模块1(任务1阶梯轴类零件数控编程与加工)课件

数控机床编程与加工模块1 数控车床编程及加工任务1 台阶轴类零件的数控编程及加工任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-1阶梯轴类零件a)零件图b)立体图二、任务分析一、任务引入任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工三、相关知识介绍(一)数控车削工艺1.数控车削的主要加工对象2.零件图工艺分析3.数控车削加工工艺过程的拟订4.夹具选择5.加工顺序的确定6.数控车削加工工进给路线的确定任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工6.数控车削加工工进给路线的确定a)错误的切削路线b)正确的切削路线任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-6双向进刀的走刀路线任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-7分层切削时刀具的终止位置任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工走刀路线示例a)沿工件轮廓的走刀路线b)三角形走刀路线c)矩形走刀路线任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工三、相关知识介绍(二)数控编程基础1.数控编程的内容与步骤数控编程的内容与步骤任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工2.数控编程的方法3.数控编程程序的格式 4.数控机床的坐标系。右手直角笛卡儿坐标系(1)机床各坐标轴及其正方向的确定原则1)Z轴。平行于主平行于主轴，刀具离开工件的方向，刀具离开工件的方向为正。正。任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工2)X轴。工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正坐标的正方向。方向。3)Y轴。在在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。数控机床坐标系a)数控车床b)数控铣床任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工(2)附加坐标系为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。1)指定平行于X、Y、Z的坐标轴。2)指定不平行于X、Y、Z的坐标轴。多轴数控机床坐标系a)卧式镗铣床b)六轴加工中心任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工5.机床原点与机床参考点(1)机床原点机床原点又称为机械原点，是机床坐标系的原点。数数控车床将其定义在主轴旋转轴线与卡盘后端面的交点上。控车床将其定义在主轴旋转轴线与卡盘后端面的交点上。数控车床的机床原点任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工(2)机床参考点机床参考点是机床上的一个固定点 用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制，其位置由机械挡块或行程开关来确定。是刀架相对于机床原点沿X、Z轴正向退至极限的一个固定点.数控车床的参考点与机床原点任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工数控铣床的机床原点任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-18工件原点设置a)数控车床b)数控铣床编程时要首先设定如图所示的工件坐标系，其上的工件原点又称为程序原点。工件原点要尽量选择在工件图样的设计基准上，同时要便工件原点要尽量选择在工件图样的设计基准上，同时要便于编程计算。于编程计算。任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工三、相关知识介绍1数控车床的编程特点2数控系统的功能(三)数控车床的基本编程指令 准备功能G代码 该代码的主要作用是指定数控机床的运行方式，为数控系统的插补运算做好准备。辅助功能M代码 这种指令主要用于数控机床加工操作时的工艺指令任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工3.工件坐标系的设定(1)工件坐标系的建立G50指令格式：格式：G50 X _ Z _G50 X _ Z _ 说明：说明：1)在执行此指令之前必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上。