数控车床编程教案.docx

1、数控车床编程教案数控设备与编程教 案 班级：08春、秋数控班 专业：数控加工专业 教师：秦丽君课 时 授 课 计 划教学课题：第一章 教学目的：1 使学生了解数控概念及数控特点2使学生掌握数控设备的组成及工作原理重点：1 数控系统按伺服分类教学难点及处理： 难点： 理解开环，闭环，半闭环系统结构图学时：6教学方法：绘图讲解 引言：提问：1 、了解数控机床有多少？ 2、见过和数控有关系的设备有哪些？ 3，为什么报数控专业？ 4，想不想学数控？ 第一节：概述一、 数控技术与数控设备数控技术定义：NC数控设备：数控技术在数控设备中运用广泛，成为机电一体化产品。二、 数控设备的特点1、 适应性强2、

2、能实现复杂的运动3、 精度高，质量稳定4、 生产率高5、 减轻劳动强度，改善劳动条件6、 有利于生产管理 第二节：数控设备的组成及工作原理一、 数控设备的组成 输入输出装置 计算机数控装置伺服系统受控设备举人的动作行为：想喝水（输入信号）大脑手去拿拿茶杯倒水喝数控机床工作过程：零件图编程输入数控设备运行机床工作零件产品二、 数控设备的重要装置及其功能1、 输入输出装置2、 计算机数控装置3、 伺服系统（重点介绍，画图讲解）开环系统闭环系统半闭环系统位置检测装置4、 受控设备第三节：数控加工设备的分类一、 按工艺用途分类普通数控机床数控加工中心数控特种加工（数控点火花，线切割，激光）二、 按控制

3、运动的方式分类点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床三、 按伺服系统类型分类开环系统控制数控机床闭环系统控制数控机床半闭环系统控制数控机床四、 按控制坐标轴数分类两坐标轴数控机床三坐标轴数控机床两个半轴坐标轴数控机床五、 按数控装置功能分类低档中档高档作业习题第3题，第5题，第7题课 时 授 课 计 划教学课题：第二章 数控加工设备的典型机械结构教学目的：1、 使学生了解数控组成及特点数控特点2使学生掌握数控设备工作原理重点：1、 数控机床的主传动系统2、 数控机床的进给传动系统教学难点及处理： 难点： 理解数控实现变速方法，和消除传动误差原理学时：10教学方法：绘图讲解第一节：概述

4、数控机床的结构：主传动装置进给传动装置工作台床身刀库自动换刀润滑装置冷却装置排屑装置等比一般机床提高精度和高生产率，结构比一般机床有以下6个体现1、 主传动装置方面的改变2、进给传动装置方面的改变3、工作台方面的改变4、配备了刀库和自动换刀装置5、增加排屑、冷却、润滑等辅助装置6、机械结构的刚性，抗振性提高第二节：数控机床的主传动系统一、 主传动系统的组成几特点组成：主轴电动机变速机构主轴特点：1、采用调速电动机驱动主轴2、 变速机构结构简单3、 变速迅速可靠4、 转速高，功率大，刚性好二、 主传动系统的变速方法（重点内容）1、 无级变速调速电动机无级变速机械无级变速2、 分段无级变速液压拨叉

5、操纵机构电磁离合器操纵机构3、 内置式调速电动机无级变速三、 数控机床主轴部件1、 主轴部件的组成2、 主轴及其支承第三节：数控机床进给传动系统一、 进给传动系统的组成及特点组成：伺服电动机传动装置工作台刀架与传动有关的导轨特点：1、 采用伺服电动机驱动2、 采用低摩擦的传动副3、 传动副配有传动间隙调整装置4、 工作台的功能多二、 滚珠丝杠螺母副1、 滚珠丝杠螺母副的结构滚道的法向截面形状（1、单圆弧 2、双圆弧）滚珠的循环方式（ 1、外循环 2、内循环）2、 滚珠丝杠螺母副轴向间隙调整垫片调隙法螺纹调隙法齿差调隙法三、 无间隙齿轮传动副1、 直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法2、 斜齿圆柱齿轮

