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数控车床编程实例


2.1 数控车床编程基础 标题:数控车床编程基础 一、教学目的: 教学目的: 熟悉数控车床的编程特点, 熟练掌握数控车床工件坐标系的建立方法和指令。 理解并掌 握数控车削的基本指令。 二、教学安排: 教学安排: 旧课复习内容: (一)旧课复习内容: 数控机床坐标系的设定规则(5 分钟) 新课教学知识点与重点 难点: 知识点与重点、 (二)新课教学知识点与重点、难点: 第 1 节

数控车床编程基础 一、数控车编程特点(理解) 二、数控车的坐标系统(理解) 三、直径编程方式(难点) 四、进刀和退刀方式(理解) 五、绝对编程与增量编程(难点) 第 2 节 数控车床基本 G 指令应用 一、坐标系设定 G50(掌握) G54~G59(掌握) 二、基本指令 G00、G01、G02、G03、G04、G28(掌握) 三、有关单位设定 G20、G21、G94、G95(掌握) 三、新课内容: 新课内容: 2.1 数控车床编程基础 第一节数控车床编程基础 一、数控车编程特点 (1) 可以采用绝对值编程(用 X、Z 表示)、增量值编程(用 U、W 表示)或者二者 混合编程。 (2) 直径方向(X 方向) 系统默认为直径编程,也可以采用半径编程,但必须更 改系统设定。 (3) X 向的脉冲当量应取 Z 向的一半。 (4)采用固定循环,简化编程。 (5) 编程时,常认为车刀刀尖是一个点,而实际上为圆弧,因此,当编制加工 程序时,需要考虑对刀具进行半径补偿。 二、数控车的坐标系统 加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致,X 轴对应径向,Z 轴对应轴 向,C 轴(主轴)的运动方向则以从机床尾架向主轴看,逆时针为+C 向,顺 时针为-C 向,如图 2.1.1 所示: 加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置,一般在工件的右端 面或左端面上。 结合生产 实际, 用实 物、 图表直 观教学, 4 课时

图 2.1.1 数控车床坐标系 三、直径编程方式 在车削加工的数控程序中,X 轴的坐标值取为零件图样上的直径值,如图 2.1.2 所示:图中 A 点的坐标值为(30,80) ,B 点的坐标值为(40,60) 。采 用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致,这样可避免尺寸换算过程中可 能造成的错误,给编程带来很大方便。

举例说明

图 2.1.2 直径编程 四、进刀和退刀方式 对于车削加工,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。 如图 2.1.3 所示。

图 2 .1.3 切削起始点的确定

五、绝对编程与增量编程 X、Z 表示绝对编程,U、W 表示增量编程,允许同一程序段中二者混合 使用。

图 2 .1.4 绝对值编程与增量编程 如图 2.1.4 所示,直线 A→B ,可用: 绝对: G01 X100.0 Z50.0; 相对: G01 U60.0 W-100.0; 混用: G01 X100.0 W-100.0; 或 G01 U60.0 Z50.0;

第 2 节 数控车床的基本编程方法 数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺 纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等,在分析了数控车床工艺装备和数 控车床编程特点的基础上,下面将结合配置 FANUC-0i 数控系统的数控车床重 点讨论数控车床基本编程方法。

一、坐标系设定

编程格式 G50 X~ Z~ 式中 X、 的值是起刀点相对于加工原点的位置。 使用方法与 G92 类似。 Z G50 在数控车床编程时,所有 X 坐标值均使用直径值,如图 2.1.5 所示。 例:按图 2.1.5 设置加工坐标的程序段如下:
G50 X 121.8 Z 33.9

X′

109.7

X 33.9 P 60.9

工工

工工工终
O′ O Z

旋旋旋旋

举例说明 图 2.1.5 G50 设定加工坐标系 工件坐标系的选择指令 G54~G59
X′ 85 X P G54机机机

机机机机机
O Z

图 2.1.6 G54 设定加工坐标系 例如,用 G54 指令设定如图所示的工件坐标系。 首先设置 G54 原点偏置寄存器: G54 X0 Z85.0; 然后再在程序中调用: N010 G54; 说明: 1、G54~G59 是系统预置的六个坐标系,可根据需要选用。 2、G54~G59 建立的工件坐标原点是相对于机床原点而言的,在程序运行 前已设定好,在程序运行中是无法重置的。 3、G54~G59 预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用 MDI 方式输入,系统自动记忆。 4、使用该组指令前,必须先回参考点。 5、G54~G59 为模态指令,可相互注销。 二、基本指令 G00、G01、G02、G03、G04、G28

