实习教案

编号：GJQD-05-5-01 课题名称 版本：A/0 授课时数 计划课日 需用课日 本课题授课时间范围 20 年 月 日至 20 年 月 日 第 周至第 周 项目一：数控车床操作基础 分 课 题 任务3、数控车床的程序编辑及程序输入 教 学 目 的 要 求 1．了解数控车床编程的定义、分类、步骤、特点与要求。 2．掌握数控车床编程常用功能指令。 3．掌握数控车床编程的程序与程序段格式。 4．掌握数控车床程序手工输入与编辑的方法。 重点：了解数控车床编程的定义、分类、步骤、特点与要求。 难点：掌握数控车床编程的程序与程序段格式，手工输入与编辑的方法。 实习设备和材料 本任务通过实际操作GSK980TA数控车床的数控系统操作面板，完成数控车床程序输入与编辑任务。同时，掌握数控编程、数控程序及程序段格式、数控系统常用功能等理论知识。 1

§任务3、数控车床的程序编辑及程序输入 一、数控车床编程内容 程序编制——从分析零件图样到获得数控车床所需的加工程序并进行程序校核的过程。 数控车床程序编制的过程 数控车床加工程序的编制 程序编制内容 说明 包括对零件轮廓的分析，对零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技分析零件图样 术要求的分析，对零件材料、热处理等要求的分析。 合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方法、刀具及切确定加工工艺 削参数等；同时还要考虑所用数控车床的指令功能，充分发挥数控车床的效能；加工路线要短，正确地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数。 根据零件图的几何尺寸确定工艺路线及设定坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、数值计算 两几何元素的交点或切点的坐标值，有的还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状比较复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件），可用计算机进行辅助计算。 加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，就可根据数控系统规定的功编写加工程序 能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。此外，必要时还应附上加工示意图以及必要的说明。 有时，需要把编制好的加工程序的内容记录在控制介质上，如磁带、软制作控制介质 盘等，便于输入到数控系统中。一般情况下，加工程序是通过手工输入或通信传输送入数控系统的。 加工程序必须经过校验和试切削才能正式使用，通常可以通过数控车床的空运行来检查程序格式有无出错，或用模拟仿真软件来检查刀具加工轨迹的正误，根据加工模拟轮廓的形状与图纸对照检查。但是，这些方法仍无法检查出刀具偏置误差和编程计算不准而造成的零件误差大小，切削用量是否合适，刀具断屑效果和工件表面质量是否达到要求。所以必须采用首件试切的方法来进行实际效果的检查，以便对程序进行修正。 2

程序校核

二、数控车床程序编制的方法 1．手工编程 手工编程——从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都由人工完成的编程方法。 优点：  对于加工形状简单（如直线与直线或直线与圆弧组成的轮廓）、计算量小、程序不多的零件时，快捷、简便；  不需要具备特别的条件（价格较高的自动编程机及相应的硬件和软件等）；  对机床操作者或程序员不受特别条件的制约；具有较大的灵活性和编程费用少等。 缺点：对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定困难，出错的概率增大，有时甚至无法编出程序。 2．自动编程 自动编程——编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言编制成源程序输入到计算机中或将零件的几何图形绘制到计算机上，利用计算机专用软件，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单的编程方法。 优点：编程速度快、周期短、质量高、使用方便等。 自动编程使得一些计算繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成。与手工编程相比，自动编程可提高编程效率数倍乃至数十倍，零件愈是复杂，其技术经济效果愈是显著。

三、数控车床编程的基础知识 1．编程坐标系和编程原点 编程坐标系——针对某一工件并根据零件图样建立的坐标系。 编程坐标系的原点称为工件编程原点，工件编程原点可浮动，用来确定工件轮廓坐标值。 数控车削加工中，工件的编程坐标系一般与工件坐 编程坐标系与编程原点 确定工件编程原点的原则： （1）工件编程原点的位置在给定的图样上应为已知； （2）在该点建立的坐标系中，各几何要素关系应简洁明了，便于坐标值的确定； （3）编程原点应尽可能选在零件的设计基准或工艺基准上，以使加工引起的误差最小。 3 2．绝对坐标与相对（增量）坐标 绝对坐标与相对（增量）坐标 分类 定义 举例 图示 刀具从A点移动到B 指刀具刀位点点，使用B点的坐标值，绝对坐标值 相对于编程坐标其指令如下： 系原点的坐标值。 X30.0 Z70.0； 指刀具刀位点 刀具从A点移动到B相对（增量）运动终点相对于点，其指令如下： 坐标值 起点在相应坐标U－30.0 W－40.0； 方向上的增量值。 编写程序时，需要给定轨迹终点或目标位置的坐标值，按编程坐标值类型可分为：绝对坐标编程、相对（增量）坐标编程和混合坐标编程三种编程方式。 绝对坐标编程、相对（增量）坐标编程和混合坐标编程 分类 定义 绝对坐标编程 相对（增量）坐标编程 混合坐标编程 使用X、Z轴的绝对坐标值（用X、Z表示）编程。 使用X、Z轴的相对位移量（用U、W表示）编程。 允许在同一程序段中，X、Z轴分别使用绝对编程坐标值和相对（增量）位移量编程。 3．直径、半径方式编程 直径/半径两种编程方式可通过准备功能指令G22/G23指定。对数控车床而言，开机默认为直径方式编程。 绝对坐标编程、相对（增量）坐标编程和混合坐标编程，对于X轴，可使用直径编程或半径编程。

