第一章數(shù)控車削的編程基礎(chǔ)課件

數(shù)控車削編程與操作訓(xùn)練數(shù)控車削編程與操作訓(xùn)練1第一章數(shù)控車削的編程基礎(chǔ)數(shù)控車削加工是數(shù)控加工中使用最廣泛、最基本的加工方法，主要包括內(nèi)外圓柱面、端面、溝槽、內(nèi)外圓錐面、成形面、螺紋等回轉(zhuǎn)面的車削加工。本章主要介紹以下幾個方面的內(nèi)容：1、常見數(shù)控車床型號及各代碼的含義，數(shù)控車削的加工過程。2、數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容以及常用刀具和切削用量的選擇方法。3、數(shù)控編程的主要內(nèi)容和方法以及程序的結(jié)構(gòu)與格式。第一章數(shù)控車削的編程基礎(chǔ)數(shù)控車削加工是數(shù)控加工中使用最廣21.1數(shù)控車床簡介

1.1.1數(shù)控車床數(shù)控是數(shù)字控制（NumericalControl,NC）的簡稱。是用數(shù)字化信號進(jìn)行自動控制的技術(shù)，一般把用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控車床稱為NC車床。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器中的系統(tǒng)程序（軟件）來實(shí)現(xiàn)邏輯控制，實(shí)現(xiàn)全部或部分?jǐn)?shù)控功能，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(ComputerNumerical—-Control）系統(tǒng)，簡稱CNC系統(tǒng)，具有CNC系統(tǒng)的車床稱為CNC車床。目前人們提及數(shù)控車床一般是指CNC車床。

1.1數(shù)控車床簡介1.1.1數(shù)控車床31.1.2數(shù)控車床型號代碼的含義1.數(shù)控車床CKA6150的含義說明CKA6150C————車床K————數(shù)控A————改型6————臥式車床系1————落地及臥式車床組50———床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/102.數(shù)控車床CJK6140A的含義說明CJK6140AC————車床J————經(jīng)濟(jì)型K————數(shù)控6————臥式車床系1————落地及臥式車床組40———--床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10A————改型1.1.2數(shù)控車床型號代碼的含義1.數(shù)控車床C4第一章數(shù)控車削的編程基礎(chǔ)課件51.1.3數(shù)控車削的加工過程數(shù)控車削的加工過程如圖所示。其主要步驟是：1.根據(jù)被加工零件的零件圖中所規(guī)定的零件形狀、尺寸、材料及技術(shù)要求等，制定零件加工的工藝過程、刀具相對零件的運(yùn)動軌跡、切削參數(shù)以及輔助動作順序等。2.按規(guī)定的代碼和程序格式，用手工編程或計(jì)算機(jī)自動編程的方法，編寫零件加工程序。3.通過車床操作面板將加工程序輸入數(shù)控裝置，或通過接口傳送。4.數(shù)控車床啟動后，數(shù)控裝置根據(jù)輸入的信息進(jìn)行一系列的運(yùn)算和控制處理，將結(jié)果以脈沖形式送入車床的伺服機(jī)構(gòu)。5.伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動車床的運(yùn)動部件，使車床按預(yù)定的軌跡運(yùn)動，加工出合格的零件。零件圖手工編程自動編程數(shù)控裝置伺服機(jī)構(gòu)數(shù)控車床加工數(shù)控車床加工過程示意圖1.1.3數(shù)控車削的加工過程數(shù)控車削的加工過程如圖所示61.2數(shù)控車削加工工藝1.2.1數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容1.確定零件坯料的裝夾方式和加工方案。2.刀具的選擇。3.切削用量的選擇。4.數(shù)控車削加工中對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定。5.數(shù)控車削加工工藝技術(shù)文件的編寫。1.2數(shù)控車削加工工藝1.2.1數(shù)控車削加工工藝的主要71.2.2數(shù)控車削加工工序的劃分原則工序的劃分可以采用兩種不同的原則，即工序集中和工序分散的原則。1.工序集中原則在一道工序中加工盡可能多的內(nèi)容，使工序的總數(shù)量減少。這樣不僅減少了夾具數(shù)量和零件裝夾次數(shù)，而且還保證了各表面間的相互位置精度。2.工序分散原則加工零件的過程分散在較多的工序中進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容很少。優(yōu)點(diǎn)使采用的加工設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備調(diào)整和維修方便，有利于選擇合理的切削用量。1.2.2數(shù)控車削加工工序的劃分原則工序的劃分可以采用兩81.2.3數(shù)控車削加工路線的確定加工路線是刀具在整個加工工序中相對與零件的運(yùn)動軌跡。它是編寫程序的主要依據(jù)。加工順序一般按先粗后精、先近后遠(yuǎn)的原則確定。1.2.3數(shù)控車削加工路線的確定加工路線是刀具在整9先粗后精即按照粗車、半精車、精車的順序進(jìn)行，在粗加工中先切除較多毛坯余量。如圖1所示切除雙點(diǎn)畫線部分，為精加工留下較少且均勻的加工余量；當(dāng)粗車后所留余量的均勻性不滿足精加工的要求時，則需安排半精加工。一般精車要按圖樣尺寸一次切出零件輪廓，并保證精度要求。圖1先粗后精即按照粗車、半精車、精車的順序進(jìn)行，在粗加工中先切除10先近后遠(yuǎn)即離對刀點(diǎn)最近的部位先加工，遠(yuǎn)的部位后加工。如圖2所示精加工順序依次是φ28→φ32→φ36，這種加工方法便于縮短刀具的移動距離，減少空行程。先近后遠(yuǎn)即離對刀點(diǎn)最近的部位先加工，遠(yuǎn)的部位后加工。如圖2所111.2.4數(shù)控車削刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控車削加工工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。數(shù)控車削加工對刀具的要求較普通車床高，不僅要求其剛性好、切削性能好、耐用度高，而且安裝調(diào)整方便。根據(jù)刀頭和刀體的連接方式，車刀主要分為焊接式與機(jī)械夾緊（機(jī)夾）式可轉(zhuǎn)位車刀兩大類。1.2.4數(shù)控車削刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控車削加工121.常用數(shù)控車刀的種類和用途常用焊接車刀外圓粗車刀外圓精車刀端面車刀切槽車刀螺紋車刀內(nèi)孔車刀常用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀外圓右偏粗車刀外圓右偏精車刀45°端面車刀外圓切槽車刀外圓螺紋車刀內(nèi)孔車刀中心鉆麻花鉆粗鏜孔車刀精鏜孔車刀1.常用數(shù)控車刀的種類和用途常用焊接車刀外圓粗車刀外圓精車刀13機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的選擇

