項(xiàng)目十查閱、分析數(shù)控車床的加工能力和數(shù)控機(jī)床編程及加工

項(xiàng)目十查閱、分析數(shù)控車床的加工能力學(xué)習(xí)目標(biāo)：3.熟悉數(shù)控機(jī)床G、M、F、S、T功能。一、數(shù)控車床的工藝能力及技術(shù)參數(shù)1、數(shù)控機(jī)床分類（1）按主軸的配置形式分類1）臥式數(shù)控車床2）立式數(shù)控車床（2）按加工功能分類1）數(shù)控車床2）加工中心在數(shù)控車床功能的基礎(chǔ)上增加了數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架或者刀具回轉(zhuǎn)主軸，配有換刀機(jī)械手，工件經(jīng)一次裝夾后能完成車、銑、鉆、鉸、車螺紋等多種工序。（3）按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（簡(jiǎn)易數(shù)控車床）2）全功能型數(shù)控車床這類車床功能全，精度高，售價(jià)高。

2、數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)（1）數(shù)控車床的組成（2）數(shù)控車床的刀架布局（1）水平床身配置水平滑板

●工藝性好：便于導(dǎo)軌面的加工?！駥?dǎo)向性好：水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，●排屑困難：下部空間小?！癯叽缈臻g大：從結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較大，加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。（2）數(shù)控車床的刀架布局（2）水平床身配置傾斜放置的滑板

●水平床身工藝性好。●占地面積?。簷C(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小。●排屑方便。（1）表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件（2）“口小肚大”的內(nèi)腔零件（3）帶特殊螺紋的零件（4）精度要求高的零件（5）超精密、超低表面粗糙度值的零件（1）表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件（2）“口小肚大”的內(nèi)腔零件●數(shù)控車床可以車削由任意直線和平面曲線組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件以及難于控制尺寸的零件，如具有封閉內(nèi)成型面的殼體零件。如圖所示的殼體零件封閉內(nèi)腔的成型面，“口小肚大”，在數(shù)控車床上則很容易加工出來(lái)。（3）帶特殊螺紋的零件●數(shù)控車床不但能車削任何等導(dǎo)程的直、錐面螺紋和端面螺紋，而且能車增導(dǎo)程、減導(dǎo)程及要求等導(dǎo)程與變導(dǎo)程之間平滑過(guò)渡的螺紋，還可以車高精度的模數(shù)螺旋零件(如圓柱、圓弧蝸桿)和端面(盤形)螺旋零件等。（4）精度要求高的零件●數(shù)控車床能加工出尺寸精度要求較高的零件，能加工對(duì)母線直線度、圓度、圓柱度等形狀精度要求高的零件，同時(shí)也能加工位置精度要求高的零件?！袢鐖D所示為軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)，軸承內(nèi)圈滾道和內(nèi)孔的尺寸精度要求高，位置精度要求高，表面粗糙度要求低，在數(shù)控車床上工件一次裝夾后可完成軸承內(nèi)圈滾道和內(nèi)孔的加工。數(shù)控車削加工所能達(dá)到的精度等級(jí)

數(shù)控車削加工所能達(dá)到的精度等級(jí)車削加工類型達(dá)到的精度等級(jí)達(dá)到的表面粗糙度粗加工IT11～I(xiàn)T12Ra12.5～25μm粗車→半精車IT8～I(xiàn)T10Ra3.2～6.4μm粗車→半精車→精車IT7～I(xiàn)T8Ra0.8～1.6μmRa0.4～0.8μm（有色金屬）粗車→半精車→精車→細(xì)車IT6～I(xiàn)T7Ra0.4～0.1μm4、數(shù)控車床技術(shù)參數(shù)參數(shù)類型主要技術(shù)參數(shù)作用尺寸參數(shù)X、Z軸最大行程影響加工工件的尺寸（重量）范圍、編程范圍及刀具、工件、機(jī)床之間的干涉卡盤尺寸最大回轉(zhuǎn)直徑最大車削直徑兩頂針間最大支撐長(zhǎng)度尾座套筒移動(dòng)距離最大車削長(zhǎng)度數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)（1）

