第五章 數(shù)控機(jī)床與編程new

1、數(shù)控機(jī)床與編程寧波大學(xué)工學(xué)院2013.2第五章 數(shù)控機(jī)床手工編程 第一節(jié) 手工編程的特點(diǎn)、方法與步驟第二節(jié) 數(shù)控車床手工編程第三節(jié) 數(shù)控銑床手工編程第四節(jié) 加工中心手工編程 本章要求本章要求第一節(jié) 手工編程的特點(diǎn)、方法與步驟 零件圖工藝設(shè)計(jì)坐標(biāo)計(jì)算編寫程序制備控制介質(zhì)二、手工編程的方法與步驟 第五章 數(shù)控機(jī)床手工編程 第一節(jié) 手工編程的特點(diǎn)、方法與步驟第二節(jié) 數(shù)控車床手工編程第三節(jié) 數(shù)控銑床手工編程第四節(jié) 加工中心手工編程 第二節(jié) 數(shù)控車床的編程2-1數(shù)控車床概述 加工范圍：主要加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件，能夠通過程序控制自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、

2、擴(kuò)、鉸孔等操作。 特別適合復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)體類零件的加工。一、數(shù)控車床的基本構(gòu)成1.數(shù)控車床的機(jī)械構(gòu)成 從機(jī)械結(jié)構(gòu)看，數(shù)控車床沒有脫離普通車床的結(jié)構(gòu)形式，由床身、主軸箱、刀架進(jìn)給系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分。數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)與普通車床有本質(zhì)的區(qū)別： 沒有傳統(tǒng)的走刀箱、溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機(jī)通過滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)溜板和刀具實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給，大大簡(jiǎn)化了進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。2.數(shù)控車床的特點(diǎn)傳動(dòng)鏈短剛性高輕拖動(dòng) 數(shù)控車床的潤(rùn)滑都比較充分，大部分都采 用了油霧潤(rùn)滑。3.數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控車床的系統(tǒng)由CNC裝置、輸入輸出設(shè)備、可編程控制器、主軸驅(qū)動(dòng)單元和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置以及位置測(cè)量系統(tǒng)等組成。二、數(shù)控車床的分類簡(jiǎn)

3、易型數(shù)控車床多功能數(shù)控車床數(shù)控車削中心 附加C軸，實(shí)現(xiàn)了銑床的一些功能。多功能數(shù)控車床多功能數(shù)控車床簡(jiǎn)易型數(shù)控車床三、數(shù)控車床加工特點(diǎn)1.節(jié)省調(diào)整時(shí)間2.操作方便3.具有程序存儲(chǔ)功能4.采用機(jī)械手和棒料供給裝置既省力又安全，并提高了自動(dòng)化和操作的效率。5.加工合理化和工序集約化的數(shù)控車床可完成高速度高精度加工及復(fù)合加工的目的。1.節(jié)省調(diào)整時(shí)間快速夾緊卡盤減少了調(diào)整時(shí)間快速夾緊刀具減少了換刀的時(shí)間刀具補(bǔ)償功能節(jié)省了刀具補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整時(shí)間工件自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)節(jié)省了測(cè)量時(shí)間并提高了加工質(zhì)量由程序指令或操作盤的指令控制頂尖刀架的移動(dòng)也節(jié)省了時(shí)間2.操作方便傾斜式的床身有利于切屑流動(dòng)和調(diào)整壓力、頂尖壓力和滑動(dòng)面

4、潤(rùn)滑油的供給，便于操作者操作機(jī)床寬范圍主軸電機(jī)或內(nèi)裝式主軸電機(jī)省去了齒輪箱。高精度的伺服電機(jī)和滾珠絲杠間隙消除裝置使進(jìn)給速度快并有較高的準(zhǔn)確性。具有切屑處理器采用數(shù)控伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)控刀架2-2數(shù)控車床編程知識(shí)一、數(shù)控車床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向1.機(jī)床坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向 數(shù)控車床坐標(biāo)系以徑向?yàn)閄軸方向，縱向?yàn)閆方向，指向主軸箱的方向?yàn)閆軸的負(fù)向。 X坐標(biāo)和Z坐標(biāo)指令，在絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)使用代碼X、Z；在用增量坐標(biāo)編程時(shí)使用代碼U和W。2.程序原點(diǎn) 程序原點(diǎn)是指程序中的坐標(biāo)原點(diǎn)，即在數(shù)控加工時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以也稱為“對(duì)刀點(diǎn)”3.機(jī)械原點(diǎn)（機(jī)床原點(diǎn)） 機(jī)械原點(diǎn)是由數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)所決定的，機(jī)械

