数控车床教案 1第一章第一章 数控车床编程知识数控车床编程知识 l数控车床的坐标系和运动方向数控车床的坐标系和运动方向l1机床坐标系和运动方向l数控车床的坐标系是以径向为轴方向，纵向为轴方向，指向主轴箱的方向为轴的负方向，而指向尾架方向是轴的正方向，而轴是以沿工件直径增大的方向为正方向。图1-6所示为数控车床的坐标系。lX坐标和Z坐标指令，在按绝对坐标编程时，使用代码X和Z；按增量坐标（相对坐标）编程时，使用代码U和W。23l2程序原点l程序原点是指程序中的坐标原点，即在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点，所以也称为“对刀点”。l程序原点的设定通常是将主轴中心设为轴方向的原点，将加工零件的精切后的右端面或精切后的夹紧定位面设定为轴方向的原点，如图1-7(a)、(b)所示。45l3机械原点（或称机床原点）l机械原点是由数控车床的结构决定的，与程序原点是两个不同的概念，将机床的机械原点设定以后，它就是一个固定的坐标点。每次操作数控车床的时候，启动机床之后，必须首先进行原点复归操作，使刀架返回机床的机械原点。l（1） X轴机械原点l（2） Z轴机械原点6二、数控车床常用各种指令二、数控车床常用各种指令 l1快速点定位（G00）l输入格式：l G00 IP ；l例例1：快速进刀（G00）l程序：G00 X50.0 Z6.0；l 或 l G00 U-70.0 W-84.0；l如图6-10所示7l注)1)符号代表程序原点；l2)本章所有示例均采用公制输入；l3)在某一轴上相对位置不变时，可以省略该轴的移动指令；l4)移动速度为：X轴方向、Z轴方向6000mm/min（FANUC0T/15T系统）l5)在同一程序段中，绝对坐标指令和增量坐标指令可以混用；l6)刀具移动的轨迹不是标准的直线插补（如图1-10）。8l例2：外圆柱切削 l程序： G01 X60.0 Z-80.0 F0.3； l 或 G01 U0 W-80.0 F0.3；l注) 1) X、U指令可以省略l 2) X、Z指令与U、W指令可在一个程序段内混用。2直线插补（G01）输入格式： G01 IP F ；9l例3：外圆锥切削lG01X80.0Z-80.0F0.3；l或G01U20.0W-80.0F0.3；10l直线插补指令G01在数控车床编程中还有一种特殊的用法：倒角及倒圆角，在表1-3中列出的各种情况中，可以用一个程序段来代替两个程序段倒角或倒圆，如例4、例5。11l例4：倒角（绝对坐标指令）lN001G01Z-20.C4.F0.4；lN002X50.C2.；lN003Z-40.；l（相对坐标指令）lN001G01W-22.C4.F0.4；lN002U20.C2.；lN003W-20.；12l例5：倒圆l（绝对坐标指令）lN001 G01 Z-20. R4. F0.4；lN002 X50. R2.；lN003 Z-40.；l（相对坐标指令）lN001 G01 W-22. R4. F0.4；lN002 U20. R2.；lN003 W-20.；l注) 1) N002，N003中的G01、F0.4及类似的指令具有续效性，可以省略。 133圆弧插补（G02G03）l该指令能使刀具沿着圆弧运动，切出圆弧轮廓。G02来顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。l输入格式：lG02XZIKF或G02XZRF；lG03XZIKF或G03XZRF；14l例6：顺时针圆弧插补l（I，K）指令：l G02 X50. Z-10. I20. K17 F0.3；l G02 U30. W-10. I20. K17. F0.3；l（R）指令：l G02 X50. Z-10. R27. F0.3；l G02 U30. W-10. R27. F0.3； 15l例例7：逆时针圆弧插补l（I，K）指令： lG03 X50. Z-24. I-20. K-29. F0.3； G03 U30. W-24. I-20. K-29. F0.3；l（R）指令：l G03 X50. Z-24. R35. F0.3；l G03 U30. W-24. R35. F0.3；164螺纹切削指令（G32） lG32指令能够切削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹（涡形螺纹）l输入格式：l G32 IP F ；l 注)“F ”为螺纹的螺距l 例例8：圆柱螺纹切削l （绝对坐标指令）l G32 Z-40. F3.5；l （相对坐标指令）l G32 W-45. F3.5；17l 注) 和表示由于伺服系统的延迟而产生的不完全螺纹。