數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)（2）

參數(shù)類型主要技術(shù)參數(shù)作用接口參數(shù)刀位數(shù)，刀具裝夾尺寸影響工件及刀具安裝主軸頭型式主軸孔及尾座孔錐度、直徑運(yùn)動(dòng)參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速范圍影響加工性能及編程參數(shù)刀架快進(jìn)速度、切削進(jìn)給速度范圍數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)（3）

參數(shù)類型主要技術(shù)參數(shù)作用動(dòng)力參數(shù)主軸電機(jī)功率影響切削負(fù)荷伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩精度參數(shù)最小設(shè)定單位（脈沖當(dāng)量）影響加工精度及其一致性定位精度、重復(fù)定位精度刀架定位精度、重復(fù)定位精度數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)（4）

參數(shù)類型主要技術(shù)參數(shù)作用數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)控制軸數(shù)影響數(shù)控編程及故障診斷聯(lián)動(dòng)軸數(shù)最大編程尺寸主軸功能插補(bǔ)功能刀具功能自診斷功能（三）數(shù)控車床通用編程規(guī)則1.數(shù)控車床的坐標(biāo)系統(tǒng)右手直角笛卡爾坐標(biāo)系右手螺旋法則（三）數(shù)控車床通用編程規(guī)則與主軸軸線平行的坐標(biāo)軸為Z軸。刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向。（三）數(shù)控車床通用編程規(guī)則（三）數(shù)控車床通用編程規(guī)則1、機(jī)床坐標(biāo)系將標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系平移到數(shù)控機(jī)床上而得到。2、機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，又稱機(jī)床零點(diǎn)。它在機(jī)床出廠前就已確定下來(lái)。3、機(jī)床參考點(diǎn)位于機(jī)床各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的正極限位置，與機(jī)床原點(diǎn)的位置相對(duì)確定。3、程序結(jié)構(gòu)三要素及程序段格式O0001；程序號(hào)（名）N05G00U50.W60.；加工程序段N10G01U100.W150.F150.M03S300；……N200M30；程序結(jié)束符號(hào)關(guān)于零件程序，有以下幾點(diǎn)說(shuō)明：1）從上圖可以看出，一個(gè)零件的程序必須包括其始符和結(jié)束符：程序號(hào)為起始符，M02或M30為程序結(jié)束符；2）一個(gè)零件的程序是按程序的輸入順序執(zhí)行的，而不是按程序段號(hào)的順序執(zhí)行的，但在書寫程序時(shí)，建議按升序書寫程序段號(hào)，程序段號(hào)之間允許有一定的間隔。序號(hào)機(jī)能地址意義1零件程序號(hào)O表示程序的編號(hào)2程序段號(hào)N程序段的編號(hào)3準(zhǔn)備機(jī)能G指令動(dòng)作方式（如直線、圓弧加工等）4尺寸字X、Y、ZA、B、CU、V、W坐標(biāo)軸移動(dòng)命令R圓弧半徑、固定循環(huán)參數(shù)等I、J、K圓心相對(duì)于起點(diǎn)的坐標(biāo)、固定循環(huán)參數(shù)等5進(jìn)給速度F指定刀具加工時(shí)的進(jìn)給速度序號(hào)機(jī)能地址意義6主軸機(jī)能S指定主軸的旋轉(zhuǎn)速度7刀具機(jī)能T指定加工過(guò)程中所使用刀具的編號(hào)8輔助機(jī)能M指定程序走向及機(jī)床側(cè)開(kāi)/關(guān)控制9暫停機(jī)能P、X指定暫停時(shí)間10程序號(hào)指定機(jī)能P指定子程序號(hào)11重復(fù)次數(shù)機(jī)能L子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)、固定循環(huán)重復(fù)次數(shù)12參數(shù)P、Q、R、U、W、I、K、C、A車削復(fù)合循環(huán)參數(shù)3.程序段結(jié)構(gòu)（1）程序段格式數(shù)控機(jī)床程序段格式為：N

