数控编程与操作

数控编程与操作

中国人民大学出版社

主编秦启书主审唐建生

制作：拓扑工作室 Email ：[email protected]

21 世纪高职高专规划教材 ·数控系列

数控编程与操作第 1 章数控加工程序编制基础第 2 章数控车床程序编制第 3 章数控车床加工操作第 4 章数控铣床程序编程第 5 章数控铣床加工操作第 6 章加工中心编程第 7 章加工中心的操作第 8 章数控铣床与加工中心辅助设备

第 1 章数控加工程序编制基础1.1 机床坐标系

1.1.1 机床坐标系和主运动方向数控机床坐标系是用来确定刀具运动路径的依据。为了保证数控机床的运行、操作及程序编制的一致性，并使编制的程序对同类型数控机床具有互换性，数控标准统一规定了机床坐标系及各轴的名称和运动方向。1. 标准坐标系的规定

图 1-1 右手笛卡儿直角坐标系

第 1 章数控加工程序编制基础2. 运动方向的确定3. 坐标轴的确定(1)Z 轴的确定。(2)X 轴的确定。(3)Y 轴的确定。

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图 1-2 数控机床坐标系(a) 数控车床坐标系； (b) 数控铣床坐标系； (c) 数控镗床坐标系； (d) 数控龙门铣床坐标系

第 1 章数控加工程序编制基础1.1.2 机床原点和机床参考点

1. 机床原点2. 机床参考点

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图 1-3 数控机床的机床原点与参考点

第 1 章数控加工程序编制基础1.1.3 工件坐标系和工件原点

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图 1-4 工件原点设置(a) 数控车床 (b) 数控铣床

第 1 章数控加工程序编制基础1.1.4 工件坐标系和机床坐标系的关系

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图 1-5 机床坐标系与工件坐标系

第 1 章数控加工程序编制基础1.2 数控加工程序格式

1.2.1 程序基本格式1. 数控加工程序的结构

图 1-7 编程示例

第 1 章数控加工程序编制基础2. 程序段的组成3. 程序段的格式1.2.2 程序指令分类1.G 功能2. 辅助功能 (M 指令 )(1)M00— 程序停止指令。(2)M01— 计划停止指令。(3)M02— 程序结束指令。(4)M03 、 M04 、 M05— 主轴正／反转、停止指令。(5)M06— 换刀指令。3. 进给功能 (F 功能 )4.S 功能5.T 功能

第 1 章数控加工程序编制基础1.2.3 程序编制步骤1) 分析零件图样2) 工艺处理(1) 确定加工方案。(2) 刀具、夹具的选择。(3) 选择对刀点。(4) 确定加工路线。(5) 确定切削用量。3) 刀具运动轨迹计算 ( 数学处理 )4) 编程加工程序单5) 程序输入6) 程序校验7) 首件试切

第 1 章数控加工程序编制基础1.3 编程中的数学处理

1.3.1 圆弧连接计算1.3.2 非圆曲线处理方法1. 用直线逼近零件轮廓的节点计算1) 等间距法2) 等弦长法2. 用圆弧逼近零件轮廓的节点计算3. 列表曲线平面轮廓的数学处理方法

第 2 章数控车床程序编制2.1 数控车床编程基础

2.1.1 数控车床的编程特点(1) 在一个程序段中，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 ) 用绝对值编程时， X 以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附方向符号 ( 正向可以省略 ) 。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) 车削加工毛坯余量较大时，为简化编程，数控装置常备有不同形式的固定循环，可以进行多次重复循环切削。(5) 编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量。车刀刀尖常被磨成一个圆弧，因此，当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。

