厚载数控车床编程与加工—AUTID教学篇初中级.doc

厚载数控车床编程与加工 AUTID教学篇初-中级数控车削编程与加工初级篇项目一 数控车削基础知识1.1任务一 数控车床基础知识【任务描述】1、什么是“数控”？ 什么是“数控系统”？ 什么是“数控机床”？2、数控机床的加工过程。3、数控车床机械结构组成与工件原理。【相关知识】一、数控车床的发展史1、数控车床的概念数控车床就是采用数控系统控制的车床，数控系统通过控制车床X、Z坐标轴的电机来带动车床运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再加上主轴的转速和转向，加工出各种不同形状的轴类和盘类回转体零件。Ø 数控机床：应用数控技术对机床加工过程进行控制的机床。Ø 数控系统：实现数控技术相关功能的软硬件系统，它是数控技术的载体。Ø 数控技术：用数字、字母和符号对某一工作过程进行可编程的自动控制技术。2、数控车床的发展史自从20世纪50年代世界上第一台数控机床问世至今已经历50余年，数控机床经过了2个阶段和6代的发展历程。Ø 第一阶段是硬件数控（NC）第1代1952年的电子管；第2代1959年的晶体管（分离元件）；第3代1965年的小规模集成电路；Ø 第二阶段是软件数控（CNC）第4代1970年的小型计算机、中小规模集成电路；第5代1974年的微处理器、大规模集成电路；第6代1990年的基于个人PC机。3、我国数控机床目前现状和发展趋势Ø 我国从1958年开始研制数控机床，20世纪60年代中期进入实用阶段，数控车床是目前我国使用极为广泛的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。由普通发展到数控，一个人顶原来的十个人，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要会车蜗轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技术学生都会，而且批量的产品质量也有保证。Ø 中国近几年连续成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要是在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。Ø 我们应该看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。当今数控机床行业的主要发展方向：高速化提高进给速度、主轴转速、运算速度、换刀速度高精度化精度从微米级到亚微米级、乃至纳米级复合化在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序智能化简化编程、简化操作、智能诊断、智能监控柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成开放化向未来技术开放、向用户特殊要求开放、数控标准的建立二、数控车床的组成和分类1、数控车床的组成数控车床（图1-1）的布局形式与普通车床基本一致，但数控车床刀架和导轨的布局形式有很大的变化，直接影响着数控车床的使用性能及机床结构和外观。此外，数控车床上都设有封闭的防护装置。图1-1 数控车床实物图数控车床一般由以下几个部分组成（表1-1）：（1）机床主体；（2）数控装置；（3）驱动系统；（4）辅助装置。表1-1 数控车床组成部分机 床 主 体主轴箱通过主轴电机带动主轴及卡盘转动。卡盘用来装夹工件，带动工件转动。进给机构通过X或Z轴进给电机带动滚珠丝杠的旋转，刀架实现纵向移动、横向移动来实现切削。尾座尾座可装夹顶尖，钻头。装夹较长工件时，可用顶尖顶住，保证工件的同心度。也可以用来装夹钻头，进行中心孔钻削加工。床身机床上用于支承和连接若干部件，并带有导轨的基础零件。数 控 系 统计算机数控机床的核心部分，数字控制装置。操作面板机床的操作，程序的输入。输入和输出程序的输入和输出。系统软件处理、编译程序，控制机床的运动。驱 动 机 构驱动器进给轴电机的驱动装置。步进电机进给轴运动的执行装置。辅助装置换刀装置多工序工件加工，刀具的自动转换。润滑装置为机床导轨、丝杠等润滑。切削液装置冷却，润滑，防锈。2、数控车床的分类1）、按车床的主轴位置分类Ø 立式数控车床立式数控车床简称数控立车，如图1-2所示。