,就需要根据零件的几何尺寸､加工路线等,计算刀具中心运动轨迹,以获得刀位数据｡数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能,对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件,只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值,得出各几何元素的起点､终点､圆弧的圆心坐标值等,就能满足编程要求｡当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时,就需要进行较复杂的数值计算,一般需要使用计算机辅助计算,否则难以完成｡

（3）编写零件加工程序

在完成上述工艺处理及数值计算工作后,即可编写零件加工程序｡程序编制人员使用数控系统的程序指令,按照规定的程序格式,逐段编写加工程序｡程序编制人员应对数控机床的功能､程序指令及代码十分熟悉,才能编写出正确的加工程序｡

（4）程序检验

将编写好的加工程序输入数控系统,就可控制数控机床的加工工作｡一般在正式加工之前,要对程序进行检验｡通常可采用机床空运转的方式,来检查

二､ 数控车床的分类及相关设定

1.按数控系统的功能分类

（1）经济型数控车床

一般用单板机､单片机进行开环控制,具有CRT显示､程序存储､程序编辑等功能,加工精度较低,功能较简单｡机械部分多为在普通车床基础上改进

（2）全功能型数控车床

较高档次的数控车床,具有刀尖圆弧半径自动补偿､恒线速､倒角､固定循环､螺纹切削､图形显示､用户宏程序等功能,加工能力强,适宜于加工精度高､形状复杂､循环周期长､品种多变的单件或中小批量零件的加工

（3）精密型数控车床

采用闭环控制,不但具有全功能型数控车床的全部功能,而且机械系统的动态响应较快,在数控车床基础上增加其他附加坐标轴｡适用于精密和超精密加工｡

2.机床坐标系和编程坐标系

机床坐标系

以机床原点为坐标系原点建立起来的X､Z轴直角坐标系,称为机床坐标系｡

车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点｡

机床坐标系是制造和调整机床的基础,也是设置工件坐标系的基础,一般不允许随意变动｡

参考点是机床上的一个固定点｡该点是刀具退离到一个固定不变的极限点

工件坐标系（编程坐标系）

数控编程时应该首先确定工件坐标系和工件原点｡零件在设计中有设计基准,在加工过程中有工艺基准,同时应尽量将工艺基准与设计基准统一,该基准点通常称为工件原点｡以工件原点为坐标原点建立起来的X､Z轴直角坐标系,称为工件坐标系｡

课外作业:

数控车床的分类?

数控车床机床坐标系和编程坐标系?

课题:

第二节程序格式与相关编程知识

课次:

第二次

授课日期:

9月9日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握数控车床常用的代码的功能

教学重难点:

数控车床的M和G代码

教学小结:

初步了解数控车床的的M和G代码

复习旧课:

上节我们初步认识数控车床是怎样工作的

导入新课:

这节课我们再来看看数控车床中非常重要的一个环节,就是编程

讲授新课:

一､程序段格式

程序段是可作为一个单位来处理的､连续的字组,是数控加工程序中的一条语句｡一个数控加工程序是若干个程序段组成的｡

程序段格式是指程序段中的字､字符和数据的安排形式｡现在一般使用字地址可变程序段格式,每个字长不固定,各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的｡地址可变程序段格式中,在上一程序段中写明的､本程序段里又不变化的那些字仍然有效,可以不再重写｡这种功能字称之为续效字｡

二､子程序及其调用

子程序支持重复调用和多重嵌套,即子程序可以被主程序多次调用,在子程序中也可嵌套用其它子程序｡

三､刀位点与手动对刀

1.刀位点

2.手动对刀

四､刀具位置补偿

刀具位置补偿就是数控系统在换刀后,对刀具的安装位置和刀具形状引起的刀位点位置偏差进行的自动补偿

五､关于数控编程的其他说明

1）公制单位或英制单位

2）绝对坐标和增量坐标

3）直径､半径方式编程

课题:

第三节通用数控代码在数控车床上的应用

课次:

第三次

授课日期:

9月26日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握数控车床常用的代码的功能

教学重难点:

数控车床的M和G代码

教学小结:

初步了解数控车床的的M和G代码

复习旧课:

上节我们初步认识数控车床编程的基本格式

导入新课:

这节课我们再来看看数控车床中非常重要的一个环节,就是编程的程序代码

讲授新课:

一､M指令（或辅助功能）的应用

定义:

辅助功能是用地址字M及二位数字表示的它主要用于机床加工操作时的工艺性指令其特点是靠继电器的通､断来实现其控制过程｡

M00程序暂停执行M00后,机床所有动作均被切断,重新按程序启动按键后,再继续执行后面的程序段｡

M01程序计划停止

M03主轴正转启动M04主轴反转启动

M05主轴停止转动

M07切削液打开M08切削液打开

M09切削液停止

M30程序结束并返回程原点M02程序结束

M98调用子程序

M99子程序结束

二､G指令应用

1､快速定位方式G00（模态）

格式:

G00XZ;

G00轨迹是直线,速度由系统确定,后面的坐标值为终点坐标值,应用于空行程､快进､快退,节省时间,提高效率｡

2､直线插补指令G01（模态）

格式:

G01XZF;

*程序中首次出现的插补指令（G01､G02､G03）一定要有F指令,否则出错!

后续程序中如速度相同可省略｡如速度改变不可省略｡

3､圆弧插补指令G02､G03（模态）

G02--顺圆插补（在车床上为逆圆插补）

G03--逆圆插补（在车床上为顺圆插补）

格式:

G02（G03）X（u）z（w）IJ（R）F;

I､J值为圆心相对于圆弧起点的增量值,且总为增量值;

R值为圆弧半径,该值的正负取决于圆弧的大小,若圆弧小于或等于180度,则R为正值,若圆弧大于180度,则R值为负｡

F值为圆弧插补的进给速度｡

4､G33X（Y）ZF;

若为直螺纹可省略X（或Y）,这里指令导程的字是F,有的标准规定螺纹导程用IJ字｡

5､G41（G42）刀具半径补偿指令格式:

G41XY;

G42YZ;

G41:

左侧刀具半径补偿

G42:

右侧刀具半径补偿

G40:

取消半径补偿

6､G90（G91）绝对（增量）方式

1）绝对坐标编程指令G90（模态）

格式:

G90;

以后出现的坐标值均为绝对坐标值,即刀具运动的位置坐标是指刀具相对于程序原点的坐标｡

2）相对坐标编程指令G91（模态）

格式:

G91;

以后出现的坐标值均为相对坐标值,即刀具运动的位置坐标是指刀具从当前位置到下一位置之间的增量｡

课外作业:

1.G01､G02､G03､G04､G33､G90､G91这些代码的格式及用法

2.M0､M01､M02､M03､M04､M05这些代码的作用

课题:

第四节数控车床用切削刀具和车削用量的选择

课次:

第四次

授课日期:

9月29日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握数控车床的刀具和车削用量

教学重难点:

数控车床的背吃刀量αp､主轴转速S､切削速度v

教学小结:

常见刀片材料有高速钢､硬质合金､涂层硬质合金､陶瓷､立方氮化硼和金刚石,刀片形状主要依据被加工工件的表面形状､切削方法､刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择｡

复习旧课:

上节我们学习了数控车床编程的各种功能代码

导入新课:

这节课我们再来看看数控车床中非常重要的参数及刀具

讲授新课:

一､车削刀具材料简介

常见刀片材料有高速钢､硬质合金､涂层硬质合金､陶瓷､立方氮化硼和金刚石等,其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片｡选择刀片材质主要依据被加工工件的材料､被加工表面的精度､表面质量要求､切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等｡

