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1、机电学院山东科技职业学院机电学院山东科技职业学院机电学院任务任务3：简单阶梯轴加工：简单阶梯轴加工作业本封面填写要求:学号末两位数课程名称姓名班级作业本机床操作任务1 数控车床面板功能数控车床手动操作与试切削高级坐标车床效率极低任务2 数控车床试切对刀及MDI检验、切削效率也不高任务3 简单阶梯轴加工（G00、G01） 数控车床程序输入与编辑效率最高的运行方式本次上机任务： 自动运行的方法加工出图示零件零件图如右所示，所有表面粗糙度均为Ra3.2m，毛坯尺寸5555试编程并加工该零件轴的加工内容一 简单阶梯轴加工二 槽加工及切断三 外圆锥及圆弧的加工四 螺纹的加工五 复杂轴类加工任务任务3：简
2、单阶梯轴加工简单阶梯轴加工学习目标学习目标1.知识目标 进一步理解机床坐标系、工件坐标系及建立方法 掌握数控编程的方法和步骤； 掌握程序的结构； 掌握M指令（主轴正转、反转、停止）、S指令（主轴转速）、F指令及运动路径控制指令指令（G00、G01 ）。 2.技能目标 掌握自动运行的操作方法； 进一步掌握数控车床对刀方法及验证方法； 会处理数控机床简单报警。 程序的结构程序的结构：以上程序中每一行即称为一个程序段，共由10个程序段组成，每个程序段以序号“N”开头，此处也可以省略。M02（或M30）作为整个程序的结束。O0100；N10 G50 X200 Z150 T0100；N20 G96 S1
3、50 M03； N30 G00 X20 Z6 T0101； N40 G01 Z-30 F0.25； N50 X50； N60 X60 Z-70； N70 X90； N80 G00 X200 Z150 T00；N90 M05； N100 M02；（程序主体）由程序号、程序内容、程序结束三个基本部分组成。（程序号）(程序结束)2.4.1加工程序的结构：P44（1）开始符（，EP）默认或省略（2）程序号/名：有两种形式： ISO：O和4位正整数（FANUC）如O0001； SIEMENS：CH01.MPF（2个字母与数字混合组成） 注：一般不需段号。程序号是零件程序的存储代号， 与文件名的作用相似，
4、方便检索。（3）程序主体：多个程序段，每个程序段占一行（可有多个指令），用“；”或“LF”结束，可以有段号（即顺序号）（4）程序结束指令：M02或M30，必须单独一行（5）程序结束符2. 程序段 一个程序段由若干个功能指令字组成， 用来指定一个加工步骤， 其推荐格式为：字地址可变程序段的格式3. 字 与 地址符 定义：字是一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作构成形式：一个“字”由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地址符 。 即： “字”是由 和 （、 ）组成的。共有 类，其中，除行号字N和尺寸字（X，Y，Z，A，B，C）外，均可称 。地址符 数字符号
5、符号7指令指令4.字符与代码的两种标准ISO（ ）标准代码FANUC系统EIA（美国电子工业协会）标准代码SIEMENS系统不同标准，但只有部分指令不同2.4.3常用地址符及其含义：字及其功能：以FANUC系统为例 N：段号字， G：准备功能字： G指令（见表3-1） P48X、Y、Z；A、B、C；I、J、K等：尺寸字（坐标值） P45 F：进给功能字：F指令，单位 P56 S：主轴转速功能字 ：S指令，单位 P56 T：刀具功能字：T指令 P56 M：辅助功能字：M指令（见表3-2） P592.4.3 常用字含义详解：字及其功能：以FANUC系统为例 N：顺序号，后加4位数字，一般在每把刀具
6、或每个加工阶段前使用，以便于检查 。 如：N0020N20 段号的数字大小的顺序不表示加工或控制顺序，只是程序段的识别标记，以便于查找和编辑。在编程时，数字可以不连续，也可以大小颠倒，还可以部分或全部省略。但一般习惯按顺序并以5或10的倍数编程，以备插入新的程序段。 G：准备功能字： G指令 P48（见表3-1）3.1 数控编程概述P48 1. G指令（见表3-1）的别称：3个准备功能指令G功能指令G代码指令分类：是否续效：两大类：模态、非模态 G指令从功能上可分为三种 注： 在不同的数控系统中，同一个G代码的功能可能会不同同组模态G代码相互替代G指令从功能上可分为三种1、加工方式G代码，执行
