數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系及編程規(guī)則培訓(xùn)課程和數(shù)控機(jī)床編程及加工

數(shù)控原理與編程實訓(xùn)教師課時授課計劃

教師姓名

課程名稱

數(shù)控原理與編程實訓(xùn)授課時數(shù)0.5天累計3天授課日期班次課題課題三數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系及編程規(guī)則

教學(xué)目的1、了解手工編程的一般步驟及數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)2、掌握數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的確定方法3、熟悉常用F、S、T、M指令的應(yīng)用

重點難點常用F、S、T、M指令的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定方法教具計算機(jī)

作業(yè)實訓(xùn)報告參考書數(shù)控加工實訓(xùn)數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)過程一、舊課復(fù)習(xí)(建議用時：10分鐘)二、新課的教學(xué)內(nèi)容(建議用時：70分鐘)1．?dāng)?shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的確定2．?dāng)?shù)控機(jī)床的兩種坐標(biāo)系3.數(shù)控編程的種類及步驟4.

FANUC0i系統(tǒng)的編程指令5.數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)三、實訓(xùn)內(nèi)容(建議用時：90分鐘)四、課堂小結(jié)(建議用時：10分鐘)課后小記課題三數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

及編程規(guī)則一、舊課復(fù)習(xí)

1、什么是刀具半徑補償？2、什么是刀具長度補償？

3、試述刀具補償原理？二、新課的教學(xué)內(nèi)容（一）數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的確定

數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系及其運動方向，在國際標(biāo)準(zhǔn)中有統(tǒng)一規(guī)定，我國的標(biāo)準(zhǔn)JB3052-82與之等效。

1．規(guī)定原則

（1）右手笛卡爾坐標(biāo)系

標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床坐標(biāo)系是一個右手笛卡爾坐標(biāo)系，用右手螺旋法則判定，如圖3.1所示。右手的拇指、食指、中指互相垂直，并分別代表+X、+Y、+Z軸。圍繞+X、+Y、+Z軸的回轉(zhuǎn)運動分別用+A、+B、+C表示，其正向用右手螺旋定則確定。與+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向用帶“′”的+X′、+Y′、+Z′、+A′、+B′、+C′表示。

圖3.1右手笛卡爾坐標(biāo)系

（2）刀具運動坐標(biāo)與工件運動坐標(biāo)

統(tǒng)一規(guī)定：用字母不帶“′”的坐標(biāo)表示刀具相對“靜止”工件而運動的刀具運動坐標(biāo)；用字母帶“′”的坐標(biāo)表示工件相對“靜止”刀具而運動的工件運動坐標(biāo)。（3）運動的正方向

規(guī)定使刀具與工件距離增大的方向為運動的正方向。2．坐標(biāo)軸確定的方法及步驟（1）Z軸

一般取產(chǎn)生切削力的主軸軸線為Z軸，刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正向，當(dāng)機(jī)床有幾個主軸時，選一個與工件裝夾面垂直的主軸為Z軸。當(dāng)機(jī)床無主軸時，選與工件裝夾面垂直的方向為Z軸。

圖3.3立式數(shù)控銑床

圖3.2數(shù)控車床坐標(biāo)系（2）X軸

位于平行工件裝夾面的水平面內(nèi)。對于工件作回轉(zhuǎn)切削運動的機(jī)床（如車床、磨床等），在水平面內(nèi)取垂直工件回轉(zhuǎn)軸線（Z軸）的方向為X軸，刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正向，如圖3-3所示。對于刀具作回轉(zhuǎn)切削運動的機(jī)床（如銑床、鏜床等），當(dāng)Z軸垂直時，人面對主軸，向右為正X方向，如圖3.4所示；當(dāng)Z軸水平時，則向左為正X方向，如3.5所示。

對于無主軸的機(jī)床（如刨床），以切削方向為正X方向。圖3.5數(shù)控車床的機(jī)床坐標(biāo)系

圖3.4臥式數(shù)控銑床

（3）Y軸根據(jù)已確定的X、Z軸，按右手笛卡爾坐標(biāo)系確定。（4）A、B、C軸此三軸為回轉(zhuǎn)進(jìn)給運動坐標(biāo)。根據(jù)已確定的X、Y、Z軸，用右手螺旋定則確定。

（二）數(shù)控機(jī)床的兩種坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系包括機(jī)床坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系兩種。1．機(jī)床坐標(biāo)系

