數(shù)控車削加工技術(shù) 教案 項(xiàng)目三 數(shù)控車削編程基礎(chǔ)

PAGEPAGE4數(shù)控車削加工技術(shù)課程教案授課時(shí)間第周授課方式（請(qǐng)打√）□講授□上機(jī)□實(shí)驗(yàn)/訓(xùn)□其它課時(shí)安排授課題目（章節(jié)或單位課時(shí)）：項(xiàng)目三數(shù)控車削編程基礎(chǔ)教學(xué)目的與要求（分了解、熟悉、掌握三個(gè)層次）：1.掌握程序文件的格式；2.掌握編程的步驟和規(guī)則3.掌握機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的感念教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：1.掌握坐標(biāo)系規(guī)定原則及坐標(biāo)軸確定方法；2.掌握機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的感念；教學(xué)內(nèi)容備注3.1數(shù)控編程概述3.1.1數(shù)控編程的步驟一般說來，數(shù)控編程的步驟為：分析零件圖樣→數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)→數(shù)值計(jì)算→編寫零件加工程序單→程序存儲(chǔ)→程序校驗(yàn)和試切。1.分析零件圖樣2.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.數(shù)值計(jì)算4.編寫程序單5.程序存儲(chǔ)6.程序檢驗(yàn)和試切3.1.2數(shù)控編程基礎(chǔ)知識(shí)1.程序的結(jié)構(gòu)與格式1）程序結(jié)構(gòu)加工程序可分為主程序和子程序，無論是主程序還是子程序，每一個(gè)程序都是由程序號(hào)、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。程序的內(nèi)容則由若干程序段組成，程序段是由若干程序字組成，每個(gè)程序字又由地址符和帶符號(hào)或不帶符號(hào)的數(shù)值組成，程序字是程序指令中的最小有效單位。2）程序格式數(shù)控機(jī)床有三種程序段格式：固定順序，表格順序，字地址格式。固定順序格式和分隔符程序段格式現(xiàn)在已不使用。在字地址可變程序段格式中，程序字長是不固定的，程序字的個(gè)數(shù)也是可變的，程序字的順序是任意排列的。N順序號(hào)G準(zhǔn)備功能X±坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)尺寸Y±坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)尺寸Z±坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)尺寸F進(jìn)給速度S主軸轉(zhuǎn)速M(fèi)輔助功能附加指令N07G01Z－30F200程序段號(hào)地址符號(hào)數(shù)字地址符號(hào)符號(hào)數(shù)字地址符號(hào)數(shù)字3）程序中常用地址符及其含義由英文字母表示的地址符和若干位數(shù)字組成程序字。表3-1列出了編程中常用地址符的含義2.數(shù)控編程中的指令代碼在數(shù)控編程中，我國的國際上都廣泛使用G指令代碼，M指令代碼及Ｆ、Ｓ、Ｔ指令，來描述加工工藝過程和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特征特征。國際上采用的是ISO-1056-1975E標(biāo)準(zhǔn)，我國制訂了與該標(biāo)準(zhǔn)等效的JB3208-83標(biāo)準(zhǔn)。（1）準(zhǔn)備功能G指令（2）坐標(biāo)功能字（3）進(jìn)給功能指令（4）主軸功能指令（5）刀具功能指令（6）輔助功能指令3.2數(shù)控車床坐標(biāo)系3.2.1數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定原則1.右手直角坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系為右手直角坐標(biāo)系（圖3-1）。它規(guī)定了X、Y、Z三座標(biāo)軸的關(guān)系：用右手的拇指、食指和中指分別代表X、Y、Z三軸，三個(gè)手指互相垂直，所指方向分別為X、Y、Z軸的正方向。圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)分別用A、B、C表示，其正向用右手螺旋定則確定。與+X、+Y、+Z、……+C相反的方向用帶“′”的+X′、+Y′、+Z′……+C′表示。圖3.1右手直角坐標(biāo)系2.刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)與工件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)（車床），也可以是工件相對(duì)于刀具的運(yùn)動(dòng)（銑床），所以統(tǒng)一規(guī)定：有字母不帶“′”的坐標(biāo)表示刀具相對(duì)于“靜止”工件而運(yùn)動(dòng)的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)；帶“′”的坐標(biāo)表示工件相對(duì)于“靜止”刀具而運(yùn)動(dòng)的工件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。