课题3.1程序设计(教学设计)-《数控车床编程与操作》同步教学（机工版）

课题三 编程基础知识 3.1程序设计 课题：程序设计 课型：新知课 教学时间：4节 教学目的与要求： 1、了解一个完整程序的基本构成。 2、会选择编程坐标系统。 3、掌握G、S、M、F、T功能的使用方法。 重点： 1、了解一个完整程序的基本构成。 2、会选择编程坐标系统。 3、掌握G、S、M、F、T功能的使用方法。 难点： 掌握G、S、M、F、T功能的使用方法。 教法教具：课堂理论教学。 学法指导：学生课前要先预习本节内容，课间要认真听老师讲课，课后要复习巩固。 新课引入：上一节课同学们都解了数控车床的加工原理，那么数控车床之所以能够自动的加工工件原因是什么呢？从而引出加工程序的基本构成及编程的常用代码。 教学内容： 一、数控车床坐标轴与运动方向 为了简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制定了统一的标准，规定直线进给坐标轴，用X、Y、Z表示基本坐标轴，其相互关系用右手定则决定。 1、 数控车床坐标轴和方向命名原则 (1) 用右手直角笛卡儿坐标定义原则（见图3-1所示） 图 3-1　直角坐标系 (2)数控车床的Z坐标轴规定为传递切削动力的主轴线方向；X坐标轴规定为水平方向，X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横向滑板，规定远离卡盘中心方向为正方向。就（见图3-2所示） 图3-2数控车床坐标轴及其方向 2、数控车床坐标系的确定与应用 （1）先确定Z轴，Z轴是传递切削动力的主要轴，然后再确定其X轴。 （2）数控车床坐标系的原点一般定义在卡盘中心线与中间端面交点。 二、数控车床坐标系 1、数控车床坐标系 （1）机床坐标系 数控车床生产厂家按照笛卡儿规则，在数控车床上建立一个Z轴与X轴的直角坐标系，称为机床坐标系。 （2）机床原点 机床坐标系的零点称为机床原点，是机床上的一个固定点，一般定义在主轴旋转中心线与车头端面的交点或参考点上。 （3）参考点 参考点为机床上一固定点，由X方向与Z方向的机械挡块或系统定义的位置来确定，一般设定在Z、X轴正向最大位置，位置的设定由制造商定义。 2、编程坐标系 编程人员选择工件图样上的某一已知点为原点（也称为程序原点），建立一个新的坐标系，称为编程坐标系。 （1）选择编程原点 ： 　　从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算误差，应选择一个合理的编程原点。 车削零件编程原点的 X向零点应选在零件的回转中心。Z向零点一般应选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。车削零件的编程原点选择见图3-3： 图3-3车削零件的编程坐标原点 3、工件坐标系 操作者通过对刀等方式将编程坐标系的原点移到数控车床上，此时在数控车床上建立的坐标系称为工件坐标系。其原点一般选择在轴线与工件右端面、左端面或其他位置的交点上，工件坐标系的Z轴一般与主轴轴线重合。车削零件的工件坐标原点选择见图3-4： 图3-4车削零件的工件坐标原点 4、对刀点 将编程坐标系原点转换成机床坐标系的已知点并成为工件坐标系的原点，这个点就称为对刀点。 5、起刀点 起刀点是零件程序加工的起始点。 6、换刀点 在零件车削过程中需要自动换刀，为此必须设置一个换刀点，该点应离开工件有一定距离，以防止刀架回转换刀时刀具与工件发生碰撞。换刀点通常分为两种类型，即固定换刀点和自定义换刀点。 7、选择起刀点、换刀点的位置通常要注意：①方便数学计算和简化编程 ②容易找正对刀 ③便于加工检查 ④引起的加工误差小 ⑤不要与机床、工件发生碰撞 ⑥方便拆卸工件 ⑦空行程不要太长 三、编程坐标 编程坐标分为绝对坐标（X、Z）、相对坐标（U、W）和混合坐标（X/Z,U/W）。 1.绝对坐标(X、Z) 各点坐标参数以到坐标原点的距离作为参数值。 2．相对坐标（U、W） 某点的坐标参数以到另外一点的距离作为参数值，即指令从前面一个位置到下一个位置的距离作为参数值。 3.混合坐标（X/Z,U/W） 绝对坐标和相对坐标同时使用，即在同一个程序段中，可使用X或U,Z或W。 4..直径坐标 X坐标参数值为直径。 5.半径编程 X坐标参数值为半径值 四、初态、模态 1、初态 指运行加工程序之前的系统编程状态，即机器里面已设置好的，一开机就进入的状态，例如：G98、G00。 2、模态 一种连续有效的指令。指相应字段的值一经设置，以后一直有效，直到某程序段有对该字段重新设置。设置之后，如果是同一组的也可以使用相同的功能，而不必再输入该字段。 例如：N30 G90 X32 Z-0 F80; N40 X30: ……. N… G02 X30 Z-30 R5 F50: N… G01 Z-30 F30; 五、程序构成 在数控车床上加工零件，首先要编制程序，然后用该程序控制机床的运动。数控指令的集合称为程序。在程序中根据机床的实际运动顺序书写这些指令。 1.程序结构 一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干程序段、程序结束部分组成。一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。 下面是一个完整的数控加工程序，该程序由程序号开始，以M30结束。 