数控车技师教案_基础知识

在机械主档台或床轨上有一个固定的机械位置，做为校正程序原点及所有刀具几何补正的基准原点.数控车床的机械零点一般设在主轴端面轴线上，如图2-5。
机械原点的坐标值：
X轴在主轴的中心线至X轴原点开关距离
Z轴在主轴夹头端面至Z轴原点开关距离
以上机械原点的坐标数据可由机械制造厂提供也可利用控制器刀具测量功能得知其数据。
N150 G00 X46 Z60；
N160 G01 X0；
车φ40X20mm外圆的程序如下：
N150 G00 X40 Z62；
N160 G01 Z40；
如图2-3b所示，将工件原点设定在工件右端面的Ｏ点，车φ40mm端面的程序如下：
N150 G00 X46 Z0；
N160 G01 X0；
车φ40mmX20mm外圆的程序如下：
必须首先设定机床坐标系。数控车床坐标系的概念有：
（1）机床原点：机床上的一个固定点。
（2）机床坐标系：是以机床原点为坐标原点建立的X、Z轴两维坐标系。Z轴与主轴中心线平行，为纵向进刀方向；X轴与主轴中心线垂直，为横向进刀方向。
（3）机床参考点：是指刀架上的某一点离距机床原点的一个固定点。
数控车床开机时，必须先确定机床原点，我们也称其为刀架返回机床原点操作。只有机床原点确定以后，车刀移动才有了依据，否则，不仅编程无基准，还会发生碰撞等事故。
R-循环切削参数
S-主轴转速
T-刀具
U-X轴的直线轴增量指令
V-Y轴的直线轴增量指令
W-Z轴的直线轴增量指令
X-X轴坐标移动指令
Y-Y轴坐标移动指令
Z-Z轴坐标移动指令
二.编程规则
1.单节指令格式。
每一单节的指令(字)，有其固定的格式，在程序设计时必须遵循此格式。
格式错误系统将不予接受，即使接受也将会造成极大的错误，FANUC控制系统输入格式如下：
二.程序设计方法
1.程序设计师所具备以下条件
数值控制单元对程序控制而言，是一最忠实的执行者，因此，整个数什控制的加工过程中，程序设计是极重要的一环。所以一位优良的程序设计师必须具备以下条件：
⑴必须有良好的识图能力。
⑵对机械加工必须具备相当的经验。
⑶对工具机本身的性能，运动程序，程序语言，程序容量应有充分的认识。
建立工件坐标系使用G50准备功能指令，如图2-2所示，O为工件原点，Po为刀具起始点，设定工件坐标系的指令为G50 X300 Z480
工件原点是设定在工件左端面的中心还是设定在右端面的中心，主要考虑工件图样上的尺寸能够方便地换算成坐标值，以便于编程。例如车削图2-3的阶梯轴。
如图2-3所示，同是车φ40mm端面和φ40X20mm外圆，将程序原点设定在工件左端面的Ｏ点，车φ40mm端面时的程序如下（不考虑Ｆ、Ｓ、Ｔ、Ｍ功能）
用Ｇ50指令设定工件坐标系，加工如图2- 4所示的工件。
接通电源后，刀架返回机床原点（建立起机床坐标系）。此时刀尖位于机床坐标系中任意点Ａ。
加工程序：
Ｏ0010程序号
N100 G28 U0 W0机床返回参考点
N110 G00 U-50.0 W-100.0；在机床坐标系中，刀架中心从Ａ点快速定位到点p0
⑵自动程序设计：
就是电脑完成自工作图到数控程序为止，其整个过程如下：
电脑辅助加工图绘制ＣＡＤ－电脑辅助加工程序设计ＣＡＭ－传送工件程序输入控制器－工件生产。加工零件轮廓形状复杂时，利用手工程序设计方法，计算坐标值，不但费时且容易出错。致使加工成品无法符合要求。利用电脑高速的运转能力，程序设计者可以用简单的语言与电脑沟通，来描述工件的形状、大小、加工顺序、机械的动作，然后交给电脑来处理程序、经电脑程序的计算转译成为ＮＣ程序之后，将程序资料利用电脑之RS232输入到CNC控制器。此方式为CAD/CAM系统，现今CNC的使用单位大都使用此种方式来制作程序，尤其为加工3D工件时更是不可缺少的工具。
机床原点的位置由设置在机床X向、Z向滑板上的机械档块通过行程开关来确定。当刀架返回机床原点时，装在X向和Z向滑板上的两挡块分别压下对应的开关，向数控系统发出信号，停止滑板运动，即完成了返回机床原点的操作。在机床通电之后，刀架返回原点之前，不论刀架处于什么位置，此时，CRT屏幕上显示X、Z坐标值均默认为（0，0）。只有当完成了返回机床参考点的操作后，才能建立起机床坐标系的原点位置。
⑷要有良好的几何，三角函数基础。
⑸对切削条件具有选定的能力。
⑹具有夹具设定的能力。
具备了以上基本条件，就可以得心应手的去从事数字控制加工程序的设计了。
2.数值控制器加工程序的设计方法
⑴手工程序设计：
就是以人工完成自工作到数控程序为止，其整个过程如下：
加工图→加工设计→图工件程序→键入控制器→加工生产。
＊教学要求：
⒈掌握加工计划中的要素。
