1、第二章 数控机床编程与操作目录数控编程的概念1 1数控程序编制基础2 2FANUC系统数控车床的操作3 3华中系统数控铣床的操作4 4西门子802D系统操作5 5数控编程的概念数控编程 数控机床加工工件，将加工工件加工顺序，工件与刀具相对运动轨迹数据，工艺参数以及辅助动作(信息，用规定的文字、数字、符号组成代码，按一定格式编写成加工程序，通过控制介质输入到数控系统，再由数控系统控制机床自动加工。从工件图样到编制工件加工程序和制作控制介质的全部过程，称为程序编制。数控编程有两种方法：手工编程和自动编程。数控编程的概念编程内容和步骤1.分析工件图样，确定工艺过程2.数值计算3.编写加工程序4.程序
2、输入5.程序校对6.首件加工目录数控编程的概念1 1数控程序编制基础2 2FANUC系统数控车床的操作3 3华中系统数控铣床的操作4 4西门子802D系统操作5 5数控程序编制基础数控机床坐标系数控机床动作由数控系统发出指令来控制，为了确定机床运动方向和移动距离，在机床上建立一个坐标系，即机床坐标系，每台机床有一个固定的坐标系。数控程序编制基础数控机床坐标系1.数控机床坐标系与运动方向的规定数控机床坐标系与运动方向的规定1）机床坐标系数控机床采用统一标准的右手笛卡尔直角坐标系。图为机床坐标系，三个坐标轴X、Y和Z互相垂直，各坐标轴的方向符合右手法则。在图中，大拇指的指向为X轴正方向，食指的指向
3、为Y轴正方向，中指的指向为Z轴正方向。数控程序编制基础数控机床坐标系2）机床坐标轴和运动方向在编程时，为了编程的方便和统一，总是假定工件是静止的，刀具相对与静止的工件而运动。同时规定，坐标轴的正方向总是指向增大工件和刀具之间距离的方向。Z轴轴 Z坐标平行于传递切削动力的主轴轴线。X轴轴 X轴是水平的，它平行于工件的装夹面且与Z轴垂直。Y轴轴 Y轴的正方向根据X和Z轴的正方向，按照标准笛卡尔直角坐标系来判断。回转轴回转轴 围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示。附加坐标轴附加坐标轴 如果数控机床的运动多于X、Y、Z三个轴，用U、V、W分别表示平行于X、Y、Z轴的第二组直线运动，
4、若还有第三组直线运动则用P、Q、R表示。数控程序编制基础数控机床坐标系2）机床坐标轴和运动方向工件的运动工件的运动 对于移动部分是工件而不是刀具的机床，用带“”的字母表示工件的正向运动。数控程序编制基础数控机床坐标系2）机床坐标轴和运动方向数控程序编制基础2.机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系机床原点是机床固有的点(如图O点为机床原点)，以该点为原点与机床的主要坐标轴建立的直角坐标系，称为机床坐标系。机床坐标系是制造机床时用以确定各零部件相对位置而确立起来的。工件坐标系是编程人员以工件图样上的某一点为坐标原点建立的坐标系，编程时用来确定编程尺寸。如图X1O1Z1为工件坐标系，O1为工
5、件原点。数控程序编制基础3.绝对坐标与增量坐标绝对坐标与增量坐标刀具运动轨迹的坐标值均以某一固定原点而标注的坐标称为绝对坐标，用X、Y、Z表示。如图中的A点(X10，Z10)，B点(X30，Z80)；而运动轨迹的坐标值是以相对于前一位置来计算时，即称为增量(或相对)坐标，用U、V、W表示。数控程序编制基础4.数控机床参考点数控机床参考点机床参考点R也称基准点，是在数控机床工作区内确定的一个点，与机床原点有确定的尺寸关系，各轴以硬件方式用固定的凸块或限位开关实现回参考点操作。数控程序编制基础数控加工程序结构与格式1.程序的结构程序的结构一个完整的加工程序由程序编号、程序内容和程序结束段三部分组成
6、。程序内容由若干程序段组成的；每个程序段由若干个数据字组成；每个数据由地址符(英文字母、特殊字符)和若干数字组成。数控程序编制基础数控加工程序结构与格式2.程序段格式程序段格式常见的程序段格式有固定顺序格式、分隔符顺序格式和字地址格式三种。数控程序编制基础数控加工程序结构与格式2.程序段格式程序段格式功功 能能地址符地址符含含 义义工件程序号O、P、%程序编号程序段号N程序段编号准备功能G指令动作方式尺寸字X，Y，Z坐标轴的移动命令U，V，WA，B，CR圆弧的半径I，J，K圆心相对于起点坐标的增量进给功能F进给速度的指定主轴功能S主轴旋转速度的指定刀具功能T刀具编号的指定辅助功能M机床辅助装置
