數控車削加工技術 教案 項目三 數控車削編程基礎

PAGEPAGE4數控車削加工技術課程教案授課時間第周授課方式（請打√）□講授□上機□實驗/訓□其它課時安排授課題目（章節(jié)或單位課時）：項目三數控車削編程基礎教學目的與要求（分了解、熟悉、掌握三個層次）：1.掌握程序文件的格式；2.掌握編程的步驟和規(guī)則3.掌握機床坐標系和工件坐標系的感念教學重點與難點：1.掌握坐標系規(guī)定原則及坐標軸確定方法；2.掌握機床坐標系和工件坐標系的感念；教學內容備注3.1數控編程概述3.1.1數控編程的步驟一般說來，數控編程的步驟為：分析零件圖樣→數控加工工藝設計→數值計算→編寫零件加工程序單→程序存儲→程序校驗和試切。1.分析零件圖樣2.數控加工工藝設計3.數值計算4.編寫程序單5.程序存儲6.程序檢驗和試切3.1.2數控編程基礎知識1.程序的結構與格式1）程序結構加工程序可分為主程序和子程序，無論是主程序還是子程序，每一個程序都是由程序號、程序內容和程序結束三部分組成。程序的內容則由若干程序段組成，程序段是由若干程序字組成，每個程序字又由地址符和帶符號或不帶符號的數值組成，程序字是程序指令中的最小有效單位。2）程序格式數控機床有三種程序段格式：固定順序，表格順序，字地址格式。固定順序格式和分隔符程序段格式現在已不使用。在字地址可變程序段格式中，程序字長是不固定的，程序字的個數也是可變的，程序字的順序是任意排列的。N順序號G準備功能X±坐標運動尺寸Y±坐標運動尺寸Z±坐標運動尺寸F進給速度S主軸轉速M輔助功能附加指令N07G01Z－30F200程序段號地址符號數字地址符號符號數字地址符號數字3）程序中常用地址符及其含義由英文字母表示的地址符和若干位數字組成程序字。表3-1列出了編程中常用地址符的含義2.數控編程中的指令代碼在數控編程中，我國的國際上都廣泛使用G指令代碼，M指令代碼及Ｆ、Ｓ、Ｔ指令，來描述加工工藝過程和數控機床的運動特征特征。國際上采用的是ISO-1056-1975E標準，我國制訂了與該標準等效的JB3208-83標準。（1）準備功能G指令（2）坐標功能字（3）進給功能指令（4）主軸功能指令（5）刀具功能指令（6）輔助功能指令3.2數控車床坐標系3.2.1數控機床坐標系的規(guī)定原則1.右手直角坐標系標準的坐標系為右手直角坐標系（圖3-1）。它規(guī)定了X、Y、Z三座標軸的關系：用右手的拇指、食指和中指分別代表X、Y、Z三軸，三個手指互相垂直，所指方向分別為X、Y、Z軸的正方向。圍繞X、Y、Z各軸的回轉分別用A、B、C表示，其正向用右手螺旋定則確定。與+X、+Y、+Z、……+C相反的方向用帶“′”的+X′、+Y′、+Z′……+C′表示。圖3.1右手直角坐標系2.刀具運動坐標與工件運動坐標數控機床的坐標系是機床運動部件進給運動的坐標系。由于進給運動可以是刀具相對于工件的運動（車床），也可以是工件相對于刀具的運動（銑床），所以統(tǒng)一規(guī)定：有字母不帶“′”的坐標表示刀具相對于“靜止”工件而運動的刀具運動坐標；帶“′”的坐標表示工件相對于“靜止”刀具而運動的工件運動坐標。3.運動的正方向運動的正方向是使刀具與工件之間距離增大的方向。3.2.3數控機床的兩種坐標系數控機床的坐標系包括機床坐標系和工件坐標系兩種。1.機床坐標系機床坐標系又稱為機械坐標系，是機床運動部件的進給運動坐標系，其坐標軸及方向按標準規(guī)定。其坐標原點的位置則由各機床生產廠設定，稱為機床原點（或零點）。數控車床的機床坐標系（OXZ）的原點O，一般位于卡盤端面，或離爪端面一定距離處，或位于機床零點。2.工件坐標系工件坐標系又稱編程坐標系，供編程用。為使編程人員在不知道是“刀具移近工件還是“工件移近刀具”的情況下，就可根據圖紙確定機床加工過程，所以規(guī)定工件坐標是“刀具相對工件而運動”的刀具運動坐標系。3.絕對坐標與相對坐標運動軌跡的坐標相對于起點計量的坐標系，稱為相對坐標系（或增量坐標系）。所有坐標點的坐標值均從某一固定坐標原點計量的坐標系，稱為絕對坐標系。3.2.4機床原點與機床參考點機床原點又稱為機械原點，它是機床坐標的原點。該點是機床上的一個固定的點，其位置是由機床設計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機床參考點是采用增量式測量的數控機床所特有的，機床原點是由機床參考點體現出來的。機床參考點是一個硬件點。3.3FANUC車削系統(tǒng)常用G指令及應用1.3.1數控車床的組成3.3.1與坐標和坐標系有關的指令1.工件坐標系設定指令G92指令用來設定刀具在工件坐標系中的坐標值，屬于模態(tài)指令，其設定值在重新設定之前一致有效。程序段格式為：G92XZX、Z為刀位點在工件坐標系中的初始位置。2.工件坐標系選擇指令工件坐標系選擇指令有G54、G55、G56、G57、G58、G59。