这些不完全螺纹部分的螺距也不均匀，应该考虑这一因素来决定螺纹的长度。请参考有关手册来计算和；经验公式: 18l 例例9：锥螺纹切削l (绝对坐标指令)l G32 X50. Z-35. F2； (相对坐标指令)l G32 U30. Z-40. F2；19l 5每转进给量（G99）、每分钟进给量（G98）l 指定进给机能的指令方法有两种：l （1）每转进给量G99）l输入格式：l G99 （F ）；l l （进给速度mm/rev） 20l（2）每分钟进给量（G98）l 输入格式：l G98 （F ）；l l （进给速度mm/min）l特别地，当接入电源时，机床进给方式的默认方式为G99，即每转进给量方式。只要不出现G98指令，进给机能一直是按G99方式以每转进给量来设定。 21l6暂停指令（G04）l该指令可以使刀具作短时间（几秒钟）无进给光整加工。主要用于车削环槽、不通孔以及自动加工螺纹等场合，如图6-21所示：l 输入格式： l G04 U ； G04 P ；l（G99）G04 U（P） ；指令暂停进刀的主 轴回转数l （G98）G04 U（P） ；指令暂停进刀的时间 22l 例例10：（G99）G04 U1.0 l 主轴转一转后执行下一个程序段 l例例11：（G98）G04U 1.0 l1秒钟之后执行下一个程序段23l 7自动原点复归指令（G28）l 该指令使刀具自动返回机械原点或经过某一中间位置，再回到机械原点l 输入格式：l G28 X（U） Z（W） ； l注) 1) X（U）指令必须按直径值输入；l 2) 该指令用快速进给方式。24l 8工作坐标系设定指令（G50）l该指令以程序原点为工作坐标系的中心（原点），指令刀具出发点的坐标值。l输入格式：G50 X Z ；l刀具出发点的坐标25l注）1) 设定工作坐标系之后，刀具的出发点到程序原点之间的距离就是一个确定的绝对坐标值，这与刀具从机械原点出发相比，生产效率提高了。l2) 刀具出发点的坐标以参考刀具（外径、端面精加工车刀）的刀尖位置来设定。l3) 确认在刀具出发点换刀时，刀具、刀库与工件及夹具之间没有干涉。l4) 在加工工件时，也要测量一下机械原点和刀具出发点之间的距离（，）和其他刀具与参考刀具刀尖位置间的距离。26l9主轴机能（S指令）和主轴转速控制指令（G96、G97、G50）l主轴机能（S指令）是设定主轴转数的指令。l （1）主轴最高转速的设定（G50）单位：rpml （G50）S ；l 主轴最高转速（rpm）l （2）直接设定主轴转数指令（G97）：主轴速度用转数设定，单位：rpml （G97）S ；l 取消主轴线速度 设定主轴转数（rpm）l 恒定机能 指令范围：09999l 27l（3）设定主轴线速度恒定指令（G96）：主轴速度用线速度（m/min）值输入，并且主轴线速度恒定。l （G96）S ；l l 主轴线速度恒定 设定主轴线速度，即切削速度（m/min）l例例14：设定主轴速度l G97 S600；取消线速度恒定机能。主轴转数600rpml G97l 模式lG50 S1200；用G50指令设定主轴最高转速为1200rpmlG96 S150；线速度恒定，切削速度为150m/minl G96 l 模式 l G97 S300；取消线速度恒定机能。主轴转数300rpm28l 10工具机能（T指令）l 该指令可指定刀具及刀具补偿。