2)此指令并不会产生机械移动，只是让系统内部用新的坐标值取代旧的坐标值，从而建立新的坐标系。数控机床的坐标系其指令格式为：G50 X _ Z_；其中X、Z分别表示刀尖的起始点P0距工件原点在X向和Z向的坐标值。另一种是以G54 G59的方式，用G54为例说明设定工件坐标系指令格式：G54 X_ Z_；其中X、Z分别表示工件原点在机床坐标系中的坐标值。任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工1.G00快速定位快速定位 格式：格式：G00 XG00 X（U U）_Z_Z（W W）_ 说明：说明：（1）此指令是使刀具以系统预先设定的速度快速移动定位所指定的位置。（2）不运动的坐标可以省略。（3）X、Z表示目标点的绝对坐标值，U、W表示目标点的相对前一点的增量坐标。注意：刀具移动轨迹是几条线段的组合，不是一条直线。故在各坐标方向上有可能不是同时到达终点。例如，在FANUC系统中，运动总是先沿45角的直线移动，最后再在某一轴单向移动至目标点位置任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工2.G01直线插补直线插补指令用于指令用于产生按指定生按指定进给速度速度F F实现的空的空间直直线运运动。格式：格式：G01 X（U）_ Z（W）_ F_ 说明：说明：（1）采用绝对尺寸编程时，刀具以F指令指进给速度进行插补，运行至坐标值为X、Z的某轨迹点上；（2）采用相对尺寸编程时，刀具运行到距当前点（起始点）的距离为U、W的某轨迹点上；F指令为续效指令，在没有新的F指令前一直有效，并且不必在每个程序段中都写入F指令。直线插补指令 例：例：实现右右图所示从所示从A点到点到B点的直点的直线插插补运运动,其程序段其程序段为：绝对方式方式编程程 G90G90 G01 X10 Y10 F100 G01 X10 Y10 F100 增量方式编程增量方式编程 G91G91 G01 X-10 Y-20 F100 G01 X-10 Y-20 F100 基本编程指令任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工直线插补运动例：例：实现图中从实现图中从P P0 0点到点到P P1 1点的运动点的运动,其程序段为：其程序段为：N10 G00 X50 Z2N10 G00 X50 Z2；（P P00P P1 1）N20 G01 Z-40 F0.3N20 G01 Z-40 F0.3；（刀尖从（刀尖从P P1 1点按点按F F速度进给到速度进给到P P2 2点）点）N30 X80 Z-60N30 X80 Z-60；（P P22P P3 3）以）以F F速度进给速度进给N40 G00 X200 Z100N40 G00 X200 Z100；（P P33P P0 0）快速返回）快速返回基本编程指令3圆弧插补指令(G02、G03)该指令命令刀具在该指令命令刀具在X Z坐标平面内，按指定的坐标平面内，按指定的F进给速度进给速度进行圆插补运动，切削出圆弧轮廓。进行圆插补运动，切削出圆弧轮廓。程序格式：XY平面圆弧插补指令程序格式平面圆弧插补指令程序格式：G17 G02 X Y I J(R)F或或 G17 G03 X Y I J(R)F 其中：其中：X X、Y Y的的值是指是指圆弧插弧插补的的终点坐点坐标值；I I、J J是指是指圆弧起点到弧起点到圆心的增量坐心的增量坐标，与，与 G90,G91G90,G91无关；无关；R R为指定指定圆弧半径，当弧半径，当圆弧的弧的圆心角心角180180o o时，R R值为正，正，当圆弧的圆心角当圆弧的圆心角1801800 0时，时，R R值为负。值为负。基本编程指令圆弧插补指令的应用举圆弧插补指令的应用举例：例：在右图中，当圆弧在右图中，当圆弧A的起点为的起点为P1，终点为终点为P P2 2，圆弧插补程序段为圆弧插补程序段为:G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50 或：或：G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50当圆弧当圆弧A A的起点为的起点为P P2 2，终点为，终点为P P1 1时，时，圆弧插补程序段为圆弧插补程序段为:G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50或：或：G03 X160 Y60 R-145.6 F50 基本基本编程指令程指令恒线速控制 编程格式 G96 S S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。