⒉了解程序设计师需具备的条件。
⒊了解数值控制器加工程序的设计方法。
＊授课内容：
数值控制机械是依据程序来控制其加工运转动作的。当使用机械执行零件加工时，首先须把加工路径和加工条件转换为程序，此种程序即称为加工程序或零件程序。
一.加工计划中，必须考虑几个要素
1.决定数控机械加工范围，选用适当的数值控制机械。
一个完整的程序，由若干单节（程序段）构成，而每个单节（程序段）由序号和数个指令（字）所组成，每个指令由一指令码字母（Ａ～Ｚ）和一些数字（＋、－、０～９）所组成。
一个完整的程序：
Ｏ0000程序号（名）
N10 G00 X40 Z10
N20 G00 X30 Z5
N30 M03 S3000
N40 G01 X10 F200
下面为HUST T10所制定的指令：
指令码功能定义：
D-刀具半径值补正号码
F-进给机能
G-功能码
H-刀具长度值补正号码
I-圆弧中心的X轴向坐标
J-圆弧中心的Y轴向坐标
K-圆弧中心的Z轴向坐标
L-重复执行次数
M-机械控制码
N-程序的序号
O-程序号码
P(或L)-呼叫副程序代码，循环切削参数
Q-循环切削参数
X-7654.321
2．程序号格式
程序号(名)用作为程序和程序的区分，即以程序号码代表一完整的加工程序。如：O111
3．程序段序号格式
程序段序号是每一单节之代表，每一单节之前必先设定程序段序号，以利程序搜寻，可HUST T10控制系统里程序段序号是必须写入单节的，顺序号码用字母＂Ｎ＂表示，例：
N10......
机床原点在以下三种情况下必须重新设定：
1)机床接通电源开关后。
2)机床解除急停状态后。
3)机床锁定开关使用后。
4)机床硬件超程解除后。
在上述四种情况下，数控系统失去了对机床坐标原点的记忆，因此必须进行返回机床参考点的操作。
2．工件坐标系的设定
当采用绝对值编程时，必须首先设定工件坐标系。该坐标系与机床坐标系是不重合的。
2.位移控制坐标系统
在CNC车床系统中，坐标点的数值设定为绝对或增量值，可以由坐标轴指令码来区别，即：
X、Z表示绝对值指令
U、W表示增量值指令
或以G90(绝对方式)和G91(增量方式)指令来表示
（铣床系统）。
二.坐标系的设定
在编写工件的加工程序时，首先是设定坐标系。
1．机床坐标系的设定
机床欲对工件的车削进行程序控制，
2.决定夹持方法，并选择所需要的刀具与夹具。
3.决定加工顺序，刀具切削路径。
4.决定切削条件，如主轴加转速度（Ｓ）切削进给速度（Ｆ）切削液等。
零件程序是依照加工计划，依据排列的指令群，来规划刀具路径及工具机的配合控制，编写成程序单．程序单上的加工程序，可经由按键，打孔纸带，ＰＣ等介面方式将程序输入控制器的记忆体内。
⒊能够灵活运用绝对和增量指令。
⒋掌握准备程序段和结束程序段的编制。
＊授课内容：
本系统可以采用ISO或EIA代码，编程时使用字地址程序段格式，小数点编程。采用绝对值编程用符号X、Z表示，采用增量值编程用符号U、W表示。在实际编程中，通常用绝对值编程，这样可以减少编程的错误。
一.CNC程序结构
一般包括：程序号（名）、程序段、程序开始及程序结束等有关指令和信息。
N120 G50 X250.0 Z380.0；建立工件坐标系
N130 G00 X50.0 Z5.0； 在工件坐标系快速接近工件
．．．．．．切削过程
N200 G00 X250.0 Z380.0；返回Ｐ０点
N210 G28 U0 W0；返回机床原点
N220 M30程序结束
三．数控车床的三个零点
1.机械零点
课程名称：数控车工技师培训
讲授模块：课题一数控车床程序编制
学时：
场地：A1教室
设备类型：
参考教材：
【目的、要求】
【内容要点】
【重点、难点】
【安全注意事项】
【教学策略】演练法、互动法、直观感受法、对比互评法、任务驱动法。
【教师课前准备】
【学生课前准备】
讲授具体内容及要求
课题一数控车床程序编制
第一节加工程序的概念
N150 G00 X40 Z2；
N160 G01 Z-20；
上述两例可以看出，将工件坐标系的程序原点设定在工件的右端面要比设定在工件左端面时计算各尺寸的坐标值容易，从而给编程带来方便，故推荐采用图2-2的方案，一般情况下，将程序原点设定在工件右端面的中心。
车床刀架的换刀点是指刀架转位换刀时所在的位置。换刀点是任意一点，可以和刀具起始点重合，它的设定原则是以刀架转位时不碰撞工件和机床上其他部件为准则。换刀点的坐标值一般用实测的方法来设定。
在开机后必需先做机械原点复归动作以确定机床参考点的相对位置，亦就是确定刀具与机床零点。
若因停电等而丧失目前的滑板或刀架位置，必需重做机械原点复归动作。