数控机床操作与编程技术作业指导书

数控机床操作与编程技术作业指导书

第1章数控机床概述..............................................................3

1.1数控机床的基本概念......................................................3

1.2数控机床的分类与组成....................................................3

1.3数控机床的发展趋势......................................................4

第2章数控机床编程基础..........................................................4

2.1编程语言的分类与特点.....................................................4

2.2编程的基本规则与格式....................................................5

2.3编程中的数值计算.........................................................5

第3章数控机床操作界面与功能....................................................6

3.1操作界面的组成与功能....................................................6

3.1.1显示屏.................................................................6

3.1.2按键或触摸屏..........................................................6

3.2操作面板的功能键与操作..................................................6

3.2.1功能键.................................................................6

3.2.2操作方法..............................................................7

3.3数控机床的坐标系与运动控制.............................................7

3.3.1坐标系.................................................................7

3.3.2运动控制..............................................................7

第4章数控车床编程与操作........................................................7

4.1数控车床编程基础........................................................7

4.1.1编程概述...............................................................7

4.1.2编程步骤...............................................................7

4.1.3编程规则与注意事项....................................................8

4.2数控车床的刀具补偿与径向进给............................................8

4.2.1刀具补偿..............................................................8

4.2.2径向进给..............................................................8

4.2.3刀具补偿与径向进给的编程实现........................................8

4.3数控车床的加工实例.......................................................8

4.3.1车削外圆..............................................................8

4.3.2车削内孔..............................................................8

4.3.3车削螺纹..............................................................9

4.3.4车削成形面............................................................9

第5章数控铳床编程与操作........................................................9

5.1数控铳床编程基础........................................................9

5.1.1基本概念...............................................................9

5.1.2编程步骤...............................................................9

5.1.3常用编程指令.........................................................10

5.2数控铳床的刀具补偿与轴向进给...........................................10

5.2.1刀具补偿.............................................................10

5.2.2轴向进给.............................................................10

5.3数控铳床的加工实例......................................................10

5.3.1工件分析..............................................................10

5.3.2编程与操作............................................................10

第6章数控加工中心编程与操作...................................................11

6.1数控加工中心编程基础....................................................11

6.1.1数控加工中心概述......................................................11

6.1.2编程基本概念..........................................................11

6.1.3编程坐标系............................................................11

6.1.4编程指令..............................................................11

6.1.5编程格式..............................................................12

6.2数控加工中心的刀具补偿与换刀...........................................12

6.2.1刀具补偿..............................................................12

6.2.2刀具补偿参数设置......................................................12

6.2.3换刀..................................................................12

6.2.4换刀指令..............................................................12

6.3数控加工中心的加工实例..................................................12

6.3.1实例一：平面加工......................................................12

6.3.2实例二：孔加工........................................................12

6.3.3实例二：轮廓加工......................................................12

6.3.4实例四：复杂零件加工..................................................12

第7章数控电火花线切割机床编程与操作..........................................13

