数控设备操作与加工实训教案

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1、学习必备欢迎下载数控设备操作与加工(实训教案)余-机电工程系2011.03学习必备欢迎下载数控车床实习指导教案第一小节数控车削加工基础一、车床的工作原理将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过控制车床X、Z坐标轴的伺服电机或步进电机去控制车床进给部件的动作顺序、进给量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种不同形状的轴类和盘套类等回转体零件。即：数控车削的主运动是工件装卡在主轴上的旋转运动，配合刀具在平面内的运动加工出回转体零件。二、车床的加工特点加工精度高，零件尺寸的稳定性好；加工生产效率高，能够进行多个零件的重复操作；自动化程度高，劳动强度低；价格昂贵，控制复杂，维修困

2、难。三、车床的应用精度较高，批量生产的零件，各种形状复杂的轴类和盘套类零件。车削加工的主要内容1数控车削加工包括端面、内外轮廓面、成形表面、螺纹、切断等工序的切削加工；2数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件；3车铣中心上可以实现车削和铣削的复合加工；4数控车削工艺灵活多变，其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择，是学习的重点内容；5在数控车床和车削中心上加工的零件，一般采用手工编程，对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程。数控车削加工的主要对象1加工精度要求高的零件2表面粗糙度要求好的零件3轮廓形状复杂的零件4导程有特殊要求的螺纹零件四、数控车削加工工艺的制定（一）对零件图样的工艺分

3、析1仔细阅读图样，明确加工内容；2详细了解零件图样所标注的几何尺寸、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等技术要求；了解零件的材料、毛坯类型、生产批量等等，这些都是合理安排数控车削加工工艺中各基本参数的主要依据；3分析工件图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点；4分析工件图样上几何元素的给定条件是否充分，要保证编程时的数值计算能顺利进行。（二）工序的划分1普通零件按工序集中的原则划分工序；2薄壁类零件按粗、精加工分序原则划分工序。（三）加工顺序的确定1先粗加工后精加工；2由近及远；3内外表面加工交叉进行；学习必备欢迎下载4最后加工槽、螺纹等表面。（四）进给路线的确定1最短的空行程路线；2最短的切削

4、进给路线；3零件轮廓的精加工进给应连续进行；4切削螺纹的引入与超越；5切槽之后的退刀路线要合理。五、夹具、刀具的选择、装夹方式的确定（一）数控车床上装夹工件的常用方法。1用三爪卡盘装夹工件；2用三爪卡盘和顶尖装夹工件；3用四爪单动卡盘装夹工件；4其它的装夹方法。（二）刀具的选择1数控车床常用刀具；2刀片的编号；3刀片的夹紧方式；4刀片的形状；5刀片的其它参数；6刀片材料的选用。六、切削用量的确定主要内容：数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和进给量f。选择切削用量时，应该在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大地发挥刀具的切削性能。所选取的数值要在机床给定的切削

5、参数允许范围内，同时要使主轴转速、背吃刀量和进给量三者都能相互适应，形成最佳的切削效果。具体的原则是：粗车时，在考虑加工经济性的前提下以提高生产率为主；半精车和精车时，在保证工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顾提高加工效率。（一）背吃刀量的确定。根据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统刚度来确定背吃刀量ap。在工艺系统刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，以提高加工效率。当零件的加工精度要求较高时，需要保留0.20.5mm的单边精车余量。（二）主轴转速的确定依据机床的性能、被加工零件的材料和刀具允许的切削速度，查阅相关的数控加工切削用量资料，选取切削速度。在确定了切削速度vc(mm

6、in)之后,根据工件直径D用下面的公式便可计算出主轴转速n(rmim)。n=1000vpD式中，D是工件直径，单位为mm。（三）进给量(进给速度)的确定在确定进给量时，要考虑被加工零件的加工精度和表面粗糙度要求、刀具及工件的材料等因素，在保证加工表面质量要求的前提下，可选择较大的进给量，以提高加工效率。七、小结学习必备欢迎下载1、数控车削加工原理、主要加工对象。2、数控车削加工工艺的制定方法、主要技术规程文件。3、三爪卡盘装夹方法、其它的装夹方法、数控车床常用刀具的使用。4、切削用量的作用。第二小节指令代码一、基本G代码介绍（一）快速定位指令(G00)G00：快速线性移动:用于快速定位刀具，无

7、运动轨迹要求，不对工件进行加工，直到被其它G代码所代替，且进给率F无效。指令格式：G00X(U)_Z(W)_；其中X、Z为目标点坐标，U、W为增量坐标编程方式。（二）直线插补指令(G01)该指令命令刀具在两坐标点间以插补联动方式按指令的F进给速度作任意斜率的直线运动。刀具以直线从起始点移动到目标位置，以地址F下的进给速度运行。G1一直有效，直到被其它的指令所取代。1指令格式：G01X(U)_Z(W)_F_；其中X、Z为目标点坐标，U、W为增量坐标编程方式；F为切削进给速度,单位为mmr。2编程并运行。（三）圆弧插补指令(G02、G03)该指令命令刀具在XZ坐标平面内，按指定的F进给速度进行圆弧

