數(shù)控車床編程GSK980TA、980TD教學(xué)省公開(kāi)課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

廣東工業(yè)大學(xué)試驗(yàn)教學(xué)部數(shù)控車床編程

GSK980TA、980TD11/54第一節(jié)數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床介紹1.數(shù)控技術(shù)基本概念⑴數(shù)控技術(shù)(NumericalControl-NC)用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程中進(jìn)行控制一個(gè)方法。⑵數(shù)控機(jī)床采取數(shù)控技術(shù)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行控制機(jī)床。⑶數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）

實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制軟件和硬件整體稱為數(shù)控系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服裝置、反饋裝置、輔助驅(qū)動(dòng)裝置組成。22/542.數(shù)控機(jī)床工作原理加工程序輸入輸出裝置數(shù)控裝置輔助控制裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置檢測(cè)反饋裝置機(jī)床本體33/543.數(shù)控車床介紹⑴數(shù)控車床分類簡(jiǎn)易數(shù)控車床（經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床）：是低級(jí)次數(shù)控車床，普通是用單板機(jī)或單片機(jī)進(jìn)行控制，機(jī)械部分是在普通車床基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)。多功效數(shù)控車床：也稱全功效型數(shù)控車床，由專門數(shù)控系統(tǒng)控制，具備數(shù)控車床各種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。數(shù)控車削中心：在數(shù)控車床基礎(chǔ)上增加其它附加坐標(biāo)軸。

按結(jié)構(gòu)和用途數(shù)控車床主要可分為數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床和數(shù)控專用車床（如數(shù)控凸輪車床、數(shù)控曲軸車床、數(shù)控絲杠車床等）。44/542.數(shù)控車特點(diǎn)（1）加工生產(chǎn)效率高（2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改進(jìn)勞動(dòng)條件（3）對(duì)零件加工適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好（4）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定（5）有利于生產(chǎn)管理55/54數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床區(qū)分？數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較：數(shù)控機(jī)床在普通機(jī)床基礎(chǔ)上增加了對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作自動(dòng)控制功效部件，使數(shù)控機(jī)床能夠自動(dòng)完成對(duì)零件加工全過(guò)程。66/54加工工件方法不一樣：77/541、成型法普通車床加工方法：88/542、仿型法99/543、手動(dòng)法1010/54數(shù)控車床加工方法：1111/54第二節(jié)程序編制基本概念一、

數(shù)控編程概述

編程就是將加工零件加工次序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開(kāi)關(guān)、刀具夾緊、松開(kāi)等）加工信息，用要求文字、數(shù)字、符號(hào)組成代碼，按一定格式編寫成加工程序。數(shù)控機(jī)床程序編制過(guò)程主要包含：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫零件程序、程序校驗(yàn)。1212/54

二、編程方法分類程序編制可分成手工編程和自動(dòng)編程兩類。1、手工編程：整個(gè)程序編制過(guò)程是由人工完成。要求編程人員不但要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備機(jī)械加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力。對(duì)于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜零件，數(shù)控編程計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，手工編程即可實(shí)現(xiàn)。1313/542、自動(dòng)編程：指在編程過(guò)程中，除了分析零件圖樣和制訂工藝方案由人工進(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。依據(jù)輸入方式不一樣，可將自動(dòng)編程分為圖形數(shù)控自動(dòng)編程、語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程（APT）和語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程、視覺(jué)系統(tǒng)編程等。當(dāng)前，圖形數(shù)控自動(dòng)編程是使用最為廣泛自動(dòng)編程方式。1414/54圖形數(shù)控自動(dòng)編程軟件CAXA制造工程師-----------北航海爾軟件有限企業(yè)

1515/54Mastercam---------------------美國(guó)CNCSoftware

企業(yè)圖形數(shù)控自動(dòng)編程軟件1616/54PRO/E--------------------------美國(guó)PTC企業(yè)圖形數(shù)控自動(dòng)編程軟件1717/54其它：Solidworks軟件Catia軟件廣州紅地企業(yè)推出金銀花系統(tǒng)UG軟件1818/54

