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1、数控加工实训,作者：来建良,责任编辑：樊晓燕 出版日期：2009年9月 IDPN：308-2009-083 课件章数：4,第二章 数控车工,2.1 入门指导 2.2 数控车床控制面板 2.3 数控车床的编程及操作 2.4数控车床加工的综合实例,本章要点,（1）熟悉数控车床的各个运动部件，熟练掌握控制面板所有键盘的操作。 （2）能对中等难度的零件图进行工艺设计和相关计算（包括加工顺序、刀具与工件相对运动轨迹、距离、进给速度和主轴转速等）。 （3）能熟练编写圆柱面、锥面、螺纹、沟槽及内孔的加工程序。 （4）熟悉定位与夹紧的原理及车削时防止工件变形方法。 （5）能在数控车床上加工带有台阶、内外圆柱面
2、、锥面、螺纹、沟槽等轴类零件以及一般的孔类零件。 （6）熟练掌握常用量具的使用方法。,2.1 入门指导,2.1.1 数控车床概述 数控车床又称CNC（Computer Numerical control ）Lathe，意思是用计算机数字化信号控制的车床。主要用于轴类零件（如加工内、外圆柱面，圆锥面，圆弧面）和盘类零件以及柱、锥螺纹等的加工，还能进行切槽、钻、扩和铰孔等工作。 数控车床按其功能可分为经济型数控车床，多功能数控车床和车削加工中心等；按主轴轴线处于水平位置或垂直位置分，有卧式和立式数控车床。,2.1.1 数控车床概述,1.数控车床的主要特点 高柔性 指能适应加工不同形状的零件的特性
3、高精度 高精度的数控车床可达到0.0001mm 高效率 车床刚度和功率大，并能多轴同时控制，在加工时能选择最有利的切削用量，有效地节省了机动时间，又由于数控车床具有自动换刀、自动不停机变速以及快速空行程等功能，大大提高了生产率 劳动强度低 数控车床加工零件是按编制的程序自动完成的，所以体力劳动减轻,2.1.1 数控车床概述,2数控车床的组成 （1） 机床本体 是数控车床的机械部件，包括主轴箱、床身、进给机构、刀架、尾座等。 （2） 控制部分 是数控车床的核心，由专用系统计算机构成。 （3） 驱动装置 是数控车床执行机构的驱动部件，包括主轴电机、进给伺服电机等。 （4） 辅助装置 指数控车床辅助
4、配套部件，包括液压、气动、冷却、排屑等装置。,2.1.1 数控车床概述,3.常见数控系统 国内目前常见的数控系统主要有FANUC,SIEMENS, 三菱等，在这些常用系统中FANUC系统以其操作编程简便以及高可靠性，在我国的数控系统中占有较大的市场份额。 本书将主要介绍FANUC系统，一方面是因为该系统应用得比较普遍，另一方面也由于各数控系统的主要编程语言基本相同，操作过程也比较类似，通过深入学习FANUC系统，对其他系统一般也能触类旁通。,2.1.2 数控车床简介,图2-1 数控车床外形图,1-主轴卡盘 2-回转刀架 3-尾架 4-主轴箱 5-床身 6-滑板 7-作面板 8-机床防护门,机床
5、结构,（1） 底座床身 是车床的基础部件，其内装有主电机和冷却系统 （2） 主轴箱 以平导轨和定位销定位，用四个螺栓固定在床身上,图2-2 主轴结构,机床结构,（3）纵向进给 采用滚珠丝杠传动（如图2-3 所示），由一台伺服电机驱动，通过弹性联轴器与滚珠丝杠相连，然后带动溜板作纵向移动。,图2-3 纵向进给,机床结构,（4）横向进给 采用滚珠丝杠传动（如图2-4 所示），由一台伺服电机驱动，通过带轮箱内的同步齿形带1 和2传给滚珠丝杠，带动横溜板作横向移动。,图2-4 横向进给,机床结构,（5）回转刀架 采用六工位卧式转塔刀架，刀架的回转、刀架的松开夹紧全部是电动的，其内部采用齿牙盘定位，重复
