(修改)数控车床编程与操作教案[1]

《数控车床编程》教案班级：12数控与机电科任：叶海强课题一入门基础概述教学目的与要求：1、了解数控的定义及数控车床的基础知识，2、了解数控车床的用途及分类1．1数控车床的简介1．1．1数控车床的发展历史数控车床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。在上个世纪中叶40年代，美国首先开始研究数控车床，1952年，美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。1．1．2数控车床的用途数控车床主要用于加工轴类和盘类的回转体零件，如车削内外圆柱表面、圆锥表面，回转曲面和端面以及加工内外螺纹等。1．1．3数控车床的组成及布局1．数控车床的组成数控车床由数控车床主机、数控系统、驱动系统、辅助装置、机外编码器五个部分组成。2．数控车床的布局机床的布局是满足总体设计要求的具体实施办法的重要一环。因此，布局也是一种总体的优化设计。数控车床布局形式受到工件尺寸、质量和形状，机床生产率，机床精度，操纵方便的运行要求和安全与环境保护的要求的影响。随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局可有卧式车床、端面车床、单柱立式车床、双柱立式车床和龙门移动式立式车床的变化，如图5—4所示。1.1.4数控车床的分类1.按数控系统的功能分类(1)经济型数控车床(2)全功能型数控车床(3)精密型数控车床课题二编程基础教学目的与要求：1、了解一个完整程序的基本构成。2、会选择编程坐标和坐标系统。2．1数控机床的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：按刀座与机床主轴的相对位置划分，数控车床有前刀座和后刀座，相同的编程指令在前刀座和后刀座中运动轨迹是不同的，本系统可用于前刀座和后刀座数控车床，图1-4为前刀座的坐标系，图1-5为后刀座的坐标系。从图1-4、图1-5可以看出，前、后刀座坐标系的X方向正好相反，而Z方向是相同的。在以后的图示和例子中，用前刀座坐标系来说明编程的应用。2．1．1机械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。2．1．2编程坐标系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2．1．3工件坐标系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。2．2直径编程和半径编程2．2．1直径编程2．3绝对坐标与增量坐标、混合坐标2.3.1绝对坐标将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离，这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法。格式：(Xa,Zb)(有方向性)将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离，这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法。2.3.2增量坐标（或相对坐标）格式：(Ua,Wb)(有方向性)增量坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量，混合坐标格式：(Ua,Zb)或（Xa,Wb）(有方向性)绝对坐标和增量坐标混合起来表示刀具运动位置的坐标值，这种坐标的表示法称之为混合坐标表示法。图5-12．4程序的构成2．4、1程序段结构一个完整的程序，一般由程序名、程序内容和程序结束三部分组成（1）程序名广州系统程序名是O××××。××××是四位正整数，可以从0000-9999。如O2255。程序名一般要求单列一段且不需要段号。（2）程序主体。程序主体是由若干个程序段组成的，表示数控机床要完成的全部动作。每个程序段由一个或多个指令构成，每个程序段一般占一行，用“；”作为每个程序段的结束代码。（3）程序结束指令。程序结束指令可用M02或M30。一般要求单列一段。例如：O0002—————————————————程序号部分N10G50X70.0Z150.0;N20S63000X20.0Z88.0M08;N40G01Z78.0F100;N50G02Z64.0R12.0;程序内容部分N60G01Z60.0;N70X55.0;N80G00X70.0Z150.0M09;N90M05;N100M02;——————————————程序结束部分2．4、2程序段格式现在最常用的是可变程序段格式。每个程序段由若干个地址字构成，而地址字又由表示地址字的英文字母、特殊文字和数字构成，见表1-2。123456789N_G_X_Z_I_K_R_FSTM程序段准备功能坐标尺寸字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能课题三MSFT指令教学目的与要求：1、掌握M代码的功能3．1M指令(或辅助功能)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。M03主轴正转启动M04主轴反转启动M05主轴停止转动M06－加工中心换刀M07切削液打开M08切削液打开M09切削液停止M10－尾座进M11－尾座退M12－工件夹紧M13－工件松开M30程序结束并返回程原点M02程序结束M32-润滑开M33-润滑关M41、M42、M43、M44主轴自动换档至1～4档M98调用子程序M99子程序结束3．2F指令(1)F指令（进给指令）F指令是表示进给速度，用于控制切削进给量，在程序中有两种使用方法。a、每分钟进给(G98)编程格式G98F～F后面的数字表示主轴每分钟进给量单位为mm/min。