数控车床编程

课题1简单阶梯轴加工1．知识目标①掌握N、F、M、G等功能指令。②掌握G00、G01指令及其应用。③会编写简单数控加工程序。④掌握阶梯轴加工工艺制定方法。2．技能目标①熟练掌握工件、刀具的装夹。②熟练机床基本操作。③掌握零件的单段加工方法。课题名称课题时数图号材料毛坯简单阶梯轴加工10课时SKC2-1硬铝φ20图2-1简单阶梯轴零件图[知识学习]一、程序指令1.顺序号指令（或程序段号）地址：N从N1—N99999999，一般放在程序段首功能：表示该程序段的号码，常间隔5至10，便于在以后插入程序时不会改变程序段号的顺序。如：N10…N20…N30…指令使用说明：顺序号指令不代表数控程序执行顺序，可以不连续，通常由小到大排列，仅用于程序的校对和检索。2.进给功能指令地址：F功能：表示刀具切削加工时进给速度的大小，数控车床进给速度的单位为毫米/转（mm/r）；数控铣床进给速度的单位为毫米/分钟（mm/min）。如：N10G1X20Z-10F0.2表示刀具进给速度为0.2毫米/转（mm/r）。3.辅助功能指令地址：M从M00—M99（或M999），前置的“0”可省略不写，如M02与M2、M03与M3可以互用。功能：表示数控机床辅助装置的接通和断开，由PLC（可编程序控制器）控制。常用FANUC（法那克）0i系统和SINUMERIK（西门子）802S/C系统辅助功能指令含义见表2-1。表2-1华中世纪星数控系统辅助功能指令及含义表3-2指令功能说明备注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任选暂停执行过程和M00相同，只是在机床控制面板上的“任选停止”开关置于接通位置时，该指令才有效。*M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停M07切削液开*M09切削液关*M30主程序结束切断机床所有动作，并使程序复位。M98调用子程序其后P地址指定子程序号，L地址指定调运次数。M99子程序结束子程序结束，并返回到主程序中M98所在程序行的下一行*暂无此功能。4.准备功能指令（G代码或G功能）地址：G从G00到G99（或G999），前置的“0”可以省略。如G00与G0，G01与G1等可以互用。功能：建立机床或控制系统工作方式的一种命令。指令使用说明：1）不同数控系统G代码各不相同，同一数控系统不同型号G代码也有变化，使用时应以数控机床使用说明书为准。2）G代码有模态代码和非模态代码两种，模态代码一经使用持续有效，直至同组的G代码出现为止。非模态代码仅在本程序段中有效，又称程序段有效代码。3）FANUC（法那克）0iMateTC系统G代码又有A代码、B代码、C代码之分，如无特殊情况，均以A代码为例进行介绍。表2-2FANUC0iMateTC系统与SINUMERIK802S/C系统常用G代码功能G代码模态法那克系统含义西门子系统含义G00*快速点定位（快速移动）快速点定位（快速移动）G01*直线插补直线插补G02*顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G03*逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G04暂停暂停G17*XY平面选择XY平面选择G18*XZ平面选择XZ平面选择G20*英制输入用G70表示英制输入G21*公制输入用G71表示公制输入G22*存储行程检测功能有效半径尺寸编程G23*存储行程检测功能无效直径尺寸编程G25*未指定主轴转速下限G26*未指令主轴转速上限G28返回参考点用G74表示返回参考点G29从参考点返回用G75表示从参考点返回G32*切削螺纹用G33表示切削螺纹G40*取消刀尖半径补偿取消刀尖半径补偿G41*刀尖半径左补偿刀尖半径左补偿G42*刀尖半径右补偿刀尖半径右补偿G50*工件坐标系设定或最大转速限制未指定G52*可编程坐标系偏移（局部坐标系）用G158表示可编程的坐标系偏移G53*取消