其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。Ø 卧式数控车床卧式数控车床如图1-3所示。其车床主轴平行于水平面，一般采用三爪卡盘来装夹工件。这类机床主要用于加工轴向尺寸大、径向尺寸相对小的小型复杂零件。图1-2 立式数控车床 图1-3卧式数控车床2）、按刀架数量分类Ø 单刀架数控车床单刀架数控车床可配置四工位卧式回转刀架或多工位转塔式自动转位刀架，如图1-4所示。Ø 双刀架数控车床双刀架数控车床包括前置刀架和后置刀架，双刀架可以平行分布配置，也可以相互垂直分布，如图1-5所示。l 前置刀架前置刀架位于Z轴的前面，与传统卧式车床刀架的布置形式一样，刀架导轨为水平导轨，使用四工位电动刀架。l 后置刀架后置刀架位于Z轴的后面，刀架的导轨位置与正平面倾斜，便于观查刀具的切削过程、切屑容易排除、后置空间大，可设计更多工位的刀架，一般多功能的数控车床都设计为后置刀架。图1-4 单刀架数控车床 图1-5双刀架数控车床3）、按功能分类Ø 经济型数控车床经济型数控车床一般用单片机进行控制，机械部分是在普通车床的基础上改进设计的。它成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工，如图1-6所示。Ø 普通数控车床精通数控车床是根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床。其数控系统功能强，自动化程度和加工能力精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。如图1-7所示。Ø 车削加工中心车削加工中心是在普通数控车床的基础上增加了C轴和动力头的更高级的数控车床，带有刀库，可控制X、Z和C子3个坐标轴。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向也的钻削等加工。车削中心如图1-8所示。图1-6经济型数控车床 图1-7普通数控车床 图1-8车削加工中心三、数控车床常见车削应用数控车床除了可以完成普通车床能够加工能力的轴类和盘类零件外，还可以加工各种开关复杂的回转体零件，如复杂曲面等；还可以加工各种螺距甚至变螺距的螺纹。数控车床一般应用于精度较高、批量生产的零件；各种形状复杂的轴类和盘类零件（图1-9常见车削应用；图1-10车床加工产品示例）。 （a）端面切削 （b）外轴肩切削 （c）锥面切削 （d）圆弧面切削 （e）车退刀槽 （f）切断 （g）镗孔 （h）镗内锥孔 （i）钻孔 （j）车削内、外螺纹图1-9 常见车削应用图1-10 车床加工产品示例四、厚载数控车床主要技术参数介绍规格参数名称参数含义影响工 件 参 数主轴回转直径250应床身上最大装夹工件的直径影响加工零件的空间大小和机床刚度主轴通孔直径20主轴通孔中通穿过工件的最大直径影响长工件装夹长度的大小行 程X轴最大行程180mmZ轴最大行程320mm刀架在X轴、Z轴上移动的最大距离影响零件加工大小精 度 指 标定位精度0.01mm数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的水平程度直接影响加工零件的位置精度重复定位精度0.01mm同一数控机床上，应用相同加工程序加工一批零件所得连续质量的一致程度影响一批零件的加工一致性、质量稳定性坐标轴联运轴数2轴（X轴和Z轴）机床数控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点的坐标数目影响机床功能、加工适应性和工艺范围运 动 性 能 指 标主轴转速100-3000r/min机床主轴转动速度可加工小孔和提高零件表面质量进给速度 500mm/min机床进给线速度影响零件加工质量、生产效率和刀具寿命刀库容量 4工位刀库能存放加工所需的刀具数量加工适应性及加工资源【知识拓展】数控车床的工作原理根据零件图样，进行工艺分析，确定工艺方案，依据数控系统的规定指令，编制零件的加工程序。视零件结构的复杂程度，可以采用手工或计算机编程，程序较小时，可以直接在车床的操作面板的输入区域操作；程序较大时，也可在装有编程软件的普通计算机上进行，编程软件国内一般采用模拟软件和专业软件，经过相应的后置处理，生成加工程序。再通过车床控制系统上的通信接口或其它存储介质（软盘、光盘等），把生成的加工程序输入到车床的控制系统中。