7.1数控电火花线切割机床编程基础...........................................13

7.1.1数控电火花线切割机床概述.............................................13

7.1.2编程基本知识..........................................................13

7.1.3编程步骤..............................................................13

7.2数控电火花线切割机床的电极与工件装夹...................................13

7.2.1电极丝的选择与装夹....................................................13

7.2.2工件的装夹与找正......................................................13

7.3数控电火花线切割机床的加工实例.........................................13

7.3.1实例概述..............................................................14

7.3.2加工参数..............................................................14

7.3.3加工程序..............................................................14

第8章数控机床的调试与验收.....................................................14

8.1数控机床的调试方法与步骤...............................................14

8.1.1调试前的准备工作......................................................14

8.1.2数控机床调试步骤......................................................15

8.2数控机床的验收标准与流程...............................................15

8.2.1验收标准..............................................................15

8.2.2验收流程..............................................................15

8.3数控机床调试与验收中的注意事项.........................................15

第9章数控机床的维护与故障排除.................................................16

9.1数控机床的日常维护与保养...............................................16

9.1.1日常检查..............................................................16

9.1.2定期保养..............................................................16

9.1.3操作注意事项..........................................................16

9.2数控机床的故障诊断与排除方法..........................................16

9.2.1故障诊断.............................................................16

9.2.2故障排除方法.........................................................16

9.3常见故障案例分析........................................................17

第10章数控机床操作与编程技能拓展.............................................17

10.1高效率编程技巧........................................................17

10.1.1程序结构优化........................................................17

10.1.2刀具路径优化.........................................................17

10.1.3刀具半径补偿.........................................................17

10.1.4高速切削技术........................................................18

10.2数控机床加工工艺优化.................................................18

10.2.1机床参数设置........................................................18

10.2.2刀具选择与布局......................................................18

10.2.3机床热变形控制......................................................18

10.2.4加工过程监控........................................................18

10.3数控机床在智能制造中的应用摸索......................................18

10.3.1数控机床与工业集成..................................................18

10.3.2数控机床与智能传感器结合...........................................18

10.3.3数控机床与大数据分析................................................18

10.3.4数控机床在云计算中的应用...........................................18

第1章数控机床概述

1.1数控机床的基本概念

数控机床是一种采用数字控制技术进行控制的机床，它是集机械、电子、液

压、气动等技术于一体的现代化加工设备。通过数控系统对机床的运动轨迹、加

工参数及辅助功能进行程序控制，实现工件的高精度、高效率加工。数控机床在

机械制造、航空、航天、汽车等行业具有广泛的应用。

1.2数控机床的分类与组成

（1）按数控系统类型分类

（1）数控车床：用于加工轴类、盘类等回转体零件；

（2）数控铳床：用于加工平面、曲面、模具等零件；

（3）数控磨床：用于加工高精度、高表面质量的内、外圆及平面等；

（4）数控馍床：用于加工箱体、壳体等零件；

（5）数控加工中心：集铳、钻、像、攻丝等功能于一体，适用于复杂零件

的加工。

零件加工。

图形编程语言：直观易懂，便于操作，但受限于图形界面，编程灵活性较低。

高级编程语言：编程效率高，通用性强，但学习曲线较陡峭，对操作者编程

能力要求较高。

2.2编程的基本规则与格式

数控机床编程遵循以下基本规则：

（1）程序结构：数控程序由若干个程序段组成，每个程序段包括一个或多

个指令。

（2）指令格式：韦令通常由地址代码、数值和分隔符组成。

（3）地址代码：表示指令所作用的功能或轴，如G代码、M代码等。

（4）数值：表示帝令的具体参数，如坐标值、速度等。

（5）分隔符：用于分隔地址代码、数值及程序段，如逗号、分号等0

编程格式如下：

（1）程序开始：以程序号开头，如为01000。

（2）程序段：每个程序段以地址代码、数值和分隔符组成，如G90GoiX100

YlOOo

（3）程序结束:以M30或M02指令结束程序。

2.3编程中的数值计算

在数控机床编程过程中，数值计算主要包括以下方面：

（1）坐标计算：根据零件图纸和加工要求，计算各轴的坐标值。

（2）速度计算：根据切削条件、机床功能等因素，计算切削速度、进给速

度等。

（3）刀具补偿计算：根据刀具磨损、加工误差等因素，计算刀具补偿值。

（4）加工路径计算：根据零件形状和加工要求，规划加工路径，保证加工

质量。

（5）加工时间估算：根据机床功能、切削参数等，估算加工所需时间，为

生产调度提供依据。

在进行数值计算时，应注意以下事项：

（1）保证计算过程正确无误，避免因计算错误导致加工质量问题。

（2）遵循相关标准，如GB/T187342002《数控机床编程和操作》等。

（3）充分考虑机床功能、切削条件等因素，保证计算结果具有实际指导意

义。

第3章数控机床澡作界面与功能

3.1操作界面的组成与功能

数控机床的操作界面主要包括显示屏、按键或触摸屏等组成，其功能是对数

控机床进行程序输入、参数设置、操作控制及状态监控等。

3.1.1显示屏

显示屏用于显示数控系统当前的状态、程序信息、警报提示以及操作指南等。

其主要功能如下：

（1）实时显示机床运行状态；

（2）显示编程与参数设置界面：

（3）显示故障诊断与警报信息；

（4）提供操作指南及帮助信息。

3.1.2按键或触摸屏

按键或触摸屏用于输入指令、选择功能、调整参数等操作。其主要功能如下:

（1）程序输入与编辑；

（2）功能选择与参数设置；

（3）启动、停止、暂停等控制操作；

（4）机床坐标与运动控制。

3.2操作面板的功能键与操作

3.2.1功能键

操作面板上的功能键主要包括：

（1）电源键：用丁开启或关闭数控系统；

（2）模式选择键：用于切换手动、自动、回零等模式；

（3）程序操作键：用于程序的选择、启动、停止、暂停等操作；

（4）参数设置键：用于调整机床参数、坐标系参数等；

（5）坐标轴控制键：用于控制各坐标轴的运动；

（6）倍率调整键：用于调整进给速度和快速移动速度；

(7)紧急停止键：用于紧急停止机床运行。

3.2.2操作方法

操作方法如下：

(1)根据需要选择相应的功能键；

(2)通过按键或触摸屏输入指令和参数；

(3)执行操作，观察机床运行状态；

(4)根据需要调整运动速度、坐标位置等。

3.3数控机床的坐标系与运动控制

3.3.1坐标系

数控机床的坐标系主要包括：

(1)机床坐标系：以机床为基准的固定坐标系；

(2)工件坐标系：以工件为基准的可变坐标系：

(3)刀具坐标系：以刀具为基准的坐标系。

3.3.2运动控制

数控机床的运动控制包括以下几种：

(1)直线运动：包括坐标轴的进给运动和快速移动；

(2)圆弧运动：包括圆弧插补和螺旋插补；

(3)旋转运动：控制刀具或工件的旋转；

(4)复合运动：直线运动与圆弧运动的组合。

通过操作界面和功能键，操作者可以实现对数控机床的运动控制，完成各种

加工任务。

第4章数控车床编程与操作

4.1数控车床编程基础

4.1.1编程概述

数控编程是利用数控系统对机床进行控制的过程，主要包括手工编程和计算

机辅助编程。本章主要介绍数控车床的手工编程技术。

4.1.2编程步骤

(1)分析加工工艺;

(2)确定加工路线;

（3）编写数控程序；

（4）程序输入与防真；

（5）实际加工。

4.1.3编程规则与注意事项

（1）编程格式要规范，便于阅读与修改；

（2）合理设置加工参数，保证加工质量；

（3）注意刀具的选用与切削参数的设置；

（4）遵循机床操作规程，保证安全。

4.2数控车床的刀具补偿与径向进给

4.2.1刀具补偿

（1）刀具半径补偿：用于修正刀具半径与实际加工轮廓的差异；

（2）刀具长度补偿：用于修正刀具长度与工件加工表面的差异.

4.2.2径向进给

径向进给是指刀具沿工件径向移动进行切削的过程。合理设置径向进给可以

保证加工质量和提高加工效率。

4.2.3刀具补偿与径向进给的编程实现

（1）刀具补偿编程方法；

（2）径向进给编程方法；

（3）刀具补偿与处向进给编程实例。

4.3数控车床的加工实例

4.3.1车削外圆

（1）分析加工要求；

（2）确定加工参数；

（3）编写数控程序；

（4）实际加工。

4.3.2车削内孔

（1）分析加工要求；

（2）确定加工参数；

（3）编写数控程序：

（4）实际加工。

4.3.3车削螺纹

（1）分析加工要求；

（2）确定加工参数；

（3）编写数控程序；

（4）实际加工。

4.3.4车削成形面

（1）分析加工要求；

（2）确定加工参数；

（3）编写数控程序；

（4）实际加工。

通过本章学习，读者可以掌握数控车床的编程与操作技术，为实际加工操作

奠定基础。

第5章数控铳床编程与操作

5.1数控铳床编程基础

数控铳床编程是利用数控系统对铳床进行自动化加工的关键技术。本节将介

绍数控铳床编程的基本概念、编程步骤及常用编程指令。

5.1.1基本概念

（1）数控编程：根据零件加工要求，将加工过程分解为若干个有序的加工

步骤，并用数控系统能够识别的代码表示出来。

（2）数控程序：由一系列指令组成的，用于指导数控机床完成特定加工任

务的代码序列。

（3）数控指令：表示数控机床加工操作的特定代码，包括准备功能指令、

辅助功能指令和程序控制指令等。

5.1.2编程步骤

（1）分析加工要求，确定加工工艺；

（2）选择合适的刀具和切削参数；

（3）编写数控程序；

（4）输入数控程序：

（5）进行程序检验和机床调试;

（6）正式加工。

5.1.3常用编程指令

（1）G指令：准各功能指令,用于指定机床的动作；

（2）M指令：辅助功能指令,用于控制机床的辅助设备;

（3）T指令：刀具选择指令,用于选择和更换刀具；

（4）S指令：主轴转速指令,用于控制主轴的转速；

（5）F指令：进给速度指令,用于控制刀具的进给速度;