5、原點(diǎn)設(shè)定以后，它就是一個(gè)固定的座標(biāo)點(diǎn)。 每次啟動(dòng)機(jī)床之后，必須首先進(jìn)行機(jī)械原點(diǎn)的復(fù)歸操作，使刀架返回機(jī)械原點(diǎn)?；亓愕哪康模夯亓愕哪康模合聊伙@示的隨機(jī)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，使機(jī)床有一個(gè)絕對(duì)的坐標(biāo)基消除屏幕顯示的隨機(jī)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，使機(jī)床有一個(gè)絕對(duì)的坐標(biāo)基準(zhǔn)。準(zhǔn)。機(jī)床重復(fù)加工以后，消除運(yùn)動(dòng)部件的積累誤差。機(jī)床重復(fù)加工以后，消除運(yùn)動(dòng)部件的積累誤差。二、數(shù)控車床編程方法 手工編程和自動(dòng)編程1.數(shù)控車床編程知識(shí)N 程序段順序號(hào)程序段順序號(hào)G 準(zhǔn)備功能指令準(zhǔn)備功能指令X（U） X軸移動(dòng)指令軸移動(dòng)指令Z（W ） Z軸移動(dòng)指令軸移動(dòng)指令F 進(jìn)給功能指令進(jìn)給功能指令M 輔助功能指令或螺紋螺距輔助功能指令或螺紋螺距S 主軸功能

6、指令主軸功能指令T 工具功能指令工具功能指令N4： 代表第代表第4個(gè)程序段個(gè)程序段X（U）4.3：坐標(biāo)可以用正負(fù)小數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)以前：坐標(biāo)可以用正負(fù)小數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)以前4位數(shù)，位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后小數(shù)點(diǎn)以后3位數(shù)。位數(shù)。F3.4： 進(jìn)給速度可以用小數(shù)表示。進(jìn)給速度可以用小數(shù)表示。小數(shù)點(diǎn)輸入情況，用小數(shù)點(diǎn)形式輸入的數(shù)據(jù)有意義，需要特別小數(shù)點(diǎn)輸入情況，用小數(shù)點(diǎn)形式輸入的數(shù)據(jù)有意義，需要特別注意。注意。X3.數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示3mmX3 數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示0.003mmX1.32數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示1.320mm幾種等效表示方法幾種等效表示方法N0012 G00 M08 X0012.340N12 G0 M8 X

7、12.342.數(shù)控車床編程指令的種類和意義機(jī)能指令符號(hào)意義程序號(hào)碼O（EIA）數(shù)控程序的編號(hào)程序段序號(hào)N程序段序號(hào)準(zhǔn)備功能G制定數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式X、Z、U、W在各個(gè)坐標(biāo)軸上的移動(dòng)指令R圓弧半徑、倒圓角C倒角量I、K圓弧中心的坐標(biāo)進(jìn)給功能F指定進(jìn)給速度、指定螺紋的螺距主軸功能S指定主軸的回轉(zhuǎn)速度工具功能T指定刀具編號(hào)，刀具補(bǔ)償號(hào)輔助功能M指定輔助機(jī)能的開關(guān)控制P、U、X停刀時(shí)間指定程序號(hào)P指定程序執(zhí)行的編號(hào)指定程序段序號(hào)P、Q指定程序開始執(zhí)行和返回的程序段序號(hào)3.數(shù)控車床編程的特點(diǎn) U及X坐標(biāo)值，在數(shù)控車床的編程中是以直徑方式輸入的，即按絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，X輸入的是直徑值，按相對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，U輸