进入控制装置的信息，经过一系列处理和运算转变成脉冲信号。有的信号输送到机床的伺服系统，通过伺服机构处理，传到驱动装置（主轴电机、步进或交、直流伺服电机），使刀具和工件严格执行零件加工程序规定的运动；有的信号送到可编程控制器，用以控制机床的其它辅助运动，如主轴和进给运动的变速、液压或气动装夹工件、冷却液开关等。使用数控车床加工零件的过程如图1-11和图1-12。图1-11 数控车床加工流程图1-12 数控车床加工过程1.2任务二 数控车削编程基础知识1.2.1 子任务一 认识数控车床坐标系【任务描述】1、掌握车床运动轴对应的坐标轴及方向。2、数控车床坐标系的确立原则。3、机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的联系与区别。【相关知识】一、操作面板本书以HM6-L6-01数控车床（HM6S-T2教学数控系统所采用的仿Fanuc操作面板）为例介绍数控车床的操作。操作面板如下图1-13所示。图1-13 操作面板机床操作面板中各按键功能介绍如下表所示：按 键名 称功 能紧急停止按钮按下急停按钮，使机床移动立即停止，并且所有的输出（如主轴的转动等）都会关闭。进给速度（F）调节按钮调节手动或数控程序运行时，进给速度的倍率。主轴速度调节旋钮调节主轴转速的倍率。程序保护锁选择此开关，可以进行程序保护。自动方式MEM存储器（自动）方式，用于自动执行数控程序，进行加工。编辑方式EDIT编辑方式，用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序。录入方式MDI手动数控输入方式。遥控方式RMT暂不支持此功能。回参考点方式REF手动回参考点方式。手动方式JOG通过X、Z轴方向移动按钮，实现两轴各自的连续运动。手动增量进给方式INC通过X、Z轴方向移动按钮，实现轴的单步移动。手脉方式HND选择手脉控制X、Z轴各自的连续运动。单段自动方式下，按下此键，每按一次程序启动按钮，执行一条数控指令。程序跳步自动方式时，按下此键，跳过开头带有“/”的程序段。选择停自动方式时，按下此键，程序执行到含有M01指令的程序段时，暂停执行；再按循环启动按钮，程序继续往下执行。手动示教暂不支持此功能。单步增量倍率X1为0.001mm，X10为0.01mm，X100为0.1mm，X1000为1mm。程序重启自动方式下，由于刀具破损等原因程序停止执行后，按此按钮程序可以从指定的程序段重新启动。机床锁定按下此键，执行程序时，机床各轴被锁住。空运行按下此键，执行程序时，各轴以参数设定的速度运动。M，S，T锁定按下此键，执行程序时，辅助功能被锁住。润滑，冷却，排屑，吹气暂不支持此功能。循环停止在数控程序运行中，按下此按钮停止程序运行。循环启动在数控程序运行中，按下此按钮程序运行。卡盘、尾架、换刀、照明暂不支持此功能。主轴正转手动方式下，启动机床主轴并正转。主轴停止手动方式下，机床主轴停止转动。主轴反转手动方式下，启动机床主轴并反转。轴选择按钮选择要手动的轴。（对于车床系统，仅X或Z轴有效）手动轴运动手动下选中的轴向正/负方向移动。快速移动与轴运动方向按键同时按下，所选轴以手动快进速度移动。数字和字母键进行数字和字母的输入。位置显示POS工件坐标系位置显示；相对坐标系位置显示；综合坐标系位置显示。程序显示与编辑PROG打开程序显示界面进行程序的查看、编辑。偏置量显示OFS/SET1、刀具磨损补偿；2、刀具几何补偿；3、设定；4、工件坐标系原点偏置。帮助HELP暂不支持此功能。图形显示CSTM/CR暂不支持此功能。报警信号显示MESSAGE报警信息显示页面。参数设定暂不支持此功能。复位RESET解除报警，CNC复位。替换ALTER用输入的数据替代光标包含的数据。删除DELETE删除光标所在的数据；或者删除一个数控程序或者删除全部数控程序。插入INSERT把输入域中的数据插入到当前光标之后的位置。修改CAN消除输入域内的数据。回撤换行键EOB结束一行程序的输入并且换行。上档键SHIFT按键里的上档字符切换。上下翻页键上翻或下翻显示器里的显示画面。输入INPUT把输入域内的数据输入参数页或者输入一个外部的数控程序。软功能键对应显示屏上两端左右按键的功能。光标可上、下、左、右移动光标。 二、坐标系命名规则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尔坐标系（图1-14）作为标准确定。