3.運(yùn)動(dòng)的正方向運(yùn)動(dòng)的正方向是使刀具與工件之間距離增大的方向。3.2.3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)系和工件坐標(biāo)系兩種。1.機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系又稱為機(jī)械坐標(biāo)系，是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸及方向按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。其坐標(biāo)原點(diǎn)的位置則由各機(jī)床生產(chǎn)廠設(shè)定，稱為機(jī)床原點(diǎn)（或零點(diǎn)）。數(shù)控車床的機(jī)床坐標(biāo)系（OXZ）的原點(diǎn)O，一般位于卡盤端面，或離爪端面一定距離處，或位于機(jī)床零點(diǎn)。2.工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系又稱編程坐標(biāo)系，供編程用。為使編程人員在不知道是“刀具移近工件還是“工件移近刀具”的情況下，就可根據(jù)圖紙確定機(jī)床加工過程，所以規(guī)定工件坐標(biāo)是“刀具相對(duì)工件而運(yùn)動(dòng)”的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。3.絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)相對(duì)于起點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系，稱為相對(duì)坐標(biāo)系（或增量坐標(biāo)系）。所有坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均從某一固定坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系，稱為絕對(duì)坐標(biāo)系。3.2.4機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)又稱為機(jī)械原點(diǎn)，它是機(jī)床坐標(biāo)的原點(diǎn)。該點(diǎn)是機(jī)床上的一個(gè)固定的點(diǎn)，其位置是由機(jī)床設(shè)計(jì)和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機(jī)床參考點(diǎn)是采用增量式測(cè)量的數(shù)控機(jī)床所特有的，機(jī)床原點(diǎn)是由機(jī)床參考點(diǎn)體現(xiàn)出來的。機(jī)床參考點(diǎn)是一個(gè)硬件點(diǎn)。3.3FANUC車削系統(tǒng)常用G指令及應(yīng)用1.3.1數(shù)控車床的組成3.3.1與坐標(biāo)和坐標(biāo)系有關(guān)的指令1.工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G92指令用來設(shè)定刀具在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，屬于模態(tài)指令，其設(shè)定值在重新設(shè)定之前一致有效。程序段格式為：G92XZX、Z為刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的初始位置。2.工件坐標(biāo)系選擇指令工件坐標(biāo)系選擇指令有G54、G55、G56、G57、G58、G59。均為模態(tài)指令。3.局部坐標(biāo)設(shè)定指令局部坐標(biāo)設(shè)定指令為G52。屬于非模態(tài)指令，僅在本程序段中有效。程序段格式為：G52XZACX、Z為局部坐標(biāo)系原點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的有向距離，A、C是相對(duì)于X、Z三個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。立以后，絕對(duì)值方式編程的移動(dòng)指令就是在該局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。4.直接機(jī)床坐標(biāo)系編程指令直接機(jī)床坐標(biāo)系編程指令G53，屬于非模態(tài)指令，只在本程序段中有效。在含有G53指令的程序段中，利用絕對(duì)值編程的移動(dòng)指令的坐標(biāo)位置是相對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的。5.絕對(duì)值編程指令與增量值編程指令絕對(duì)值編程指令是G90，增量值編程指令是G91，它們是一對(duì)模態(tài)指令。3.3.2運(yùn)動(dòng)路徑控制指令1.單位設(shè)定指令與單位有關(guān)的指令主要有尺寸單位設(shè)定指令和進(jìn)給速度單位設(shè)定指令。2.快速定位指令G00為快速定位指令，該指令的功能是要求刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在位置以各軸設(shè)定的最高允許速度移動(dòng)到指定位置，屬于模態(tài)指令。