数控车削编程与操作训练教案

《数控车削编程与操作训练》教案班级：2008届数控班教师：陈广达课题：§2.3N、F、T、S功能及数控车床指令（G00、GO1、GO2、GO3）课型：新授课时：4课时教材分析：本教材为技能型紧缺人才培养培训系列教材中等职业学校数控技术应用专业教学用书。本节课的内容位于本教材第二章第三节内容。在此之前，学生学习了数控编程基础的简介和思想，这为过度到本节的学习起着铺垫作用。本节内容在《数控车削变成与操作训练》中，占据非常重要的作用，是数控加工中最常用的最基本的内容。是数控车、数控铣床和数控加工中心编程的基础，对学生今后的学习有着极为重要的作用。学情分析：从学生的认知结构和学习习惯上分析来看，学生学习了数控编程基础的简介和思想，对编程思想有了一定的了解，对本节课来说有了一定的基础。学生普遍对于计算机和机床感兴趣。因此，应该充分利用计算机辅助教学和机床的实际操作相结合的教学方式。从学生的生理和心理方面分析，中专生逻辑思维从经验型逐步向理论型发展，观察能力、记忆能力和想象能力也随着迅速发展。从年龄特点来看，抓住学生特点，积极采用形象生动、形式多样的教学方法和学生广泛的、积极主动参与的学习方式，定能激发学生兴趣，有效地培养学生能力，促进学生个性发展。教学目标：1、知识目标:（1）要求学生掌握N、F、T、S功能格式、应用。（2）要求学生掌握数控车床指令：（G00、GO1、GO2、GO3）2、能力目标:通过学习，要求学生能综合应用以上指令进行仿真实验。对简单工件进行编程和加工，培养学生勤于思考、自觉对所学知识进行总结、归纳能力。3、情感目标:培养学生积极科学的思维方法，严谨的学习态度，勤于思考，准确的归纳、应用的能力。教学重点：N、F、T、S功能格式、应用；数控车床指令（G00、GO1、GO2、GO3）的应用。教学难点：N、F、T、S功能及G00、GO1、GO2、GO3的应用。教学方法及手段；讨论、思考、分析、动手操作、合作学习教具：装有数控模拟加工程序的计算机，数控车床教学过程：一、导入：通过前面的学习，我们已经对数控编程有了比较简单的了解，也知道了数控机床执行指令的过程，在本节可我们将一起来讨论数控编程中最基本的指令的应用。今天我们主要先学习N、F、T、S功能及数控车床指令（G00、GO1、GO2、GO3）的格式和应用。二、新授内容：〈一〉、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。(1)、前两位为刀具号；（2）、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/minG96S200；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（以上是我们介绍的常用功能指令，只用这些指令很明显是不可能加工出零件的。为了控制机床加工零件我们必须学习下面我们将要介绍的数控车床指令，首先我先来读一下表2–1对数控车床指令作一个系统的了解）〈二〉、数控车床指令：（G00、GO1、GO2、GO3）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）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（通过以上的表格我们知道准备功能指令G代码是主要控制刀具相对工件移动的关键指令。要想知道工件的加工编程就要对常用的G代码进行认真的学习。下面我们通过概念和实例来讨论G00、G01、G02、G03的应用）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1P1→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例2刀尖起点坐标为（40.0，0）图3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（I，K）指令：G02X50.0Z－10.0I20.0K17.0F0.1；或G02U30.0W－10.0I20.0K17.0F0.1；（R）指令：G02X50.0Z－10.0R27F0.1；G02U30.0W－10.0R27F0.1；图4三、练习：编写如下所示的圆弧，再到电脑上仿真操作，仿真结果正确后到机床上练习。图5主程序段参考：（I，K）指令：G03X50.0Z–24.0I–20.0K–29.0F0.2；或G03U30.0W–24.0I–20.0K29.0F0.2；（R）指令：G03X50.0Z–24.0R35.0F0.2；或G03U30.0W–24.0R35.0F0.2；课堂小结:以上所讲的内容就是我们这堂课所介绍的知识，我主要对常用功能指令的格式及应用作了简单的介绍。要想学好这部分内容还需要我们多加练习讨论，同时，要求大家在机房作业的时候先检验程序再操作并不得有半点马虎。布置作业:3，5板书计划:§2.3N、F、T、S功能及数控车床指令（G00、GO1、GO2、GO3）一、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。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）进给速度单位为mm/min。如：F100即为100mm/min。（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。3.T功能输入格式：T××××（后两位）刀具补偿号（前两位）刀具序号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。二、数控车床指令：（G00、GO1、GO2、GO3）1）快速定位（G00）格式：G00X--Z--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。格式：G01X--Z--F--；3）圆弧插补（G02，G03）指令格式：G02（G03）X_Z_I_K_F_G03（G02）U_W_R_