可设定的零点偏置（或选择机床坐标系）用G500表示取消可设定的零点偏置；G53表示程序段有效方式取消可设定的零点偏置G54*第一可设定零点偏置第一可设定零点偏置G55*第二可设定零点偏置第二可设定零点偏置G56*第三可设定零点偏置第三可设定零点偏置G57*第四可设定零点偏置第四可设定零点偏置G58*第五可设定零点偏置西门子802S/C系统未指定，802D以上系统含义同法那克系统G59*第六可设定零点偏置G60*未指定准确定位G64*未指定连续路径G65宏程序调用未指定G66*宏程序模态调用未指定G67*宏程序模态调用取消未指定G70精车复合循环西门子毛坯循环用LCYC95G71粗车复合循环G72端面粗车复合循环G73固定形状粗车复合循环G74端面深孔钻削回参考点G75外圆车槽复合循环回固定点（西门子车槽循环用LCYC94）G76螺纹切削复合循环西门子螺纹切削复合循环用LCYC97G80*取消固定循环未指定G83*端面钻孔循环西门子钻孔循环为LCYC83，用G18、G17指定端面、侧面钻孔G87*侧面钻孔循环G84*端面攻螺纹循环西门子攻螺纹循环为LCYC84，用G18、G17指定端面、侧面攻螺纹G88*侧面攻螺纹循环G85*端面镗孔循环西门子镗孔循环为LCYC85，用G18、G17指定端面、侧面镗孔G89*侧面镗孔循环G90*外圆、内孔切削单一循环绝对值编程G91*法那克系统用X、Z表示绝值编程；用U、W表示增量值编程增量值编程G92*螺纹切削单一循环未指定G94*端面切削单一循环每分钟进给量G95*未指定每转进给量G96*主轴转速恒定切削速度主轴转速恒定切削速度G97*取消主轴恒定切削速度取消主轴恒定切削速度G98*每分钟进给量(mm/min)未指定G99*每转进给量(mm/r)未指定注：“*”为模态有效指令，西门子循环均为程序段有效代码。5．刀具快速定位指令G00（或G0）（1）指令功能指刀具以机床规定的速度（快速）从所在位置移动到目标点，移动速度由机床系统设定，无需在程序段中指定。（2）指令格式G00XZ其中X、Z为目标点的坐标。例：G00X60Z100；刀具快速移动到点（100，60）位置。图2-3车刀快速移动时安全距离（3）指令使用说明1）用G00指令快速移动时，地址F下编程的进给速度无效。2）G00为模态有效代码，一经使用持续有效，直到同组G代码（G01、G02、G03…）取代为止。3）G00指令刀具运动速度快，容易撞刀，使用在退刀及空行程场合，能减少运动时间，提高效率。4）G00指令目标点不能设置在工件上，一般应离工件有2～5mm的安全距离，也不能在移动过程中碰到机床、夹具等，如图2-3所示。5）法那克系统与西门子系统指令格式一样。6．直线插补指令（G01或G1）（1）指令功能刀具以进给功能F下编程的进给速度沿直线从起始点加工到目标点。（2）指令格式G01XZF其中X、Z为直线插补目标点坐标，F为直线插补时进给速度，单位一般为毫米/转（mm/r）。例1：如图2-3所示，刀具起始为P点，车削φ30外圆。解：刀具从P点只能快速移动到A′点，坐标为（4，30），Z方向留安全距离，然后直线加工到B点，B点坐标为（-45，30）。加工程序：N10G00X30Z4N20G01X30Z-45F0.2图2-3车刀快速移动时安全距离（3）指令使用说明1）G01用于直线切削加工，必须给定刀具进给速度，且程序中只能指定一个进给速度。2）G01为模态有效代码，一经使用持续有效，直到同组G代码（G00、G02、G03…）取代为止。3）刀具空间运行或退刀时用此指令则运动时间长，效率低。4）FANUC与西门子系统指令格式一样。二、加工工艺分析1．选择工、量、刃具（1）工具选择：铝棒装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正并夹紧，其它工具见表2-3所示。（2）量具选择：外圆、长度精度要求不高，选用0～150mm游标卡尺测量。（3）刀具选择：加工材料为硬铝，刀具选用90°硬质合金外圆车刀，置于T01号刀位；另外，用切断刀手动切断工件，其规格、参数见表2-3。