数控车削知识点大全

第1章数控车削

1.1数控车削概述

数控车削是指数字化控制车床加工的工艺方法，在传统车床基础上加入了数控系统和驱动系统，形成了数控车床。数控车床大致可分为经济型数控车、全功能数控车和车铣复合机床等；具有自动化、精度高、效率高和通用性好等特点；适用于复杂零件和大批量生产。

数控车床一般分为卧式（水平导轨和倾斜导轨）和立式两大类。配备多工位刀塔或动力刀塔的数控车床也称车削中心或车铣复合，它具有广泛的加工艺性能，可加工外圆、镗孔、螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补等各种补偿功能。

1.2数控车床的组成及工作原理

1.2.1 数控车床的组成

数控车床一般由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成，如图1-1所示。

图1-1 数控车床的基本组成

车床主体，是指车床机械结构部分，包括：主轴、导轨、机械传动机构、自动转动刀架、检测反馈装置和对刀装置等，具体可参考车床结构。

数控装置，数控装置的核心是计算机及其软件，主要作用：接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。

伺服系统，是数控装置指令的执行系统，动力和进给运动主要来源。主要由伺服电机及其控制器组成。

总体来说，数控车床采用数字化的符号和信息对机床的运动和加工过程进行自动控制，它具有如下优点：

1.具有全封闭防护；

2.主轴转速较高，工件夹紧可靠；

3.自动换刀；

4.主传动与进给传动分离，由数控系统协调；

5.以两轴联动车削为主，并向多轴、车铣复合加工发展；

1.2.2数控车床的工作过程

数控车床的工作过程如图1-2所示。

图1-2 数控车床的工作过程

（1）根据需加工零件的形状、尺寸、材料及技术要求等内容，进行各项准备工作（包括图纸信息归纳、工艺分析、工艺设计、数值计算及程序设计等）；

（2）将上述程序和数据按数控装置所规定的程序格式编制出加工程序；

（3）将加工程序以代码形式输入数控装置，数控装置将代码转变为电信号输出； （4）数控装置将电信号以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令。

（5）伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动车床进给机构严格按照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。

1.3数控车削系统

1.3.1 编程概要

1．轴定义

车床通常使用X 轴、Z 轴组成的直角坐标系进行定位和插补运动。X 轴为工件的径向方向（X 轴正向指向车刀位置，通常X 值表示该点处工件的直径值），Z 轴为工件的轴向方向（右边为Z 轴正半轴）。

2. 机械原点

机械原点为车床上的固定位置，机械原点常装在X 轴和Z 轴的正方向的最大行程处。 3．编程坐标

系统可用绝对坐标，相对坐标，或混合坐标(绝对和相对坐标同时使用)进行编程。绝对坐标中坐标值是以工件原点为基准而得到的，用（X 、Z ）表示。增量坐标中坐标值是以目标点的前一点为基准而得到的，用（U 、W ）表示。绝对坐标和增量坐标举例，如图

B 点的绝对坐标： X60 Z-80 B 点的增量坐标： U-40 W-50 B 点的混合坐标： X60 W-50 或U-40 Z-80

图

4．工件坐标系

系统以工件坐标系作为编程的坐标系，通常将工件旋转中心设置为X0.00坐标位置，将中心线上的某一个有利于编程的点设置为Z0.00坐标位置。

5．坐标的单位及范围

输入

脉冲

驱动 加工 数控装置

伺

服系统

车

床主体

完成零件

输入

格式

程序编排

指令代码

输入装置

图

纸信息 工艺分析

归纳

系统使用直角坐标系，最小单位为0.001mm，编程的最大范围是±99999.99。

6.程序的组成

（1）程序号：程序必需的标识符，由地址符O后带4位数字组成。

（2）程序体：整个程序的核心，完成数控加工的全部动作，由若干个程序段组成。

（3）程序结束指令：结束整个程序的运行，指令有M30或M02。

7.程序段的构成

程序段由若干个指令字组成，每个指令字由地址符与数字组成。目前广泛采用地址符可变程序段格式(字地址程序段格式)。另外指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，可以任意顺序的书写。与上段相同的模态指令(包括G、M、F、S及尺寸指令等)可以省略。

字地址程序段格式：

N20 G01 X35 Z-20 F100 S400 T0202 M08

程序段号准备功能坐标功能进给功能主轴转速功能刀具功能辅助功能

1.3.2 代码认识（以广州数控系统为例）

1.G代码(主要功能)

表1-1为常用G代码及功能，G代码有以下两种：非模态G代码：仅在被指定的程序段内有效的G代码。模态G代码：直到同一组的其他G代码被指定之前均有效的G 代码。

表1-1

⑴带“*”指令为系统上电时的默认设置；

⑵00组代码为非模态代码，仅在所在的程序行内有效；

⑶其他组别的G指令为模态代码，此类指令设定后一直有效，直到被同组G代码取代。

现以G00、G01、G02、G03指令为例，简单讲解G代码在数控编程中的用法。

（1）快速定位GOO

代码格式: GOO X(U)_ Z(W)_;

代码功能:X轴、Z轴同时从起点以各自的快速移动速度移动到终点，如图3-1所示。

两轴是以各自独立的速度移动，短轴先到达终点，长轴独立移动剩下的距离，其合成轨迹不一定是直线。

代码说明：GOO为初态G代码:

X，U，Z，W取值范围为-99999.999mm~99999.999mm;

X(U）、Z(W)可省略一个或全部，当省略一个时，表示该轴的起点和终点坐标值一致；同时省略表示终点点是和始同一位置，X与U、Z与W在同一程序段时X、Z有效，U、W无效。

代码轨迹图：

图G00轨迹图

X，Z轴各自快速移动速度分别由系统数据参数NO.022、NO.023设定，实际的

移动速度可通过机面板的快速倍率键进行修调。

示例:刀具从A点快速移动到B点。图3-2