（6）X、Y、Z指令：轴位移指令，用于控制机床各轴的移动。

5.2数控铳床的刀具补偿与轴向进给

数控铳床加工过程中，刀具补偿和轴向进给是保证加工精度的重要环节。

5.2.1刀具补偿

刀具补偿是指在编程过程中，根据刀具的实际尺寸和形状，对程序中的刀具

路径进行修正，以保证加工尺寸的准确性。

5.2.2轴向进给

轴向进给是指刀具在加工过程中，沿工件轴向方向的移动。轴向进给的控制

主要包括进给速度和进给深度的设定。

5.3数控铳床的加工实例

以下是一个简单的数控铳床加工实例，以说明编程与操作过程。

5.3.1工件分析

某矩形工件,材料为45钢,尺寸为100mmX50mmX20mm,要求加工出如图

5.1所示的形状。

5.3.2编程与操作

（1）选择刀具：TL直径为10mm的平底铳刀;

（2）设定主轴转速：S1000；

（3）设定进给速度：F200；

（4）编写数控程序：

N1G21（设定单位为毫米）

N2G90（设定绝末编程）

N3G40（取消刀具补偿）

N4G17（设定为XY平面）

N5T1M6（选择刀具，换刀）

N6S1000M3（设定主轴转速,启动主轴）

N7GOXOYOZ5（快速定位至起始点）

N8Z10（下降至加工深度）

N9G1X100YOF200（沿X轴加工至100mm）

N10GOZ5（快速提升至安全高度）

NilY50（沿Y轴移动至50mm）

N12G1XOF200（沿X轴加工至原点）

N13GOZ5（快速提升至安全高度）

N14M5（停止主轴）

N15M30（程序结束）

（5）输入数控程序，进行程序检验和机床调试；

（6）正式加工。

第6章数控加工中心编程与操作

6.1数控加工中心编程基础

6.1.1数控加工中心概述

数控加工中心是一种高效、精密的数控机床，广泛应用于航空、航天、汽车、

模具等制造业。本章主要介绍数控加工中心的编程与操作技术。

6.1.2编程基本概念

数控编程是根据零件加工要求，利用编程软件或手工编制程序，控制数控机

床完成零件加工的过程。编程基本概念包括：编程坐标系、编程指令、编程格式

和编程技巧。

6.1.3编程坐标系

编程坐标系是编程的基础，包括机床坐标系、工件坐标系和局部坐标系。合

理选择坐标系有利于简化编程、提高加工精度。

6.1.4编程指令

数控加工中心编程指令包括：G代码、M代码、T代码、S代码、F代码等。

掌握各类指令的功能和使用方法，是编程的关键。

6.1.5编程格式

编程格式包括线性编程、圆弧编程、孔加工编程等。编程格式应符合国家标

准和机床厂家要求，保证程序的正确性和可靠性。

6.2数控加工中心的刀具补偿与换刀

6.2.1刀具补偿

刀具补偿是数控加工中心编程中的重要环节，主要包括径向补偿和轴向补

偿。正确设置刀具补偿，可以提高加工精度和效率。

6.2.2刀具补偿参数设置

刀具补偿参数包括：刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具角度补偿等。设置

刀具补偿参数时，应遵循“就近原则”和“最小切削长度原则”。

6.2.3换刀

数控加工中心在加工过程中，需要根据不同的加工要求更换刀具。掌握换刀

的方法和技巧，可以提高加工效率。

6.2.4换刀指令

换刀指令包括：T代码、M代码等。编程时，应根据加工顺序和换刀要求，

合理安排换刀指令。

6.3数控加工中心的加工实例

6.3.1实例一：平面加工

本实例主要介绍平面加工的编程与操作，包括加工工艺、编程指令、刀具选

择等。

6.3.2实例二：孔加工

本实例主要介绍孔加工的编程与操作，包括加工工艺、编程指令、刀具选择

等。

6.3.3实例三：轮廓加工

本实例主要介绍轮廓加工的编程与操作，包括加工工艺、编程指令、刀具选

择等。

6.3.4实例四：复杂零件加工

本实例主要介绍复杂零件加工的编程与操作，包括加工工艺、编程指令、刀

具选择等。

通过本章学习，读者应掌握数控加工中心编程与操作的基本技能，为实际生

产中的应用奠定基础。

第7章数控电火花线切割机床编程与操作

7.1数控电火花线切割机床编程基础

7.1.1数控电火花线切割机床概述

数控电火花线切割机床是利用高速运动的金属丝（电极丝）和工件之间的电

