數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)一、數(shù)控車床的組成及工作特點

數(shù)控程序輸入裝置輸出裝置計算機數(shù)控裝置(CNC裝置)PLC速度控制單元主軸控制主軸電機機床主體伺服電機位置檢測反饋存儲介質(zhì)輸入輸出CNC裝置伺服系統(tǒng)數(shù)控車床的組成?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)工作特點：1、具有高度柔性在數(shù)控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造，更換工具、還夾具，不需要重新調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合，即適合單件、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準備周期，節(jié)省了大量的工藝裝備的費用。2、加工精度高數(shù)控機床的加工精度一般可達0.005~0.1mm，數(shù)控機床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個脈沖信號，機床移動部件移動一個脈沖當量(一般為0.001mm)，而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控機床定位精度比較高。?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)3、加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。4、生產(chǎn)效率高數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)來和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削。數(shù)控機床目前正進入高速加工時代，數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，極大地提高了生產(chǎn)效率。另外，與加工中心的刀庫配合使用，可實現(xiàn)在一臺機床上進行多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)率。?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)5、改善勞動條件數(shù)控機床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動，機床就能自動連續(xù)地進行加工，直至加工結(jié)束。操作者要做的只是程序的輸入、編輯、零件裝卸、加工狀態(tài)的觀測、零件的檢驗等工作，勞動強度大大降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是封閉加工的，既清潔，又安全。6、利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化數(shù)控機床的加工，可先精確估計加工時間，對所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理，易于實現(xiàn)加工信息的標準化，目前與計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM)有機地結(jié)合起來，是現(xiàn)代化集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。?二、數(shù)控車床刀具及工裝系統(tǒng)數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)1、數(shù)控機床對刀具的要求

⑴、刀具材料應(yīng)有一定的堅硬性、耐磨性和良好的切削性能，能適應(yīng)數(shù)控機床高速切削。⑵、刀具工作可靠性高，刀具材料有足夠的強度和韌性，能承受較高的沖擊載荷。刀具材料導(dǎo)熱性好，能降低切削溫度，提高刀具耐用度，保證數(shù)控機床的加工精度。⑶、刀具的尺寸和定位精度高，滿足數(shù)控機床的加工精度。⑷、刀具具有良好的斷屑功能，使得切削加工過程平穩(wěn)。⑸、刀具能夠適應(yīng)數(shù)控機床的快速換刀，減少換刀輔助時間。⑹、數(shù)控刀具設(shè)計制造要求標準化、模塊化。

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)2、數(shù)控機床對刀具材料的要求

⑴、較高的硬度和耐磨性

⑵、足夠的強度和韌性

⑶、較高的耐熱性

⑷、較好的導(dǎo)熱性

⑸、良好的工藝性

?4、數(shù)控車床刀具類型按進刀方式可分：左進刀，右進刀和中間進刀按刀具對工件的加工位置可分：內(nèi)孔加工、外圓加工和端面加工按加工工件正式形狀可分：切槽、螺紋和仿形加工3、刀具材料的種類⑴高速鋼⑵硬質(zhì)合金⑶涂層刀具⑷非金屬刀具數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)5、可轉(zhuǎn)位刀片型號與ISO表示規(guī)則C

N

M

G

12

04

08

R

PF

刀片形狀的代碼，如代碼C表示刀尖角為800

主切削刃后角的代碼，如代碼N表示后角為00

刀片斷屑及夾固形式的代碼，如代碼G表示雙面斷屑槽，夾固形式為通孔

切削刃長度表示方法，如代碼12表示切削刃長度為12mm

表示特殊需要的代碼

進給方向的代碼，如代碼R表示右進刀，代碼L表示左進刀，代碼N表示中間進刀

斷屑槽型的代碼

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)6、可轉(zhuǎn)位刀片型號的選用⑴、選擇刀片夾固系統(tǒng)