數(shù)控車床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。

其主要目的是為了減少換刀時間和對刀方便，便于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。3.機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)類型類型T型F型W型(三刃)S型刀尖角60828090類型P型D型R型（成形刀）C型（兩刃）刀尖角10855圓形80機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的選擇

數(shù)控車床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。141.2.5切削用量的選擇

選擇切削用量的目的是在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，使切削時間最短，生產(chǎn)率最高，成本最低。切削用量包括背吃刀量（切削深度）αp、進(jìn)給量f和主軸轉(zhuǎn)速n（切削速度v），又稱切削用量三要素1.2.5切削用量的選擇151.背吃刀量（切削深度）αp的確定

零件上已加工表面與待加工表面之間的垂直距離稱為背吃刀量。

背吃刀量主要根據(jù)車床、夾具、刀具、零件的剛度等因素決定。粗加工時，在條件允許的情況下，盡可能選擇較大的背吃刀量，以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)率；精加工時，通常選擇較小的αp值，以保證加工精度及表面粗糙度。

2.進(jìn)給量f的確定

進(jìn)給量時切削用量中一個主要參數(shù)。粗加工時，進(jìn)給量在保證刀桿、刀具、車床、零件剛度等條件的前提下，選用盡可能大的f值；精加工時，進(jìn)給量主要受表面粗糙度的限制，當(dāng)表面粗糙度要求較高時，應(yīng)選用較小的f值。

3.主軸轉(zhuǎn)速n的確定

在保證刀具的耐用度及切削負(fù)荷不超過機(jī)床額定功率的情況下選定切削速度。粗加工時，背吃刀量和進(jìn)給量均較大，故選較低的切削速度；精加工時，則選較高的切削速度。

主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)允許的切削速度v來選擇，換算公式如下：

n=1000v/（πd）

v=（πdn）/1000

背吃刀量αp進(jìn)給量f主軸轉(zhuǎn)速n

粗大大低

精小小高

1.背吃刀量（切削深度）αp的確定

零件上已加工表面161.2.6數(shù)控車削加工中對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及刀位點(diǎn)的確定1.對刀點(diǎn)對刀點(diǎn)是指在數(shù)控車床上加工零件時，刀具相對于零件運(yùn)動的起點(diǎn)。由于程序從該點(diǎn)開始執(zhí)行，所以對刀點(diǎn)又稱‘程序起點(diǎn)’或‘起刀點(diǎn)’。對刀點(diǎn)可選在零件上，也可選在零件外面，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系。為了提高加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。坐標(biāo)原點(diǎn)O（0，0），對刀點(diǎn)X向取毛坯直徑，Z向一般在距離零件2mm處。2.換刀點(diǎn)換刀點(diǎn)是指刀架轉(zhuǎn)位換刀的位置。換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在零件或夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)位時不碰零件及其他部件為準(zhǔn)，盡量減少空行程。3.刀位點(diǎn)刀位點(diǎn)是指在加工程序編制中，用以表示刀具位置的點(diǎn)，各類刀具的刀位點(diǎn)如圖所示。每把刀的刀位點(diǎn)在整個加工中只能有一個位置。1.2.6數(shù)控車削加工中對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及刀位點(diǎn)的確定171.3數(shù)控車削編程的基本知識

1.3.1數(shù)控編程的內(nèi)容及步驟1.數(shù)控編程的主要內(nèi)容①分析零件圖，確定零件加工工藝過程要根據(jù)圖樣中零件的形狀、尺寸、技術(shù)要求選擇加工方案，確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切削參數(shù)，正確選擇對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)，減少換刀次數(shù)。②數(shù)值計(jì)算計(jì)算零件粗、精加工各運(yùn)動軌跡。當(dāng)零件圖樣坐標(biāo)系與編程坐標(biāo)系不一樣時，需要對坐標(biāo)進(jìn)行換算。對于形狀比較簡單的零件（直線和圓弧組成的零件）的輪廓加工，需要計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值。③編寫零件加工程序單根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的功能指令代碼及程序段格式，編寫加工程序單，填寫有關(guān)的工藝文件，如數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具卡、零件加工程序單等。④輸入程序手動數(shù)據(jù)輸入或通過計(jì)算機(jī)傳送至機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。⑤程序校驗(yàn)與首件試切在數(shù)控仿真系統(tǒng)上仿真加工過程，空運(yùn)行觀察走刀路線是否正確，但這只能檢驗(yàn)出運(yùn)動是否正確，不能檢驗(yàn)出被加工零件的加工精度。因此，有必要進(jìn)行零件的首件試切。1.3數(shù)控車削編程的基本知識1.3.1數(shù)控編程的181.3.2數(shù)控編程的方法數(shù)控編程分為手工編程和自動編程兩種。1.手工編程對于加工形狀簡單的零件，手工編程比較簡單，程序不復(fù)雜，而且經(jīng)濟(jì)、及時。因此，在點(diǎn)定位及由直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛使用。2.自動編程自動編程就是用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)編程軟件編制數(shù)控加工程序的過程。常見軟件有MasterCAM、UG、Pro/E、CAXA制造工程師等。1.3.3數(shù)控編程的基本知識1.數(shù)控車床的坐標(biāo)系⑴標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系。在坐標(biāo)系中車床主軸縱向方向是Z軸，平行與橫向運(yùn)動方向?yàn)閄軸，車刀遠(yuǎn)離零件的方向?yàn)檎?，接近零件的方向?yàn)樨?fù)向。