表2-3简单阶梯轴加工工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKC2-1种类序号名称规格精度单位数量工具1三爪卡盘个12卡盘扳手副13刀架扳手副14垫刀片块若干5划线盘个1量具1游标卡尺0～150mm0.02把1刀具1外圆车刀90°把12切断刀4把12．加工工艺路线加工精度较低，不分粗、精加工；加工余量较大，需分层切削加工出零件；本课题共分三层切削，进刀点分别为A、B、C点，如图2-4所示，参考路线如下：刀具从起点快速移动至进刀点A→直线加工至P5点→沿+X方向退出至D点→刀具沿+Z方向退回→沿-X方向进刀至B点→直线加工至P3点→刀具沿+X方向退出至E点→刀具沿+Z方向退回→沿-X方向进刀至C点→直线加工至P1点→刀具沿+X方向退出至F点→刀具退回至起点→程序结束。图2-4车阶梯轴车刀进、退刀路线3．选择合理切削用量加工材料为铝件，硬度较低，切削力较小，切削用量可选大些。因是首次加工，切削用量尽可能选择较小。背吃刀量：2mm主轴转速：500r/min进给速度：0.2mm/r三、编制参考加工程序1．建立工件坐标系根据工件坐标系建立原则：数控车床工件原点一般设在右端面与工件轴线交点上，故工件坐标系设置在O点，如图2-1所示。2．计算基点及工艺点坐标零件各几何要素之间的连接点称为基点；如零件轮廓上二条直线的交点、直线与圆弧的交点或切点等，往往作为直线、圆弧插补的目标点，是编写数控程序的重要数据。坐标系建立后应计算基点坐标；数控车床，编程时X轴方向常用直径数据作为其编程数据。工艺点如A、B、C等进刀点及外圆加工后沿X轴方向退刀点（D、E、F）。进刀点（A、B、C点）X坐标与各外圆X坐标相同，Z坐标距零件右端面应有2～5mm安全距离。D、E、F各点X坐标应比前一外圆直径大2～4mm。如图2-4所示。具体各点坐标见表2-4。表2-4基点及各工艺点坐标基点坐标（Z，X）工艺点坐标（Z，X）P0（0，10）A（4，18）P1（-10，10）B（4，14）P2（-10，14）C（4，10）P3（-18，14）D（-30，22）P4（-18，18）E（-18，20）P5（-30，18）F（-10，16）3．编制程序加工前必需做好各项准备工作，编程时这些准备工作的数控指令应编写在程序前面第一、二段程序内，然后开始编写加工程序。准备工作指令一般有：①以机床坐标系原点为基准偏移的偏零偏置指令：G54、G55、G56、G57等（不用零件偏置指令对刀可不写该指令）。②主轴启动及转速指令：M03主轴正转（M04主轴反转）、S指令代码等。③加工所用的刀具号即：T指令代码如T01、T02等。④切削液打开指令即：M08（如不用切削液可不编写）。⑤法那克系统初始状态设置指令，如：取消刀尖半径补偿（G40）、每转进给量（G99）、公制尺寸输入（G21）、取消固定循环（G80）等指令。西门子系统初始状态指令可不编写。⑥刀具起点位置（可不设置刀具起点位置但必须保证刀具运行时不发生撞刀）。以上加工准备指令可写在同一程序段内也可分别写在不同程序段内（有些法那克系统车床刀具号及补偿号需为一独立程序段）。大多数加工程序第一段、第二段程序内容差不多。如表2-5所示。表2-5法那克系统与西门子系统程序示例系统法那克系统西门子系统程序N10G40G99G80M3S500M08N10G40G95M3S500M08N20T0101N20T01D1准备工作指令编好后接着编写其它加工程序段；各程序段中，模态有效指令除准备功能代码外，还包括尺寸指令、刀具指令、进给指令、主轴转速指令等；如指令或数值不发生变化，在后面程序段中可省略不写。4．参考程序表2-6简单阶梯轴加工参考程序程序段号程序内容动作说明N10G00X100Z200M03S500刀具快速运动到起点位置（200，100），主轴正转转速500r/minN20T01选择1号刀（法那克系统需写成T0101）N30G00X18Z4刀具快速运动到A点N40G01Z-30F0.2以G01速度从A点直线加