数控车床编程基础教案.docx
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1、其次章 数控车床编程根底教 案课 题第一节数控加工的根本过程及其坐标系课 时2教学目标1. 了解数控车床加工的根本过程2. 理解数控车床编程的概念及内容3.把握数控机床的坐标系教学重点 1. 数控编程的概念及内容难点2. 数控机床的坐标系教学过程主 要 教 学 内 容 及 步 骤一、数控机床编程概念1. 数控编程概念1) 数控加工程序依据被加工零件的图纸及其技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息,按数控系统所规定的指令和格式编制的数控加工指令序列,就是数控加工程序,或称零件程序。2) 数控编程制备数控加工程序的过程称为数控加工程序编制,简称数控编程(NC programming)。2. 数控编
2、程的内容及步骤图 1图 1 数控车床编程过程(1) 分析零件图样(2) 确定工艺过程(3) 图形的数学处理(4) 编写程序单及程序的输入(5) 程序校验(6) 首件试切3. 数控编程方法1手工编程含义:依据数控系统规定的功能指令代码和程序格式编写出数控加工程序单。整个编程的过程分析零件图确定加工工艺数值计算编写零件加工程序单制备把握介质程序校验都是由人工完成。特点:这种方式比较简洁,简洁把握,适应性较大。应用范围:适用于加工外形不太简洁的如点位加工、由直线和圆弧组成的轮廓加工、计算量不大的零件。2自动编程含义:是经过计算机关心设计和计算机关心制造 CAD/CAM处理,由计算机自动生成加工程序。
3、特点:这种方式适应面广、效率高、程序质量好,但投资大,把握起来需要确定时间。适用范围:适用于加工外形简洁的如具有非圆曲线、列表曲线和曲面组成的零件编程,以及各类柔性制造系统FMS和集成制造系统CIMS,应用广泛。二、数控机床的坐标系 1.机床坐标系的命名规定1) 规定不管是刀具移动,还是工件移动,一律假定刀具相对于静止的工件移动。刀具与工件之间距离增大的方向为坐标轴的正方向。2) 机床坐标系为了确定机床的运动方向和移动的距离,要在机床上建立一个坐标系,这个坐标系就是标准坐标系,也叫机床坐标系,机床坐标系承受右手笛卡尔坐标系。图2右手笛卡尔坐标系 图3机床坐标系的建立2.机床坐标轴方向和方位确实
4、定1) Z轴的规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴,如数控铣床主轴带动刀具旋转,与主轴平行的坐标即为Z坐标 ,如图4所示;图4立式数控铣床坐标系取刀具远离工件的方向为其正方向,如钻孔时钻入工件的方向为负方向,而退出方向为正方向;对于没有主轴的机床, 如牛头刨床取垂直于装夹工件的工作台的方向为Z轴方向;假设机床有几个主轴,则选择其中一个与装夹工件的工作台垂直的主轴为主要主轴,并以它的方向作为Z轴方向。2) X轴的规定X轴位于与工件定位平面相平行的水平面内,且垂直于Z轴。对于工件旋转的机床,X轴在水平面内且垂直于工件旋转轴线,刀具离开工件的方向为正方向,如图5所示;对于刀具旋转的机床,假设主轴是垂
5、直的,从主轴向立柱看时, X轴的正方向指向右方。假设主轴是水平的,当从主轴向工件看时,X轴的正方向指向右方,如图6 所示。对于无主轴的机床(如刨床),则选定主要切削方向为X轴正方向。图5工件旋转的机床图 6卧式数控铣床的机床坐标系3) Y轴确实定Y轴方向可依据已确定的Z轴、X轴方向,用右手直角笛卡儿坐标系来确定。4回转轴绕X轴回转的坐标轴为A,绕Y轴回转的坐标轴为B,绕Z轴回转的坐标轴为C,方向承受右手螺旋定则。5附加坐标轴假设机床除有X、Y、Z主要的直线运动坐标外,还有平行于它们的坐标运动,则应分别命名为U、V、W。作业布置课后习题教后小记数控编程的完整生疏,数控机床坐标系的规定和原则是学习
