《数控加工程序编制及操作》实训课程

《数控加工程序编制及操作》实训课程电子教案安徽省铜陵车辆厂胡长升数控车床的编程与操作•§1安全操作规程•§2FANUC系统数控车床的编程•§3FANUC系统数控车床的操作§1安全操作规程文明生产与安全操作是企业管理中一项十分重要的内容，它直接影响产品质量，影响设备和工、夹、量具的使用效果及寿命，还会影响操作者技能的发挥。因此，严格遵守下列操作规程不仅可以给操作者提供一个安全的工作环境，而且可以提高生产效率1.操作时请戴上防护目镜，穿上安全防护鞋。2.戴安全帽，工作服的袖口和衣边应系紧。3.操作过程中不能带手套。4.操作数控系统前，应检查两侧的散热风机是否正常，以保证良好的散热效果。应该仔细检查车床各部分机构是否完好，各种手柄、变速手柄（主要指经济型数控车床）的位置是否正确，还应按要求认真检查数控系统及各电器附件的插头、插座是否联结可靠。5.操作数控系统时，对各按键操作不得用力过猛，更不允许用扳手或其他工具进行操作。6.机床周围环境应干净、整洁、光线适宜，附近不能放置其他杂物，以免给操作者带来不便。7.未经过安全操作培训的人，不能操作机床。8.操作者尽量不要更换或增加夹具、工装和辅助设备。9.机床上所用的夹具、工装必须具有足够的刚性，安装时必须采取防松措施。10.机床，特别是机床的运动部件上不能放置工件、工具等东西。11.数控系统在不使用时，要用布罩套上，防止进入灰尘，并应定期进行内部除尘或细微清理。12.在清除沉积在机床、配电板以及NC控制装置上的灰尘、碎屑时，避免使用压缩空气。13.操作和维修人员必须特别注意安全标牌上的有关安全警告说明，操作时应完全按照说明进行。14.机床上的固定防护门、各种防护罩、盖板，只有在调试机床时才能打开，NC控制单元以及配电柜的门更不能随便打开。15.安全装置均不得随意拆卸或改装，如行程两端的限位撞块以及电器互锁装置的限位开关。16.调整和维修机床时所用的扳手等工具必须是标准工具。17.记住急停按钮的位置，以便于在紧急情况下能够快速按下。18.机床在运转时，身体各部位不能接近运转部件。19.清理铁屑时，应先停机，注意不能用手清理刀盘及排屑装置里的铁屑。20.先停机，然后再调整冷却喷嘴的位置。21.安装刀具时，应使主轴及各运动轴停止运转，注意其伸出长度不得超过规定值。刀盘转位时要特别注意，防止刀尖和床身、拖板、防护罩、尾座等发生碰撞。22.当自动转位刀架未回转到位时，不得强行用外力使刀架非正常定位，以防止损坏刀架的内部结构。23.完成对刀后，要做模拟换刀过程试验，以防止正式操作时发生撞坏刀具、工件或设备等事故。24.工件装夹时应尽量平衡，未平衡时不能启动主轴。25.虽然数控车削加工过程是自动进行的，但并不属无人加工性质，仍需要操作者经常观察，不允许随意离开生产岗位。26.要注意环境温度对数控系统的影响，勤观察纵横向步进电机的温升变化情况，以便出现异常时立即停机检查。27.卡爪必须为标准卡爪。卡爪装好后，其外围必须在卡盘外径以内。28.软爪成形切削时，应注意软爪的夹紧位置和形状。软爪成形后，检查其夹持零件是否牢靠，夹持力是否合适。29.当同时用卡盘和顶尖夹持工件时，应注意工件的重量、中心孔的形状和大小及顶紧力。如果顶持一个重而中心孔又小的工件，在加大载荷时，会损伤顶尖，致使工件飞出，因此，要特别注意顶尖孔的大小，使顶尖的负荷不要太大。30.下班时，按规定切断电源，然后把机床各部位（包括导轨）擦干净，再按使用说明书中的规定给导轨和各运动部位涂上防锈油。还应认真做好交接班工作。必要时，应做好文字记录（如加工程序及程序执行情况等）。§2FANUC系统数控车床的编程（一）编程指令及使用方法一、编程知识与坐标系1.编程知识程序编号：O——用四位数（1－9999）表示，不允许为“0”。程序段顺序号：N——顺序号用四位数（1－9999）表示，编程顺序号可有可无。程序段的构成N—G—X（U）—Z（W）—F—M—S—T—↓↓↓↓↓↓↓↓程序准备X轴移Z轴移进给辅助主轴工具段号功能动指令动指令功能功能功能功能2.