1、数控机床平行于主轴方向即纵向为Z轴。2、垂直于主轴方向即横向为X轴。3、刀具远离工件方向为正向，刀具靠近工件为负方向。图1-14 右手笛卡尔直角坐标系【引导性行动】1、开启机床注：1）、数控系统操作面板上有一个急停按钮，机床正面、中部的右侧也有一个急停按钮。2）、数控机床上电以后，只有按住防护罩才能打开；当罩门关闭后，自动吸合。3）、机床关机时，应先关闭计算机，然后再关闭机床电源。2、机床回零图1-15 机械坐标3、手脉的使用1）、手脉是手动脉冲发生器的简称（图1-16），又称手轮，光电编码器。图1-16 手脉2）、手脉主要用于数控机床，如立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备，其造型新颖，移动方便，抗干扰，带载能力强；全塑料外壳，绝缘强度高，防油污密封设计。3）、具备X1、X10、X100三档倍率，可实现4轴倍率切换；具备控制开关、急停开关，人性设计，便于操作。4、利用手脉认识X轴和Z轴A、按按键，进入绝对坐标显示界面（如下图1-17），为了便于观察坐标变化。图1-17 绝对坐标界面B、再按按键，进入手脉工作模式。C、拿起手脉，将左边的开关旋转至X轴。D、顺时针、逆时针转动手脉，观察刀架的运动情况，观察显示界面上X坐标值的变化。坐标值增大为正方向，减小为负方向，再注意手脉旋转的方向。E、改变手脉的倍率，分别为X1档、X10档、X100档，再顺时针、逆时针转动手脉，观察显示界面X轴坐标值的变化。F、当摇动手脉刀架不再运动时会显示如下图1-18画面，按键返回绝对显示界面，记录当前X的坐标值，此时X轴停止于正限位。F、这时我们只要反方向摇动手脉报警就自动消除，我们一直摇动，最后会发现机床又报警了，这一次是X轴停止于负限位，我们再记录下此时X的坐标值，然后再往X正方向摇动，报警就自动消除。图1-18 X轴报警信息G、按以上方法，我们再选择Z轴，进行操作。在操作时观察显示器中Z轴的坐标变化，并记录下Z轴在正负限位时的坐标值。H、我们掌握了数控机床的X和Z轴的运动方向后，拿起手脉选择4（主轴），倍率X1。观察主轴的转速（如下图1-19所示），然后再将倍率转到X10，X100观察主轴的转速。完全掌握手脉的使用及其功能。图1-19 主轴转速观察界面【知识归纳】1、为什么开机要回原点？2、什么是机床限位及行程？3、数控机床有哪些坐标系？【知识归纳】一、开机回原点的作用在机床的机械坐标系中设有一个固定的参考点（假设为（X，Z）。这个参考点的作用主要是用来给机床本身一个定位。因为每次开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都把当前位置设定为（0，0），这样势必造成基准的不统一，所以每次开机的第一步操作为参考点回归（有的称为回零点），也就是通过确定（X，Z）来确定原点（0，0）。机床原点，参考点和工件原点如图1-20所示。 （a） （b）图1-20 机床原点、参考点和工件原点示意图对于开环系统的数控机床，机床三家设置另一固定的点机床参考点，机床参考点通常设在X、Z正向的极限行程点，用于标定开环系统的测量起点。机床参考点相对机床零点具有准确坐标值，出厂前由机床厂家精密测量并固化存储在数控装置的内存里。有一些机床将机床参考点和机床原点不设为同一点。如图1-20（a）所示，机床参考点在机床坐标系中坐标值为（X600，Z1010）。也有一些机床将机床参考点和机床原点设为同一点，如图1-20（b）所示，机床参考点在机床坐标系中坐标值为（X0，Z0）。机床点（机床参考点）是机床上固定的一个坐标点，这个机床原点也就是机床回零时的机床零点。根据我们的操作和观察机床回零后X、Z的坐标值，我们就可以判断出厚载数控车床的机床参考点和机床原点为同一点。二、机床限位及行程1、限位：由于机床的加工范围有限，为了防止刀架脱离导轨，导致超程，所以在机床的X和Z的正负方向安装限位开关，机床只能在限位内移动。2、行程：机床的行程就是它的最大工作区域，即机床X轴或Z轴正、负限位之间的距离。三、数控机床坐标系1、机床坐标系u 永远假定工件静止，刀具相对于工件移动。u 数控车床只有两个轴，即X轴和Z轴，X轴方向和Z轴方向如下图1-21所示。u 机床坐标系是以机床参考点为零点建立起来的坐标系。图1-21 机床坐标方向2、工件坐标系数控车床加工时， 工件可以通过卡盘夹持于机床坐标系下的任意位置。