6、传动副的间隙消除法3、 锥齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法四、 导轨1、 滚动导轨滚珠导轨滚针导轨滚柱导轨特点：容易制造，成本低，但接触面积小，刚度低，所以承载能力小，适用于运动部件质量小和切削力较小的机床滚动导轨的间隙调整和预紧垫片调整斜镶条调整平镶条调整2、 滑动导轨帖塑导轨注塑导轨优点：摩擦特性好耐磨性好减振性好工艺性好3、静压导轨五、 工作台1、 分度工作台插销式分度工作台结构工作原理齿盘式分度工作台结构啊工作原理2、 回转工作台开环数控回转工作台结构工作原理闭环数控回转工作台结构工作原理3、 交换工作台第四节：自动换刀装置一、 刀架式自动换刀装置1、方刀架方刀架换刀工作原理2、回转刀架回

7、刀架换刀工作原理3、动力刀架动刀架换刀工作原理二、 刀库式自动换刀装置1、 刀库刀库的形式：圆盘式刀库 链式刀库自动选刀方式顺序选刀方式任意选刀方式（刀具编码法、刀座编码法、计算机记忆法）2、 换刀装置无机械手换刀机械手换刀第五节：排屑装置一、 排屑装置的作用影响加工质量，或者无法加工，大量的热量，热变形，都影响加工精度，所以迅速有效的排屑是非常重要的。二、 排屑装置的结构形式1、 平板链式排屑装置2、 刮板式排屑装置3、 螺旋式排屑装置课 时 授 课 计 划教学课题：第三章 数控加工程序编程的基本知识教学目的：1 使学生了解数控编程基本知识2使学生掌握机床坐标轴，机床坐标系、机床零点和机床参

8、考点及简单的编程格式重点：1机床坐标轴，机床坐标系教学难点及处理： 难点： 相对坐标计算教学方法：绘图讲解学时：4第一节：程序编制的基本内容与方法一、 程序编制的基本内容1、 分析零件图样（材料、形状、尺寸、精度、热处理）2、 确定工艺过程（工夹具、装夹定位、加工路线、加工刀具选择、切削用量）3、 计算刀具运动轨迹的坐标值（绝对坐标、相对坐标）4、 编写加工程序5、 程序输入数控系统 手动数据输入用控制介质输入通过机床通讯接口输入6、 程序校验与首件试切二、 程序编制的方法1、 手工编程2、 计算机辅助编程 数控语言编程 图形交互式编程第二节：程序编制中常用的术语一、 程序编制中的坐标系1、

9、机床坐标轴为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准。规定直线进给坐标轴用X，Y，Z 表示，常称基本坐标轴。右手笛卡儿直角坐标系：X，Y，Z 坐标轴的相互关系用右手定则决定，大姆指的指向为X 轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z 轴的正方向。2、工件坐标系、程序原点和对刀点工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。二、编程参考点1、机床坐标系、机床零点和机床参考点机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原

10、点便被确定下来，它是固定的点。2、工件原点（程序零点）工件坐标系的原点，可以任意的设定，对刀来具体确定的。3、对刀点（程序起点）刀具相对零件运动的起点，选择在容易找正、加工中便于检查，编程容易计算的地方。4、换刀点方便换刀不碰对机床和工件安全的地方。一般可选在对刀点或者机床原点上。三、 编程方式（绝对坐标、增量坐标）课 时 授 课 计 划教学课题：第三章：加工程序的结构与格式教学目的：2 使学生了解指令字的格式2使学生掌握程序的一般结构教学重点及处理重点：2 指令字的格式2程序的一般结构教学难点及处理： 难点： 指令字的格式教学方法：绘图讲解学时：2四、加工程序结构与格式一引言：一个零件程序是

11、一组被传送到数控装置中去的指令和数据。一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。二 加工程序的组成一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G 代码）的数字数据组成的。程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。在数控程序段中包含的主要指令字符下所示。%1000N01 G00 U50 W60N10 G01U100 W500 F150 S300 M03N.N200 M301、 程序开始2、 程序内容3、 程序结束二程序段的组成与格式一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。程序段的

