数控编程电子教案(共28页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上数控加工实训指导书工程训练中心专心-专注-专业目 录一.教学难点、难点及要求(一)教学要求1.了解数控车床和普通车床在结构上的区别。2.理解数控车床各部分的名称及作用。3.能正确建立数控机床的坐标系，能运用指令代码进行简单零件的数控程序编制。4.掌握文明、安全生产的要求。(二)教学重点、难点1.理解数控车床各部分的名称及作用。2.各数控加工指令代码的作用。3.掌握文明、安全生产的要求。二.数控车床入门知识数控车床又称为CNC或DNC车床,是用计算机数字控制的车床。普通卧式车床要靠手工操作机床来完成各种切削加工，而数控车床则是将编好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统

2、通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转向，加工各种形状的轴类或盘类回转体零件。因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。数控编程：根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件，这个过程称为零件数控加工程序编制，简称数控编程。 (一)数控车床介绍1.数控车床的种类按其功能的综合性能大体可以分成以下几种：(1)简易数控车床：机床主体部分由普通车床改进而成。特点：结构简单，价格低，功能较低、无刀尖圆弧半径自动补偿功能。(2)经济型数控车床：特点：无恒线速切削功能。(3)全功能

3、型数控车床：特点：具有高精度、高刚度和加工高速度。具备恒线速切削和刀尖圆弧半径自动补偿功能。(4)车削中心：特点：功能更加全面，但价格较高。2.数控车床的结构数控车床由主轴部分、刀架、床身、液压部分、进给系统、冷却系统、润滑系统等部分组成。3.数控车床坐标系的建立机床坐标系原点也称机械零点，它是启动机床时，机动回机械原点而定的，也就是机床三个坐标轴依次走到机床正方向的一个极限位置，就是机床坐标系的原点。工件坐标系的原点位置是任意设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定。它是相对机械零点的另一个坐标系。这个坐标系的原点，称为工件原点，或编程的程序原点。4.数控车床的操作面板数控车床的控制核心是由

4、计算机组成,计算机数控装置和机床控制装置的全部操作集中装在一块操作盘上,操作盘由一块机床操作面板和一块CNC控制面板组成.由于目前各厂家生产的数控车床采用的系统规格不一,故操作面板的形状、操作键的位置也不一样，操作者要详细阅读实际的车床操作说明书。三.数控编程知识(一)程序段格式所谓程序段格式，是指程序段书写规则，它包括机床所要求执行的功能和运动所需要的所有几何数据，一个零件加工程序是由若干以段号大小次序排列的程序段组成，每个程序段由以下几部分组成：机 能地 址范 围意 义程序号P、N199指定程序号，子程序号顺序段号N000999程序段号准备机能G0099指令动作方式坐标字X、Z、I、K、R

5、坐标运动指令圆心坐标、螺距、半径进给速度F92000mm/min进给速度指令主轴机能S05000RPM主轴转速指令刀具机能T120刀具指令辅助机能M099辅助指令(二)准备功能（G功能）准备功能用字母G后跟两位来编程，G功能也称G指令，用来定义轨迹的几何形状的工作状态和CNC的工作状态。2000S数控系统的G功能如下：模态 G00 快速定位模态 G01 直线插补模态 G02 逆时针圆弧插补模态 G03 顺时针圆弧插补 G04 暂停定时 G20 独立子程序调用 G22 独立子程序定义 G24 独立子程序定义结束，返回调用程序 G25 跳转加工 G26 程序块调用加工（程序内子程序调用） G27

6、无限循环模态 G30 倍率定义模态 G31 倍率取消 G33 螺纹加工 G45 短直线速度自动过渡功能 G46 取消短直线速度自动过渡功能 G47 给参变量P0P9赋值 G53 撤消零点偏置 G54 绝对值零点偏置 G56 当前点零点 G74 返回机床零点 G75 返回对刀原点 G76 返回加工开始点 G86 螺纹加工循环模态 G90 绝对值方式编程模态 G91 增量值方式编程G92 G92 设置程序零点注意：所谓模态，即当该G功能被编程后，它一直维持有效，直至被相同性质的另一模态功能所取代。(三)M辅助功能M功能也称辅助功能，用于CNC输入输出口的状态控制。辅助功能用字母M及后面两位数组成，

