数控车床编程教案.docx
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数控车床编程教案
数
控
设
备
与
编
程
教案
班级:
08春、秋数控班
专业:
数控加工专业
教师:
秦丽君
课时授课计划
教案课题:
第一章
教案目的:
1.使学生了解数控概念及数控特点
2.使学生掌握数控设备的组成及工作原理
重点:
1.数控系统按伺服分类
教案难点及处理:
难点:
理解开环,闭环,半闭环系统结构图
学时:
6
教案方法:
绘图讲解
引言:
提问:
1、了解数控机床有多少?
2、见过和数控有关系的设备有哪些?
3,为什么报数控专业?
4,想不想学数控?
第一节:
概述
一、数控技术与数控设备
数控技术定义:
NC
数控设备:
数控技术在数控设备中运用广泛,成为机电一体化产品。
二、数控设备的特点
1、适应性强
2、能实现复杂的运动
3、精度高,质量稳定
4、生产率高
5、减轻劳动强度,改善劳动条件
6、有利于生产管理
第二节:
数控设备的组成及工作原理
一、数控设备的组成
输入输出装置——计算机数控装置——伺服系统——受控设备
举人的动作行为:
想喝水<输入信号)——大脑——手去拿——拿茶杯倒水喝
数控机床工作过程:
零件图——编程——输入——数控设备运行——机床工作——零件产品
二、数控设备的重要装置及其功能
1、输入输出装置
2、计算机数控装置
3、伺服系统<重点介绍,画图讲解)
开环系统
闭环系统
半闭环系统
位置检测装置
4、受控设备
第三节:
数控加工设备的分类
一、按工艺用途分类
普通数控机床
数控加工中心
数控特种加工<数控点火花,线切割,激光……)
二、按控制运动的方式分类
点位控制数控机床
直线控制数控机床
轮廓控制数控机床
三、按伺服系统类型分类
开环系统控制数控机床
闭环系统控制数控机床
半闭环系统控制数控机床
四、按控制坐标轴数分类
两坐标轴数控机床
三坐标轴数控机床
两个半轴坐标轴数控机床
五、按数控装置功能分类
低档
中档
高档
作业
习题第3题,第5题,第7题
课时授课计划
教案课题:
第二章数控加工设备的典型机械结构
教案目的:
1、使学生了解数控组成及特点数控特点
2.使学生掌握数控设备工作原理
重点:
1、数控机床的主传动系统
2、数控机床的进给传动系统
教案难点及处理:
难点:
理解数控实现变速方法,和消除传动误差原理
学时:
10
教案方法:
绘图讲解
第一节:
概述
数控机床的结构:
主传动装置——进给传动装置——工作台——床身——刀库——自动换刀——润滑装置——冷却装置——排屑装置等
比一般机床提高精度和高生产率,结构比一般机床有以下6个体现
1、主传动装置方面的改变
2、进给传动装置方面的改变
3、工作台方面的改变
4、配备了刀库和自动换刀装置
5、增加排屑、冷却、润滑等辅助装置
6、机械结构的刚性,抗振性提高
第二节:
数控机床的主传动系统
一、主传动系统的组成几特点
组成:
主轴电动机——变速机构——主轴
特点:
1、采用调速电动机驱动主轴
2、变速机构结构简单
3、变速迅速可靠
4、转速高,功率大,刚性好
二、主传动系统的变速方法<重点内容)
1、无级变速
调速电动机无级变速
机械无级变速
2、分段无级变速
液压拨叉操纵机构
电磁离合器操纵机构
3、内置式调速电动机无级变速
三、数控机床主轴部件
1、主轴部件的组成
2、主轴及其支承
第三节:
数控机床进给传动系统
一、进给传动系统的组成及特点
组成:
伺服电动机——传动装置——工作台——刀架——与传动有关的导轨
特点:
1、采用伺服电动机驱动
2、采用低摩擦的传动副
3、传动副配有传动间隙调整装置
4、工作台的功能多
二、滚珠丝杠螺母副
1、滚珠丝杠螺母副的结构
滚道的法向截面形状<1、单圆弧2、双圆弧)
滚珠的循环方式<1、外循环2、内循环)
2、滚珠丝杠螺母副轴向间隙调整
垫片调隙法
螺纹调隙法
齿差调隙法
三、无间隙齿轮传动副
1、直齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法
2、斜齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法
3、锥齿圆柱齿轮传动副的间隙消除法
四、导轨
1、滚动导轨
滚珠导轨——滚针导轨——滚柱导轨
特点:
容易制造,成本低,但接触面积小,刚度低,所以承载能力小,适用于运动部件质量小和切削力较小的机床
