《数控编程与操作》课件-学习领域2　数控机床编程与操作基础

数控编程与操作

学习领域2：数控机床编程与操作基础主编邓健平张若锋

学习领域1加工准备

学习领域2数控机床编程与操作基础

学习领域3数控车床的编程与操作

学习领域4数控铣床/加工中心的编程与操作

学习领域5数控线切割机床的编程与操作

学习领域6数控机床的维护、故障诊断与精度检验学习领域2数控机床编程与操作基础2.1认识数控机床

2.2数控机床坐标系的建立及数学处理

2.3数控机床的编程规则

学习领域2考核要点

学习领域2测试题2.1认识数控机床1.数控机床的基本组成、分类。

2.数控机床加工的特点及应用。

3.数控机床的操作规程。

2.1.1任务描述

2.1.2任务分析

2.1.3知识链接

2.1.4任务实施

2.1.5教学评价1.数控机床的基本组成、分类。

2.数控机床加工的特点及应用。

3.数控机床的操作规程。

2.1.1任务描述

2.1.2任务分析

2.1.3知识链接1.数控机床的组成

2.数控机床的分类

3.数控机床的特点

4.数控机床的应用范围

5.数控机床操作规程1.数控机床的组成图2-1数控机床的组成框图(1)输入输出装置在数控机床上加工零件时，首先根据图样上的零件形状、尺寸和技术要求，确定加工工艺，然后编制出加工程序。

(2)CNC单元CNC单元是数控机床的核心。1.数控机床的组成(3)伺服系统伺服系统是数控机床的执行机构。

(4)可编程序控制器(PLC)可编程序控制器(PLC)的作用是对数控机床进行辅助控制。

(5)位置反馈系统位置反馈系统的作用是通过传感器将驱动电动机的角位移和数控机床执行机构的直线位移转换成电信号，输送给CNC单元，与指令位置进行比较，并由CNC单元发出指令，纠正所产生的误差。

(6)机床本体数控机床的机床本体包括主运动系统、进给运动系统及辅助装置。2.数控机床的分类(1)按工艺用途分类

(2)按运动方式分类

(3)按伺服系统的控制方式分类

(4)按数控系统的功能水平分类3.数控机床的特点(1)对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及新产品试制提供了极大的便利。

(2)加工精度高，质量稳定目前，数控机床的脉冲当量普遍达到0.001mm/脉冲，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。

(3)生产效率高由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，且主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。3.数控机床的特点(4)改善劳动条件使用数控机床加工工件时，操作者的主要任务是编辑程序、输入程序、装卸工件、准备刀具、观测加工状态、检验工件等，劳动强度大大降低。

(5)有利于生产管理现代化使用数控机床加工工件，可预先精确估算工件的加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。4.数控机床的应用范围(1)多品种、小批量生产的零件。

(2)形状、结构复杂的零件。

(3)精度及表面粗糙度要求高的零件。

(4)加工过程中需要进行多工序加工的零件。

(5)价格昂贵、不允许报废的零件。5.数控机床操作规程(1)按规定穿戴好劳动保护用品，不穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋上岗，不戴手套、围巾及戒指、项链等各类饰物进行操作。

(2)操作者必须熟悉机床使用说明书等有关资料，熟悉数控机床的性能、结构、传动原理、润滑部位及维护保养等一般知识，严禁超性能使用。

(3)工作前，应按规定对机床进行检查，查明电气控制是否正常，各开关、手柄是否在规定的位置上，润滑油路是否畅通，油质是否良好，并按规定加好润滑剂。

(4)机床通电后，检查各开关、按钮和键是否正常、灵活，机床有无异常现象。

(5)开机时应低速运转3～5min，查看各部分运转是否正常。5.数控机床操作规程(6)刀具、工件安装完毕后，应检查安装是否牢固、调节工具是否已经移开。

(7)程序输入后，应对代码、指令、地址、数值、正负号、小数点及语法等进行认真核对，确保无误。

(8)加工工件前，必须进行加工模拟或试运行，严格检查加工原点、刀具参数、加工参数、运动轨迹是否正确与合理，如有问题及时修正。

(9)手摇进给和手动连续进给操作时，必须检查各种开关所选择的位置是否正确，弄清正、负方向，认准按键，然后再进行操作。

(10)在确认工件夹紧后才能起动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。5.数控机床操作规程(11)工作中发生不正常现象或故障时，应立即停机排除，或通知维修人员检修。

