数控机床编程与操作Word文件下载.docx

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一、数控车床编程的一般知识

1．数控车床编程的概念

在数控车床上加工零件，首先需要根据零件图样分析零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和程序格式编制出合适的数控加工程序的过程——数控编程

其分类：

1）手工编程（ManualProgramming）

从零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、程序输入至程序校验等各步骤均由人工完成，称为手工编程。

2）自动编程（AutomaticProgramming）

自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。

2．数控车床编程的步骤

数控编程的步骤一般如图所示：

图1－1数控车削工艺过程

二、数控车床的分类机相关设定

1．数控车床的分类

按使用功能分：

（1）经济型数控车床

（2）全功能型数控车床

（3）车削中心

2．数控车床的坐标轴确定

Z轴：

是由传递切削力的主轴所决定，与主轴旋转中心重合，平行与机床导轨；

X轴：

X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横导轨。

注意：

机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间的距离的方向。

3、机床坐标系和编程坐标系

（1）机床原点——生产厂家在制造机床时设置的固定坐标系原点，也称机床零点。

机床坐标系——以机床原点为坐标系原点的坐标系。

（2）编程原点——编程人员根据加工零件图样选定的编制程序的坐标原点，也称编程零点或程序零点。

编程坐标系——以编程原点为坐标系原点的坐标系。

编程原点的选择原则：

1）便于计算，能简化程序的编制；

2）找正容易，便于检查；

3）尽可能选在零件的设计基准上，以使加工引起的误差最小。

———数控车床的编程原点一般选定为工件右端面与主轴轴

线的交点，通过对刀确定。

第一章2节课，共1学时，第1学时

学习数控加工程序的格式，了解编程的其他知识和设定

数控加工程序的格式

一、加工程序的格式20min

二、子程序及其调用5min

三、刀位点及手动对刀5min

四、刀具位置补偿5min

五、关于数控编程的其他说明10min

1－2程序格式与相关编程知识

一、加工程序的格式

每种数控系统，根据系统本身的特点及编程的需要，都有一定的程序格式。

对于不同的机床，其程序格式也不尽相同。

因此，编程人员必须严格按照机床说明书的规定格式进行编程。

1．程序结构

一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。

例如：

O0001程序号

N10G92X40Y30；

N20G90G00X28T01S800M03；

N30G01X-8Y8F200；

N40X0Y0；

N50X28Y30；

N60G00X40；

N70M02；

程序结束

（1）完整的程序一般是以程序号为开始标记，由程序结束指令标志程序的结束。

如FUNUC数控系统中，一般采用英文字母O及其后4位十进制数表示（“O×

×

”）。

有些系统采用符号“%”或“P”及其后4位十进制数表示程序号。

程序结束是以程序结束指令M02、M30或M99（子程序结束），作为程序结束的符号，用来结束零件加工。

（2）零件的加工程序是由若干行程序组成，每行程序由一个字母和几位数字组成的若干个程序字组成。

其中，程序字中的字母称为地址字，数字或符号称为数值字。

（3）地址字主要包括：

N、G、M、T、S、F、X、Y、Z、I、J、K等，每个地址字都有其特定的含义。

二、子程序及其调用

1）子程序的编程格式

O×

…

M99；

在子程序的开头编制子程序号，在子程序的结尾用M99指令。

（注意和主程序的区别）

2）子程序的调用格式

M98P×

×

P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；

后4位为子程序号。

3）子程序嵌套

