數(shù)控車削加工基礎(chǔ)

1、項(xiàng)目一 數(shù)控車削加工基礎(chǔ)1.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)通過本課題學(xué)習(xí)，掌握數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)及其各軸移動(dòng)方向?qū)?yīng)的坐標(biāo)軸；理解坐標(biāo)系的確立原則， 并結(jié)合加工前的對(duì)刀動(dòng)作掌握機(jī)床上幾種坐標(biāo)系的 聯(lián)系與區(qū)別；掌握數(shù)控車床編程指令的基本格式；1.2 知識(shí)點(diǎn)本課題主要講解以下知識(shí)點(diǎn)：1、機(jī)床結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸；2、坐標(biāo)系的確立原則；3、機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系的聯(lián)系與區(qū)別；4、對(duì)刀的方法與原理；5、數(shù)控車床編程格式的確定。1.3 學(xué)習(xí)容1.3.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)及其坐標(biāo)軸如圖 1.1 示，操作機(jī)床面板， 了解各坐標(biāo)軸位置規(guī)定并弄清楚正、 負(fù)方向等。（可拓展講解其他類型結(jié)構(gòu)）附記機(jī)床操作安全規(guī)程。圖1.1數(shù)控車床

2、坐標(biāo)系的確立原則1 刀具相對(duì)于靜止工件而運(yùn)動(dòng)的原則這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況 下，就可依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。附記機(jī)床操作安全規(guī)程。2 標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)（機(jī)床坐標(biāo)）系的規(guī)定在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定機(jī)床上的成形 運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)的距離， 這就需要一個(gè)坐 標(biāo)系才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系就稱為機(jī)床坐標(biāo)系。標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床坐標(biāo)系是一個(gè)右手笛 卡爾直角坐標(biāo)系，圖1.2中規(guī)定了 X軸為大拇指指向，丫軸為食指指向，Z軸為 中指指向。這個(gè)坐標(biāo)系的各個(gè)坐標(biāo)軸與機(jī)床的主要導(dǎo)軌相平行，它與安裝在機(jī)床上的主要直線導(dǎo)軌找正的工件相

3、關(guān)。3 運(yùn)動(dòng)的方向數(shù)控機(jī)床的某一部件運(yùn)動(dòng)的正方向，是增大工件和刀具之間距離的方向+r圖1.2坐標(biāo)系根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合具體機(jī)床，依次確定 Z、X、丫軸三點(diǎn)聯(lián)系與區(qū)別1. 機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定的點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī) 床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來了，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。在數(shù) 控車床上，一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處，如圖 1.3（a）中即為 機(jī)床原點(diǎn)。圖1.3機(jī)床原點(diǎn)2. 編程原點(diǎn)指根據(jù)加工零件圖樣選定的編制零件程序的原點(diǎn)，即編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。如 上圖（b）中所示的02點(diǎn)。編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn) 上,并考慮到編程的方便性，編程

4、坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用數(shù)控機(jī)床相 應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致。3. 加工原點(diǎn)也稱程序原點(diǎn)。是指零件被裝卡好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床原點(diǎn)坐標(biāo)系中 的位置。對(duì)刀設(shè)若有圖1.4所示加工零件、程序，需要在加工前的完成對(duì)刀動(dòng)作（移動(dòng)刀 具到起刀點(diǎn)位置）。其加工程序如表1.1圖1.4加工零件表1.1程序表程序說明%1G92X50 Z100建立工件坐標(biāo)系M03 S300主軸正轉(zhuǎn)G00 X45 Z 1G01 X0 F80G00 X50Z100 M05.M30快速到達(dá)切削起點(diǎn)，進(jìn)行端面切削快速返回起刀點(diǎn)，主軸停 程序結(jié)束對(duì)刀方法多種多樣，建議初學(xué)者先理解掌握一般對(duì)刀法。為使結(jié)果更為精確，可反復(fù)進(jìn)行“試切一測量一

5、調(diào)整”幾個(gè)階段。如圖1.5，其對(duì)刀操作過程如下：1. 回參考點(diǎn)進(jìn)行回參考點(diǎn)操作，通過刀具返回機(jī)床零點(diǎn)消除刀具運(yùn)行中插補(bǔ)累積誤差圖1.5對(duì)刀2. 試切削用手動(dòng)方式操做機(jī)床，先切削工件外圓表面保持刀具在 X方向位置不變退 刀，記錄此時(shí)X軸坐標(biāo)值Xt，并測量試切后的工件外圓直徑為 d ；然后切削工 件的右端面，保持刀具在Z方向位置不變退刀，記錄此時(shí) Z軸坐標(biāo)值z(mì)t。3. 計(jì)算編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值設(shè)若工件長度為L，則編程原點(diǎn)為：Xo=Xt d，Zo=Zt- L;若編程原點(diǎn)選在右端面，則此處L取04. 計(jì)算刀具機(jī)床坐標(biāo)系中的起點(diǎn)位置若刀具起點(diǎn)位置設(shè)為 A（60，100 ），則刀具起點(diǎn)坐標(biāo)位置為