火花腐蚀作用进行加工的一种高精度特种加工机床。本章主要介绍数控电火花线

切割机床的编程与操作技术。

7.1.2编程基本知识

数控电火花线切割机床编程主要包括坐标系统、程序格式、指令代码和参数

设置等内容C了解这些基本知识，有助于正确编写和修改加工程序。

7.1.3编程步骤

（1）分析加工图纸，确定加工工艺。

（2）选择合适的电极丝直径、工件材料和切割参数。

（3）根据加工要求，绘制加工程序图形。

（4）编写加工程序。

（5）检查程序，进行模拟加工。

（6）将加工程序输入数控系统。

7.2数控电火花线切割机床的电极与工件装夹

7.2.1电极丝的选择与装夹

（1）选择电极丝直径，应考虑工件材料、切割速度和加工精度等因素。

（2）电极丝装夹要牢固，防止切割过程中电极丝松动。

7.2.2工件的装夹与找正

（1）工件装夹前，要清洁工件表面，保证装夹牢固。

（2）采用找正块或百分表进行工件找正，保证加工精度。

（3）工件装夹时要留有足够的切割余量。

7.3数控电火花线切割机床的加工实例

以下是一个简单的数控电火花线切割机床加工实例。

7.3.1实例概述

本实例为加工一个矩形工件，材料为45钢，尺寸为100nmiX5（）niniXl（）niTi。

7.3.2加工参数

电极丝直径：0.18mm

切割速度：80nlm/口in

脉冲宽度：200ns

脉冲间隔：100us

工件装夹：采用平口钳装夹工件。

7.3.3加工程序

N1G90（绝对编程）

N2G40（取消径向补偿）

N3G49（取消刀具补偿）

N4T0202（选择电极丝直径为0.18mm）

N5M03S80（开启主轴,设定切割速度为80mm/min）

N6GOOX0Y0（快速定位至加工起点）

N7G01X100Y0（直线切割）

N8G01X100Y50

N9G01X0Y50

N10G01X0Y0

NilM05（关闭主轴）

N12M30（程序结束）

注意：实际加工过程中，需根据工件材料和加工要求调整切割参数和加工程

序。本实例仅供参考。

第8章数控机床的调试与验收

8.1数控机床的调试方法与步骤

8.1.1调试前的准备工作

在开始数控机床调试之前，需保证以下准备工作已完成：

（1）检查机床外观，确认无破损、漏油等现象。

（2）检查机床电气系统，确认各部件连接正常，无松动、短路等现象。

（3）检查机床液压、气动系统，确认压力正常，无泄漏现象。

（4）准备调试所需工具、量具及调试程序。

8.1.2数控机床调试步骤

（1）开机自检：启动数控机床，进行开机自检，保证各系统正常工作。

（2）参数设置：根据机床型号和工艺要求，设置合适的系统参数。

（3）机床回零：进行机床回零操作，保证各轴运动正常。

（4）单轴运动调试：分别调试各轴的运动，确认运动方向、速度、加速度

等参数正确。

（5）联动调试：调试各轴之间的联动，保证加工过程中各轴配合顺畅。

（6）加工调试：运行调试程序，进行实际加工，观察加工结果是否符合要

求。

（7）故障排查：在调试过程中，如遇到故障，需及时排除.

8.2数控机床的验收标准与流程

8.2.1验收标准

（1）机床功能：确认机床功能指标符合合同要求，如加工精度、切削速度

等。

（2）系统功能：检查数控系统各项功能是否正常，如自动报警、故障诊断

等。

（3）机床安全：确认机床安全防护装置齐全，操作安全可靠。

（4）附件及工具：检查附件、工具是否齐全，功能正常。

8.2.2验收流程

（1）准备工作：验收人员熟悉验收标准，准备好验收工具、量具等。

（2）机床验收：按照验收标准，对机床进行功能、功能、安全等方面的检

查。

（3）加工验收：进行实际加工，观察加工质量、加工效率等指标。

（4）验收报告：整理验收结果，填写验收挨告。

（5）验收反馈：将验收结果反馈给机床供应商，协商解决存在的问题。

8.3数控机床调试与验收中的注意事项

（1）严格按照调试与验收流程进行操作，保证安全、高效。

（2）在调试过程中，密切观察机床运行状态，发觉异常及时处理。

（3）验收过程中，保证数据准确，避免主观判断。

（4）对机床调试与验收中遇到的问题，及时与供应商沟通，寻求解决方案。

（5）验收合格后，对机床进行定期保养，保证机床长期稳定运行。

第9章数控机床的