数控车床编程与操作方法.docx

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数控车床编程与操作方法

数控车床编程与操作方法

数控车床作为当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘套类等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作，而近年来研制出的数控车削中心和数控车铣中心，使得在一次装夹中可以完成更多得加工工序，提高了加工质量和生产效率，因此特别适宜复杂形状的回转体零件的加工。

4.1.2数控车床的组成

数控车床由床身、主轴箱、刀架进给系统、冷却润滑系统及数控系统组成。

与普通车床所不同的是数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，它没有传统的走刀箱溜板箱和挂轮架，而是直接用伺服电机或步进电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀具，实现进给运动。

数控系统由NC单元及输入输出模块，操作面板组成。

1.数控车床的机械构成

从机械结构上看，数控车床还没有脱离普通车床的结构形式，即由床身、主轴箱、刀架进给系统，液压、冷却、润滑系统等部分组成。

与普通车床所不同的是数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，它没有传统的走刀箱、溜板箱和挂轮架，而是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀具，实现运动，因而大大简化了进给系统的结构。

由于要实现CNC，因此，数控车床要有CNC装置电器控制和CRT操作面板。

图4-1所示为数控车床构成的各部分及其名称。

图4-1数控车床的构成

（1）主轴箱图4-2为数控车床主轴箱的构造，主轴伺服电机的旋转通过皮带轮送刀主轴箱内的变速齿轮，以此来确定主轴的特定转速。

在主轴箱的前后装有夹紧卡盘，可将工件装夹在此。

图4-2数控车床主轴箱的构造

（2）主轴伺服电机主轴伺服电机有交流和直流。

直流伺服电机可靠性高，容易在宽范围内控制转矩和速度，因此被广泛使用，然而，近年来小型、高速度、更可靠的交流伺服电机作为电机控制技术的发展成果越来越多地被人们利用起来。

（3）夹紧装置这套装置通过液压自动控制卡爪的开/合。

（4）往复拖板在往复拖板上装有刀架，刀具可以通过拖板实现主轴的方向定位和移动，从而同Z轴伺服电机共同完成长度方向的切削。

（5）刀架此装置可以固定刀具和索引刀具，使刀具在与主轴垂直方向上定位，并同Z轴伺服电机共同完成截面方向的切削，如图4-3所示为刀架结构。

（6）控制面板控制面板包括CRT操作面板（执行NC数据的输入/输出）和机床操作面板（执行机床的手动操作）。

图4-3刀架结构2.数控系统

数控车床的数控系统是由CNC装置、输入/输出设备、可编程控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置以及位置测量系统等几部分组成,如图4-4所示。