它只實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)，并保證在指定的位置停止。程序段格式為：G00XZX、Z為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。3.線性進(jìn)給指令線性進(jìn)給指令G01指令即直線插補(bǔ)指令，該指令的功能是指令刀具相對(duì)于工件以直線插補(bǔ)運(yùn)算聯(lián)動(dòng)方式，按程序段中規(guī)定的進(jìn)給速度F，由某坐標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)到另一坐標(biāo)點(diǎn)，插補(bǔ)加工出任意斜率的直線。4.圓弧進(jìn)給及螺旋線進(jìn)給指令G02、G03為圓弧插補(bǔ)指令，該指令的功能是使機(jī)床在給定的坐標(biāo)平面內(nèi)進(jìn)行圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。5暫停指令G04為暫停指令，該指令的功能是使刀具作短暫的無進(jìn)給加工(主軸仍然在轉(zhuǎn)動(dòng))，經(jīng)過指令的暫停時(shí)間后再繼續(xù)執(zhí)行下一程序段，以獲得平整而光滑的表面。G04指令為非模態(tài)指令。其程序段格式為：G04X（或P或F或S）3.4FANUC車削系統(tǒng)常用M指令及應(yīng)用1.M00—程序停止指令M00指令實(shí)際上是一個(gè)暫停指令。功能是執(zhí)行此指令后，機(jī)床停止一切操作。即主軸停轉(zhuǎn)、切削液關(guān)閉、進(jìn)給停止。但模態(tài)信息全部被保存，在按下控制面板上的啟動(dòng)指令后，機(jī)床重新啟動(dòng)，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。該指令主要用于工件在加工過程中需停機(jī)檢查、測(cè)量零件、手工換刀或交接班等。2.M01—計(jì)劃停止指令M01指令的功能與M00相似，不同的是，M01只有在預(yù)先按下控制面板上“選擇停止開關(guān)”按鈕的情況下，程序才會(huì)停止。如果不按下“選擇停止開關(guān)”按鈕，程序執(zhí)行到M01時(shí)不會(huì)停止，而是繼續(xù)執(zhí)行下面的程序。M01停止之后，按啟動(dòng)按鈕可以繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。該指令主要用于加工工件抽樣檢查，清理切屑等。3.M02—程序結(jié)束指令M02指令的功能是程序全部結(jié)束。此時(shí)主軸停轉(zhuǎn)、切削液關(guān)閉，數(shù)控裝置和機(jī)床復(fù)位。該指令寫在程序的最后一段。4.M03、M04、M05—主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止指令M03表示主軸正轉(zhuǎn)，M04表示主軸反轉(zhuǎn)。所謂主軸正轉(zhuǎn)，是從主軸向Z軸正向看，主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；反之，則為反轉(zhuǎn)。M05表示主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。M03、M04、M05均為模態(tài)指令。要說明的是有些系統(tǒng)(如華中數(shù)控系統(tǒng)CJK6032數(shù)控車床)不允許M03和M05程序段之間寫入M04，否則在執(zhí)行到M04時(shí)，主軸立即反轉(zhuǎn)，進(jìn)給停止，此時(shí)按“主軸?！卑粹o也不能使主軸停止。5.M06—自動(dòng)換刀指令M06為手動(dòng)或自動(dòng)換刀指令。當(dāng)執(zhí)行M06指令時(shí)，進(jìn)給停止，但主軸、切削液不停。M06指令不包括刀具選擇功能，常用于加工中心等換刀前的準(zhǔn)備工作。6.M07、M08、M09—冷卻液開關(guān)指令M07、M08、M09指令用于冷卻裝置的啟動(dòng)和關(guān)閉。屬于模態(tài)指令。M07表示2號(hào)冷卻液或霧狀冷卻液開。M08表示1號(hào)冷卻液或霧狀冷卻液開。M09表示關(guān)閉冷卻液開關(guān)，并注銷M07、M08、M50及M51（M50、M51為3號(hào)、4號(hào)冷卻液開）。且是缺省值。7.M30—程序結(jié)束指令M30指令與M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自動(dòng)返回程序起始位置，為加工下一個(gè)工件作好準(zhǔn)備。8.M98、M99—子程序調(diào)用與返回指令M98為調(diào)用子程序指令，M99為子程序結(jié)束并返回到主程序的指令。3.5數(shù)控車床的倒角功能任務(wù)導(dǎo)入：車削加工如圖3.13所示的含倒角結(jié)構(gòu)的軸類零件。圖3.13含倒角結(jié)構(gòu)的軸案例分析在FANUC0i車削數(shù)控系統(tǒng)中，G01指令還具有對(duì)回轉(zhuǎn)體類工件的臺(tái)階和端面交接處，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒45?倒角和倒圓角功能。完成此項(xiàng)任務(wù)，需掌握的知識(shí)如下：1.自動(dòng)倒45?倒角格式：G01X_C_F_用于由X軸向Z軸過度倒直角，C值有正負(fù)之分。倒直角指向Z軸負(fù)向，則C值為負(fù)；倒直角指向Z軸正向，則C值為正。格式：G01Z_C_