程序 说明 O1234 程序开始 N10 T0101 G95 M3 S500； 程序段1 N20 G0 X100 Z100； 程序段2 N30 G0 X26 Z0； 程序段3 N40 G1 X0.0 F0.1； 程序段4 N50 Z1； 程序段5 N60 G0 X100； 程序段6 N70 Z100； 程序段7 N80 M30； 程序结束 （1） 程序号 零件程序的起始部分一般由程序起始符号%（或O）后跟1—4位数字（0000～9999）组成，如：%123，O1234等。 （2）程序段的格式和组成 程序段的格式可分为地址格式、分割地址格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。其中以可变程序段格式应用最为广泛，所谓可变程序段格式就是程序段的长短是可变的。 例如： N10 G01 X40.0 Z-30.0 F200 ； 程序段号 功能字 坐标字 给速度功能字 程序段结束 （3）“字” 一个“字”的组成如下所示： Z - 30.0 地址符 符号（正、负号） 数据字（数字） 程序段号加上若干程序字就可组成一个程序段。在程序段中表示地址的英文字母可分为地址和非尺寸地址两种。表示尺寸地址的英文字母有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、DERH共18个字母。表示非尺寸地址有N、G、F、S、T、M、L、O等8个字母。 2．主轴转速功能字S 主轴转速功能字的地址符是 S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。 （1） 有变速箱的:用S1（第一档）、S2（第二档） （2） 无变速箱的：直接输入转速，例如S100、S210、S500等。 3. 进给功能字（切削速度）F 进给功能字的地址符是 F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。 单位：G98为每分钟进给，mm/min:G99为每转进给，mm/r。 （1） G00为快速定位，没有F值，速度由倍率控制快慢。 （2） 切削进给速度要有F值，F值的快慢也可在进给倍率中控制。 例如：G00 X32 Z2； G90 X24 Z-20 F50; G90 X20 Z-15 F60; 4、刀具功能字T 刀具功能字的地址符是 T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。T后第一、二、位是刀号，第三、四位是刀补号。 例：T0100 T0200 T0300 T0400无刀补，如T0200为2号刀无刀补。 T0101 T0202 T0303 T0404有刀补，如T0202为2号刀，执行2号刀补。 5、辅助功能字M 辅助功能字的地址符是 M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，见表3.1 表 3.1 M功能字含义表 M功能字 含 义 M00 程序停止 M01 程序有条件停止 M02 程序结束 M03 主轴正转 M04 主轴反转 M05 主轴旋转停止 M06 换刀 M07 2号冷却液开 M08 冷却液开 M09 冷却液关 M30 程序停止并返回起点 M98 调用子程序 M99 返回子程序 6、准备功能字G 准备功能字的地址符是 G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。后续数字一般为1～3位正整数，见表3.2。 表 3.2 G功能字含义表 G功能字 组别 功能 G00 01 快速定位 G01 直线插补（切削进给） G02 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补 G04 00 暂停 、准停 G28 00 返回参考点（机械原点） G32 01 螺纹切削 G33 Z轴攻螺纹循环 G34 变螺距螺纹切削 G50 00 坐标系设定 G65 00 宏程序命令 G70 00 精车削加工循环 G71 外圆/内圆粗切循环 G72 端面粗切循环 G73 成型车削固定循环 G74 端面深孔钻循环 G75 外圆，内圆切槽循环 G76 复合螺纹切削循环 G90 01 外圆/内圆车削循环 G92 螺纹切削循环 G94 端面车削循环 G96 02 恒线速度控制 G97 取消恒线速度 G98 03 每分钟进给 G99 每转进给 G代码的使用方法： （1）一次性G代码----只有在被指令的程序段中有效的代码。例如：G04(暂停)，G50（坐标设定），G70～G75（复合型车削固定循环）。 （2）模态G代码----在同组其他代码指令前一直有效，即表中01组的G代码。例如：G00（定位），G01、G02、G03(插补)，G90、G92、G94（单一型固定循环）。 （3）初态G代码----即系统里面已经设置好的，一开机就进入的状态。初态也是摸态。例如；G98、G00。 【小 结】： 本次课主要对数控车床坐标系统，程序结构、程序字符与代码、字与字的功能类别、程序格式进行了学习，这些内容是学习好数控编程这门课的基础。 【课 外 作 业】： 1、 什么叫坐标原点？ 2、 什么叫程序起点？ 3、 编程坐标有几种？ 4、 什么叫初态？ 5、 什么叫摸态？ 学科网（北京）股份有限公司 $$