坐标系的设定在编写工件的加工程序时，首先是设定坐标系。（1）机床坐标系的设定机床欲对工件的车削进行程序控制，必须首先设定机床坐标系，数控车床坐标系的概念有机床原点、机床坐标系以及机床参考点。1）机床原点机床上的一个固定点，数控车床一般将其定义在主轴前端面的中心。图2-1机床坐标系2）机床坐标系机床坐标系是以机床原点为坐标原点建立的X，Z轴两维坐标系，Z轴与主轴中心线重合，为纵向进刀方向，X轴与主轴垂直，为横向进刀方向。图2-23）机床参考点机床参考点是指刀架中心退离距机床原点最远的一个固定点，该点在机床制造厂出厂时以调试好，并将数据输入到数控系统中。图2-3数控车床开机时，必须先确定机床参考点，我们也称之为刀架返回机床参考点的操作。只有机床参考点确定以后，车刀移动才有了依据，否则，不仅编程无基准，还会发生碰撞等事故。机床参考点的位置设置在机床X向，Z向滑板上的机械挡块通过行程开关来确定，当刀架返回机床参考点时，装在X向和Z向滑板上的两挡块分别压下对应的开关，向数控系统发出信号，停止滑板运动，即完成了回机床参考点的操作。（2）工件坐标系的设定当采用绝对值编程时，必须首先设定工件坐标系，该坐标系与机床坐标系是不重合的。工件坐标系的原点就是工件原点，而工件原点是人为设定的。数控车床工件原点一般设在主轴中心线与工件左端面或右端面的交点处。设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点，确定刀具起始点的坐标值。工件坐标系设定后，屏幕上显示的是车刀刀尖相对工件原点的坐标值。编程时，工件各尺寸的坐标值都是相对工件原点而言的，因此，数控车床的工件原点又是程序原点。二、N、F、T、S功能1.N功能程序段号是用地址N和后面的四位数字来表示的，通常是按顺序在每个程序段前加上编号（顺序号），但也可以只在需要的地方编号。2.F功能进给功能是表示进给速度，进给速度是用字母F和其后面的若干位数字来表示的。（1）每分钟进给（G98）系统在执行了一条含有G98的程序段后，在遇到F指令时便认为F所指定的进给速度单位为mm/min。如：F100即为100mm/min。G98F_G98被执行一次后，系统将保持G98状态，即使断电也不受影响，直至系统执行了含有G99的程序段，G98便被取消，而G99将发生作用。（2）每转进给（G99）若系统处于G99状态，则F所指定的进给速度单位为mm/r。如：F0.1即为0.1mm/r。G99F_要取消G99状态，必须重新制定G98。系统默认G99。3.T功能刀具功能是表示换刀功能，根据加工需要在某些程序段指令进行选刀和换刀。刀具功能是用字母T和其后的四位数字表示。其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。每次刀具加工结束后必须取消其刀具补偿。输入格式：T××××（后两位）刀具补偿号（前两位）刀具序号注：1）刀具的序号与刀盘上的刀位号相对应；2）刀具补偿包括几何形状补偿和磨损补偿；3）刀具序号和刀具补偿序号不必相同，但为了方便尽量一致；4）取消刀具补偿：T00。4.S功能主轴功能主要是表示主轴转速或线速度，主轴功能是用字母S和其后面的数字表示的。（1）恒线速度控制（G96）G96是执行恒线速度控制的指令。系统执行G96指令后，便认为用S指定的数值表示切削线速度。如：G96S200表示切削线速度是200m/min。在恒线速度控制中，数控系统根据刀尖所处的X轴坐标值，作为工件的直径来计算主轴转速，所以在使用G96指令前必须正确地设定工件坐标系。（2）主轴转速控制（G97）G97是取消恒线速度控制的指令。此时，S指定的数值表示主轴每分钟的转速。如：G97S1000表示主轴转速为1000r/min。（3）轴最高速度限定（G50）G50除有坐标系的设定功能外，还有主轴最高转速设定的功能，即用S指令的数值设定主轴每分钟的最高转速，如：G50S2000表示把主轴最高转速设定为2000r/min。