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1.快速点位移动 G00 格式:G00 X(U)_Z(W)_; 其中,X(U)_、Z(W)_为目标点坐标值。 2.直线插补 G01 格式:G01 X(U)_Z(W)_ F_; 其中,X(U)、Z(W)为目标点坐标,F 为进给速度。 机床执行 G01 指令时, 如果之前的程序段中无 F 指令, 在该程序段中必须 含有 F 指令。G01 和 F 都是模态指令。 3.圆弧插补 G02、G03 顺时针圆弧插补用 G02 指令,逆时针圆弧插补用 G03 指令。 1) 用圆弧半径 R 和终点坐标进行圆弧插补 格式:G18 G02(G03)X(U)_Z(W)_ R _ F_; 其中:X(U)和 Z(W)为圆弧的终点坐标值, 绝对值编程方式下用 X 和 Z,增量值编程方式下用 U 和 W。规定圆弧对应的 圆心角小于等于 180°时,用“+R”表示;反之,用“-R”表示。 F 为加工圆弧时的进给量。 2) 用分矢量和终点坐标进行圆弧插补 格式:G18 G02(G03)X(U)_Z(W)_I _K _F_; 其中:X(U)和 Z(W)为圆弧的终点坐标值,绝对值编程方式下用 X 和 Z, 增量值编程方式下用 U 和 W。 I、K 分别为圆弧的方向矢量在 X 轴和 Z 轴上的投影(I 为半径值)。当分矢 量的方向与坐标轴的方向不一致时取负号。如图 2.1.7 所示,图中所示 I 和 K 均为负值。
X I K
终终B 起终A

O

Z

图 2.1.7 圆弧指令编程 4.暂停指令 G04 格式:G04 X(P)_; 其中,X(P)为暂停时间。 X 后用小数表示,单位为秒; P 后用整数表示,单位为毫秒。 如 : G04 X2.0 表示暂停 2 秒; G04 P1000 表示暂停 1000 毫秒。

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5.返回参考点指令 G28 G28 指令可以使刀具从任何位置以快速点定位方式经过中间点返回参考 点。 格式:G28 X _Z _; 其中,X、Z 是中间点的坐标值。 三、有关单位设定 1、尺寸单位选择: 格式:G 20 英制输入制式 英寸输入 G 21 公制输入制式 毫米输入 (默认) 2、进给速度单位的设定 每转进给量 编程格式 G95 F~

F 后面的数字表示的是主轴每转进给量,单位为 mm/r。 例:G95 F0.2 表示进给量为 0.2 mm/r。

每分钟进给量

编程格式 G94 F~

F 后面的数字表示的是每分钟进给量,单位为 mm/min。 例:G94 F100 表示进给量为 100mm/min。

分析总结 四、新课小结: 新课小结: 1、首先要了解数控车床的加工方式:工件作旋转运动,刀具作直线(或圆弧) 进给运动,从而完成零件的切削。所以数控车削加工的零件是回转体,径向尺 寸通常采用直径标注,所以在数控车编程时采用直径编程,这点对于初学者较 难理解,容易出错,要多作练习,是重点注意的知识点。 2、采用绝对值编程和相对值编程时也容易坐标值计算错误,经常是二者之间 出现混淆,需要特别小心。 五、作业: 作业: 1、数控车床的类型有哪些?CK7815 型数控车床床身导轨倾斜 60°布置有什么 好处? 2、数控车床的机床原点、参考点及工件原点之间有何区别?试以某具有参考 点功能的车床为例,用图示表达出它们之间的相对位置关系。 3、 G00 和 G01 都是从一点移到另一点, 它们有什么不同?各适用于什么场合? 4、数控车床圆弧的顺逆应如何判断? 六、教学后记: 教学后记: 从本次课开始学生们开始编制数控程序,学生们是否对编程感兴趣,是否 愿意进一步学习编程的相关知识, 本次课非常关键。 课程采取多媒体教学方式, 并利用仿真软件辅助教学,使编制的程序立即进行仿真加工,加深对指令的理 解。