滚动导轨的间隙调整和预紧
垫片调整
斜镶条调整
平镶条调整
2、滑动导轨
帖塑导轨——注塑导轨
优点:
摩擦特性好
耐磨性好
减振性好
工艺性好
3、静压导轨
五、工作台
1、分度工作台
插销式分度工作台——结构——工作原理
齿盘式分度工作台——结构啊—工作原理
2、回转工作台
开环数控回转工作台——结构——工作原理
闭环数控回转工作台——结构——工作原理
3、交换工作台
第四节:
自动换刀装置
一、刀架式自动换刀装置
1、方刀架
方刀架换刀工作原理
2、回转刀架
回刀架换刀工作原理
3、动力刀架
动刀架换刀工作原理
二、刀库式自动换刀装置
1、刀库
刀库的形式:
圆盘式刀库
链式刀库
自动选刀方式
顺序选刀方式
任意选刀方式<刀具编码法、刀座编码法、计算机记忆法)
2、换刀装置
无机械手换刀
机械手换刀
第五节:
排屑装置
一、排屑装置的作用
影响加工质量,或者无法加工,大量的热量,热变形,都影响加工精度,所以迅速有效的排屑是非常重要的。
二、排屑装置的结构形式
1、平板链式排屑装置
2、刮板式排屑装置
3、螺旋式排屑装置
课时授课计划
教案课题:
第三章数控加项目序编程的基本知识
教案目的:
1.使学生了解数控编程基本知识
2.使学生掌握机床坐标轴,机床坐标系、机床零点和机床参考点
及简单的编程格式
重点:
1.机床坐标轴,机床坐标系
教案难点及处理:
难点:
相对坐标计算
教案方法:
绘图讲解
学时:
4
第一节:
程序编制的基本内容与方法
一、程序编制的基本内容
1、分析零件图样<材料、形状、尺寸、精度、热处理……)
2、确定工艺过程<工夹具、装夹定位、加工路线、加工刀具选择、切削用量……)
3、计算刀具运动轨迹的坐标值<绝对坐标、相对坐标)
4、编写加项目序
5、程序输入数控系统手动数据输入
用控制介质输入
通过机床通讯接口输入
6、程序校验与首件试切
二、程序编制的方法
1、手工编程
2、计算机辅助编程数控语言编程
图形交互式编程
第二节:
程序编制中常用的术语
一、程序编制中的坐标系
1、机床坐标轴
为简化编程和保证程序的通用性,对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准。
规定直线进给坐标轴用X,Y,Z表示,常称基本坐标轴。
右手笛卡儿直角坐标系:
X,Y,Z坐标轴的相互关系用右手定则决定,大姆指的指向为X轴的正方向,食指指向为Y轴的正方向,中指指向为Z轴的正方向。
2、工件坐标系、程序原点和对刀点
工件坐标系是编程人员在编程时使用的,编程人员选择工件上的某一已知点为原点<也称程序原点),建立一个新的坐标系,称为工件坐标系。
二、编程参考点
1、机床坐标系、机床零点和机床参考点
机床坐标系是机床固有的坐标系,机床坐标系的原点称为机
床原点或机床零点。
在机床经过设计、制造和调整后,这个原点
便被确定下来,它是固定的点。
2、工件原点<程序零点)
工件坐标系的原点,可以任意的设定,对刀来具体确定的。
3、对刀点<程序起点)
刀具相对零件运动的起点,选择在容易找正、加工中便于检查,编程容易计算的地方。
4、换刀点
方便换刀不碰对机床和工件安全的地方。
一般可选在对刀点或者机床原点上。
三、编程方式<绝对坐标、增量坐标)
课时授课计划
教案课题:
第三章:
加项目序的结构与格式
教案目的:
2.使学生了解指令字的格式
2.使学生掌握程序的一般结构教案重点及处理
重点:
2.指令字的格式
2.程序的一般结构
教案难点及处理:
难点:
指令字的格式
教案方法:
绘图讲解
学时:
2
四、加项目序结构与格式
一.引言:
一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。
一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的,而每个程序段是由若干个指令字组成的。
二.加项目序的组成
一个指令字是由地址符(指令字符>和带符号<如定义尺寸的字)或不带符号<如准备功能字G代码)的数字数据组成的。
程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。
在数控程序段中包含的主要指令字符下所示。
%1000
N01G00U50W60
N10G01U100W500F150S300M03
N......
