第二章数控车床编程基础教案课题第一节数控加工的基本过程及其坐标系课时 2教学目标 1. 了解数控车床加工的基本过程2. 理解数控车床编程的概念及内容3.掌握数控机床的坐标系教学重点难点1. 数控编程的概念及内容2. 数控机床的坐标系教学过程主要教学内容及步骤一、数控机床编程概念1.数控编程概念1）数控加工程序根据被加工零件的图纸及其技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制的数控加工指令序列，就是数控加工程序，或称零件程序。
2）数控编程制备数控加工程序的过程称为数控加工程序编制，简称数控编程(NC programming)。
2.数控编程的内容及步骤（图1）图1数控车床编程过程（1）分析零件图样（2）确定工艺过程（3）图形的数学处理（4）编写程序单及程序的输入（5）程序校验（6）首件试切标系就是标准坐标系，也叫机床坐标系，机床坐标系采用右手笛卡尔坐标系。
图2 右手笛卡尔坐标系图3 机床坐标系的建立2.机床坐标轴方向和方位的确定1）Z轴的规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴，如数控铣床主轴带动刀具旋转，与主轴平行的坐标即为Z坐标，如图4所示；图4 立式数控铣床坐标系取刀具远离工件的方向为其正方向，如钻孔时钻入工件的方向为负方向，而退出方向为正方向；对于没有主轴的机床，如牛头刨床取垂直于装夹工件的工作台的方向为Z轴方向；如果机床有几个主轴，则选择其中一个与装夹工件的工作台垂直的主轴为主要主轴，并以它的方向作为Z轴方向。
2）X轴的规定X轴位于与工件定位平面相平行的水平面内，且垂直于Z轴。
对于工件旋转的机床，X轴在水平面内且垂直于工件旋转轴线，刀具离开工件的方向为正方向，如图5所示；对于刀具旋转的机床，若主轴是垂直的，从主轴向立柱看时，X轴的正方向指向右方。
若主轴是水平的，当从主轴向工件看时，X轴的正方向指向右方，如图6所示。
对于无主轴的机床(如刨床)，则选定主要切削方向为X轴正方向。
图5 工件旋转的机床图6 卧式数控铣床的机床坐标系3）Y轴的确定Y轴方向可根据已确定的Z轴、X轴方向，用右手直角笛卡儿坐标系来确定。
第二章数控车床编程基础教案课题第二节数控车床的编程原则课时 2教学目标1. 掌握绝对编程与增量编程的方法和区别2.理解工件坐标系的几种设定方法3.掌握单位设置、进给量设置、主轴转速设置4.掌握G00、G01指令的运用教学重点难点 1.直径编程、半径编程和极坐标编程2.单位设置、进给量设置、主轴转速设置3.G00、G01指令的运用教学内容一、数控车床编程规则1.绝对编程与增量值编程1）绝对编程：绝对编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法，即采用绝对值编程时，所有编入的坐标值全部以编程零点为基准。
并用地址X，Z进行编程（X为直径值）。
如图所示，刀具由A点移动到B点，用绝对坐标表示B点的坐标为（X30.0,Z70.0）。
图7绝对坐标编程图8 增量坐标编程2）增量编程：增量编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置图9极坐标编程4.小数点编程①对于距离，小数点的位置单位是mm或in；对于时间，小数点的位置单位是s（秒）。
②程序中有无小数点的含义根本不同。
无小数点时，与参数设定的最小输入增量有关。
③在程序中，小数点的有无可混合使用。
④在暂停指令中，小数点输入只允许用于地址X和U，不允许用于地址P。
二、设定工件坐标系①用G50设置工件坐标系指令格式：G50 X_ Z_X＿ Z＿为刀尖起始点距工件原点在X、Z方向的距离执行此程序段只建立工件坐标系，刀具并不产生运动，且刀具必须放在程序要求的位置上。
该坐标系在机床重开机时消失，是临时的坐标系。
图10临时的坐标系选左端面为工件原点G50 X150.0 Z100.0选右端面为工件原点G50 X150.0 Z20.0②用G54~G59设置工件坐标系图11 MDI方式输入各坐标系的坐标原点说明：①使用该组指令时，必须先用MDI方式输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。
②其存放的是当前工件坐标系与机床坐标系之间的差值，与刀具所停位置无关。
③工件坐标系一旦选定，就确定了工件坐标系在机床坐标系的位置，后续程序中均以此坐标系为基准。
④坐标系存储在机床中，故重新开机仍存在，但须先返回参考点。
⑤为模态指令，可相互注销。
例：如图使用工件坐标系编程：要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。
图12 工件坐标系编程G54 G00 X40.0 Z30.0；G59 G00 X30.0 Z30.0；三、切削用量的单位设置1.单位设置指令G20/G21格式： G20 （英制尺寸，单位为英寸）G21 （公制尺寸，单位为毫米）注：①为模态指令，可相互注销。
（默认为公制G21）②换算关系： 1英寸=25.4毫米2.进给速度单位设置指令（G99、G98）1）每转进给量指令（G99）格式：G99 (F ) ；F后面指主轴每转进给量（进给速度mm/r）图13 每转进给量例如：G99 F0.3；表示每转进给量0.3㎜。
2）每分钟进给量指令（G98）输入格式： G98 (F ) ；F后面指主轴每分钟进给量（进给速度mm/min）例如：G98 F80；表示每分钟进给量80㎜。
说明：① G98、G99为模态指令，默认为G99。
② F为模态指令，且在插补指令（G01/G02/G03）中必须指定F，但快速定位（G00）与F无关。
