数控车实训教案

数控车实训教案第一章数控加工基础一．概念：1．数控：是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。2．数控机床：用数字住处进行控制的机床，它装有程序控制系统，能逻辑地处理使用号码和其他符号编码指令规定的程序。二．数控加工包涵的内容：1．选择并确定进行数控加工的零件及内容。2．对零件图纸进行数控加工的工艺分析。3．数控加工的工艺设计4．对零件图形的数学处理5．编写加工程序单6．按程序单制作控制介质7．程序的校验与修改8．首件试加工与现场问题处理9．数控加工工艺技术文件的定型与归档三．数控加工的特点1．数控加工的内容十分具体2．数控加工的工艺十分严密优点：1．自动化程度高2．加工的零件一致性好，质量稳定3．生产效率高4．便于产品研制5．便于实现计算机辅助制造缺点：1．加工成本一般较高2．不适宜大批量生产3．加工中难以调整4．维修困难数控加工的适应性：（一）最适应性：1．形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或虽然能加工但很难保证产品质量的零件。2．用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。3．具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒型零件。4．必须在一次装夹中合并完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。（二）较适应类：1．在通用机床上加工时极易受人为因素干扰，零件价值又高，一旦质量失控便造成重大经济损失的零件。2．在通用机床上加工时，必须制造复杂的专用工装的零件。3．需要多次理发设计后才能定型的零件。4．在通用机床上加工需要作长时间调整的零件。5．用通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件。（三）不适应类：1．生产批量大的零件2．装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件。3．加工余量很不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的。4．必须用特定的工艺装备协调加工的零件。四．数控加工技术的发展方向1．高速切削2．复合化加工3．分散化网络加工4．高精度控制第二章数控编程基础第一节概述一．数控编程的概念数控编程：是指在数控机床上加工零件时，要把待加工零件的全部工艺过程，工艺参数和位移数据，以代码的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床，实现零件的全部加工过程，我们将从零件图纸到获得数控机床所需的控制介质的全部过程，称为程序编制。二．数控编程的种类1．手工编程利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。2．自动编程利用通用的微机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件，自动进行运算和生成指令。对形状简单（轮廓由直线和圆弧组成）的零件，手工编程是可以满足要求的，但对于曲线轮廓，三维曲面等复杂型面，一般采用计算机自动编程。目前中小企业普遍采用这种方法，编制较复杂的零件加工程序效率高，可靠性好。3．CAD/CAM利用CAD/CAM系统进行零件的设计、分析及加工编程。该种方法适用于制造业中的CAD/CAM集成系统，目前正被广泛应用。该方式适应面广、效率高、程序质量好，适用于各类柔性制造系统和集成制造系统，但投资大，掌握起来需要一定时间。三．手工编程的内容和步骤⑴分析零件图纸。首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度以及毛坯形状及热处理要求等。⑵确定工艺过程。在分析零件图纸的基础上，确定零件的加工方法（如所采用的工夹具、装夹定位方法等）和加工路线（包括对刀点、走刀路线），选定加工刀具并确定加工用量等工艺参数（走刀速度、主轴转速、切削宽度和深度等）。⑶设计工夹具。⑷数值计算。⑸编写程序单。⑹制备控制介质。⑺校对检查控制介质。⑻首件加工。