(12)自动加工过程中，不允许打开机床防护门。

(13)在加工过程中，操作者须经常观察，对加工过程中出现的问题应及时处理，不得随意离开岗位。

(14)工作完毕后，应及时清扫机床，擦净导轨面上的切削液，并将机床恢复到原始状态，各开关、手柄放于非工作位置上，依次关闭机床操作面板上的电源和总电源开关，认真执行交接班制度。2.1.4任务实施1.数控机床的结构及应用

2.数控机床操作规程1.数控机床的结构及应用

2.数控机床操作规程

2.1.5教学评价

2.2数控机床坐标系的建立及数学处理1.数控机床坐标系的规定。

2.数控机床的坐标系。

3.数控编程中的数学处理。

2.2.1任务描述

2.2.2任务分析

2.2.3知识链接

2.2.4任务实施

2.2.5教学评价1.数控机床坐标系的规定。

2.数控机床的坐标系。

3.数控编程中的数学处理。

2.2.1任务描述

2.2.2任务分析

2.2.3知识链接1.数控机床坐标系的规定

2.数控机床的坐标系

3.数控编程中的数学处理1.数控机床坐标系的规定(1)数控机床的坐标系和运动方向的命名原则数控机床坐标和运动方向的命名在JB/T3051—1999中有统一规定。图2-2数控机床坐标系的建立任务图1.数控机床坐标系的规定图2-3右手直角笛卡儿坐标系(2)数控机床的坐标轴1.数控机床坐标系的规定图2-4数控车床坐标系

a)带前置刀架的数控车床b)带后置刀架的数控车床1.数控机床坐标系的规定图2-5数控铣床坐标系

a)立式数控铣床b)卧式数控铣床2.数控机床的坐标系(1)机床坐标系数控机床出厂时，制造厂家在机床上设置了一个固定的点，以这一点为坐标原点而建立的坐标系称为机床坐标系。

(2)工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称编程坐标系。

(3)对刀点和换刀点对刀是指执行程序前，调整刀具的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点的过程。图2-6车刀的刀位点3.数控编程中的数学处理(1)数值换算图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基准不一致时，应将图样上的尺寸基准、尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。

(2)基点与节点2.2.4任务实施(1)观察工厂及数控加工实训室的数控机床，判断每种数控机床的坐标系。

(2)图2-2所示零件需在数控铣床上铣削加工，以工件中心O点为原点建立工件坐标系如图2-8所示，则X、Y坐标值分别为A(-55，-50)，B(55，-50)、C(55，50)、D(-55，50)、E(-40，-30)、F(20，-30)、G(40，-10)、H(40，20)、I(30，30)、J(0，30)、K(-40，0)。(1)观察工厂及数控加工实训室的数控机床，判断每种数控机床的坐标系。

(2)图2-2所示零件需在数控铣床上铣削加工，以工件中心O点为原点建立工件坐标系如图2-8所示，则X、Y坐标值分别为A(-55，-50)，B(55，-50)、C(55，50)、D(-55，50)、E(-40，-30)、F(20，-30)、G(40，-10)、H(40，20)、I(30，30)、J(0，30)、K(-40，0)。图2-7基点的计算(2)图2-2所示零件需在数控铣床上铣削加工，以工件中心O点为原点建立工件坐标系如图2-8所示，则X、Y坐标值分别为A(-55，-50)，B(55，-50)、C(55，50)、D(-55，50)、E(-40，-30)、F(20，-30)、G(40，-10)、H(40，20)、I(30，30)、J(0，30)、K(-40，0)。图2-8工件坐标系的建立2.2.5教学评价

