1、数控车床编程与操作数控车床编程与操作项目一项目一数控车床概述及基本编程指令数控车床概述及基本编程指令吴治国吴治国 整理整理 数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，圆锥面，螺纹表面，成形回转体面等圆锥面，螺纹表面，成形回转体面等. .对于盘类零对于盘类零件可以进行钻孔，扩孔，绞孔，镗孔等。机床还件可以进行钻孔，扩孔，绞孔，镗孔等。机床还可以完成车端面，切槽，倒角等加工，数控车床可以完成车端面，切槽，倒角等加工，数控车床是目前国内使用极为广泛的一种数控机床。先来是目前国内使用极为广泛的一种数控机床。先来认识它的结构、功能特点，掌握编程基础知识。认识它的
2、结构、功能特点，掌握编程基础知识。学习情境学习情境任务一任务一 数控车床认识数控车床认识任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系任务三任务三 数控车床的基本编程指令数控车床的基本编程指令学习任务学习任务任务一任务一 数控车床认识数控车床认识一、数控设备的产生和发展一、数控设备的产生和发展1. 数控的基本概念数控的基本概念NCNC 数字控制数字控制: :是以数字化信号对机构的运动是以数字化信号对机构的运动 过程进行控制的一过程进行控制的一种方法。出现的年代：种方法。出现的年代：1952-19651952-1965CNCCNC 计算机数字控制计算机数字控制: : 由硬件和软件共同完成数控的功能，
3、具有由硬件和软件共同完成数控的功能，具有柔性。柔性。 19741974年以后年以后数控机床：数控机床：指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。 数控加工：数控加工：泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。任务一任务一 数控车床认识数控车床认识2. 数控机床产生与常用的数控系统数控机床产生与常用的数控系统 1948年年，美国帕森，美国帕森(Parsons)公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓用检查样板的机床时，首先提出计算机控制机床的设想，在麻省理工学用检查样板的机床时，首先提出计算机
4、控制机床的设想，在麻省理工学院院(MIT)的协助下，于的协助下，于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补且连续控制的立式数控铣床。且连续控制的立式数控铣床。1958年由清华大学和北京第一机床厂合作年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床。研制了我国第一台数控铣床。 我国在数控车床上我国在数控车床上常用的数控系统常用的数控系统有日本有日本FANUC(发那科或法那科发那科或法那科)公公司的司的0T、0iT、3T、5T、6T、10T、11T、0TC、0TD、0TE等，德国等，德国SIEMENS(西门子西门子)公司的公司的802S、802C
5、、802D 、840D等，以及美国等，以及美国ACRAMATIC数控系统、西班牙数控系统、西班牙FAGOR数控系统等。数控系统等。 国产普及型数控系统产品国产普及型数控系统产品有：广州数控设备厂有：广州数控设备厂GSK980T系列、华中系列、华中数控公司的世纪星数控公司的世纪星21T、北京机床研究所的、北京机床研究所的1060系列、无锡数控公司的系列、无锡数控公司的8MC/8TC数控系统、北京凯恩帝数控公司数控系统、北京凯恩帝数控公司KND-500系列、北京航天数控系列、北京航天数控集团的集团的CASNUC-901(902)系列、大连大森公司的系列、大连大森公司的R2F6000型等。型等。任务
6、一任务一 数控车床认识数控车床认识二、认识数控车床二、认识数控车床 1. 数控车床的用途数控车床的用途 数控车床数控车床是数字程序控制车床的简称，是一种高精度、高效率的自动化机床，是数字程序控制车床的简称，是一种高精度、高效率的自动化机床，主要用于主要用于轴类轴类、盘套类盘套类等等回转体零件回转体零件的加工。它是目前国内使用极为广泛的一种的加工。它是目前国内使用极为广泛的一种数控机床，约占数控机床总数的数控机床，约占数控机床总数的25%。加工零件的加工零件的尺寸精度尺寸精度可达可达IT5IT6，表面粗糙度表面粗糙度可达可达1.6m以下。以下。任务一任务一 数控车床认识数控车床认识2. 数控车床
