数控车床编程与操作课件.ppt

数控车床编程及操作加工数控车床编程及操作加工认知数控加工认知数控加工工程训练目的工程训练目的 工程训练是一门必修的技术基础课，工程训练是一门必修的技术基础课，通过工程训练，使大家初步接触机械制造通过工程训练，使大家初步接触机械制造生产实际、学习机械制造工艺知识，增强生产实际、学习机械制造工艺知识，增强工程实践能力，提高综合素质，培养创新工程实践能力，提高综合素质，培养创新精神和创新能力，为今后学习及从事与机精神和创新能力，为今后学习及从事与机械工程相关方面的工作奠定较为扎实的基械工程相关方面的工作奠定较为扎实的基础。础。训练要求训练要求 了解机械制造的一般过程，熟悉机械零件的常用加工方法及其所用主了解机械制造的一般过程，熟悉机械零件的常用加工方法及其所用主要设备的工作原理、典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术，了解要设备的工作原理、典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术，了解机械制造工艺知识和一些新工艺、新技术在机械制造中的应用。机械制造工艺知识和一些新工艺、新技术在机械制造中的应用。对简单零件初步具有选择加工方法和进行工艺分析的能力，在主要工对简单零件初步具有选择加工方法和进行工艺分析的能力，在主要工种上应具有独立完成简单零件加工制造的实践能力。种上应具有独立完成简单零件加工制造的实践能力。在劳动观点、质量和经济观念、理论联系实际和科学作风以及遵守安在劳动观点、质量和经济观念、理论联系实际和科学作风以及遵守安全技术操作、热爱劳动、爱护公物、公共卫生等工程技术人员应具有的基全技术操作、热爱劳动、爱护公物、公共卫生等工程技术人员应具有的基本素质方面受到培养和锻炼本素质方面受到培养和锻炼。一、安全教育一、安全教育2.3 数控数控车车床的运动方式床的运动方式2.4 数控数控车车床分类床分类2.5 数控车床主要加工对象数控车床主要加工对象二、概述二、概述2.1 数控车床的组成及主要特点数控车床的组成及主要特点2.2 数控机床的工作原理数控机床的工作原理三、数控三、数控编编程基程基础础4.1 程序的结构与格式程序的结构与格式4.2 常用指令常用指令五、作五、作业业四、数控四、数控车车床床编编程程 一、安全教育一、安全教育实训时须穿符合安全要求的衣着，女生要戴安全帽，长辫要盘起实训时须穿符合安全要求的衣着，女生要戴安全帽，长辫要盘起学生操作机床时，应在指导老师的监督下，实行学生操作机床时，应在指导老师的监督下，实行“一人一机上机操作一人一机上机操作”制，制，其他人在旁观看。其他人在旁观看。机床的设定参数不许随意改动，否则可能发生危险或机床损坏。机床的设定参数不许随意改动，否则可能发生危险或机床损坏。程序输入数控系统后，必须经过程序的试运行（如有模拟功能，先进行程序输入数控系统后，必须经过程序的试运行（如有模拟功能，先进行模拟加工），试切削阶段。确保程序准确无误，工艺系统各环节无相互模拟加工），试切削阶段。确保程序准确无误，工艺系统各环节无相互干涉（如碰刀）现象，方可正式负荷加工。干涉（如碰刀）现象，方可正式负荷加工。机床运行时不要把身体靠在机床上。机床运行时不要把身体靠在机床上。在加工过程中，操作者不能离岗或远离机床。在加工过程中，操作者不能离岗或远离机床。不要把工具和量具放在移动的工件或部件上。不要把工具和量具放在移动的工件或部件上。注意一定要等机床安全停止运转并清除干净工件和刀具上的切屑和异物注意一定要等机床安全停止运转并清除干净工件和刀具上的切屑和异物后，方可装夹或卸下工件。后，方可装夹或卸下工件。数控机床的发展数控机床的发展 1948年，美国帕森（Parsons）公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓用检查样板的机床时，首先提出计算机控制机床的设想，在麻省理工学院（MIT）的协助下，于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补且连续控制的立式数控铣床。我国于1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床。数控机床的特点及应用2.1 数控机床的工作原理数控机床的工作原理 数控机床进行加工，首先必须将工件的几何数据和工艺数数控机床进行加工，首先必须将工件的几何数据和工艺数据等加工信息按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用据等加工信息按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加工适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。