12、格式定义了每个程序中功能字的句法，如下所示：N01 M03 S800 TO1 N02 G01 X20 Z-4 F100N01、 N02程序段号M03 辅助功能S800 主轴转速TO1 刀具选择G01 准备功能X20 Z-4 尺寸地址F100 刀具进给功能三、模态指令，非模态指令N01 G00 X10 Z5；将刀具快速移到点（10，5）N02 GOO X20 Z5；将刀具快速移到点（20，5）其中 第二行的GOO 和 Z5可以省略不写如下：N01 G00 X10 Z5；将刀具快速移到点（10，5）N02 X20 ；将刀具快速移到点（20，5）四、 主程序与子程序五、 最小输入增量与最小指令增量六

13、、 插补功能第三节 编程时常用的工艺指令工艺指令大体上可以分为两大类：1、准备性工艺指令 又称准备功能G指令2、辅助性工艺指令 有M F S T课 时 授 课 计 划教学课题：准备功能G指令教学目的：1.使学生了解绝对值编程G90 与相对值编程G912使学生掌握坐标系设定G50 ( G92)教学重点及处理：重点：1 绝对值编程G90 与相对值编程G912 手动对刀设定工件坐标系难点： 坐标系设定G50教学方法：绘图，仿真讲解学时：2一引言：加工前要建立坐标系，本节介绍有关坐标系绝对值编程G90 与相对值编程G91及坐标系设定G50(G92)二有关坐标系和坐标的G 功能(1) 绝对值编程G90

14、与相对值编程G91格式： G90 ,91说明：G90： 绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。G91： 相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。绝对编程时，用G90 指令后面的X、Z 表示X 轴、Z 轴的坐标值；增量编程时， 用U、W 或G91 指令后面的X、Z 表示X 轴、Z 轴的增量值；程序中G90、G91 为模态功能，可相互注销，G90 为缺省值。例1 三标系设定G92格式：G50（G92） X_ Z_说明：X 、Z：对刀点到工件坐标系原点的有向距离。四，进给控制指令(1) 快速定位G00格式：G00 X（U）_ Z（W）_说

15、明：X 、Z ：为绝对编程时，快速定位终点在工件坐标系中的坐标；U 、W ：为增量编程时，快速定位终点相对于起点的位移量；（2）直线插补指令G01格式： G01 X（U）_ Z（W） _ F_ ；说明：X 、Z ：为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标；U 、W ：为增量编程时终点相对于起点的位移量；F_：进给速度。G01 指令刀具以联动的方式，按F 规定的进给速度，从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点。G01 是模态代码，可由G00、G02、G03 或G32 功能注销。课 时 授 课 计 划教学课题：圆弧进给G02/G03 、G04、G28、G29教学目的：

16、1使学生掌握圆弧进给G02/G03 教学重点及处理：重点：1使学生掌握圆弧进给G02/G03难点： 圆弧进给G02/G03用相对坐标表示格式教学方法：绘图，联系结合学时：4圆弧进给G02/G03一引言：圆弧插补G02/G03，是在加工平面内完成圆弧的加工在数控车数控铣中都要用到。一、圆弧进给G02/G03格式：G02/G03 X _Z _ R_G02/G03 X _Z _I_K_ F_G02/G03 指令刀具，按顺时针/逆时针进行圆弧加工。圆弧插补G02/G03 的判断，是在加工平面内，根据其插补时的旋转方向为顺时针/逆时针来区分的。加工平面为观察者迎着Y 轴的指向，所面对的平面。二、暂停指令

17、G04格式：G04 P_ （非模态指令）说明：P：暂停时间，单位为s。G04 在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。在执行含G04 指令的程序段时，先执行暂停功能。G04 可使刀具作短暂停留，以获得圆整而光滑的表面。该指令除用于切槽、钻镗孔外，还可用于拐角轨迹控制。三、回参考点控制指令(1) 自动返回参考点G28格式：G28 X_Z_说明：X 、Z ： 绝对编程时为中间点在工件坐标系中的坐标；U 、W ：增量编程时为中间点相对于起点的位移量。G28 指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点，然后再从中间点返回到参考点。一般，G28 指令用于刀具自动更换或者消除机械误差，在执行该指令之

18、前应取消刀尖半径补偿。在G28 的程序段中不仅产生坐标轴移动指令，而且记忆了中间点坐标值，以供G29 使用。电源接通后，在没有手动返回参考点的状态下，指定G28 时，从中间点自动返回参考点，与手动返回参考点相同。这时从中间点到参考点的方向就是机床参数“回参考点方向”设定的方向。(2) 自动从参考点返回G29格式：G29 X_Z_说明：X 、Z ：绝对编程时为定位终点在工件坐标系中的坐标；U 、W ：增量编程时为定位终点相对于G28 中间点的位移量。G29 可使所有编程轴以快速进给经过由G28 指令定义的中间点，然后再到达指定点。通常该指令紧跟在G28 指令之后。G29 指令仅在其被规定的程序段

19、中有效。课 时 授 课 计 划教学课题：辅助功能M指令，其他功能指令教学目的：1使学生掌握常用的辅助指令，并能灵活运用教学重点及处理：重点：1 辅助指令难点： 辅助指令的区别教学方法：看附录表格讲解学时：2辅助功能(1) 程序暂停M00 执行到M00 指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作(2)程序结束M02 当CNC 执行到M02 指令时，机床的主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。(3) 程序结束并返回到零件程序头M30M30 和M02 功能基本相同，只是M30 指令还兼有控制返回到零件程序头(%)的作用。(4) 子程序调用M98 及从子

20、程序返回M99M98 用来调用子程序。M99 表示子程序结束，执行M99 使控制返回到主程序(5)主轴控制指令M03、M04、M05(6)冷却液打开、停止指令M07、M09(7) 主轴功能S、进给功能F 和刀具功能Ta.主轴功能S 控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/每分钟(r/min)。b. F 指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度c.T 代码用于选刀，其后的4 位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。第四节 编制程序时的工艺处理一、 零件加工的工艺分析1、 毛坯的安装性2、 毛坯材质的加工性3、 刀具运动的可行性4、 零件尺寸标注对编程的适应性5、 零件结构工艺性对

21、数控加工的适应性二、对刀点和换刀点的确定三、加工路线的确定四、刀具和切削用量的选择课 时 授 课 计 划教学课题：单一固定循环G90的学习及应用教学目的：1理解单一固定循环G90的功能，走刀轨迹；2使学生理解G90中各的参数的含义，3掌握复合循环G90的编程方法教学重点1 单一固定循环G90的功能2 走刀轨迹及编程方法；教学难点走刀轨迹及编程方法；教学方法：绘图讲解学时：2单一固定循环单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。1、圆柱面或圆锥面切削循环 圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环，圆柱面单一固定循环如图3.28所示，圆锥

22、面单一固定循环如图3.30所示。图3.28圆柱面切削循环图3.29 G90的用法（圆柱面）图3.30 圆锥面切削循环图3.31 端面切削循环图3.32 锥面端面切削循环图3.33 G94的用法（锥面）（1）圆柱面切削循编程格式 G90 X(U) Z(W) F式中：X、Z- -圆柱面切削的终点坐标值；U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。例：应用圆柱面切削循环功能加工图3.29所示零件。N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S1000N30 G00 X55 Z4 M08N40 G01 G96 Z2 F2.5 S150N50 G90 X45 Z-25 F0.2N

23、60 X40N70 X35N80 G00 X200 Z200 N90 M30（2）圆锥面切削循环编程格式 G90 X(U) Z(W) R F式中：X、Z- 圆锥面切削的终点坐标值；U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标；R- 圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，R值为负，反之为正。如图3.30所示。例：应用圆锥面切削循环功能加工图3.30所示零件。G01 X65 Z2 G90 X60 Z-35 R-5 F0.2 X50G00 X100 Z200课 时 授 课 计 划教学课题：单一固定循环G94的学习及应用教学目的：1理解单一固定循环G94的功能，

