数控编程教案1.pdf

1-第一循环一、组织教学：考勤、学习准备等二、引入课题：复习与举例三、讲授新课：（举例讲解）第一章数控加工概述第一节数控机床的基本概念（一）、数字控制的概念1、数字控制（NC）定义：是指用输入数控装置的数字信息来控制机械执行预定的动作包括字母、数字、和符号2、计算机数控（CNC）定义：是采用具有存储程序的计算机，按照存储在计算机内读写存储器中的控制程序去执行数控装置的一部分或全部数控功能，在计算机外的唯一装置是接口3、数控机床定义：用数字信息进行控制的机床是用输入专用或通用计算机中的数字信息来控制机床的运动，自动将零件加工出来4、数控加工的过程：如书本图1-1 所示：加工图样 编制程序 程序单 纸带数控装置 伺服系统 机床产品（二）、数控机床的组成组成：程序输入设备、数控装置、伺服系统和机床本体1、程序输入设备：1）作用：是输送加工信息2）常用设备：光电阅读机、磁盘驱动器和磁带及键盘3）信息载体：又称控制介质，是操作者与数控机床发生联系的中间媒介物名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 37 页 -2-有穿空纸带、磁盘和磁带2、数控装置：一般是指控制机床运动的微型计算机，简称“大脑”。

作用：接受加工信息，经处理与计算，再发出相应的脉冲给伺服系统3、伺服系统：是数控系统的执行部分1）组成：速度、位置、驱动伺服电动机和相应的机械传动控制装置组成2）功能：接受指令脉冲信号，使机床上的移动部件作相应的移动，并对定位的精度和速度加以控制3）脉冲当量：每一个指令脉冲信号使机床移动部件产生的位移量4）常用的伺服系统执行机构有功率步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机5)伺服系统的精度、快速性及动态响应是影响加工精度、表面质量和生产率的主要因素之一4、机床本体（三）、数控机床的加工特点1、加工精度高、加工质量稳定2、加工生产效率高3、减轻劳动强度，改善劳动条件4、对零件加工的适应性强、灵活性好5、有利于生产管理第二节数控机床的分类（一）、按加工路线分类1、点位控制系统名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 37 页 -3-1）又称为点到点控制系统是指刀具从某一位置向另一目标点位置移动，不管其中间刀具移动轨迹如何而最终能准确到达目标点位置控制方式2）移动过程中并不加工，而是作快速空行程的定位运动3）应用：数控钻床、数控镗床和数控冲床2、直线控制系统1）是指控制刀具或机床工作台以适当速度，沿着平行于一坐标轴方向或坐标轴成 45的斜线方向进行直线加工的控制系统。

2）但不能沿任意斜率的直线进行直线加工具有主轴转速控制、进给速度控制和沿平行于坐标轴方向直线循环加工的功能3）点位直线控制系统：是将点位控制和直线控制系统相结合应用有：数控镗铣床、数控加工中心3、连续控制系统1）又称为轮廓控制系统能对刀具相对于零件的运动轨迹进行连续控制，以加工任意斜率的直线、圆弧、抛物线或其他函数关系的曲线可以加工任意形状的曲线或型腔2）应用：数控铣床、功能完善的数控车床、数控凸轮磨床和数控线切割机床二）、按伺服系统的类型分类1、开环伺服系统1）由步进电动机驱动原理图见图1-6 2）组成：环形分配器、步进电动机功率放大器、步进电动机、齿轮箱和丝杠螺母传动副等组成3）步距角：每当数控装置发出一个指令脉冲信号，就使步进电动机的转子旋名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 37 页 -4-转一个固定角度脉冲当量：机床工作台将移动一定的距离4）特点：工作台位移量与进给指令脉冲的数量成正比只含信号放大和变换工作台的位移精度完全取决于步进电动机的步距角精度、齿轮箱中齿轮副和丝杠螺母副的精度与传动间隙精度低，速度也受一定限制但结构简单、调试方便、工作可靠稳定性好、价格低廉。

