数控车编程与实训教程.pdf

书 书 书中等职业技术学校规划教材数控车编程与实训教程主 编 林秀朋 李健龙副主编 卓健燕 周宝誉 房晓嘉 蒋文有闭祖勤 黄宏班 陆婉线参 编 吴 强 李为祥 零梅勇 钟 珊内容简介本书是中等职业技术学校规划教材之一。全书主要包括4个部分的内容：数控车削加工技术基础、数控车削编程与基本操作、数控车削加工技术实训和数控车削综合实训。在本书的编写过程中，编者按照当前中等职业教育的大纲要求，根据当前职业教育教学改革和教材建设的总体目标，努力体现教学内容的先进性和前瞻性，注重实际应用，而不拘泥于传统的理论研究。本书可作为中等职业教育数控技术应用专业教材，也可供其他相关专业（如模具技术应用等专业）学生及工程技术人员使用。图书在版编目（C I P）数据 数控车编程与实训教程/林秀朋，李健龙主编.北京：电子工业出版社，2010.8 中等职业技术学校规划教材 I SB N978-7-121-10854-9 .数.林 李.数控机床：车床-程序设计-专业学校-教材数控机床：车床-操作-专业学校-教材.T G 519.1 中国版本图书馆C I P数据核字（2010）第084927号策划编辑：白 楠责任编辑：白 楠 特约编辑：王 纲印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社北京市海淀区万寿路173信箱 邮编 100036开 本：787 1 092 1/16 印张：14.5 字数：371.2千字印 次：2010年8月第1次印刷印 数：3000册 定价：24.90元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至z l t s phe i.c o m.c n，盗版侵权举报请发邮件至dbqqphe i.c o m.c n。服务热线：（010）88254888。前 言目前，职业学校数控机床操作培训教材适应面较窄，数控机床操作工又严重短缺。针对这一现状，在调查研究的基础上，同时根据职业学校的实训条件，编者总结了几年来职业技术教育课程改革的经验，编写了本书，力求突出职业教育的特色，紧密联系生产实际。本书围绕数控车床的工艺、编程与操作等核心内容，以数控车削加工的应知、应会内容为主线，全面、系统地介绍了数控车削的基本知识、数控车床的常用系统、数控车床加工工艺及编程技术、数控车床的操作技巧等。本书注重基本理论、基本知识和操作技能的讲授，同时又立足于应用。书中安排有大量实例，多数来自生产实际和教学实践，并配有思考题，内容通俗易懂，方便教学，具有广泛的实用性。本书可作为中等职业学校数控技术应用专业教材，也可供其他相关专业（如模具技术应用等专业）学生及工程技术人员使用。本书由林秀朋、李健龙担任主编，由卓健燕、周宝誉、房晓嘉、闭祖勤、黄宏班、陆婉线、蒋文有担任副主编，参加编写的还有吴强、李为祥、零梅勇、钟珊。由于作者水平有限，加之时间仓促，书中疏漏和错误之处在所难免，敬请广大读者提出宝意见。为了方便老师教学，本书还配有电子教学参考资料包（电子版），请有此需要的老师登录华信教育资源网（w w w.hx e du.c o m.c n）免费注册后进行下载，如有问题，请在网站留言板留言或与电子工业出版社联系（E-m a i l：hx e duphe i.c o m.c n）。编者2010年6月书 书 书目 录第1章 数控车削加工技术基础11.1 数控车床概述11.2 数控车削编程基础51.3 数控车削加工工艺基础10第2章 数控车削编程及基本操作232.1 G SK 980T数控系统232.2 华中（H N C 21/22T）数控系统502.3 F A N U C0i M a t e-T C数控系统79第3章 数控车削加工技术实训91项目1 数控机床的基本操作91项目2 台阶轴的加工98项目3 沟槽的加工107项目4 三角形螺纹的加工113项目5 特形面的加工123项目6 孔的加工132第4章 数控车削综合实训1414.1 项目实例1414.2 项目考核1894.3 项目练习199第5章 数控车工技能竞赛操作试题选集207附 录219附录1 数控车床安全操作规程219附录2 数控车床中级操作工国家职业技能鉴定标准220附录3 数控车削切削用量选择参考224附录4 数学处理常用计算公式225附录5 常见二次曲线226书 书 书【本章导读】数控车削加工是机械加工中最主要的23数控加工方法之一，本章以数控车床的编程、加工工艺等核心内容为主线，介绍数控车床和数控系统的种类、编程技术、车削加工的工艺基础知识。本章以理论学习为主，在内容的组织上，突出了实用性，便于读者学习掌握，为以后的数控车床编程打下良好的基础。【学习目标】了解数控车床及数控系统的种类和特点。了解数控车床编程的基础知识。掌握数控车削加工工艺的主要内容。【教学目标】知识目标：了解数控编程的基本概念，理解数控车削加工工艺的内涵及应用。能力目标：通过理论知识的学习和应用，培养综合运用能力。【教学重点】数控车削加工工艺的主要内容。【教学难点】数控车削加工工艺的应用。【教学方法】读书指导法、分析法、类比法和归纳法。1.1 数控车床概述 数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。数控车床是目前国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹，主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。它具有直线插补、圆弧插补等各种补偿功能，在复杂零件的批量生产中具有良好的经济效应。2 数控车编程与实训教程 1.1.1 数控车床的组成数控车床由车床主机、数控系数、驱动系统和辅助装置组成。车床主机即数控车床的机械部件，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。数控系统即控制系统，是数控车床的控制核心，其中包括C P U、存储器、C R T等部分。