為了簡(jiǎn)化編程和確保程序通用性，對(duì)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和方向命名制訂了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，要求直線進(jìn)給坐標(biāo)軸用X、Y、Z表示，常稱基本坐標(biāo)軸。X、Y、Z坐標(biāo)軸相互關(guān)系用右手定則決定，圖中大拇指指向X軸正方向，食指指向Y軸正方向，中指指向?yàn)閆軸正方向。第三節(jié)程序編制一、坐標(biāo)系右手笛卡爾坐標(biāo)系1919/541、機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床坐標(biāo)系a、機(jī)床原點(diǎn)

機(jī)床原點(diǎn)也稱為機(jī)床零點(diǎn)，它位置通常由機(jī)床制造廠確定。在機(jī)床經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整之后，這個(gè)原點(diǎn)便被確定下來(lái)，它是固點(diǎn)。數(shù)控車床機(jī)床原點(diǎn)位置大多數(shù)要求在其主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面交點(diǎn)上。b、機(jī)床坐標(biāo)系以機(jī)床原點(diǎn)作為坐標(biāo)系原點(diǎn)建立坐標(biāo)系就是機(jī)床坐標(biāo)系，它是制造和調(diào)整機(jī)床基礎(chǔ)，普通不允許隨意變動(dòng)。

2020/54機(jī)床坐標(biāo)系方向確定：對(duì)車床而言：

Z軸——與主軸軸線重合，即操作者左右方向，刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)閆軸正方向；

X軸——水平面內(nèi)垂直于Z軸，即操作者前后方向，刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)閄軸正方向；

Y軸——（通常是虛設(shè)）與X軸和Z軸一起組成遵照右手定則坐標(biāo)系統(tǒng)。前置刀架坐標(biāo)系后置刀架坐標(biāo)系2121/54圖2.5車床坐標(biāo)系2222/542、

機(jī)械原點(diǎn)數(shù)控裝置上電時(shí)并不知道機(jī)床原點(diǎn)，為了正確地在機(jī)床工作時(shí)建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)（機(jī)械原點(diǎn)），機(jī)床起動(dòng)時(shí)，通常要進(jìn)行機(jī)動(dòng)或手動(dòng)回參考點(diǎn)，以建立機(jī)床坐標(biāo)系。經(jīng)過(guò)參數(shù)指定機(jī)械原點(diǎn)到機(jī)床原點(diǎn)距離。以機(jī)械原點(diǎn)為原點(diǎn)，坐標(biāo)方向與機(jī)床坐標(biāo)方向相同建立坐標(biāo)系叫做機(jī)械坐標(biāo)系，在實(shí)際使用中通常以參考坐標(biāo)系計(jì)算坐標(biāo)值。2323/54數(shù)控車床機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床原點(diǎn)O與機(jī)械原點(diǎn)O′關(guān)系2424/543、工件坐標(biāo)系、程序原點(diǎn)

工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用，編程人員選擇工件上某一已知點(diǎn)為原點(diǎn)（也稱程序原點(diǎn)），建立一個(gè)新坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新工件坐標(biāo)系所取代。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)選擇要盡可能滿足編程簡(jiǎn)單，尺寸換算少，引發(fā)加工誤差小等條件。普通情況下，程序原點(diǎn)應(yīng)選在尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)上。對(duì)車床編程而言，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)普通選在工件軸線與工件前端面、后端面、卡爪前端面交點(diǎn)上。工件原點(diǎn)設(shè)置普通遵照以下標(biāo)準(zhǔn)：與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝備基準(zhǔn)重合，以利于編程；盡可能選在尺寸精度高、表面粗糙度值小工件表面；最好選在工件對(duì)稱中心上；要便于測(cè)量和檢測(cè)。2525/542626/544、絕對(duì)編程與相對(duì)編程

指令軸移動(dòng)距離能夠采取兩種方法——絕對(duì)值坐標(biāo)編程和相對(duì)值（增量）坐標(biāo)編程。絕對(duì)值編程是利用軸移動(dòng)終點(diǎn)位置坐標(biāo)值編程；相對(duì)值編程是指軸移動(dòng)終點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于起點(diǎn)坐標(biāo)矢量值編程。