6、定位精度高，刀位可以任意选择。当 （6）尾架 尾架的锁紧靠偏心轴手柄 来实现（如图2-5 所示） （7）控制系统,图2-5 尾架,2.2 数控车床控制面板,2.2.1 控制操作系统控制面板 FANUC POWER MATE O控制操作系统控制面板如图2-6 所示。,图2-6 CRT/MDI 面板,2.2.1 控制操作系统控制面板,1)CRT 监视器 显示各种参数和功能 2）复位键（RESET）机床自动运行时，按下此键，则机床的所有操作都停下，解除报警等 3）帮助键（HELP）了解MDI 键的操作，显示CNC 的操作方法及报警时使用 4）地址数值键 用于输入字母，数字等字符。 5）换挡键（SHI
7、FT ） 有的地址键上印刷了两个字符，按SHIFT可以实现字符切换。 6）插入键（INSERT ） 按下地址或数值键时，数据将输入到缓冲器并显示在CRT 上。欲将输入至缓冲器的信息设定到偏移寄存器或其他内存中时，须按 INSERT 键。,2.2.1 控制操作系统控制面板,7) 清除键（CAN）清除输入至缓冲器中的字符或记号 8)替换键（ALTER）替换光标所在处的字符和数字 9) 删除键（DELETE）按此键删除光标所在处的字符和数字。 10) 主功能键 POS 按此键显示当前坐标位置画面。 PROG 显示程序画面时按此键。 用于设定、显示刀具补偿值 SYSTEM 系统画面时按此键。 MESS
8、AGE 信息显示画面时按此键。 不使用,OFFSET SETTING,CUSTOM GRRPH,2.2.1 控制操作系统控制面板,11） 光标移动键 使光标上、下、左、右移动 12） 翻页键 :向上或向下切换页面 13） 操作面板的方式选择旋转开关,图2-7 操作面板,2.2.1 控制操作系统控制面板,14） DRN 按钮 机床空运行 15） MLK 按钮 机床锁位 16） SBK 按钮 单程序段 17） JBK 按钮 程序跳段 18）冷却液开启按钮（COOLANT ） 打开或关闭冷却液 19）循环启动按钮（CYCLESTART ）主要配合方式选择按钮“MODESELECT ”功能键中的“AU
9、TO”一起使用，MDI 方式功能也是用该键为执行键 20）进给保持（FEED HOLD）该按钮灯亮时自动循环加工功能停止;恢复自动循环可重新按此键 21 )主轴旋转手动开启按钮 （FOR）主轴正转；（REV）主轴反转；（STOP）主轴停止,2.2.1 控制操作系统控制面板,22） 手动换刀按钮（MTCH） 手动换刀，开启该按钮时，MODESELECT 旋转按钮必须切换到JOG 方式或手摇轮方式。 23） 程序保护钥匙开关（MEMORY PROTECT ）置“ON”，程序保护功能起动，置“OFF”关闭。 24） 溜板限位超程报警按钮（OVERTRAVEL UNLOCK ）置“ON”， 超程报警无
10、效，置“OFF”，则超程报警有效。 25） 机床电源开关机床电源开启、关闭 26） 紧急停止按钮 当出现异常情况时，按下此按钮，机床立即停止工作，待故障排除后，需按照按钮上的箭头方向转动，按钮即可弹起，解除急停。,2.2.2 机床的启动与关停,1. 电源接通前的检查 1）检查机床防护门，电气控制柜门等是否已关闭。 2）检查润滑系统是否正常。 3）开机前应把卡盘钥匙等工具从机床上拿掉。 4）注意遵守枟机床使用说明书枠的其他规定。 2. 机床的启动 当上述各项均符合要求后，即可合上机床总电源开关。然后按下控制面板上电源开启按钮；再松开急停按钮，按照按钮上的箭头方向转动，按钮弹起，机床启动。 3.