这样一来在机床坐标系下编程就很不方便。所以编程人员在编写零件加工程序时通常要选择一个工件坐标系，也称为编程坐标系，程序中的坐标值均以工件坐标系为依据。工件坐标原点一般称为加工原点，在加工时该原点往往与编程原点一致（如图1-22）。图1-22 机床坐标系和工件坐标系1.2.2 子任务二 数控车床的对刀【任务描述】1、对刀是数控加工中的主要操作和重要技能，在一定条件下，对刀的精度可以决定零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。2、仅仅知道对刀方法是不够的，还要知道数控系统的各种对刀设置方式，以及这些方式在加工程序中的调用方法，同时要知道各种对刀方式的优缺点、使用条件等（下面的论述是以FANUC0i数控系统为例）。【引导性行动】1、开机，回原点。2、安装工件，目测校准。3、对刀 通过手脉驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆，如图1-23所示，然后保持X坐标不变，移动Z轴使刀具离开工件，测量也该段外圆的直径（假设为24mm），按OFS/SET按键会出现如图1-24所示的画面，然后再按F2按键出现如图1-25所示画面。图1-23 车工件外圆图1-24 OFS/SET磨损界面图1-25 OFS/SET外形界面光标现在的位置是在对应的1号刀的X轴上，所以我们直接通过面板的MDI键盘编辑区（如图1-26所示）输入X24，会出现如图1-27所示情况。图1-26 键盘编辑区图1-27 输入X24后的界面然后按测量对应的F2键，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。此时我们按POS按键，查看X当前的绝对坐标值显示的是24.000，说明X轴已经对好刀了，如图1-28所示。接下来我们对Z轴，移动刀具试切工件一端端面，然后保持Z坐标不变，将光标移到相应的1号刀具Z轴参数中（图1-29），输入Z0，然后按F2测量，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系Z原点的位置，如图1-30所示，然后按POS键可查看Z轴的坐标值，显示是0.000，说明Z轴已对好刀了。图1-28 X轴坐标显示图1-29 Z坐标输入界面图1-30 Z轴坐标显示【知识归纳】1、为什么要对刀？2、如何选择对刀点？【知识讲解】1、对刀的原理为了计算和编程方便，我们通常将程序原点设定在工件右端面的回转中心上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。机械坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机械坐标系中的位置，这通常在接下来的对刀过程中完成。在图1-31中，O是程序原点，O是机床回零后刀尖位置为参照的机床原点。图1-31 数控车床对刀原理编程员按程序坐标系中的坐标数据编制刀具（刀尖）的运行轨迹。由于刀尖初始位置（机床原点）与程序原点存在X向偏移距离和Z向偏移距离，使得实际的刀尖位置与程序指令的位置有同样的偏移距离，因此须将该距离测量出来并设置进数控系统，使系统据此调整刀尖的运动轨迹。所谓对刀，其实质就是测量程序原点与机床原点之间的偏移距离并设置程序原点在以刀尖为参照的机床坐标系里的坐标。2、对刀点的选择对刀点是数控车床加工时刀具相对于工件运动的起点，对刀点既是程序起点，也是程序的终点。选择对刀点的一般原则是：u 尽量使加工程序的编制工件简单、方便。u 便于用常规量具在车床上进行测量。u 便于工件的装夹。u 对刀误差较小或可能引起加工的误差最小。【应用训练】通过刚才对试切法对刀的学习和操作，接下来，我们选择2号刀位装夹刀具，并进行对刀，熟练掌握试切法对刀的操作。【知识拓展】对刀方法对刀的方法有很多种，按对刀的精度不同可分为粗略对刀和精确对刀；按是否采用对刀仪可分为手动对刀和自动对刀；按是否采用基准刀可分为绝对对刀和相对对刀等。但无论采用哪种对刀方式，都离不开试切法对刀，前面我们学习了试切法对刀，试切法对刀是最根本的对刀方法，所以我们要熟练掌握。1.2.3 子任务三 数控车床的编程基础【任务描述】1、掌握程序段的构成原则。2、熟悉指令的分类及含义。【引导性行动】1、开机，回原点。2、安装工件，目测校准。3、装夹刀具，保证刀尖与工件回转中心同高。