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数控车实训课程电子教案 XX公司 XXX 一 学习目的和要求二 数控车床简介三 数控车床零件加工工艺顺序四 数控车床编程指令简介五 现场讲解并演示六 安全操作要点 学习目的和要求 了解数控车床的组成 原理 特点 应用和数控车床和普通车床加工的异同点 掌握数控车编程的基本知识 常用指令 了解安全操作规范 完成一个零件的程序编制 掌握所编零件程序的模拟仿真 校验 掌握数控车床基本操作方法及加工步骤 学会对刀 握在数控车床上简单零件的实际加工 返回 二 数控车床简介 1 数控机床概述2 数控车床组成和传动原理3 数控车床加工范围4 数控车床加工特点 返回 1 数控机床概述 2 发展趋势 1 高速化 高精度化高速化指数控机床的高速切削和高速插补进给 目标是在保证加工精度的前提下 提高加工速度 这不仅要求数控系统的处理速度快 同时还要求数控机床具有大功率和大转矩的高速主轴 高速进给电动机 高性能的刀具 稳定的高频动态刚度 高精度包括高进给分辨率 高定位精度和重复定位精度 高动态刚度 高性能闭环交流数字伺服系统等 2 多功能化 智能化具有多种监控 检测及补偿的功能 具有拟人智能特征 智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测 建模 提取特征 自动感知加工系统的内部状态及外部环境 快速做出实现最佳目标的智能决策 3 高可靠性选用高质量的印制电路和元器件 对元器件进行严格地筛选 建立稳定的制造工艺及产品性能测试等一整套质量保证体系 软件 硬件的模块化 标准化 通用化 4 柔性化 1 数控机床的产生和发展 1952年 美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控铣床 半个世纪以来 数控技术得到了迅猛的发展 加工精度和生产效率不断提高 数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六代 1952年第一代 电子管数控机床1959年第二代 晶体管数控机床1965年第三代 集成电路数控机床1970年第四代 小型计算机数控机床1974年第五代 微型计算机数控系统1990年第六代 基于PC的数控机床 2 数控机床的基本概念 1 数控 NumericalControl 简称NC 是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法 2 数控机床 NumericallyControlledMachinetool 是指装备了微处理器或专用微机数控系统的机床 简称CNC机床 返回 返回 2 数控车床组成 数控车床由数控系统和机床本体组成数控系统包括控制电源 轴伺服控制器 主机 轴编码器 显示器组成 机床本体包括床身 电动机 主轴箱 回转刀架 进给传动系统 冷却系统 润滑系统 机床安全保护系统组成 主轴箱 回转刀架 尾座 导轨 溜板 操作面板 伺服电机 滚珠丝杆 返回 2 数控车床传动原理 1 主运动 主轴带动工件旋转形成数控车床主运动 2 进给运动 X Z两方向伺服电机直接驱动滚珠丝杠运动同时带动刀架移动 形成纵横向切削运动 返回 数控车床传动原理图 返回 3 数控车床加工范围 适于回转体零件的单件 小批量生产 特别是复杂型面零件的的加工 1 数控车床能够加工各种轴类 图片 和盘套类 图片 零件 2 数控车床能够加工各种复杂回转体曲面 图片 3 数控车床能够加工各种螺距甚至变螺距螺纹 返回 轴类零件 返回 盘套类零件 返回 回转体曲面 返回 变螺距螺纹 返回 4 数控车床加工特点 进给传动机构简单 进给传动机构一般为滚珠丝杆副伺服电动机与滚珠丝杆连接或通过同步带连接 数控车床是采用伺服电动机经滚珠丝杠 传到滑板和刀架 实现Z向 纵向 和X向 横向 进给运动 能加工复杂型面 能多轴联动而实现许多普通机床难以完成的工作 如球面 加工精度高 质量稳定 普通数控机床的脉冲量为0 01mm 高精度的机床可达0 001mm 具有位置检测装置 加工零件质量由机床保证 减轻了操作者的劳动强度 数控车床的动作是由程序控制的 操作者一般只需装卸零件和更换刀具并监视机床的运行 具有故障诊断的能力 现代CNC系统一般具备软件查找故障的功能 包括查找计算机本身和外围设备的故障 极大的提高检修效率 返回 三 数控车床零件加工工艺顺序 1 分析加工图纸 2 建立工件坐标系 3 制定加工工艺 4 确定切削用量 5 选择刀具 6 编制加工程序 7 调试加工程序 8 完成零件加工 返回 坐标系 返回 机械原点 工件原点 编程原点 参考点 X Z G92设定起刀点 机床坐标系 是数控机床安装调试时便设定好的一固定的坐标系统 机床原点 在主轴端面中心 Z轴与主轴中心线重合 为纵向进刀方向 X轴与主轴垂直 为横向进刀方向 刀具远离工件的方向为它们的正方向参考点 在X轴和Z轴的正向极限位置处 该点在机床制造厂出厂时以调试好 并将数据输入到数控系统中 数控车床开机时 必须先确定机床参考点 我们也称之为回零 只有机床参考点确定以后 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 返回 编程坐标系 是在对图纸上零件编程时就建立的 程序数据便是基于该坐标系的坐标值 编程原点 是根据工件的图样及工艺要求选定的 一般选在设计基准或定位基准上 对数车而言一般选在工件轴线与左端面或右端面的交点上 工件坐标系 是编程坐标系在机床上的具体体现 由相应的编程指令建立 如G92 由对刀操作建立机床坐标系 编程坐标系 