X,Z表示絕對(duì)值編程；U,W表示相對(duì)值編程從A點(diǎn)到B點(diǎn)絕對(duì)值編程和相對(duì)值編程以下：絕對(duì)值編程：X30Z25;相對(duì)值編程：U20W15;2727/54二、程序結(jié)構(gòu)加工程序由程序名和若干個(gè)程序段組成。程序段由一個(gè)或若干個(gè)指令字組成，字是數(shù)控程序最小單位。每個(gè)指令字由地址符和數(shù)字組成（字―地址結(jié)構(gòu)），代表機(jī)床一個(gè)位置或一個(gè)動(dòng)作。地址符由字母組成，每個(gè)字母、數(shù)字、符號(hào)（正負(fù)號(hào)）稱為字符。程序起始符：%程序結(jié)束符：M30。每一行程序以分號(hào)結(jié)尾。注釋符：括號(hào)“（）”內(nèi)或分號(hào)“；”后內(nèi)容為注釋文字。注：一個(gè)零件程序是按程序段輸入次序執(zhí)行，而不是按程序段號(hào)大小次序執(zhí)行，但書寫或輸入程序時(shí)，提議按升序。2828/54

一個(gè)零件程序是由遵照一定結(jié)構(gòu)、句法和格式規(guī)則若干個(gè)程序段組成，而每個(gè)程序段是由若干個(gè)指令字組成。

程序

O1000

N01G00X50Z100;N10G01U100W500F150S300M03;N……程序段N200M30

;

指令字

2929/541、程序文件名（程序名）格式：O____

說(shuō)明：1)‘O’：文件名首字母，后面必須有四位數(shù)字2)比如：O0001、O1001、O1100、O9999；2、次序號(hào)（標(biāo)識(shí)作用）格式：N____說(shuō)明：1）范圍：N1～N99992）比如：N1、N01、N001、N0001等價(jià)3030/543、進(jìn)給功效字：F由進(jìn)給地址符和數(shù)字組成，單位普通為‘mm/min’或‘mm/r’F指令表示刀具中心運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)給速度。由F和其后若干數(shù)字組成。數(shù)字單位取決于每個(gè)系統(tǒng)所采取進(jìn)給速度指定方法。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)所用機(jī)床編程說(shuō)明書。

注意事項(xiàng)以下：

1)當(dāng)編寫程序時(shí)，第一次碰到直線（G01）或圓?。℅02/G03）插補(bǔ)指令時(shí)，必須編寫進(jìn)給率F，假如沒(méi)有編寫F功效，CNC采取F0。當(dāng)工作在快速定位（G00）方式時(shí)，機(jī)床將以經(jīng)過(guò)機(jī)床軸參數(shù)設(shè)定快速進(jìn)給率移動(dòng)，與編寫F指令無(wú)關(guān)。

2）F指令為模態(tài)指令，實(shí)際進(jìn)給率能夠經(jīng)過(guò)CNC操作面板上進(jìn)給倍率旋鈕，在0～120%之間調(diào)整。3131/544、主軸轉(zhuǎn)速功效字：S由主軸地址符和數(shù)字組成，單位為‘r/min’S指令表示機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速。由S和其后若干數(shù)字組成，其表示方法有以下三種：①轉(zhuǎn)速

S表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。如S1000表示主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。

②線速

在恒線速狀態(tài)下，S表示切削點(diǎn)線速度，單位m/min如G96S60表示切削點(diǎn)線速度恒定為60m/min。

③代碼用代碼表示主軸速度時(shí)，S后面數(shù)字不直接表示轉(zhuǎn)速或線速數(shù)值，而只是主軸速度代號(hào)。如GSC980TA機(jī)床S1或S2表示，S1表示主軸轉(zhuǎn)速高速檔，S2表示主軸轉(zhuǎn)速低速檔。3232/545、刀具功效字：T

由刀具地址符和數(shù)字組成，數(shù)字表示刀具庫(kù)中刀具號(hào)。刀具和刀具參數(shù)選擇是數(shù)控編程主要內(nèi)容，其編程格式因數(shù)控系統(tǒng)不一樣而異，主要格式有：

由T和數(shù)字組成。有T××和T××××兩種格式，數(shù)字位數(shù)由所用數(shù)控系統(tǒng)決定，T后面數(shù)字用來(lái)指定刀具號(hào)和刀具賠償號(hào)。