4、对刀，建立工件坐标系。5、程序的建立（程序名O0101）：A、打开程序保护锁将钥匙开关转到I位置，选择程序编辑操作模式。B、按程序按键，进入程序编辑界面。C、键入程序名。如O0101D、按插入键建立程序O0101，按键完成输入。E、依次输入以下程序段，每输入完一个程序段后，按下键，再按键插入，直至全部程序段输完。O0101；程序名N10 T0101；程序段1N20 M03 S600；程序段2N30 G01 Z0 F0.2；程序段3N40 X0；程序段4N50 Z5；程序段5N60 G00 X50 Z100；程序段6N70 M05；程序段7N80 M30；程序结束6、检查程序是否输入正确。7、程序检验运行：A、按“自动方式”按键，进入程序运行方式。B、按“机床锁定”按键，再按“空运行”按键。C、按“循环启动”按键，进入程序运行方式。D、按“图形显示”按键，设置好各项参数后，再按软功能按键“F2”，进入图形显示界面，注意观察走刀路线。8、运行程序校验对刀点：A、关发防护门。B、按“自动方式”按键。C、按“单段”按键，选择程序单段运行。D、按“循环启动”按键，程序开始执行，循环启动按钮的指示灯亮。“循环启动”灯灭，“循环停止”灯亮时，说明该段程序执行完毕。再按程序启动按钮，至所有程序段执行完毕。E、在执行的过程中，注意观察绝对显示界面中X和Z的坐标值，当显示为X0、Z0时，注意观察刀具和工件的位置。如果对刀正确，刀具和工件的位置则如图1-32所示。图1-32 对刀正确时的刀具0点位置【知识归纳】1、程序段格式。2、程序的构成。3、程序的结构。4、编程指令。【知识讲解】1、程序段格式零件的加工程序由若干个程序段组成。程序段格式是指一个程序段中的字、字符、数据的书写规则，目前使用最多的是“字地址”的程序段格式。“字地址”的程序段格式由程序段号字、数据字和程序段结束组成。各字后有地址，字的排列顺序要求不严格，数据的位数可多可少，不需要的字以及上一程序段相同的续效字可以不写。排列顺序如下：NGXUZWFSTM；例：N30 G01 X50 Z-20 F0.2 S400 T0101 M03 ；功 能地 址意 义程序号O程序号顺序号N顺序号准备功能G指定动作状态（直线、圆弧等）X，Z，U，W坐标轴移动指令尺寸字R圆弧半径I，K圆弧中心坐标，倒角量进给速度F进给速度指定主轴功能S主轴转速指定刀具功能T刀具号的指定辅助功能M控制机床方面ON/OFF的指定暂停P，U，X暂停时间的指定程序号指定P指定子程序号重复次数P子程序的重复次数参数P，Q，R指定程序重复部分等的顺序号2、程序的构成加工程序可分为程序号、程序内容和程序结束三部分。下表为FANUC 0i 系统数控车床的一个加工程序：程 序说 明O0001；程序名N10 T0101；N20 M03 S600；N30 G01 Z0 F0.2；N40 X0；N50 Z5；N60 G00 X50 Z100；N70 M05；程序内容N80 M30；程序结束1）、程序号 在数控装置存储其中通过程序号查找和调用程序。程序号在程序的最前端，由地址码和19999范围内的任意四位数字组成，在FANUC系统中一般地址码为字母O。2）、程序内容 程序内容主要用以控制数控机床自动完成零件的加工，是整个程序的主要部分，它由若干程序段组成。每个程序段由若干程序字组成，程序段段号由N和数字表示。每个程序字又由地址码和若干个数字组成。3）、程序结束 程序结束一般用辅助功能代码M02（程序结束）或M30（程序结束，返回程序起点）等。3、程序的结构1）、程序号为了区分每个程序，都要对程序进行命名。编程时一定要参考机床使用说明，否则程序无法执行。如FANUC系统用字母“O”作为程序号的地址码。例：2）、程序段的格式和组成程序段的格式可分为地址格式、分隔地址格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。例：N是程序段地址符，用于指定程序段号；G是指令动作方式的准备功能地址；X是坐标轴的地址；F是进给速度地址，其后面的数字表示进给速度的大小。3）、字一个“字”的组成如下所示：程序段号加上若干个字就可以组成一个程序段。4、编程指令1）、语句号N（又称为程序段号）程序是一句一句编写的，一句程序称为程序段。程序段号字用以识别每一程序段，由地址码N和若干位数字组成。例如：N40表示该程序段的语句号为40。