校验结束后，必须在机床上试加工。如果加工出来的零件不合格，需修改，直到加工出满足图纸要求的零件为止。四．数控加工程序的组成结构与格式(一)．加工程序的组成结构加工程序主要由程序号、程序段和程序结束等组成。1．程序号程序号就是给零件加工程序一个编号，并说明该零件加工程序开始。常用字符“%”或“O”或“P”及其后4位十进制数表示，例如“%××××”、或“O××××”或“P××××”，究竟用“%、O、P”，要根据具体的机床来确定。程序号可以从0001~9999，但存入数控系统中的各零件加工程序号不能相同。2．程序段程序段是由一个或若干个程序字组成，程序字通常是由英文字母表示的地址符和地址符后面的数字和符号组成。例如：Z—20地址符符号数据字程序字是控制数控机床完成一定功能的具体指令。例如：O1234N100G92X25Y45Z15G00Z2M30上面每一行称为一个程序段，N100、G92、X25等都是一个程序字。3．程序结束程序结束可作辅助功能代码M02、M30，用来结束零件加工。(二)．程序段格式程序段格式是指程序段的书写规则。它分为可变程序段格式和。固定程序段格式1．可变程序段格式可变程序段格式又分为使用地址符的可变程序段格式和使用分隔符的可变程序段格式。1）使用地址符的可变程序段格式这种格式又称地址格式。它以地址符为首，其且由一串数组成序号字与各种数据字，若干个字构成程序段并以结束符结束。在这种格式中，如上一段程序已写明，本程序段里又不必变化的那些字仍然有效，可以不再重写。在尺寸字中可只写有效数字，不必每个字都写满固定位数。用这种格式写出的各个程序段长度与数据全数都是可变的，故称为可变程序段格式。例如：N10G00G54X25Y45Z15N20Z20M05一般格式：N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_U_V_W_2）使用分隔符的可变程序段格式这种格式预先规定了输入时所有可能出现的字的顺序，这个顺序中每个数据字前有一个分隔符B，这样就可以不再使用地址符，而只要按预定顺序，把相应的一串数字跟在分隔符后面就可以了。例如：BXBYBJGZ使用分隔符的可变程序段格式的长度，数据字的个数也是可变的。尺寸数字中只填写有效数字，重复的字可以略去。但应注意，原来排在那些略去字前的分隔符不能略去，程序中若出现连在一起的两个分隔符，则表明其间略去一个数据字。2．固定程序段格式这种格式不使用地址符，也不使用计数有的分隔符，它规定了在输入中所有可能出现的字的顺序，也规定了各个字的位数。对重复的字不能省略，一个字的有效位数少时，要在前面用“0”补足规定的位数，因为程序段中的字数及每个字的位数都是固定的，所以按这种格式书刊号写的各程序段长度都一样，这种格式也允许用分隔符将字隔开，但这时分隔符只起将字隔开，使程序段清晰的作用，对程序本身不起作用。例如：100054254515(三)．程序段的组成程序段是由程序段号、地址符、数据字符号组成，如前面的例子：N10G00G54X25Y45Z15其中N、G、X、Y、Z均为地址符。N：程序段号G：准备功能X、Y、Z：坐标地址符10、00、54、25、45、15均为数据字。在程序段中表示地址的字母可以分为尺寸字地址和非尺寸字地址。尺寸字的地址可用以下字母表示：X.Y.Z.U.V.W.P.Q.I.J.K.A.B.C.D.E.R.H非尺寸字的地址用以下字母表示：NGFSTMLO第二节数控系统的功能1．准备功能准备功能又称G功能、G指令或G代码。它是用来指定机床进行加工运动和插补方式的功能。由地址符G和后面的两位数字来表示，从G00至G99共有100种。1）ISO标准中一部分代码未规定其意义，未指定的G指令可留待将来修改标准时再予指定。2）另一部分为永不指定其含义，即使将来修改标准时也不予指定。不指定的G代码可用作特殊用途。G代码有两种状态：模态和非模态G代码。非模态G代码：只在本程序段中有效，在下一程序段中无效。模态G代码：具有续效性，不但在本程序段中有效，在后续程序中，只要同组其他G代码未出现之前一直有效。G代码按其功能不同分为若干组，不同组的G代码在同一程序段中可以指令多个。例如G90G17G01X10Y10在上面的程序段中出现了三组G代码。但是不能在同一程序段中指定两个或两个以上属于同一组的G代码。2．辅助功能辅助功能又称M功能：它是指定机床做一些辅助动作的代码。