4

四、数控车床程序的结构 1．加工程序的结构 程序——数控车床加工中，为使数控车床运行而送到数控系统中的一组指令。 程序组成：程序号+程序内容+程序结束 程序组成 程序组成 说明 程序号为程序的开始部分，为了区别存储器中的程序，每个程序都要有程序程序号 编号，在编号前采用程序编号地址码。程序号通常由字符“O”、“P”、“%”及后跟数字来表示。 程序内容是整个程序的核心，由许多程序段组成，每个程序段由一个或若干程序内容 个字组成，每个字又由地址符和数字字符组成。在程序中能作指令的最小单位是字。 程序结束 以程序结束指令M02、M03等作为整个程序结束的符号，来结束整个程序。 加工程序结构举例 加工程序 O0001； N10 G50 X100.0 Z100.0； N20 M03 S500 N30 T0101 N40 G00 X50.0 Z2.0 …… …… N220 M30 加工程序的结构说明 程序号 程序内容 程序结束 数控车床加工中，零件加工程序的结构形式，还随数控系统功能的强弱而略有不同。对功能较强的数控系统，加工复杂零件时，加工程序还可分为主程序和子程序。 2．程序段格式 N007 G01 X50 Z30 F140 S300 T0101 M03 LF 程序段号准备功能字坐标功能字进给功能字主轴转速字刀具功能字辅助功能字程序段结束字 程序段格式举例 5 （1）程序段号。由地址码N和后面的若干位数字组成。 （2）功能字。功能字主要包括：准备功能字（G功能字）、进给功能字（F功能字）、主轴转速功能字（S功能字）、刀具功能字（T功能字）和辅助功能字（M功能字）。各功能字均由相应的地址码和后面的数字组成。 （3）坐标功能字。由地址码、+、－符号及绝对（或增量）数值构成。坐标功能字的地址码有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D、H等。 （4）程序段结束。写在每一程序段之后，表示程序结束。当用“EIA”标准代码时，结束符为“CR”；用“ISO”标准代码时为“NL”或“LF”；有的用符号“；”或“*”表示；有的直接回车即可。 通常程序段格式为可变程序段格式。并不是所有程序段都必须包括所有功能字，有时一个程序段内可仅包括其中一个或几个功能字也是允许的。 五、数控车床的基本功能 数控车床常用的功能指令：  准备功能G功能  辅助功能M功能  刀具功能T功能  主轴转速功能S功能  进给功能F功能 1． 准备功能G功能 准备功能G功能又称G指令或G代码。 准备功能指令=字地址G+两位数字（少数使用三位数字） G后面两位数字决定准备功能的意义。 它主要是用来指令机床进行加工运动 和插补方式的功能。 G指令格式 G指令有非模态和模态两种类型，非模态G指令只有在被指定的程序中才有意义，而模态G指令在同组其他的G指令出现以前一直有效。

6

不同数控系统G代码功能并不一致，使得不同数控系统的编程差异较大。编程时，必须按照所用数控系统的说明书的具体规定使用，不可张冠李戴。 2.辅助功能M功能 辅助功能M功能又称M指令或M代码。 辅助功能指令=字地址M+两位数字（少数使用三位数字）。 与数控系统插补器运算无关， 主要是数控机床加工、操作 时的一些辅助动作的开/关功 能，如主轴的正、反转，切 削液的开、关等。 M代码格式 数控机床的M代码与G代码一样，标准化的程度不高，指定代码少，不指定和永不指定代码多。M功能代码常因数控系统生产厂家及机床结构的差异和规格的不同而有所差别。因此，编程人员必须熟悉具体所使用数控系统的M功能代码的功能含义，不可盲目套用。 3．刀具功能T功能 刀具功能也称为T功能，用于指令加工中所用刀具号及自动补偿编组号的地址字，其自动补偿内容主要指刀具的刀位偏差及刀具半径补偿。 刀具功能的规定 说明 应用 举例 两位数规定的格式为T××，T后面的数T23表示将2号刀转到切字用来指定刀具和刀具补偿号，首位数削位置，并执行第3组刀具经济型数控系字一般表示刀具号，常用0～8共9个数补偿值。 两位数 统一般采用两位字，其中0表示不转刀，末位数表示刀T10表示将1号刀转到切数的规定。 具补偿的编组号，常用0～8共9个数字，削位置，不执行刀补，补偿其中0表示不执行刀补，补偿量为零。 量为零。