均為模態(tài)指令。3.局部坐標設定指令局部坐標設定指令為G52。屬于非模態(tài)指令，僅在本程序段中有效。程序段格式為：G52XZACX、Z為局部坐標系原點在工件坐標系中的有向距離，A、C是相對于X、Z三個軸的旋轉坐標。立以后，絕對值方式編程的移動指令就是在該局部坐標系中的坐標值。4.直接機床坐標系編程指令直接機床坐標系編程指令G53，屬于非模態(tài)指令，只在本程序段中有效。在含有G53指令的程序段中，利用絕對值編程的移動指令的坐標位置是相對于機床坐標系的。5.絕對值編程指令與增量值編程指令絕對值編程指令是G90，增量值編程指令是G91，它們是一對模態(tài)指令。3.3.2運動路徑控制指令1.單位設定指令與單位有關的指令主要有尺寸單位設定指令和進給速度單位設定指令。2.快速定位指令G00為快速定位指令，該指令的功能是要求刀具以點位控制方式從刀具所在位置以各軸設定的最高允許速度移動到指定位置，屬于模態(tài)指令。它只實現快速移動，并保證在指定的位置停止。程序段格式為：G00XZX、Z為目標點坐標。3.線性進給指令線性進給指令G01指令即直線插補指令，該指令的功能是指令刀具相對于工件以直線插補運算聯動方式，按程序段中規(guī)定的進給速度F，由某坐標點移動到另一坐標點，插補加工出任意斜率的直線。4.圓弧進給及螺旋線進給指令G02、G03為圓弧插補指令，該指令的功能是使機床在給定的坐標平面內進行圓弧插補運動。5暫停指令G04為暫停指令，該指令的功能是使刀具作短暫的無進給加工(主軸仍然在轉動)，經過指令的暫停時間后再繼續(xù)執(zhí)行下一程序段，以獲得平整而光滑的表面。G04指令為非模態(tài)指令。其程序段格式為：G04X（或P或F或S）3.4FANUC車削系統(tǒng)常用M指令及應用1.M00—程序停止指令M00指令實際上是一個暫停指令。功能是執(zhí)行此指令后，機床停止一切操作。即主軸停轉、切削液關閉、進給停止。但模態(tài)信息全部被保存，在按下控制面板上的啟動指令后，機床重新啟動，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。該指令主要用于工件在加工過程中需停機檢查、測量零件、手工換刀或交接班等。2.M01—計劃停止指令M01指令的功能與M00相似，不同的是，M01只有在預先按下控制面板上“選擇停止開關”按鈕的情況下，程序才會停止。如果不按下“選擇停止開關”按鈕，程序執(zhí)行到M01時不會停止，而是繼續(xù)執(zhí)行下面的程序。M01停止之后，按啟動按鈕可以繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。該指令主要用于加工工件抽樣檢查，清理切屑等。3.M02—程序結束指令M02指令的功能是程序全部結束。此時主軸停轉、切削液關閉，數控裝置和機床復位。該指令寫在程序的最后一段。4.M03、M04、M05—主軸正轉、反轉、停止指令M03表示主軸正轉，M04表示主軸反轉。所謂主軸正轉，是從主軸向Z軸正向看，主軸順時針轉動；反之，則為反轉。M05表示主軸停止轉動。M03、M04、M05均為模態(tài)指令。要說明的是有些系統(tǒng)(如華中數控系統(tǒng)CJK6032數控車床)不允許M03和M05程序段之間寫入M04，否則在執(zhí)行到M04時，主軸立即反轉，進給停止，此時按“主軸?！卑粹o也不能使主軸停止。5.M06—自動換刀指令M06為手動或自動換刀指令。當執(zhí)行M06指令時，進給停止，但主軸、切削液不停。M06指令不包括刀具選擇功能，常用于加工中心等換刀前的準備工作。6.M07、M08、M09—冷卻液開關指令M07、M08、M09指令用于冷卻裝置的啟動和關閉。屬于模態(tài)指令。M07表示2號冷卻液或霧狀冷卻液開。M08表示1號冷卻液或霧狀冷卻液開。M09表示關閉冷卻液開關，并注銷M07、M08、M50及M51（M50、M51為3號、4號冷卻液開）。且是缺省值。7.M30—程序結束指令M30指令與M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自動返回程序起始位置，為加工下一個工件作好準備。8.M98、M99—子程序調用與返回指令M98為調用子程序指令，M99為子程序結束并返回到主程序的指令。3.5數控車床的倒角功能任務導入：車削加工如圖3.13所示的含倒角結構的軸類零件。圖3.13含倒角結構的軸案例分析在FANUC0i車削數控系統(tǒng)中，G01指令還具有對回轉體類工件的臺階和端面交接處，實現自動倒45?倒角和倒圓角功能。完成此項任務，需掌握的知識如下：1.自動倒45?倒角格式：G01X_C_F_用于由X軸向Z軸過度倒直角，C值有正負之分。倒直角指向Z軸負向，則C值為負；倒直角指向Z軸正向，則C值為正。格式：G01Z_C_