7、时机床有相应动作。如01组的指令（G01 G02 G03 G90 G92 G94等）。格式：G- X Z2、功能选择G代码，相当于功能开与关的选择，编程时不用指定地址符。如05组 06组12组指令。其中G21公制G22英制，G97恒转速G96恒线速，G98每分钟进给，G99每转进给等。3、参数设定或调用G代码。如G50坐标设定，G54执行只调用系统参数，机床不会动作。注：有标记*的指令表示开机后默认的指令缺省准备命令 一个程序段中若使用一个以上同组的代码则最后一个有效。表3-1 常用G功能字的含意 P48G G代码代码组别组别数控车的功能数控车的功能数控铣的功能数控铣的功能附注附注G00 *
8、01 快速定位相同模态/续效G0101 直线插补相同模态G0201 顺时针方向圆弧插补相同模态G0301 逆时针方向圆弧插补相同模态G0400 暂停相同非模态G1000 数据设置相同模态G1100 数据设置取消相同模态G17 * 02 XY平面选择相同模态G1802 ZX平面选择相同模态G1902 YZ平面选择相同模态G2006 英制相同模态G21 06 米制相同模态G22 * 04 存储行程检测功能开相同模态G2304 存储行程检测功能关相同模态G2525 主轴速度波动检查打开相同模态G26 *25主轴速度波动检查关闭相同模态G2700参考点返回检查相同非模态G2800参考点返回相同非模态G
9、3000第2参考点返回非模态G3100跳步功能相同非模态G3201螺纹切削模态G3600X向自动刀具补偿非模态G3700Z向自动刀具补偿非模态G40 *07刀尖半径补偿取消刀具半径补偿取消模态G4107刀尖半径左补偿刀具半径左补偿模态G4207刀尖半径右补偿刀具半径右补偿模态G4308刀具长度正补偿模态G4408刀具长度负补偿模态G49 *08刀具长度补偿取消模态G50 *11工件坐标原点设置/最大主轴速度设置比例缩放功能取消非模态G G代码代码组别组别用于数控车的功能用于数控车的功能用于数控铣的功能用于数控铣的功能附注附注G5111比例缩放功能模态G5200局部坐标系设置非模态G5300机床
10、坐标系设置相同非模态G54 *14工件坐标系偏置1相同模态G5514工件坐标系偏置2相同模态G5614工件坐标系偏置3相同模态G5714工件坐标系偏置4相同模态G5814工件坐标系偏置5相同模态G5914工件坐标系偏置6相同模态G6315攻丝模式模态G64 *15切削模式模态G6500宏程序调用相同非模态G6612宏程序调用模态相同模态G67 *12宏程序调用取消相同模态G6816坐标系旋转模态G69 *16双刀架镜像关闭模态G7000精车循环非模态G7100外圆/内孔粗车循环非模态G7200模型车削循环非模态G7300/09 端面粗车循环高速深孔钻孔循环非模态G7400/09 端面啄式钻孔循
11、环左旋攻螺纹循环非模态G7500外径/内径啄式钻孔循环非模态G7600/09 螺纹车削多次循环精镗循环非模态G80 *09固定循环注销相同模态G8109钻孔循环模态G8209钻孔循环模态G8309端面钻孔循环深孔钻孔循环模态G8409端面攻螺纹循环攻螺纹循环模态G8509粗镗循环模态G8609端面镗孔循环镗孔循环模态G8709侧面钻孔循环背镗孔循环模态G8809侧面攻螺纹循环模态G8909侧面镗孔循环镗孔循环 模态G9001/03外径/内径车削循环绝对尺寸模态G91 *03 相对增量尺寸模态G9201 单次螺纹车削循环工件坐标原点设置模态G9401/05端面车削循环每分钟进给速度模态G9505
12、每转进给速度：进给量模态G9602恒表面速度设置模态G9702恒表面速度设置模态G98 *05/10每分钟进给固定循环中返回到起始高度模态G9905/10每转进给固定循环中返回到R高度模态2.4.3常用字含义详解：字及其功能：以FANUC系统为例 N：顺序号，后加4位数字，一般在每把刀具或每个加工阶段前使用，以便于检查 。 如：N0020N20 G：准备功能字： G指令 P48尺寸字（坐标值） ： X、Y、Z；A、B、C；I、J、K； U 、V、W等 P45车床相对坐标编程：U 、W2.4.3常用地址符及其含义：以FANUC系统为例 F：进给功能字：F指令，F功能单位P56数控车床：G99：m