对图3.17中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000150(40)=1193 r/minB：n=1000150(60)=795r/minC：n=1000150(70)=682 r/min在数控车削加工中，当需要保证车削后工在数控车削加工中，当需要保证车削后工件的表面粗糙度一致时，可以用件的表面粗糙度一致时，可以用G96指令指令设置恒线速控制。设置恒线速控制。4主轴速度控制指令主轴速度控制指令(G96、G97、G50)基本基本编程指令程指令恒线速取消 编程格式 G97 S 其中S后面的数字表示主轴转速，单位为rmin，即主轴按S指令的速度运转。例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。最高转速限制 编程格式 G50 SS后面的数字表示的是最高转速：r/min。例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。为防止主轴转速过高而发生危险，有时在设置恒线速控制前，必须用G50指令限定允许的主轴最高转速 基本编程指令 图所示的工件，用T01刀具车削端面及外圆时设置恒线速控制200mmin，并限定主轴最高转速为2500rmin；用T02刀具钻中心孔及用T04刀具钻10孔时取消恒线速控制，并设置主轴转速为1200rmin。恒线速控制指令的应用 基本编程指令5暂停指令暂停指令(G04)该指令可以使刀具作暂短的无进给光整加工。一般用于车削环槽在槽底暂停；钻不通孔在孔底暂停；镗平面等。指令格式：G04 X_；或G04 P_；其中：X、P为暂停时间；（1）使用X时，必须用小数点编程，其单位为s；（2）使用P时，不用小数点编程，其单位为ms。基本编程指令6.自动返回参考点指令自动返回参考点指令(G27、G28、G30)(1)G28指令可使被指令的轴经过中间点以快速运动的方式自动返回参考点,又称作返回第一参考点。指令格式：G28 X(U)_ Z(W)_；其中X、Z为中间点的绝对坐标，U、W中间点的相对坐标。(2)G27为返回参考点检测指令，该指令用于检查X轴与Z轴是否正确返回参考点。指令格式：G27 X(U)_ Z(W)_；其中X、Z为参考点在工件坐标系中的坐标值。基本基本编程指令程指令(3)G30指令可使被指令的轴经过中间点以快速运动的方式自动返回第二参考点。第二参考点的位置可以由系统的参数设置功能设定。指令格式：G30 X(U)_ Z(W)_；其中X(U)、Z(W)的含义与G28指令相同。在执行G27、G28、G30指令之前，注意应先取消各刀具的刀补。G28和和G30指令是在加工程序中需要返回参考点指令是在加工程序中需要返回参考点进行自动换刀时使用的指令。进行自动换刀时使用的指令。数控系数控系统的功能介的功能介绍对于具有不同数控系统的数控车床，功能代码的形式有所不同，但编程的基本方法及原理是相同的，编程时要注意参照具体机床的编程手册或说明书。1准备功能(G功能)准备功能由地址G和两位数字组成，又称为G功能。G代码分为模态G代码和非模态G代码两种类型。G代码代码组别组别功能功能G代码代码组别组别功能功能 G0001快速定位快速定位G5614第三工件坐标系设置第三工件坐标系设置G01直线插补直线插补G57第四工件坐标系设置第四工件坐标系设置G02顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G58第五工件坐标系设置第五工件坐标系设置G03逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G59第六工件坐标系设置第六工件坐标系设置G0400暂停暂停G6500宏程序调用宏程序调用 G10数据设定数据设定G6612宏程序模态调用宏程序模态调用G11数据设定取消数据设定取消 G67宏程序模态调用取消宏程序模态调用取消G1716XY平面选择平面选择G7000精车循环精车循环G18ZX平面选择（缺省状态平面选择（缺省状态)G71外圆外圆/内孔粗车循环内孔粗车循环G19YZ平面选择平面选择G72端面粗车循环端面粗车循环G2006英制英制(in)G73固定形状粗车循环固定形状粗车循环G21米制（米制（mm）G76螺纹切削多次循环螺纹切削多次循环 G2209行程检查功能打开行程检查功能打开 G8010钻孔固定循环取消钻孔固定循环取消G23行程检查功能关闭行程检查功能关闭G83端面钻孔循环端面钻孔循环 G2508主轴速度波动检查关闭主轴速度波动检查关闭G84端面攻螺纹循环端面攻螺纹循环G26主轴速度波动检查打开主轴速度波动检查打开G86端面镗孔循环端面镗孔循环G2700返回参考点检查返回参考点检查G87侧面钻孔循环侧面钻孔循环G28返回参考点返回参考点G88侧面攻螺纹循环侧面攻螺纹循环G30返回第二参考点返回第二参考点G89侧面镗孔循环侧面镗孔循环G3201螺纹切削螺纹切削G9001外径外径/内径车削循环内径车削循环 G4007取消刀尖半径补偿取消刀尖半径补偿G92螺纹切削循环螺纹切削循环G41刀尖半径左补偿刀尖半径左补偿G94端面车削循环端面车削循环G42刀尖半径右补偿刀尖半径右补偿G9602恒线速控制设置恒线速控制设置G5000设定工件坐标系，设定主轴最高转速设定工件坐标系，设定主轴最高转速 G97恒线速控制设置取消恒线速控制设置取消 G5414第一工件坐标系设置第一工件坐标系设置G9805每分钟进给每分钟进给G55第二工件坐标系设置第二工件坐标系设置 G99每转进给每转进给准准备功能功能G G代代码辅助功能由地址M和两位数字组成，又称为M功能。