2.3数控机床的编程规则1.数控编程的步骤和方法。

2.数控机床的编程规则。

3.数控程序的格式。

4.常用编程代码。

2.3.1任务描述

2.3.2任务分析

2.3.3知识链接

2.3.4任务实施

2.3.5教学评价1.数控编程的步骤和方法。

2.数控机床的编程规则。

3.数控程序的格式。

4.常用编程代码。

2.3.1任务描述

2.3.2任务分析

2.3.3知识链接1.数控编程的步骤和方法

2.数控机床的编程规则

3.数控程序的格式

4.常用编程代码1.数控编程的步骤和方法(1)数控编程的步骤

(2)数控编程的方法数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。2.数控机床的编程规则(1)绝对值编程和增量值编程数控车床编程时，可以采用绝对值编程、增量值(也称相对值)编程或混合值编程。图2-9绝对值和增量值编程2.数控机床的编程规则(2)直径编程和半径编程因为车削零件的横截面一般都为圆形，所以数控车床的编程有直径、半径两种编程方法。

(3)小数点编程数控系统可以输入带小数点的数值，对于表示距离、时间和速度单位的指令值，小数点的位置以毫米(mm)(英制为英寸：in.；角度为度：°)表示。

(4)米、英制编程坐标功能字是使用米制还是英制，多数系统用准备功能字来选择，如FANUC数控系统采用G21/G20指令来进行米、英制的切换。3.数控程序的格式(1)程序的结构一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。

(2)程序段格式一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。4.常用编程代码(1)准备功能G代码G功能是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作的指令，用地址符G和两位数字来表示，从G00～G99共100种。

(2)辅助功能M代码辅助功能用以指令数控机床中辅助装置的开关动作或状态。表2-1常用辅助功能指令M代码一览表(3)进给功能F代码F功能指令切削的进给速度。4.常用编程代码(4)主轴功能S代码主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/分(r/min)。

(5)刀具功能T代码T代码用于选择刀具，其后的数值表示选择的刀具号和刀具补偿号。2.3.4任务实施

2.3.5教学评价

学习领域2考核要点1.认识数控机床

2.数控机床坐标系的建立及数学处理

3.数控机床的编程规则1.认识数控机床

2.数控机床坐标系的建立及数学处理

3.数控机床的编程规则

学习领域2测试题一、判断题(下列判断正确的请打“√”，错误的请打“×”)

二、选择题(下列每题的选项中，只有一个是正确的，请将其代号填在横线空白处)

三、问答题一、判断题(下列判断正确的请打“√”，错误的请打“×”)1.半闭环、闭环数控机床都带有检测反馈装置。

2.确定机床参考点，就是确定刀具与机床零点的相对位置。

3.当设定为直径编程时，与X轴有关的各项尺寸一定要用直径编程。

4.非模态G代码只限定在被指定的程序段中有效。

5.不同组的模态G代码在同一个程序段中可指定多个。

6.数控车床中的机床坐标系与工件坐标系不重合。

7.点位控制的特点是，可以任意途径达到要计算的点，因在定位中不进行加工。

8.伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。

9.换刀点应设在工件的外部，避免换刀时碰伤工件。一、判断题(下列判断正确的请打“√”，错误的请打“×”)10.辅助功能指令主要用于机床加工操作时的工艺性指令。

11.数控车床的机床坐标系和工件坐标系零点相重合。

12.不同的数控机床可选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。

13.数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。

14.编程时，重复出现的程序可以单独编成子程序。

15.在编制加工程序时，程序段号可以不写或不按顺序书写。

16.数控机床的进给速度指令为G代码指令。

17.数控机床采用的是笛卡儿坐标系，各轴的方向是用左手来判定的。一、判断题(下列判断正确的请打“√”，错误的请打“×”)18.主程序与子程序的内容不同，但两者的程序格式应相同。