图4-4CNC系统构成数控车床通过CNC装置控制机床主轴转速、各进给轴的进z给速度以及其他辅助功能。

4.1.3数控车床的特点

1.传动链短数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电机驱动。

伺服电机直接与丝杠联结带动刀架运动，伺服电机与丝杠也可以按控制指令无级变速，它与主轴之间无须再用多级齿轮副来进行变速。

随着电机宽调速技术的发展，目标是取消变速齿轮副，目前还要通过一级齿轮副变几个转速范围。

因此，床头箱内的结构已比传统车床简单得多。

2.刚性高与控制系统的高精度控制相匹配，以便适应高精度的加工。

3.轻拖动刀架移动一般采用滚珠丝杠副，为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。

为了提高数控车床导轨的耐磨性，一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，也可延长使用寿命。

另外，数控车床还具有加工冷却充分、防护严密等结构特点，自动运转时都处于全封闭或半封闭状态。

数控车床一般还配有自动排屑装置。

4.1.4数控车床的分类

数控车床品种繁多，按数控系统功能和机械构成可分为简易数控车床（经济型数控车床）、多功能数控车床和数控车削中心。

（1）简易数控车床（经济型数控车床）是低档次数控车床，一般是用单板机或单片机进行控制，机械部分是在普通车床的基础上改进设计的。

（2）多功能数控车床也称全功能型数控车床，由专门的数控系统控制，具备数控车床的各种结构特点。

（3）数控车削中心在数控车床的基础上增加其他的附加坐标轴。

4.1.5数控车床（CJK6153）的主要技术规格。

床身最大工具回转直径：

ф530mm。

滑板最大工件回转直径：

ф280mm，机床顶尖距1000mm，刀架最大X向行程：

260mm，刀架最大Z向行程：

1000mm。

手动4级变频调速25~2000转/分。

4.1.6数控车床（CJK6153）的润滑与冷却

该机床的润滑分床头箱的润格及其它部件的润滑两个部分。

有齿轮变速的床头箱均采用油润滑，由摆线泵进行强迫润滑，摆线泵吸油时，先通过精制过滤器，再进过磁性滤清器而后送到各润滑部件或经分油器对主轴轴承及所有其它运转零件进行强迫润滑和喷油润滑。