第 2 章数控车床程序编制2.1.2 数控车床的坐标系和参考点1. 机床坐标系2. 参考点。

图 2-1 数控车床坐标系

第 2 章数控车床程序编制2.1.3 工件坐标系和工件原点2.1.4 数控车床基本功能指令2.1.5 数控车床的补偿功能

图 2-2 工件坐标系与工件原点

第 2 章数控车床程序编制2.2 数控车床 G 指令应用

2.2.1 坐标系设定1. 用 G50 指令设定工件坐标系

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图 2-3 数控车床工件坐标系的设定

第 2 章数控车床程序编制2. 工件坐标系的选择指令 G54 ～ G59

图 2-4 用 G54 指令设定工件坐标系

第 2 章数控车床程序编制2.2.2 基本指令 G00 、 G01 、 G02 、 G03 、 G04 和 G281.快速点位移动 G002. 直线插补 G013. 圆弧插补 G02 、 G034.暂停指令 G045.返回参考点指令 G27 、 G282.2.3 循环加工指令1.外径、内径切削循环指令 G902.端面车循环指令 G943. 轮廓切削循环指令 G71 、 G72 、 G73 、 G702.2.4 螺纹加工指令1. 等螺距螺纹切削指令 G322. 简单螺纹切削循环指令 G923.螺纹切削循环指令 G76

第 2 章数控车床程序编制2.3 数控车床 T指令

2.3.1 刀具偏置补偿»Ø²Î¿¼µãºó

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图 2-27 刀具偏置

第 2 章数控车床程序编制2.3.2 车刀刀尖半径补偿

A

R

图 2-29 假想刀尖

图 2-30 车锥面产生的误差

第 2 章数控车床程序编制2.4 数控车床M指令

2.4.1 常用的 M 指令1.MOO：程序停止2.M01：选择停止3.M02：程序结束4.M30：纸带结束5.M03：主轴正转6.M04：主轴反转7.M05：主轴停转8.M06：换刀9.M07：雾状切削液打开10.M08：液态切削液打开11.M09：切削液关闭12.M98：调用子程序13.M99：子程序调用结束，返回主程序

2.4.2 子程序调用功能

第 3 章数控车床加工操作3.1 数控车床结构与技术参数

3.1.1 数控车床结构与技术参数1 ．数控车床结构

(a) (b) (c) (d)

图 3-1 数控车床布局

第 3 章数控车床加工操作

2 ． SSCK20A 型数控卧式车床的主要技术参数3 ． SSCK20A 型数控车床数控系统的主要规格 4 ． SSCK20A 型数控车床的软件功能

3 .1.2 数控车床控制面板1. 机床操作面板2. 系统操作面板1)CRT显示器2)软键3 ） MDI键盘3 ．系统功能菜单

第 3 章数控车床加工操作3 ． 2 数控车床操作

3.2.1 启动与回参考点1 ．启动2 ．回参考点3.2.2 对刀与建立工件坐标系3.2.3 自动运行1 ．存储器运行2 ． MDI 运行3.2.4 简单零件加工举例3.2.5 综合举例

第 4 章数控铣床程序编程4.1 数控铣床编程基础

4.1.1 数控铣床功能特点(1) 铣削加工。(2)孔加工及螺纹加工。(3) 刀具半径自动补偿功能。(4) 刀具长度补偿功能。(5) 固定循环功能。(6)镜像加工功能。(7)子程序功能。(8) 数据输入 /输出及 DNC 功能。(9)自诊断功能。

第 4 章数控铣床程序编程

4.1.2 数控铣床坐标系和参考点1. 数控铣床坐标系1) 坐标系的确定原则。(1) 刀具相对于静止工件而运动的原则。(2) 标准坐标 ( 机床坐标 ) 系的规定。(3) 运动的方向。2) 坐标轴的规定。3) 机床坐标系的原点2. 数控铣床参考点

第 4 章数控铣床程序编程4.1.3 工件坐标系1) 工件坐标2) 工件坐标系的原点3) 机床坐标系和工件坐标系之间的联系

4.1.4 数控铣削基本功能指令1. 准备功能 G 指令2. 辅助功能M指令

第 4 章数控铣床程序编程4.2 数控铣床 G 指令

4.2.1 坐标系设定指令1. 设定指令 G922. 工作坐标系的原点设置选择指令 G54 ～ G593. 绝对值坐标指令 G90 和增量值坐标指令 G914. 平面选择指令 G17 、 G18 和 G19