地址符号为“T”l输入格式： T l 刀具补偿号：032，l刀具序号：032，l l 注)1) 刀具的序号可以与刀盘上的刀位号相对应；l 2) 刀具补偿包括形状补偿和磨损补偿；l刀具序号和刀具补偿序号不必相同，但为了方便通常使它们一致29l 11进给机能（F指令）l该指令指定刀具的进给速度，有三种形式：l （1）每转进给量（mm/rev）l （G99）F ；l主轴每转刀具进给量l小数点输入指令范围：0.0001500.0000（mm/rev）l （2）每分钟进给量（mm/min）l （ G98） F ；l 每分钟刀具进给量l 指令范围：115000（mm/min）30l（3）螺纹切削进给速度l （G32）l （G76） IP F ；l （G92）l 指定螺纹的螺距l 指令范围：0.0001500.0000（mm/rev）l注）1) 每转进给量切螺纹时，快速进给速度没有指定界限；l2) 接入电源时，系统默认G99模式（每转进给量） 31l12辅助机能（M指令）l M03：主轴或旋转刀具顺时针旋转（CW）；l M04：主轴或旋转刀具逆时针旋转（CCW）；lM05：主轴或旋转刀具停止旋转；l如图6-30所示为M03、M04所规定的主轴或旋转刀具的转向:l注)1) 当卡爪不在夹紧状态时，主轴不能旋转；l2) 齿轮没有挂好在中间位置时，主轴不能旋转；l 3) M04指令之后不能直接转变为M03指令，M03指令之后不能直接转变为M04指令，要想改变主轴转向必须用M05指令使主轴停转，再使用M03指令或M04指令。 3233l13刀具半径补偿功能（G40、G41、G42）l 大多数全功能的数控机床都具备刀具半径（直径）自动补偿功能（以下简称刀具半径补偿功能），因此，只要按工件轮廓尺寸编程，再通过系统补偿一个刀具半径值即可。下面我们讨论一下数控车床刀具半径补偿的概念和方法。l （1）刀尖半径和假想刀尖的概念l 1) 刀尖半径：即车刀刀尖部分为一圆弧构成假想圆的半径值，一般车刀均有刀尖半径，用于车外径或端面时，刀尖圆弧大小并不起作用，但用于车倒角、锥面或圆弧时，则会影响精度，因此在编制数控车削程序时，必须给予考虑。l2) 假想刀尖：所谓假想刀尖如图6-31（）所示，点为该刀具的假想刀尖，相当于图（）尖头刀的刀尖点。假想刀尖实际上不存在。l图6-32所示为由于刀尖半径而造成的过切削及欠切现象。 3435l（2）刀尖半径补偿模式的设定（G40、G41、G42指令）l 1) G40（解除刀具半径补偿）：解除刀尖半径补偿，应写在程序开始的第一个程序段及取消刀具半径补偿的程序段，取消G41、G42指令；l 2) G41（左偏刀具半径补偿）：面朝与编程路径一致的方向，刀具在工件的左侧，则用该指令补偿；l3) G42（右偏刀具半径补偿）：面朝与编程路径一致的方向，刀具在工件的右侧，则用该指令补偿，图6-33所示为根据刀具与零件的相对位置及刀具的运动方向选用G41或G42指令。36l刀尖半径补偿量可以通过刀具补偿设定画面（图6-35）设定，T指令要与刀具补偿编号相对应，并且要输入假想刀尖位置序号。假想刀尖位置序号共有10个（09），如图6-36所示：3738l图6-37所示为几种数控车床用刀具的假想刀尖位置：3913单一固定循环指令（G90、G92、G94）（1）外径、内径切削循环（G90）l 切削圆柱面输入格式：lG90 X（U） Z（W） （F ）；l 40l例例19：用G90指令编程l l l G96 S120 T10；l G50 X150.0 Z200.0 M08；l G00 X94.0 Z10.0 T11 M03；l Z2.0；循环起点l G90 X80.0 Z-49.8 F0.25；1) l G90 模式 X70.0； 2) l X60.4； 3) l(取消G90)G00 X150.0 Z200.0 T0000；l M01；41l切削锥面输入格式：l G90 X（U） Z（W） R （F ）；l l 外径、内径锥面切削终点坐标 刀具切削锥面的切出点至切入点在X向位移42l （2）端面切削循环指令（G94）l 切削直端面输入格式：l G94 X（U） Z（W） （F ）；l 端面切削终点坐标43l例例20：用G94指令编程l l G00 X84.0 Z2.0； G94 X30.4 Z-5.0 F0.2； Z-10.0； Z-14.8； l（取消G94）G00 X150.0 Z200.0； 44l切削锥度端面输入格式：l G94 X（U） Z（W） R （F ）； 45l（3）螺纹切削循环指令（G92）(如图652、653所示)l该指令可以使螺纹用循环切削完成。