M代码代码功功 能能M代码代码功功 能能00程序停止程序停止41高速齿轮高速齿轮01计划停止计划停止46自动门打开自动门打开02程序结束程序结束47自动门关闭自动门关闭03主轴顺时针转主轴顺时针转/旋转刀具顺时针转旋转刀具顺时针转48有螺纹倒角（螺纹加工）有螺纹倒角（螺纹加工）04主轴逆时针转主轴逆时针转/旋转刀具逆时针转旋转刀具逆时针转49无螺纹倒角（螺纹加工）无螺纹倒角（螺纹加工）05主轴停止主轴停止/旋转刀具停止旋转刀具停止52主轴主轴(C轴轴)锁紧（用于车削中心）锁紧（用于车削中心）08冷却液开冷却液开53主轴主轴(C轴轴)松开（用于车削中心）松开（用于车削中心）09冷却液关冷却液关*54C轴离合器合上（用于车削中心）轴离合器合上（用于车削中心）10液压卡盘夹紧液压卡盘夹紧*55C轴离合器打开（用于车削中心）轴离合器打开（用于车削中心）11液压卡盘松开液压卡盘松开82尾座体进给尾座体进给30程序结束并返回程序结束并返回83尾座体后退尾座体后退32尾座顶尖进给尾座顶尖进给*98调用子程序调用子程序33尾座顶尖后退尾座顶尖后退*99子程序结束子程序结束40低速齿轮低速齿轮辅助功能辅助功能M代码代码 2 2辅助功能助功能(M(M功能功能)3 3、S S、F F、T T功能功能主轴功能指令(S)主轴功能指令是设定主轴转速或速度的指令，用字母S和其后面的数字表示。例如：使用机夹硬质合金刀片的车刀粗车45钢(毛坯为棒料)，被加工工件的直径为50mm，单边背吃刀量为3 mm，按表2-7推荐的切削速度参考值，选取vc=120mmin计算出主轴转速约为764(rmim)，取整数760(rmim)。编程时用主轴功能指令设定主轴转速：S760。进给功能指令功能指令(F)(F)进给功能指令是设定进给速度的指令，用字母F和其后面的数字表示。在数控车削中有两种指令进给速度的模式，如图a所示为每转进给模式，即用mmr作为进给速度的单位，其设置方法为：G99；每转进给模式；G01 X50 Z47.5 F0.2；进给速度为0.3mmr；如图b所示为每分钟进给模式，即用mmmin作为进给速度的单位，其设置方法为：G98；每分钟进给模式；G01 X50 Z47.5 F50；进给速度为50mmmin；进给功能指令功能指令(F)(F)G98 和G99均为模态代码，机床开机时，CNC系统缺省状态为每转进给模式(G99)。在数控车削加工中一般采用每转进给模式，只有在用动力刀具铣削时才采用每分钟进给模式。T指令用于指定刀具号和刀具补偿号。其指令格式有两指令用于指定刀具号和刀具补偿号。其指令格式有两种：种：T T 刀补存储器号刀补存储器号 刀补存储器号刀补存储器号 刀具号刀具号 刀具号刀具号编程时通常以同一编号指令刀号和刀补号，显得直编程时通常以同一编号指令刀号和刀补号，显得直观不易出错。观不易出错。3 3刀具功能指令刀具功能指令(T)(T)任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工6.数控车床的刀具补偿及应用（1）刀具的几何、磨损补偿 刀具的补偿功能由程序中指定的T代码来实现。T代码由字母T后面跟4位数码组成。其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。刀具补偿号实际上是刀具补偿寄存器的地址号，该寄存器中C存有刀具的几何偏差量和磨损偏差量（X轴偏差和Z轴偏差任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工(2)刀尖半径补偿 1）按刀尖圆弧中心编程。2）按假想刀尖编程。加工中当系统执行到含有T代码的程序段时，是否对刀具进行半径补偿，取决于G40、G41、G42指令。任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工刀尖圆弧半径R造成的少切与过切任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工7.单一固定循环(1)G90(1)G901)1)外圆切削循环外圆切削循环格式：格式：G90 XG90 X（U U）_Z_Z（W W）_F_F_ 说明：说明：（1）圆柱面固定循环切削如图所示。