7、的分类数控车床的分类1)按车床主轴位置分类按车床主轴位置分类(1) 卧式数控车床卧式数控车床 卧式数控车床如图卧式数控车床如图1-2(a)所示所示 (2) 立式数控车床立式数控车床 车床主轴垂直于水平面车床主轴垂直于水平面 如图如图1-2(b)所示。所示。(a) 卧式数控车床卧式数控车床 (b) 立式数控车床立式数控车床图图1-2 数控车床数控车床 任务一任务一 数控车床认识数控车床认识2)按加工零件的基本类型分类按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床卡盘式数控车床 (2)顶尖式数控车床顶尖式数控车床 3)按刀架数量分类按刀架数量分类(1)单刀架数控车床单刀架数控车床 (2)双刀架数控车
8、床双刀架数控车床 任务一任务一 数控车床认识数控车床认识4)按功能分类按功能分类(1)经济型数控车床经济型数控车床 (2)普通数控车床普通数控车床 (3)车削加工中心车削加工中心 (4)FMC车床车床 任务一任务一 数控车床认识数控车床认识5)按进给伺服系统控制方式分类按进给伺服系统控制方式分类(1)开环控制开环控制 不带反馈的控制系统，一般适用于经济型数控机床和旧机床数不带反馈的控制系统，一般适用于经济型数控机床和旧机床数控化改造。控化改造。 任务一任务一 数控车床认识数控车床认识(2)半闭环控制半闭环控制 开环系统的丝杠上装有角位移测量装置，中档数控机床广泛采用半开环系统的丝杠上装有角位移
9、测量装置，中档数控机床广泛采用半闭环数控系统。闭环数控系统。 任务一任务一 数控车床认识数控车床认识(3)闭环控制闭环控制 在机床移动部件上直接装有位置检测装置，适用于精度要求很高的数在机床移动部件上直接装有位置检测装置，适用于精度要求很高的数控机床控机床 任务一任务一 数控车床认识数控车床认识3. 数控车床的结构与数控系统的基本功能数控车床的结构与数控系统的基本功能1脚踏开关；脚踏开关；2对刀仪；对刀仪；3主轴卡盘；主轴卡盘；4主轴箱；主轴箱；5防护门；防护门；6压力表压力表7、8防护罩；防护罩；9转臂；转臂；10操作面板；操作面板；11回转刀架；回转刀架；12尾座；尾座；13滑板；滑板；1
10、4床身床身数控车床的总体结构数控车床的总体结构 任务一任务一 数控车床认识数控车床认识4. 数控车床的主要技术参数和型号数控车床的主要技术参数和型号 C K 6 1 36 主参数代号 (床身上工件最大回转直径的 1/10，单位 cm) 系代号(卧式车床系) 组代号(落地及卧式车床组) 特性代号(数控) 类代号(车床类) 表6-5 铣削加工六方形子程序任务一任务一 数控车床认识数控车床认识三、数控车床的工作原理三、数控车床的工作原理 表6-5 铣削加工六方形子程序表6-6 铣削加工带圆角凸台子程序任务一任务一 数控车床认识数控车床认识四、数控车床的特点四、数控车床的特点数控车床与普通车床相比较具
11、有如下优点。数控车床与普通车床相比较具有如下优点。(1)数控车床一般具有手动加工数控车床一般具有手动加工(用电手轮用电手轮)、机动加工和控制程序自动加工等功能、机动加工和控制程序自动加工等功能，加工过程中一般不需要人工干预。普通车床只具有手动加工和机动加工功能，加加工过程中一般不需要人工干预。普通车床只具有手动加工和机动加工功能，加工过程全部由人工干预。工过程全部由人工干预。(2)数控车床一般具有数控车床一般具有CRT屏幕显示功能屏幕显示功能。显示加工程序、多种工艺参数、加工。显示加工程序、多种工艺参数、加工时间、刀具运动轨迹以及工件图形等。数控车床一般还具有自动报警显示功能，时间、刀具运动轨
12、迹以及工件图形等。数控车床一般还具有自动报警显示功能，根据报警信号或报警提示，可以迅速地查找车床故障。而普通车床不具备上述功根据报警信号或报警提示，可以迅速地查找车床故障。而普通车床不具备上述功能。能。(3)数控车床的主传动和进给传动采用直流或交流无级调速伺服电动机数控车床的主传动和进给传动采用直流或交流无级调速伺服电动机。一般没有。一般没有主轴变速箱和进给变速箱，传动链短。而普通车床主传动和进给传动一般采用三主轴变速箱和进给变速箱，传动链短。而普通车床主传动和进给传动一般采用三相交流异步电动机，由变速箱实现多级变速以满足工艺要求，机床传动链长。相交流异步电动机，由变速箱实现多级变速以满足工艺
