数控车实训.docx
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数控车实训
天津市劳动经济学校教师备课教案
年月日星期
授课题目
课题1数控车床基本程序指令及应用
授课时数
2
教学目的
及要求
1、了解数控车床的安全操作规程
2、掌握数控车床基本程序指令
3、掌握数控车床简单轴类零件程序的编制
教学重点
及难点
1、数控车床的安全操作规范
2、数控车床基本指令的基本应用
3、数控车床简单轴类零件精加工程序的编制
提问
内容
教学方法
讲授
教具及参考书
《数控设备与编程》
授课内容：
（一）数控车床安全操作规程
1.开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，确认无误后方可操作。
2.数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。
3.程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。
4.正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行检查。
5.输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。
6.未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无超程现象。
7.试切时快速倍率开关必须打到较低挡位。
8.试切进刀时，在刀具运行至工件30~50㎜处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。
9.试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。
10.程序修改后，要对修改部分仔细核对。
11.必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。
12.操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。
13紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。
（二）数控车床坐标系
数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。
根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。
数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。
如图1-1所示
数控车床有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。
机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。
它是在机床装配、调试时已经确定下来的，是机床加工的基准点。
在使用中机械坐标系是由参考点来确定的，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。
坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。
编程坐标系是编程序时使用的坐标系，一般把我们把Z轴与工件轴线重合，X轴放在工件端面上。
工件坐标系是机床进行加工时使用的坐标系，它应该与编程坐标系一致。
能否让编程坐标系与工坐标系一致，使操作的关键。
图1-1
（三）数控车床加工工艺制定方法
在数控车床上加工零件时，应该遵循如下原则：
（1）选择适合在数控车床上加工的零件。
（2）分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。
（3）确定工件坐标系原点位置。
原点位置一般选择在工件右端面和主轴回转中心交点P，也可以设在主轴回转中心与工件左端面交点O上，如图1-2所示。
图1-2编程原点
（4）制定加工工艺路径，应该考虑加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的位置，起市点应便于检查和装夹工件；应该考虑粗车、半精车、精车路线，在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能以最少的进给路线完成零件的加工，缩短单件的加工时间；应考虑换刀点的位置，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在换刀过程中不发生干涉现象，且换刀路线尽可能短，加工起始点和换刀点可选同一点或者不选同点。
（5）选择切削参数。