右手直角笛卡爾坐標(biāo)系臥式車床坐標(biāo)系1.3.2數(shù)控編程的方法數(shù)控編程分為手工編程和自動編程兩19零件原點(diǎn)在右端面零件原點(diǎn)在左端面OL工件原點(diǎn)O+Z+XLФd起刀點(diǎn)⑵編程坐標(biāo)系與編程原點(diǎn)為了方便編程，首先要在零件圖上適當(dāng)?shù)剡x定一個編程原點(diǎn)，該點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上，并以這個原點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，再建立一個新的坐標(biāo)系，稱編程坐標(biāo)系或零件坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系用來確定編程和刀具的起點(diǎn)。在數(shù)控車床上，編程原點(diǎn)一般設(shè)在右端面與主軸回轉(zhuǎn)中心線交點(diǎn)O上，也可設(shè)在零件左端面與主軸回轉(zhuǎn)中心線交點(diǎn)O上。坐標(biāo)系以機(jī)床柱主軸線方向?yàn)閆軸方向，刀具遠(yuǎn)離零件的方向?yàn)閆軸的正方向。X軸位于水平面且垂直于零件旋轉(zhuǎn)軸線的方向，刀具遠(yuǎn)離主軸軸線的方向?yàn)閄軸的正方向。零件原點(diǎn)在右端面零件原點(diǎn)在左端面OL工件原點(diǎn)O+Z+XLФd202.編程方式的選擇⑴絕對坐標(biāo)方式與增量（相對）坐標(biāo)方式①絕對坐標(biāo)系所有坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均從編程原點(diǎn)計(jì)算的坐標(biāo)系，稱為絕對坐標(biāo)系。絕對坐標(biāo)用X、Z表示。②增量坐標(biāo)系坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值是相對刀具前一位置（或起點(diǎn)）計(jì)算的，稱為增量（相對）坐標(biāo)式。增量坐標(biāo)常用U、W表示，與X、Z軸平行且同向。編程中可根據(jù)圖樣尺寸的標(biāo)注方式及加工精度要求選用，在一個程序段中可采用絕對坐標(biāo)方式或增量坐標(biāo)方式編程，也可采用兩者混合編程。⑵直徑編程與半徑編程在數(shù)控車削編程中，X坐標(biāo)值有兩種表示方法，即直徑編程和半徑編程。①直徑編程在絕對坐標(biāo)方式編程中，X值為零件的直徑值，增量坐標(biāo)方式中，X為刀具徑向?qū)嶋H位移量的兩倍。由于零件在圖樣上的標(biāo)注及測量多為直徑表示，所以大多數(shù)數(shù)控車削系統(tǒng)采用直徑編程。常見FANUC系統(tǒng)是采用直徑編程。②半徑編程采用半徑編程，即X值為零件半徑值或刀具實(shí)際位移量。2.編程方式的選擇⑴絕對坐標(biāo)方式與增量（相對）坐標(biāo)方式211.3.4程序的結(jié)構(gòu)與格式1.程序結(jié)構(gòu)一個完整的程序由程序號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。例：O1234;程序號N10G95;N20M43;N30M03S800;N40T0101;N50G00X0Z2.0;N60G01Z0F0.1;程序內(nèi)容N70G03X9.1Z-2.8R11.2;N80X19.7Z-75.6R90.0；N90G02X22.0W-22.8R30.0;N100G01Z-111.5;N110X36.0;N120G00X100.0Z100.0;N130T0100;N140M30; 程序結(jié)束⑴程序號在數(shù)控裝置存儲器中通過程序號查找和調(diào)用程序。程序號在程序的最前端，由地址碼和1-9999范圍內(nèi)的任意數(shù)字組成，在FANUC系統(tǒng)中一般地址碼為字母O，華中數(shù)控系統(tǒng)用%，還有系統(tǒng)用到P或*。⑵程序內(nèi)容程序內(nèi)容主要用以控制數(shù)控機(jī)床自動完成零件的加工，是整個程序的主要部分，它由若干程序段組成。每個程序段由若干程序字組成。⑶程序結(jié)束程序結(jié)束一般用輔助功能代碼M02（程序結(jié)束）和M30（程序結(jié)束，返回起點(diǎn)）等來表示。1.3.4程序的結(jié)構(gòu)與格式1.程序結(jié)構(gòu)⑴程序號222.程序段格式程序段格式是指一個程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的書寫規(guī)則。常使用的是子地址可變程序段格式。它由程序段號字、數(shù)據(jù)字和程序段結(jié)束符組成。該格式的特點(diǎn)是對一個程序段中字的排列順序要求不嚴(yán)格，數(shù)據(jù)餓位數(shù)可多可少，與上一程序段相同的字可以不寫。字地址可變程序段格式如下：