8、入的是徑向?qū)嶋H位移值的2倍，并附上方向符號(hào)（正向可省略）三、數(shù)控車床的各種指令 以標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控車床為例以標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控車床為例1.快速點(diǎn)定位 該指令命令刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在點(diǎn)快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，無運(yùn)動(dòng)軌跡要求，不需要特別規(guī)定進(jìn)給速度。 G00 X(U) Z(W) ; G00 X50.0 Z6.0；G00 U-70.0 W-84.0；G00 X50.0 W-84.0；G00 U-70.0 Z6.0；采用毫米輸入在某一軸上相對(duì)位置不變時(shí)，可以省略該軸的移動(dòng)指令。同一程序段中，絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)可以混用刀具移動(dòng)的軌跡不是標(biāo)準(zhǔn)的直線插補(bǔ)2.直線插補(bǔ)G01 該指令用于直線或斜線運(yùn)動(dòng)，可使數(shù)控車床沿X軸

9、、Z軸方向執(zhí)行單軸運(yùn)動(dòng)，也可沿X、Z平明內(nèi)任意斜線的直線運(yùn)動(dòng)。格式：G01 IP F ；G01 X60.0 Z-80.0F0.3；G01 U0 W-80.0F0.3；G01U0 Z-80.0F0.3；G01X60.0W-80.0F0.3； 直線插補(bǔ)指令G01在數(shù)控車床編程中還有一種特殊的用法：倒直角和倒圓。G01X80.0Z-80.0F0.3；G01U20.0W-80.0F0.3；3.圓弧插補(bǔ)指令G02 G03 該指令能使刀具沿著圓弧運(yùn)動(dòng)，切出圓弧輪廓。G02 順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)格式： G02X Z I K F ； G02X Z R F ； G03X Z I K F ； G03

10、X Z R F ；G02G03程序段的含義考慮因素考慮因素指令指令含義含義1回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向G02 刀具軌跡順時(shí)針回轉(zhuǎn)刀具軌跡順時(shí)針回轉(zhuǎn)G03刀具軌跡逆時(shí)針回轉(zhuǎn)刀具軌跡逆時(shí)針回轉(zhuǎn)2終點(diǎn)位置終點(diǎn)位置X、ZU、W加工坐標(biāo)系中圓弧終點(diǎn)的坐標(biāo)值加工坐標(biāo)系中圓弧終點(diǎn)的坐標(biāo)值3從圓弧起點(diǎn)從圓弧起點(diǎn)到圓弧中心到圓弧中心的距離的距離I、K從圓弧的起點(diǎn)到圓心的距離在各坐標(biāo)軸的投從圓弧的起點(diǎn)到圓心的距離在各坐標(biāo)軸的投影，有方向。影，有方向。圓弧半徑圓弧半徑R圓弧的半徑，取小于圓弧的半徑，取小于180度的圓弧部分度的圓弧部分G02 X50.0 Z-10.0 I20.K17.F0.3；G02 U30.0 W-10.0

11、 I20. K17.F0.3；G02 X50.0 Z-10.0 R27.0F0.3；G02 U30.0 W-10.0 R27.0F0.3； 圖G03X50.Z-24.I-20.K-29.F0.3；G03U30.W-24.I-20.K-29.F0.3；G03X50.Z-24.R35.F0.3；G03U30.W-24.R35.F0.3；執(zhí)行圓弧插補(bǔ)注意事項(xiàng)當(dāng)I、K值為零時(shí)，該代碼可以省略；圓弧在多個(gè)象限時(shí)，該指令可連續(xù)執(zhí)行；在圓弧插補(bǔ)程序段內(nèi)不能有刀具功能T指令。進(jìn)給功能F指令指定切削進(jìn)給速度，并且進(jìn)給速度F控制沿圓弧方向的線速度。使用圓弧半徑R值時(shí)，指定小于180度；當(dāng)I、K和R同時(shí)被指定時(shí)，R

12、指令優(yōu)先，I K值無效。4.螺紋切削指令G32G32指令能夠切削圓柱螺紋、圓錐螺紋、端面螺紋（渦形螺紋）輸入格式：G32 IP F ； F為螺紋螺距5.每轉(zhuǎn)進(jìn)給量指令每轉(zhuǎn)進(jìn)給量指令G99、每分鐘進(jìn)給量指令、每分鐘進(jìn)給量指令G98輸入格式：G99 （F ）；）； 單位 mm/r 機(jī)床默認(rèn)的方式輸入格式：G98 （F ）；）；單位：?jiǎn)挝唬簃m/min 該指令可以使刀具作短時(shí)間（幾秒鐘）無進(jìn)給光整加工，主要用于車削環(huán)槽、不通孔以及自動(dòng)化加工螺紋場(chǎng)合。6.暫停指令G04輸入格式：G04 U ；G04 P ；G99 G04 U（P） ；指令暫停進(jìn)刀的主軸回轉(zhuǎn)數(shù)G98 G04 U（P） ；指令暫停進(jìn)刀時(shí)間