5）应用：用于精度要求不高的经济型数控机床上2、闭环伺服系统1）组成：比较环节、驱动元件（宽调速直流电动机或宽调速交流电动机）、机械传动装置和测量装置（采用感应同步器或光栅）2）特点：如果输入信号不断地产生，则工作台就不断地运动只有在差值为零时，工作台才静止，即工作台的实际位移量与指令位移量相等时电动机停止转动，工作台停止移动；有位置反馈系统，精度高，速度也高；安装调试更加困难复杂，价格较高，维护费用也较高3、半闭环伺服系统1）原理：用安装在进给丝杠轴端或电动机轴端的角位移测量元件来代替安装在机床工作台上的直线测量元件，用测量丝杠或电动机轴旋角位移来代替测量工作台直线位移的伺服系统2）特点：不能补偿传动误差，精度低于闭环伺服系统加工精度；系统调试较容易，稳定性也好三）、按控制坐标数分类数控机床的坐标数目或轴数是指数控装置控制机床移动部件的联动坐标数目1、两坐标数控机床：指同时控制两个坐标联动的数控机床能实现坐标平面名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 37 页 -5-的变换可用于加工各种曲线轮廓的回转体类零件2、三坐标数控机床：指能同时控制三个坐标实现三坐标联动的数控机床。

可用于加工曲面零件3、两个半坐标数控机床：机床本身有三个坐标，能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标，而第三个坐标仅能作等距离的周期移动4、多坐标数控机床：四个以上坐标的数控机床称为多坐标数控机床该机床结构复杂、机床精度高、加工程序设计复杂主要用于加工形状复杂的零件四）、课堂作业：通过课堂练习进一步巩固所学的内容名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 37 页 -6-第四章数控铣床的编程第三节基本编程方法（1）（六）、设定工件坐标系的确定指令工件坐标系设定指令G92G50 G92 指令是规定工件坐标系原点的指令通过该指令可设定起刀点即程序开始运动的起点，从而建立加工坐标系编程格式：G92 X Y Z；X、Y、Z 是刀位点在工件坐标系中的位置注意：用这种方法设置的加工原点是随着刀具起始点位置的变化而变化的现代数控机床一般可用预置寄存的方法设定坐标，也可以用CRT/MDI 手工输入方法设置加工坐标系图 1 设定加工坐标系应用G92、G50 均为模态指令，其设定值在重新设定前一直有效例题：在图 1 中，当 a=50mm,b=50mm,c=10mm时，试用 G92指令设定加工坐标系。

设定程序为G92 X50 Y50 Z10（七）、绝对尺寸与增量尺寸指令G90、G91 绝对坐标尺寸指在指定的坐标系中，机床运动位置的坐标是相对于坐标原点给出的增量坐标尺寸指机床运动位置的坐标值是相对于前一位置给出的格式：G90/91X Y Z；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 37 页 -7-在加工程序中，绝对尺寸和增量尺寸有两种表达方式一种是用G 指令作规定，一般用 G90 指令绝对尺寸，用G91 指令增量尺寸，这是一对模态（续效）指令八）、快速点定位指令 G00 程序段格式：G00 X_ Y_ Z_ G00 指定刀具以各轴预先设定的快速移动速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点X、Y、Z 为定位终点坐标G90 有效时为终点在当前坐标系中的坐标；G91有效时为终点相对于起点的位移量不运动的轴可以不写G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀，不能用于工件切削在执行 G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线（图2）操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞通常将Z 轴移动到安全高度，再执行G00。

