2.1 数控车床编程基础
标题：数控车床编程基础 一、教学目的： 熟悉数控车床的编程特点，熟练掌握数控车床工件坐标系的建立方法和指令。理解并掌握数控车削的基本指令。 二、教学安排： （一）旧课复习内容： 数控机床坐标系的设定规则（5分钟） （二）新课教学知识点与重点、难点： 第1节 数控车床编程基础 一、数控车编程特点（理解） 二、数控车的坐标系统（理解） 三、直径编程方式（难点） 四、进刀和退刀方式（理解） 五、绝对编程与增量编程（难点） 第2节 数控车床基本G指令应用 一、坐标系设定 G50（掌握） G54~G59（掌握） 二、基本指令 G00、G01、G02、G03、G04、G28（掌握） 三、有关单位设定 G20、G21、G94、G95（掌握） 三、新课内容： 2.1数控车床编程基础 第一节数控车床编程基础 一、数控车编程特点 (1) 可以采用绝对值编程(用X、Z表示)、增量值编程(用U、W表示)或者二者混合编程。 (2) 直径方向(X方向) 系统默认为直径编程，也可以采用半径编程，但必须更改系统设定。 (3) X向的脉冲当量应取Z向的一半。 (4)采用固定循环，简化编程。 (5) 编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为圆弧，因此，当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。 二、数控车的坐标系统 加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如图2.1.1所示： 加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。 4课时 结合生产实际，用实物、图表直观教学， 图2.1.1数控车床坐标系 三、直径编程方式 在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图 2.1.2所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采举例说明 用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可 能造成的错误，给编程带来很大方便。 图2.1.2 直径编程 四、进刀和退刀方式 对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再 改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件 毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。 如图2.1.3所示。 图2 .1.3切削起始点的确定 第2节 数控车床的基本编程方法 数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺 纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等，在分析了数控车床工艺装备和数 控车床编程特点的基础上，下面将结合配置FANUC-0i数控系统的数控车床重 点讨论数控车床基本编程方法。 一、坐标系设定 编程格式 G50 X～ Z～ 式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。G50使用方法与G92类似。 在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值，如图2.1.5所示。 例：按图2.1.5设置加工坐标的程序段如下： G50 X 121.8 Z 33.9 五、绝对编程与增量编程 X、Z表示绝对编程，U、W表示增量编程，允许同一程序段中二者混合使用。 图2 .1.4 绝对值编程与增量编程 如图2.1.4所示，直线A→B ,可用： 绝对: G01 X100.0 Z50.0; 相对: G01 U60.0 W-100.0; 混用: G01 X100.0 W-100.0; 或 G01 U60.0 Z50.0; X′109.7 33.9 P 工件 工件原点 O′ZO 旋转中心 举例说明 图2.1.5 G50设定加工坐标系 工件坐标系的选择指令G54～G59 X′X 85 P G54坐标系 机床坐标系 ZO 图2.1.6 G54设定加工坐标系 例如，用G54指令设定如图所示的工件坐标系。 首先设置G54原点偏置寄存器： G54 X0 Z85.0； 然后再在程序中调用： N010 G54； 说明： 1、G54～G59是系统预置的六个坐标系，可根据需要选用。 2、G54～G59建立的工件坐标原点是相对于机床原点而言的，在程序运行 前已设定好，在程序运行中是无法重置的。 3、G54～G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用 MDI 方式输入，系统自动记忆。 CAD/CAM4、使用该组指令前，必须先回参考点。 中心仿真5、G54～G59为模态指令，可相互注销。 加工教学 二、基本指令G00、G01、G02、G03、G04、G28 X60.91．快速点位移动G00 格式：G00 X(U)_Z(W)_； 其中，X(U)_、Z(W)_为目标点坐标值。 2．直线插补G01 格式：G01 X(U)_Z(W)_ F_； 其中，X(U)、Z(W)为目标点坐标，F为进给速度。 机床执行G01指令时，如果之前的程序段中无F指令，在该程序段中必须含有F指令。G01和F都是模态指令。 3．圆弧插补G02、G03 顺时针圆弧插补用G02指令，逆时针圆弧插补用G03指令。 1) 用圆弧半径R和终点坐标进行圆弧插补 格式：G18 G02(G03)X(U)_Z(W)_ R _ F_； 其中：X(U)和Z(W)为圆弧的终点坐标值， 绝对值编程方式下用X和Z，增量值编程方式下用U和W。规定圆弧对应的圆心角小于等于180°时，用“＋R”表示；反之，用“－R”表示。 F为加工圆弧时的进给量。 2) 用分矢量和终点坐标进行圆弧插补 格式：G18 G02(G03)X(U)_Z(W)_I _K _F_； 其中：X(U)和Z(W)为圆弧的终点坐标值，绝对值编程方式下用X和Z，增量值编程方式下用U和W。 I、K分别为圆弧的方向矢量在X轴和Z轴上的投影(I为半径值)。当分矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取负号。如图2.1.7所示，图中所示I和K均为负值。 X起点A K O终点BZ图2.1.7 圆弧指令编程 4．暂停指令G04 格式：G04 X(P)_； 其中，X(P)为暂停时间。 X后用小数表示，单位为秒； P后用整数表示，单位为毫秒。 如 ： G04 X2.0表示暂停2秒； G04 P1000表示暂停1000毫秒。 利用仿真加工软件教学 I5．返回参考点指令G28 G28指令可以使刀具从任何位置以快速点定位方式经过中间点返回参考点。 格式：G28 X _Z _； 其中，X、Z是中间点的坐标值。 三、有关单位设定 1、尺寸单位选择： 格式：G 20 英制输入制式 英寸输入 G 21 公制输入制式 毫米输入 (默认) 2、进给速度单位的设定 每转进给量 编程格式 G95 F~ F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。 例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。 每分钟进给量 编程格式G94 F~ F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。 例：G94 F100 表示进给量为100mm/min。 四、新课小结： 分析总结 1、首先要了解数控车床的加工方式：工件作旋转运动，刀具作直线（或圆弧）进给运动，从而完成零件的切削。所以数控车削加工的零件是回转体，径向尺寸通常采用直径标注，所以在数控车编程时采用直径编程，这点对于初学者较难理解，容易出错，要多作练习，是重点注意的知识点。 2、采用绝对值编程和相对值编程时也容易坐标值计算错误，经常是二者之间出现混淆，需要特别小心。 五、作业： 1、数控车床的类型有哪些？CK7815型数控车床床身导轨倾斜60?布置有什么好处？ 2、数控车床的机床原点、参考点及工件原点之间有何区别？试以某具有参考点功能的车床为例，用图示表达出它们之间的相对位置关系。 3、G00和G01都是从一点移到另一点，它们有什么不同？各适用于什么场合？ 4、数控车床圆弧的顺逆应如何判断？ 六、教学后记： 从本次课开始学生们开始编制数控程序，学生们是否对编程感兴趣，是否愿意进一步学习编程的相关知识，本次课非常关键。课程采取多媒体教学方式，并利用仿真软件辅助教学，使编制的程序立即进行仿真加工，加深对指令的理解。
数控车床编程实例详解