最基本的信息和指令包括：各坐标轴的进给规定有序地动作。最基本的信息和指令包括：各坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量等。速度、进给方向和进给位移量等。加加工工程程序序计计 算算 机机 数数 控控 装装 置置 机机床床伺服驱动伺服驱动系统系统辅助控制辅助控制装置装置位置检测位置检测反馈系统反馈系统速度检测速度检测2.2 数控机床的组成及主要特点数控机床的组成及主要特点 目前数控机床一般都采用计算机数控系统目前数控机床一般都采用计算机数控系统(计算机数字计算机数字的控制简称的控制简称 CNC)。数控机床由输入输出装置，数控装置数控机床由输入输出装置，数控装置(CNC)，伺服驱，伺服驱动及位置检测，辅助控制装置动及位置检测，辅助控制装置,机床本体等几部分组成。机床本体等几部分组成。数控机床的主要特点是输入存储、数控加工、插补运算数控机床的主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过程序来实现。以及机床各种控制功能都通过程序来实现。2.3 数控车床的运动方式数控车床的运动方式 数控车床与数控铣床的运动方式数控车床与数控铣床的运动方式 虽然数控车床和数控铣床的运动配置有不同的虽然数控车床和数控铣床的运动配置有不同的形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标方形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标方向，但编写程序时，均采用假设工件不动，刀具相向，但编写程序时，均采用假设工件不动，刀具相对移动的原则编写程序。对移动的原则编写程序。数控编程的原则数控编程的原则数控铣床：刀具旋转，工件相对移动数控铣床：刀具旋转，工件相对移动数控车床：工件旋转，刀具相对移动数控车床：工件旋转，刀具相对移动数控车床的分类数控车床的分类按车床主轴位置分类：按车床主轴位置分类：卧式数控车床、立式数控车床卧式数控车床、立式数控车床按车床刀架数量分类：按车床刀架数量分类：单刀架数控车床、双刀架数控车床单刀架数控车床、双刀架数控车床 按车床功能分类：按车床功能分类：经济型数控车床、全功能型数控车经济型数控车床、全功能型数控车床、车削中心床、车削中心 立式数控车床立式数控车床15卧式数控车床卧式数控车床刀架数量分类刀架数量分类 单刀架数控车床单刀架数控车床 按刀架数量分类按刀架数量分类 双刀架数控车床双刀架数控车床经济型数控车床经济型数控车床全功能型数控车床全功能型数控车床数控车视频数控车视频1车削中心车削中心 车削中心是以标准型数控车床为主体，配备刀库、自动换刀器、分度装置、铣削动力头和机械手等部件，实现多工序复合加工的车床。在车削中心上，工件在一次装夹后，可以完成回转类零件的车、铣、钻、铰、螺纹加工等多种加工工序的加工。车削中心的功能全面，加工质量和速度都很高，但价格也较贵。Part2_MoriMT_AVI_1024_768（车铣中心）.exe车削加工中心车削加工中心车削中心加工视频常见加工对象常见加工对象C加工加工浙江凯达浙江凯达CAK6136型数控车床的型数控车床的主要技术参数主要技术参数最大车削直径，最大车削直径，mm mm 360360最大车削长度，最大车削长度，mm mm 750750最大棒料直径，最大棒料直径，mm mm 4242主轴通孔直径，主轴通孔直径，mm mm 5454刀架工位数刀架工位数 4 4主轴电动机功率，主轴电动机功率，kwkw 7.5/11 7.5/11X X轴电动机功率，轴电动机功率，kwkw 0.6 0.6 Z Z轴电机功率，轴电机功率，kwkw0.60.6刀架的最大刀架的最大X X向行程，向行程，mmmm 180 180刀架的最大刀架的最大Z Z向行程，向行程，mmmm 520 520允许最大工件回转直径，允许最大工件回转直径，mm mm 380380主轴转速，主轴转速，r/minr/min402000402000最大移动速度，最大移动速度，m/minm/min X X、Z Z向均为向均为5 