7、2000M数控系统的辅助功能有如下几个：M00 程序暂停 M01 条件停 M02 程序结束并停机 M03 主轴顺时针旋转 M04 主轴逆时针旋转 M05 主轴停 M08 开冷却液 M09 关冷却液 M10 工件夹紧 M11 工件松开 M20 开继电器 M21 关继电器 M30 程序结束并返回程序开头1M00程序暂停说明：程序里出现M00，本段程序运行暂停。按下加工起动键，程序继续运行。2M01条件暂停格式：M01 KXX 或M01 LXX3M02程序结束说明：M02结束加工程序，关主轴和冷却液，本次循环加工结束。4M03主轴顺时针旋转5M04主轴逆时针旋转6M05主轴停止旋转7M08打开冷却液

8、8M09关掉冷却液9M21关继电器10M30返回程序头(四)F、S、T功能1F进给功能2S 主轴转速控制：M03、M04、M05确定主轴正、反转或停。3T刀具功能刀具功能也称T功能。(五)数控机床使用注意事项1.机床安全使用规则(1)在不熟悉整个操作过程前，不要进行机床的操作和调节。(2)当机床工作时，必须使手指远离转动零件和切削刀具。(3)不要使机床切削运动量过大。(4)有关切削速度，检修和操作细则方面的问题，必须查阅机械手册或类似这方面的书籍。(5)当机床工作时，不要移动后盖，并要确保其始终关闭。(6)在机床停止时，方可旋转卡盘扳手。(7)当机床在转动时，不要调节或移动机床。(8)保持刀具

9、的锋利。(9)切莫在有火种的地方使用本机床，因为火花很容易引起火灾。2文明安全生产文明安全生产是数控加工管理中的一项十分重要的内容，其直接影响着产品质量的好坏及设备的使用寿命。作为工科类院校的大学生，从开始学习数控基本操作技能时，就要养成文明安全生产的良好习惯。(1)开车前，应检查数控车床各部分机构是否完好，各按钮是否能自动复位。(2)不允许在卡盘及床身上敲击或校正工件，床面上不准放置工具或工件。(3)在车削铸铁、气割下料的工件时，导轨上润滑油要擦去，工件上的型砂杂质应除干净。(4)使用冷却液时，要在导轨上涂上润滑油。(5)数控加工时精力应高度集中，出现问题应立即切断机床电源，并向指导老师报告

10、。(6)操作数控车床之前应熟悉车床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。(7)每件工具都应放在固定位置，不可随便乱放。(8)爱护量具，经常保持量具的清洁，用后擦净，涂油，放入盒内。(9)工件位置周围应经常保持整齐清洁。(10)操作过程中出现机床故障时，应及时向实习指导老师或指导师傅反映。五.数控加工零件程序编制实例例1：编制下图所示的零件数控加工程序。 程序：数控加工程序N01G92X0Z0N02M03S600N03G00X17.5N04G01X0F100N05G00Z2N06G00X15N07G01Z-70F100N08G01X17F100N09G00Z2N010G00X14N011G01Z

11、-70F100N012G01X17F100N013G00Z2N014G00X13N015G01Z-20F100N016G01X15F100N017G00Z2N018G00X11N019G01Z-20F100N020G01X15F100N021G00Z2N022G00X10N023G01Z-20F100N024G01X15F100N025G00Z60N026M02N027M30例2公制螺纹数控加工程序的编制。刀尖在X80Z100处 工件原点在端面中心点T1是外圆车刀 T2是端面刀 T4是螺纹刀 T3切断刀1.M03 S1000 29.X45Z-602.T1 30.G01X37.63.G00 X4

12、5Z5 31.G00Z-404.G01X37F200 32.G0133.65.Z-61 33.G00Z-206.X42 34.G01X29.67.G00Z5 35.G0018.G01X36F150 36.G01X239.Z-61 37.G00X100Z10010.X42 38.T311.G00Z5 39.X36Z-2112.G01X33F200 40.G01X25F6013.Z-41 41.X34F20014.G01X38 42.G00X100Z10015.G00Z5 43.T416.G01X32F150 44.X28Z1017.Z-41 45.G86Z-17K1.5R1.95I4L518.X

13、38 46.G00X10019.G00Z5 47.Z10020.G01X29 48.T221.Z-21 49.0522.X34 50.M3023.G00Z5 24.G01X27.825.Z-2126.X3427.G00X100Z10028.T2例3：分析下图零件的数控加工零件的程序。材料30100 P001 程序号N002 T1 外圆车刀N003 （ C ） S640 主轴正转(A)M01 (B)M02 (C)M03 (D)M04N004（ A ） X0 Z0（ C ） 快进点，冷却液开(A)G00 (B)G01 (C).G02 (D)G03(A)M99 (B)M98 (C).M08 (D)M