13、要求，机床传动链长。(4)数控车床一般具有工件测量系统数控车床一般具有工件测量系统。加工过程中一般不需要进行工件尺寸的人工。加工过程中一般不需要进行工件尺寸的人工测量。而普通车床在加工过程中，必须由人工不断地进行测量，以保证工件的加测量。而普通车床在加工过程中，必须由人工不断地进行测量，以保证工件的加工精度。工精度。 表6-5 铣削加工六方形子程序表6-6 铣削加工带圆角凸台子程序任务一任务一 数控车床认识数控车床认识五、数控车床的应用范围五、数控车床的应用范围 数控车床最适合加工具有以下特点的零件。数控车床最适合加工具有以下特点的零件。(1)形状结构比较复杂的零件。形状结构比较复杂的零件。(
14、2)多品种、小批量生产的零件。多品种、小批量生产的零件。(3)需要频繁改型的零件。需要频繁改型的零件。(4)需要最短周期的急需零件。需要最短周期的急需零件。 (5)价值昂贵，不允许报废的关键零件。价值昂贵，不允许报废的关键零件。(6)批量较大、精度要求高的零件。批量较大、精度要求高的零件。1机床的坐标轴机床的坐标轴 笛卡儿右手直角坐标系笛卡儿右手直角坐标系任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系 在数控车床上，一般来讲，通常使用的有两个坐标系：在数控车床上，一般来讲，通常使用的有两个坐标系：一个是机床坐标系：另外一个是工件坐标系，也叫程序坐标系。一个是机床坐标系：另外一个是工件坐标系，也叫程
15、序坐标系。一、机床坐标系一、机床坐标系Z 轴轴 数控车床是以机床主轴轴线方向为数控车床是以机床主轴轴线方向为Z轴方向轴方向 刀具远离工件的方向为刀具远离工件的方向为Z轴的轴的正方向正方向X 轴轴 X轴轴位于与工件安装面相平行的水平面内，位于与工件安装面相平行的水平面内， 垂直于工件旋转轴线的方向，且刀具远离主轴轴线的方向为垂直于工件旋转轴线的方向，且刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向轴的正方向。任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系 直径编程与半径编程直径编程与半径编程 编制轴类工件的加工程序时，因其截面为圆形，所以尺寸有直径指定编制轴类工件的加工程序时，因其截面为圆形，所以尺寸有直径指
16、定和半径指定两种方法，采用哪种方法要由系统的参数决定。采用直径和半径指定两种方法，采用哪种方法要由系统的参数决定。采用直径编程时，称为编程时，称为直径编程法直径编程法；采用半径编程时，称为半径编程法。车床；采用半径编程时，称为半径编程法。车床出厂时均设定为直径编程，所以在编程时与出厂时均设定为直径编程，所以在编程时与X X轴轴有关的各项尺寸一定有关的各项尺寸一定要用要用直径值直径值编程；如果需用半径编程，则要改变系统中相关的几项参编程；如果需用半径编程，则要改变系统中相关的几项参数，使系统处于半径编程状态。数，使系统处于半径编程状态。任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系 常见的数控车床刀
17、架坐标系统常见的数控车床刀架坐标系统 任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系 带卧式刀塔的数控车床坐标系带卧式刀塔的数控车床坐标系 任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系2机床原点、参考点机床原点、参考点机床原点机床原点也称为机械原点，也称为机械原点，是机床坐标系的原点，为车床上的一个固定点，在机床装配、调试是机床坐标系的原点，为车床上的一个固定点，在机床装配、调试时就已经确定下来。时就已经确定下来。参考点参考点也是机床上的一固定点，其位置由也是机床上的一固定点，其位置由Z向与向与X向的机械挡块来确定。向的机械挡块来确定。当机床回参考点后，显示的当机床回参考点后，显示的Z与与X的坐标值