13、m/r或G98 mm/min ， 开机默认r/min数控铣床：mm/min （in/min）或r/min， 开机默认mm/min或in/min格式：F ；G99 ：每转进给量，表示主轴每转一转刀具进给量。如：G99 F0.2；表示主轴每转一转刀具进给0.2mm。即指定进给量f=0.2mm/ r。G98：每分钟进给量，表示刀具进给速度。如：G98 F100；表示刀具进给速度为f=100mm/min。FANUC系统使用F功能时注意：1、G98与G99只能相互取消；2、数控车床默认为G99。数控铣床、加工中心默认为G94进给速度mm/min。3、 F功能为续效代码，在G01 G02 G03等方式下一
14、直有效，直至出现新的F所取代。在G00快速进给时F无效。4、进给量F在实际加工时可在一定范围内调节。由控制面板上的倍率按键调节控制，范围在0120%。5、车削螺纹时因主轴转速与刀具严格对应，故分倍率开关无效，固定在100%。2.4.3常用地址符及其含义：以FANUC系统为例 S：主轴转速功能字 ：S指令， P56单位：车床：r/min或m/min 铣床： r/min作用是控制主轴的转速。在数控车床上，单位用G96（恒线速）和G97（恒转速）两种方式指定。（机床开机后默认为G97功能）G97：恒转速。格式：G97 S ，表示主轴每分钟转数。如：G97 S1000；表示主轴每分钟转数为1000转恒
15、定不变。单位为r/min。G96：恒线速。格式：G96 S-，表示切削点的线速度不变。即切削时工件上任一点的切削 速度是固定的。如：G96 S150，表示切削速度恒为150m/min。此时转速会由数控系统自动控制做相应变化。例： G96（恒线速）例： G96 S150 表示切削点线速度控制在 150 m/min。 对图中所示的零件，为保持 A、B、C各点的线速度在 150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：由= n D/1000得n =1000 / （D）nA=1000150/ （40）=1193r/minnB=1000150/ （60）=795r/minnC=1000150/（ 7
16、0）=682r/min注：主轴最高转速限定：格式：G 50 S-例如：G50 S2000 表示限制主轴的最高转速为2000 r/min.为什么要用恒线速度和限制主轴为什么要用恒线速度和限制主轴最高转速？最高转速？在车削端面或工件在车削端面或工件直径变化较大直径变化较大时，为了保证车时，为了保证车削削表面质量表面质量一致性一致性,使用恒线速度使用恒线速度G96控制，当工控制，当工件直径变化不大时一般选用件直径变化不大时一般选用G97恒转速控制。恒转速控制。用恒线速度控制加工端面、锥面和圆弧面时用恒线速度控制加工端面、锥面和圆弧面时,由于由于X轴的直径轴的直径D值不断变化，当刀具接近工件的旋转值不
17、断变化，当刀具接近工件的旋转中心时，主轴的转速会越来越高中心时，主轴的转速会越来越高.采用主轴最高转采用主轴最高转速限定指令，可防止因主轴转速过高，离心力太速限定指令，可防止因主轴转速过高，离心力太大，产生危险及影响机床寿命大，产生危险及影响机床寿命.故用故用G96恒线速时必须配合恒线速时必须配合G50限速使用。限速使用。 （在（在FANUC系统的数控车床中，）系统的数控车床中，）2.4.3常用地址符及其含义：以FANUC系统为例 刀具功能字：T指令 、T功能， P56也称刀具功能，作用是指定刀具和刀具补偿。在FANUC系统中，格式为： T X X X X ，即：由字母 T 和后面的 4 位数