6、这门课程的根底。应要求学生完全把握。其次章 数控车床编程根底教 案课题教学目标其次节 数控车床的编程原则1. 把握确定编程与增量编程的方法和区分2.理解工件坐标系的几种设定方法3. 把握单位设置、进给量设置、主轴转速设置4. 把握 G00、G01 指令的运用课时2教学重点难点 1.直径编程、半径编程和极坐标编程2. 单位设置、进给量设置、主轴转速设置3. G00、G01指令的运用教学内容一、数控车床编程规章1. 确定编程与增量值编程1) 确定编程:确定编程是依据预先设定的编程原点计算出确定值坐标尺寸进展编程的一种方法,即承受确定值编程时,全部编入的坐标值全部以编程零点为基准。并用地址 X,Z
7、进展编程X 为直径值。如以以下图, 刀具由 A 点移动到 B 点,用确定坐标表示 B 点的坐标为X30.0,Z70.0。图 7 确定坐标编程图 8 增量坐标编程2) 增量编程:增量编程是依据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法,即承受增量坐标编程时,全部编入的坐标值均以前一个坐标位置作为起终点来计算运动的位置矢量。即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的。用地址 U,W 代替 X,Z 进展编程。U,W 的正负方向由行程方向确定,行程方向与机床坐标方向一样时为正,反之为负。如以以下图,刀具由 A 点移动到 B 点,用增量坐标表示 B 点的坐标为U-30.0,W-40.0。3) 混合编
8、程:确定值编程与相对值编程混合起来进展编程的方法叫混合编程。如以以下图,刀具由 A 点移动到 B 点,用混合坐标表示 B 点的坐标为X30.0,W-40.0。2. 直径编程和半径编程1) 数控车床承受直径编程更简洁、直观。2) 数控车床出厂时均设定为直径编程,如需用半径编程则需要更改系统中的相关参数,使系统处于半径编程状态。 3当承受确定值编程时,径向尺寸 X 以直径表示;4当承受增量坐标编程时,以径向实际位移量的 2 倍来表示,并附上方向符号正号可以省略。如:“G00 U5.0表”示刀具执行完这句程序后刀具 X 向的移动量为 2.5mm, 移动方向为 X 的正向。3. 极坐标编程图 9 极坐
9、标编程4. 小数点编程对于距离,小数点的位置单位是 mm 或 in;对于时间,小数点的位置单位是 s秒。程序中有无小数点的含义根本不同。无小数点时,与参数设定的最小输入增量有关。在程序中,小数点的有无可混合使用。在暂停指令中,小数点输入只允许用于地址 X 和 U,不允许用于地址 P。二、设定工件坐标系 用 G50 设置工件坐标系指令格式:G50 X_ Z_X Z为刀尖起始点距工件原点在 X、Z 方向的距离执行此程序段只建立工件坐标系,刀具并不产生运动,且刀具必需放在程序要求的位置上。该坐标系在机床重开机时消逝,是临时的坐标系。图 10 临时的坐标系选左端面为工件原点G50 X150.0 Z10
10、0.0选右端面为工件原点G50 X150.0 Z20.0用 G54G59 设置工件坐标系图 11MDI 方式输入各坐标系的坐标原点说明: 使用该组指令时,必需先用 MDI 方式输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。其存放的是当前工件坐标系与机床坐标系之间的差值,与刀具所停位置无关。工件坐标系一旦选定,就确定了工件坐标系在机床坐标系的位置,后续程序中均以此坐标系为基准。坐标系存储在机床中,故重开机仍存在,但须先返回参考点。为模态指令,可相互注销。例:如图使用工件坐标系编程:要求刀具从当前点移动到 A 点,再从 A 点移动到 B 点。图 12 工件坐标系编程G54 G00 X40.0 Z3