G

X

Z

…F

S

T

M

；一個(gè)程序段以程序段號(hào)開(kāi)始（也可省略），以程序結(jié)束代碼結(jié)束。程序段中各字的先后順序要求并不嚴(yán)格，不需要的字以及與上一程序段相同的繼續(xù)使用的字可以省略。數(shù)控車床程序段各指令字含義如下：1）程序段號(hào)N：程序段號(hào)用字母N及數(shù)字表示，如N0005，段號(hào)之間的間隔不要求連續(xù)，便于程序修改和編輯。程序段號(hào)可有可無(wú)。另外，編寫程序時(shí)可以不寫程序段號(hào)，程序輸入數(shù)控系統(tǒng)后可以通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)生成程序段號(hào)；2）準(zhǔn)備功能G：由表示準(zhǔn)備功能的地址符G和數(shù)字組成，如G01、G02分別代表直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。G功能的代號(hào)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化；3）坐標(biāo)字：坐標(biāo)字由坐標(biāo)地址及數(shù)字組成，且按一定的順序進(jìn)行排列，各組數(shù)字必須具有作為地址碼的地址符（如X、Y等）開(kāi)頭。數(shù)控系統(tǒng)一般對(duì)坐標(biāo)值的小數(shù)點(diǎn)有嚴(yán)格的要求（有的系統(tǒng)可以用參數(shù)進(jìn)行設(shè)置），如“26㎜”編程時(shí)應(yīng)寫成“26.”，否則有的系統(tǒng)會(huì)將“26”視為“26μm”；4）進(jìn)給功能F：進(jìn)給功能由進(jìn)給地址符及數(shù)字組成，數(shù)字表示所給定的進(jìn)給速度，如F120.表示進(jìn)給速度為120㎜/min，其小數(shù)點(diǎn)與X、Y、Z后的小數(shù)點(diǎn)表示同樣含義；5）主軸轉(zhuǎn)速功能S：主軸轉(zhuǎn)速功能由主軸地址符及數(shù)字組成，數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min；6）刀具功能T：刀具功能由地址符T和數(shù)字組成，用以指定刀具的刀號(hào)，如T0101，表示1＃刀具；準(zhǔn)備功能G指令序號(hào)G代碼組別功能1G0001快速點(diǎn)定位2G01直線插補(bǔ)3G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)或螺旋線插補(bǔ)4G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)或螺旋線插補(bǔ)5G0400延遲（暫停）6G10可編程數(shù)據(jù)輸入7G11取消可編程數(shù)據(jù)輸入8G12.121極坐標(biāo)插補(bǔ)模式9G13.1取消極坐標(biāo)插補(bǔ)模式10G1716XPYP平面選擇11G18ZPXP平面選擇12G19YPZP平面選擇序號(hào)G代碼組別功能13G2006英制輸入14G21米制輸入15G2209存儲(chǔ)行程檢查16G23存儲(chǔ)行程檢查功能取消17G2508主軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)檢測(cè)取消18G26主軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)檢測(cè)19G2700返回參考點(diǎn)檢查20G28返回到參考點(diǎn)21G30返回到第2、第3、第4參考點(diǎn)22G31跳躍功能23G3301螺紋切削24G34變螺距螺紋切削序號(hào)G代碼組別功能36G5414選擇工件坐標(biāo)系設(shè)定137G55選擇工件坐標(biāo)系設(shè)定238G56選擇工件坐標(biāo)系設(shè)定339G57選擇工件坐標(biāo)系設(shè)定440G58選擇工件坐標(biāo)系設(shè)定541G59選擇工件坐標(biāo)系設(shè)定642G6500宏程序調(diào)用43G6612宏程序模態(tài)調(diào)用44G67取消宏程序模態(tài)調(diào)用45G7000精車循環(huán)46G71粗車外圓復(fù)合循環(huán)47G72粗車端面復(fù)合循環(huán)48G73固定形狀粗加工復(fù)合循環(huán)49G74端面深孔鉆削循環(huán)50G75外徑、內(nèi)徑鉆削循環(huán)51G76螺紋切削復(fù)合循環(huán)輔助功能M代碼序號(hào)代碼功能1M00程序停止2M01選擇程序3M02程序結(jié)束4M03主軸正轉(zhuǎn)5M04主軸反轉(zhuǎn)6M05主軸停止7M08切削液開(kāi)8M09切削液關(guān)9M10車螺紋45°退刀序號(hào)代碼功能10M11車螺紋直退刀11M12誤差檢測(cè)12M13誤差檢測(cè)取消13M19主軸準(zhǔn)停14M20ROBOT工作啟動(dòng)15M30紙帶結(jié)束16M98調(diào)用子程序17M99返回子程序輔助功能M代碼相關(guān)說(shuō)明