13、7.自動(dòng)回歸原點(diǎn)指令G28 該指令使刀具返回到機(jī)械原點(diǎn)或經(jīng)過某一中間位置，再回到機(jī)械原點(diǎn)。輸入格式： G28X（U） Z（W） ；注意事項(xiàng)：X、U指令必須按直徑值輸；該指令用快速進(jìn)給方式；8.工作坐標(biāo)系設(shè)定指令、限定最高轉(zhuǎn)速G50 該指令以程序原點(diǎn)為工作坐標(biāo)系的中心，指定刀具出發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)值。輸入格式：G50X Z ； G50X200.0Z150.0；9.主軸功能指令和主軸轉(zhuǎn)速控制指令G96 G97 G50主軸線速度恒定指令主軸線速度恒定指令 G96 m/min輸入格式：輸入格式：G96 S ；設(shè)定主軸線速度，即切削速度設(shè)定主軸線速度，即切削速度m/min注：注：G96與與G50必須成對(duì)使用。必

14、須成對(duì)使用。G96S150； 150m/minG50S1200； 1200r/min 當(dāng)使用當(dāng)使用G96G96指令時(shí)，當(dāng)工件直徑變化時(shí)主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)也指令時(shí)，當(dāng)工件直徑變化時(shí)主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)也隨之變化，這樣就保證切削速度不變，從而提高了切削質(zhì)量隨之變化，這樣就保證切削速度不變，從而提高了切削質(zhì)量直接設(shè)定主軸轉(zhuǎn)數(shù)指令直接設(shè)定主軸轉(zhuǎn)數(shù)指令G97 單位：?jiǎn)挝唬簉/minG97S1500;10.刀具功能指令T 該指令可指定刀具及刀具補(bǔ)償，地址符號(hào)為該指令可指定刀具及刀具補(bǔ)償，地址符號(hào)為“T” T 刀具補(bǔ)償號(hào)刀具補(bǔ)償號(hào) 刀具序號(hào)刀具序號(hào)刀具的序號(hào)與刀盤上的刀具的序號(hào)與刀盤上的刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)；刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)；刀

15、具補(bǔ)償包括形狀補(bǔ)償?shù)毒哐a(bǔ)償包括形狀補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償；和磨損補(bǔ)償；刀具序號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)刀具序號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)不必相同，但是為了方不必相同，但是為了方便通常使他們一致。便通常使他們一致。11.進(jìn)給功能指令FG32F ；G92F ；12.輔助功能指令（M指令）M01M00M02M03M04M05M08M09M10 卡盤夾緊M11 卡盤松開M12 尾座心軸伸出M13 尾座心軸退回M14 尾座本體松開M15 尾座本體鎖緊M17 刀架正轉(zhuǎn)M18 刀架反轉(zhuǎn)13.刀具半徑補(bǔ)償功能G40G41G42 大多數(shù)全功能型的數(shù)控機(jī)床都具備半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，因此，只要按照工件輪廓尺寸編程，再通過系統(tǒng)補(bǔ)償一個(gè)刀具半徑即可。（1

16、）.刀尖半徑和假想刀尖的概念刀尖半徑：車刀刀尖部分為一圓弧構(gòu)成假象圓的半徑，一般車刀均有刀尖半徑，用于車外徑或端面時(shí)，刀尖圓弧大小并不起作用，但用于車倒角、圓錐或圓弧時(shí)，則會(huì)影響精度。P點(diǎn)為該刀具的假想刀尖，實(shí)際上假想刀尖不存在。（2）.刀尖半徑補(bǔ)償模式的設(shè)定G40G41G42G40：解除刀尖半徑補(bǔ)償，應(yīng)寫在程序開始的一個(gè)程序段及取消刀具半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚨?，取消G41G42 G41：刀具半徑左補(bǔ)償，按刀具前進(jìn)的方向，刀具在工件的左側(cè)。G42：刀具半徑右補(bǔ)償，按刀具前進(jìn)的方向，刀具在工件的右側(cè)。刀尖半徑補(bǔ)償注意事項(xiàng)：G41G42指令不能與圓弧切削指令寫在同一格程序段，可以與G01G00指令寫在同一