11、0.0; G59 G00 X30.0 Z30.0;三、 切削用量的单位设置1.单位设置指令 G20/G21格式: G20 英制尺寸,单位为英寸 G21 公制尺寸,单位为毫米注:为模态指令,可相互注销。默认为公制 G21换算关系: 1 英寸=25.4 毫米2.进给速度单位设置指令G99、G981每转进给量指令G99格式:G99(F) ;F 后面指主轴每转进给量进给速度 mm/r 图13 每转进给量例如:G99 F0.3;表示每转进给量 0.3 。2每分钟进给量指令G98输入格式:G98(F) ;F 后面指主轴每分钟进给量进给速度 mm/min例如:G98 F80;表示每分钟进给量 80 。说明:
12、 G98、G99 为模态指令,默认为 G99。 F 为模态指令,且在插补指令G01/G02/G03中必需指定F,但快速定位G00与 F 无关。3.主轴 S 功能指令G50、G96、G971主轴最高转速的设定G50 格式:G50S;S 为主轴最高转速,单位:r/min。例如:G50 S1500;表示设定主轴最高转速为 1500r/min。说明:使用恒线速把握切削时,为防止主轴转速过高而使用最高转速限制。2设定主轴线速度恒定指令G96格式:G96S;主轴速度以恒定线速度m/min值输入例如: G96 S200;表示切削速度为 200m/min。说明:当工件直径变化时主轴每分钟转数也随之变化,这样就
13、可保证切削速度不变,从而提高了切削质量。3直接设定主轴转速指令G97 格式:G97S;主轴速度用转速设定,单位为 r/min。例如:G97 S1000;表示主轴转速为 1000 r/min。说明: G96、G97 均为模态指令,可相相相互互互注销;默认为 G97。 使用完 G96 后,必需准时用 G97 取消。四、 插补指令作业教学后记1.快速点定位指令GOO定位指令命令刀具以点位把握方式从刀具所在点快速移动到目标位置, 无运动轨迹要求,不需特别规定进给速度。输入格式:G00 X(U)Z(W) ;“X(U)Z(W)”目标点的坐标;X(U)坐标按直径值输入;“;”表示一个程序段的完毕。图 14快
14、速点定位确定坐标编程为:G00X40.0Z56.0; 相对坐标编程为:G00U-60.0W-30.5; 2.直线插补指令G01直线插补指令用于直线或斜线运动。可使数控车床沿 x 轴、z 轴方向执行单轴运动,也可以沿 x、z 平面内任意斜率的直线运动。输入格式:G01 X(U)Z(W)F;“X(U)Z(W)”目标点的坐标;F 为进给速度图 15 直线插补确定坐标编程为:G01 X40.0 Z20.1F0.2;相对坐标编程为:G01 U20.0W-25.9F0.2;课后习题确定编程与增量编程的方法和区分、单位设置、进给量设置、主轴转速设置、是编程的前题条件,根本指令G00、G01是最常用的两条指令
15、,要留意各自的适用场合。其次章 数控车床编程根底 教 案课 题教学目标教学重点难点第三节 圆弧插补指令1. 圆弧顺逆的推断前置刀架与后置刀架2. 把握G02/G03指令的格式3. G41、G42指令的区分4. 刀具半径补偿功能的建立方法1. 指令中R的正负值区分2. 承受圆心方法编程时I、K数值的计算3. 刀具半径补偿的作用4. 左补偿、右补偿的方法推断5. 建立刀补取消刀补的过程课 时 2教学过程主 要 教 学 内 容 及 步 骤一、圆弧插补指令圆弧插补指令:G02/G03 1圆弧顺逆的推断对于前置刀架数控车床,顺圆为G03,逆圆为G02; 对于后置刀架数控车床,顺圆为G02,逆圆为G03;
16、 2指令格式1用圆弧半径R指定圆心位置编程G02(或G03)XZRF(确定);G02(或G03)UWRF(相对);2用I, K指定圆心位置的编程G02(或G03)XZIKF(确定);G02(或G03)UWIKF(相对);指令格式的说明确定坐标形式中, XZ表示圆弧终点在的坐标值;相对坐标形式中, UW表示圆弧终点相对于圆弧起点的坐标增量值;IK 为圆心相对起点的坐标增量;圆心角大于180,R为负;圆心角小于等于180,R为正; 图16圆弧插补aX, Z是圆弧终点的坐标值;I, K是圆心相对于圆弧起点的坐标值;U, W是终点相对始点的坐标值;R是圆弧的半径值。图17圆弧插补bA. 确定坐标编程半