机床上其它部件的润滑，如尾架、道轨及丝杠螺母等均采用油润滑，采用间歇润滑泵对X轴、Z轴的各导轨润滑面及滚珠丝杠螺母、尾架套筒外圆等部位进行自动间歇式润滑。

在呈透明状态的油箱内，带有一个液位报警开关，当箱内油液低于规定值时，机床会发出润滑报警。

该机床冷却系统采用泵冷却。

冷却装置的日常维修主要是冷却水的补给更换及过滤器的清洗。

在冷却箱内未灌入冷却液前，严禁启动冷却泵，以免使冷却泵烧坏。

当冷却水减少时，应及时补给。

冷却水发生污染变质时，应全部更换，冷却液应注意选择防锈性能好的，以免机床生锈。

4.2数控车床的编程方法

要学好数控车床的编程，必须了解数控车床的操作要点，现有教材大多没把数控车床的操作与编程作为一个整体来讲。

4.2.1设定数控车床的机床坐标系

机床坐标系是机床固有的坐标系，是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。

机床坐标系在出厂前已经调整好，一般不允许随意变动。

参考点也是机床上的一个固定不变的极限点，其位置由机械挡块或行程开关来确定。

通过回机械零点来确认机床坐标系。

回机械零点前先要开机，数控车床开机前先要熟悉数控车床的面板。

面板的形式同数控系统密切相关。

数控车床的开机有难有易。

对于配图产系统的车床。

开机大都比较简单，一般打开电源后，直接启动数控系统即可。

开机后，通过回零，使工作台回到机床原点（或参考点，该点为与机床原点有一固定距离的点）。

数控车床的回零（回参考点）步骤为：

开关置于"回零"位置。

按手动轴进给方向键+X、+Z至回零指示灯亮。

开机后必须先回零（回参考点），若不作此项工作，则螺距误差补偿、背隙补偿等功能将无法实现。

设定机床机械原点同编程中的G54指令直接有关。

4.2.2设定数控车床的工件坐标系

工件坐标系是编程时使用的坐标系，又称编程坐标系，该坐标系是人为设定的。

建立工件坐标系是数控车床加工前的必不可少的一步。

不同的系统，其方法各不相同。

1.西门子802S系统工件坐标系的建立方法

（1）转动刀架至基准刀（如1号刀）。

（2）在MDA状态下，输入T1D0，使刀补为0。

（3）机床回参考点。

（4）用试切法确定工件坐标原点。

先切削试件的端面。

Z方向不动。

若该点即为Z方向原点，则在参数下的零点偏置于目录的G54中，输入该点的Z向机械坐标值A的负值，即Z=-A。

若Z向原点在端面的左边处，则在G54中输入Z=-（A+），回车即可。

同理试切外圆，X方向不动。

Z方向退刀，记下X方向的机床坐标A，量直径，得到半径R，在G54的X中输入X=-（A+R），回车即可。

2.广数GSK980T系统工件坐标系的建立方法

（1）用手动方式，试切端面。

（2）在Z轴不动的情况下，沿X轴退刀，且停止主轴旋转。

3.测量端面与工件坐标系零点间的距离Z。

然后在录入方式下输入G50Z，运行该句即可。

4.同理，用手动方式车外圆，在X轴不动的情况下沿Z轴退刀，且停止主轴旋转，测量工件直径X，在录入方式下输入G50X，运行该句即可。

3.广数GSK928TC工件坐标系的建立方法

（1）车外圆，沿Z向退刀，测得直径，按InputX输入直径值，回车即可。

（2）车端面，沿X向退刀，测得端面与工件坐标系原点间的距离，按InputZ输入该距离值，回车即可。

4.2.3确定基准刀在工件坐标系中的位置

确定了工件坐标系后，可用G50指令确定第1把刀（基准刀）在工件坐标系中的位置。

4.2.4确定其它刀在工件坐标系中的位置

加工一个零件常需要几把不同的刀具，由于刀具安装及刀具本身的偏差，每把刀转到切削位置时，其刀尖所处的位置并不重合，为使用户在编程时无需考虑刀具间的偏差，需确定其它刀在工件坐标系中的位置，这需要通过对刀来实现。

不同的系统，其对刀方法各不相同。

1.西门子802S系统的对刀方法

（1）选用某一把刀为基准刀，按参数键下和刀具补偿按钮，再按新刀具按钮，输入基准刀的刀号及刀沿（补）号。

如基准刀为1号刀，选用1号刀沿（补），则刀具为T1D1。

（2）调用对刀窗口，用基准刀车外圆，Z向退刀，在对刀窗口的X轴零偏处输入0（因是基准刀），按计算键后确认。

（3）调用其它各把刀具，确定刀号和刀沿（补）号，车外圆输入直径，车端面。

输入台阶深度的负值。

计算、确定即可。

2.广数GSK980T系统的对刀方法

（1）用基准刀试切工件，设定基准坐标系：

试切端面X向退刀，进入录入方式，按程序按钮。

输入G50Z0，即把该端面作为Z向基准面。

然后按设置键，设置偏置号（基准刀+100），输入Z=0，试切外圆，Z向退刀，测得外圆直径，进入录入方式，按程序按钮。

输入G50X，然后按设置键，设置偏号，基准刀偏置号+100，X=。

（2）调用其它各把刀具，车外圆，Z向退刀。

测得外圆直径，将所测得的值设到一偏置号中，该偏置为刀号+100，如刀号为2，则偏置号为202，在此处输入X=。

同理车台阶，X向退刀，测得台阶深度，在偏置号处输入Z=-。

3.广数GSK928TC系统的对刀方法

（1）用基准刀试切工件，用input建立对刀坐标系，该坐标系的Z向原点，一般设在工件的右端，即把试切的端面作为Z向零点。

（2）调用其它各刀，如2号刀，用T20调用，然后试切外圆Z向退刀，测得直径，然后按I键。

输入。

试切台阶，X向退刀，测得台阶深度为，然后按K键，输入-，刀补即设置完毕。

4.2.5坐标轴的方向

无论那种坐标系都规定与车床主轴轴线平行的方向为Z轴，从卡盘中心至尾座顶尖中心的方向为正方向。

在水平面内与车床主轴轴线垂直的方向为X轴，远离主轴旋转中心的方向为正方向。

4.2.6直径或半径尺寸编程

被加工零件的径向尺寸在图纸标注和加工测量时，一般用直径值表示，所以采用直径尺寸编程更为方便。

4.2.7一般编程方法

1.确定第一把刀的位置

G50XZ该指令确定了第一把刀的位置，此时需把第一把刀移动到工件坐标为XZ的位置。

2.返回参考点

G26（G28）：

XZ轴同时返回参考点，G27：

X轴返回参考点，G29：

Z轴返回参考点。

3.快速定位

G00XZ快速定位到指定点。

4.直线插补

G01XZF该指令用于车外圆及端面。

F为进给速度，其单位为mm/min（用G94或G98指定）或mm/r（用G95或G99指定）。

5.圆弧插补

G02（03）XZIKF该指令用于车顺圆或逆圆周。

XZ为圆弧终点坐标，IK为圆心相对于起点的坐标，F为进给速度。

6.螺纹切削

G33（32）XZP（E）IK该指令用于螺纹切削，XZ为螺纹终点坐标，P为公制螺纹导程（0.25-100mm），E为英制螺纹导程（100-4牙/英寸），IK为退尾数据。