14、09N006 G01 x（ D ） F100工进至C点Z0 (A)-10 (B)10 (C)-20 (D)20N007（ D ） X20 Z-14.0 R（ C ）F80 车圆弧面(A)G00 (B)G01 (C).G02 (D)G03(A)14.2 (B)-14.2 (C)7.6 (D)-7.6N008 G01 X( B )Z( B ) 车锥面 (A)26 (B) 28 (C) 27 (D)25(A)-37 (B) -38 (C)38 (D)37N009 G01 Z( A ) 车外圆 (A) -62 (B) -55 (C) 55 (D)62N010 G00 X35.0 Z65.0 退至起刀点

15、N011 T3 （割槽刀 刀宽4mm） 换割槽刀N012 G00 X30.0 Z-48.0 快进N013 G01 X（ A） F60 车槽(A)20 (B)-10 (C)5 (D)-5N014 G04 K2 延时 2秒N015 G01 X32 F120 退刀N016 G00 X35.0 Z60 退至起刀点N017 M05 主轴停止N018 （ C ） 程序停止并返回(A)M99 (B)M98 (C)M30 (D)M02例4.圆锥螺杆轴数控加工程序(材料40130)程序：N0010G00X42Z0N0020T1N0030G01X0F100N0040Z2N0050G00X40N0060G81X17

16、Z-14.8R17I-2K-1F200N0070G00X40Z-13N0080G81X21Z-24.8R21I-2K-1F200N0090G00X40Z-24N0100G81X30.5Z-48.8R26.2I-2K-1F200N0110G00X39Z-48N0120G01Z-78F100N0130X42N0140G00Z0N0150G00X12N0160G01X15.8Z-2F100N0170G01Z-15F100N0180X20N0190Z-25N0200X25.7N0210X30Z-49N0220X38N0230Z-78N0240X41N0250G00X50Z60N0260T2N0270G

17、00X39Z-51N0280G02X39Z-66R15F100N0290G00X38Z-51N0300G02X38Z-66R15F100N0310G01X42F100N0320G00X50Z60N0330T3N0340M03S400N0350G00X17Z-15N0360G01X13.8F100N0370G04K2N0380G01X39F500N0390G00Z-78N0400G01X25.3F80N0410X39F150N0420Z-75N0430X25.3F80N0440G01X39F150N0450Z-72N0460X25.3F80N0470X39F150N0480G00X45Z60N0

18、490T4N0500M03S450N0510G00X15.8Z10N0520G86Z-13R1.95K1.5L8I5N0530G00X40Z60N0540T3N0550M03S450N0560G00X39Z-71N0570G01X25F80N0580Z-77N0590X20N0600X23N0610X25Z-76N0620Z-77N0630X0N0640X40F500N0650G00X60Z60N0660T1N0670M02N0680M05N0690M30六.特种加工实训(一)教学要求1.掌握线切割和电火花设备在结构上的区别。2.理解线切割和电化花加工的原理和特点。3.了解快速成型技术等其它特

19、种加工技术。(二)教学重点、难点1.熟悉线切割、电火花加工的原理。 2.掌握线切割和电火花加工简单零件的基本操作。(三)基本知识1特种加工的概念特种加工是指非传统性加工，特种加工可以解决普通机械加工方法无法解决的问题，如各种难加工材料的加工问题；具有各种特殊、复杂表面的加工问题；各种具有特殊要求的零件的加工问题等；同时，有些方法还可用于进行超精加工、镜面光整加工和纳米级（原子级）加工，其特点是：(1)不是主要依靠机械能，而是主要用其它能量（如电、化学、光、声、热等）去除金属材料。(2)工具硬度可以低于被加工材料的硬度。(3)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。2特种加工分类根据加工

20、机理和所采用的能源，可以分为以下几类：(1)力学加工：应用机械能来进行加工，如超声波加工，喷射加工。(2)电物理加工：利用电能转换为热能、机械能和光能等进行加工，如电火花成形加工，电火花线切割加工，电子束加工，离子加工。(3)电化学加工：利用电能转换为化学能进行加工，如电解加工，电镀，电铸加工。(4)激光加工：利用激光能转换为热能进行加工。(5)复合加工：将机械加工和特种加工叠加在一起就形成复合加工，如电解磨削，超声电解磨削等。 (四)电火花成形加工（EDM）1电火花成形加工的基本原理电火花成形加工：在绝缘的工作液中，工具和工件之间脉冲性火花放电，局部瞬时产生的高温，使工件表面的金属熔化、气化