刀具从循环起点开始按照矩形循环，最后回到循环起点，图中虚线表示按R快速移动，实线表示按照F指定的进给速度移动。（2）X、Z为圆柱面切削的终点坐标值。U、W为圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标分量。任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工G90指令的用法(圆柱面)圆柱面固定循环切削加工举例：圆柱面固定循环切削加工举例：任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工G90G902)2)圆锥面切削循环圆锥面切削循环格式：格式：G90 XG90 X（U U）_Z Z（W W）_I I（或（或R R）_F F_ 说明：说明：（1）圆锥面固定循环切削如图所示。刀具从循环起点开始循环，最后回到循环起点，图中虚线表示快速移动，实线表示按照F指定的进给速度移动。（2）X、Z为圆锥面切削的终点坐标值。U、W为圆锥面切削的终点相对于循环起点的坐标分量。I为圆锥面切削的起点相对于循环终点的半径差。（3）如果切削起点的X向坐标小于终点的坐标，则I值为负；反之为正。圆锥面切削循环任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-33G90指令的用法(圆锥面)圆锥面固定循环切削加工举例：圆锥面固定循环切削加工举例：任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工(2)G941)端面切削循环格式：G94 X（U）_Z（W）_F_ 说明：（1）切削端平面时，指令格式如上。（2）X、Z为端平面切削终点坐标值；U、W为端平面切削终点相对于循环起点的坐标分量。（3）切削带有锥度的端面时，指令格式为：G94 X（U）Z（W）K或（R）F ；K（或R）为端面切削起点至切削终点在Z轴方向上的坐标增量。（4）注意一般在固定循环切削过程中，M、S、T等功能都不能变更；但如有必要变更时，必须G00和G01指令下变更，然后在指定固定循环。任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-35G94指令的用法(端面)端面固定循环切削加工举例：端面固定循环切削加工举例：任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-36锥面端面切削循环2)锥面端面切削循环编程格式 G94 X(U)Z(W)K F 任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工G94指令的用法(锥面)带有锥面的端面固定循环切削加工举例：带有锥面的端面固定循环切削加工举例：任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-38车外圆复合循环8.复合固定循环(1)G71外圆粗加工循环外圆粗加工循环格式：格式：G71 U d Re G71 Pns Qnf U u W w Ff任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工(2)G70精加工复合循环格式：G70 Pns Qnf说明；（1）当用G71、G72、G73指令粗加工完毕以后，用G70代码指定精加工循环，切除粗加工留下的余量。（2）其中ns指定精加工循环中第一个程序段的顺序号；nf指定精加工循环中最后一个程序段的顺序号。（3）精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在nsnf程序段中的F、S、T指令才有效。在G71、G72、G73程序应用例中的nf程序段后再加上“G70 Pns Qnf”程序段，并在nsnf程序段中加上适用精加工的F、S、T，就可以完成从粗加工到精加工的全过程。任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工(3)车端面复合循环指令G72端面粗切削循环适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工，格式：格式：G72 U d Re G72 Pns Qnf U u W w Ff任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工9.数控车床加工案例阶梯轴类零件1.数控车床面板星HNC-21T数控车床面板(四)数控车床的基本操作任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工图1-44HNC-21T的软件操作界面任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工四、任务实施1工艺分析 2数值计算3参考程序4数控加工 5学习评价