螺纹切削时主轴转速不能太高，一般N×P≤3000，N为主轴转速（rpm）,P为公制螺纹导程（mm）。

7.延时或暂停

G04X，X为暂停秒数，该指令一般用于切槽，可保持槽底光滑。

8.主轴转速设定

M03（04）S该指令用于主轴顺时针或逆时针转，主轴转速为S，其单位为m/min（用G96指定）或r/min（用G97指定）。

M05表示主轴停止。

9.程序结束

M02（在此处结束）或M30（结束后返回程序首句）。

4.2.8循环

由于车削加工常用棒料和锻料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，数控车床常具备不同形式的固定循环，可进行多次循环切削。

1.外径、内径循环

G90XZRF该指令用于外径、内径的简单车削循环，XZ为循环终点坐标，R表示圆锥面循环。

其值为圆锥体大小端差（直径差），循环起点由上句程序决定，F为进给速度。

2.螺纹车削循环

G92XZP（E）IKRL该指令用于螺纹车削循环,XZ为螺纹终点坐标，P为公制螺纹导程（0.25-100mm），E为英制螺纹导程（100-4牙/英寸），IK为退尾数据，R表示螺纹起点与终点的直径差（用于加工圆锥螺纹），L表示螺纹头数，螺纹车削循环起点由上句程序决定。

G92指令与G33指令的区别为G92可多次自动切削螺纹。

3.端面车削循环

G94XZRF该指令用于端面的简单车削循环，XZ为循环终点坐标，R表示锥面循环。

其值为圆锥体大小端差（Z向差），循环起点由上句程序决定，F为进给速度。

4.切槽循环

G75XZIKEF该指令用于切槽循环，XZ为循环终点坐标，I为每次X轴的进刀量，K为每次X轴的退刀量，E为Z轴每次的偏移量，F为进刀速度，省略Z表示切断。

5.外圆粗车复合循环

G71XIKLF该指令用于外圆粗车复合循环，即编程时写出外圆加工形状，系统从毛坯开始自动走出外圆循环形状。

该循环平行于Z轴切削，X为循环终点坐标，I为每次X轴的进刀量，K为每次X轴的退刀量，L为决定外圆加工形状的程序段数量，F为进给速度，G71指令段后马上接决定外圆加工形状的程序段。

6.端面粗车复合循环

G72ZIKLF该指令用于端面粗车复合循环，即编程时写出端面加工形状，系统从毛坯开始自动走出端面循环形状。

该循环平行于X轴切削，Z为循环终点坐标，I为每次Z轴的进刀量，K为每次Z轴的退刀量，L为决定端面加工形状的程序段数量，F为进给速度，G72指令段后马上接决定端面加工形状的程序段。

4.2.9刀具补偿

编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。

大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能（G41，G42），这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。

