数控车床基本程序指令及应用

课题1数控车床基本程序指令及应用学时2一、教学目的和要求1、了解数控车床的安全操作规程2、掌握数控车床基本程序指令3、掌握数控车床简单轴类零件程序的编制二、重点难点1、数控车床的安全操作规范2、数控车床基本指令的基本应用3、数控车床简单轴类零件精加工程序的编制三、授课内容（一）数控车床安全操作规程1.开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，确认无误后方可操作。2.数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。3.程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。4.正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行检查。5.输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。6.未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无超程现象。7.试切时快速倍率开关必须打到较低挡位。8.试切进刀时，在刀具运行至工件30~50㎜处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。9.试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。10.程序修改后，要对修改部分仔细核对。11.必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。12.操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。13紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。（二）数控车床坐标系数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。如图1-1所示数控车床有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。它是在机床装配、调试时已经确定下来的，是机床加工的基准点。在使用中机械坐标系是由参考点来确定的，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。编程坐标系是编程序时使用的坐标系，一般把我们把Z轴与工件轴线重合，X轴放在工件端面上。工件坐标系是机床进行加工时使用的坐标系，它应该与编程坐标系一致。能否让编程坐标系与工坐标系一致，使操作的关键。图1-1（三）数控车床加工工艺制定方法在数控车床上加工零件时，应该遵循如下原则：（1）选择适合在数控车床上加工的零件。（2）分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。（3）确定工件坐标系原点位置。原点位置一般选择在工件右端面和主轴回转中心交点P，也可以设在主轴回转中心与工件左端面交点O上，如图1-2所示。图1-2编程原点（4）制定加工工艺路径，应该考虑加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的位置，起市点应便于检查和装夹工件；应该考虑粗车、半精车、精车路线，在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能以最少的进给路线完成零件的加工，缩短单件的加工时间；应考虑换刀点的位置，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在换刀过程中不发生干涉现象，且换刀路线尽可能短，加工起始点和换刀点可选同一点或者不选同点。（5）选择切削参数。在加工过程中，应根据零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度、和切削深度。（6）合理选择刀具。根据加工的零件形状和表面精度要求，选择合适的刀具进行加工。（7）编制加工程序，调试加工程序，完成零件加工。（四）数控加工程序的构成在数控车床上加工零件，首先要编制程序，然后用该程序控制机床的运动。数控指令的集合称为程序。在程序中根据机床的实际运动顺序书写这些指令。一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干程序段、程序结束部分组成。一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。下面是一个完整的数控加工程序，该程序由程序号开始，以M30结束。程序说明O1234程序开始N10T0101G95M3S500程序段1N20G0X100Z100程序段2N30G0X26Z0程序段3N40G1X0.0F0.1程序段4N50Z1程序段5N60G0X100程序段6N70Z100程序段7N80M30程序结束（1）程序号零件程序的起始部分一般由程序起始符号%（或O）后跟1—4位数字组成，如：%123，O1234等。（2）程序段的格式和组成程序段的格式可分为地址格式、分割地址格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。其中以可变程序段格式应用最为广泛，所谓可变程序段格式就是程序段的长短是可变的。