18、均为零。的坐标值均为零。 任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系 机床原点和参考点机床原点和参考点任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系3工件原点和工件坐标系工件原点和工件坐标系 工件原点工件原点是人为设定的，设定的依据是既要符合是人为设定的，设定的依据是既要符合图样尺寸的标注习惯，又要便于编程。通常工件图样尺寸的标注习惯，又要便于编程。通常工件原点选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面。原点选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面。 以工件原点为坐标原点建立一个以工件原点为坐标原点建立一个Z轴与轴与X轴的直轴的直角坐标系，称为角坐标系，称为工件坐标系工件坐标系。任务二任务二 数控机床坐
19、标系数控机床坐标系 工件原点和工件坐标系工件原点和工件坐标系任务二任务二 数控机床坐标系数控机床坐标系任务三任务三 数控车床的基本编程指令数控车床的基本编程指令一、数控编程与数控系统一、数控编程与数控系统 输入数控系统中的、使数控机床执行一个确定的加工任务的、输入数控系统中的、使数控机床执行一个确定的加工任务的、具有特定代码和其他符号编码的一系列指令，称为具有特定代码和其他符号编码的一系列指令，称为数控程序数控程序(NC Program)或零件程序或零件程序(Part Program)。生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控编程数控
20、编程(NC Program)。 数控系统的种类繁多，为实现系统兼容，国际标准化组织制定了相应的标准，数控系统的种类繁多，为实现系统兼容，国际标准化组织制定了相应的标准，我国也在国际标准基础上相应制定了我国也在国际标准基础上相应制定了JB 32081999标准。标准。 由于数控技术的高速发展和市场竞争等因素，导致由于数控技术的高速发展和市场竞争等因素，导致不同系统不同系统间存在部分间存在部分不兼容不兼容，如如FANUC-0i系统编制的程序无法在系统编制的程序无法在SIEMENS系统上运行系统上运行.任务三任务三 数控车床的基本编程指令数控车床的基本编程指令二、数控程序编制的基本方法二、数控程序编
21、制的基本方法1. 编程方法编程方法手工编程手工编程 自动编程自动编程 2. 编程步骤编程步骤1)程序的结构程序的结构 一个数控程序由程序号、程序内容和程序结束组成。程序号由英一个数控程序由程序号、程序内容和程序结束组成。程序号由英文字母文字母O加上加上4位数字构成，程序结束用位数字构成，程序结束用M02或或M30指令。指令。 O1000 ; 程序号程序号N10 T0101;N20 G00 X50. Z60. S300 M03 ; 程序内容程序内容N30 G01 X100. Y500. F0.2 ; N200 M30 ; 程序结束程序结束3程序的结构程序的结构任务三任务三 数控车床的基本编程指令
22、数控车床的基本编程指令(1)程序号程序号。在数控装置中，程序的记录是由程序号来辨别的，调用某个程序可通过程在数控装置中，程序的记录是由程序号来辨别的，调用某个程序可通过程序号来调出，编辑程序也要首先调出程序号。程序号由序号来调出，编辑程序也要首先调出程序号。程序号由4位数位数(19999)表示。表示。程序编号方式为：程序编号方式为：O_ _ _ _ ;可以在程序编号的后面注上程序的名字并用括号括起。程序名可用可以在程序编号的后面注上程序的名字并用括号括起。程序名可用16位字位字符表示，要求有利于理解。程序编号要符表示，要求有利于理解。程序编号要单独使用一个程序段。单独使用一个程序段。(2)程序