6、 Xa=Xo60，Za=Zo100 。5. 建立工件坐標(biāo)系移動(dòng)刀具到起點(diǎn)位置，執(zhí)行 G92 指令，則系統(tǒng)建立了新的工件坐標(biāo)系。 若加工坐標(biāo)系采用指令 G54 系列來選擇，則只需計(jì)算出 3 步驟中的（ Xo ，Zo）輸入相應(yīng)坐標(biāo)系設(shè)置中即可；但依然顯得舊而麻煩，現(xiàn)在常用的T方式對(duì)刀法（即將步驟 2 中測量直徑 d 和工件長度 L 輸入到指定的刀具偏置號(hào)中，然 后在程序中調(diào)用相應(yīng)偏置號(hào)，如T0101就意味著使用1號(hào)刀1號(hào)偏置來建立工 件坐標(biāo)系），十分簡單明了。1.3.5 程序結(jié)構(gòu)與格式1. 程序結(jié)構(gòu)一個(gè)零件程序是一組被傳送到數(shù)控裝置中去的指令和數(shù)據(jù)， 這個(gè)零件程序是 由遵循一定結(jié)構(gòu)、 句法和格式規(guī)

7、則的若干個(gè)程序段組成的， 而每個(gè)程序段是由若 干個(gè)指令組成的，其結(jié)構(gòu)如下：O1012N10 G54 G90 G00 Z50N20 M03 S800N30 G00 X-50 Y0N40 Z3。N110 M30 一般由開始符（單列一段）程序名（單列一段）程序主體和程序結(jié)束指令 （一般單列一段） 組成。程序的最后還有一個(gè)程序結(jié)束符。 程序開始符與程序結(jié) 束符是同一個(gè)字符：在 ISO 代碼中是，在 EIA 代碼中是 ER 。程序結(jié)束指令 可用 M02 （程序結(jié)束）或 M30 （程序結(jié)束返回）。在使用中，執(zhí)行 M02 指令結(jié) 束程序時(shí)，自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)停在程序結(jié)束處；而執(zhí)行 M30 指令來結(jié)束程序 時(shí)

8、，自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)和屏幕顯示能自動(dòng)返回到程序開始處， 一按啟動(dòng)按鈕就 可以再一次運(yùn)行程序。雖然 M02 與 M30 允許與其他程序字合用一個(gè)程序段， 但最好還是將其單列一段，或者只與順序號(hào)共用一個(gè)程序段。程序名位于程序主體之前、 程序開始符之后， 它一般獨(dú)占一行。 程序名有兩 種形式：一種是以規(guī)定的英文字母（多用 O ）打頭、后面緊隨若干位數(shù)字組成， 數(shù)字最多允許位數(shù)由數(shù)控系統(tǒng)決定， 在使用說明書中可以查詢到， 常見的是兩位 和四位兩種；另一種形式是，程序名由英文字母、數(shù)字或英文、數(shù)字混合組成， 中間還可以加入“”號(hào)。程序名用哪種形式是由數(shù)控系統(tǒng)決定的。2. 程序段格式程序段是可作為一個(gè)單位

9、來處理的連續(xù)的字組， 它實(shí)際上是數(shù)控加工程序中 的一句。多數(shù)程序段是用來指令機(jī)床完成（執(zhí)行）某一個(gè)動(dòng)作的。程序的主體是 由若干個(gè)程序段組成的。 在書寫和打印時(shí)， 每個(gè)程序段一般占一行， 在熒光屏顯 示程序時(shí)也是如此。程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 歷史上，曾經(jīng)用過固定順序格式和分隔符程序段格式（也叫分隔符順序格式） 。現(xiàn)在一般都使用字地址可變程序段格式，它稱為字地址格式。對(duì)這種格式，程序段 由若干個(gè)字組成，字首是一個(gè)英文字母，它稱為字的地址。字的功能類別由地址 決定。在此格式程序中，上一段程序中已寫明、本程序段里又不必變化的那些字 仍然有效，可以不再重寫。具