根據(jù)切削加工要求選擇合適的刀片夾固方式

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)⑵、選擇可轉(zhuǎn)位刀片型號

選擇刀片斷屑槽型：根據(jù)工件材料的切削性能選用合適的刀片斷屑槽型

切削刃長度計算：通過刀具主偏角K和切削深度a計算刀片有效切削刃長度L，并推算刀刃的實際長度，然后根據(jù)刀刃的實際長度選用合適的切削刃長度代碼。

刀片有效切削刃長L計算公式：

Lmax=(0.25-0.5)L式中：d－圓形刀片直徑mmL－刀片切削刃長度mm?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)⑶、選擇刀片刀尖圓弧

粗加工走刀量經(jīng)驗計算公式：f粗=0.5R式中：R刀尖圓弧半徑mmf粗粗加工走刀量mm

精加工走刀量f公式：Rt=

式中：Rt輪廓深度μm

f進給量mm/r

rε刀尖圓弧半徑mm

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)⑷、選擇刀片材料牌號根據(jù)車削工件的材料及其硬度、選用的切削用量來選擇可轉(zhuǎn)位刀片材料的牌號。?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)三、數(shù)控車床系統(tǒng)M、S、F、T功能指令

1、輔助功能指令(M功能)輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為1～3位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機床輔助裝置的開關(guān)動作，如下表所示(GSK928TA系統(tǒng))。代碼功能字代碼功能字M00程序停止

M08開冷卻泵M02程序結(jié)束M09關(guān)冷卻泵M03主軸順時針旋轉(zhuǎn)

M12程序暫停M04主軸逆時針旋轉(zhuǎn)

M30程序停止并返回開始處

M05主軸旋轉(zhuǎn)停止

M92程序無條件跳轉(zhuǎn)?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)2、進給量指令(F功能)指令格式F指令功能F表示進給地址符。指令說明F表示主軸每轉(zhuǎn)進給量，單位為mm/r；也可以表示進給速度，單位為mm/min。其量綱通過G指令設(shè)定。

有兩種使用方法：⑴、每轉(zhuǎn)進給量：G99F⑵、每分鐘進給量：G98F例：G98F100表示進給量為100mm/min注：G98可省略。?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ) 3、主軸轉(zhuǎn)速指令指令格式S指令功能S表示主軸轉(zhuǎn)速地址符，指令說明S表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min；也可以表示切削速度，單位為m/min。其量綱通過G指令設(shè)定。

使用方法如下：⑴、最高轉(zhuǎn)速限制：G50S例：G50S3000表示最高轉(zhuǎn)速限制為3000r/min⑵恒線速控制：G96S例：G96S150表示切削點線速度控制在150m/min⑶恒線速取消：G97S例：G97S3000表示恒線速取消后主軸轉(zhuǎn)速為3000r/min?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)

4、刀具號指令指令格式T指令功能T表示刀具地址符，前兩位數(shù)表示刀具號，后兩位數(shù)表示刀具補償號。通過刀具補償號調(diào)用刀具數(shù)據(jù)庫內(nèi)刀具補償參數(shù)。

例：T0303表示選用3號刀及3號刀具長度補償值和刀尖圓弧半經(jīng)補償值。?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)5、準備指令(G指令)⑴、快速進給指令（G00）指令格式G00X（U）Z（W）指令功能G00指令表示刀具以機床給定的快速進給速度移動到目標點，又稱為點定位指令。指令說明采用絕對坐標編程，X、Z表示目標點在工件坐標系中的坐標值；采用增量坐標編程，U、W表示目標點相對當前點的移動距離與方向。

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)例題：如圖所示，刀具從換刀點Ａ（刀具起點）快進到Ｂ點，試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編寫G00程序段。