驱动系统即伺服系统，是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。辅助装置是为加工服务的配套部分，如液压、气动装置，以及冷却、照明、润滑、防护和排屑装置。1.1.2 数控车床的主要用途数控车床主要用于切削加工轴类或盘类零件的内外圆柱面、任意角度的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等，并能切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等，特别适合加工形状复杂的零件或器具，如图1-1所示。（a）连接套（b）酒杯（c）发动机活塞图1-1 形状复杂的零件或器具 1.1.3 数控车床的分类数控车床品种、规格繁多，按照不同的分类标准，有不同的分类方法。1.按主轴布置形式分（1）卧式数控车床卧式数控车床是最为常用的数控车床，其主轴处于水平位置。（2）立式数控车床立式数控车床主轴处于垂直位置。立式数控车床主要用于加工径向尺寸大，轴向尺寸相对较小，且形状较复杂的大型或重型零件，适用于通用机械、冶金、军工、铁路等行业的直径较大的车轮、法兰盘、大型电机座、箱体等回转体的粗、精车削加工。2.按可控轴数分（1）两轴控制当前大多数数控车床采用两轴联动，即X轴和Z轴，如图1-2（a）所示。（a）卧式数控车床（b）车削中心图1-2 卧式数控车床及车削中心3 第1章 数控车削加工技术基础（2）多轴控制档次较高的数控车削中心都配备了动力铣头，还有些配备了Y轴，使机床不但可以进行车削，还可以进行铣削加工。3.按数控系统的功能分（1）经济型数控车床经济型数控车床一般采用开环控制，具有C R T显示、程序储存、程序编辑等功能，加工精度不高，主要用于加工精度要求不高、有一定复杂性的零件。（2）全功能数控车床全功能数控车床是较高档次的数控车床，具有刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能，加工能力强，适宜加工精度高、形状复杂、工序多、循环周期长、品种多变的单件或中小批量零件。（3）车削中心车削中心（如图1-2（b）所示）的主体是数控车床，配有动力刀座或机械手，可实现车、铣复合加工（如图1-3所示），如高效率车削、铣削凸轮槽和螺旋槽等。图1-3 车削中心的复合加工 1.1.4 数控系统的种类与特点计算机数控系统（C N C）采用通用计算机元件与结构，并配备必要的输入/输出部件构成。它采用控制软件来实现加工程序存储、译码、插补运算、辅助动作逻辑联锁及其他复杂功能。1.数控系统的种类世界上较著名的数控系统生产厂家主要有日本的F A N U C、三菱，德国的SI E M E N S，西班牙的F A G O R。日本F A N U C公司是世界上最大的专业生产数控装置和机器人的著名厂商，该公司技术领先，实力雄厚。F A N U C数控系统具有高质量、低成本、高性能的特点，适用于各种机床和生产机械，在我国数控系统中的占有率为第一，我国主要有0系列和0i系列。SI E M E N S数控系统是由德国西门子公司开发研制的，具有较好的稳定性和较优的性能价格比，该系统在我国数控机床中的应用也相当普遍。我国主要有802、810和840等系列（如图1-4（a）所示）。我国是发展中国家，经济型数控系统在我国有着广阔的市场。因此，开发性能优良、价格便宜的数控系统，满足我国市场需要是很有意义的。目前，我国国内比较著名的数控系统有华中数控系统、广州数控系统等。华中数控系统以“世纪星”系列为典型产品，H N C 21T为数车系统，最大联动轴为5轴。广州数控系统主要有G SK 928、G SK 980和G SK 990等4 数控车编程与实训教程系列（如图1-4（b）所示）。（b）广州数控系统980TD（a）SIEMENS数控系统图1-4 常见数控系统2.数控系统的特点数控机床配置的数控系统不同，其功能和性能也有很大差异。表1-1为常见数控车床系统性能比较。表1-1 常见数控车床系统性能比较类别型号特点及应用F A N U C0D普及型C N C，其O T D用于通用车床0C全功能C N C，其中O T C用于通用车床、自动车床0i 高性价比，C N C功能软件包化，可实现高速、高精度加工，并具有网络功能，操作方便SI E M E N SSI N U M E R I K802S/C 用于数控车床、数控铣床等，可控3个进给轴和1个主轴，其中802S适于步进电动机驱动，802C适于伺服电动机驱动，具有数字I/O接口SI N U M E R I K802D 可控4个数字进给轴和1个主轴，P L C I/O模块，具有图形式循环编程，车削、铣削、钻削工艺循环华中H N C 21/22 先进的开放式体系结构，可与数控车、数控铣、加工中心、车铣复合等机床配套。可配6个进给轴（5个联动轴），编程语言采用国际通用的G代码，功能齐全广州数控980T 具有较高的可靠性，可控3个进给轴和1个主轴，适用于经济型数控车床、数控铣床等，采用伺服电动机驱动3.数控系统编程特点在一个程序段中，根据图样标注尺寸，可以采用绝对值或增量值编程，也可以采用二者混合编程。由于零件图样的径向尺寸都是直径值，为便于径向尺寸的编程与测量，直径方向编程时，X（U）以直径值表示（如图1-5所示）。由于毛坯常用棒料或铸锻件，加工余量较大，所以数控系统具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。为了提高刀具的使用寿命和降低表面粗糙度，车刀刀尖常磨成半径较小的圆弧，为此在编制圆头车刀程序时需要对刀具半径进行补偿。对具备G 41/G 42自动补偿功能的车床，可直接按轮廓尺寸进行编程；对不具备以上功能的车床，在编程时，需要人工计算补偿量，这种计算比较复杂，有时相当烦琐。5 第1章 数控车削加工技术基础图1-5 直径方向编程 1.2 数控车削编程基础 1.2.1 机床坐标系和工件坐标系1.数控机床坐标系的确定为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这个坐标