《数控车床编程与加工》实训教案.docx
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《数控车床编程与加工》实训教案
课题1数控车床基本程序指令及应用
学时2
一、教学目的和要求
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
二、重点难点
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
三、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
N20G0X100Z100程序段2
N30G0X26Z0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%(或O)后跟1—4位数字组成,如:
%123,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
%1234
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。
课题2数控车床编程训练
学时4
一、教学目的和要求
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
二、重点难点
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
三、实训内容
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
四、实训设备
CK6230数控车床14台
五、实训步骤
实训步骤见《数控车床编程与操作实训指导书》
六、小结
本课题对数控车床(CK6230)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。
课题3数控车床基本程序指令及应用
学时2
一、教学目的和要求
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
二、重点难点
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
三、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。
4.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
%123%1%2
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
%123;
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
%1234;
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。
课题4数控车床零件程序编制及模拟加工训练
学时4
一、教学目的和要求
1.熟练掌握数控车床操作面板上各按键的功用及使用方法
2.掌握G02、G03指令与G01、G00指令的应用和编程方法
3.掌握子程序M98、M99、C、R倒角在程序编制中的应用
4.熟练掌握程序的输入及修改方法
5.熟练掌握程序输入的正确性及检验
二、重点难点
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
三、实训内容
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
四、实训设备
CK6230数控车床14台
五、实训步骤
实训步骤见《数控车床编程与操作实训指导书》
六、小结
本课题对数控车床(CK6230)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。
课题5数控车床固定循环编程及应用
学时2
一、教学目的和要求
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
二、重点难点
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
三、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
其轨迹如图5-4所示,由4个步骤组成。
图5-4
3.编程实例
(1)G80编程实例
图5-5图5-6
图5-5加工程序图5-6加工程序
%123%1234
N1T0101G94M3S700N1M03S600G95T0101
N2G0X35Z51N2G0X40Z50
N3G80X30Z20F300N3G91G80X-10Z-30I-5F0.1
N4G80X27Z20F300N4X-13Z-30I-5
N5G80X24Z20F300 N5X-16Z-30I-5
N6G0X100Z100N6X100Z100
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