工件坐标系三者间的相互联系 返回 建立工件坐标系 G92X Z 参数说明 X Z 为当前刀具位置相对于将要建立的工件原点的坐标值 执行G92指令时 是通过刀具当前所在位置 刀具起始点 来设定工件坐标系的 G92设置的工件原点是随刀具当前位置 起始位置 的变化而变化的 说明1 一旦执行G92指令建立坐标系 后续的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值 2 G92指令必须跟坐标地址字 须单独一个程序段指定 且一般写在程序开始 3 执行此指令刀具并不会产生机械位移 只建立一个工件坐标系 4 执行此指令之前必须保证刀位点与程序起点 或对刀点 符合 返回 四 数控车床编程指令介绍 1 文件名 O 由字母O和四位数字或字母组成 系统通过调用文件名来调用程序 进行加工或编辑 2 程序结构 一个完整的数控加工程序由程序开始部分 程序号 若干个程序段 程序结束部分组成 程序开始部分 程序号 引导程序 包括 预设速度 丝杠间隙等检测补偿程序段基本格式 N G X Z M S T F 程序准备尺寸字辅助主轴刀具进给段号功能功能功能功能功能程序结束 M02或M30 返回 主轴功能 S指令 编程格式 G96S 单位 m minG97S 单位 r min 例 G96S150表示切削点线速度控制在150m min 主轴转速非恒定 例 G97S1000表示恒线速控制取消后主轴转速1000r min 如S未指定 将保留G96的最终值 恒转速控制一般在车螺纹或车削工件直径变化不大时使用 返回 进给功能 F指令 格式 F 其中 代表数字 单位 mm 指令含义 代表每分钟车刀移动 mm G94F 单位 mm min 默认 G95F 单位 mm r加工时使用 100 800mm min 切断或加工深孔宜选较低进给速度 刀具空行程 远距离 回零 时使用机床设定的最高速度 返回 刀具功能 T指令 格式 T 返回 刀具号刀具补偿号 功能 实现选刀 换刀和刀具补偿注 1 刀具的序号与刀盘上的刀位号相对应 2 刀具补偿包括几何形状补偿和磨损补偿 3 刀具序号和刀具补偿序号不必相同 但为了方便尽量一致 4 每次刀具加工结束后必须取消其刀具补Txx00 M指令 1 程序暂停指令M00 2 主轴正转指令M03 3 主轴反转指令M04 4 主轴停止指令M05 5 程序结束指令M02 M30 返回 G指令 重要提示 表示机床默认状态 返回 返回 编程实例 例 用外径粗车复合循环编制下图所示零件的加工程序 要求循环起始点在 40 2 切屑深度为1 5mm 退刀量为0 5mm X方向精加工余量为0 5mm Z方向精加工余量为0 03mm 粗车和精车时的进给速度分别为200mm min和100mm min 返回 返回 返回 返回 五 讲解并演示 1 数控车床基本操作2 对刀操作3 零件加工 返回 计算机图形仿真演示操作 注意 以下操作需在图形显示窗口为 Z X轴平面图形 时才能进行 可通过F9键转换 1 回零Alt ShiftNumLock键两次2 调用程序扩展菜单F1 程序 F1 选择程序 3 刀偏表设置 扩展菜单F4F1 刀偏号 0001和 0002 试切直径及试切长度均设为零值 4 选择程序 F5程序校验5 自动 循环启动 自动加工方式 用CapsLock键切换 自动 单段 循环启动 用Ctrl Shift控制 连续按下 1 数控车床基本操作 建立机床坐标系 回零 输入程序 模拟程序 检索程序 装卡刀具 试切 确定各刀刀偏值 刀补值 确定工件坐标系原点 确定刀具起始点 返回 2 对刀操作 1 确定工件坐标系原点试切法 回零 试切 测量 输入 2 确定刀具起始位置 返回 确定刀具起始位置 刀尖确定原点后 1号刀分别沿X正向 Z正向移动G92指令中设定的X Z值 此处即为刀具起始位置点 即 G92设定点 返回 3 零件加工 零件加工前应注意 请辅导人员检查程序和对刀数据 关上机床防护门 检索程序到当前状态 变为 单段 运行方式 按 启动 键 运行程序 另外 加工过程中应随时观察零件加工情况 若有异常 应及时按 急停 键 返回 六 安全操作要点 1 数控车床安全操作要求同普通车床一样 加工时应佩戴好劳动保护用品 如眼镜 帽子 2 多人使用一台车床操作时 彼此应协调一致 只允许单人操作当键盘操作时 禁止车床其它操作 当进行装刀 装工件等操作时 禁止操作键盘 3 加工时应关好机床防护门 4 加工之前 应请辅导人员检查程序和对刀情况 返回 G02 G03 G02 G03判断 G02为顺时针方向圆弧插补 凹弧 G03为逆时针方向圆弧插补 凸弧 顺时针或逆时针是从垂直于圆弧加工平面的第三轴的正方向看到的回转方向 返回 返回 001G92X100Z100S600M03T0101G00X52Z2 循环点 G71U3R1P30Q80X0 4Z0 03F N30G01X20Z2N40G01X20Z 15N50G01X30Z 15N60G01X40Z 25N70G01X40Z 45N80G01X52 退出已加工表面 N90G00X100Z100T0100M05M02 G82X Z F 普通三角螺纹 螺纹牙底直径 大径 1 3p在用G82指令加工螺纹时应注意几个问题 a 螺纹切削中 进给速度倍率无效 b 改变主轴转速的百分率 将切出不规则的螺纹 c 在G82指令切削螺纹过程中不能执行循环暂停钮 d 车螺纹时 必须设置升速段L1和降速段L2 这样可避免因车刀升降速而影响螺距的稳定 如图所示 通常L1 L2按下面公式计算 L1 n P 400 L2 n P 1800式中 n是主轴转速 P是螺纹螺距 e 螺纹加工中的走刀次数和进刀量 背吃刀量 会直接影响螺纹的加工质量 车削