数控车床编程实例详解A

发布时间：2019-09-14 21:13:10 来源：文档文库

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2.1 数控车床编程基础

标题：数控车床编程基础	4课时
一、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：（一）旧课复习内容：数控机床坐标系的设定规则（5分钟）（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： 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。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。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、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。G50使用方法与G92类似。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 图2.1.5 G50设定加工坐标系工件坐标系的选择指令G54～G59 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 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。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。 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。	结合生产实际，用实物、图表直观教学，举例说明举例说明 CAD/CAM中心仿真加工教学利用仿真加工软件教学
四、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。	分析总结
五、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：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。

数控车床编程实例

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1．根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线

1）对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ58㎜外圆一头，使工件伸出卡盘175㎜，用顶尖顶持另一头，一次装夹完成粗精加工（注：切断时将顶尖退出）。

2）工步顺序

① 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，粗车φ56㎜、SφS50㎜、φ36㎜、M30㎜各外圆段以及锥长为10㎜的圆锥段，留1㎜的余量。

② 自右向左精车各外圆面：螺纹段右倒角→切削螺纹段外圆φ30㎜→车锥长10㎜的圆锥→车φ36㎜圆柱段→车φ56㎜圆柱段。

③ 车5㎜×φ26㎜螺纹退刀槽，倒螺纹段左倒角，车锥长10㎜的圆锥以及车5㎜×φ34㎜的槽。

④ 车螺纹。

⑤ 自右向左粗车R15㎜、R25㎜、Sφ50㎜、R15㎜各圆弧面及30°的圆锥面。

⑥ 自右向左精车R15㎜、R25㎜、Sφ50㎜、R15㎜各圆弧面及30°的圆锥面。

⑦ 切断。

2．选择机床设备

　　根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CK0630型数控卧式车床。

3．选择刀具

　　根据加工要求，选用三把刀具，T01为粗加工刀，选90°外圆车刀，T03为切槽刀，刀宽为3㎜，T05为螺纹刀。

　　同时把三把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。

4．确定切削用量

　　切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。

5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点

　　确定以工件左端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。

　　采用手动试切对刀方法（操作与上面数控车床的对刀方法相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X70、Z30处。

6．编写程序（该程序用于CK0630车床）

　　按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：

N0010 G59 X0 Z195

N0020 G90

N0030 G92 X70 Z30

N0040 M03 S450

N0050 M06 T01

N0060 G00 X57 Z1

N0070 G01 X57 Z-170 F80

N0080 G00 X58 Z1

N0090 G00 X51 Z1

N0100 G01 X51 Z-113 F80

N0110 G00 X52 Z1

N0120 G91

N0130 G81 P3

N0140 G00 X-5 Z0

N0150 G01 X0 Z-63 F80

N0160 G00 X0 Z63

N0170 G80

N0180 G81 P2

N0190 G00 X-3 Z0

N0200 G01 X0 Z-25 F80

N0210 G00 X0 Z25

N0220 G80

N0230 G90

N0240 G00 X31 Z-25

N0250 G01 X37 Z-35 F80

N0260 G00 X37 Z1

N0270 G00 X23 Z-72.5

N0280 G00 X26 Z1

N0290 G01 X30 Z-2 F60

N0300 G01 X30 Z-25 F60

N0310 G01 X36 Z-35 F60

N0320 G01 X36 Z-63 F60

N0330 G00 X56 Z-63

N0340 G01 X56 Z-170 F60

N0350 G28

N0360 G29

N0370 M06 T03

N0380 M03 S400

N0390 G00 X31 Z-25

N0400 G01 X26 Z-25 F40

N0410 G00 X31 Z-23

N0420 G01 X26 Z-23 F40

N0430 G00 X30 Z-21

N0440 G01 X26 Z-23 F40

N0450 G00 X36 Z-35

N0460 G01 X26 Z-25 F40

N0470 G00 X57 Z-113

N0480 G01 X34.5 Z-113 F40

N0490 G00 X57 Z-111

N0500 G01 X34.5 Z-111 F40

N0510 G28

N0520 G29

N0530 M06 T05

N0540 G00 X30 Z2

N0550 G91

N0560 G33 D30 I27.8 X0.1 P3 Q0

N0570 G01 X0 Z1.5

N0580 G33 D30 I27.8 X0.1 P3 Q0

N0590 G90

N0600 G00 X38 Z-45

N0610 G03 X32 Z-54 I60 K-54 F40

N0620 G02 X42 Z-69 I80 K-54 F40

N0630 G03 X42 Z-99 I0 K-84 F40

N0640 G03 X36 Z-108 I64 K-108 F40

N0650 G00 X48 Z-113

N0660 G01 X56 Z-135.4 F60

N0670 G00 X56 Z-113

N0680 G00 X40 Z-113

N0690 G01 X56 Z-135.4 F60

N0700 G00 X50 Z-113

N0710 G00 X36 Z-113

N0720 G01 X56 Z-108 F60

N0730 G00 X36 Z-45

N0740 G00 X36 Z-45

N0750 M03 S800

N0760 G03 X30 Z-54 I60 K-54 F40

N0770 G03 X40 Z-69 I80 K-54 F40

N0780 G02 X40 Z-99 I0 K-84 F40

N0790 G03 X34 Z-108 I64 K-108 F40

N0800 G01 X34 Z-113 F40

N0810 G01 X56 Z-135.4 F40

N0820 G28

N0830 G29

N0840 M06 T03

N0850 M03 S400

N0860 G00 X57 Z-168

N0870 G01 X0 Z-168 F40

N0880 G28

N0890 G29

N0900 M05

N0910 M02