7、开、关控制的指定暂停P、K暂停时间的指定重复次数L子程序的重复次数，固定循环的重复次数常用地址符及其含义数控程序编制基础数控编程基本功能数控机床进行工件加工的各种操作和运动特征，在加工程序中是用指令的方式指定。这些指令包括G指令、M指令以及F、S、T功能。1.准备功能准备功能G指令指令准备功能G指令，使数控机床完成某种操作的指令，用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种加工动作。数控程序编制基础数控编程基本功能2.辅助功能辅助功能M指令指令辅助功能M指令是控制机床或系统开、关功能的一种命令，主要用于完成机床加工时的辅助动作。数控程序编制基础数控编程基本功
8、能3.F、S、T指令指令1)进给速度F指令 用来指定坐标轴移动进给的速度。2)主轴转速S指令 用来指定主轴转速，用字母S及后面的14位数字表示，有恒转速(单位为r/min)和恒线速(单位为m/min)两种指令方式。3)刀具号T指令 T指令用于选择所需的刀具，同时还可用来指定刀具补偿号。数控程序编制基础常用基本指令1.常用的常用的G指令指令1)绝对编程指令。2)增量编程指令。3)设定工件坐标系指令G92。4)快速点定位运动指令G00。5)直线插补指令G01。6)平面选择指令G17、G18、G19。7)圆弧插补指令G02、G03。数控程序编制基础常用基本指令1.常用的常用的G指令指令8)刀具半径补
9、偿指令G41、G42、G40。9)刀具长度补偿指令G43、G44、G49。10)G04暂停指令。数控程序编制基础常用基本指令2.常用的常用的M指令及其功能指令及其功能1)程序停止M00。2)计划停止M01。3)程序结束指令M02。4)主轴正反转、停止指令M03、M04、M05。5)冷却装置启动和关闭指令M07、M08、M09。6)换刀指令M06。目录数控编程的概念1 1数控程序编制基础2 2FANUC系统数控车床的操作3 3华中系统数控铣床的操作4 4西门子802D系统操作5 5FANUC系统数控车床的操作数控车床结构数控车床主要由床身、主轴箱、刀架、刀架滑板、尾座、防护罩、液压系统、冷却系统
10、、润滑系统、电气控制系统等组成。主要用于轴类和盘类回转体工件加工，能自动完成内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工。FANUC系统数控车床的操作数控车床控制面板数控车床操作面板由系统操作面板(CRT/MDI操作面板)和机床操作面板(用户操作面板)组成。FANUC系统数控车床的操作数控车床控制面板1.机床操作面板机床操作面板1)【急停】2)【程序保护开关】3)【进给倍率修调开关】4)【主轴倍率修调开关】5)相关按钮FANUC系统数控车床的操作数控车床控制面板2.系统操作面板系统操作面板1)CRT显示器 2)软键 3)MDI键盘FANUC系统数控车床的操作数控车床控制面板3.系统功能菜单
11、系统功能菜单(1)【POS】键下的菜单(2)【PROG】键下的菜单(3)【OFFSET SETTING】(4)【SYSTEM】(5)【MESSAGE】(6)【CUSTOM GRAPH】FANUC系统数控车床的操作数控车床操作1.启动与回参考点启动与回参考点1)启动2)回参考点(1)在机床操作面板上按下【回零】键。(2)按下快速移动倍率开关。(3)首先，使X轴回参考点。(4)再使Z轴回参考点。FANUC系统数控车床的操作数控车床操作2.MDI运行运行用于简单的测试操作，运行过程如下：(1)按机床操作面板上的【手动输入】按钮。(2)按系统操作面板上的【PROG】键，选择程序画面。(3)编制要执行的
12、程序，并在最后一个程序段中指定M99或者M30。(4)用系统操作面板上的光标移位键将光标移动到程序头。(5)按下【循环启动】按钮，自动运行开始。(6)自动运行结束，返回到程序的开头。(7)按下【RESET】键，自动运行结束并返回到复位状态。FANUC系统数控车床的操作数控车床操作3.编程实例编程实例图为车削零件示例，图 a)所示的零件，其材料为45钢，零件的外形轮廓有直线、圆弧和螺纹。FANUC系统数控车床的操作数控车床操作3.编程实例编程实例1)依据图样要求，确定工艺方案及走刀路线；2)选用刀具并画出刀具布置图3)工件坐标系确定4)确定切削用量5)编制精加工编程目录数控编程的概念1 1数控程