l输入格式：l 螺纹的导程（单头螺纹）l 1) 圆柱螺纹 G92 X（U） Z（W） F ； l 2) 锥螺纹 G92 X（U） Z（W） R F ；46l例例22：用G92指令编程l l G00X40.0 Z5.0 M48；l G92 X29.3 Z-42.0 F2.0；l X28.8；l X28.42；l X28.18；l X27.98；l X27.82；l X27.72；l X27.62；l（取消G92） G00 X150.0 Z200.0；47l 14复合固定循环指令（G70G73）l（1）外径、内径粗加工循环指令（G71）lG71指令将工件切削至精加工之前的尺寸，精加工前的形状及粗加工的刀具路径由系统根据精加工尺寸自动设定。l输入格式：l G71Ud Re；l G71 P ns Q nf Uu Ww （F S T ）；l 其中：ns 精加工程序第一个程序段的序号l nf 精加工程序最后一个程序段的序号l u X轴方向精加工留量（直径值）l w Z轴方向精加工留量l d 粗加工每次切深l e粗加工每次退刀量484950l2）端面粗加工循环指令（G72）l G72指令与G71指令类似，不同之处就是刀具路径是按径向方向循环的l输入格式同G71指令，刀具循环路径如图所示。l G72Wd Re；l G72 P ns Q nf Uu Ww （F S T ）；l 其中：ns 精加工程序第一个程序段的序号l nf 精加工程序最后一个程序段的序号l u X轴方向精加工留量（直径值）l w Z轴方向精加工留量l d 粗加工每次切深l e粗加工每次退刀量51l（3）闭合车削循环指令（G73）lG73指令与G71、G72指令功能相同，只是刀具路径是按工件精加工轮廓进行循环的。例如：铸件、锻件等工件毛坯已经具备了简单的零件轮廓，这时粗加工使用G73循环指令可以省时，提高功效。l输入格式：lG73 Ui Wk Rdl G73 P ns Q nf Uu Ww （F S T ）； l其中：ns：精加工程序第一个程序段序号l nf：精加工程序最后一个程序段序号 l i X轴方向的退出距离和方向l k Z轴方向的退出距离和方向l u X轴方向精加工留量l w Z轴方向精加工留量l d 粗切次数5253l（4）精加工循环指令（G70）l执行G71、G72、G73粗加工循环指令以后的精加工循环，在G70指令程序段内要指令精加工程序第一个程序段序号和精加工程序最后一个程序段序号。l 输入格式：l G70 P ns Q nf ；l其中：ns：精加工程序第一个程序段序号l nf：精加工程序最后一个程序序号5455l5)G74：端面啄式钻孔循环l格式格式 G74 R(e);G74 X(u) Z(w) P(i) Q(k) R(d) F(f) 56le:后退量本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0722）指定。x:B点的X坐标u:从a至b增量z:c点的Z坐标w:从A至C增量i:X方向的移动量lk:Z方向的移动量d:在切削底部的刀具退刀量。d的符号一定是（+）。但是，如果X（U）及I省略，可用所要的正负符号指定刀具退刀量。 f:进给率：57l6)G75：外经/内径啄式钻孔循环l格式格式 G75 R(e);G75 X(u) Z(w) P(i) Q(k) R(d) F(f) 58l复合螺纹切削循环指令l格式格式l G76 P (m)(r）(） Q（dmin） R(d) ；l G76 X(U) Z(W) R(I) F(f) P(k) Q(d)；59lm:精加工重复次数，二位数表示(1次用01，2次用02)lr:螺纹倒角值，用二位数表示(0.1L9.9L) (0199)表示l：螺纹角度(如60.55.30.29等)二位数表示l：最小切削深度(不用小数点，如0100表示100/1000，即0.1mm)l 切深=d：最后一次精加工量lX(u)、Z(w)：螺纹终点位置(锥螺纹为交点，即D点坐标)li：螺纹半径差，i=0为直螺纹(同G92中R含义)lK：螺纹总的切深(半径值)h=0.65P(如P0945表示深度为0.945mm)l：第一刀切削深度(半径值)，(如Q0250表示第一刀切深0.25mm)lL：螺纹导程6061