G是模态指令，可由同组其他指令注销，G00为缺省值九）、直线插补 G01 程序段格式：G1 X_ Y_ Z_ F_ G01使刀具以 F 指令的速度从当前点运动到指定点X、Y、Z为进给终点值，G90 有效时为终点在当前坐标系中的坐标；G91 有效时为终点相对于起点的位移量；F 为合成进给速度G01指令刀具按F 规定的合成进给速度，从当前位置沿线性路线移动到程序段指令的终点名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 37 页 -8-G01是模态指令，可由同组其他指令注销十）、坐标平面选择指令 G17、G18、G19 坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补和刀具补偿平面，而与直线移动无关G17 指令机床进行 XY 平面的加工，G18、G19 分别为 ZX、YZ 平面上的加工程序格式：G17/G18/G19 图 3坐标平面选择（十一）、圆弧插补指令 G02、G03 圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的进给速度F 作圆弧运动，切出圆弧轮廓G02 表示按指定的进给速度顺时针圆弧插补；G03 表示按指定的进给速度逆时针圆弧插补圆弧顺、逆时针方向的判别方法是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴由正方向往负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。

程序格式：G02（G03）X Y Z R（I/J/K）F；R-为圆弧半径，当圆心角 1800，用“+R”表示，如图 4中的圆弧 1；1800时，用-R 表示，如图 4 中的圆弧 2 所示图 4 圆弧插补+R 与-R 的区别名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 37 页 -9-G17、G18、G19为圆弧插补平面选择指令，以此来确定被加工表面所在平面，G17 可以省略，X_Y_Z_ 为圆弧终点坐标值，可以在G90下用绝对坐标，也可以在G91下用增量坐标在增量方式下，圆弧终点坐标是相对于圆弧起点的增量值I、J、K 表示圆弧圆心的坐标，它是圆心相对起点在X、Y、Z 轴方向上的增量值，也可以理解为圆弧起点到圆心的矢量(矢量方向指向圆心)在 X、Y、Z 轴上的投影，与前面定义的 G90或 G91无关R 是圆弧半径，当圆弧始点到终点所移动的角度小于 180时，半径 R用正值表示，当从圆弧始点到终点所移动的角度超过180时，半径 R 用负值表示，正好180时，正负均可还应注意，整圆编程时不可以使用 R，只能用 I、JF 规定了沿圆弧切向的进给速度注意：I、J、K 为零时可以省略。

参看图5 图 5 圆弧圆心坐标的表示方法用半径 R 指定圆心位置时，不能描述整圆只能用I、J、K 指定圆心的方式加工整圆十二）、暂停指令 G04 书写格式：G04 P_，或 G04 X(U)_ 程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整，这时用名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 37 页 -10-G04 指令使程序暂停，暂停时间一到，继续执行下一段程序暂停时间的长短可以通过地址 X(U)或 P来指定其中 P后面的数字为整数，单位是ms；X(U)后面的数字为带小数点的数，单位为s十三）、英制和米制输入指令G20、G21 G20表示英制输入，G21表示米制输入G20和 G21是两个可以互相取代的代码机床出厂前一般设定为G21状态，机床的各项参数均以米制单位设定，在一个程序内，不能同时使用G20或 G21 指令，且必须在坐标系确定前指定G20或 G21指令断电前后一致，即停电前使用G20或 G21指令，在下次后仍有效，除非重新设定十四）、参考点返回指令G27、G28、G29、G30 机床参考点是可以任意设定的，设定的位置主要根据机床加工或换刀的需要设定的方法有两种：其一即根据刀杆上某一点或刀具刀尖等坐标位置存入参数中，来设定机床参考点：其二用调整机床上各相应的挡铁位置，也可以设定机床参考点。

一般参考点选作机床坐标的原点，在使用手动返回参考点功能时，刀具即可在机床 X、Y、Z 坐标参考点定位，这时返回参考点指示灯亮，表明刀具在机床的参考点位置1）返回参考点校验功能(G27)程序中的这项功能，用于检查机床是否能准确返回参考点格式：G27 X_ Y_：当执行 G27指令后，返回各轴参考点指示灯分别点亮当使用刀具补偿功能时，指示灯是不亮的，所以在取消刀具补偿功能后，才能使用G2。