17、径法:G02 X60.0 Z-23.0 R23. F30;圆心法:G02 X60.0 Z-23.0 I23. K0F30;B. 相对坐标编程半径法:G02 U46.0W-23.0 R23. F30;圆心法:G02 U46.0W-23.0 I23. K0F30;图18圆弧插补CA. 确定坐标编程半径法:G03 X60.0Z-30.0R30 F30;圆心法:G03 X60.0Z-30.0I0K-30F30;B. 相对坐标编程半径法:G03 U60.0W-30.0 R30 F30;圆心法:G03 U60.0W-30.0 I0K-30F30;例:如以以下图,刀具由O点沿着工件轮廓以0.3mm/r的进给
18、速度切削到A点, 快速退刀至B点。试用G01、G02、G03等指令编写上述刀具运动过程的程序段图19圆弧插补d二、刀具半径补偿功能G40、G41、G42 1.刀具半径补偿的类型图 20刀具位置补偿刀具的位置补偿包括刀具几何补偿和刀具磨损补偿;1) 几何补偿是补偿刀具外形和刀具安装位置与编程时抱负刀具或基准刀具的偏移。2) 磨损补偿是用于补偿刀具使用磨损后刀具尺寸与原始尺寸的误差。图 21 刀尖圆弧半径补偿在数控车削加工中,为了提高刀尖的强度,降低加工外表的粗糙度,一般将刀尖处处理成半径为 0.41.6mm 圆弧过渡刃,但是在数控加工编程过程中,一般按假想刀尖 A 进展编程,而在实际车削中起作用
19、的切削刀刃是圆弧与工件轮廓外表的切点。2.刀具补偿指令1) 指令格式G40 G01G00XZ; G41 G01G00XZD; G42 G01G00XZD;G40取消刀具偏置及刀尖圆弧半径补偿; G41建立刀具偏置及刀尖圆弧半径左补偿; G42建立刀具偏置及刀尖圆弧半径右补偿;X、Z建立或取消刀具补偿程序段中,刀具移动的终点坐标; D存储刀具补偿值的存放器号。2) 补偿方向图 22 前置刀架数控车床后置刀架数控车床3留意事项 G40/G41/G42 指令只能和 G00/G01 结合编程,不允许同 G02/G03 等其他指令结合编程; 在编入 G40/G41/G42 的 G00 与 G01 前后两
20、个程序段中 X、Z 至少有一值变化; 在调用刀具前必需用 G40 取消补偿; 在使用 G40 前,刀具必需已经离开工件加工外表。3.刀具补偿的建立过程图 23刀具补偿的建立刀具补偿的取消图 24 刀具补偿切削切削程序:G42 G00 X60.0 Z0.0 D01;( AB,建立刀尖圆弧半径右补偿) G01 X120.0 Z-150.0 F80;BC,切削外圆锥面 G00 G40 X300.0 Z30.0;CA,取消刀尖圆弧半径补偿 4.刀具补偿功能的实现1) 刀尖方位号图 25前置刀架车床图 26后置刀架车床2) 补偿参数的输入图 27 补偿参数将刀尖圆弧半径 R 和刀具的抱负刀尖位置号 T
21、输入到偏置文件中5.刀具补偿功能举例图28阶梯轴作业布置课后习题教后小记圆弧指令要能正确推断顺时针和逆时针,把握好刀具半径补偿功能可提高加工精度及简化编程。其次章 数控车床编程根底教 案课 题教学目标教学重点难点第四节 单一固定循环指令1. G90、G94、G92各语句的格式2. G90、G92指令的功能3、三种单一循环语句的具体应用方法1. 内外直径的单一切削循环语句G90的使用2. 螺纹切削单一循环语语句G92的应用课 时2教学过程主 要 教 学 内 容 及 步 骤一、单一固定循环指令内外直径的切削循环(G90)格式:G90 X(U)Z(W)F;X、Z圆柱面切削的终点坐标值;U、W圆柱面切
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