數控車部分中國計量學院工程訓練中心二零零三年八月教學要求1、了解數控車床加工的原理和特點。2、了解數控車床加工的組成和作用。3、掌握簡單零件的加工工藝和編程。4、理解并掌握外經、內經粗加工循環指令（G73）的作用和應用場合。5、理解并掌握程序原點、機械零點、程序循環點的區別。6、理解并掌握G01、G02/G03、G21指令的含義和作用。一、概述隨著科學技術和社會的迅速發展，機械產品日趨復雜，社會對機械產品的質量和生產率提出了越來越高的要求。在航空航天、造船、軍工和計算機等工業中，零件精度高、開頭復雜、批量小、經常改動、加工困難、生產效率、勞動強度大，質量難以保證。機械加工工藝過程的自動化和智能化是適應上述發展特點的最重要手段。為解決上述這些問題，一種靈活、通用、高精度、高效率的“柔性”自動化生產設備——數控機床在這種情況下應運而生。二、數控機床的發展史1948年美國巴森茲（parsons）公司在研制加工直升飛機葉片輪廓樣板時提出了數控機床的初始設想。1949年與麻省理工學院（MIT）合作，開始了三坐標銑床的數控化工作。1952年3月公開發布了世界上第一臺數控機床的試制成功，可作直線插補。經過三年的試用、改進與提高，1955年進入實用化階段，從此，其他一些國家如德國、英國、日本和蘇聯等國都開始研制數控機床，其中日本發展最快。1959年美國Keaney和Treckre公司開發成功了具有刀庫、刀具交換裝置、回轉工作臺的數控機床，可以在一次裝夾中對工件的多個面進行多工序加工。如進行鉆孔、鉸孔、攻螺紋、鏜削、平面銑削、輪廓加工等。至此，數控機床的新一代類型——加工中心（MachiningCenter）誕生了，并成為當今世界數控機床發展的主流。當今世界著名的數控系統廠家有：日本的法那科（FANUC）公司、德國的西門子（SIEMENS）公司、美國的A—B公司、意大利的A—BOSZA公司。控技術的基本概念數控又稱數字控制（NumericalControl），簡稱NC。它是采用數字化信息實現加工自動化的控制技術，用數字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的機床，稱為數控機床。控機床的組成現代計算機數控機床主要由程序的存儲介質、輸入輸出設備、計算機數控裝置、可編程控制器、主軸控制單元以及速度控制單元等部分組成。第一章數控車床的編程第一節數控車床概述數控車床做為當今使用最廣泛的數控機床之一，主要用于加工軸類、盤類等回轉體零件，能夠通過程序控制自動完成內外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進行切槽、鉆，擴、絞孔等工作，而近年來研制出來的數控車削中心和數控車銑中心，使得在一次裝夾中可以完成更多的加工工序，提高了加工質量和生產效率，因此特適宜復雜形狀的回轉類零件的加工。第二節數控車床編程知識一、數控車床的坐標系和運動方向（一）床坐標系和運動方向X軸方向：經向為X軸；正X軸方向：面向操作者方向；Z軸方向:縱向為Z軸；正Z軸方向:指向尾架方向；數控車床坐標系說明：X坐標和Z坐標指令，在按G90編程時，使用代碼X和Z；按G91編程時，使用代碼U和W。（二）程序原點1.定義：程序原點是指程序中的坐標原點，即在數控加工時，刀具相對于工件運動的起點，也稱為“對刀點”。用符號“”表示。2.程序原點的確定：（1）X軸程序原點的確定：對于某一加工工件，將主軸中心設置為X軸方向原點。（2）Z軸程序原點的確定：對于某一加工工件；1）精切后的右端面；（見下圖（a））2）精切后的夾緊定位面；（見下圖（b））(a)(b)程序原點（三）機械零點定義：X、Z軸正方向運動的極限位置。二.數控車床常用各種指令（一）常用輔助功能M指令1.M00指令：程序停止執行含有M00指令語句后，機床自動停止，使用M00指令，重新啟動后，才能繼續執行后續程序。2.M01指令：選擇停止執行含有M01語句時，同M00一樣會使機床暫時停止，但只有在機床控制盤上的“選擇停止”鍵處于“ON”狀態時，此功能才有效，否則該指令無效。