7

规定 T0203表示将2号刀转到刀具较多的数四位数规定的格式为T××××，T切削位置，并执行第3组刀控车床或车削中后面数字前2位为刀具号，后2位为刀具补偿值。 四位数 心，其数控系统一具补偿的编组号或同时为刀尖圆弧半径T0100表示将1号刀转到般采用四位数的补偿的编组号。 切削位置，不执行刀补，补规定。 偿量为零。 4．主轴功能S功能 主轴功能S功能用于控制主轴的转速 主轴功能=地址S+数字。 目前有S2（两位数），S4（四位数）的表示法，即S××和S××××。 无级调速功能的数控车床，可由后续数字直接指令其主轴的转速（r/min），如S1300即表示主轴转速1300 r/min。 具有恒线速度切削功能的数控车床，其加工程序中的S指令既可指令恒定转速（r/min），也可指令车削时的恒定线速度（m/min），即车削时，其主轴转速随着车削直径的变化而自动变化，始终保持线速度为给定的恒定值。 G96和G97的应用 指令 说明 应用 举例 G96 G96 S200 M03； 车削加工时由数控系统自动控制主 车削端面或工件直径 表示主轴正转使切削点的线轴的转速变化以保持恒定的线速度。 变化较大时使用。 速度为200m/min。 G97 一般在车螺纹或车削 G97 S200 M03； 设定主轴转速为恒转速并取消恒线工件直径变化不大时使 表示主轴以2000r/min转速速度控制。 用。 正转。 5．进给功能F功能 进给功能——用来指定刀具相对于工件运动速度的功能。 进给功能=地址符F+数字。 进给功能的种类 种类 每分钟进给 单位 mm/min 说明 每分钟进给通过准备功能字G98来指定，其值为大于零的常数。 每转进给通过准备功能字G99来指定。 举例 G98 G01 X100； 进给速度为100mm/min G99 G01 X20.0 F0.2； 进给速度为0.2mm/r 每转进给 mm/r 8

在加工米制螺纹过程中，常使用每转进给来指定进给速度，该进给速度即表示螺纹的螺距或导程。 六、数控车床程序输入与编辑的操作步骤 数控车床程序输入与编辑的操作步骤 任务 操作步骤 （1）按编辑键，进入编辑运行方式； （2）按下“程序”功能键； （3）输入地址O，输入程序号 (如O1000)，按下 “INSERT”键； （4）按下 “EOB”键； （5）再次按下“INSERT”键即可在程序编辑界面上完成新程序“O1000”的输入。 操作面板按钮图标 创 建 程 序 编辑键 PROG INSERT EOB 调 用 内 存 中 储 存 的 程 序 （1）按编辑键，进入编辑运行方式； （2）按下“程序”功能键； 编辑键 PROG （3）输入地址O，输入要调用的程序号（如O1000）； （4）按下光标向下移动键即可完成程序“O1000”的调用。 光标向下移动键 （1）按编辑键，进入编辑运行方式； 删 （2）用光标移动键检索到将要删除的程序段地址N 除 （如N0010）； 程 （3）按下“EOB”键； 序 （4）按下“DELETE” 键，即可将当前光标所在的程序段段 删除。 编辑键 EOB DELETE 程 序 字 的 检 索 按编辑键，进入编辑运行方式。用光标移动键检索，按下光标向左或向右移键，光标将在屏幕上向左或向右移动 一个地址字。按下光标向上或向下移动键，光标将移动到上一个或下一个程序段的开头。按下“PAGE”键，光标将向前或向后翻页显示。 编辑键 光标移动键 翻页键 9

任务 操作步骤 操作面板按钮图标 跳 到 程 按编辑键，进入编辑运行方式。按下 “RESET”键即可 序 使光标跳到程序开头。 开 编辑键 RESET 头 程 序 按编辑键，进入编辑运行方式。用光标移动键检索到要字 插入位置前的字，键入要插入的地址字和数据，按下 的 “INSERT”键即可完成插入。 插 入 编辑键 光标移动键 INSERT 程 序 按编辑键，进入编辑运行方式。用光标移动键检索到将 字 要替换的字，键入要替换的地址字和数据，按下“ALTER”的 编辑键 光标移动键 键即可完成替换。 替 换 ALTER 程 序 字 按编辑键，进入编辑运行方式。用光标移动键检索到将 的 要删除的字，按下“DELETE”键即可完成删除。 编辑键 光标移动键 删 除 DELETE 输 入 过 程 在程序字符的输入过程中，如发现当前字符输入错误，中 则按下一次“CAN”键，则删除一个当前输入的字符。 字 的 取 消 CAN 10 七、实习安排与要求（指练习或作业） 八、巡回指导 九、总结指导 1、实习记录 2．根据课堂纪律记录、巡回指导记录、作业评分记录等实习记录进行讲评总结。

11