数控车床的类型有哪些? 60° 1、数控车床的类型有哪些?CK7815 型数控车床床身导轨倾斜 60°布置有什么 好处? 好处? 答:1)数控车床的类型有: (1)水平床身(即卧式车床); (2)倾斜式床身 在水平导轨床身上布置三角形截面的床鞍; (3)立式数控车床 分单柱立式和双柱立式数控车床; (4)高精度数控车床 分中、小规格两种; (5)四坐标数控车床 机床设有两个 X、Z 坐标或多坐标复式刀架; (6)车削加工中心 车削中心可在一台车床上完成多道工序的加工; (7)各种专用数控车床 如数控卡盘车床、数控管子车床等。 2)CK7815 型数控车床床身导轨倾斜 60°布置可使排屑方便 2、数控车床的一些进给电机在安装放置时往往增加一同步齿形带传动,这有什 数控车床的一些进给电机在安装放置时往往增加一同步齿形带传动, 么优点? 么优点? 答:可避免振动和噪声。 3、试画出数控车床实现刀架自动转位的传动简图。 试画出数控车床实现刀架自动转位的传动简图。 答:

CK7815 型数控车床能否实现主轴转速的程序控制?其控制范围如何?CK9330 型数控车床能否实现主轴转速的程序控制?其控制范围如何? 4、 数控车床能否实现主轴转速的程序控制?其主轴变速如何进行? 数控车床能否实现主轴转速的程序控制?其主轴变速如何进行? 答:CK7815 型数控车床主轴能用程序代码 S 任意指定主轴转速,其速度一般不 超过 4500 r/min;CK9330 型数控车床主轴转速不受 S 代码的控制,其调整需靠 手工进行。 5、数控车床的机床原点、参考点及工件原点之间有何区别?试以某具有参考点 数控车床的机床原点、参考点及工件原点之间有何区别? 功能的车床为例 用图示表达出它们之间的相对位置关系。 的车床为例, 功能的车床为例,用图示表达出它们之间的相对位置关系。 答:数控车床的机床原点是一个固定的点,在机床经过设计、制造和调整后,这 个原点便被确定下来;数控装置上电时并不知道机床原点,为了正确地在机床工 作时建立机床坐标系,通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点;工

件原点即为编程原点在毛坯上的体现。

6、控制面板上方式开关所控制的增量进给(步进给)和手动连续进给(点动) 控制面板上方式开关所控制的增量进给(步进给)和手动连续进给(点动) 有什么区别? 有什么区别? 答:控制面板上方式开关所控制的增量进给(步进给)可使相应的坐标移动相应 的脉冲当量的距离,而手动连续进给无法进行坐标计数的,增量进给(步进给) 和手动连续进给(点动)不同是步进给的坐标变化是以倍率当量为单位跳变的。 7、什么叫超程?出现超程报警应如何处理? 什么叫超程?出现超程报警应如何处理? 答:当某一轴的移动出现硬性行程超界时,即为超程。当出现某轴,如 Z 轴正向 出现超程报警时,应同时按下超程解除和 Z 轴负向按钮以解除超程。 面板上的“进给保持”按键有什么用处? 8、面板上的“进给保持”按键有什么用处?它和程序指令中的 M00 在应用上有 什么区别? 什么区别? 答 “进给保持” 按键使运行中的刀具暂停, 与程序指令中的 M00 基本没什么区别。 9、急停按钮有什么用处?急停后重新启动时,是否能马上投入持续加工状态? 急停按钮有什么用处?急停后重新启动时,是否能马上投入持续加工状态? 一般应进行些什么样的操作处理? 一般应进行些什么样的操作处理? 答:当加工过程中遇到突发事故时可按急停按钮使机床的所有运动立即停止;停 后重新启动时,不能马上投入持续加工状态?一般必须回零。 10、 操作? 操作方式能否进行切削加工? 10、什么叫 MDI 操作?用 MDI 操作方式能否进行切削加工? 答:MDI 操作是指命令行形式的程序执行方法,即当场输入一段程序指令后,马 上就可令其执行;用 MDI 操作方式能进行切削加工。 11、M00、M01、M02、 都可以停止程序运行,它们有什么区别? 11、M00、M01、M02、M30 都可以停止程序运行,它们有什么区别? 答:M00-- 进给暂停; M01-- 条件暂停; M02-- 程序结束; M30-- 程序结束并返回到开始处 12、 都是从一点移到另一点,它们有什么不同?各适用于什么场合? 12、G00 和 G01 都是从一点移到另一点,它们有什么不同?各适用于什么场合? 答:G00 用于快速点定位、G01 用于直线插补加工; G00 适用于加工前快速定位到刀具的起始位置以及加工完后快速退刀、G01 适用 于零件加工过程中需要走直线的地方。