N200M30
1、程序开始
2、程序内容
3、程序结束
二.程序段的组成与格式
一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。
程序段的格式定义了每个程序中功能字的句法,如下所示:
N01M03S800TO1
N02G01X20Z-4F100
N01、N02程序段号
M03辅助功能
S800主轴转速
TO1刀具选择
G01准备功能
X20Z-4尺寸地址
F100刀具进给功能
三、模态指令,非模态指令
N01G00X10Z5;将刀具快速移到点<10,5)
N02GOOX20Z5;将刀具快速移到点<20,5)
其中第二行的GOO和Z5可以省略不写
如下:
N01G00X10Z5;将刀具快速移到点<10,5)
N02X20;将刀具快速移到点<20,5)
四、主程序与子程序
五、最小输入增量与最小指令增量
六、插补功能
第三节编程时常用的工艺指令
工艺指令大体上可以分为两大类:
1、准备性工艺指令又称准备功能G指令
2、辅助性工艺指令有MFST
课时授课计划
教案课题:
准备功能G指令
教案目的:
1..使学生了解绝对值编程G90与相对值编程G91
2.使学生掌握坐标系设定G50(G92>
教案重点及处理:
重点:
1.绝对值编程G90与相对值编程G91
2.手动对刀设定工件坐标系
难点:
坐标系设定G50
教案方法:
绘图,仿真讲解
学时:
2
一.引言:
加工前要建立坐标系,本节介绍有关坐标系绝对值编程G90与相对值编程G91及坐标系设定G50(G92>
二.有关坐标系和坐标的G功能
(1>绝对值编程G90与相对值编程G91
格式:
G90,91
说明:
G90:
绝对值编程,每个编程坐标轴上的编程值是相对于
程序原点的。
G91:
相对值编程,每个编程坐标轴上的编程值是相对于
前一位置而言的,该值等于沿轴移动的距离。
绝对编程时,用G90指令后面的X、Z表示X轴、Z轴的坐
标值;
增量编程时,用U、W或G91指令后面的X、Z表示X轴、
Z轴的增量值;
程序中G90、G91为模态功能,可相互注销,G90为缺省值。
例1.
三.标系设定G92
格式:
G50 说明: X、Z: 对刀点到工件坐标系原点的有向距离。 四,进给控制指令 (1>快速定位G00 格式: G00X 说明: X、Z: 为绝对编程时,快速定位终点在工件坐标系中的 坐标; U、W: 为增量编程时,快速定位终点相对于起点的位移 量; <2)直线插补指令G01 格式: G01X 说明: X、Z: 为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标; U、W: 为增量编程时终点相对于起点的位移量; F_: 进给速度。 G01指令刀具以联动的方式,按F规定的进给速度,从 当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线>移动到程序 段指令的终点。 G01是模态代码,可由G00、G02、G03或G32功能注销。 课时授课计划 教案课题: 圆弧进给G02/G03、G04、G28、G29 教案目的: 1.使学生掌握圆弧进给G02/G03 教案重点及处理: 重点: 1.使学生掌握圆弧进给G02/G03 难点: 圆弧进给G02/G03用相对坐标表示格式 教案方法: 绘图,联系结合 学时: 4 圆弧进给G02/G03 一引言: 圆弧插补G02/G03,是在加工平面内完成圆弧的加工在数控车 数控铣中都要用到。 一、圆弧进给G02/G03 格式: G02/G03X_Z_R_ G02/G03X_Z_I_K__F_ G02/G03指令刀具,按顺时针/逆时针进行圆弧加工。 圆弧插补G02/G03的判断,是在加工平面内,根据其插补时的旋 转方向为顺时针/逆时针来区分的。 加工平面为观察者迎着Y轴的 指向,所面对的平面。 二、暂停指令G04 格式: G04P_<非模态指令) 说明: P: 暂停时间,单位为s。 G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。 在执行含G04指令的程序段时,先执行暂停功能。 G04可使刀具作短暂停留,以获得圆整而光滑的表面。 该指令除用于切槽、钻镗孔外,还可用于拐角轨迹控制。 三、回参考点控制指令 (1>自动返回参考点G28 格式: G28X_Z_ 说明: X、Z: 绝对编程时为中间点在工件坐标系中的坐标; U、W: 增量编程时为中间点相对于起点的位移量。 G28指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点,然后再从中间点返回到参考点。 一般,G28指令用于刀具自动更换或者消除机械误差,在执行该指令之前应取消刀尖半径补偿。 在G28的程序段中不仅产生坐标轴移动指令,而且记忆了中间点坐标值,以供G29使用。 