在加工过程中，应根据零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度、和切削深度。
（6）合理选择刀具。
根据加工的零件形状和表面精度要求，选择合适的刀具进行加工。
（7）编制加工程序，调试加工程序，完成零件加工。
（四）数控加工程序的构成
在数控车床上加工零件，首先要编制程序，然后用该程序控制机床的运动。
数控指令的集合称为程序。
在程序中根据机床的实际运动顺序书写这些指令。
一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干程序段、程序结束部分组成。
一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。
下面是一个完整的数控加工程序，该程序由程序号开始，以M30结束。
程序说明
O1234程序开始
N10T0101G95M3S500程序段1
N20G0X100.Z100.程序段2
N30G0X26.Z0程序段3
N40G1X0.0F0.1程序段4
N50Z1.程序段5
N60G0X100.程序段6
N70Z100.程序段7
N80M30程序结束
（1）程序号
零件程序的起始部分一般由程序起始符号O（或O）后跟1—4位数字组成，如：
O123，O1234等。
（2）程序段的格式和组成
程序段的格式可分为地址格式、分割地址格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。
其中以可变程序段格式应用最为广泛，所谓可变程序段格式就是程序段的长短是可变的。
例如：
N10G01X40.0Z-30.0F200；
程序段号功能字坐标字进给速度功能字程序段结束
（3）“字”
一个“字”的组成如下所示：
Z-30.0
地址符符号（正、负号）数据字（数字）
程序段号加上若干程序字就可组成一个程序段。
在程序段中表示地址的英文字母可分为地址和非尺寸地址两种。
表示尺寸地址的英文字母有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、DERH共18个字母。
表示非尺寸地址有N、G、F、S、T、M、L、O等8个字母。
（五）模态指令与非模态指令的区分
（1）模态指令：
称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到后面出现同组另一指令或被其他指令取消时才有效。
编写程序时，与上段相同的模态指令可以省略不写。
不同组模态指令编在同一程序段内，不影响其续效。
（2）非模态指令：
称非续效指令，其功能仅在出现的程序段有效。
（六）常用M指令
M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。
M指令有模态还非模态之分，常用M指令的功能及应用如下：
（1）程序停止
指令：
M00
功能：
执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重新开始。
（2）选择停止
指令：
M01
功能：
与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止自动运行，只是当机床机床操作面板上的选择停开关压下时，这个代码才有效。
（3）主轴正转、反转、停止
指令：
M03、M04、M05
功能：
M03、M04可使主轴正、反转，与同段程序其他指令一起开始执行。
M05指令可使主轴在该程序段其他指令执行完成后停止转动。
格式：
M03S
M04S
M05
（4）冷却液开、关
指令：
M08、M09
功能：
M08表示开启冷却液，M09表示关闭冷却液。
（5）程序结束
指令：
M02或M30
功能：
该指令表示主程序结束，同时机床停止自动运行。
CNC装置复位。
M30还可使控制返回到程序的开始，故程序结束使用M30比M02方便些。
说明：
该指令必须编在最后一个程序段中。
（七）主轴功能、进给功能和刀具功能
（1）主轴功能S
主轴转速功能表示机床主轴的转速大小，由S和后面的若干数字组成。
格式：
M03S600主轴以600r/min的速度正转。
（2）进给功能F
进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，，由F和其后的若干数字组成。
数字的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方式。
1.每分钟进给量
格式：
G94F---
说明：
G94为数控车床的初始状态。
2.每转进给量
格式：
G95F---
使用下式可以实现每转进给量和每分钟进给量的转化。
Fm=Fr×S
Fm为每分钟的进给量
Fr为每转的进给量
S为主轴转速
（3）刀具功能
刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的四位数字组成。
格式：
TXXXX
说明：
前两位不表示刀具序号，后面两位表示刀具补偿号。
刀具的序号要与刀架上的刀位号相对应。
刀具序号和刀具补偿号不必相同，但为了方便通常他们一致。
取消刀具补偿的T指令格式为：
T0000。
（八）基本G功能代码
1.快速定位G00
G00指令使刀具快速移动到指定的位置。
指令格式：
G00X（U）＿Z（W）＿；其中X（U）Z（W）为指定的坐标值。
快速定位指令的实例：
图（1-3）
Ф
20Z轴
B
30
40A
X轴
图1-3快速定位
直径编程：
快速从A点移动到B点。
绝对编程：
G00X20Z0；
相对编程：
G00U－60W－40；
注1：
G00时各轴单独以各自设定的速度快速移动到终点，互不影响。
任何一轴到位自动停止运行，另一轴继续移动直到指令位置。
注2：
G00各轴快速移动的速度由参数设定，用F指定的进给速度无效。
注3：
G00是模态指令，下一段指令也是G00时，可省略不写。
G00可编写成G0。
G0与G00等效。
2．直线插补G01
G01是使刀具以指令的进给速度沿直线移动到目标点。
1）.指令格式为：
G01X（U）___Z（W）___F___；
其中：
X、Z表示目标点绝对值坐标；U、W表示目标点相对前一点的增量坐标，F表示进给量，若在前面已经指定，可以省略。
通常，在车削端面、沟槽等与x轴平行的加工时，只需单独指定X（或U）坐标；在车外圆、内孔等与Z轴平行的加工时，只需单独指定Z（或W）值。
图1-4为同时指令两轴移动车削锥面的情况，用G01编程为：
图1-4
绝对坐标编程方式：
G01X80.0Z-80.0F0.25
增量坐标编程方式：
G01U20.0W-80.0F0.25
说明：
①G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程，由尺寸字地址决定，有的数控车床由数控系统当时的状态（G90、G91）决定。
②进给速度由F指令决定．F指令也是模态指令，它可以用GOO指令取消。
如果在G01程序段之前的程序段没有F指令，而现在的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动。
因此，G01程序中必须含有F指令。
（九）编程实例
如图1-5所示，编写其精加工程序。
图1-5
O1234
N1M03S500G95T0101选择转速，选择刀具
N2G00X18Z1定位至倒角延长线
N3G01X26Z-3F0.15倒3×45°角
N4Z-48车Φ26外圆
N5X60Z-58车削第一段锥
N6X80Z-73车削第二段锥
N7G00X100Z100退刀至换刀点
N8M30程序结束，并回起点
四、小结
本课题是数控车床编程的重要环节，必须了解数控车床的编程特点，掌握F、S、T功能，熟练掌握直线移动指令的应用，能够编制简单的轴类零件精加工程序。
天津市劳动经济学校教师备课教案
年月日星期
授课题目
课题2数控车床编程训练
授课时数
2
教学目的
及要求
1.了解数控车床的安全操作规程
2.掌握数控车床的基本操作及步骤
3.掌握数控车削中的基本操作技能
4.培养良好的职业道德
教学重点
及难点
1.数控车床的安全操作规程
2.数控车床程序的存储与传递
3.程序的模拟运行
提问
内容
教学方法
讲授
教具及参考书
《数控设备与编程》
授课内容：
1.数控车床安全操作规程
2.数控车床的操作面板与控制面板
3.数控车床的基本操作
1数控车床的启动和停止；启动和停止的过程
2数控车床的手动操作：
手动操作回参考点、手动连续进给、增量进给、手轮进给
3数控车床的MDI运行；MDI的运行步骤
4数控车床的程序和管理
5简单轴类零件精加工程序的编制
一、实训设备
数控车床4台
二、实训步骤
三、小结
本课题对数控车床操作的有关基本知识、基本操作方法和步骤，做了详细的阐述，这是数控车床加工的一项主要内容。
要求学生掌握数控车床的启动和停止、程序的管理与编辑、学会在MDI方式下的程序运行，并能熟练的进行手动操作，为后续的加工打下基础。
天津市劳动经济学校教师备课教案
年月日星期
授课题目
课题3数控车床基本程序指令及应用
授课时数
4
教学目的
及要求
1.掌握圆弧插补指令G02、G03方向的判别
2.掌握圆弧插补指令G02、G03的用法
3.掌握C、R倒角指令的用法
4.掌握子程序M98、M99的用途及用法
教学重点
及难点
1.圆弧插补指令G02、G03的应用
2.C、R倒角指令的应用
3.子程序M98、M99的用途及用法
提问
内容
教学方法
教具及参考书
《数控设备与编程》
授课内容：
（一）圆弧插补指令G02、G03
指令格式：
G02/G03X（U）___Z（W）___I___K___F___；
G02/G03X（U）___Z（W）___R___F___；
1.圆弧顺逆的判断
圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03。
圆弧插补的顺逆可按图2-1给出的方向判断：
沿圆弧所在平面（如XZ平面）的垂直坐标轴的负方向（－Y）看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。
数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴，按右手定则的方法将Y轴也加上去来考虑。
观察者让Y轴的正向指向自己（即沿Y轴的负方向看去），站在这样的位置上就可正确判断X-Z平面上圆弧的顺逆时针了。
图2-1圆弧顺逆的判断
2.说明：
①采用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示。
当采用增量值编程时；圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用U、W表示。
②圆心坐标I、K为圆弧起点到圆弧中心所作矢量分别在X、Z坐标轴方向上的分矢量（矢量方向指向圆心）。
本系统I、K为增量值，并带有“±”号，当分矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取“－”号。
③当用半径只指定圆心位置时，由于在同一半径只的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别二者，规定圆心角≤180°时，用“＋R”表示。
若圆弧圆心角>180°时，用“－R”表示。
④用半径只指定圆心位置时，不能描述整圆。
图2-2G02应用实例
图2-3G03应用实例
如图2-2所示G02应用实例：
用I、K表示圆心位置，绝对值编程：
N03G00X20.OZ2.O；
N04G01Z-30.0F80；
N05G02X40.0Z-40.0IO.OKOF60；
用I、K表示圆心位置，增量值编程：
N03G00U-80.OW-98.0；
N04G01UOW-32.0F80；
N05G02U20.OW-10.0I0.0K0F60；
用R表示圆心位置
N04G01Z-30.OF80；
N05G02X40.0Z-40.OR10F60，
如图2-3所示G03应用实例：
用I、K表示圆心位置，采用绝对值编程。
N04G00X28.0Z2.O；
N05G01Z-40.0F80；
N06G03K40.OZ-46.0I0K-6.0F60；
采用增量值编程
N04G00U-150.OW-98.0；
N05G01W-42.OF80；
N06G03U12.0W-6.010K-6.0F60；
用R表示圆心位置，采用绝对值编程。
N04G00X28.0Z2.O；
N05G01Z-40.0F80；
3.G02/G03车圆弧的方法：
应用G02（或G03）指令车圆弧，若用一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。
所以，实际车圆弧时，需要多刀加工，先将大多余量切除，最后才车得所需圆弧。
下面介绍车圆弧常用加工路线。
图2-4车锥法
图2-5车圆法
图2-4为车圆弧的车锥法切削路线。
即先车一个圆锥，再车圆弧。
但要注意，车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。
确定方法如图2-4所示，连接OC交圆弧于D，过D点作圆弧的切线AB。
图2-5为车圆弧的同心圆弧切削路线。
即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。
此方法在确定了每次吃刀量ap后，对90°圆弧的起点、终点坐标较易确定，数值计算简单，编程方便，常采用。
但空行程时间较长。
5.编程实例
图2-6所示加工程序图2-7所示加工程序图2-8所示加工程序
O123O1O2
M3S800G95T0101M3S600G95T0101M3S700T0101G95
G0X30Z37G0X20Z2G0X36Z42
G1Z27F0.15G1Z0F0.2G1Z34F0.1
G02X46W-8R8G03X48Z-14I0K-14F0.08G02X36W-24R20
G1X50G1Z-28G01W-10
W-17X56G0X100Z100
G0X150Z150W-10M30
M30G0X100Z100
M30
（二）C、R倒角
1.C倒角
格式：
G01X__Z__C
功能：
直线倒角G01，指令刀具从A点到B点,然后到C点（见图2-9）。
说明：
X、Z：
在G90时，是两相邻直线的交点,即G点的坐标值；
在G91时．是G点相对于起始直线轨迹的始点A点的移动距离。
C：
是相邻两直线的交点6，相对于倒角始点A的距离。
图2-9图2-10
2.R倒角
格式：
G01X__Z__R__:
功能：