24、走刀轨迹；2使学生理解G94中各的参数的含义，3掌握复合循环G94的编程方法教学重点3 单一固定循环G94的功能4 走刀轨迹及编程方法；教学难点走刀轨迹及编程方法；教学方法：绘图讲解学时：2端面切削循环端面切削循环是一种单一固定循环。适用于端面切削加工，如图3.31所示。（1）平面端面切削循环编程格式 G94 X(U) Z(W) F式中：X、Z- 端面切削的终点坐标值；U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。 例：应用端面切削循环功能加工图3.31所示零件。 G00 X85 Z5 G94 X30 Z-5 F0.2 Z-10 Z-15 （2）锥面端面切削循环 编程格式 G94 X(U) Z(

25、W) R F式中：X、Z- 端面切削的终点坐标值；U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标；K- 端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正。如图3.32所示。 例：应用端面切削循环功能加工图3.33所示零件。 G94 X20 Z0 R-5 F0.2 Z-5 Z-10 课 时 授 课 计 划教学课题：单一固定循环G92的学习及应用教学目的：1理解单一固定循环G92的功能，走刀轨迹；2使学生理解G92中各的参数的含义，3掌握复合循环G92的编程方法教学重点1、 单一固定循环G92的功能2、 走刀轨迹及编程方法；教学难点走刀轨迹及编程方法；教学

26、方法：绘图讲解学时：2螺纹切削循环指令螺纹切削循环指令把“切入-螺纹切削-退刀-返回”四个动作作为一个循环（如图3.44所示），用一个程序段来指令。 编程格式 G92 X(U) Z(W) I F式中：X(U)、 Z(W) - 螺纹切削的终点坐标值； I - 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，I=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。 例：试编写图3.45所示圆柱螺纹的加工程序。图3.44螺纹切削循环图3.45 圆柱螺纹切削循环图3 .46圆锥螺纹切削循环应用G00 X35 Z104G92 X29.2 Z53 F1.5X

27、28.6X28.2X28.04G00 X200 Z200例：试编写图3.46所示圆锥螺纹的加工程序。 G00 X80 Z62 G92 X49.6 Z12 I-5 F2 X48.7 X48.1 X47.5 X47 G00 X200 Z200 课 时 授 课 计 划教学课题：外圆粗车复合循环G71及应用教学目的：1理解外圆粗车复合循环G71的功能，走刀轨迹；2使学生理解G71中各的参数的含义，3掌握复合循环G71的编程方法教学重点1、 外圆粗车复合循环G71的功能2、 走刀轨迹及编程方法；教学难点走刀轨迹及编程方法；教学方法：绘图讲解学时：4一、复习引入：1.简单循环:外径切削简单循环G90X_Z

28、_F_2.简单循环的特点:(1)一条指令完成四个动作，形成一个简单循环，切除一层金属，比用G00,G01写四段程序要简单得多；(2)一条G90指令不能实现多层切削使毛坯形状接近工件形状，要实现多层切削，,就必须多次重复使用该命令,显然编程很烦琐；有没有一种办法，用一条指令就能完成粗加工多层切削，使毛坯形状接近工件形状呢?答案是肯定的。二、外径粗车复合循环G71（一） G71粗加工循环指令刀具的轨迹：如右图：要用棒料加工出图示零件，其数控工艺过程是：粗车（去除大量余量并留精加工余量z、 x/2 ）精车（去除余量达到图纸要求），其轨迹如右图，根据精加工的加工路线及粗加工的吃刀量，系统会自动计算粗加工走刀路线和走刀次数。（二） 格式：G71 U(D) R(E) G71 P(NS) Q(NF) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)参数说明：D：切削深度(每次切入量)mmE：每次退刀量；NS：精加工路径第一程序段的段号；NF：精加工路径最后程序段段号； U：X 方向精加工余量；W：Z 方向精加工余量f，s，t：粗加工时所用的走刀速度、主轴转速、刀具号；（四） G71的特点