21、、抛离工件表面，而将工件逐步加工成形。2电火花成形加工必须具备的条件(1)必须使工具电极和工件被加工表面之间保持一定的放电间隙。通常约几微至几百微米，以便形成火花放电的条件，间隙过大，不会击穿介质产生放电；间隙过小，很容易形成短路也不能产生放电。(2)火花放电必修是瞬时的脉冲性放电。放电延续一段时间（107103）后，需停歇一段时间，这样才能使放电所产生的热量来不及传导到其余部分，从而能局部地蚀除金属。(3)火花放电必须在有一定绝缘性能的液体(工作液)中进行。工作液既能压缩放电通道的区域，提高放电的能量密度，又能加剧放电时液体动力过程，加速蚀除的排出，同时，对电极和工件表面有较好的冷却作用。(

22、4)电火花成形加工的特点a.电火花成形加工是不接触加工，加工过程中没有宏观切削力。火花放电时局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移。b.可以“以柔克刚”。由于电火花加工直接利用电能和热能去除金属，与工件材料的强度和硬度关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件。c.影响电火花加工精度的主要因素与普通的机械加工一样，机床本身的各种误差以及工件和工具电机的定位、安装误差都会影响到加工精度，这里主要讨论与电火花加 (5)工工艺有关的因素。a.放电间隙的大小及其一致性。放电间隙的大小可以通过修正工具电极的尺寸进行补偿，以提高加工精度，但间隙大小的一致性与加工过程的稳定性有密切关系，

23、如电参数对放电间隙的影响就非常显著。b.工具电极的损耗对尺寸精度的形状精度有影响。c.“二次放电”对形状精度有影响。二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物的介入而再次进行的不必要的放电。d.电火花加工时，工具的尖角或凹角很难精确的复制在工件上。 （五）电火花线切割加工1电火花线切割加工的原理电火花线切割加工的原理：用连续移动的导电金属丝（钨丝、钼丝、铜丝）接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。当两级通以直流高频脉冲电流时在电极丝和工件之间产生火花放电，高达5000摄氏度的瞬时高温使工件局部金属熔化。从而实现对工件材料进行电蚀切割加工。根据电极丝的移动速度可分为快速走丝(10m/s)和慢速走丝(

24、8m/min)两类机床。2线切割加工的主要特点(1)不需要制造成形电极，用简单的电极丝即可对工件进行加工。(2)由于电极丝比较细，可以加工微细异型孔，窄缝和复杂形状的工件。尺寸精度达0.020.01mm，表面粗糙度Ra值可达1.6m。(3)由于切缝很窄，切割时只对工件材料进行“套料”加工，所以余料可以利用。(4)自动化程度高，操作方便，加工周期短。3影响电火花线切割加工的主要因素(1)工作液，工作液应具有一定的绝缘性能，较好的洗涤性能和冷却性能。(2)电极丝，快速走丝的机床的电极丝主要用钼丝、钨丝和钨钼丝，慢速走丝的机床一般用黄铜丝，电极丝的直径过大或过小对加工速度的影响较大。(3)穿丝孔。作

25、用：用于加工凹模前的穿丝；减少凸模加工中的变形量和防止因材料变形而发生夹丝现象；保证被加工部分与其它有关部位的位置精度。(4)工件的装夹。工件装夹的形式对加工精度也有直接影响，一般采用压板螺栓固定工件。4线切割加工的应用范围应用于各类模具加工(凸模、凹模)、二维直纹曲面零件、三维直纹曲面零件以及各种导电材料和半导体材料的切断等。（六）电化学加工1电化学加工的概念(1)用直流电通过电极和电解液时，使工件电极表面和电解液产生化学反应去除金属余量的方法称为电化学加工。电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工(ECM)和向工件上沉积金属的电铸(EFM)、电镀(EPM)加工量大类。(2)电解加工(ECM

26、)：电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解原理，将工件加工成形的方法。(3)电铸加工(EFM)：电铸加工是利用电化学阴极涂覆的原理进行加工的方法。2电化学加工的特点(1)电化学加工也是不接触加工，工具电极和工件之间存在着工作液(电解液或电镀液)。(2)电化学加工过程无宏观切削力，为无应力加工。(3)电解加工为“减材料”加工，但由于电解加工是不接触、无切削力、无应力加工，可以用软的工具材料加工硬韧的工件，“以揉克刚”，可以加工复杂的立体成形表面。(4)由于电化学作用是按原子、分子一层层进行的，因此在电解加工中可以控制极薄的去除层，进行微薄层加工，同时可以获得较好的表面粗糙度。3电化学加工设