比如：T04表示選擇4號(hào)刀；T0404表示選擇4號(hào)刀，4號(hào)偏置值；T0400表示選擇第4號(hào)刀，刀具偏置取消。

3333/546、輔助功效字：M由輔助操作地址符和兩位數(shù)字組成。M功效代碼已標(biāo)準(zhǔn)化。M指令是控制數(shù)控機(jī)床“開(kāi)、關(guān)”功效指令，主要用于完成加工操作時(shí)輔助動(dòng)作。

M功效有非模態(tài)M功效和模態(tài)M功效二種形式?！穹悄B(tài)M功效（當(dāng)段有效代碼）：只在書寫了該代碼程序段中有效；●模態(tài)M功效（續(xù)效代碼）：一組可相互注銷M功能，這些功效在被同一組另一個(gè)功效注銷前一直有效。如：M02或M30、M03、M04、M05等。3434/54（1）程序停頓

指令：M00

功效：執(zhí)行完包含M00程序段后，機(jī)床停頓自動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)全部存在模態(tài)信息保持不變，用循環(huán)開(kāi)啟使自動(dòng)運(yùn)行重新開(kāi)始。（對(duì)于Fanuc系統(tǒng)，M00為程序無(wú)條件暫停指令。程序執(zhí)行到此進(jìn)給停頓，主軸停轉(zhuǎn)。重新開(kāi)啟程序，必須先回到JOG狀態(tài)下，按下CW（主軸正轉(zhuǎn)）開(kāi)啟主軸，接著返回AUTO狀態(tài)下，按下START鍵才能開(kāi)啟程序。）

（2）程序計(jì)劃停頓

指令：M01

功效：與M00類似，執(zhí)行完包含M01程序段后，機(jī)床停頓自動(dòng)運(yùn)行，只是當(dāng)機(jī)床操作面板上任選停機(jī)開(kāi)關(guān)置1時(shí)，這個(gè)代碼才有效。M00和M01常慣用于加工中途工件尺寸檢驗(yàn)或排屑。

3535/54（3）主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停頓

指令：M03、M04、M05

功效：M03、M04指令可使主軸正、反轉(zhuǎn)。與同段程序其它指令一起開(kāi)始執(zhí)行。M05指令可使主軸在該程序段其它指令執(zhí)行完成后停轉(zhuǎn)。

格式：M03S600

M04S600

M05

說(shuō)明：對(duì)于車床，沿著＋Z方向看（從主軸向尾座看），順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)。

3636/54（4）程序結(jié)束指令：M02或M30功效：1)M02為主程序結(jié)束指令。執(zhí)行到此指令，進(jìn)給停頓，主軸停頓，冷卻液關(guān)閉。但程序光標(biāo)停在程序末尾。2)M30為主程序結(jié)束指令。功效同M02，不一樣之處是，光標(biāo)返回程序頭位置，不論M30后是否還有其它程序段。

說(shuō)明：該指令必須編在最終一個(gè)程序段中。3737/54M代碼及功效表代碼模態(tài)功能說(shuō)明代碼模態(tài)功能說(shuō)明M00非模態(tài)程序暫停M03模態(tài)主軸正轉(zhuǎn)M02非模態(tài)程序結(jié)束M04模態(tài)主軸反轉(zhuǎn)M30非模態(tài)程序結(jié)束并返回程序起點(diǎn)M05模態(tài)主軸停頓M07模態(tài)冷卻液打開(kāi)M98非模態(tài)調(diào)用子程序M08模態(tài)冷卻液打開(kāi)M99非模態(tài)子程序結(jié)束M09模態(tài)冷卻液關(guān)閉3838/543、準(zhǔn)備功效（簡(jiǎn)稱G功效）準(zhǔn)備功效G指令由G后一或二位數(shù)值組成，它用來(lái)要求刀具和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具賠償、坐標(biāo)偏置等各種加工操作。G功效依據(jù)功效不一樣分成若干組，其中00組G功效（G04、G28、G70-G76）稱非模態(tài)G功效，其余組稱模態(tài)G功效。3939/54工件坐標(biāo)系設(shè)定指令（G50）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令以程序原點(diǎn)為工件坐標(biāo)系中心（原點(diǎn)），指定刀具出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)值。輸入格式：G50X