刀片形状的选择

刀片形状主要依据被加工工件的表面形状､切削方法､刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择｡

二､机夹硬质合金车刀

1.刀具结构与紧固方式

2.刀片形状

3.硬质合金涂层刀片

三､机夹刀片的型号表示方法

根据ISO标准对可转位刀片型号的规定,刀片型号使用字母和数字来区分｡

四､切削用量的选用原则

（1）背吃刀量αp的确定

背吃刀量根据机床､工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率｡为了保证加工表面质量,可留少许精加工余量,一般为0.2~0.5mm｡

（2）切削速度v的确定

切削速度是指切削时,车刀切削刃上某一点相对待加工表面在主运动方向上的瞬时速度（m/min）,又称为线速度｡

与普通车削加工时一样,根据零件上被加工部位的直径,并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定｡主要根据实践经验来确定｡

（3）主轴转速

由于交流变频调速数控车床低速输出力矩小,因而切削速度不能太低｡

课题:

第五节常用数控车床系统介绍

课次:

第五次

授课日期:

9月30日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握国内､日本､欧盟数控车床的代表产品

教学小结:

掌握国内､日本､欧盟数控车床的代表产品各自的特点

复习旧课:

上节我们学习了数控车床的刀具和车削用量

导入新课:

这节课我们再来看看在数控车床国内､日本､欧盟数控车床的代表产品

讲授新课:

一､国内代表产品

1.南京华兴数控系统

2.广州数控系统

3.北京凯恩帝数控系统

二､日本代表产品

1.日本FANUC数控系统

2.日本三菱数控系统

三､欧盟代表产品

1.德国西门子数控系统

2.欧盟其他产品

课题:

第二章国产华兴车削数控系统编程与操作

第一节华兴数控系统的编程

课次:

第六次

授课日期:

10月9日､10月19日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握国内､日本､欧盟数控车床的代表产品

教学小结:

掌握国内､日本､欧盟数控车床的代表产品各自的特点

复习旧课:

上节我们学习了数控车床的刀具和车削用量

导入新课:

这节课我们再来看看在数控车床国内､日本､欧盟数控车床的代表产品

讲授新课:

一､M指令（或辅助功能）的应用

定义:

辅助功能是用地址字M及二位数字表示的它主要用于机床加工操作时的工艺性指令其特点是靠继电器的通､断来实现其控制过程｡

M00程序暂停执行M00后,机床所有动作均被切断,重新按程序启动按键后,再继续执行后面的程序段｡

M01程序计划停止

M03主轴正转启动M04主轴反转启动

M05主轴停止转动

M07切削液打开M08切削液打开

M09切削液停止

M30程序结束并返回程原点M02程序结束

二､G指令应用

1､快速定位方式G00（模态）

格式:

G00XZ;

G00轨迹是直线,速度由系统确定,后面的坐标值为终点坐标值,应用于空行程､快进､快退,节省时间,提高效率｡

2､直线插补指令G01（模态）

格式:

G01XZF;

*程序中首次出现的插补指令（G01､G02､G03）一定要有F指令,否则出错!

后续程序中如速度相同可省略｡如速度改变不可省略｡

3､圆弧插补指令G02､G03（模态）

G02--顺圆插补（在车床上为逆圆插补）

G03--逆圆插补（在车床上为顺圆插补）

格式:

G02（G03）XZIJ（R）F;

I､J值为圆心相对于圆弧起点的增量值,且总为增量值;

R值为圆弧半径,该值的正负取决于圆弧的大小,若圆弧小于或等于180度,则R为正值,若圆弧大于180度,则R值为负｡

F值为圆弧插补的进给速度｡

4､G81外圆（内孔）固定循环（模态）

格式:

G81XZRIKF

5.G82端面固定循环（模态）

格式:

G81XZRIKF

6.G90绝对值编程

7.G91增量值编程

以后出现的坐标值均为相对坐标值,即刀具运动的位置坐标是指刀具从当前位置到下一位置之间的增量｡

8.G96恒线速度控制

格式:

