數(shù)控車床培訓教材課件

數(shù)控編程

1數(shù)控編程

1概述數(shù)控加工不需手工進行直接操作，而是通過給定一系列的指令，形成數(shù)控加工程序，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)處理后，使機床自動完成零件加工。改變加工程序便可以很方便地在一臺數(shù)控機床上完成多種零件的加工。從零件圖紙到編制零件加工程序和制作控制介質(zhì)的全部過程，稱為程序編制。程序編制分為手工和自動編程兩種。顯然，在加工前要編制零件加工程序，而編程又要先確定工件的加工工藝。所以我們首先要熟知數(shù)控車床基礎及數(shù)控加工工藝。2概述數(shù)控加工不需手工進行直接操作，而是通過給定一系列的數(shù)控車床基礎一、數(shù)控車床的功能及特點

數(shù)控車床又稱CNC車床，能自動完成對軸類與盤類零件內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等切削加工，并能進行切槽、鉆孔、和鉸孔等工作。數(shù)控車床具有加工精度穩(wěn)定性好、加工靈活、通用性強，能適應多品種、小批生產(chǎn)自動化的要求，特別適合加工形狀復雜的軸類或盤類零件。3數(shù)控車床基礎一、數(shù)控車床的功能及特點3數(shù)控車床基礎二、數(shù)控車床的布局數(shù)控車床床身導軌與水平面的相對位置①水平床身②水平床身斜刀架

③斜床身④立床身4數(shù)控車床基礎二、數(shù)控車床的布局4數(shù)控車床基礎三、數(shù)控車床刀具的選擇5數(shù)控車床基礎三、數(shù)控車床刀具的選擇5數(shù)控車床基礎四、數(shù)控車床坐標系統(tǒng)

1、坐標系：機床中使用順時針方向的直角坐標系（右手直角坐標系），機床中的運動是指刀具和工件之間的相對運動，是刀具相對于靜止的工件的運動。6數(shù)控車床基礎四、數(shù)控車床坐標系統(tǒng)6數(shù)控車床基礎（1）Z軸的確定

Z軸是傳遞切削力的主軸所規(guī)定的主軸軸向。對于銑床、鏜床、鉆床等是帶動刀具旋轉(zhuǎn)的軸；對于車床、磨床等是帶動工件旋轉(zhuǎn)的軸。其方向是平行于主軸軸線，遠離工件方向為正方向。（2)X軸的確定

X軸一般是水平的，平行于工件的裝夾平面。它平行于主要的切削方向，且以此方向為主方向。7數(shù)控車床基礎（1）Z軸的確定7數(shù)控車床基礎（3）Y軸的確定Y軸的運動方向則根據(jù)X軸和Z軸按右手法則確定。（4）轉(zhuǎn)動方向的確定圍繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動分別用A、B、C表示，它們的正方向為右旋螺紋前進的方向8數(shù)控車床基礎（3）Y軸的確定8數(shù)控車床基礎2、機床坐標系、機床原點和機床參考點機床坐標系是機床固有的坐標系，機床坐標系的原點稱為機床原點或機床零點。在機床經(jīng)過設計、制造和調(diào)整后，這個原點就被確定下來了，它是機床上固有的一個點。數(shù)控車床一般將機床原點定義在卡盤后端面與主軸旋轉(zhuǎn)中心的交點上。機床坐標系的建立方法：（1）X軸正方向朝上建立，適用于斜床身和水平床身斜導軌的臥式數(shù)控車床，由于刀架處于操作者的外側(cè)，俗稱上手刀；（2）X軸正方向朝下建立，適用于水平床身的臥式數(shù)控車床，由于刀架處于操作者的內(nèi)側(cè)，俗稱下手刀；如下圖所示9數(shù)控車床基礎2、機床坐標系、機床原點和機床參考點9數(shù)控車床基礎10數(shù)控車床基礎10數(shù)控車床基礎機床參考點可以與機床零點重合，也可以不重合，通過參數(shù)設定機床參考點到機床零點的位置的距離。機床回到參考點的位置，也就知道了該坐標軸的機床零點位置。CNC就建立起了機床坐標系。機床參考點距機床原點在其進給方向上的距離在出廠時已經(jīng)確定，可以利用功能鍵回參考點，也可以利用G28指令使刀架回參考點。11數(shù)控車床基礎機床參考點可以與機床零點重數(shù)控車床基礎臥式數(shù)控車床12數(shù)控車床基礎臥式數(shù)控車床12數(shù)控車床基礎3、工件坐標系（WCS）和工件原點

工件坐標系是編程人員在編程時使用的，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點位原點（也稱工件原點）所建立的坐標系，編程尺寸都按工件坐標系中的尺寸確定。工件坐標系的各坐標軸與機床坐標系相應的坐標軸平行。