4.2.10绝对坐标与增量坐标

X、Z表示绝对坐标，U、W表示相对坐标。

4.2.11公制与英制尺寸设定

公制尺寸设定指令G21，英制尺寸设定指令G20，系统上电后，机床处在G21状态。

4.2.12圆弧顺逆的判断

数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴，应按右手定则的方法将Y轴也加上去来考虑。

判断时让Y轴的正向指向自己，（即沿Y轴的负方向看去），站在这样的位置就可正确判断X-Z平面上圆弧的顺逆时针。

4.3.典型零件的数控车床编程实例

4.3.1数控车床编程实例1

编制图4-1所示工件的数控加工程序，要求切断，1#外圆刀，2#切槽刀，切槽刀宽度4mm，毛坯直径32mm

图4-11.首先根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定工艺路线

（1）粗加工外圆与端面。

（2）精加工外圆与端面。

（3）切断。

2.选择刀具,对刀，确定工件原点

根据加工要求需选用2把刀具，T01号刀车外圆与端面，T02号刀切断。

用碰刀法对刀以确定工件原点，此例中工件原点位于最左面。

3.确定切削用量

（1）加工外圆与端面，主轴转速630rpm,进给速度150mm/min。

（2）切断，主轴转速315rpm,进给速度150mm/min。

4.编制加工程序

N10G50X50Z150确定起刀点

N20M03S630主轴正转

N30T11选用1号刀，1号刀补

N40G00X35Z57.5准备加工右端面

N50G01X-1F150加工右端面

N60G00X32Z60准备开始进行外圆循环

N70G90X28Z20F150开始进行外圆循环

N80X26N90X24N100X22N110X21φ20圆先车削至φ21N120G01X0Z57.5F150结束外圆循环并定位至半圆R7.5的起切点

N130G02X15Z50I0K-7.5F150车削半圆R7.5N140G01X15Z42F150车削φ15圆

N150X16倒角起点

N160X20Z40倒角

N170Z20车削φ20圆

N180G03X30Z15I10K0F150车削圆弧R5N190G01X30Z2F150车削φ30圆

N200X26Z0倒角

N210G0X50Z150回起刀点

N220T10取消1号刀补

N230T22换2号刀

N235M03S315N240G0X33Z-4定位至切断点

N250G01X-1F150切断

N260G0X50Z150回起刀点

N270T20取消2号刀补

N280M05主轴停止

N290M02程序结束

4.3.2数控车床编程实例2

编制图4-2所示工件的数控加工程序，不要求切断，1#外圆刀，2#缧纹刀，3#切槽刀，切槽刀宽度4mm，毛坯直径32mm

图4-21.首先根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定工艺路线

（1）加工外圆与端面。

（2）切槽。

（3）车螺纹。

2.选择刀具,对刀，确定工件原点

根据加工要求需选用3把刀具，T01号刀车外圆与端面，T02号刀车螺纹，T03号刀切槽。

用碰刀法对刀以确定工件原点，此例中工件原点位于最左面。

3.确定切削用量

（1）加工外圆与端面，主轴转速630rpm,进给速度150mm/min。

（2）切断，主轴转速315rpm,进给速度150mm/min。

（3）车螺纹，主轴转速200rpm,进给速度200mm/min。

4.编制加工程序

N10G50X50Z150确定起刀

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[转]数控车床工中级理论参考复习题及答案

数控车床工中级理论参考复习题及答案

一、选择题：

1、工件源程序是__A_。

A、用数控语言编写的程序；B、由后置信息处理产生的加工程序；

C、计算机的编译程序；D、用计算机汇编语言编写的程序。

2、掉电保护电路是为了__C_。

A、防止强电干扰；B、防止系统软件丢失；

C、防止RAM中保存的信息丢失；D、防止电源电压波动。

3、一个完整的加工程序由若干_A_组成，程序的开头是程序号，结束时写有程序结束指令。

A、程序段B、字C、数值字D、字节

4、滚珠丝杠副的公称直径do应取为__B_。

A、小于丝杠工作长度的1/30；B、大于丝杠工作长度的1/30；

C、根据接触角确定；D、根据螺旋升角确定。

5、数字积分插补法的插补误差__D_。

A、总是小于1个脉冲当量；B、总是等于1个脉冲当量；

C、总是大于1个脉冲当星；D、有时可能大于1个脉冲当量。

6、两个具有相同栅路的透射光栅叠在一起，刻线夹角越大，莫尔条纹间距__B_。

A、越大；B、越小；C、不变；D、不定。

7、粗车时选择切削用量应先选择较大的_B_，这样才能提高效率。

A、FB、ApC、VD、F和V8、三轴联动数控机床即可同时受控并进行插补运动的进给坐标轴的数量为__B_轴。

A、2B、3C、4D、59、修改间隙补偿值是_C_。

A、改变刀偏值B、改变工件尺寸值C、补偿正反向误差值D、长度补偿

10、在开环系统中，影响丝杠副重复定位精度的因素有__A_。

A、接触变形；B、热变形；C、配合间隙；D、共振。

11、在数控机床上加工封闭轮廓时，一般沿着__B_进刀。

A、法向：

B、切向；C、运动方向；D、任意方向。

12、影响开环伺服系统定位精度的主要因素是_B_。

A、插补误差；B、传动元件的传动误差；

C、检测元件的检测精度：

D、机构热变型。

13、为提高CNC系统的可靠性，可采用_D__。

A、单片机：

B、双CPU；C、提高时钟频率；D、光电隔离电路。

14、机床I/O控制回路中的按口软件是__D_程序。

A、插补；B、系统管理；C、系统的编译；D、伺服控制。

15、凸轮旋转一个单位角度，从动件上升或下降的距离叫凸轮C。

A、升高量B、导程C、升高率D、螺旋角

16、几个FMC用计算机和输送装置联结起来可以组成__D_。

A、CIMS；B、DNCC、CNC；D、FMS。

17、对于配合精度要求较高的圆锥工件，在工厂中一般采用_A__检验。

A、圆锥量规涂色；B、万能角度尺；C、角度样板；D、游标卡尺。

18、以直线拟合廓形曲线时，容许的拟合误差等于_B__。

A、零件尺寸公差；B、零件尺寸公差的1/2~1/3；

C、零件尺寸公差的1/5~1/10；D、零件尺寸公差的1/20。

19、半闭环系统的反馈装置一般装在__B_。

A、导轨上；B、伺服电机上：

C、工作台上；D、刀架上。

20、_C__可以加工圆柱体、圆锥体等各种回转表面的物体、螺纹以及各种盘类工件，并进行钻孔、扩孔、镗孔等加工。

A、数控铣床；B、数控磨床；C、数控车床；D、立式加工中心。

21、FMS是指__C_。

A、直接数控系统；B、自动化工厂；

C、柔性制造系统：

D、计算机集成制造系统。

22、闭环系统比开环系统及半闭环系统_D__。

A、稳定性好；B、故障率低；C、精度低，D、精度高。

23、下列G功能指令中_A_是模态指令。

A、G90、G11、G01B、G90、G00、G10C、G33、G80、G2724、编程中设定定位速度F1=5000mm/min，切削速度F2=100mm/min,如果参数键中设置进给速度倍率为80%，则应选_C_。

A、F1=4000，F2=80；B、F1=5000，F2=100；C、F1=5000，F2=80。

25、下列刀具中_A_是成型车刀。

A、螺纹车刀B、圆弧型车刀C、切断刀

26、外径百分尺可用于测量工件的__C_。

A、内径和长度；B、深度和孔距；C、外径和长度；D、厚度和深度。

27、产品质量波动是__B_。

A、可以控制的；B、绝对的；C、相对的；D、异常的。

28、光滑极限量规是一种间接量具、适用于__C_时使用的一种专用量具。

A、单件；B、多品种；C、成批生产。

D、小量生产

29、步进电机在转速突变时，若没有一个加速或减速过程，会导致电机_C__。

A、发热；B、不稳定；C、丢步；D、失控。

30、位置检测元件是位置控制闭环系统的重要组成部分，是保证数控机床__A_的关键。

A、精度；B、稳定性；C、效率；D、速度。

31、车削细长类零件时，为减小径向力Fy的作用，主偏角Kr采用_C_为宜。

A、小于30º；B、30º；~45º；C、90º；D、60º；~75º；

32、为了降低残留面积高度，以便减小表面粗糙度值，_B_对其影响最大。

A、主偏角B、副偏角C、前角D、后角

33、在GSK928或GSK980中子程序结束指令是_C_。

A、G04B、M96C、M99D、M0934、车削_A_材料时，车刀可选择较大的前角大。

A、软性B、硬性C、塑性D、脆性

35、混合编程的程序段是_D_。

A、G0X100Z200F300B、G01X-10Z-20F30C、G02U-10W-5R30D、G03X5W-10R30F50036、数控车床系统中，系统的初态和模态是指_C_的状态。

A、系统加工复位后；B、系统I/O接口；C、加工程序的编程。

37、_C_组指令是模态的。

A、G04B、G10