子程序执行过程中也可以调用其他子程序，这就是子程序嵌套。

子程序嵌套的次数由具体控系统规定。

编程中使用较多的是二重嵌套，其程序执行过程如图所示：

图1－2子程序的嵌套

三、刀位点与手动对刀

1．刀位点

车刀上可以作为编程和加工基准的点——刀位点

对尖形车刀，在不考虑刀尖微小圆弧的情况下，可认为刀尖即为刀位点。

2．手动对刀

如何确定编程坐标系的原点是手动对刀的目的。

手动对刀也可称为试切法对刀，其步骤是：

（1）手动控制刀具完成工件的端面车削。

（2）通过数控装置提供的功能将编程坐标系Z坐标置零。

（3）手动车削外圆，沿Z轴反方向退刀后，停车测量工件被加工表面的外圆直径。

（4）将编程坐标系X坐标设置为所测量的数值。

四、关于数控编程的其他说明

1、程序段的编写和输入格式需要注意和所用的数控系统相符合。

2、初始状态规定：

（1）公制单位和英制单位通常开机默认状态为公制。

（2）绝对坐标和相对坐标系统默认方式为绝对坐标系。

（3）直径、半径方式编程对数控车而言，直径方式编程用直径尺寸对X轴方向的坐标数据表述。

3、数控车床一般使用mm或μm作为尺寸单位，通常为mm。

第一章3节课，共6学时，第1－6学时

学习通用数控代码如G指令、M指令在数控车床上的应用

G指令在数控车床上的应用

一、M指令应用1h

二、G指令应用5h

三、实例练习2h

1－3通用数控代码在数控车床上的应用

一．M指令（辅助功能指令）应用

辅助功能也叫M功能或M代码。

它是控制机床开-关功能的一种命令。

1．M00——程序暂停

功能：

在完成程序段的其他指令后用以停止主轴、冷却液，使程序停止。

2．M01——选择停止指令

M01指令的功能与M00相似。

但与M00指令不同的是：

只有操作面板上的“选择停开关”处于接通状态时，M01指令才起作用。

常用于关键尺寸的检验或临时暂停。

3．M02/M30——程序结束

M02表明主程序结束，是在完成程序段的所有指令后，使主轴、进给和冷却液停止。

表示加工结束，但该指令并不返回程序起始位置。

M30与M02同样，也是表示主程序结束，区别是M30执行后使程序返回到开始状态

4．M03，M04，M05——主轴控制指令

M03、M04和M05指令的功能分别为控制主轴顺时针方向转动、逆时针方向转动和停止。

5．M07、M08、M09——冷却液控制指令

M07——2号冷却液开，用于雾状冷却液开。

M08——1号冷却液开，用于液状冷却液开。

M09——冷却液关。

二、G指令（准备功能）应用

准备功能也叫G功能或G代码。

它是使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。

G代码分为模态代码（又称续效代码）和非模态代码。

模态代码表示该代码一经在一个程序段中指定，直到出现同组的的另一个G代码时才失效。

非模态代码，即只在有该代码的程序段中有效。

1．G00——点定位指令

格式：

G00X____Z____；

常用来作快速接近工件切削起点或快速返回换刀点等。

说明：

（1）其运动速度程序中不设定，由机床原始设置来确定。

（2）运动时速度较快，编程时应留有一定的安全余量，避免刀具与工件等发生干涉碰撞。

（3）G00只实现定位作用，对实际所走的路径不作严格要求，刀具与工件的运动轨迹也由制造厂确定。

2．G01——直线插补指令

G01X___Z____F_____；

表示刀具从当前位置开始以给定的速度（切削速度F），沿直线移动到规定的位置。

用于对工件进行切削加工。

（1）G01指令属模态指令。

（2）进给速度字F的单位可以是mm/min或mm/r。

3．G02，G03——顺，逆圆弧插补指令

G02/G03X___Z___R___F___；

或G02/G03X___Z___I___K___F___；

其中：

X、Y、Z为圆弧的终点坐标值；

R为圆弧半径；

I、J、K中的两个坐标字均为圆弧圆心相对圆弧起点在X、Y、Z轴方向上的增量值。

（1）本指令使用绝对坐标或者增量坐标编程均可。

（2）使用I、K编程，主要用于某些不支持R方式编程的数控系统或正圆弧编程（数控铣床）。

（3）R带“±

”号，取法：

若圆心角Q≤180°

，则R为正值；

若180°

﹤Q﹤360°

，则R为负值。

（4）不同的数控系统对圆弧插补指令可能有不同的具体规定。

圆弧顺逆的判断。