8、插补运动，切削出圆弧轮廓。G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。1指令格式：G02X(U)_Z(W)_I_K_F_；或G02X(U)_Z(W)_R_F_；G03X(U)_Z(W)_I_K_F_；或G03X(U)_Z(W)_R_F_；其中X、Z为圆弧终点坐标；I、K为圆弧中心的坐标，R为圆弧半径2顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别方法G02：顺时针方向圆弧插补以地址F下的进给速度运行，G02,G03一直有效,直G03：逆时针方向到被其它的指令取代为止。在使用G02或G03指令之前，要正确判别刀具在加工零件时是按顺时针路径作圆弧插补运动，还是按逆时针路径作圆弧插补运动。在XZ平面内向Y

9、轴的负方向看去，刀具相对工件进给的方向顺时针为G02，逆时针为G03。b为前置刀架的情况；加工同一段圆弧时，前置刀架的数控车床所使用的圆弧插补指令G02(G03)与后置刀架的数控车床恰好相反。（四）主轴速度控制指令(G96，G97，G50)G90相对尺寸：表示坐标系中目标点的坐标尺寸。G91绝对尺寸：表示待运行的唯一量。二、辅助指令代码F：进给率，刀具轨迹速度，在G01，G02，G03插补方式下生效，且一直有效，直到被一个新的地址F所取代为止。M03：顺时针旋转学习必备欢迎下载主轴的方向M04：逆时针旋转M05：主轴停止M02：程序结束程序结束M30：程序停止指令G代码一览表M代码一览表注：其

10、他常用指令格式及知识点G90XZFG94XZFG92XZF螺纹车削指令，车螺纹时要注意以下几方面：学习必备欢迎下载1）转速要小，一般小于500转；2）引入2-3L引出1-2L（L=P螺纹头数）；3）车削螺纹前外圆直径比螺纹大径小0.1P（10-20丝）；4）小径大径直1.3PG71外圆粗车多重循环指令G71UR（U指半径方向的吃刀量，R指退刀量）G71PQUWFST（U、W分别为精车余量）G73仿形加工循环指令G73UWR（U、W分别为X、z方向总的退刀量，R为走刀次数）G73PQUWFST式中U=（毛坯直径-零件最小直径）/2，W一般可取0值，R=U值/吃刀量G04X暂停，用于切槽、钻、镗等

11、光整加工第三小节数控车床的程序编制（复习：4课时）（一）NC编程基本原理1、程序结构lNC程序由各个程序段组成l每一个程序段执行一个加工步骤l程序段由若干个字组成l最后一个程序段包括程序结束符M02或M30例如：程序段字字字程序段N10G0X20程序段N20G1Z-10程序段N30G91程序段N40M302、程序名的规定：l开始的两个符号必须是字母l其后的符号可以是字母，数字或下划线l最多为8个字符l不得使用分隔符（二）数控车床的编程特点1.可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程，或混合编程。2.X轴的脉冲当量取为Z轴脉冲当量的一半。3.X坐标一般以工件的直径值表示。4固定循环，可以实现多次重复循

12、环切削。5具备刀尖半径补偿功能。（三）数控车床的坐标系统1机床坐标方向的规定卧式数控车床的刀架结构有前置和后置两种。学习必备欢迎下载X数控车床的主轴轴线方向作为Z轴，其正方向为刀具远离工件的方向，轴位于与工件安装面平行的水平平面内，垂直于主轴轴线方向，刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向。2机床坐标系机床坐标系是用来确定工件坐标的基本坐标系。机床原点：机床原点为机床上的一个固定点。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。机床参考点：数控车床的参考点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，其位置分别由X向与Z向的机械档块来确定，且机床在出厂之前由制造商采用精密测量方法

13、确定。3工件坐标系的设定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，同时要便于编程计算设定工件坐标系有两种方法，一种是以G50的方式，另一种是以G54G59的方式，用50设定工件坐标系是数控车削常用的方法。G50是一个非运动指令，只起预置寄存数据的作用，一般放在零件加工程序的第一个程序段位置上，其指令格式为：G50X_Z_；路径示意图（四）数控车床的操作步骤1、开机接通电源2、等待软件系统启动之后，再“保护开”“驱动开”3、回机械零点4、编程5、对刀且检测刀具的位置6、检测程序7、自动执行程序（最好单步执行）8、加工完成后测量并打扫机床学习必备欢迎下载教师教学示例零件图：毛坯外径40*100mm，编制数控加工程序。学生任务零件图纸：毛坯：35*100mm，编制数控加工程序。