絕對坐標編程：G00X40Z122增量坐標編程：G00U-60W-80

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)2、直線插補指令（G01）

指令格式G01X（U）Z（W）F指令功能G01指令使刀具以設(shè)定的進給速度從所在點出發(fā)，直線插補至目標點。指令說明

采用絕對坐標編程，X、Z表示目標點在工件坐標系中的坐標位置；采用增量坐標編程U、W表示目標點相對當前點的移動距離與方向，其中F表示進給速度，在無新的F指令替代前一直有效。

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)例題：

如圖所示，設(shè)零件各表面已完成粗加工，試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編寫G00，G01程序段。

絕對坐標編程：G00X18Z2A-BG01X18Z-15F50B-CG01X30Z-26C-DG01X30Z-36D-EG01X42Z-36E-F

增量坐標編程：G00U-62W-58A-BG01Ｗ-17Ｆ50Ｂ-ＣG01U12W-11Ｃ-ＤG01W-10Ｄ-ＥG01U12Ｅ-Ｆ

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)3、圓弧插補指令（G02，G03）指令格式G02X（U）Z（W）IK(R)FG03X（U）Z（W）IK(R)F指令功能G02、G03指令表示刀具以Ｆ進給速度從圓弧起點向圓弧終點進行圓弧插補。指令說明1）G02為順時針圓弧插補指令，G03為逆時針圓弧插補指令。圓弧的順、逆方向判斷見下頁圖1所示，朝著與圓弧所在平面相垂直的坐標軸的負方向看，順時針為G02，逆時針為G03，下頁圖1分別表示了車床前置刀架和后置刀架對圓弧順與逆方向的判斷；2）下頁圖2所示，采用絕對坐標編程，X、Z為圓弧終點坐標值；采用增量坐標編程，U、W為圓弧終點相對圓弧起點的坐標增量，R是圓弧半徑，當圓弧所對圓心角為0°～180°時，Ｒ取正值；當圓心角為180°～360°時，R取負值。I、K為

圓心在X、Z軸方向上相對圓弧起點的坐標增量（用半徑值表示），I、K為零時可以省略。

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)圖1圖2?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)例題：如圖所示，走刀路線為A-B-C-D-E-F，試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編程。

絕對坐標編程G03X34Z-4K-4（或R4）F50A-BG01Z-20B-CG02Z-40R20C-DG01Z-58D-EG02X50Z-66I8（或R8）E-F

增量坐標編程G03U8W-4k-4（或Ｒ4）Ｆ50A-BG01W-16B-CG02W-20R20C-DG01W-18D-EG02U16W-8I8（或R8）E-F

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)4、螺紋切削指令（G32）指令格式G32X（U）Z（W）F指令功能切削加工圓柱螺紋、圓錐螺紋和平面螺紋。指令說明１)Ｆ表示長軸方向的導(dǎo)程，如果Ｘ軸方向為長軸，Ｆ為半徑值。對于圓錐螺紋（圖3-1-9），其斜角α在450以下時，Ｚ軸方向為長軸；斜角α在450～900時，Ｘ軸方向為長軸；２)圓柱螺紋切削加工時，Ｘ、Ｕ值可以省略，格式為G32Z（W）F

；３)端面螺紋切削加工時，Ｚ、Ｗ值可以省略，格式為G32X（U）F

；４)螺紋切削應(yīng)注意在兩端設(shè)置足夠的升速進刀段δ1和降速退刀段δ2。

?數(shù)控車床編程及應(yīng)用基礎(chǔ)例題：如圖所示，走刀路線為A-B-C-D-A，切削圓錐螺紋，螺紋導(dǎo)程為4mm,δ1=3mm，δ2=2mm，每次背吃刀量為１mm，切削深度為2mm。

G00X16G32X44W-45F4G00X50W45X14G32X42W-45F4G00X50W45?機械工程實驗教學中心數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學中心實驗?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結(jié)合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機床各坐標的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機床完成相應(yīng)的運動。數(shù)控編程的目的機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。數(shù)控編程的內(nèi)容機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗及試切數(shù)控機床機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標準硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返回程序零點G28

G92定義絕對坐標系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，