10、體地說，對(duì)于模態(tài)（連續(xù)有效） G指令（如G01）， 在前面程序段中已有時(shí)可不再重寫。在這種格式中，每個(gè)字長不固定。例如在尺 寸字中可只寫有效數(shù)字、省略前置零或后置零。各個(gè)程序段中的長度（即字符個(gè) 數(shù)）和程序字的個(gè)數(shù)都是可變的，故屬于可變程序段格式。下面列出某程序中的 兩個(gè)程序段：N30 G01 X88.467 Z47.5 F50 S250 T03 M08N40 X75.4這兩段的字?jǐn)?shù)和字符個(gè)數(shù)相差甚大，但除X坐標(biāo)有變化外其他情況不變。當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)絕大多數(shù)對(duì)程序段中各類字的排列不要求有固定的順序。即在同一程序段中各個(gè)指令字的位置可以任意排列。上例N30段也可寫成：N30 M08 T03 S25

11、0 F50 Z47.5 X88.467 G01當(dāng)然，還有很多排列形式，它們?cè)跀?shù)控系統(tǒng)中執(zhí)行都是等效的。在大多數(shù)場合，為了書寫、輸入、檢查和校對(duì)的方便，程序字在程序段中習(xí)慣按一定的順序 排列，如N、G、X、Y、Z、F、S、T、M順序。其相關(guān)文字碼含義如表1.2所 示表1.2文字碼及其含義功能文字碼含義程序號(hào)O: IS（）/ : EI A表示程序代號(hào)程序段號(hào)N表示程序段代號(hào)準(zhǔn)備功能G確定移動(dòng)方式等準(zhǔn)備功能坐標(biāo)字X Z坐標(biāo)軸移動(dòng)指令R圓弧半徑I K圓弧圓心坐標(biāo)進(jìn)給功能F表示進(jìn)給速度主軸速度功能S表示主軸轉(zhuǎn)速刀具功能T表示刀具號(hào)輔助功能M機(jī)床開、關(guān)控制等輔助功能偏移號(hào)D表示偏移代號(hào)暫停P X表示暫停時(shí)

12、間子程序號(hào)及子程序調(diào)用次數(shù)P子程序號(hào)的標(biāo)定及子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)設(shè)定3. M、S、T 指令1）輔助功能M代碼輔助功能由地址字M和其后的一或兩位數(shù)字組成，主要用于控制零件程序 的走向，以及機(jī)床各種輔助功能的開關(guān)動(dòng)作。非模態(tài)M功能和模態(tài)M功能二種形式。非模態(tài)M功能：當(dāng)段有效代碼；模態(tài)M功能：續(xù)效代碼，號(hào)上電初始化；前置M功能：在程序段編制的軸運(yùn)動(dòng)之前執(zhí)行；后置M功能：在程序段編制的軸運(yùn)動(dòng)之后執(zhí)行。表1.2常用M代碼及功能代碼棋態(tài)功韭說明代碼功能說覇NDO菲根戀酎停止主軸正轉(zhuǎn)起甜程序結(jié)東主軸股轉(zhuǎn)起就幟程序察更并畫W05主秋祉轉(zhuǎn)甫re換刀nnsa調(diào)用子理序nor瓣甌打開J09jwg護(hù)切削視佯itMOO、

13、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是 CNC定的 輔助功能，不由機(jī)床制造商設(shè)計(jì)決定，與 PLC程序無關(guān)；其余M代碼用于機(jī)床各種輔助功能的開關(guān)動(dòng)作，其功能不由 CNC定，而 是由PLC程序指定，所以有可能因機(jī)床制造廠不同而有差異 （表為標(biāo)準(zhǔn)PLC指 定的功能），請(qǐng)使用者參考機(jī)床說明書。2）主軸功能S代碼主軸功能S控制主軸轉(zhuǎn)速，其后的數(shù)值表示主軸速度，常見單位為轉(zhuǎn)/每分 鐘（r/min）。恒線速度功能時(shí)S指定切削線速度，其后的數(shù)值單位為米/每分鐘（m/min）。（ G96恒線速度有效、G97取消恒線速度）S是模態(tài)指令，S功能只有在主軸速度可調(diào)節(jié)時(shí)有效。S所編程的主軸轉(zhuǎn)速可以借助機(jī)床控制面板上的主軸倍率開關(guān)進(jìn)行修調(diào)。3）刀具功能T代碼T代碼用于選刀，其后的4位數(shù)字分