4.2.2 基本指令1.快速点定位指令 GOO 和直线插补指令 G012. 圆弧插补指令 G02 、 G033.自动返回参考点指令 G284.暂停指令 G04


4.2.3 固定循环加工指令1.孔加工循环的 6 个动作2. 固定循环指令1) 固定循环指令格式2) 固定循环指令3. 固定循环加工实例

第 4 章数控铣床程序编程4.3 刀具补偿功能

4.3.1 刀具半径补偿1. 不同平面内的刀具半径补偿2. 刀具半径左补偿指令 G41 与刀具半径右补偿指令G423. 刀具半径补偿过程描述4. 使用刀具半径补偿的注意事项5. 刀具半径补偿的作用

4.3.2 刀具长度补偿

第 4 章数控铣床程序编程4.4 数控铣床M指令

4.4.1 常用的M指令1. 辅助功能2. 主要辅助功能简介(1)M00：程序暂停。(2)M01：选择停止。(3)M02：程序结束。(4)M03：主轴正转。(5)M04：主轴反转。(6)M05：主轴停止。(7)M06：换刀。(8)M08：切削液开。(9)M09- 切削液关。


4.4.2子程序

4.4.3镜像加工1.镜像指令M21 ： X 轴镜像加工；M22 ： Y 轴镜像加工；M23：取消轴镜像加工。2. 使用镜像指令时的注意事项

第 4 章数控铣床程序编程4.4.4 旋转变换

4.4.5其他功能1. 进给功能 F1) 进给速度2)F 功能的设定2. 主轴转速功能 S3. 刀具功能 T

第 5 章数控铣床加工操作5.1 数控铣床结构与技术参数

5.1.1 XK5025 型数控铣床的特点及技术参数1.特点 2. 机床主要技术参数1) 工作台2) 主轴3) 进给速度4)精度

第 5 章数控铣床加工操作5.1.2 数控铣床系统 CRT ／ MDI 操作面板1.CRT ／ MDI 面板主功能2.CRT ／ MDI 面板其他键的功能

7

O

8

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9

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图 5-1 FANUC 数控铣床系统面板

第 5 章数控铣床加工操作5.1.3 数控铣床操作面板

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图 5-2 XK5025 型数控铣床操作面板图形显示

第 5 章数控铣床加工操作5.2 数控铣床操作

5.2.1 机床操作方法与步骤1.电源的接通与断开 1)电源接通 2)电源关断2. 手动运转1) 手动返回参考点2) 手动连续进给3) 手轮进给3. 程序编制4. 工件安装5. 对刀操作

6.自动运转1) 存储器方式下的自动运转2) MDI 方式下的自动运转3 ）自动运转的执行4) 自动运转停止。7. 试运转8. 程序的存储、编辑9. 数据的显示与设定10. 图形显示11. 机床的急停12.【超程】报警解除

第 5 章数控铣床加工操作

5.2.2 简单零件加工举例5.2.3综合举例

第 6 章加工中心编程6.1 加工中心简介

6.1.1 概述6.1.2 工艺特点及加工对象1.适合于加工中心加工的零件(1) 周期性重复投产的零件。(2) 高效、高精度工件。(3) 合适批量的工件。(4) 工位和工序可集中的工件。(5) 形状复杂的零件。 (6) 难测量的零件。2.按零件形状特点分类适合子加工中心加工的零件