18、字组成：前两位数字为刀具号后两位数字为刀具偏置号 ，对应该刀具的偏置量应当通过对刀操作预先在偏置存储器中设定。如： T0101表示选择1号刀执行1号补偿值。T0205表示选择2号刀执行5号补偿值。如果取消刀补用Txx00。在换刀时一般先执行Txx00。2.4.3常用地址符及其含义：以FANUC系统为例 F：进给功能字：F指令，单位P56 S：主轴转速功能字 ：S指令，单位-P56 T：刀具功能字：T指令 P56 M：辅助功能字：M指令（见表3-2） P59见表3-2 辅助功能M代码M代码代码说明说明M00程序暂停（不执行下一段，相当循环保持按钮，按循环启动后再往下执行）M01程序计划停止（作用
19、与M00相似，只有在M01选择按钮按下后，M01在程序中才起作用，否则不起作用。）M02程序结束(加工程序全部结束，主轴运动、进给运动、切削液等均停止，机床复位。该指令必须单独在程序的最后一程序段中，执行结束后，光标在M02处。)M03主轴正转 (CW)（从主轴箱向主轴方向看去，顺时针为正转）一般与S指令结合在一起使用M04主轴反转 (CCW)（从主轴箱向主轴方向看去，逆时针为反转）M05主轴停止。M06换刀（加工中心）M08切削液开M09切削液关M30程序结束(复位) 并回到程序开头。一般具有自动计数功能执行一次自动加一。M98子程序调用（格式：M98 PXXXX XXXX）前四位表示调用次
20、数，省略表示调用一次。后四位表示子程序号。前面有零可以省略。数控系统会先读后四位。如：M98 P31234；（调用子程序O1234三次）M98 P1234；（调用O1234一次）M98 P12；（调用O12一次）M99子程序结束（写在子程序中最后一段，返回上一级程序）续表回顾记忆：常用地址符及其含义字及其功能：以FANUC系统为例 N：段号字， G：准备功能字： G指令（见表3-1） P48X、Y、Z；A、B、C；I、J、K等：尺寸字（坐标值） P45 F：进给功能字：F指令，单位 P56数控车床、数控铣床： S：主轴转速功能字 ：S指令，单位 P56数控车床、数控铣床： T：刀具功能字：T指
21、令 P56 M：辅助功能字：M指令（见表3-2） P59G00 指令使用快速定位指令G00（ G00指令使刀具以点控制方式，从刀具所在点快速移动到目标点。 它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，G00移动速度是机床设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。格式：G00 X（U）_Z（W）_说明：（1）G00指令刀具相对于工件从当前位置，各轴以系统预先设定的速度快速移动到指定的下一个定位点（先快速接近终点时进行减速），目的是节省非加工时间。G00 指令使用说明（1）G00指令：各轴以系统预先设定的速度、快速移动，目的是节省非加工时间。（2）G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能
22、用程序规定。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并不总是直线。（为防止刀具与工件与尾座碰撞，在编写G00时，X与Z最好分开写，靠近工件时首先沿Z轴，然后再沿X轴运动；返回换刀位置时先沿X轴运运，再沿Z轴运动。）（3）快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。（4）G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。（5）G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G32功能注销（6 6）在）在程序中程序中F F指令对指令对G00G00指令无效。指令无效。例题：刀具由AB 快速定位程序：程序：G00 X60 Z100;或或G00 U40 W80;执行该段程序时，执行
23、该段程序时，刀具从点刀具从点A（60，60）以快速进）以快速进给速度运动到点给速度运动到点B（60，100）。）。注意事项注意事项:使用使用使用使用G00G00指令时，刀具的实际运动路线并不一定是直指令时，刀具的实际运动路线并不一定是直指令时，刀具的实际运动路线并不一定是直指令时，刀具的实际运动路线并不一定是直线，线，线，线，而常常是一条折线而常常是一条折线而常常是一条折线而常常是一条折线。因此，要注意刀具是否与。因此，要注意刀具是否与。因此，要注意刀具是否与。因此，要注意刀具是否与工件和夹具发生工件和夹具发生工件和夹具发生工件和夹具发生干涉干涉干涉干涉。对不适合联动的场合，各轴。对不适合联动