电源接通后,在没有手动返回参考点的状态下,指定G28时,从中间点自动返回参考点,与手动返回参考点相同。 这时从中间点到参考点的方向就是机床参数“回参考点方向”设定的方向。 (2>自动从参考点返回G29 格式: G29X_Z_ 说明: X、Z: 绝对编程时为定位终点在工件坐标系中的坐标; U、W: 增量编程时为定位终点相对于G28中间点的位移量。 G29可使所有编程轴以快速进给经过由G28指令定义的中间 点,然后再到达指定点。 通常该指令紧跟在G28指令之后。 G29指令仅在其被规定的程序段中有效。 课时授课计划 教案课题: 辅助功能M指令,其他功能指令 教案目的: 1.使学生掌握常用的辅助指令,并能灵活运用 教案重点及处理: 重点: 1.辅助指令 难点: 辅助指令的区别 教案方法: 看附录表格讲解 学时: 2 辅助功能 (1>程序暂停M00执行到M00指令时,将暂停执行当前程序,以方便操 作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作 (2>程序结束M02当CNC执行到M02指令时,机床的主轴、进给、冷却液全部 停止,加工结束。 (3>程序结束并返回到零件程序头M30 M30和M02功能基本相同,只是M30指令还兼有控制返回到 零件程序头(%>的作用。 (4>子程序调用M98及从子程序返回M99 M98用来调用子程序。 M99表示子程序结束,执行M99使控制返回到主程序 (5>主轴控制指令M03、M04、M05 (6>冷却液打开、停止指令M07、M09 (7>主轴功能S、进给功能F和刀具功能T a.主轴功能S控制主轴转速,其后的数值表示主轴速度,单位为 转/每分钟(r/min>。 b.F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度 c.T代码用于选刀,其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀 具补偿号。 第四节编制程序时的工艺处理 一、零件加工的工艺分析 1、毛坯的安装性 2、毛坯材质的加工性 3、刀具运动的可行性 4、零件尺寸标注对编程的适应性 5、零件结构工艺性对数控加工的适应性 二、对刀点和换刀点的确定 三、加工路线的确定 四、刀具和切削用量的选择 课时授课计划 教案课题: 单一固定循环G90的学习及应用 教案目的: 1.理解单一固定循环G90的功能,走刀轨迹; 2.使学生理解G90中各的参数的含义, 3.掌握复合循环G90的编程方法 教案重点 1.单一固定循环G90的功能 2.走刀轨迹及编程方法; 教案难点 走刀轨迹及编程方法; 教案方法: 绘图讲解 学时: 2 单一固定循环 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 圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环,圆柱面单一固定循环如图3.28所示,圆锥面单一固定循环如图3.30所示。 图3.28圆柱面切削循环 图3.29G90的用法<圆柱面) 图3.30圆锥面切削循环 图3.31端面切削循环 图3.32锥面端面切削循环 图3.33G94的用法<锥面) <1)圆柱面切削循 编程格式G90X(U>~Z(W>~F~ 式中: X、Z--圆柱面切削的终点坐标值; U、W--圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。 例: 应用圆柱面切削循环功能加工图3.29所示零件。 N10G50X200Z200T0101 N20M03S1000 N30G00X55Z4M08 N40G01G96Z2F2.5S150 N50G90X45Z-25F0.2 N60X40 N70X35 N80G00X200Z200 N90M30 <2)圆锥面切削循环 编程格式G90X(U>~Z(W>~R~F~ 式中: X、Z-圆锥面切削的终点坐标值; U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标; R-圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。 如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标,R值为负,反之为正。 如图3.30所示。 例: 应用圆锥面切削循环功能加工图3.30所示零件。 …… G01X65Z2 G90X60Z-35R-5F0.2 X50 G00X100Z200 …… 课时授课计划 教案课题: 单一固定循环G94的学习及应用 教案目的: 1.理解单一固定循环G94的功能,走刀轨迹; 2.使学生理解G94中各的参数的含义, 3.掌握复合循环G94的编程方法 教案重点 3.