Z

，其中X

Z

為刀具出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo).比如：G50X200Z1504040/54直徑編程：A:X20,Z0;B:X30,Z-15;C:X30,Z-23;D:X38,Z-29;E:X38,Z-34;4141/54⑴快速定位指令G00格式：G00X（U）___Z（W）___說(shuō)明：1）X、Z：為絕對(duì)編程時(shí)，快速定位終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中坐標(biāo)。X向?yàn)橹睆骄幊獭Ｒ驗(yàn)闇y(cè)量和圖紙上零件尺寸均以直徑值表示，所以用直徑值編程。為提升工件徑向尺寸精度，X向脈沖當(dāng)量可取Z向二分之一。4242/542）U、W：為增量編程時(shí)，快速定位終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)位移量。U向?yàn)橹睆骄幊獭?）G00指令刀具相對(duì)于工件以各軸預(yù)先設(shè)定速度，從當(dāng)前位置快速移動(dòng)到程序段指令定位目標(biāo)點(diǎn)，不能用F-要求?？煲扑俣瓤捎擅姘迳稀翱焖傩拚{(diào)”修正。4）同一程序行中X、U、Z、W能夠混合編程。4343/54例：命令刀具從點(diǎn)A快速移動(dòng)到點(diǎn)B，編程以下：N20G00X25.Z30.；或N20G00U15.W20.；或N20G00X25.W20.；或N20G00U15.Z30.；快速移動(dòng)方式圖4444/54刀具移動(dòng)方式有三種：

1)各軸以其最快速度同時(shí)移動(dòng)，通常情況下因速度和移動(dòng)距離不一樣先后抵達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，刀具移動(dòng)路線為任意。

2)各軸按設(shè)定速度以聯(lián)動(dòng)方式移動(dòng)到位，刀具移動(dòng)路線為一條直線。

3)各軸按輸入坐標(biāo)字次序分別快速移動(dòng)到位，刀具移動(dòng)路線為階梯形。4545/54⑵直線插補(bǔ)指令G01格式：G01X_Z_F_；（模態(tài)）說(shuō)明：1）執(zhí)行該指令時(shí)，刀具以坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)方式，從當(dāng)前位置插補(bǔ)加工至目標(biāo)點(diǎn)。移動(dòng)路線為一直線。2）該指令為模態(tài)指令。其它說(shuō)明與“G00”相同。4646/54編程舉例：命令刀具從點(diǎn)A直線插補(bǔ)至點(diǎn)C1）絕對(duì)編程N(yùn)20 G01Z-30.F0.5；刀具由點(diǎn)A直線插補(bǔ)至點(diǎn)BN30 X60.Z-48.；刀具由點(diǎn)B直線插補(bǔ)至點(diǎn)C2）相對(duì)編程N(yùn)20 G01W-30.F0.5；刀具由點(diǎn)A直線插補(bǔ)至點(diǎn)BN30 U20.W-18.；刀具由點(diǎn)B直線插補(bǔ)至點(diǎn)C4747/54⑶G02順圓插補(bǔ)、G03逆圓插補(bǔ)格式：G02/G03X__Z__R__F__說(shuō)明：1)G02為順圓插補(bǔ)；G03為逆圓插補(bǔ)，用以在指定平面內(nèi)按設(shè)定進(jìn)給速度沿圓弧軌跡切削;2)圓弧順時(shí)針（或逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)判別方式為：利用右手定則為工作坐標(biāo)系加上Y軸，沿Y軸正向往負(fù)向看去，順時(shí)針?lè)较蛴肎02，反之用G03，以下列圖：圖2G02/G03插補(bǔ)方向4848/54⑷外圓粗車循環(huán)指令G71格式：G71U(?d)R(e);G71P(ns)Q(nf)U(?u)W(?w)F_S_T_;

說(shuō)明:?d—每一次背吃刀量（切削深度）(1～0.8)；

e—每一次退刀量(0.5)；

ns—精加工形狀程序段中開(kāi)始程序段號(hào)；

nf—精加