例：G98F100表示进给量为100mm/minb、每转进给(G97)后面的数字表示主轴每转进给量单位为mm/r。3．3S指令（主轴功能）主轴功能主要是表示主轴旋转速度。编程格式S～S后面的数字表示主轴主轴，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。3．4T指令（刀具功能）编程格式:TOOOO前两位：目标刀具号（00-08，前导0不能省略）后两位：刀具偏置号（00-16，前导0不能省略）例如:O0001：N01G92X50Z50N02M06T0101：（用“01”号刀加工，刀具偏号为“01”）N03G00G90Z40：(刀具偏号也可为“02”，则T指令应为“T0102”）：N04G01X40230F100；N05G00X50Z50T0100：（取消“01“号刀偏）N06M02课题四G指令教学目的与要求：掌握G代码的功能与使用方法。4.1概述4.2模态、非模态及初态G指令字被分为00、01、02、03、04组。其中00组G指令字为非模态G指令，其它组G指令字为模态G指令,G00、G97、G98、G40为初态G指令。G指令字执行后，其定义的功能或状态保持有效，直到被同组的其它G指令所改变，这种G指令字称为模态G指令字。模态G指令字执行以后，其定义的功能或状态被改变以前，后续的程序段执行该G指令字时，不需要再次输入该G指令字。G指令字执行后，其定义的功能或状态一次性有效，每次执行该G指令字时，必须输入该G指令字，这种G指令字称为非模态G指令字。系统上电后，未经执行其功能或状态就有效的模态G指令字称为初态G指令字。上电后执行初态G指令字时，不需输入该G指令字。本系统的初态指令字为G00、G40、G97、G98。例：O0001；G0X100Z100；（快速移动至X100Z100；模态指令字G0有效）X20Z30；（快速移动至X20Z30；模态指令字G0未输入）G1X50Z50F300；（直线插补至X50Z50，进给速度300mm/min；模态指令字G1有效）X100；（直线插补至X100Z50，进给速度300mm/min；未输入Z轴坐标，取当G0X0Z0；前坐标值Z50；F300保持、G1为模态指令字，均未输入）M30；（快速移动至X0Z0，模态指令字G0有效）4.3快速定位指令G00定义：G00指令命令机床以最快速度运动到下一个目标位置，运动过程中有加速和减速，该指令对运动轨迹没有要求。其指令格式：指令格式：G00X（U）_Z(W)_；4.4直线插补指令G01定义:G01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。指令格式：G01X（U）_Z(W)_F；X（U）——X轴切削终点的绝对（相对）坐标Z(W)——Z轴切削终点的绝对（相对）坐标其中F是切削进给率或进给速度，单位为mm/r或mm/min，取决于该指令前面程序段的位置。例：4.5圆弧插补指令G02/G03圆弧插补指令命令刀具在指定平面里按给定的F进给速度作圆弧插补运动，用于加工圆弧轮廓。圆弧插补命令分为逆时针圆弧插补指令G02和顺时针圆弧插补指令G03两种。(前刀座坐标系为标准)逆时针圆弧插补的指令格式：G02X(U)__Z(W)__R__F__;G02X(U)__Z(W)__I__K__F__;G02——逆时针圆弧插补指令（圆弧的起点到终点刀具运动轨迹与时针方向相反）X(U)——X轴切削终点的绝对（相对）坐标Z(W)——Z轴切削终点的绝对（相对）坐标R——圆弧半径I——圆心与圆弧起点X轴坐标的差值K——圆心与圆弧起点Z轴坐标的差值F——切削进给速度例：如图程序：G02X63.06Z-20.0R19.26F300；或G02U17.81W-20.0R19.26F300；G02X63.06Z-20.0I35.36K-6.37F300；或G02U17.81W-20.0I35.36K-6.37F300顺时针圆弧插补的指令格式：G03X(U)__Z(W)__R__F__;G03X(U)__Z(W)__I__K__F__;G03——顺时针圆弧插补指令（圆弧的起点到终点刀具运动轨迹与时针方向相同）X(U)——X方向切削终点的绝对（相对）坐标Z(W)——Z方向切削终点的绝对（相对）坐标R——圆弧半径I——圆心与圆弧起点X轴坐标的差值K——圆心与圆弧起点Z轴坐标的差值F——切削进给速度例：（A---B）G03X40Z-10R10F300;或G03U20W-10R10F300;G03X40Z-10I0K-10F300或G03U20W-10I0K-10F300；※:●G02/G03程序段中指令地址I、K或R必须至少输入一个，否则系统产生报警；I、K和R同时输入时，R有效，I、K无效；未输入R时，如果省略I或K，系统按I=0或K=0处理；●未输入X（U）和Z（W）时，如果用R给定半径，执行G02/G03指令X轴和Z轴不移动；如果未输入R、使用I、K指令字时，执行G02/G03指令的轨迹为全圆（360°）；●使用R指令时，理论上可能是大于180°和小于180°两个圆弧，本系统规定小于等于180°的圆弧有效。如果终点不在用R指令定义的圆弧上，系统会产生报警；●G02/G03程序段中使用I、K指令字定义圆心时，即使终点不在圆弧上，系统也不会报警，执行指令的轨迹为：按指令定义的圆心和圆弧方向，X轴和Z轴同时从起点沿圆弧运动，当X轴或Z轴的坐标与终点的坐标相同时，X轴或Z轴停止运动，另一轴（Z轴或X轴）继续运动至终点。※:G02/03为模态指令。4.6暂停指令G04G04指令用于暂停进给。格式：G04P——或G04X(U)——G04——暂停进给，该指令可以使刀具作短时间的无进给光整加工，在车槽、钻镗孔时使用，也可用于拐角轨迹控制。P——P后用整数表示，单位：豪秒X(U)——X后用整数表示，单位：秒（※注：此处的X与坐标系中的X无关）例：图为利用暂停G04进行切槽加工的实例。对槽的外圆柱面粗糙度有要求，编写加工程序如下。…N060G00X1.6；快速到①N070G01X0.75F80；以进给速度切削到②N080G04X