23、内容。程序内容。程序内容部分是整个程序的核心。主要用来使数控机床自动完成零件的加工。程序内容部分是整个程序的核心。主要用来使数控机床自动完成零件的加工。零件加工程序，由若干个程序段组成；每个程序段一般占一行，由段结束符零件加工程序，由若干个程序段组成；每个程序段一般占一行，由段结束符号号“;”隔开。隔开。(3)程序结束程序结束。程序结束是以程序结束指令程序结束是以程序结束指令M02或或M30作为整个程序结束的符号，用来结束作为整个程序结束的符号，用来结束零件加工。零件加工。任务三任务三 数控车床的基本编程指令数控车床的基本编程指令 每个程序段由若干个每个程序段由若干个字字组成；每个字又由组成；
24、每个字又由地址码地址码和若干个和若干个数字数字组成，组成，字母、数字、符号统称为字符。字母、数字、符号统称为字符。程序段的构成主要是由程序段的构成主要是由程序段序号程序段序号和和各种功能指令各种功能指令构成的，格式如下：构成的，格式如下：N G X(U) Z(W) F M S T ；N为程序段序号；为程序段序号；G为准备功能；为准备功能；X(U)、Z(W)为工件坐标系中为工件坐标系中X、Z轴移动终轴移动终点位置点位置(相对移动量相对移动量)；F为进给功能指令；为进给功能指令；M为辅助功能指令；为辅助功能指令；S为主轴功能为主轴功能指令；指令；T为刀具功能指令。为刀具功能指令。2)程序段的构成程
25、序段的构成任务三任务三 数控车床的基本编程指令数控车床的基本编程指令 1）准备功能（）准备功能（G功能功能） 2）辅助功能（）辅助功能（M功能功能） 任务三任务三 数控车床的基本编程指令数控车床的基本编程指令三、数控车床编程基本功能指令三、数控车床编程基本功能指令G代码代码组组功能功能G代码代码组组功能功能G0001快速定位快速定位G5514选择工件坐标系选择工件坐标系2G01直线插补直线插补(切削进给切削进给)G56选择工件坐标系选择工件坐标系3G02圆弧插补圆弧插补(顺时针顺时针)G57选择工件坐标系选择工件坐标系4G03圆弧插补圆弧插补(逆时针逆时针)G58选择工件坐标系选择工件坐标系5
26、G0400暂停指令暂停指令G59选择工件坐标系选择工件坐标系6G2006英寸输入英寸输入G7000精加工循环精加工循环G21毫米输入毫米输入G71内外径粗车循环内外径粗车循环G2700检查参考点返回检查参考点返回G72台阶粗车循环台阶粗车循环G28返回参考点返回参考点G73成型重复循环成型重复循环G29从参考点返回从参考点返回G74Z向进给钻削向进给钻削G30回到第二参考点回到第二参考点G75X向切槽向切槽G3201切螺纹切螺纹G76螺纹切削循环螺纹切削循环G4007取消刀具半径补偿取消刀具半径补偿G9001(内外直径内外直径)切削循环切削循环G41刀具半径左补偿刀具半径左补偿G92螺纹切削循
27、环螺纹切削循环G42刀具半径右补偿刀具半径右补偿G94(台阶台阶)切削循环切削循环G5000主轴最高转速设置主轴最高转速设置G9612恒线速度控制恒线速度控制G52设置局部坐标系设置局部坐标系G97恒线速度控制取消恒线速度控制取消G53选择机床坐标系选择机床坐标系G9805指定每分钟移动量指定每分钟移动量G5414选择工件坐标系选择工件坐标系1G99指定每转移动量指定每转移动量表表1-1 G指令的有关规定和含义指令的有关规定和含义 M代码代码功能功能M代码代码功能功能M00程序停止程序停止M12尾顶尖伸出尾顶尖伸出M01选择程序停止选择程序停止M13尾顶尖缩回尾顶尖缩回M02程序结束程序结束M
28、21门打开可执行程序门打开可执行程序M03主轴顺时针旋转主轴顺时针旋转M22门打开无法执行程序门打开无法执行程序M04主轴逆时针旋转主轴逆时针旋转M30程序结束并返回程序头程序结束并返回程序头M05主轴停止主轴停止M98调用子程序调用子程序M08冷却液开冷却液开M99子程序取消子程序取消M09冷却液关冷却液关表表1-2 M代码的说明代码的说明3）F、S、T功能功能（1）F功能功能。用来指定进给速度，由地址。用来指定进给速度，由地址F和其后面的数字和其后面的数字组组成。成。 G99程序段单位为程序段单位为mm/r 例如：例如：G96 S100表示线速度表示线速度100m/min。 G98为每分钟进给，单位为为每分钟进给，单位为mm/min 。 例如：例如：G97 S800 表示主轴转速为表示主轴转速为800r/min 系统开机状态为系统开机状态为G99，只有输入，只有输入G98指令后指令后 G99才被取消。才被取消。任务三任务三 数控车床的基本编程指令数控车床的基本编程指令