又稱機(jī)械坐標(biāo)系，其坐標(biāo)和運動方向視機(jī)床的種類和結(jié)構(gòu)而定。當(dāng)數(shù)控車床配置后置式刀架時，其機(jī)床坐標(biāo)系如圖3.5所示，Z軸與車床導(dǎo)軌平行（取卡盤中心線），正方向是離開卡盤的方向；X軸與Z軸垂直，正方向為刀架遠(yuǎn)離主軸軸線的方向。機(jī)床坐標(biāo)系的原點也稱機(jī)床原點或機(jī)械原點，如圖3.5、圖3.6（a）所示的O點，從機(jī)床設(shè)計的角度來看，該點位置可任選，但從使用某一具體機(jī)床來看，這點卻是機(jī)床上一個固定的點。

數(shù)控銑床的機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控銑床的坐標(biāo)系（XYZ）的原點O和機(jī)床零點是重合的，如圖3.6(a)所示。

圖3.6立式數(shù)控銑床坐標(biāo)系和機(jī)床原點、工件原點1)又稱工件坐標(biāo)系，是編程時用來定義工件形狀和刀具相對工件運動的坐標(biāo)系。2)為保證編程與機(jī)床加工的一致性，工件坐標(biāo)系也應(yīng)是右手笛卡爾坐標(biāo)系。3)工件裝夾到機(jī)床上時，應(yīng)使工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致。4)編程坐標(biāo)系的原點，也稱編程原點或工件原點，其位置由編程者確定，如圖3.6（b）所示的o2點，（三）數(shù)控編程的種類及步驟1．?dāng)?shù)控編程的種類

常見的數(shù)控編程方法有手工編程和計算機(jī)自動編程。

2．?dāng)?shù)控加工程序編制的步驟（1）確定工藝過程（2）計算刀具軌跡的坐標(biāo)值（3）編寫加工程序（4）將程序輸入數(shù)控機(jī)床（5）程序檢驗

（四）FANUC0i系統(tǒng)的編程指令G代碼（1）模態(tài)功能（3）G代碼（1）模態(tài)功能（3）G0001點定位G50.122可編程鏡像取消G0101直線插補G51.122可編程鏡像有效G0201順圓弧插補/螺旋插補CWG5200局部坐標(biāo)系設(shè)定G0301逆圓插補/螺旋插補CCWG5300選擇機(jī)床坐標(biāo)系G0400暫停、準(zhǔn)確停止G5414選擇工件坐標(biāo)系1G05.100預(yù)讀控制（超前讀程序段）G54.114選擇附加工件坐標(biāo)系G07.1（G107）00圓柱插補G5514選擇工件坐標(biāo)系2G0800預(yù)讀控制G5714選擇工件坐標(biāo)系4G0900準(zhǔn)確停止G5814選擇工件坐標(biāo)系5G1000可編程數(shù)據(jù)輸入G5914選擇工件坐標(biāo)系6G1100可編程數(shù)據(jù)輸入方式取消G6000/01單方向定位G1517極坐標(biāo)指令消除G6115準(zhǔn)確停止方式G1617極坐標(biāo)指令G6215自動拐角倍率G1702選擇XY平面G6315攻絲方式G1802選擇XZ平面G6415切削方式G1902選擇YZ平面G6500宏程序調(diào)用G2006英寸輸入G6612宏程序模態(tài)調(diào)用G2106毫米輸入G6712宏程序模態(tài)調(diào)用取消G2204存儲行程檢測功能接通G6816坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)有效G2304存儲行程檢測功能斷開G6916坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)取消G2700返回參考點檢測G7309深孔鉆循環(huán)G2800返回參考點G7409左旋攻絲循環(huán)G2900從參考點返回G7609精鏜循環(huán)G3000返回第2、3、4參考點G8009固循環(huán)取消/外操作功能取消G3100跳轉(zhuǎn)功能G8109鉆、锪鏜循環(huán)或外操作功能G3301螺紋切削G8209鉆孔循環(huán)或反鏜循環(huán)G3700自動刀具長度測量G8309深孔鉆循環(huán)G3900拐角偏置圓弧插補G8409攻絲循環(huán)G4007刀具半徑補償取消G8509鏜孔循環(huán)G4107刀具半徑補償，左側(cè)G8609鏜孔循環(huán)G4207刀具半徑補償，右側(cè)G8709背鏜循環(huán)G40.1（18法線方向控制取消方式G8809鏜孔循環(huán)G41.1（18法線方向控制左側(cè)接通G8909鏜孔循環(huán)G42.1（18法線方向控制右側(cè)接通G9003絕對值編程G4308正向刀具長度補償G9103增量值編程G4408負(fù)向刀具長度補償G9200設(shè)坐標(biāo)系最大主軸速度控制G4500刀具位置偏置加G92.100工件坐標(biāo)系預(yù)置G4600刀具位置偏置減G9405每分鐘進(jìn)給G4700刀具位置偏置加2倍G9505主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給G4800刀具位置偏置減2倍G9613恒周速控制（切削速度）G4908刀具長度補償取消G9713恒周速控制取消G5011比例縮放取消G9810固定循環(huán)返回到初始點G5111比例縮放有效G9910固定循環(huán)返回到R點G5614選擇工件坐標(biāo)系3