27、备及其组成部分无论是电解或电铸电镀等，其基本设备是直流电源、电解液(电镀液)循环系统、装夹工具电极和工件的机床夹具系统等。有的电解加工还需要进给系统，根据不同的工艺所需设备有很大的不同。 （七）激光加工(LBM)1激光的特点和激光加工原理(1)激光的特点：激光是由处于激发状态的原子、离子或分子受激辐射而发出的得到增强的光。激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性4大综合性能。(2)激光器发出单向平行光束，通过光学系统中的光圈、反射镜、聚焦镜将激光束聚焦到工件待加工表面时，工件材料就在高温熔化和冲击波的同时作用下蚀除部分物质而进行各种加工。2激光加工的特点(1)激光加工属高能束流加工，能量密

28、度极高，几乎可以加工任何金属材料和非金属材料。(2)激光加工无明显机械力，不存在工具损耗，加工速度快，效率高，热影响区小。(3)激光可通过玻璃、空气等透明的介质进行加工，不需要真空。(4)激光的光斑大小可聚焦到微米级，输出功率的大小又可以调节，因此可进行精密微细加工。(5)价格较昂贵。3激光加工的基本设备及组成激光加工的基本设备由激光器、激光器电源、光学系统及机械系统等4大部分组成。（八）激光快速成形技术1快速成形技术(RPM)简介快速成形技术是一种集CAD、CAM、CNC和激光及材料科学于一体的新型高科技技术。快速成形技术是直接根据产品CAD的三维实体模型数据，经过计算机进行数据处理后，将三

29、维实体数据模型转化为许多二维平面模型的叠加，再通过计算机控制将这些平面模型顺次联接，从而形成复杂的三维实体零件模型。快速原型制造技术是机械工程、CAD、数控技术、激光技术以及材料科学的技术集成，它可以迅速地将设计思想转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造成零件，从而可以对产品设计进行快速论证、修改。RPM技术采用基于离散/堆积的工艺方法，使得计算机中的CAD几何模型与制造过程模型共享一个集成环境，能直接从CAD数据模型生成三维产品原型，能在几小时，几十小时或几百小时内制造出不同大小和复杂程度的零件原型，大大缩短了新产品开发周期。2几种典型的激光快速成形技术(1)快速成形技术基本原理快速成形R

30、PM方法是基于平面离散/堆积的新颖的成形法。该方法首先在CAD成形系统中获得一个三维CAD模型或通过测量仪器测取实体的形状尺寸，转化成CAD模型，将模型数据进行处理，沿某一方向进行平面“分层”离散化，然后通过专有的CAM系统(成形机)将成形材料一层层加工，并堆积成制件。(2)分层物体制造(LOM)物体分层制造技术是近年来发展迅速的一种快速成形技术，LOM工艺是将单面涂有热溶胶的纸通过加热辊加压粘结在一起。此时位于其上方的激光器按照分层CAD模型所获得的数据，将一层纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面，通过热压装置将下面的已切割层粘合在一起，激光束再次进行切割。由于LOM工艺无

31、需激光扫描整个模型截面，只要切出内外轮廓即可，所以制模的时间取决于零件的尺寸和复杂程度，成形率在RPM中为最高。（3）LOM有以下几个特点：设备价格及造型材料成本低廉。由于采用小功率二氧化碳激光器，不仅成本低廉，而且适用寿命也长。造型材料一般为涂有热熔树脂及添加剂的纸，成形过程中不存在收缩和翘曲变形，制件强度和刚度高，几何尺寸稳定性好，可用通常木材加工的方法对表面进行抛光。采用SLA(立体平版印刷)方法制造原型，需对整个断面扫描才能使树脂固化，而LOM只需切割断面轮廓，成形率高，原型制作时间短。不足之处有：LOM工艺较适用于实体的及内外结构简单的零件。快速成形技术的特点之一：产品的造价几乎与产品批量无关。传统的加工方法则不同，小批量或单件的造价很贵，而大批量生产时，单价将下降。快速成形技术的特点之二：产品的造价几乎与产品的复杂性无关。由于上述特点，快速成形技术在包括汽车工业在内的许多工业领域得到了应用，在医学、航天、艺术等行业中也崭露头角，应用范围很广。快速成形技术的特点之一：产品的造价几乎与产品批量无关。传统的加工方法则不同，小批量或单件的造价很贵，而大批量生产时，单价将下降。快速成形技术的特点之二：产品的造价几乎与产品的复杂性无关。由于上述特点，快速成形技术在包括汽车工业在内的许多工业领域得到了应用，在医学、航天、艺术等行业中也崭露头角，应用范围很广。