5四、常见的数控车床控制系统四、常见的数控车床控制系统常用的数控车床系统有：常用的数控车床系统有：日本的FANUC公司的0T、3T、5T、6T、10T、11T、0TC、0TD、0TE、7CT、16018TC、160180TC、0i等，德国的SIEMENS公司的802S、802C、802D、810D、840D、840Di、840C等，国内生产的数控车床系统国内生产的数控车床系统北京机床研究所的1060系列，北京凯恩帝数控公司KND-500系列，广州数控设备厂GSK980T系列，大连大森公司的R2F6000型 华中数控公司的世纪星21T1）切断刀）切断刀*2）90左偏刀左偏刀*3）90右偏刀右偏刀*4）弯）弯头车刀头车刀*5）直头车刀）直头车刀*6）成型车刀）成型车刀*7）宽刃）宽刃精车刀精车刀8）外螺纹车刀）外螺纹车刀*9）端面车刀）端面车刀*10）内）内螺纹车刀螺纹车刀*11）内槽车刀）内槽车刀*12）通孔车刀）通孔车刀*13）盲孔车刀盲孔车刀一、数控机床的坐标系一、数控机床的坐标系1、坐标轴及运动方向的规定 笛卡儿坐标系（右手坐标系）坐标正向规定：一般取远离工件的方向（也即工件尺寸增大的方向）为正。2、坐标轴的确定：先确定Z轴（为提供切削功率的轴，一般与主轴平行），再确定X轴，然后根据迪卡尔坐标系（右手坐标系）确定Y轴数控机床的坐标系数控机床的坐标系机床原点、工件原点、参考点机床原点、工件原点、参考点ZX工件原点工件原点a 刀架后置式刀架后置式说明：说明：由于车削加工是围绕主轴中心前后对称的，因此无论是前置还是后由于车削加工是围绕主轴中心前后对称的，因此无论是前置还是后置式的，置式的，X 轴指向前后对编程来说并无多大差别。轴指向前后对编程来说并无多大差别。为适应笛卡尔坐标习惯，编程绘图时按后置式的方式进行表示为适应笛卡尔坐标习惯，编程绘图时按后置式的方式进行表示b 刀架前置式刀架前置式进刀和退刀方式进刀和退刀方式进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。退刀时退刀时，沿轮廓延长线工进退出至工，沿轮廓延长线工进退出至工件附近件附近，再快速退刀。一般先退，再快速退刀。一般先退X轴，后退轴，后退Z轴轴。直径编程方式直径编程方式v在车削加工的数控程序中，在车削加工的数控程序中，X 轴轴的坐标值取为的坐标值取为零件零件图样上的直径值图样上的直径值的编程方式。与设计、标注的编程方式。与设计、标注一致、减少换算。一致、减少换算。v如图所示：图中如图所示：图中A点的坐标点的坐标值为（值为（30，80），），B点的坐标值为（点的坐标值为（40,60）。）。v一般默认直径方式一般默认直径方式。XZ五五、绝对编程与增量编程绝对编程与增量编程 数控编程通常都是按照组成图形的线段或圆弧的端点的坐标来进行的。绝对编程：指令轮廓终点相对于工件原点绝对坐标值的编程方式。增量编程：指令轮廓终点相对于轮廓起点坐标增量的编程方式。程序的结构程序的结构、程序号：、程序号：xxxx（四位数字）（四位数字）、程序段格式：、程序段格式：EOB顺顺序序号号准准备备功功能能尺尺寸寸功功能能进进给给速速度度主主轴轴转转速速刀刀具具指指令令辅辅助助功功能能结结束束符符 F F：进给速度指令：进给速度指令 用于指定加工时刀具的进给速度。用于指定加工时刀具的进给速度。单位：单位：(程序用程序用G98指令时）指令时）或每转（程序用或每转（程序用G99指令时）。指令时）。F:外圆：外圆：0.10.2(mm/r)切断：切断：0.050.050.1(mm/r)0.1(mm/r)园弧：园弧：0.050.050.1(mm/r)0.1(mm/r)S S：主轴转速指令：主轴转速指令：用于指定加工时主轴的转速。用于指定加工时主轴的转速。单位：单位：mm。S:切断：切断：200以下以下粗加工：粗加工：300500精加工：精加工：900以上以上 T T：刀具指令：刀具指令T T功能指令用于选择加工所用刀具。功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式编程格式 T T T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。例：例：T0303 表示选用表示选用0 03号刀及号刀及0 03号刀具长度补偿值和刀尖号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。圆弧半径补偿值。T0300 表示取消表示取消刀具补偿。辅助功能辅助功能M代码代码v辅助功能字由辅助功能字由M地址符及随后的两位数字组成，所以也称为地址符及随后的两位数字组成，所以也称为M功能或功能或M指令。它用来指令数控机床的辅助动作及其状态。指令。