3.主轴S功能指令（G50、G96、G97）1）主轴最高转速的设定（G50）格式：（G50） S ；S 为主轴最高转速，单位：r/min。
例如：G50 S1500；定位指令命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标位置，无运动轨迹要求，不需特别规定进给速度。
输入格式：G00 X(U) Z(W) ；①“X(U) Z(W) ”目标点的坐标；②X(U)坐标按直径值输入；③“；”表示一个程序段的结束。
图14 快速点定位绝对坐标编程为：G00 X40.0 Z56.0;相对坐标编程为：G00 U-60.0 W-30.5;2.直线插补指令（G01）直线插补指令用于直线或斜线运动。
可使数控车床沿x轴、z轴方向执行单轴运动，也可以沿x、z平面内任意斜率的直线运动。
输入格式：G01 X(U) Z(W) F ；①“X(U) Z(W) ”目标点的坐标；第二章 数控车床编程基础 教 案课 题第三节 圆弧插补指令 课 时 2教学目标 1. 圆弧顺逆的判断（前置刀架与后置刀架）2. 掌握G02/G03指令的格式3.G41、G42指令的区分4.刀具半径补偿功能的建立方法教学重点难 1. 指令中R 的正负值区别2. 采用圆心方法编程时I 、K 数值的计算②F 为进给速度图15 直线插补绝对坐标编程为：G01 X40.0 Z20.1 F0.2;相对坐标编程为：G01 U20.0 W-25.9 F0.2;作业课后习题教学后记 绝对编程与增量编程的方法和区别、单位设置、进给量设置、主轴转速设置、是编程的前题条件，基本指令G00、G01是最常用的两条指令，要注意各自的适用场合。
图16 圆弧插补（a）①X, Z是圆弧终点的坐标值；②I, K是圆心相对于圆弧起点的坐标值；③U, W是终点相对始点的坐标值；④R是圆弧的半径值。
图17 圆弧插补（b）A. 绝对坐标编程半径法：G02 X60.0 Z-23.0 R23. F30;圆心法：G02 X60.0 Z-23.0 I23. K0 F30;B. 相对坐标编程半径法：G02 U46.0 W-23.0 R23. F30;圆心法：G02 U46.0 W-23.0 I23. K0 F30;图18 圆弧插补（C）A. 绝对坐标编程半径法：G03 X60.0 Z-30.0 R30 F30;圆心法：G03 X60.0 Z-30.0 I0 K-30 F30;B. 相对坐标编程半径法：G03 U60.0 W-30.0 R30 F30;圆心法：G03 U60.0 W-30.0 I0 K-30 F30;例：如图所示，刀具由O点沿着工件轮廓以0.3mm/r的进给速度切削到A点，快速退刀至B点。
试用G01、G02、G03等指令编写上述刀具运动过程的程序段图19 圆弧插补（d）二、刀具半径补偿功能（G40、G41、G42）1.刀具半径补偿的类型图 20 刀具位置补偿刀具的位置补偿包括刀具几何补偿和刀具磨损补偿；1）几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或基准刀具的偏移。
2）磨损补偿是用于补偿刀具使用磨损后刀具尺寸与原始尺寸的误差。
图21 刀尖圆弧半径补偿在数控车削加工中，为了提高刀尖的强度，降低加工表面的粗糙度，一般将刀尖处处理成半径为0.4～1.6mm圆弧过渡刃，但是在数控加工编程过程中，一般按假想刀尖A进行编程，而在实际车削中起作用的切削刀刃是圆弧与工件轮廓表面的切点。
2.刀具补偿指令1）指令格式G40 G01（G00）X__ Z__；G41 G01（G00）X__ Z__D__；G42 G01（G00）X__ Z__D__；G40—取消刀具偏置及刀尖圆弧半径补偿；G41—建立刀具偏置及刀尖圆弧半径左补偿；G42—建立刀具偏置及刀尖圆弧半径右补偿；X、Z—建立或取消刀具补偿程序段中，刀具移动的终点坐标;D—存储刀具补偿值的寄存器号。
2）补偿方向图22 前置刀架数控车床后置刀架数控车床3）注意事项◎G40/G41/G42指令只能和G00/G01结合编程，不允许同G02/G03等其他指令结合编程；◎在编入G40/G41/G42的G00与G01前后两个程序段中X、Z至少有一值变化；◎在调用新刀具前必须用G40取消补偿；◎在使用G40前，刀具必须已经离开工件加工表面。
3.刀具补偿的建立过程图23 刀具补偿的建立刀具补偿的取消图24刀具补偿切削切削程序：G42 G00 X60.0 Z0.0 D01；( A→B,建立刀尖圆弧半径右补偿)G01 X120.0 Z-150.0 F80；（B→C，切削外圆锥面）G00 G40 X300.0 Z30.0；（C→A，取消刀尖圆弧半径补偿）4.刀具补偿功能的实现1）刀尖方位号图25 前置刀架车床图26 后置刀架车床2）补偿参数的输入图27补偿参数将刀尖圆弧半径R和刀具的理想刀尖位置号T输入到偏置文件中5.刀具补偿功能举例图28 阶梯轴作业布置课后习题教后小记圆弧指令要能正确判断顺时针和逆时针，掌握好刀具半径补偿功能可提高加工精度及简化编程。
第二章数控车床编程基础教案课题第四节单一固定循环指令课时 2教学目标 1. G90、G94、G92各语句的格式2. G90、G92指令的功能3、三种单一循环语句的具体应用方法教学重点难点1. 内外直径的单一切削循环语句G90的使用2. 螺纹切削单一循环语语句G92的应用教学过程主要教学内容及步骤一、单一固定循环指令①内外直径的切削循环(G90)格式：G90 X(U)___Z(W)___F___ ;X、Z--------圆柱面切削的终点坐标值；U、W-------圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。