3.M02指令：程序結束該指令表明主程序結束，機床的數控單元復位，表示加工結束，但該指令并不返回程序起始位置。4.M03指令：主軸正轉主軸正轉是從負Z向正Z方向看，主軸順時針方向旋轉。5.M04指令：主軸反轉主軸反轉是從負Z向正Z方向看，主軸逆時針方向旋轉。6.M05指令：主軸停轉主軸停轉是在該程序段其他指令執行完后才停止。注意：M04指令不能直接轉變為M03指令，M03指令也不能直接轉變為M04指令，要想改變主軸轉向必須用M05指令使主軸停轉，再使用M03指令或M04指令。7.M30指令：程序結束與M02指令一樣，表示主程序結束，區別是M30指令執行后使程序返回到開始狀態。（二）G準備功能絕對坐標和相對坐標指令（G90,G91）相同點：表示運動軸的移動方式。異同點：使用絕對坐標指令G90時，程序中的位移量用刀具的終點坐標表式；使用絕對坐標指令G91時，程序中的位移量用刀具的增量表式；格式：G90X___Z___;G91U___W___;2.快速定位（G0或G00）刀具從當前位置快束移動到開始前的位置，在切削完了之后，快速離開工件，進給速度F對G00指令無效.格式：G00X(U)___Z(W)___;見下圖所示，表示刀具從A點到B點的移動G00X60.0Z6.0;或G00U–60.0W-84.0;G00快速進刀3.直線插補指令（G01）該指令用于直線或斜線運動。可使數控車床沿X軸或Z軸方向執行單軸運動，也可沿XZ平面內任意斜率的直線運動。格式：G01X(U)___Z(W)___F___;上示中：G01、F___有續效功能；1）外圓柱切削格式：G01Z(W)___F___;如下圖所示:G01指令切削外圓柱程序：G01X60.0Z-80.0F0.3;或G01U0W-80.0F0.3;2）外圓錐切削格式：G01X(U)___Z(W)___F___;如下圖所示:G01指令切削外圓錐程序：G01X80.0Z-80.0F0.3;或G01U20.0W-80.0F0.3;3）直線插補指令G01在數控車床編程中還有一種特殊用法：倒角和倒圓角。倒角：格式：G01X(U)___C___F___;G01Z(W)___C___F___;如下圖所示:G01指令倒角程序：G01Z-20.0C4.0F0.4;X50.0C-2.0;Z-40.0;倒圓角：格式：G01X(U)___R___F___;G01Z(W)___R___F___;如下圖所示:G01指令倒圓角程序：G01Z-20.0R4.0F0.4;X50.0R-2.0;Z-40.0;4．圓弧插補指令：（Ｇ02，Ｇ03Ｇ02：順時針加工Ｇ03：逆時針加工方向判別方法：沿圓弧所在平面的另一坐標軸的負方向看去，順時針方向為Ｇ02，逆時針方向為Ｇ03。格式：Ｇ90Ｇ02Ｒ_Ｘ_Ｚ_Ｆ_；Ｇ91Ｇ03Ｉ_Ｋ_<1>Ｘ_Ｚ_:表示圓弧終點坐標,可用絕對值,也可用相對值.<2>Ｒ：為圓弧的半徑值，當a≤180°時Ｒ用正值a＞180°時Ｒ用負值<3>Ｉ_Ｋ_：分別為圓弧的起點到圓心和Ｘ、Ｚ軸方向的增量。<4>當圓弧小于360°時可用Ｒ，也可用Ｉ、Ｋ兩種方法。但當圓弧為整圓時，一定得用Ｉ、Ｋ方法。5.每轉進給量指令（G95）、每分鐘進給量指令（G94）指定進給功能的指令方法有兩種：（1）每轉進給量指令（G95）格式：G95___(F___);F___為主軸每轉進給量，進給速度mm/r,范圍：0.0001---500.0000mm/r；（2）每分鐘進給量指令（G94）格式：G94___(F___);F___為主軸每分鐘進給量，進給速度mm/min,范圍：1---15000mm/min;特別地，當接入電源時，機床進給方式的墨認方式為G95，即每轉進給方式。只要不出現G94指令，進給功能一直是G95方式以每轉進給量設定。6.螺紋切削指令（G21）G21指令能夠切削圓拄螺紋、圓錐螺紋、端面螺紋。圓拄螺紋格式：G21X___Z___F___；F___為螺紋的螺距。7.