在根据

右手定则确定的坐标系中，沿圆

弧所在平面（如XY平面）的另

一坐标轴的正向向负方向看去，

顺时针方向为G02，逆时针方向

为G03。

如图1－3：

图1－3圆弧插补的顺逆判断

例1－1如图2-32所示，用G02、G03指令对所示的圆弧进行编程，设刀具从A点开始沿A、B、C切削。

图1－3G02、G03编程举例

用I、K方式编程：

用R方式编程：

X200Y140；

G03X-60Y60R60F100；

G03X140Y100I-60J0F100；

G02X-20Y-40R50；

G02X120Y60I-50J0；

4．G04——暂停指令

G04P_____；

该指令的作用是使程序指定的时间内暂停进给运动，可使刀具作暂短的无进给光整加工。

表示时间的地址字P在不同的系统中有不同的规定。

地址码X或P均可为暂停时间，其中X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04X5表示在前一程序执行完后，要经过5s以后，后一程序段才执行。

地址P后面不允许用小数点，单位为ms。

如G04P1000表示暂停1s。

5．G33——等螺距螺纹插补

G33X____Z____F____；

单刀螺纹切削，相当于进给速度由螺距值（转进给）来确定的轴移动指令。

（1）由于螺纹的深度必须分几次切削完成，因此每完成一次螺纹切削必须具备四个指令动作，如图：

图1－4螺纹切削走刀路线

（2）编制螺纹切削指令时，须注意相关工艺知识。

6．G41，G42——刀尖圆弧半径左（右）补偿指令

G40——取消刀尖圆弧半径补偿

任何一把尖形车刀都会有一定的刀尖圆弧，一方面刀尖圆弧可有效提高刀具使用寿命和降低加工表面的粗糙度，但另一方面也造成了一定的负面影响，再加工锥面或圆弧时，会带来工件的几何形状误差。

图1－5刀位点与刀尖圆弧半径

图1－6刀尖圆弧半径对加工的影响a

图1－7刀尖圆弧半径对加工的影响a

通过半径补偿指令，可对加工误差进行补偿。

采取刀尖圆弧半径补偿后，刀具的刀位点为刀尖圆弧的中心，补偿后的走刀路线如图1－8：

图1－8采用半径补偿指令后的走刀路径

7．G90，G91——绝对，增量方式

为方便编程，可采用增量编程方式。

增量编程方式有两种，一是用U代表X向的坐标增量，用W代表Z向的坐标增量，如FANUC、JWK系统；

一是用G90、G91方式表示绝对或增量坐标编程方式。

（1）系统默认的编程方式为绝对方式编程；

（2）G90,G91属于模态指令；

（3）使用U，W方式表示增量坐标，支持在同一程序段中既出现绝对方式又出现增量方式编程。

8．G92——预置寄存

确定编程坐标系的方法有三种：

（1）使用G92（预置寄存）指令设定工件的编程原点，适用于仅使用一把刀具加工工件情况。

（2）存储型零点偏置模式，是数控铣床和铣削加工中心的主流应用方式。

（3）通过绝对型刀具位置补偿方式确定工件的编程坐标系，是当前数控车床主流应用方式。

9．G94——每分钟进给（mm/min）

G95——主轴每转进给（mm/r）

指定刀具的进给速度方式。

（1）不同系统的默认进给方式可能不同。

（2）默认转进给方式的数控系统必须在主轴启动后轴插补指令才有效。

10．G96，G97——启用，取消恒线速度

恒线速度指令的功能是指定切削变径表面时使用一样的切削线速度，从而使表面的粗糙度基本一致。

从理论上说，要保持恒定的切削线速度，切削刀位点接近工件圆心时，主轴转速应趋于无穷大，为避免主轴转速过高，必须限制主轴的最高转速。

第一章4节课，共1学时，第1学时

了解数控车床常用车刀的材料及机夹硬质合金车刀知识，学习数控车削用量的选择

机夹硬质合金刀具知识，车削用量的选择

车削用量的选择

一、车削刀具材料简介5min

二、机夹硬质合金刀具10min

三、机夹刀片的型号表示方法10min

四、车削用量的选择15min

1－4数控车床常用切削刀具和车削用量的选择

一、车削刀具材料简介

1．车削用刀具材料主要包括高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、人造金刚石等。

2．目前广泛使用气相沉积技术（刀具涂层技术）来提高刀具的切削性能和刀具耐用度，包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两种。