2．F、S、T指令（1）進(jìn)給功能F指令

F指令表刀具中心運動時的進(jìn)給速度。由F和其后的若干數(shù)字組成。數(shù)字的單位取決于每個系統(tǒng)所采用的進(jìn)給速度的指定方法。（2）主軸轉(zhuǎn)速功能S指令

S指令表示機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速。其表示方法有以下三種：

①轉(zhuǎn)速S表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。如S1000表示主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。

②恒線速在恒線速狀態(tài)下，S表示切削點的線速度，單位為m/min。如S60表示切削點的線速度恒定為60m/min。

③代碼用代碼表示主軸速度時，S后面的數(shù)字不直接表示轉(zhuǎn)速或線速的數(shù)值，而只是主軸速度的代號。

（3）刀具功能T指令①采用T指令編程

由T和數(shù)字組成。有T××和T××××兩種格式，數(shù)字的位數(shù)由所用數(shù)控系統(tǒng)決定，T后面的數(shù)字用來指定刀具號和刀具補償號。

②采用T、D指令編程

利用T功能選擇刀具，利用D功能選擇相關(guān)的刀偏。

3．M指令（1）程序停止

指令：M00

功能：執(zhí)行完包含M00的程序段后，機(jī)床停止自動運行，此時所有存在的模態(tài)信息保持不變，用循環(huán)啟動使自動運行重新開始。

（2）程序計劃停止

指令：M01

功能：與M00類似，執(zhí)行完包含M01的程序段后，機(jī)床停止自動運行，只是當(dāng)機(jī)床操作面板上的任選停機(jī)的開關(guān)置1時，這個代碼才有效。

（3）主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止

指令：M03、M04、M05

功能：M03、M04指令可使主軸正、反轉(zhuǎn)。與同段程序其他指令一起開始執(zhí)行。M05指令可使主軸在該程序段其他指令執(zhí)行完成后停轉(zhuǎn)。（4）換刀

指令：M06功能：自動換刀。用于具有自動換刀裝置的機(jī)床，如加工中心、數(shù)控車床。（5）程序結(jié)束

指令：M02或M30

功能：該指令表示主程序結(jié)束，同時機(jī)床停止自動運行，M30還可使控制返回到程序的開頭。（五）數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)一個完整的數(shù)控加工程序由程序開始部分、若干個程序段、程序結(jié)束部分組成。一個程序段由程序段號和若干個“字”組成，一個“字”由地址符和數(shù)字組成。

Ｎ10

Ｇ01

Ｘ40.0

Ｚ－

Ｆ200

；

程序段結(jié)束進(jìn)給速度指令坐標(biāo)移動距離指令

運動方式指令（直線）程序段號三、實訓(xùn)內(nèi)容觀察數(shù)控加工實訓(xùn)室的數(shù)控機(jī)床，判斷每種數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。根據(jù)數(shù)控機(jī)床中存儲的程序，進(jìn)一步了解數(shù)控加工程序的構(gòu)成。

四、課堂小結(jié)

通過本次課的教學(xué)，要求掌握工件坐標(biāo)系的確定方法，明確標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系與運動方向的關(guān)系，能理解常用的指令的功能。

機(jī)械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機(jī)床完成相應(yīng)的運動。數(shù)控編程的目的機(jī)械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。數(shù)控編程的內(nèi)容機(jī)械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗及試切數(shù)控機(jī)床機(jī)械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返回程序零點G28

G92定義絕對坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√機(jī)械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯編譯等。