13、序编制基础2 2FANUC系统数控车床的操作3 3华中系统数控铣床的操作4 4西门子802D系统操作5 5华中系统数控铣床的操作数控铣床结构数控铣床是高精度、高性能、带有CNC控制软件系统的三坐标机床，具有直线插补、圆弧插补、三坐标联动空间直线插补功能，还有刀具补偿、固定循环和用户宏程序等功能。能完成铣削、镗削、钻削、攻螺纹及自动工作循环等工作，可用于加工各种形状复杂的凸轮、样板和模具工件。华中系统数控铣床的操作数控铣床控制面板1)【电源开关】2)【急停】3)【工作方式】4)【增量倍率与进给修调】5)轴移动方向按钮6)【快移】7)【循环启动】8)【进给保持】9)【机床锁住】10)【MST锁住】
14、11)【Z轴锁住】12)【超程解除】13)【冷却开关】14)【主轴正转】15)【主轴停】16)【主轴反转】华中系统数控铣床的操作数控铣床的操作1.手动回参考点手动回参考点1)确保机床通电且与PC电脑联机完成(已启动控制软件)，将机床操作面板上的【工作方式】开关置于手动回参考点的位置上。2)分别按压【+X】、【+Y】、【+Z】轴移动方向按钮一下，则系统即控制机床自动往参考点位置处快速移动，当快到达参考点附近时，各轴自动减速，再慢慢趋近直至到达参考点后停下。3)到达参考点后，机床面板上回参考点指示灯点亮。此时，显示屏上显示参考点在机床坐标系中的坐标为(0，0，0)。华中系统数控铣床的操作数控铣床的
15、操作2.手动连续进给和增量进给手动连续进给和增量进给将面板上的【工作方式】开关拨到“点动”位置后，按压轴移动方向按钮(+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z)之一，各轴将分别在相应的方向上产生连续位移，直到松开手为止。将面板上的【工作方式】开关拨到“步进”位置，将【增量倍率、进给修调】开关设定于(1、10、100、1000)四挡之一的位置。每次按压/松开轴移动方向按钮一次，拖板将在相应的轴方向上产生指定数量单位的位移。华中系统数控铣床的操作数控铣床的操作3.MDI操作操作MDI是指命令行形式的程序执行方法，它可以从计算机键盘接受一行程序指令，并能立即执行。华中系统数控铣床的操作数控铣床的操作4.编
16、程实例编程实例毛坯为120mm60mm10mm板材，5mm深的外轮廓已粗加工过，周边留2mm余量，要求加工出如图2.23所示的外轮廓及20mm的孔。华中系统数控铣床的操作数控铣床的操作4.编程实例编程实例1)根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线2)选择机床设备3)选择刀具4)确定切削用量5)确定工件坐标系和对刀点6)编写程序(用于华中I型铣床)目录数控编程的概念1 1数控程序编制基础2 2FANUC系统数控车床的操作3 3华中系统数控铣床的操作4 4西门子802D系统操作5 5西门子802D系统操作802D系统操作面板左图为SINUMERIK 802D数控系统操作面板，
17、右图为外部机床控制面板。西门子802D系统操作机床操作1.开机和回参考点开机和回参考点1)开机 数控机床加工的第一步是接通CNC装置和机床电源，检查急停按钮是否松开。系统启动之后，机床将自动处于回参考点模式，在其它模式下，点击 进入回参考点模式。2)回参考点操作步骤Z轴回参考点X轴回参考点Y轴回参考点2.手动控制运行手动控制运行可以通过机床控制面板上的(手动方式)选择JOG运行方式。实训项目 机床面板操作及数控代码编程1.实训目的1)熟悉数控机床的坐标系。2)熟悉数控机床的基本操作。3)掌握数控指令编制的格式、规则与方法。2.实训内容熟悉SINUMERIK 802S/C和FANUC标准机床面板
18、的基本操作，编制包含直线、圆弧插补程序并输入到数控系统，观察机床的运行轨迹，培养学生机床操作能力，掌握数控程序的编制方法。3.实训步骤1)现场了解数控机床的组成和功能。2)接通电源，启动系统，进行手动“回零”、“点动”、“步进”操作。3)用MDI功能控制机床运行(程序指令：G91 X-10.0 Y-10.0 Z-20.0)，观察程序轨迹及机床坐标变化。4.自己编制一程序，通过空运行观察运动轨迹，进步增强程序编制和机床操作的熟练程度。简答题1)数控加工编程的一般步骤是什么？2)M01与M00有何区别？分别在何种情况下使用？3)什么是机床参考点？机床返回参考点是如何操作？4)数控机床一般有哪些工作方式？分别用有哪些用途？5)为何要设置机床锁住按键？6)机床的超程报警是怎样产生的？如何解除？7)数控机床一般有几种倍率修调开关？各在何种情况下使用？