13、数控车床圆弧的顺逆应如何判断? 13、数控车床圆弧的顺逆应如何判断? 答:数控车床圆弧的顺逆应根据起点到终点是顺时针还是逆时针走向。 14、制订数控车削加工工艺方案时应遵循哪些基本原则? 14、制订数控车削加工工艺方案时应遵循哪些基本原则? 答: 应遵循一般的工艺原则并结合数控车削的特点认真而详细地制订好零件的数 控工艺车削加工工艺。其主要内容有:分析零件图纸、确定工件在车床上的装夹 方式、 各表面的加工顺序和刀具的进给路线以及刀具、 夹具和切削用量的选择等。 15、操作面板上的“机械锁住”按键有什么用途? 15、操作面板上的“机械锁住”按键有什么用途?为什么要在程序加工前先进 行程序校验? 行程序校验? 答:“机械锁住”按钮用于机床不动而要校验程序时。 在零件加工前,通常为 检验程序是否编制正确,是否会超程,故在加工前通常要校验。 16、简单固定循环和复合车削循环是什么意思? 16、简单固定循环和复合车削循环是什么意思? 答:简单车削循环是指要完成一个粗车过程,需要人工计算分配车削次数和吃刀 量,再一段段地用简单循环程序实现,复合车削循环则是指定精加工路线和吃刀 量,系统就会自动计算出粗加工路线和加工次数。 17、采用固定循环编程有什么好处? G90、G92、G71、 17、采用固定循环编程有什么好处?试画图表示 G90、G92、G71、G72 的基本走 刀路线? 刀路线? 答:车削循环编程能完成本来需要用多个程序段指令的加工操作,从而使程序得 以简化。

18、螺纹车削编程与上机调试时分别应注意些什么问题? 18、螺纹车削编程与上机调试时分别应注意些什么问题?螺纹车削时主轴转速 和进给速度之间有什么样的关系?数控机床上一般如何保证这样的关系? 和进给速度之间有什么样的关系?数控机床上一般如何保证这样的关系? 答:螺纹车削编程应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1 和降速退刀段δ2, 以剔除两端因变速而出现的非标准螺距的螺纹段。上机调试时,应注意进给速度 修调功能和进给暂停功能无效,若此时按进给暂停键,刀具将在螺纹段加工完后 才停止运动。 螺纹车削时主轴转速和进给速度之间关系为主轴每转一转,刀具移动一导程距 离。 19、什么是刀具补偿?数控车床上一般应考虑哪些刀具补偿? 19、 什么是刀具补偿?数控车床上一般应考虑哪些刀具补偿? 答: 刀具补偿是补偿实际加工时所用的刀具与编程时使用的理想刀具或对刀时用 的基准刀具之间的差值,从而保证加工出符合图纸尺寸要求的零件的。 数控车床上一般应考虑刀具补偿有:刀具几何补偿和刀具磨损补偿。 20、 数控车床上应如何进行刀偏数据的测定与设置输入? 20、在 CK9330 数控车床上应如何进行刀偏数据的测定与设置输入?在程序中如 何实施刀具位置的补偿? 何实施刀具位置的补偿? 答:CK9330 数控车床刀偏数据的测定方法为: 1)用点动或步进操作移动拖板并结合旋动小刀架手柄,使基准刀具的刀尖对准 工件上的一基准点(如右端面轴心),按 F7、F9 使屏幕上显示的 X 轴、Z 轴坐 标清零,再点动使刀具退到远离刀架的某位置。旋动刀架换一把刀具,再用点动 及步进方式(不可再动小刀架手柄)使该刀具刀尖对准工件上的同一基准点,此 时屏幕上显示的坐标值即是该刀号刀具的几何偏置 DXj,DZj。同理可测定到其 它刀具相对于基准刀具的几何偏置。 2)用试切对刀方法,先用基准车刀试切,获得 X1、D1,Z1、L1,换刀后再去试 切,获得另一组数据 X2、D2,Z2、L2,则该刀号刀具的几何偏置为: DX=X2-X1-(D2-D1),DZ=Z2-Z1-(L2-L1),若为半径编程则式中 D1、D2 应除以 2。 CK9330 数控车床刀偏数据的输入方法为: 1)选择刀具编号:通过上下光标键移动,选择所需刀号,如本画面没有,请按 PgUp 和 PgDn 翻页选择。 2)输入数据:先在数据区左下端显示“INPUT:”处输入数据,如 DX,再将刀号 处的光标用左右光标移动键移至 X 下方,按回车键即可,DZ 的输入同样。