圆弧倒角G01，指令刀具从A点到B点，然后到c点（见图2-10）。
说明：
X、Z：
在G90时．是两相邻直线的交点，即G点的坐标值；
在091时，是G点相对于起始直线轨迹的始点A点的移动距离。
R：
是倒角圆弧的半径值。
注：
1、使用增量指令编程进行倒角控制时，其指令必须分别从点D、G开始计算距离，而不是从点E、H开始。
2、单段工作方式下，刀具将在点D、G处停止前进，而非停于E、H点。
3、在螺纹切削程序段中不得出现倒角控制指令。
4、如X、Z轴指定的移动量比指定的R或C小时，系统将报警。
5、在G01状态下．C、R指令均出现时，以后出现的为准。
（三）子程序M98、M99
把程序中某些固定顺序和重复出现的程序单独抽出来，按一定格式编成一个程序供调用，这个程序就是常说的子程序，这样可以简化主程序的编制。
子程序可以被主程序调用，同时子程序也可以调用另一个子程序。
这样可以简化程序的编制和节省CNC系统的内存空间。
子程序必须有一程序号码，且以M99作为子程序的结束指令。
主过程调用子程序的指令格式如下：
M98P___L___；
图2-11子程序加工实例
其中P为被调用的子程序号
L为重复调用的次数
例如：
M98P1234L4
主程序调用同一子程序执行加工，最多可执行999次，且子程序亦可再调用另一子程序执行加工，最多可调用4层子程序（不同的系统其执行的次数及层次可能不同）。
例：
以HNC-21T系统子程序指令，加工图2-11工件上的四个槽。
分别编制主程序和子程序如下：
主程序
O123；
M3S600G95T0101；
G00X82.0Z0；
M98P1234L4；（调用于程序1234执行四次，切削四个凹槽）
X150.0Z200.0；
M30；
子程序
O1234；
W-20.0；
G01X74.0F0.08；
G00X82.0；
M99；
M99指令也可用于主程序最后程序段，此时程序执行指针会跳回主程序的第一程序段继续执行此程序，所以此程序将一直重复执行，除非按下RESET键才能中断执行。
四、小结
本课题是数控车床编程的重点和难点，必须掌握圆弧顺，逆方向的判断方法及熟练掌握圆弧插补指令的编程格式，熟练掌握子程序M98、M99的用法及用途；能够用C、R倒角指令进行倒角。
天津市劳动经济学校教师备课教案
年月日星期
授课题目
课题4数控车床零件程序编制及模拟加工训练
授课时数
4
教学目的
及要求
5.熟练掌握数控车床操作面板上各按键的功用及使用方法
6.掌握G02、G03指令与G01、G00指令的应用和编程方法
7.掌握子程序M98、M99、C、R倒角在程序编制中的应用
8.熟练掌握程序的输入及修改方法
9.熟练掌握程序输入的正确性及检验
教学重点
及难点
1.熟练掌握G02、G03圆弧指令的编程方法
2.数控车床的模拟加工操作
提问
内容
教学方法
教具及参考书
《数控设备与编程》
授课内容：
1.如图4-1所示成型面零件，已知毛坯尺寸为Φ40×80，编写数控加工程序并进行图形模拟加工。
图4-1
二、实训设备
数控车床4台
三、实训步骤
四、小结
本课题对数控车床操作的有关基本知识、基本操作方法和步骤、成行面类零件程序的编辑与模拟加工，这是数控车床加工的一项主要内容。
要求学生掌握数控车床的启动和停止、程序的管理与编辑、学会在MDI方式下的程序运行、图形模拟加工操作，并能熟练的进行手动操作，为后续的加工打下基础。
天津市劳动经济学校教师备课教案
年月日星期
授课题目
课题5数控车床固定循环编程及应用
授课时数
4
教学目的
及要求
1.掌握固定循环指令
2.能够利用固定循环指令编写加工程序
教学重点
及难点
3.掌握固定循环指令
4.能够利用固定循环指令编写加工程序
提问
内容
教学方法
教具及参考书
《数控设备与编程》
授课内容：
单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。
1．圆柱面或圆锥面切削循环
功能：
当零件的内、外圆柱面（圆锥面）上毛坯余量较大时，用G80可以去除大部分毛坯余量。
（1）直线切削循环
格式：
G80X___Z___F
其轨迹如图5-1所示，由4个步骤组成。
图中1（R）表示第一步快速运动。
2（F）表示第二步按进给速度切削，其余3（F）、4（R）的意义相同。
图5-1
（2）锥体车削循环
格式：
G80X___Z___I___F
其轨迹如图5-2所示，I值的正负与刀具轨迹有关。
图5-2
2．端面车削循环
（1）平端面车削循环
格式：
G81X___Z___F
其轨迹如图5-3所示，由4个步骤组成。
图中1（R）表示第一步快速运动。
2（F）表示第二步按进给速度切削，其余3（F）、4（R）的意义相同。
图5-3
（2）锥面车削循环
格式：
G81X___Z___K___F
其轨迹
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