24、的场合，各轴。对不适合联动的场合，各轴。对不适合联动的场合，各轴可单独运动可单独运动可单独运动可单独运动。如车床的进退刀运动如车床的进退刀运动如车床的进退刀运动如车床的进退刀运动直线进给指令G01G01指令使刀具以一定的进给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。格式： G01 X（U） _ Z（W）_ F_ ; 说明：（1） G01指令刀具从当前位置以轴联动的方式，按程序段中F指令规定的合成进给速度（直线各轴的分速度与各轴的移动距离成正比，以保证指令各轴同时到达终点），按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。（2）实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。（3）G01和F都是模态代
25、码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码。（4）G01可由G00、G02、G03或G32功能注销。（5）直线插补可实现纵切外圆、横切端面、斜切锥面等形式的直线插补运动。例题：刀具由AB直线移动程序：程序：G01 X60 Z100 F ;或或G01 U40 W80F ;执行该段程序时，执行该段程序时，刀具从点刀具从点A（60，60）直线运动到点）直线运动到点B（60，100）。）。 2.4.4数控机床编程的方法和步骤P46 图2-28（1） 工艺分析：分析零件图样（2）制定工艺方案最终确定出合适的走刀路线 P20 “2.2 数控加工工艺分析”（3） 数学处理【课本将此
26、项划入（3）中】任务：计算基点或节点的坐标值（4） 编写零件加工程序（5） 程序检验：方法：机床空运转方式 图形模拟：刀具运动轨迹 采用易切材料试切（试件）（6） 加工工件（7） 保存程序原因内存有限；防止误操作而删除程序 2编制方法课本P47见课本P47 “6. 程序编制”（1）手工编程本课程主要任务适合：形状不太复杂的零件特点：耗费时间长，易出错，无法胜任复杂形状零件的编程。（2）计算机自动编程（完成除分析图样和制定工艺方案外的工作） 特点：编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程课堂测验 ： O1111； N10 T0101； N20 G00 X50. Z5. M03 S800； N30
27、 G01 Z-50.5 F0.2； N40 Z-15.； N50 X56.； N60 G00 X100.; N70 Z100. M05 ； N80 M30； %3程序主体（内容）模态字，简化编程辅助功能字T,G,F,X,M: 地址符程序段1. 开始符此处省略%2. 程序号/名4. 程序结束指令5. 程序结束符小结： 2.4 数控加工程序的格式及编程方法2.4.1 加工程序的结构2.4.2 程序段格式2.4.3 常用地址符及其含义2.4.4 数控程序的编制方法及步骤FANUC 0IT 系统设定工件坐标系方法一、形状偏置对刀（将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系）试切X外圆测量后输入直径量点击“测量
28、”可，再试切端面输入Z0点击“测量”即可。使用时直接用如T0303 调用（编程）。这种方法操作简单，可靠性好，通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置。 二、在MDI状态下使用 G50 设定工件坐标系 三、运用 G54G59 设定工件坐标系图4-12 刀具补偿设定画面 P75刀尖圆弧半径补偿的实现FANUC 0I系统设定工件坐标系方法：一、形状偏置对刀（将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系偏置值）二、在MDI状态下使用 G50 设定坐标系 试切测直径量,保持X不变退刀到靠近右端面处沿X向进给负直