19.主轴的正反转控制是辅助功能。

20.快速移动速度可用F代码指定。1.半闭环、闭环数控机床都带有检测反馈装置。

2.确定机床参考点，就是确定刀具与机床零点的相对位置。

3.当设定为直径编程时，与X轴有关的各项尺寸一定要用直径编程。

4.非模态G代码只限定在被指定的程序段中有效。

5.不同组的模态G代码在同一个程序段中可指定多个。

6.数控车床中的机床坐标系与工件坐标系不重合。

7.点位控制的特点是，可以任意途径达到要计算的点，因在定位中不进行加工。

8.伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。

9.换刀点应设在工件的外部，避免换刀时碰伤工件。

10.辅助功能指令主要用于机床加工操作时的工艺性指令。

11.数控车床的机床坐标系和工件坐标系零点相重合。

12.不同的数控机床可选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。

13.数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。

14.编程时，重复出现的程序可以单独编成子程序。

15.在编制加工程序时，程序段号可以不写或不按顺序书写。

16.数控机床的进给速度指令为G代码指令。

17.数控机床采用的是笛卡儿坐标系，各轴的方向是用左手来判定的。

18.主程序与子程序的内容不同，但两者的程序格式应相同。

19.主轴的正反转控制是辅助功能。

20.快速移动速度可用F代码指定。

二、选择题(下列每题的选项中，只有一个是正确的，请将其代号填在横线空白处)1.在数控车床中，主轴的起停属于功能。

2.程序结束并使程序返回到程序开始的代码是。

3.编程时，数值计算的主要任务是求出各点的。

4.坐标系是机床固有的坐标系，是固定不变的。

5.数控车床以主轴轴线方向为轴方向，刀具远离工件的方向为正方向。

6.刀具补偿号为时，表示不进行补偿或取消刀具补偿。

7.控制的数控机床，其刀具只作快速空行程的定位运动。

8.更换刀具所消耗的时间，属于时间。

9.各几何元素间的连接点称为。

10.伺服系统的控制精度最高。二、选择题(下列每题的选项中，只有一个是正确的，请将其代号填在横线空白处)11.确定数控机床坐标轴时，一般应先确定。

12.数控机床加工依赖于各种。

13.数控机床的核心是。

14.用于指令动作方式的准备功能的指令代码是。

15.能满足新产品开发及多品种、小批量生产自动化要求的机床是机床。

16.功能是表示进给速度的功能。

17.直线控制的数控机床可以加工。

18.数控机床的开环控制系统大多采用驱动进给系统。

19.数控机床与普通机床相比，其传动系统。

20.中档数控机床的分辨率一般为。二、选择题(下列每题的选项中，只有一个是正确的，请将其代号填在横线空白处)21.手工编程是指利用一般的计算工具，通过各种计算方法，人工进行的运算，并进行指令编制。

22.在FANUC系统中，采用英文字母“”作为程序编号地址。

23.一个程序段包含程序顺序字(N)，程序主体和。

24.普通数控机床与加工中心比较，错误的说法是。

25.为防止换刀时碰伤工件或夹具，换刀点常设在加工工件或夹具的。

26.在执行程序前，将每把刀具的刀位点尽量于某一理想基准点，这一过程称为对刀。

27.加工中心最突出的特点是。二、选择题(下列每题的选项中，只有一个是正确的，请将其代号填在横线空白处)28.数控机床中将脉冲信号转换成机床移动部件运动的组成部分是。

29.辅助功能M00的作用是。

30.数控机床坐标轴确定的步骤是。1.在数控车床中，主轴的起停属于功能。

2.程序结束并使程序返回到程序开始的代码是。

3.编程时，数值计算的主要任务是求出各点的。

4.坐标系是机床固有的坐标系，是固定不变的。

5.数控车床以主轴轴线方向为轴方向，刀具远离工件的方向为正方向。

6.刀具补偿号为时，表示不进行补偿或取消刀具补偿。

7.控制的数控机床，其刀具只作快速空行程的定位运动。

8.更换刀具所消耗的时间，属于时间。

9.各几何元素间的连接点称为。

10.伺服系统的控制精度最高。

11.确定数控机床坐标轴时，一般应先确定。

12.数控机床加工依赖于各种。

13.数控机床的核心是。

14.用于指令动作方式的准备功能的指令代码是。

15.能满足新产品开发及多品种、小批量生产自动化要求的机床是机床。

16.功能