用恒线速度（即G96）控制加工端面、锥度和圆弧时，由于X坐标不断变化，故当刀具逐渐移近工件旋转中心时，主轴转速会越来越高，工件有可能从卡盘飞出。为了防止事故有时必须限制主轴的最高转速，这时可使用G50S__指令来达到目的。例：设定主轴转速G97S600；取消线速度功能，主轴转速600r/min……G96S200；线速度恒定，切削速度为200m/minG50S1000；用G50指令设定主轴最高转速为1000r/min三、数控车床指令1.数控车床编程指令的种类（表2–1）功能地址说明程序号码O（EIA）数控程序的编号程序段序号N程序段序号准备功能G指令数控机床的运动方式尺寸字X、Z、U、W各个坐标轴上的移动指令R圆弧半径、倒圆角I、K从始点到圆弧中心上的距离进给功能F指定进给速度、指定螺纹的螺距主轴功能S指定主轴的转速工具功能T指定刀具编号、指定刀具补偿编号辅助功能M指定辅助功能的开关控制暂停P、U、X停刀的时间指定程序号P指定程序执行的编号指定程序段号P、Q指定程序开始执行和返回的程序段号重复次数P子程序的重复操作次数2.常用准备功能指令（G代码表2–2）G代码组功能G0001快速定位（快速进给）G01直线插补（切削进给）G02圆弧插补G03圆弧插补G0400暂停G27返回参考点检测G28返回参考点G3201螺纹切削G4007取消刀尖R补偿G41刀尖补偿G42刀尖补偿G5000设定坐标系，设定主轴最高转速G9805每分进给G99每转进给单一固定循环G9001外径、内径取消循环（外径、内径及锥面粗加工循环）G92螺纹切削循环（执行固定循环切削螺纹）G94端面切削循环（执行循环切削工件端面及锥面）复合固定循环G70精加工固定循环（完成G71、G72、G73循环后的精加工）G71外径、内径粗加工固定循环（将工件切之精加工之前，沿Z轴方向循环）G72端面加工固定循环（同G71，但G71沿X轴方向循环切削）G73闭合切削固定循环（沿工件精加工相同的刀具路径粗加工循环）G74端面切削固定循环G75外径、内径切削固定循环G76复合螺纹切削固定循环1）快速定位（G00）用G00指令定位。用绝对方式或增量方式，使刀具以快速进给速度向工件坐标系的某一点移动。绝对值指令时，用终点的坐标值编程，增量值指令时，用刀具的移动距离来编程。图2-4P1→P2G00X50.0Z5.0（绝对值指令）或G00U－10.0W－25.0（增量值指令）2）直线插补（G01）该指令用于直线或斜线运动，可使数控车床沿X轴、Z轴方向执行单轴运动，也可以沿X、Z轴平面内任意斜率的复合运动，用F指令沿直线移动的速度。直线插补指令G01可用于圆柱切削、圆锥切削（倒角也作圆锥切削）。例1刀尖起点坐标为（50.0，0）图2-5程序：G01X50.0Z－60.0F0.2；或G01U0W－60.0F0.2；或G01X50.0W－60.0F0.2；或G01U0Z－60.0F0.2；例2刀尖起点坐标为（40.0，0）图2-6程序：G01X60Z－60F0.2；3）圆弧插补（G02，G03）刀具沿圆弧移动的指令如下：项目指定内容指令意义1旋转方向G02加工外径圆弧:凸圆弧用G03,凹圆弧用G02.加工内径圆弧:凸圆弧用G02,凹圆弧用G03.G032终点位置绝对值X，Z工件坐标系的终点位置增量值U，W从始点到圆心的距离3从始点到圆心的距离I，K从始点到圆心的距离（带符号或半径值）圆弧的半径R圆弧的半径4进给速度F沿着圆弧的速度指令格式：G02（G03）X_Z_I_K_F_G03（G02）U_W_R_执行圆弧插补需要注意的事项：（1）I、K（圆弧中心）的指定也可以用半径指定；（2）当I、K值均为零时，该代码可以省略；（3）圆弧在多个象限时，该指令可连续执行；（4）在圆弧插补程序段内不能有刀具机能（T）指令；（5）使用圆弧半径R值时，指定小于180°；（6）I、K和R同时被指令时，R可以优先指定，I、K被忽视。例1（I，K）指令：G02X50.0Z－10.0I20.0K17.0F0.1；或G02U30.0W－