外經、內經粗加工循環指令（G73）格式：G73U△dRe;G73PnsQnfU△uW△w;上式中：△d——粗加工每次切深；e——X軸方向的退出距離（半徑值）和方向；ns——精加工程序第一個程序段的序號；nf——精加工程序最后一個程序段的序號；△u——X軸方向精加工留量（直徑值）；△w——Z軸方向精加工留量；8.精加工循環指令（G72）格式：G72PnsQnf;上式中：ns——精加工程序第一個程序段的序號；nf——精加工程序最后一個程序段的序號；9.自動回歸機械零點（G28）格式：G28U0W0；當程序執行到這一段時，刀具會立刻從當前點自動回歸到機械零點。一般應用在加工結束時。10.刀具半徑補償指令（G40，G41，G42）在編制輪廓切削加工的場合，一般以工件的輪廓尺寸為刀具軌跡編程，這樣編制加工程序簡單，即假設刀具中心運動軌跡是沿工件輪廓運動的，而實際的刀具運動軌跡要與工件輪廓有一個偏移量（即刀具半徑）。利用刀具半徑功能可以方便地實現這一轉變，簡化程序編制，機床可以自動判斷補償的方向和補償值大小，自動計算出實際刀具中心軌跡，并按刀心軌跡運動。刀具半徑補償功能的作用：是要求數控系統根據程序中的工件輪廓和刀具半徑補償值，自動計算出刀具中心軌跡。偏置指令：Ｇ40刀具補償取消Ｇ41刀具左補償Ｇ42刀具右補償方向判別：沿著刀具前進的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊為Ｇ41，而偏在工件輪廓右邊則為Ｇ42。例：G0G40X12；注：刀具的外補償值可無窮大，使用時，應先用刀具補償取消（G40），再應用G41或G42，最后用刀具補償取消（G40）；在用G41和G42時絕對不可以使G41和G42在同一段中同時出現。三、數控車床加工過程及在實際加工當中如何對程序原點數控車床加工過程1.審核并看懂圖紙。2.確定加工工藝。3.根據毛坯尺寸及工藝編寫加工程序。4.檢查程序。5.在機床面版輸入程序。6.檢查輸入程序是否有誤。7.安裝加工所須刀具。8.模擬加工（模擬完成后須重新回零）。9.安裝工件。10.對刀。11.遠離工件對程序進行試運行(offset/setting磨耗)。12.程序原點回零位。13.檢查機床各按扭是否處于正常位置。14.加工(offset/setting磨耗）。15.測量。16.補償。17.再加工。18.測量，直至合格為止。（二）在實際加工當中如何對程序原點對Z軸程序原點1）刀架回歸機械零點。2）主軸旋轉（MDI、S、M）。3）將所對刀具調至工作位置（MDI、T）。4）將刀具移近工件。5）用刀尖切削工件右端面。6）刀具Z向不動，沿+X方向退出工件。7）刀具X向不動，沿-Z方向進刀0.2mm,。8）切至工件中心處。9）刀具Z向不動，沿+X方向退出工件。10）主軸停轉。11）按offset/setting補正形狀，出現刀具補償畫面。12）在相應位置輸入Z0，在按一下測量軟鍵。對X軸程序原點1）刀架回歸機械零點。2）主軸旋轉（MDI、S、M）。3）將所對刀具調至工作位置（MDI、T）。4）將刀具移近工件。5）用刀尖切削工件外圓。6）刀具X向不動，沿+Z方向退出工件。7）刀具Z向不動，沿-X方向進刀。8）沿-Z方向進刀10mm左右。9）刀具X向不動，沿+Z方向退出工件。10）主軸停轉。11）測量剛加工過工件外圓。12）按offset/setting補正形狀，出現刀具補償畫面。13）在相應位置輸入X___，在按一下測量軟鍵。14）刀架回歸機械零點。題目：加工如下圖所示零件，毛坯直徑為￠30mm，長度足夠;要求：按精加工編寫出外輪廓，工件程序原點如圖所示，外圓精加工留量X向0.4mm，Z向0.1mm，粗加工每次切深1.5mm，每次退刀0.5mm。程序：O0020;N10G0G40G97G95M03S400F0.3;N20T22;N30X32Z2;N40G73U1.5R0.5;N50G73P60Q130U0.4W0.1;N60G0G40X0;N70G01Z0;N80X15C-1.5;N90Z-10;N100X20Z-40;N110X28R-1.5;N120Z-60;N130G0G40X32;N140G28U0W0;N150M05;N160G0G97G95G40M03S600F0.1;N170T2