3)按 F1 键退出返回,系统即可自动存贮刀偏数据。 用同样的操作,可输入设置几何补偿和磨损补偿数据。 21、单步、跳段和空运行分别是什么意思? 21、单步、跳段和空运行分别是什么意思? 答:单段运行即是每次只运行一段程序;程序的跳段运行主要是用于个别不大确 定的程序段中,这些程序段指令在有时候需要运行,有时候却又不需要运行(比 如说有些程序段是试车时或首次运行时需要用到,调试运行通过后就不再需要 的);空运行检查是正式加工前必须进行的操作之一,系统将忽略程序中的进给 速度指令的限制,直接以机床各轴能移动的最快速度移动。 22、画图表示切外圆上的窄槽时和仅进行端面钻孔时的走刀路线? 22、画图表示切外圆上的窄槽时和仅进行端面钻孔时的走刀路线?

外圆切槽复合循环 端面钻孔复合循环 23、试编制题图中各零件的数控加工程序。 23、试编制题图中各零件的数控加工程序。

题图 2-1 题图 2-2

题图 2-3 题图 2-4 (1)解:设工件原点在毛坯中心线上,且在左端面 %1000 T0101(外圆粗车刀) S500M03 G00X52Z92M08 G71U1R1P100Q200X0.2Z0.1F150 G00Z200 T0404(外圆精车刀) G00 X52Z92 N100G00X0 G01Z80F100 G03X20Z70R10 G01X36 Z20 X45 N200Z0

M09 G00X52 Z200 T0202(切槽刀) G00Z40 X38 G01X34F100M08 X32 M09 G00X52 Z200 T0303(螺纹刀) M05 M00 S160M03 G00X38Z82M08 G82X35.1Z43F2 G82X34.5 Z43F2 G82X33.9 Z43F2 G82X33.5 Z43F2 G82X33.4 Z43F2 M09 M05 M02 (2)解:设工件原点在毛坯中心线上,且在右端面 %2000 T0102(粗车刀) G00X82Z2 M08 G71U1R1P100Q200X0.2Z0.1F150 G00Z200 T0204(精车刀) G00Z2 N100G00X0 G01Z0F100 X28C2 Z-20 X42Z-60 Z-85 X60 Z-105 G02Z-165R70 G01Z-185

X75 N200X-250 M09 M05 M30 (3)解:设工件原点在毛坯中心线上,且在右端面 %3000 T0101(粗车刀) S500M03 G00X52Z2 G71U1R1P300Q400X0.2Z0.1F200 G00Z200 T0202(精车刀) G00Z2 N300G00X0 G01Z0F100 G03X30Z-15R15 G01Z-30 X44Z-50 Z-58 G02Z-72R9 N400G01Z-80 G00X52Z2 M05M02 (4)解:工艺过程: ①直径为 19.8mm 钻头钻直径为 19.8mm 的预孔,深度为 30mm; ②T01 内孔粗车刀粗车内孔; ③T02 内孔精车刀精车内孔; ④T03 内孔切槽刀切直径为 50mm 槽; ⑤T04 内螺纹刀车螺纹。 设工件原点在毛坯中心线上,且在右端面,程序为: %4000 T0101 S500M03 G00X6Z2 G71U1R1P100Q200X-0.2Z0.1F200 G00Z200 T0202 G00X6Z2 N100G00X46.04 G01Z-20F100 X20

N200Z-30 G00X6 Z200 T0303 Z2 G72W1R1P300Q400X-0.4Z0.2F200 N300G00Z-20 N400G01X50F100 G00X6 Z200 T0404 G00X6Z2 G82X46.84Z17F1.5 G82X47.44 Z17F1.5 G82X47.84 Z17F1.5 G82X48 Z17F1.5 M05 M02


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