第二章 数控车床编程基础 教 案
课 题 第一节数控加工的基本过程及其坐标系 课 时 2 教学目标 1. 了解数控车床加工的基本过程 2. 理解数控车床编程的概念及内容 3.掌握数控机床的坐标系 教学重点1. 数控编程的概念及内容 难点 2. 数控机床的坐标系 教学过程 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 一、数控机床编程概念 1.数控编程概念 1）数控加工程序 根据被加工零件的图纸及其技术要求、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的数控加工指令序列，就是数控加工程序，或称零件程序。 2）数控编程 制备数控加工程序的过程称为数控加工程序编制，简称数控编程(NC programming)。 2.数控编程的内容及步骤（图1） 图1数控车床编程过程 （1）分析零件图样 （2）确定工艺过程 （3）图形的数学处理 （4）编写程序单及程序的输入 （5）程序校验 （6）首件试切 3. 数控编程方法 1）手工编程 含义：根据数控系统规定的功能指令代码和程序格式编写出数控加工程序单。整个编程的过程（分析零件图→确定加工工艺→数值计算→编写零件加工程序单→制备控制介质→程序校验）都是由人工完成。 特点：这种方式比较简单，容易掌握，适应性较大。 应用范围：适用于加工形状不太复杂的（如点位加工、由直线和圆弧组成的轮廓加工）、计算量不大的零件。 2）自动编程 含义：是经过计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM）处理，由计算机自动生成加工程序。 特点：这种方式适应面广、效率高、程序质量好，但投资大，掌握起来需要一定时间。 适用范围：适用于加工形状复杂的（如具有非圆曲线、列表曲线和曲面组成的）零件编程，以及各类柔性制造系统（FMS）和集成制造系统（CIMS），应用广泛。 二、数控机床的坐标系 1.机床坐标系的命名规定 1）规定 不论是刀具移动，还是工件移动，一律假定刀具相对于静止的工件移动。 刀具与工件之间距离增大的方向为坐标轴的正方向。 2）机床坐标系 为了确定机床的运动方向和移动的距离，要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就是标准坐标系，也叫机床坐标系，机床坐标系采用右手笛卡尔坐标系。 图2 右手笛卡尔坐标系 图3 机床坐标系的建立 2.机床坐标轴方向和方位的确定 1）Z轴的规定 平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴，如数控铣床主轴带动刀具旋转，与主轴平行的坐标即为Z坐标 ，如图4所示； 图4 立式数控铣床坐标系 取刀具远离工件的方向为其正方向，如钻孔时钻入工件的方向为负方向，而退出方向为正方向； 对于没有主轴的机床， 如牛头刨床取垂直于装夹工件的工作台的方向为Z轴方向； 如果机床有几个主轴，则选择其中一个与装夹工件的工作台垂直的主轴为主要主轴，并以它的方向作为Z轴方向。 2）X轴的规定 X轴位于与工件定位平面相平行的水平面内，且垂直于Z轴。 对于工件旋转的机床，X轴在水平面内且垂直于工件旋转轴线，刀具离开工件的方向为正方向，如图5所示； 对于刀具旋转的机床，若主轴是垂直的，从主轴向立柱看时， X轴的正方向指向右方。若主轴是水平的，当从主轴向工件看时，X轴的正方向指向右方，如图6所示。 对于无主轴的机床(如刨床)，则选定主要切削方向为X轴正方向。 图5 工件旋转的机床 图6 卧式数控铣床的机床坐标系 3）Y轴的确定 Y轴方向可根据已确定的Z轴、X轴方向，用右手直角笛卡儿坐标系来确定。 4）回转轴 绕X轴回转的坐标轴为A，绕Y轴回转的坐标轴为B，绕Z轴回转的坐标轴为C，方向采用右手螺旋定则。 5）附加坐标轴 如果机床除有X、Y、Z主要的直线运动坐标外，还有平行于它们的坐标运动，则应分别命名为U、V、W。 作业布置 课后习题 教后小记 数控编程的完整认识，数控机床坐标系的规定和原则是学习这门课程的基础。应要求学生完全掌握。 第二章 数控车床编程基础 教 案
课题 教学目标 第二节 数控车床的编程原则 1. 掌握绝对编程与增量编程的方法和区别 2.理解工件坐标系的几种设定方法 3.掌握单位设置、进给量设置、主轴转速设置 4.掌握G00、G01指令的运用 课时 2 教学重点难点 1.直径编程、半径编程和极坐标编程 2.单位设置、进给量设置、主轴转速设置 3.G00、G01指令的运用 教学内容 一、数控车床编程规则 1.绝对编程与增量值编程 1）绝对编程：绝对编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法，即采用绝对值编程时，所有编入的坐标值全部以编程零点为基准。并用地址X，Z进行编程（X为直径值）。如图所示，刀具由A点移动到B点，用绝对坐标表示B点的坐标为（X30.0,Z70.0）。 图7绝对坐标编程 图8 增量坐标编程 2）增量编程：增量编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法，即采用增量坐标编程时，所有编入的坐标值均以前一个坐标位置作为起终点来计算运动的位置矢量。即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的。用地址U，W代替X，Z进行编程。U，W的正负方向由行程方向确定，行程方向与机床坐标方向相同时为正，反之为负。如图所示，刀具由A点移动到B点，用增量坐标表示B点的坐标为（U-30.0,W-40.0）。 3）混合编程：绝对值编程与相对值编程混合起来进行编程的方法叫混合编程。如图所示，刀具由A点移动到B点，用混合坐标表示B点的坐标为（X30.0,W-40.0）。 2.直径编程和半径编程 1）数控车床采用直径编程更简单、直观。 2）数控车床出厂时均设定为直径编程，如需用半径编程则需要更改系统中的相关参数，使系统处于半径编程状态。 3）当采用绝对值编程时，径向尺寸X以直径表示； 4）当采用增量坐标编程时，以径向实际位移量的2倍来表示，并附上方向符号（正号可以省略）。 如：“G00 U5.0”表示刀具执行完这句程序后刀具X向的移动量为2.5mm，移动方向为X的正向。 3.极坐标编程 图9极坐标编程 4.小数点编程 ①对于距离，小数点的位置单位是mm或in；对于时间，小数点的位置单位是s（秒）。 ②程序中有无小数点的含义根本不同。无小数点时，与参数设定的最小输入增量有关。 ③在程序中，小数点的有无可混合使用。 ④在暂停指令中，小数点输入只允许用于地址X和U，不允许用于地址P。 二、设定工件坐标系 ① 用G50设置工件坐标系 指令格式：G50 X_ Z_ X＿ Z＿为刀尖起始点距工件原点在X、Z方向的距离 执行此程序段只建立工件坐标系，刀具并不产生运动，且刀具必须放在程序要求的位置上。 该坐标系在机床重开机时消失，是临时的坐标系。 图10临时的坐标系 选左端面为工件原点 G50 X150.0 Z100.0 选右端面为工件原点 G50 X150.0 Z20.0 ②用G54~G59设置工件坐标系 图11 MDI方式输入各坐标系的坐标原点 说明： ① 使用该组指令时，必须先用MDI方式输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。 ②其存放的是当前工件坐标系与机床坐标系之间的差值，与刀具所停位置无关。 ③工件坐标系一旦选定，就确定了工件坐标系在机床坐标系的位置，后续程序中均以此坐标系为基准。 ④坐标系存储在机床中，故重新开机仍存在，但须先返回参考点。 ⑤为模态指令，可相互注销。 例：如图使用工件坐标系编程：要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。 图12 工件坐标系编程
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