例如：N10G01X40.0Z-30.0F200；程序段号功能字坐标字进给速度功能字程序段结束（3）“字”一个“字”的组成如下所示：Z-30.0地址符符号（正、负号）数据字（数字）程序段号加上若干程序字就可组成一个程序段。在程序段中表示地址的英文字母可分为地址和非尺寸地址两种。表示尺寸地址的英文字母有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、DERH共18个字母。表示非尺寸地址有N、G、F、S、T、M、L、O等8个字母。（五）模态指令与非模态指令的区分（1）模态指令：称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到后面出现同组另一指令或被其他指令取消时才有效。编写程序时，与上段相同的模态指令可以省略不写。不同组模态指令编在同一程序段内，不影响其续效。（2）非模态指令：称非续效指令，其功能仅在出现的程序段有效。（六）常用M指令M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。M指令有模态还非模态之分，常用M指令的功能及应用如下：（1）程序停止指令：M00功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重新开始。（2）选择停止指令：M01功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止自动运行，只是当机床机床操作面板上的选择停开关压下时，这个代码才有效。（3）主轴正转、反转、停止指令：M03、M04、M05功能：M03、M04可使主轴正、反转，与同段程序其他指令一起开始执行。M05指令可使主轴在该程序段其他指令执行完成后停止转动。格式：M03SM04SM05（4）冷却液开、关指令：M08、M09功能：M08表示开启冷却液，M09表示关闭冷却液。（5）程序结束指令：M02或M30功能：该指令表示主程序结束，同时机床停止自动运行。CNC装置复位。M30还可使控制返回到程序的开始，故程序结束使用M30比M02方便些。说明：该指令必须编在最后一个程序段中。（七）主轴功能、进给功能和刀具功能（1）主轴功能S主轴转速功能表示机床主轴的转速大小，由S和后面的若干数字组成。格式：M03S600主轴以600r/min的速度正转。（2）进给功能F进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，，由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方式。1.每分钟进给量格式：G94F---说明：G94为数控车床的初始状态。2.每转进给量格式：G95F---使用下式可以实现每转进给量和每分钟进给量的转化。Fm=Fr×SFm为每分钟的进给量Fr为每转的进给量S为主轴转速（3）刀具功能刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的四位数字组成。格式：TXXXX说明：前两位不表示刀具序号，后面两位表示刀具补偿号。刀具的序号要与刀架上的刀位号相对应。刀具序号和刀具补偿号不必相同，但为了方便通常他们一致。取消刀具补偿的T指令格式为：T0000。（八）基本G功能代码1.快速定位G00G00指令使刀具快速移动到指定的位置。指令格式：G00X（U）＿Z（W）＿；其中X（U）Z（W）为指定的坐标值。快速定位指令的实例：图（1-3）Ф20Z轴B40AX轴图1-3快速定位直径编程：快速从A点移动到B点。绝对编程：G00X20Z0；相对编程：G00U－60W－40；注1：G00时各轴单独以各自设定的速度快速移动到终点，互不影响。任何一轴到位自动停止运行，另一轴继续移动直到指令位置。注2：G00各轴快速移动的速度由参数设定，用F指定的进给速度无效。注3：G00是模态指令，下一段指令也是G00时，可省略不写。G00可编写成G0。G0与G00等效。2．直线插补G01G01是使刀具以指令的进给速度沿直线移动到目标点。1).指令格式为：G01X(U)___Z(W)___F___；其中：X、Z表示目标点绝对值坐标；U、W表示目标点相对前一点的增量坐标，F表示进给量，若在前面已经指定，可以省略。通常，在车削端面、沟槽等与x轴平行的加工时，只需单独指定X(或U)坐标；在车外圆、内孔等与Z轴平行的加工时，只需单独指定Z(或W)值。图1-4为同时指令两轴移动车削锥面的情况，用G01编程为：图1-430绝对坐标编程方式：G01X80.0Z-80.0F0.25增量坐标编程方式：G01U20.0W-80.0F0.25说明：①G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程，由尺寸字地址决定，有的数控车床由数控系统当时的状态(G90、G91)决定。②进给速度由F指令决定．F指令也是模态指令，它可以用GOO指令取消。如果在G01程序段之前的程序段没有F指令，而现在的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动。因此，G01程序中必须含有F指令。（九）编程实例如图1-5所示，编写其精加工程序。图1-5%1234N1M03S500G95T0101选择转速，选择刀具N2G00X18Z1定位至倒角延长线N3G01X26Z-3F0.15倒3×45°角N4Z-48车Φ26外圆N5X60Z-58车削第一段锥N6X80Z-73车削第二段锥N7G00X100Z100退刀至换刀点N8M30程序结束，并回起点四、小结本课题是数控车床编程的重要环节，必须了解数控车床的编程特点，掌握F、S、T功能，熟练掌握直线移动指令的应用，能够编制简单的轴类零件精加工程序。