2）、准备功能字G（又称为G功能、G指令、G代码）顾名思义，准备功能用来建立机床或数控系统工作方式的一种命令，使数控机床做好某种操作准备，用地址码G和两位或三位数字表示。需要指出的是不同生产厂家的数控系统G指令功能相差大，编程时必须遵照机床使用说明书进行。G指令分为模态指令（续效指令）和非模态指令，非模态指令只在本程序段中有效，模态指令可在连续几个程序段中有效，直到被相同组别的指令取代。指令表中标有相同字母或数字的为一组。如G00、G01、G02、G03，G04其中G04为非模态指令，其余为模态指令。3）、尺寸字表示由地址码、符号（+、-）、绝对（或相对）数值组成。尺寸字的地址码有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D、H等。例如：X15 Y-20。其中“+”可省略。4）、进给功能字F表示加工时的进给速度，由地址码F和后面的若干位数字组成。5）、主轴转速功能字S表示数控机床主轴转速，由地址码S和后面的若干位数字组成。6）、刀具功能字T表示由地址码T和后面的若干位数字组成。数字表示刀号，数字位数由数控系统决定。7）、辅助功能字M（又称M功能、M指令、M代码）用来控制机床辅助动作或系统的开关功能，由地址码M和后面的两位数字组成。准备功能G代码表注：*表示模态代码辅助功能代码表【应用训练】1、新建程序并解析程序结构1）、创建新程序O0002，并输入程序内容。2）、根据前面对程序的结构的学习，划分下面程序的程序名、程序内容、程序结束。2、调用程序并修改程序1）、按“编辑方式”按键，再按“程序”按键。2）、输入程序名“O0001”，再按“向下”按键，即可打开所调用的程序。3）、修改程序O0001的程序内容，修改结果如下表所示：1.3 任务三 数控车削工艺参数【任务描述】1、认识并理解工艺参数。2、掌握工艺参数对加工质量的影响。3、能够合理地运用工艺参数进行零件加工。【任务准备】1、刀具：外圆车刀一把。2、量具：游标卡尺一把、直尺一把。3、工具：卡盘扳手、刀架扳手各一把。4、材料：直径为30mm、长度为60mm的铝棒。【引导性行动】按表格要求编写程序加工下图所示的零件。图1-33 车削工艺参数加工零件图1、开机，回原点。2、装夹工件：用三爪自定心卡盘夹持直径为30mm的外圆，保证工件伸出卡盘长度不小于50mm。3、装夹刀具，保证刀尖与工件回转中心等高。4、对刀，建立工件坐标系。5、输入程序，程序名为O0001。6、程序检验运行，保证无误。7、运行程序进行加工。8、完成加工工件并检测。【知识归纳】1、车削运动和加工后形成的表面。2、切削用量的要素及含义。3、影响加工质量的工艺参数。4、切削用量的选择。【知识讲解】1、车削运动和加工后形成的表面1）、车削运动和工件上的表面如下图所示：图1-34 车削加工示意图2）、车削运动及工件形成表面含义：2、切削用量的要素及含义1）、切削用量切削用量是工件切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。2）、切削用量各要素的含义3、影响加工质量的工艺参数1）、背吃刀量对加工质量的影响过大的切深产生的切削力会引起振动，也会造成打刀或崩刃，或降低加工精度。通常最大的切削深度不能超过刀片切削刃长度的1/2。然而，片面地减小每次走刀的切深，会增加走刀的次数，降低加工的效率，也增加机动的时间，从而增加加工的成本。2）、进给速度对加工质量的影响过大的进给量会造成刀具打刀、崩刃及刀尖塑性变形从而影响加工精度。3）、切削速度对加工质量的影响提高切削速度可使金属切除率加大，有利于切削加工效率的提高，但刀具寿命缩短，换刀次数增加，停机时间增加，却使切削加工效率降低。4、切削用量的选择1）、切削用量选择表【主题讨论】完成加工后要求学生观察每段外圆表面光洁度并结合参数表理解主轴转速、进给量、背吃刀量对加工质量的影响。项目二 外轮廓加工（初级篇）2.1任务一 轴编程与加工2.11 子任务一 阶梯轴编程与加工【任务描述】通过阶梯轴的编程和加工，掌握G00、G01指令的用法。【任务准备】1、量具：游标卡尺2、材料：长75、直径为30的尼龙棒3、刀具：90度硬质合金外圆刀具一把【引导性行动】1、开机，回原点。2、安装工件并校准（工件伸出长度大于本任务加工零件的长度35mm）。3、装夹刀具，保证刀尖与工件回转中心等高。4、对刀，建立工件坐标系。5、建立程序（程序名O0201），输入下表所示程序段并解析程序。