G96S__

S指用户给定的线速度

课题:

第二节编程实例

课次:

第八次

授课日期:

10月20日､10月21日､10月27日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握华兴数控车床编程,能够独立完成一个独立程序的编辑

教学小结:

在学习了华兴的代码格式之后,可以灵活的应用各种代码完成一个独立程序的编辑

复习旧课:

上节我们学习了华兴数控车床的各种常用代码的格式及用法

导入新课:

这节课我们利用上节学过的代码看程序是如何编辑的

讲授新课:

数控车床编程实例

例一.图示如下零件

材料:

黄铜,毛坯:

锻件,单边余量约1mm,

螺纹为公制直螺纹,螺距1.5mm

1#刀:

内孔刀;2#刀:

割槽刀（刀宽为槽宽3mm）;3#刀:

螺纹刀

刀具起始点为（X100,Z50）;

N0010M03S1500

N0020G00X100Z50

N0030T1

N0040G00X30

N0050G00Z0

N0060G01X55F150（加工端面）

N0070G01X39.5

N0080G01X36.5Z-1.5（倒角1.5×45）

N0090G01Z-26（车削内孔φ38）

N0100G03X30Z-30R4F100（车削内圆弧R4）

N0110G01Z-37（车削内孔φ30）

N0120G00X28（X向退刀）

N0130G00Z50（Z向退刀）

N0140T2（换内孔刀割槽）

N0150G00X35（快速进刀）

N0160G00Z-18（快速进刀）

N0170G01X44F150（割槽）

N0180G00X36（快速退刀）

N0190G00Z50（快速退刀）

N0200T3（换螺纹刀加工螺纹）

N0210S700

N0220G00X36.5Z2（快速进刀）

N0230G86Z-16K1.5I-4R2L4（加工螺纹）

N0240G00X100Z80

N0250M05

N0260T1

N0270G00X100Z50

N0280M02

例二.图示如下零件

材料:

45#,毛坯:

锻件,单边余量约1mm,

螺纹为英制锥螺纹,螺距每英寸14牙,

1#刀:

外圆刀,2#刀:

外螺纹刀

刀具起始点为（X100,Z160）

N0010M03S1000

N0020M08

N0030G00X100Z160

N0040T1

N0050G00X44Z30.2（快速进刀）

N0060G01X30F120（粗车端面）

N0070G00Z107（快速退刀）

N0080G00X18.4（快速进刀）

N0090G01Z104F120（慢速进刀）

N0100G01X20.4Z84（粗车外锥,直径余量0.4）

N0110G01Z34（粗车外圆φ20）

N0120G02X28Z30.2R3.8F80（粗车R4）

N0130G01X40.2F120（粗车端面）

N0140G01Z10（粗车外圆φ40）

N0150G00Z104（快速退刀）

N0160S1500

N0170G00X24（快速进刀）

N0180G01X10F120（精车端面）

N0190G01X15

N0200G01X18Z102.5（倒角1.5×45）

N0210G01X20Z84（精车锥度）

N0220G01Z34（精车外圆φ20）

N0230G02X28Z30R4F80（精车R4）

N0240G01X40F120（精车端面）

N0250G01Z10（精车外圆φ40）

N0260G00X100Z160（快速退刀）

N0270T2（换螺纹刀加工螺纹）

N0280S700

N0290G00X17.8Z106（快速进刀）

N0300G87X20Z84K14I4R1.96L8（车削锥度螺纹）

N0310G00X100Z160

N0320M05

N0330M09

N0340T1

N0350G00X100Z160

N0360M02

例三.下图所示零件,共用三把刀具,

1#刀:

为90°外圆刀,2#刀:

5mm切槽刀（5mm）,3#刀:

60°螺纹刀

毛坯尺寸φ60χ150,材料:

铝｡

编程如下:

N0010G00X70Z130

N0020M03S800

N0030G01Z127F80（慢速进刀）

N0040X-0.5（车端面）

N0050G00Z130（快速退刀）

N0060X56.2（快速退刀）

N0070G01Z0F80（粗车外圆φ56）

N0080G0X58（快速退刀）

N0090Z130（快速退刀）

N0100G01X50.5F80（慢速进刀）

N0110Z14（粗车外圆）

N0120G00X52（快速退刀）

N0130Z130（快速退刀）

N0140G01X44F80（慢速进刀）

N0150Z70（粗车外圆）

N0160G00X46（快速退刀）

N0170Z130（快速退刀）

N0180G01X40F80（慢速进刀）

N0190Z70（粗车外圆）

N0200G00X42（快速退刀）

N0210Z130（快速退刀）

N0220G01X36.2F80（慢速进刀）

N0230Z75（粗车外圆）

N0240G00X38（快速退刀）

N0250Z130（快速退刀）

N0260G01X28.5F80（慢速进刀）

N0270X30.5Z125（倒角）

N0280Z104（粗车外圆）

N0290G00X90（快速退刀）

N0300Z200（快速退刀）

N0310T02

N0320M03S400

N0330G00Z107（快速进刀）

N0340X32（快速进刀）

N0350G01X26.2F20

N0360G00X52（快速退刀）

N0370Z20（快速退刀）

N0380G01X34.2F20（粗车外圆）

N0390G01X52F80（慢速退刀）

N0400G00Z200（快速退刀）

N0410T3S1200

N0420G00X32Z127

N0430G01X30F80（慢速进刀）

N0440Z114（精车螺纹外圆φ30）

N0450X26Z112（倒角）

N0460Z107（精车外圆φ26）

N0470X36Z97（精车锥度）

N0480Z89（精车外圆φ36）

N0490X54Z50（粗车外圆）

N0500X38Z26（粗车外圆）

N0510Z20（粗车外圆）

N0520X58Z9

N0530G00Z97（快速退刀）

N0540G01X36F80（慢速进刀）

N0550Z89（慢速进刀）

N0560G02X30Z80R15（精车顺圆弧R15）

N0570G02X40Z65R25（精车顺圆弧R25）

N0580G03X40Z35R25（精车逆圆弧R25）

N0590G02X34Z26R15（精车顺圆弧R15）

N0600G01Z20（精车外圆φ34）

N0610X56Z9（精车锥度）

N0620Z0（精车外圆φ56）

N0630S400

N0640G00X58（快速退刀）

N0650Z132（快速退刀）

N0660X30（快速进刀）

N0670G86Z110K1.5I4R1.35L8（车削螺纹）

N0680G0X70（快速退刀）

N0690Z200（快速退刀）

N0700T1

N0720M02

课题:

第三节系统界面功能的认识与操作

课次:

第十次

授课日期:

10月28日

授课班级:

0903班

教学方法:

板书､讲授

教学目的及要求:

掌握华兴数控车床编程,能够独立完成一个独立程序的编辑

教学小结:

在学习了华兴的代码格式之后,可以灵活的应用各种代码完成一个独立程序的编辑

复习旧课:

上节我们学习了华兴数控车床的各种常用代码的格式及用法

导入新课:

这节课我们利用上节学过的代码看程序是如何编辑的

讲授新课:

一､按键分类及定义

华兴数控系统按键按功能不同分为:

主功能键､子功能键（也称F功能键）､编辑键和副

面板操作键几类｡其在操作面板上的布局如图3-1所示｡

1）主功能键盘区

主功能键盘区包括

择系统的五大主功能:

五个键,用于选

1､

:

用户加工程序管理,用于创建､修改､保存以及输入输出用户加工代码等操作;

2､

:

机床操作,实现对机床的各种操作功能;

3､

:

参数设置,用于设置各种与机床､数控系统以及驱动器有关的参数;

4､

:

监测系统当前状态,用于诊断显示系统坐标､输入输出口等状态信息｡

5､

:

软复位｡取