1）M00、M01、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC內(nèi)定的輔助功能，不由機(jī)床制造商設(shè)計(jì)決定，與PLC程序無(wú)關(guān)。2）其余M代碼用于控制機(jī)床各種輔助功能開(kāi)關(guān)動(dòng)作，其功能不由CNC內(nèi)定，是由PLC程序指定的，所以有可能因機(jī)床制造廠的不同而有所不同，使用時(shí)請(qǐng)注意機(jī)床說(shuō)明書。輔助功能M代碼相關(guān)說(shuō)明

3）M代碼也有非模態(tài)功能和模態(tài)功能兩種，模態(tài)功能中包含一個(gè)缺省功能，如M05、M09，系統(tǒng)上電時(shí)將被初始化為該功能。4）MOO為程序暫停指令，完成編有MOO指令的程序段中的其他指令后主軸停止，進(jìn)給停止，冷卻液關(guān)斷，程序停止。此時(shí)可執(zhí)行某一手動(dòng)操作，如工件調(diào)頭，手動(dòng)變速等。重新按“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，機(jī)床將繼續(xù)執(zhí)行下一程序段。輔助功能M代碼相關(guān)說(shuō)明

5）M01為計(jì)劃停止(任選暫停)，與MOO相似，不同之處在于必須在操作面板上預(yù)先(程序啟動(dòng)前)按下任選停止開(kāi)關(guān)按鈕，使其相通；當(dāng)執(zhí)行完編有M01指令的程序段的其他指令后，程序停止。如不按任選停止，則M01指令不起作用，程序繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)零件加工時(shí)間較長(zhǎng)或要在加工過(guò)程中需要停機(jī)檢查、測(cè)量關(guān)鍵部位以及交接班等情況使用該指令很方便。6）M02為程序結(jié)束執(zhí)行該程序后，表示程序內(nèi)所有指令均已完成，因此切斷機(jī)床所有動(dòng)作，機(jī)床復(fù)位。但程序結(jié)束后，不返回到程序開(kāi)頭的位置。7）M30為紙帶結(jié)束在完成程序段的所有指令后，使主軸進(jìn)給復(fù)位，與M02相似，不同在于該指令還使紙帶回到起始位置。數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)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(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過(guò)程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)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(shí)別的語(yǔ)言記錄在程序單上的全過(guò)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(duì)程序經(jīng)過(guò)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(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程；②計(jì)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(duì)程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(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(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床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(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，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(dòng)G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對(duì)坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)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(kāi)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(kāi)關(guān)1有效M20√M21自定義開(kāi)關(guān)1無(wú)效M21√8M22自定義開(kāi)關(guān)2有效M22√M23自定義開(kāi)關(guān)2無(wú)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√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(cuò)編譯等。每一個(gè)工件程序由若干個(gè)程序段組成；