二、机夹硬质合金刀具

1．刀具结构与紧固方式

结构组成：

由刀体、刀片、刀片紧固系统组成。

紧固方式：

杠杆式、楔块式、螺钉式、上压式及复合压紧式等。

2．刀体形状

机夹刀片的具体形状已经标准化，如图：

3．硬质合金涂层刀具

——指利用气相沉积方法在硬质合金基体上涂上TiN和Al2O3等薄膜涂层，从而具有更好的耐磨性、耐热性、抗氧化性和耐用度等的刀片。

涂层不能改善基体的强度，且价格较高。

三、机夹刀片的型号表示方法

根据ISO标准对可转位刀片型号的规定，刀片型号使用字母和数字来区别，如：

四、车削用量的选择

合理的选择车削用量对零件的加工经济性和零件最终精度起到关键作用。

对粗加工，应从零件的加工经济性来选择车削用量；

对精加工，则应从零件的加工精度，特别是表面粗糙度来选择车削用量。

第一章5节课，共1学时，第1学时

了解国内外常用数控车床系统

国内外常用数控车床系统

一、国内代表产品10min

二、日本代表产品10min

三、欧盟代表产品10min

1－5常用数控车床系统简介

一、国内代表产品

1．南京华兴数控系统

其代表产品有WA—21DT、WA—21SN，主要用于经济型数控车床。

2．广州数控系统

其代表产品有GSK980i、GSK980T车床数控系统等。

3．北京凯恩帝数控系统

代表产品有KND100T数控系统。

二、日本代表产品

1．日本FANUC数控系统

日本富士通公司产品，是我国广泛应用的数控系统之一。

2．日本三菱数控系统

三、欧盟代表产品

1．德国西门子数控系统

在我国使用非常广泛，其主流产品有SINUMERIK802S、802C、802D以及810D、840D等。

2．欧盟其他产品

如法国施耐德自动化的NUM1020T、西班牙法格FAGOR自动化公司的8025/8030系列等产品。

第四章日本FANUC典型车削数控系统编程与操作

第四章1节课，共6学时，第1-6学时

学习FANUC系统常用代码指令的含义及应用

G指令中单一固定循环指令的使用

一、FANUC系统准备功能表5min

二、关于M指令的说明15min

三、FANUC0iMATE-TB编程规则20min

四、常用准备功能代码详解5h

讲授，实例训练

4－1指令详解

一、FANUC0iMATE－TB编程规则

1．小数点编程

在本系统中输入的任何坐标字（包括X、Z、I、K、U、W、R等）的数值后必须加小数点，即默认长度单位为μm。

2．绝对方式和增量方式

本系统使用U或W表示增量方式，同时允许绝对方式和增量方式混合编程。

3．进给功能

系统默认进给方式为转进给。

4．程序名的指定

程序名采用字母O加四位数字的格式（O×

），子程序文件名采用同样命名规则。

5．指令简写

系统支持G指令或M指令简写。

二、常用准备功能代码详解

1．G01——直线插补

G01X（U）__Z（W）__F__;

其自动倒圆角或直角用法：

（1）圆角自动过渡

G01X（U）__R__F__；

G01Z（W）__R__F__；

X轴向Z轴过渡倒圆（凸弧）R值为负，Z轴向X轴过渡倒圆（凹弧）R值为正。

2）圆角自动过渡

G01X（U）__C__F__；

G01Z（W）__C__F__；

倒直角用指令C，其符号设置规则同倒圆角。

2．G04——暂停指令

或G04X（U）_____；

使用X，U指延时，其后数字加小数点，单位s；

使用P指延时，其后数字为整数，单位ms

3．G28——返回参考位置

G28X（U）__Z（W）__

该指令的作用是各轴快速移动通过中间点回到参考点。

4．G32——螺纹切削

G32X（U）__Z（W）__F__;