它用来指令数控机床的辅助动作及其状态。常用的常用的M功能有：功能有：M00M00：程序暂停，可用程序暂停，可用NC启动命令（启动命令（CYCLE START）使）使 程序继续运行程序继续运行*M01M01：计划暂停，与：计划暂停，与M00作用相似，但作用相似，但M01可以用机可以用机床床“任选停止按钮任选停止按钮”选择是否有效选择是否有效*M03M03：主轴顺时针旋转：主轴顺时针旋转*M04M04：主轴逆时针旋转：主轴逆时针旋转*M05M05：主轴停止：主轴停止*M06M06：换刀换刀 M08M08：冷却液开：冷却液开*M09M09：冷却液关：冷却液关*M30M30：程序停止，程序复位到起始位置。：程序停止，程序复位到起始位置。设定工件坐标系设定工件坐标系编程格式编程格式 G50 XG50 X Z Z 式中式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置，的值是起刀点相对于加工原点的位置，G50使用方法与使用方法与G92类似。类似。例：如图所示设置加工坐标的程序段如下：例：如图所示设置加工坐标的程序段如下：G50 X128.7 Z375.1说明说明1 1、一旦执行一旦执行G50指令建立坐标系，后续的绝对值指指令建立坐标系，后续的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。2、G50G50指令必须跟坐标地址字，须单独一个程序段指令必须跟坐标地址字，须单独一个程序段指定。且一般写在程序开始。指定。且一般写在程序开始。3 3、执行此指令、执行此指令刀具并不会产生机械位移刀具并不会产生机械位移，只建立一，只建立一个工件坐标个工件坐标系系.4、执行此指令之前必须保证刀位点与程序起点（或、执行此指令之前必须保证刀位点与程序起点（或对刀点）符合。对刀点）符合。5 5、该指令为非模态指令。、该指令为非模态指令。准备功能准备功能G代码指令代码指令 准备功能由准备功能由G代码及后接代码及后接2位数字表示。位数字表示。准准备备功功能能G代代码码是是建建立立机机床床或或控控制制数数控控系系统统工工作作方方式式的的一种命令。分别用各组号表示。一种命令。分别用各组号表示。1、模模态态代代码码：也也称称继继效效代代码码，一一经经指指定定一一直直有有效效 直直到后面程序段出现同组代码取代它。到后面程序段出现同组代码取代它。如：如：G00、G01是同组的模态是同组的模态G代码（代码（01组）组）G01 X_*Z_*（G01有效）有效）G00 Z_*（G00有效）有效）2、非非模模态态代代码码：只只在在被被指指定定的的程程序序段段有有效效。如如G04、G50是非模态代码是非模态代码（00组）组）快速定位快速定位G00G00指指令令命命令令机机床床以以最最快快速速度度运运动动到到下下一一个个目目标标位位置置，运运动动过程中有加速和减速，该指令对运动轨迹没有要求。过程中有加速和减速，该指令对运动轨迹没有要求。其指令格式：其指令格式：G00 X(U)_ Z(W)_G00 X(U)_ Z(W)_ 因因为为X轴轴和和Z轴轴的的进进给给速速率率不不同同，因因此此机机床床执执行行快快速速运运动动指指令令时时两两轴轴的的合合成成运运动动轨轨迹迹不不一一定定是是直直线线，因因此此在在使使用用G00指令时，一定要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。指令时，一定要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。如所示的定位指令如下：如所示的定位指令如下：G50 X200.0 Z263.0G50 X200.0 Z263.0 G00 X40.0 Z212.0 G00 X40.0 Z212.0 或或G00 U-160.0 W-51.0G00 U-160.0 W-51.0直线插补指令直线插补指令G01格式：格式：G01 X_ Z_ F_*（模态）（模态）说明：说明：1）执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补）执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补 加工至目标点。移动路线为一直线。加工至目标点。移动路线为一直线。2）该指令为模态指令。其它说明与）该指令为模态指令。其它说明与“G00”相同。相同。