工件原點選擇的原則：（1）工件原點選在工件圖樣的尺寸基礎上。（2）能使工件方便地裝卡、測量和檢驗。（3）工件原點盡量選在尺寸精度高、粗糙度較細的工件表面上。（4）對于有對稱形狀的幾何零件，工件零件最好選在對稱中心上。13數(shù)控車床基礎3、工件坐標系（WCS）和工件原點13數(shù)控車床基礎對于車床工件零點在Z軸的位置由編程人員自由選取，在X軸的位置始終位于旋轉(zhuǎn)軸中心線上。14數(shù)控車床基礎對于車床工件零點在Z軸的位置由編程人員自由選取，數(shù)控車床基礎工件的裝夾：當工件裝夾到機床上后，工件坐標系原點相對于機床坐標系原點的座標值偏移量可以作為可設定的零點偏移輸入到給定的數(shù)據(jù)區(qū)，當NC程序運行時，此值可以用一個編程指令（G54～G57）來選擇。15數(shù)控車床基礎工件的裝夾：當工件裝夾到機床上后，工件坐標系原點數(shù)控車床基礎機床原點工件原點機床參考點編程原點數(shù)控車床坐標系及相關點的關系16數(shù)控車床基礎機床原點工件原點機床參考點編程原點數(shù)控車床坐標系零件的數(shù)控加工工藝數(shù)控加工的中的所有工步、切削用量、走刀路線、加工余量和刀具選擇都要預先確定好并編入程序。因此要求編程人員對機床的性能、特點、應用、切削規(guī)范和刀具等要非常熟悉，否則就無法做到全面、周到地考慮加工的全過程，無法合理地編制零件的加工程序。17零件的數(shù)控加工工藝數(shù)控加工的中的所有工步、切削用量、走刀路線零件數(shù)控加工工藝性分析1）機床的合理選用：既要保證加工零件的技術要求，加工出合格的產(chǎn)品，又要有利于提高生產(chǎn)率，還要盡可能降低生產(chǎn)成本。2）選擇合適的零件安裝方式：應盡量使工件能夠一次安裝完成所有的待加工面的加工。合理選擇基準和夾緊方式，以減少誤差環(huán)節(jié)。3）選擇合適的刀具：選擇刀具時應考慮以下要求：工件材質(zhì)、加工輪廓類型、機床允許的切削用量以及剛性和耐用度等。編程時要規(guī)定刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸。18零件數(shù)控加工工藝性分析1）機床的合理選用：18零件數(shù)控加工工藝性分析4）確定加工路線：

加工路線是指數(shù)控加工中刀具相對于工件的運動軌跡。確定加工路線應在保證零件加工精度和表面粗糙度的前提下，充分發(fā)揮機床的效能。對于點位控制的機床應盡可能縮短走刀路線，減少空行程時間，提高生產(chǎn)效率。旋轉(zhuǎn)體類零件應用數(shù)控車床加工，由于車銷的零件的毛坯多為棒料或鍛件，加工余量大且不均勻，因此合理的制定促加工路線是編程的關鍵所在。19零件數(shù)控加工工藝性分析4）確定加工路線：19程序編制一、編制數(shù)控程序常用的指令代碼1.準備功能代碼（G代碼）

準備功能代碼用于指定一些動作或選擇一種操作方式，它使用G代碼編程。模態(tài)代碼是指某些G代碼在一個程序段被指定后，直到以后程序段出現(xiàn)同組的另一個代碼時才失效的G代碼，如G1，G2等。非模態(tài)代碼是指只有書寫了該代碼時才有效的代碼，如G70，G71等。2.輔助功能代碼（M代碼）

輔助功能代碼（M代碼）用于指令控制功能和機床功能，多與程序執(zhí)行和機械控制有關。20程序編制一、編制數(shù)控程序常用的指令代碼20程序編制3.F、S、T指令

1）F功能：指定進給速度每轉(zhuǎn)進給（G99）：系統(tǒng)開機狀態(tài)為G99狀態(tài)，只有輸入G98指令后，才會被取消，單位為mm/r。每分進給（G98）：G98被執(zhí)行一次后，系統(tǒng)將繼續(xù)保持G98狀態(tài)，直到輸入G99取消，單位為mm/min。