29、径量,到达中心，使用G50X0Z0并运行，再运行G00X100Z100等，则在程序中直接使用G50X100Z100即可。对刀后将刀移动到 G50 设定的位置才能加工。对到时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的。 三、运用 G54G59 设定坐标系FANUC 0I系统设定工件坐标系方法：一、形状偏置对刀二、在MDI状态下使用 G50 设定坐标系 三、运用 G54G59 设定坐标系这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关。方法为：试切外圆测量直径，沿Z向退刀至靠近右端面在MDI状态下切至端面中心，把当前的坐标值直接输入G54或G55等点击测量，使用时直接调用G54G59等即可。这种方法适用
30、于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。重点掌握系统操作面板系统操作面板G54G59FANUC OI 形状偏置对刀操作的步骤:1、选刀（使用T0X00指令，如对第一把刀在MDI下用T0100;）2、设置主轴转速（可在MDI下设定，一般为400600r/min）3、手动方式使刀具快速接近工件4、在手轮方式下试切工件外圆，保持X方向不变刀具沿Z向退刀。主轴停转，使用测量工具。测量试切后外圆直径并输入刀补表中对应刀具序号中，点击“测量”键。5、在手轮方式下试切工件右端面，保持Z向不变刀具沿X向退刀。（主轴停转，）在刀补表中对应刀具序号中输入Z0.。点击“测量”键。6、对刀结束，使用时在程序中直
31、接调用“T0X0X即可”五、五、技能训练技能训练1. MDI操作一、MDI手动数据输入的操作步骤：按下 键，使机床运行于MDI(手动输入)工作模式。按下 程序键，屏幕显示如图1-5-4。按MDI软键，自动出现加工程序名“O0000”。输入测试程序，如“M3 S500；”。按 数控启动键，运行测试程序。如遇 M02或M30指令停止运行或按复位键结束运行。五、五、技能训练技能训练 MDI的操作说明MDI（MDA）手动数据输入的操作说明：FANUC系统中MDI手动输入程序不能被存贮。SIEMENS系统中，按动“数控启动”键后，运行中的程序段不能被编辑。 FANUC：执行完毕后，输入区的内容不保留；
32、SIEMENS：执行完毕后，输入区的内容仍保留，当数控启动键再次被按下时，机床重新运行。法那克0i系统最多可输入10个程序段，西门子802S/C只能输入一个程序段。 五、五、技能训练技能训练 “试切法”对刀二、“试切法”对刀及检验方法 1.工件装夹 2.刀具装夹 3.对刀操作 就是找出工件坐标系原点在机床坐标系中的位置（坐标值）4.“对刀”检验 MDI上机课的基本要求每次都要尽可能完成对一个零件的加工：一般按照课本上的例题或作业题。不能玩游戏、上网或聊天，更不能旷课、迟到或早退。最终掌握数控加工仿真软件的使用与编程，为考证和就业做好充分准备。课程学习的要求（措施）大环境大环境：学校的所有教学都
33、要：学校的所有教学都要革新革新课上老师讲重点、难点，尽可留出时间给同学们练习、学习钻研，并答疑；大量的较简单的内容必须以同学们课余时间自学为主，老师适当辅导（课上、课后）；唯有如此，才能培养同学们的学习能力持续发展能力，促进就业。学习数控编程的一点经验学习数控编程的一点经验掌握数控编程基本方法并在此基础上有更大的提高有更大的提高，必必须须进行大量大量的编程练习练习和实际操作操作，在实践中积累丰富的经验。学习数控编程的一点经验学习数控编程的一点经验编程前，要做大量的准备工作大量的准备工作，如：1、了解数控机床的性能和规格；2、熟练掌握数控系统的功能及操作；3、加强工艺、刀具和夹具知识的学习，掌握工艺编制技术，合理选择刀具、夹具及切削用量等，将工艺等知识融入程序，提高程序的质量；学习数控编程的一点经验学习数控编程的一点经验4、养成良好的编程习惯和风格，如程序中要使用程序段号、字与字之间要有空格、多写注释语句等，使程序清晰，便于阅读和修改；5、编程时尽量使用循环指令、子程序及宏功能指令，以减少主程序的长度。