17、程序段內(nèi)必須用G40指令取消刀尖半徑補(bǔ)償。在使用G41G42指令模式下，不允許有兩個(gè)連續(xù)的非移動(dòng)指令，否則刀具在前面程序段終點(diǎn)的垂直位置停止，且產(chǎn)生過切或欠切現(xiàn)象。非移動(dòng)指令：MSG04G50G96切端面時(shí)，為了防止在回轉(zhuǎn)中心部位留下欠切削的小錐，在G42指令開始的程序段刀具應(yīng)到達(dá)A點(diǎn)的位置。且XA R；加工終端接近卡盤或工件的端面時(shí)，指令G40為了防止卡爪或工件的端面被切，應(yīng)在B點(diǎn)制定G40，ZB R；想在工件階梯端面指定G40時(shí)，必須在刀具沿階梯端面移動(dòng)到F點(diǎn)，在指定G40，且XA R；在工件端面，開始刀尖半徑補(bǔ)償，必須在A點(diǎn)指定G42，且ZA R，開始切削圓弧時(shí)，必須從B點(diǎn)開始加入刀尖半

18、徑補(bǔ)償指令，且XB R；在G74-76G90-G92固定循環(huán)指令中不用刀尖半徑補(bǔ)償；在手動(dòng)輸入中不用刀尖半徑補(bǔ)償；在加工比刀尖圓弧半徑小的圓弧內(nèi)側(cè)時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警；在階梯錐面連接處退刀時(shí)指定G40，在指定G40的程序段里使用反映斜面方向的I，K地址可以防止過切。輸入格式：G00G40X Z I K ；XZB的坐標(biāo)值 I為半徑值I K代表端面的方向G00G40X Z I 20. K -10. ；G00G97G40S1000T0101M03；G00G42X0.；G01Z0.；X26.C1.；Z-10.；X40.Z-20.；Z-30.R2.；X50.C1.；14.單一固定循環(huán)G90G92G94 外徑、內(nèi)

19、徑、端面、螺紋切削的粗加工，刀具要反復(fù)的執(zhí)行相同的動(dòng)作，才能切到工件要求的尺寸，為了簡(jiǎn)化程序，數(shù)控裝置可以用一個(gè)程序段指定反復(fù)的切削，這就是固定循環(huán)功能。單一固定循環(huán)和復(fù)合固定循環(huán)指令單一固定循環(huán)G90外徑、內(nèi)徑切削循環(huán)外經(jīng)、內(nèi)徑及錐面粗加工固定循環(huán)G92螺紋切削循環(huán)G94端面切削循環(huán)復(fù)合固定循環(huán)G70精加工固定循環(huán)完成G71G72G73切削循環(huán)之后的精加工，達(dá)到尺寸G71外徑、內(nèi)徑粗加工固定循環(huán)G72端面粗加工固定循環(huán)G73閉合切削固定循環(huán)G74Z方向的鉆削循環(huán)G75X方向的切槽循環(huán)G76復(fù)合螺紋切削固定循環(huán)（1）外徑、內(nèi)徑切削循環(huán)G90切削圓柱輸入格式：G90X Z F ；（2）端面切削循

20、環(huán)指令G94輸入格式：G94X Z F ；（3）螺紋切削循環(huán)指令G92輸入格式：圓柱螺紋G92X Z F ；圓錐螺紋G92X Z R F ；15.復(fù)合固定循環(huán)G70G71G72G73G74G75G71 U(d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中：d-背吃刀量；e-退刀量；ns-精加工輪廓程序段中開始程序段的段號(hào)；nf-精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號(hào)；u-X軸向精加工余量；w-Z軸向精加工余量；f、s、t-F、S、T代碼。G72 U(d) R(e)G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中：d-背吃刀量；e-退刀量；ns-精加工輪廓程序段中開始程序段的段號(hào)；nf-精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號(hào)；u-X軸向精加工余量；w-Z軸向精