N_G_X_Z_F_S_T_M_LF3.程序段內(nèi)各字說明程序段號字-N：程序段的編號，由地址碼和后面的若干位數(shù)字表示(如N0010)。程序段的編號一般不連續(xù)排列，以5或10間隔，主要是便于插入語句。準(zhǔn)備功能字-G：G功能是控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作的指令，用地址符G和兩位數(shù)字來表示。尺寸字X、Z等：尺寸字由地址碼“+”、“-”符號及絕對值或增量值構(gòu)成，地址碼有X、Z、U、W、R、I、K等。進(jìn)給功能字-F：表示刀具中心運(yùn)動時的進(jìn)給量，由地址碼F和后面若干位數(shù)字構(gòu)成，其單位是mm/min或mm/r。主軸轉(zhuǎn)速功能字-S：由地址碼S和若干位數(shù)字組成，單位為r/min。輔助功能字-M：輔助功能，表示一些機(jī)床的輔助動作指令，由地址碼M和后面兩位數(shù)字組成。程序段結(jié)束符：寫在每段程序段之后，表示程序段結(jié)束，在使用EIA標(biāo)準(zhǔn)代碼時，結(jié)束符為“CR”，有使用ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼時，結(jié)束符為“LF”或“NL”，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)結(jié)束符為“；”。2.程序段格式234.S、T、F主要功能說明⑴主軸轉(zhuǎn)速功能（S功能）利用地址S后續(xù)數(shù)值的指令，可控制主軸的回轉(zhuǎn)速度。如n=500r/min，其指令表示為S500。一個程序段只可以使用一個S代碼，不同程序段，可根據(jù)需要改變主軸轉(zhuǎn)速。⑵進(jìn)給功能（F功能）表示刀具中心運(yùn)動時的進(jìn)給量，由地址碼F和后面若干位數(shù)字構(gòu)成。通常有兩種形式：一種是刀具每分鐘的進(jìn)給量，單位是mm/min；另一種是主軸每轉(zhuǎn)時刀具的進(jìn)給量，單位是mm/r。在編程中一個程序段只可以使用一個F代碼，不同程序段可根據(jù)需要改變進(jìn)給量。本課程實(shí)例均用主軸每轉(zhuǎn)時刀具的進(jìn)給量。4.S、T、F主要功能說明⑴主軸轉(zhuǎn)速功能（S功能）24⑶刀具功能（T功能）車削加工中要對各種表面進(jìn)行加工，有粗、精加工之分，需要選擇不同的刀具，每把刀都有特定的刀具號，以便數(shù)控系統(tǒng)識別。T功能由地址碼T和若干位數(shù)字組成，數(shù)字用來表示刀具號和刀具補(bǔ)償號，數(shù)字的位數(shù)由系統(tǒng)決定。FANUC系統(tǒng)中由T和四位數(shù)字組成，前兩位表示刀具號，后兩位表示刀具補(bǔ)償號。例T0202，前02表示2號刀具，后02表示刀具補(bǔ)償號。每把刀結(jié)束加工要取消補(bǔ)償，例T0200，00表示取消2號刀具的補(bǔ)償。不同的數(shù)控系統(tǒng)，其指令不完全相同，使用者應(yīng)根據(jù)使用說明書編寫程序。⑶刀具功能（T功能）251.3.5FANUC0iMate-TB系統(tǒng)的指令代碼1.準(zhǔn)備功能（G代碼）準(zhǔn)備功能又稱G代碼，用來規(guī)定刀具和零件的相對運(yùn)動軌跡(即插補(bǔ)功能)、機(jī)床坐標(biāo)系、刀具補(bǔ)償和固定循環(huán)等多種操作。G代碼分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。模態(tài)代碼表示該G代碼在一個程序段中的功能一直保持到被取消或被同組的另一個G代碼所代替。非模態(tài)代碼只在有該代碼的程序段中有效。G代碼按其功能進(jìn)行了分組，同一功能組的代碼可互相代替，但不允許寫在同一程序段中。1.3.5FANUC0iMate-TB系統(tǒng)的指令代碼26第一章數(shù)控車削的編程基礎(chǔ)課件272.輔助功能（M代碼）輔助功能又稱M代碼，由字母M及其后兩位數(shù)字組成，這類指令加工時與機(jī)床操作的需要有關(guān)。如表示主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止，切削液的開關(guān)等功能。數(shù)控車床中常用的M功能如下：⑴M00—程序停止系統(tǒng)執(zhí)行該指令時，主軸的轉(zhuǎn)動、進(jìn)給、切削液都停止，可進(jìn)行某一手動操作。如換刀、零件掉頭、測量零件尺寸等。系統(tǒng)保持這種狀態(tài)，直到重新啟動機(jī)床，繼續(xù)執(zhí)行M00程序段后面的程序。⑵M01--程序有條件停止其作用完全與M00相同。系統(tǒng)執(zhí)行該指令時，只有從控制面板上按下“選擇停止”鍵，M01才有效，否則跳過M01指令，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。該指令一般用于抽查關(guān)鍵尺寸時使用。2.輔助功能（M代碼）28⑶M02—程序結(jié)束該指令表示執(zhí)行完程序內(nèi)所有指令后，主軸停止，進(jìn)給停止，冷卻液關(guān)閉，機(jī)床處于復(fù)位狀態(tài)。⑷M30—返回程