2）S功能：指定主軸轉(zhuǎn)速

3）T功能：指數(shù)控系統(tǒng)進行換刀在FANUC0iMate-TC系統(tǒng)中，采用T“2位+2位”的形式。例如，T0101表示采用1號刀具和1號刀補。在SIEMENS系統(tǒng)中采用T1D1，T2D2等。21程序編制3.F、S、T指令21程序編制二、程序結(jié)構(gòu)NC程序由各個程序段組成，每個程序段執(zhí)行一個加工步驟，程序段由若干個字組成，最后一個程序段包含程序結(jié)束符M30。程序字按其功能的不同可分為：順序號字、準備功能字、尺寸字、進給功能字、主軸轉(zhuǎn)速功能字、刀具功能字和輔助功能字7種類型。22程序編制二、程序結(jié)構(gòu)22程序編制1、程序名（FANUC0iMate-TC系統(tǒng)）每個程序均有一個程序名，程序名可以按以下規(guī)則確定：開始的第一個符號必須是字母，格式為O××××。其后的為加工程序號，可以從0000~9999，最多為5個字符。不得使用分隔符。23程序編制1、程序名（FANUC0iMate-TC系統(tǒng)）2程序編制2、程序段結(jié)構(gòu)一個程序段中包含執(zhí)行一個工序所需的全部數(shù)據(jù)，程序段由若干個字和段結(jié)束符組成。程序段中有多個指令時建議按如下順序：

N…G…X…Y…Z…F…S…T…D…M…以5或10為間隔選擇程序段號，以便以后插入程序段時不會改變程序段號的位置。在不需要每次都要執(zhí)行的程序段號前面可以加上斜線符“/”，當程序段跳躍功能生效時，該段被跳過不執(zhí)行?？梢栽诔绦蚨魏竺婕由献⑨寣Τ绦蚨芜M行說明。24程序編制2、程序段結(jié)構(gòu)24程序編制3、主程序與子程序（1）子程序：將重復出現(xiàn)的程序串單獨抽出來，按一定的格式寫成子程序，供主程序調(diào)用。（2）子程序的格式：除有子程序名外，還要有子程序結(jié)束代碼字。其余部分與主程序相同。（3）主程序：程序中字子程序以外的部分便稱為主程序。25程序編制3、主程序與子程序25程序編制三、準備功能指令（G代碼）

1、快速移動G0G0用于快速定位刀具，不對工件進行加工，可以幾個坐標軸同時運行產(chǎn)生一個線性軌跡?？焖僖苿拥淖畲笏俣戎翟跈C床數(shù)據(jù)中規(guī)定。用G0快速移動時，F(xiàn)地址下編程的進給率無效。G0為模態(tài)代碼，一直有效直到被同組中其他的G指令取代。例如：N10G0X100Z60;快速定到X100Z60處。26程序編制三、準備功能指令（G代碼）26程序編制編程格式為：G0X40Z6OG0指令運用

406ZX27程序編制編程格式為：G0X40Z6O程序編制2、帶進給率的線性插補：G1刀具以地址F下編程的進給速度沿直線從起始點移動到目標位置。G1為模態(tài)代碼。G1X…Y…Z…F…28程序編制2、帶進給率的線性插補：G128程序編制絕對坐標編程為：G1X40Z-80F0.4相對坐標編程為：G1U0W-80F0.4O

G1指令運用40ZX8029程序編制絕對坐標編程為：G1X40Z-80F0.4程序編制編程練習N10M03S800T0101N20G0X6Z2N30G1Z-6F0.25N40X12Z-12N50Z-20N60X16N70Z-32N80G0X100N90Z100N100M30%30程序編制編程練習30程序編制3、圓弧插補：G02，G03刀具以地址F下編程的進給速度沿圓弧軌跡從起始點運動到終點，方向由G指令確定。兩者均為模態(tài)代碼。圓弧一般可以按半徑和終點座標方式表示。程序段格式：G02/G03X_Z_R_F_;31程序編制3、圓弧插補：G02，G0331程序編制32程序編制32程序編制半徑法：

G02X60.0Z-23.0R23F0.30ZXO601433程序編制半徑法：G02X60.0Z-23.0程序編制半徑法：

G03X60.0Z-30.0R30F30ZXO60G03指令運用34程序編制半徑法：G03X60.0Z-30.0程序編制4、內(nèi)/外徑車削固定循環(huán)G90該循環(huán)主要用于圓柱面和圓錐面的循環(huán)切削。（1）直線切削循環(huán)程序段格式：G90X(U)_Z(W)_F_如下圖所示，刀具從循環(huán)起點開始矩形循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點。35程序編制4、內(nèi)/外徑車削固定循環(huán)G9035程序編制加工如圖的輪廓：O0001；N5M3S800T0101;N10G0X42Z2;N15G90X37Z-20F0.25;N20X34Z-20;N25X31Z-20;N30X28Z-20;N35X25Z-20;N40X22Z-20;N45G0X100;N50Z100;N60M30;%36程序編制加工如圖的輪廓：36程序編制（2）錐面切削循環(huán)程序段格式為：G90X(U)_Z(W)_F_；

X、Z為圓錐面切削終點坐標值；U、W為圓錐切削終點相對于起點的增量值；其加工順序按1、2、3進行。R為錐體起、終點的半徑差。為了避免崩刀，刀具在Z向應有一定的安全距離，所以在考慮R時，應按延伸后的值考慮（如圖中，R應是-6.25，而不是-5）。注意R的符號，應是起點值減去終點值。37程序編制（2）錐面切削循環(huán)程序段格式為：37程序編制加工右圖的圓錐輪廓：O0001；N5M3S800T0101F0.25;N10G0X41Z5;N15G90X40Z-20R-6.25;N20X35Z-20;N25X30Z-20;N30G0X100;N35Z100;N40M30;%38程序編制加工右圖的圓錐輪廓：38程序編制39程序編制39程序編制5、單行程螺紋切削指令G32

G32指令可以執(zhí)行單行程螺紋切削，螺紋切削車刀進給運動嚴格根據(jù)輸入的螺紋導程進行。但是螺紋車刀的切入、切出、返回等均需要另外編入程序，編寫的程序比較多，在實際編程中一般很少使用G32指令。程序格式為：G32X(U)_Z(W)_F_X、Z為螺紋終點坐標；U、W為螺紋終點相對起點的增量值；F為螺紋導程。40程序編制5、單行程螺紋切削指令G3240程序編制6、螺紋切削固定循環(huán)指令G92

該指令可以切削錐螺紋和圓柱螺紋，其循環(huán)路線與前述的單一固定循環(huán)G90基本相同，只是F后面的進給量改為螺距值即可。（1）直螺紋的切削循環(huán)程序格式為：G92X(U)_Z(W)_F_;

（2）錐螺紋的切削循環(huán)程序格式為：G92X(U)_Z(W)_R_F_;41程序編制6、螺紋切削固定循環(huán)指令G9241程序編制42程序編制42程序編制加工上圖所示的圓柱螺紋O0001；N10M3S600T0303;主軸啟動N15G0X32Z4;快速到達循環(huán)起點N20G92X29.1Z-27F2;切削螺紋第1次N25X28.5;模態(tài)指令，切削螺紋第2次N30X27.9;切削螺紋第3次N35X27.5;切削螺紋第4次N40X27.4;切削螺紋第5次（精車）N45G0X100Z100;快速退出N50M30;程序結(jié)束%程序結(jié)束符號43程序編制加工上圖所示的圓柱螺紋43程序編制7、復合循環(huán)G70、G7144程序編制7、復合循環(huán)G70、G71444545編程練習1編制圖示零件的加工程序，其中點劃線部分為工件毛坯O0001N10M3S500T0101F0.25；N20G0X46Z2；（到循環(huán)起點位置）N40G71U1.5R2；N50G71P60Q150U0.5；（粗切循環(huán)加工）N60G1X6；N70Z0；N80X10Z-2；（粗加工倒2×45°角）N90Z-20；（粗加工Φ10外圓）N100G02X20Z-25R5；(粗加工R5圓?。㎞110G01Z-35；(粗加工Φ20外圓)N120G03X34Z-42R7；(粗加工R7圓?。㎞130G01Z-52；(粗加工Φ34外圓)46編程練習1編制圖示零件的加工程序，其中點劃線部分為工件毛坯4N140X44Z-62；（粗加工錐面）N150X46；（退出已加工表面，粗加工輪廓結(jié)束）N160G00X80；N170Z80；（返回安全位置）N180M5；(主軸停止）N190M0；(程序停止）N200M3S1000T0101F0.15；N210G0X46Z2；N220G70P60Q150；(精車循環(huán)開始）N230G0X100；N240Z100；N250M30；（主軸停、主程序結(jié)束并復位）%47N140X44Z-62；（粗課堂練習48課堂練習48高級工練習試題一49高級工練習試題一495050宏程序編制試題一中的橢圓加工程序數(shù)學公式的推導簡化過程：51宏程序編制試題一中的橢圓加工程序51O0001M3S600T0101F0.25G0X20Z2#100=16N10IF[#100LT1]GOTO20M98P0002#100=#100-3GOTO10N20M3S800F0.15G0X20Z2#100=0M98P0002GOX100Z100M30%O0002#1=8#2=10#4=10N30IF[#4LT-5]GOTO40#3=#1*SQRT[#2*#2-#4*#4]/#2G1X(2*#3+#100)Z(#4-10)#4=#4-0.2GOTO30N40G0X(18+#100)