11、机床的关停 确认机床已完全停止运行后，按下机床电源关闭按钮，再按下急停按钮，最后关闭总电源，机床关停。,2.3 数控车床的编程及操作,2.3.1 编程基本指令介绍,表2-1 地址符含义表,准备功能G 指令 FANUC POEWR MATE 系统常用G 指令功能 功能代码分为一次有效 代码和模态 代码两种。 一次有效 代码指 代码仅指定的程序段内有效（如表中无模态组号的 代码）； 模态 代码指该 代码被编程，它一直维持有效，直到被同一模态组的其他 代码取代。,表2-2 G 功能表,2.3.1 编程基本指令介绍,00（模态指令） 功能：快进定位，快进速度由参数（rapid）设定值X 快速修调（%）
12、决定。 指令格式： G00 X(U) _Z(W)_； ， 表示快进终点的绝对坐标值； ， 表示快进终点的相对坐标值。,2.3.1 编程基本指令介绍,G01（模态指令） 功能：直线进给指令 格式： G01X(U)_Z(W)_F_; ， 意义同上； F 表示每转进给量，单位为mm转。,图2-8 G01直线进给,2.3.1 编程基本指令介绍,G02, G03（模态指令） 功能：圆弧插补指令（如图2-9 所示）。 格式： G02(G03)X(U)_Z(W)_R_F_; G02表示顺时针方向（CW）； G03表示逆时针方向（CCW）； X(U)_Z(W)_表示终点坐标； R 表示圆弧半径； F 表示进给
13、量,2.3.1 编程基本指令介绍,图2-9 G02,G03圆弧插补,2.3.1 编程基本指令介绍,G04 功能：暂停。 格式： G04X(U)_ （可以使用小数点）； 或G04_ （不能用小数点）； 单位：不带小数点为0.001 秒，带小数点为1秒。 G04 X5；暂停5 秒 G04 P5000； 暂停5 秒。,2.3.1 编程基本指令介绍,G20/21英制米制指令转换 功能： G20表示指定英制尺寸输入； G21表示指定公制尺寸输入。 格式：必须在程序的一个独立的程序段指定G20或G21 ，然后才能输入坐标尺寸。 例： G97 M03 S500； T0202； G20 ； G00 X3.21
14、8 ；/英制表示,2.3.1 编程基本指令介绍,G28 功能：自动返回参考点。 格式： G28_ ；（用法与G27相同） 该指令一般用于自动换刀，执行该指令时请取消刀具偏置。 G32（模态指令） 功能：等螺距螺纹切削。 格式： G32X（U）_ Z（W）_ F_ ； 注：进给暂停在螺纹切削时无效,2.3.1 编程基本指令介绍,例2-1 圆柱螺纹切削实例（如图2-10 所示）。,螺纹螺距：4mm 13mm 21.5mm 切深：1mm（2次切削） （米制输入，直径编程） 00 62.0; 32 74.54.0; 00 62.0; -64.0;第2次再切深1mm 32 w74.5； 00 64.0；
15、 74.5；,图2-10 圆柱螺纹切削,2.3.1 编程基本指令介绍,螺纹螺距：3.5mm mm mm 切深X 方向，mm（2 次切削） 00 12.0 72.0； 32 41.0 29.0 3.5； 00 50； 72.0； 10.0； 倡第 次再切深1mm 32 39.0 29.0； 0050.0； 72.0；,例2-2锥螺纹切削实例（如图2-11 所示）。,图2-11 锥螺纹切削,2.3.1 编程基本指令介绍,40，41，42（模态指令） G40功能：取消刀具半径补偿，即按程序路径进给。 格式：G40_ XZ_ ； G41功能：左偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件的左侧进给。
16、 格式：G41_ XZ_ ； G42功能：右偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件的右侧进给。 格式：G42_ XZ_ ；（见图2-12）,图2-12 G41，G42 刀具偏置,2.3.1 编程基本指令介绍,例2-3 刀具半径补偿实例（如图2-13 所示）。,G42 G00 X60.0； G01 X120.0 W150.0 F0.2； G40 G00 X300.0 W150.0；,图2-13 G42右偏刀具补偿例图,2.3.1 编程基本指令介绍-G50,功能：工件坐标系设定（如图2-15 所示）。 格式：G50XZ ； 功能：主轴最高转速限制。 格式： G50S ； 例如：G50S2000；表示主轴最高转速为2000rmin,图2-15 工件坐标系设定,2.3.1 编程基本指令介绍-G71,功能： 外圆粗切削循环。用在粗车余量较多时，