X,Z——螺纹切削终点位置的绝对坐标值。

U,W——螺纹切削终点位置的增量坐标值。

F——表示导程或螺距。

5．G34——变螺距螺纹加工

G34X（U）__Z（W）__F__K__；

用于加工增螺距螺纹或减螺距螺纹。

6．G50——坐标系设定或主轴最大

（1）用于在程序中设定编程坐标系原点的位置，即为预置寄存指令（与G92同）。

（2）也可用于恒线速度加工中，限制主轴最高转速。

其格式为：

G50S__；

7．G96——恒线速度控制

G96S__；

（1）S指用户给定的线速度值。

（2）采用G97指令取消恒线速度功能。

8、G90——单一固定形状循环加工圆柱面及圆锥面

1）车削圆柱面

G90X（U）__Z（W）__F__；

X（U）、Z（W），矩形路线2、3交点C点坐标

图4－1

使用G90操作完成如图所示的1→2→3→4路径的循环操作。

U和W的正负号（+/-）在增量坐标程序里是根据1和2的方向改变的。

使用G90进行加工的过程：

首先刀具达到切削加工的循环起点（1、4交点），接下来到达切削的深度尺寸（1、2交点），然后刀具沿着路线2加工外圆，沿着路线3加工端面，最后刀具沿路线4回到循环起点。

例4－1：

图4－2G90外圆加工程序示例

O4001

N010T0101；

N020M03S1000；

N030G0X105.Z5.；

N040G90X90.Z-80.F0.3；

调用内外直径切削循环粗车

N050X85.；

重复调用切削循环

N060X80.；

N070X75.；

N080X70.；

切削到尺寸

N090G28U0W0；

N100M30；

⑵车削圆锥面

G90X（U）___Z（W）___R___F___;

X（U）、Z（W），梯形路线2、3交点坐标

R，圆锥体大小端的半径差值

G90锥体切削的路径的循环操作如图所示。

U和W的正负号（+/-）在增量坐标里是根据程序改变的。

图4－2

使用G90进行锥体加工的过程：

首先刀具达到切削加工的循环起点，接下来到达锥体小端尺寸（由X和R共同指定），然后刀具沿着锥面加工，沿着路线加工端面，最后刀具回到循环起点。

例4－2：

图4－3G90外锥面加工程序示例

O4002

刀具补偿

N020G0X105.Z5.M03S1000；

N030G90X90.Z-80.R-10.F0.3；

调用锥面切削循环

N040U-10.；

N050G28U0W0；

N060M30；

9．G90——单一固定角度循环加工圆柱及圆锥螺纹

⑴圆柱螺纹加工

G92X（U）___Z（W）___F___;

X（U）、Z（W），矩形路线2、3交点坐标；

F，为工件的螺距。

图4－4

G92螺纹切削的走刀路线与G90同属于矩形路线循环，其中G92后的坐标为每次螺纹切削的终点坐标，即矩形路线2、3交点坐标，F为工件的螺距。

使用G92进行螺纹加工的过程：

首先刀具达到切削加工的循环起点（1、4交点），接下来到达切削的深度尺寸（1、2交点），然后刀具沿着路线2加工螺纹，沿着路线3退刀，最后刀具沿路线4回到循环起点。

（2）车削圆锥螺纹

G92X（U）___Z（W）___R___F___;

X（U）、Z（W），路线2、3交点坐标；

R，圆锥螺纹大小端的半径差值；

使用G92进行锥螺纹加工的过程：

首先刀具达到切削加工的循环起点，接下来到达锥体小端尺寸（由X和R共同指定），然后刀具沿着路线2锥面加工螺纹，沿着路线3退刀，最后刀具回到循环起点。

图4－5

10．G94——单一固定形状循环加工端面及斜面

⑴端面加工

G94