单一固定循环G94的功能 4.走刀轨迹及编程方法; 教案难点 走刀轨迹及编程方法; 教案方法: 绘图讲解 学时: 2 端面切削循环 端面切削循环是一种单一固定循环。 适用于端面切削加工,如图3.31所示。 <1)平面端面切削循环 编程格式G94X(U>~Z(W>~F~ 式中: X、Z-端面切削的终点坐标值; U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。 例: 应用端面切削循环功能加工图3.31所示零件。 …… G00X85Z5 G94X30Z-5F0.2 Z-10 Z-15 …… <2)锥面端面切削循环 编程格式G94X(U>~Z(W>~R~F~ 式中: X、Z-端面切削的终点坐标值; U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标; K-端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。 当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负,反之为正。 如图3.32所示。 例: 应用端面切削循环功能加工图3.33所示零件。 …… G94X20Z0R-5F0.2 Z-5 Z-10 …… 课时授课计划 教案课题: 单一固定循环G92的学习及应用 教案目的: 1.理解单一固定循环G92的功能,走刀轨迹; 2.使学生理解G92中各的参数的含义, 3.掌握复合循环G92的编程方法 教案重点 1、单一固定循环G92的功能 2、走刀轨迹及编程方法; 教案难点 走刀轨迹及编程方法; 教案方法: 绘图讲解 学时: 2 螺纹切削循环指令 螺纹切削循环指令把“切入-螺纹切削-退刀-返回”四个动作作为一个循环<如图3.44所示),用一个程序段来指令。 编程格式G92X(U>~Z(W>~I~F~ 式中: X(U>、Z(W>-螺纹切削的终点坐标值;I-螺纹部分半径之差,即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。 加工圆柱螺纹时,I=0。 加工圆锥螺纹时,当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时,I为负,反之为正。 例: 试编写图3.45所示圆柱螺纹的加项目序。 图3.44螺纹切削循环 图3.45圆柱螺纹切削循环 图3.46圆锥螺纹切削循环应用 ……G00X35Z104G92X29.2Z53F1.5X28.6X28.2X28.04G00X200Z200…… 例: 试编写图3.46所示圆锥螺纹的加项目序。 ……G00X80Z62G92X49.6Z12I-5F2X48.7X48.1X47.5X47G00X200Z200…… 课时授课计划 教案课题: 外圆粗车复合循环G71及应用 教案目的: 1.理解外圆粗车复合循环G71的功能,走刀轨迹; 2.使学生理解G71中各的参数的含义, 3.掌握复合循环G71的编程方法 教案重点 1、外圆粗车复合循环G71的功能 2、走刀轨迹及编程方法; 教案难点 走刀轨迹及编程方法; 教案方法: 绘图讲解 学时: 4 一、复习引入: 1.简单循环: 外径切削简单循环G90X_Z_F_ 2.简单循环的特点: (1>一条指令完成四个动作,形成一个简单循环,切除一层金属,比用G00,G01写四段程序要简单得多; (2>一条G90指令不能实现多层切削使毛坯形状接近工件形状,要实现多层切削,,就必须多次重复使用该命令,显然编程很烦琐; 有没有一种办法,用一条指令就能完成粗加工多层切削,使毛坯形状接近工件形状呢? 答案是肯定的。 二、外径粗车复合循环G71 <一)G71粗加工循环指令刀具的轨迹: 如右图: 要用棒料加工出图示零件,其数控工艺过程是: 粗车<去除大量余量并留精加工余量△z、△x/2)→精车<去除余量达到图纸要求),其轨迹如右图,根据精加工的加工路线及粗加工的吃刀量,系统会自动计算粗加工走刀路线和走刀次数。 <二)格式: G71U(△D>R(E> G71P(NS>Q(NF>U(△u>W(△w>F(f>S(s>T(t> 参数说明: •△D: 切削深度(每次切入量>mm •E: 每次退刀量; •NS: 精加工路径第一程序段的段号; •NF: 精加工路径最后程序段段号; •△U: X方向精加工余量; •△W: Z方向精加工余量 •f,s,t: 粗加工时所用的走刀速度、主轴转速、刀具号; <四)G71的特点: <1)只要指定精加工的加工路线及粗加工的吃刀量,系统会自动计算粗加工走刀路线和走刀次数; <2)切削进给方向平行于Z轴; <3)粗加工之后会自动进行精加工 <五)、G71编程实例 例14: 用外径粗加工复合
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