第 6 章加工中心编程

(1) 箱体类零件，如图 6—1所示。

图 6-1箱体零件

(2) 复杂曲面，如图 6-2所示。

图 6-2复杂曲面

第 6 章加工中心编程(3) 异型件，如图 6-3所示。

图 6-3 异型件

第 6 章加工中心编程(4) 板类零件，如图 6-4所示。

图 6-4板类零件

第 6 章加工中心编程

(5) 雕刻图案类零件，如图 6-5所示。

图 6-5 雕刻图案类零件

第 6 章加工中心编程3. 工序集中带来的问题加工中心的工序集中加工方式固然有其独特的优点，但也带来了一些问题，如：（ 1 ）粗加工后直接进入精加工阶段，工件的温升来不及回复，冷却后尺寸会有所变动。（ 2 ）工件由毛坯直接加工为成品，一次装夹中金属切除量大，几何形状变化大，没有释放应力的过程，加工一段时间后内应力释放，将会使工件变形。（ 3 ）切削不断屑，切屑的堆积、缠绕等会影响加工的顺利进行及零件的表面质量，甚至使刀具损坏，工件报废。（ 4 ）装夹零件的夹具必须满足既能克服粗加工大的切削力，又能在精加工中准确定位的要求，而且零件夹紧变形要小。（ 5 ）由于 ATC 的应用，使工件尺寸、大小、高度都受到了一定的限制，钻孔深度、刀具长度、刀具直径、重量等也要予以考虑。

第 6 章加工中心编程6.1.3 加工中心的分类1.按照机床结构分类1)立式加工中心2) 卧式加工中心3) 龙门式加工中心4) 复合加工中心2.按刀库形式分类 1) 刀库、机械手的加工中心这种加工中心的换刀装置由刀库和机械手组成，换刀机械手完成换刀动作。2) 机械手的加工中心 (斗笠式刀库 )3) 转塔式刀库加工中心

第 6 章加工中心编程6.2 加工中心的程序编制

6.2.1 数控系统的功能本节以 FANUC-0MD 数控系统为例介绍加工中心的编程指令。1. 准备功能 G 代码2. 辅助功能6.2.2 编程指令详解1. 可变更加工坐标系指令 G102. 可扩展工件坐标系指令 G543. 刀具长度补偿指令 G43 、 G44 、 G494.调用于程序指令 M985.返回第二参考点指令 G306. 换刀指令 M067. 比例缩放功能8. 坐标系旋转指令 G68 、 G699.极坐标系指令 G15 、 G1610. 可选切角及圆角指令

第 7 章加工中心的操作7.1 加工中心的操作本节以TH5632C(FANUC-OMD 系统 ) 为例简介加工中心的操作。7.1.1 加工中心的操作1. 主要控制功能 2. 系统操作面板 3. 机床操作面板4. 机床的通、断电5. 程序的输入、编辑和存储6. 参数设置7.显示功能

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图 7-1 手动输入面板

第 7 章加工中心的操作

7.1.2 加工中心的对刀方法1. 加工中心的 Z 向对刀 1) 机上对刀方法一2) 机上对刀方法二3 ）机外刀具预调 + 机上对刀2 ．对刀数据的输入

第 7 章加工中心的操作7.3 加工中心加工实例

7.2.1壳体内型腔的加工实例1. 零件图分析2. 工艺分析（ 1 ）定位基准分析。（ 2 ）夹紧方案的确定。（ 3 ）工步顺序的安排。（ 4 ）确定工艺参数。3. 确定加工原点4. 数据查询

5. 编写加工程序6. 程序校验7. 试切削加工（ 1 ）安装刀具、刀柄。（ 2 ）装夹具、毛坯及有关对刀调整工作。（ 3 ）加工零件的试切削。

第 7 章加工中心的操作7.2.2五边形凸台加工实例1. 零件图分析2. 工艺分析3. 确定加工坐标原点4. 数据查询5. 编写加工程序6. 程序校验

第 8 章数控铣床与加工中心辅助设备

8.1 加工中心的辅具及辅助设备8.1.1 刀柄及刀具系统

1 2 3 4

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图 8-1 刀具的组成


1. 刀柄2. 工具系统

D2 B1

L1 L3

L4

D1

G1

D3

g1

d3

R1

L1

图 8-2 刀柄和拉钉


8.1.2 常用工具1.Z 向设定器

图 8-4 机械式 Z 向设定器图 8-5光电式 Z 向设定器


2.寻边器

图 8-8 机械式寻器图 8-8 光电式寻边器


3. 刀具预调仪

8

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X

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9

X19.9.85

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图 8-11 刀具预测仪


4. 辅助轴

(a) (c)

图 8-12 辅助回转轴(a)卧式回转轴； (b)立式回转轴

5. 夹具系统1) 夹具种类 2) 夹具的选择

数控编程与操作

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