例如，主轴的旋转、冷却液的开关等等。它由地址M及两位数字组成，从M00~M99共100种。常用的辅助功能的简要说明：1)M00程序暂停：机床所有动作均被切断，重新按动程序启动按钮后，再继续执行后面的程序。2)M02程序结束：表示程序内所有指令均已完成，切断机床所有动作，机床复位。但程序结束后，不返回到程序开头的位置。3)M30程序结束：除完成M02的内容外，还自动返回到程序开头的位置，为加工下一个工件作好准备。4)M03主轴顺时针方向旋转5)M04主轴逆时针方向旋转6)M05主轴停转7)M06自动换刀8)M08冷却液打开9)M09冷却液关闭10)M13主轴顺时针方向旋转的同时冷却液打开11)M14主轴逆时针方向旋转的同时冷却液打开虽然在ISO标准和国标中规定了G、M代码的功能，但由于制造数控机床的厂家众多，有的为本厂的方便，还可以自行规定G、M代码功能。因此，对于具体的机床来说，G、M代码也不完全一样。3．进给功能进给功能也称F功能，由地址符F和数字组成。进给功能：指定刀具每分钟的进给距离。进给功能的单位是mm/min。例如F130，刀具以每分钟130mm的速度进给。4．主轴转速功能主轴转速功能：也称S功能，指定主轴每分钟的旋转速度r/min.5．刀具功能也称T功能。表示选择刀具和刀补号。用字母T，后跟两位或四位数字。二．标准坐标（机床坐标）系的规定在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定机床上成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要一个坐标系才能实现，这个坐标系就称为机床坐标系。(一)．机床坐标系。标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系。这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行，它与安装在机床上，并且按机床的主要直线寻轨找正的工件相关。根据右手螺旋方法，我们可以很方便地确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。(二)．运动方向的确定机床的某一运动部件的运动正方向规定为增大工件与刀具之间距离的方向。1．Z坐标的运动(1)Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。(2)若机床没有主轴（如刨床等）则Z坐标垂直于工件装卡面。(3)若机床有几个主轴，可选择一个垂直于装卡面的主要轴作为主轴，并以它确定Z坐标。Z坐标的正方向是增加刀具和工件之间的距离的方向。如在钻镗加工中，钻入或镗入工件的方向是Z的负方向。2．X坐标的运动X坐标的运动是水平的，它平行于工件装卡面，它是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。(1)在没有回转刀具和没有回转工件的机床上（如牛头刨床），X坐标平行于主要切削方向，以该方向为正方向。(2)在有回转工件的机床，如车床、磨床等，X运动方向是径向的，而且平行于横向滑座，X的正方向是安装在横向滑座的主要刀架上的刀具离开工件回转中心的方向。(3)在有刀具回转的机床上（如铣床）如Z坐标是水平的（也就是说主轴是卧式的），当由主要刀具主轴向工件看时，X运动的正方向指向右方。(4)若Z坐标是垂直的（主轴是立式的），当由主要刀具主轴向立柱看时，X运动正方向指向右方。对于桥式龙门机床，当由主要主轴向左侧立柱看时，X运动的正方向指向右方。3．Y坐标的运动正向Y的运动，根据X和Z的运动按照右手笛卡尔坐标系来确定。姆指代表X轴，中指代表Z轴，那么食指所指的方向即为Y轴。4．旋转运动，按照右旋螺纹前进的方向。姆指代表X轴或Y轴或Z轴的正方向，其余四指的回转方向即为旋转运动的正方向。5．工件的运动。对于移动部分是工件而不是刀具的机床，必须将前面所介绍的移动部分是刀具的各项规定，在理论上作相反的安排。第三节数控机床的加工工艺一．工序的划分在数控机床上加工零件，工序可以比较集中。在一次装卡中，应尽可能完成全部工序。工序划分的方法有：1）按所用刀具划分工序。为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，多采用按刀具集中工序的方法加工零件。就是用同一