编程举例：编程举例：如图所示，命令刀具从点如图所示，命令刀具从点A直线插补至点直线插补至点C，1）绝对编程）绝对编程 N20 G01X40 Z-30*刀具由点刀具由点A直线插补至点直线插补至点B N30 X60 Z-48*刀具由点刀具由点B直线插补至点直线插补至点C2）相对编程）相对编程 N20 G01 W-30*刀具由点刀具由点A直线插补至点直线插补至点B N30 U20 W-18*刀具由点刀具由点B直线插补至点直线插补至点C 6、G02顺圆插补、顺圆插补、G03逆圆插补逆圆插补格式：格式：G02/G03 X_Z_I_K_(R_)F_说明：说明：1)G02为顺圆插补为顺圆插补*G03为逆圆插补，用以在指定平面内按为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削设定的进给速度沿圆弧轨迹切削*2)圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：利用右手圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：利用右手定则为工作坐标系加上定则为工作坐标系加上Y轴，沿轴，沿Y轴正向往负向看去，顺轴正向往负向看去，顺时针方向用时针方向用G02，反之用，反之用G03，如下图：，如下图：图2 G02/G03插补方向3 3）I I、K K分别为平行于分别为平行于X X、Z Z的轴，用来表示圆心的坐标，的轴，用来表示圆心的坐标，因为因为I I，K K后面数值为圆弧起点到圆心矢量的分量后面数值为圆弧起点到圆心矢量的分量（圆心坐标起点坐标圆心坐标起点坐标），故始终为增量值。），故始终为增量值。4)4)当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的方式插补圆弧，方式插补圆弧，R R为圆弧半径，当圆心角小于为圆弧半径，当圆心角小于180180度度时时R R为正为正*大于大于180180度时度时R R为负。为负。图 3 G02/G03 参数说明例例1：如图所示，加工圆弧如图所示，加工圆弧AB、BC，加工路线为，加工路线为CBA，采用圆心和终点（采用圆心和终点（I、K）的方式编程。）的方式编程。1)绝对编程绝对编程N20G03 X120 Z70 R40*加工加工BC N30G02 X88 Z38 R20*加工加工AB2)相对编程相对编程 N10G00 X40 Z110*N20G03 U80 W-40 I0 K-40 F200*（R40）N30G02 U-32 W-32 I0 K-20*（R20）编程注意事项编程注意事项1、X值指定问题：值指定问题：（1）直径编程：）直径编程：X轴坐标值就是图纸上给出的轴坐标值就是图纸上给出的 直径值。直径值。（2）半径编程：）半径编程：X轴坐标值就是离开零件中心轴坐标值就是离开零件中心 大小的距离。大小的距离。2、数控系统问题：、数控系统问题：浙江凯达数控系统浙江凯达数控系统数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤1.审图2.制定工艺方案3.编制程序4.校验程序5.装夹工件6.加工7.检验 综合应用 （看 左下 图 ）程序结束 M30*N120 点G00 Z100 M05 *N110 点G00 X 100*N100 点G02 X27 Z-30 R2.5*N90 点G01 Z-27.5*N80 点G03 X22 Z-11 R2.5*N70O点 点G01 X17 Z-8.5 *N60点 O点G01 X0 F120*N50点 点G00 X29 Z0*N40选 1 号车刀第 1 组刀偏值 T0101N30主轴顺转：1000 r/minN20设定F值：mm/minG00 X100 Z100 F100N10设置程序号O1235*(材料：尼龙棒2760）（用绝对值方式编程，一刀车。)车刀 编程练习 (用绝对值方式编程)(材料尺寸:26 500 )O1237*N10 G00X100 Z100*N20 M03 S600 N25T0101*N30 G00 X27 Z0*N40 G01 X0 F100*N50 X16*N60 X20 Z-2*N70 Z-20*N80 G03 X25 Z-22.5 R2.5*N90 G01 Z-48*N100 G00 X100 Z100 *N110 T0202*N120 G00 X29 Z-49*N130 G01 X0 F50*N140 X300 F300*N150 G00 X100 Z100*N160 M05*N170 M30*%提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal