第三章數(shù)控車加工程序編制

1、第三章 數(shù)控車削加工編程第一節(jié) 數(shù)控車削編程概述一、數(shù)控車削的編程特點（1）數(shù)控車削加工的內(nèi)容 端面車削、外圓柱面車削、內(nèi)圓柱面的車削（鏜孔）、鉆孔加工、螺紋加工、復(fù)雜外形輪廓面車削等；（1）數(shù)控車削加工的內(nèi)容 （2）數(shù)控車削加工的編程特點1.在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程或增量值編程，也可以采用混合編程。一般情況下，利用自動編程軟件編程時，通常采用絕對值編程。 （2）數(shù)控車削加工的編程特點2.被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時，一般用直徑值表示。所以采用直徑尺寸編程更為方便。 （2）數(shù)控車削加工的編程特點3. 由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，為簡

2、化編程，數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。 （2）數(shù)控車削加工的編程特點4.編程時，認(rèn)為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，為提高工件的加工精度，編制圓頭刀程序時，需要對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補(bǔ)償功能（G41，G42），這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)

3、控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼二、車床數(shù)控系統(tǒng)的功能與指令代碼三、數(shù)控車削編程中的有關(guān)問題（1）坐標(biāo)系統(tǒng) 數(shù)控車床坐標(biāo)系統(tǒng)分為機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系和工作坐標(biāo)系工作坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）。無論哪種坐標(biāo)系都規(guī)定與車床主軸軸線平行的方向為Z 軸，且規(guī)定從卡盤中心至尾座預(yù)尖中心的方向為正方向。在水平面內(nèi)與主軸軸線垂直的方向為X軸，且規(guī)定刀具遠(yuǎn)離主軸旋轉(zhuǎn)中心的方向為正方向。（1）坐標(biāo)系統(tǒng) 1.機(jī)床坐標(biāo)系 車床的機(jī)床原點為主軸

4、旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面的交點。（1）坐標(biāo)系統(tǒng)2.參考點 參考點是機(jī)床上的一個固定點。該點是刀具退離到一個固定不變的極限點，其位置由機(jī)械擋塊或行程開關(guān)來確定。以參考點為原點，坐標(biāo)方向與機(jī)床坐標(biāo)方向相同建立的坐標(biāo)系叫做參考坐標(biāo)系。（1）坐標(biāo)系統(tǒng) 3.工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系） 數(shù)控編程時應(yīng)該首先確定工件坐標(biāo)系和工件原點。 零件在設(shè)計中有設(shè)計基準(zhǔn)，在加工過程中有工藝基準(zhǔn)，同時應(yīng)盡量將工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一，該基準(zhǔn)點通常稱為工件原點。（1）坐標(biāo)系統(tǒng) 3.工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）第二節(jié) 基本功能及其指令的編程一、尺寸系統(tǒng) （1）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令 數(shù)控編程時，必須先建立工件坐標(biāo)系，用來確定刀具刀位點在坐標(biāo)系

5、中的坐標(biāo)值。（1）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令1.編程格式 工件坐標(biāo)系設(shè)定指令的編程格式如下。 式中， 分別為刀尖的起始點距工件原點在X向和Z向的尺寸。執(zhí)行G50指令時，機(jī)床不動作，即X,Z軸均不移動，系統(tǒng)內(nèi)部對（ ）進(jìn)行記憶，顯示器上的坐標(biāo)值發(fā)生了變化，這就相當(dāng)于在系統(tǒng)內(nèi)部建立了以工件原點為坐標(biāo)原點的工作坐標(biāo)系。（1）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令【例】建立圖示零件的工件坐標(biāo)系。（1）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令（1）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令注意事項： 有些數(shù)控機(jī)床用G92指令建立工件坐標(biāo)系，如華中數(shù)控 系統(tǒng)；有的數(shù)控系統(tǒng)則直接采用零點偏置指令 建立工件坐標(biāo)系，如 系統(tǒng)。（2）絕對和增量尺寸編程（G90，G91） G90和G91

6、指令分別對應(yīng)著絕對位置數(shù)據(jù)輸入和增量位置數(shù)據(jù)輸入。 G90表示程序段中的尺寸字為絕對坐標(biāo)值，即從編程零點開始的坐標(biāo)值。系統(tǒng)上電后，機(jī)床處在G90狀態(tài)。 G90編入程序時，以后所有輸入的坐標(biāo)值全部是以編程零點為基準(zhǔn)的絕對坐標(biāo)值，并且一直有效，直到在后面的程序段中由G91（增量位置輸入數(shù)據(jù)）替代為止。（2）絕對和增量尺寸編程（G90，G91）（2）絕對和增量尺寸編程（G90，G91）（2）絕對和增量尺寸編程（G90，G91）（2）絕對和增量尺寸編程（G90，G91）注意： 有些數(shù)控系統(tǒng)沒有絕對和增量尺寸指令，當(dāng)采用絕尺寸編程時，尺寸字用X、Y、Z 表示；采用增量尺寸編程時，尺寸字用U、V、W 表示

7、。數(shù)控車床采用X、Z 和U、W分別表示絕對和增量尺寸（3）公制尺寸,英制尺寸指令 工程圖紙中的尺寸標(biāo)注有公制和英制兩種形式。 數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)所設(shè)定的狀態(tài)，利用代碼把所有的幾何值轉(zhuǎn)換為公制尺寸或英制尺寸（刀具補(bǔ)償值和可設(shè)定零點偏置值也作為幾何尺寸），同樣進(jìn)給率F的單位也分別為() (*+（*+ ) (*+）或() , （*+ ) ,）。該指令為續(xù)效指令，系統(tǒng)上電后，機(jī)床處在公制狀態(tài)。（3）公制尺寸,英制尺寸指令公制與英制單位的換算關(guān)系為: 注意：數(shù)控系統(tǒng)不同，公制/英制尺寸指 令不同。FANUC系統(tǒng)采用 G21/G20;西門子采用G70/G71.二、刀具功能T、主軸轉(zhuǎn)速功能S和進(jìn)給功能F（1）選

8、擇刀具與刀具偏置 選擇刀具和確定刀參數(shù)是數(shù)控編程的重要步驟，其編程格式因數(shù)控系統(tǒng)不同而異，主要格式有以下幾種。1.采用T指令編程由地址功能碼T和數(shù)字組成。有Txx 和Txxxx兩種格式，數(shù)字的位數(shù)由所用數(shù)控系統(tǒng)決定，T后面的數(shù)字用來指定刀具號和刀具補(bǔ)償號。例如:T0404表示選擇第04號刀,04號偏置量。 T0200表示選擇第02號刀，刀具偏置取消。（1）選擇刀具與刀具偏置2.采用T、D 指令編程利用T功能選擇刀具，利用D功能選擇相關(guān)的刀偏。其編程的順序為T、D。 T和D 可以編寫在一起，也可以單獨編寫，例如: T5D18選擇-5號刀，采用刀具偏置表18號的偏置尺寸； D22仍用5 號刀，采用

9、刀具偏置表22號的偏置尺寸； T3選擇3 號刀，采用刀具與該刀相關(guān)的刀具偏置尺寸。（2）主軸轉(zhuǎn)速功能S 由地址碼S和在其后面的若干數(shù)字組成，單位為轉(zhuǎn)速單位（r/min）。例如：S320表示主軸轉(zhuǎn)速為320 r/min 。 注意：有些數(shù)控機(jī)床沒有伺服主軸，即采用機(jī)械變速裝置，編程時可以不編寫S功能。（2）主軸轉(zhuǎn)速功能S1.恒線速度控制（G96） 當(dāng)數(shù)控機(jī)床的主軸為伺服主軸時，可以通過指令G96, 來設(shè)定恒線速度控制。系統(tǒng)執(zhí)行G96 指令后，便認(rèn)為用S指定的數(shù)值表示切削速度。例如G96 S150，表示切削速度為150mm/min。（2）主軸轉(zhuǎn)速功能S2.主軸轉(zhuǎn)速控制（G97） G97 是取消恒線速

10、度控制指令，編程G97后，S 指定的數(shù)值表示主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速。例如G97 S1200，表示主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min。（2）主軸轉(zhuǎn)速功能S3.最高速度限制G50 或G92 G50 和G92除有坐標(biāo)系設(shè)定功能外，還有主軸最高轉(zhuǎn)速設(shè)定功能。例如G50 S2000，表示把主軸最高轉(zhuǎn)速設(shè)定為2000r/min。 用恒定速度控制進(jìn)行切削加工時，為了防止出現(xiàn)事故，必須限定主軸轉(zhuǎn)速。（3）進(jìn)給功能F 進(jìn)給功能F表示刀具中心運動時的進(jìn)給速度。由地址碼F 和后面若干位數(shù)字構(gòu)成。這個數(shù)字的單位取決于每個系統(tǒng)所采用的進(jìn)給速度的指定方法。具體內(nèi)容見所用機(jī)床編程說明書。 注意事項如下:（3）進(jìn)給功能F1.進(jìn)給率的單位

11、是直線進(jìn)給率mm/min或in/min，還是旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率mm/r或in/r,取決于每個系統(tǒng)所采用的進(jìn)給速度的指定方法。直線進(jìn)給率與旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率的含義如圖所示。（3）進(jìn)給功能F2.當(dāng)編寫程序時，第一次遇到直線G01或圓弧G02,G03插補(bǔ)指令時，必須編寫進(jìn)給率F。當(dāng)工作在快速定位G00方式時，機(jī)床將以通過機(jī)床軸參數(shù)設(shè)定的快速進(jìn)給率移動，與編寫的F指令無關(guān)。（3）進(jìn)給功能F 3. 功能為模態(tài)指令，實際進(jìn)給率可以通過cnc操作面板上的進(jìn)給倍率旋鈕，在0120%之間控制。三、常用的輔助功能 輔助功能也叫M功能或M 代碼，它是控制機(jī)床或系統(tǒng)開關(guān)功能的一種命令. 常用的輔助功能的M代碼、含義及用途常用的輔助功

12、能的M代碼、含義及用途常用的輔助功能的M代碼、含義及用途常用的輔助功能的M代碼、含義及用途 第三節(jié)第三節(jié) 插補(bǔ)指令的編程插補(bǔ)指令的編程一、快速線性移動指令G00 G00用于快速定位刀具，沒有對工件進(jìn)行加工，可以在幾個軸上同時執(zhí)行快速移動，由此產(chǎn)生一線性軌跡。 （1）編程格式一、快速線性移動指令G00（2）注意事項 使用G00指令時，刀具的實際運動路線并不一定是直線，而是一條折線。使用G00指令時，機(jī)床的進(jìn)給率由軸機(jī)床參數(shù)指定，G00 指令是模態(tài)代碼?！纠坷每焖僖苿又噶顚⒌毒邚钠鹗键cA 移動到點C二、帶進(jìn)給率的線性插補(bǔ)指令G01 直線插補(bǔ)指令是直線運動指令，它命令刀具在兩坐標(biāo)間以插補(bǔ)聯(lián)動方式

13、按指定的進(jìn)給速度做任意斜率的直線運動，該指令是模態(tài)（續(xù)效）指令。二、帶進(jìn)給率的線性插補(bǔ)指令G01（1）編程格式 X,Z為刀具移動的目標(biāo)點；F為進(jìn)給速度。（2）說明 G01指令后的坐標(biāo)值取絕對值編程還是取增量值編程由G90/G91決定。 F指令也是模態(tài)指令，F(xiàn)的單位由直線進(jìn)給率或旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率指令確定。車削加工的直線插補(bǔ)實例1車削加工的直線插補(bǔ)實例2車削加工的直線插補(bǔ)實例3車削加工的直線插補(bǔ)實例4三、圓弧插補(bǔ)指令G02/G03 圓弧插補(bǔ)指令命令刀具在指定平面內(nèi)按給定的進(jìn)給速度F作圓弧運動，切削出圓弧輪廓。 圓弧插補(bǔ)指令分為順時針圓弧插補(bǔ)指令（G02）和逆時針圓弧插補(bǔ)指令（G03）。 （1）圓弧順逆的

14、判斷(2) G02/G03的編程格式 在零件上車削加工圓弧時，不僅要用G02/G03指出圓弧的順逆時針方向，用X,Z指定圓弧的終點坐標(biāo)，而且還要指定圓弧的中心位置。常用指定圓心位置的方式有兩種，因而G02/G03的指令格式有兩種。(2) G02/G03的編程格式(2) G02/G03的編程格式（3）說明 1.采用絕對值編程時，圓弧終點坐標(biāo)為圓弧終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，用X,Z表示；當(dāng)采用增量值編程時，圓弧終點坐標(biāo)為圓弧終點相對于圓弧起點的增量值。 2.數(shù)控車床的圓心坐標(biāo)為I、K，表示圓弧起點到圓弧中心起點到圓弧中心所作矢量分別在X,Z坐標(biāo)軸方向上的分矢量（矢量方向指向圓心）。絕對坐標(biāo)系中，

15、順弧與逆弧的圓心I、K 。絕對坐標(biāo)系中，順弧與逆弧的圓心I、K 。(2) G02/G03的編程格式(說明)3.當(dāng)用半徑指定圓心位置時，由于在同一半徑R的情況下，從圓弧的起點到終點有兩個圓弧的可能性，為區(qū)別，規(guī)定圓心角 時，用“+R”表示； 時，用“R”表示。4.用半徑R指定圓心位置時，不能描述整圓?！纠咳缦聢D，采用英制尺寸，絕對坐標(biāo)編程。加工程序段：【例】如下圖，采用英制尺寸，絕對坐標(biāo)編程。加工程序段：四、螺紋車削加工指令 螺紋加工的類型包括：內(nèi)（外）圓柱螺紋和圓錐螺紋、單頭螺紋和多頭螺紋、恒螺距與變螺距螺紋，數(shù)控系統(tǒng)提供的螺紋加工指令包括單一螺紋指令和螺紋固定循環(huán)指令。橫螺距螺紋的形式四、

16、螺紋車削加工指令 G32（英）/G33（公）指令可以執(zhí)行單行程螺紋切削，車刀進(jìn)給運動嚴(yán)格根據(jù)輸入的螺紋導(dǎo)程進(jìn)行。但是，車刀的切入、切出、返回均需編人程序。（1）螺紋編程格式（1）螺紋編程（2）注意事項1.進(jìn)行橫螺紋加工時，其進(jìn)給速度F的單位采用旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率，即mm/r(或in/r)；2. 為避免在加減速過程中進(jìn)行螺紋切削，要設(shè)引入距離 ,和超越距離 ,即升速進(jìn)刀段和減速退刀段，一般 為25mm, ，若螺紋的收尾處沒有退刀槽時，一般按45退刀收尾。（1）螺紋編程（切削螺紋時的引入距離）【例】 螺紋外徑已加工完成，牙型深度1.2mm, 分5次進(jìn)給，吃刀量（直徑值）分別為0.9，0.6,0.4,0.4

17、,0.1，絕對編程程序段：程序段：五、暫停指令G04 G04指令可使刀具作短暫的無進(jìn)給光整加工，一般用于切槽、鏜平面、锪孔等場合 。 （1）編程格式 地址碼X或P 為暫停時間。五、暫停指令G04（2）說明 其中：X 后面可用帶小數(shù)點的數(shù)，單位為s，如G04 X5.0表示前面的程序執(zhí)行完后，要經(jīng)過5s的暫停，下面的程序段才執(zhí)行；地址P后面不允許用小數(shù)點，單位為ms。如G04 P1000表示暫停1 S?！纠坑脮和04 進(jìn)行切槽加工的實例程序段：第四節(jié) 刀具補(bǔ)償指令及其編程一、不具備刀具半徑補(bǔ)償功能時的編程 在數(shù)控切削加工中，為了提高刀尖的強(qiáng)度，降低加工表面粗糙度，刀尖處成圓弧過渡刃。在車削內(nèi)孔

18、、外圓或端面時，刀尖圓弧不影響其尺寸、形狀；在切削錐面或圓弧時，就會造成過切或少切現(xiàn)象。一、不具備刀具半徑補(bǔ)償功能時的編程 目前，較高級的車床控制系統(tǒng)，不僅具有刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能，而且可以根據(jù)刀尖的實際情況，選擇刀位點軌跡，編程和補(bǔ)償都十分方便。 但有些簡易數(shù)控系統(tǒng)不具備半徑補(bǔ)償功能，因此，當(dāng)零件精度要求較高且又有圓錐或圓弧表面時，可以按刀尖圓弧中心編程，也可以在局部進(jìn)行補(bǔ)償計算，來消除刀尖半徑引起的誤差。一、不具備刀具半徑補(bǔ)償功能時的編程（1）按假想刀尖編程 數(shù)控車床總是按“假想刀尖”點來對刀，使刀尖位置與程序中的起刀點（或換刀點）重合。（2）刀心軌跡編程 不具備刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)

19、，除按假想刀尖軌跡數(shù)據(jù)編程外，還可以按刀心軌跡編程。 （2）刀心軌跡編程 用假想刀尖軌跡和刀心軌跡編程方法的共同缺點是當(dāng)?shù)毒吣p或重磨后，需要重新計算編程參數(shù)，否則會產(chǎn)生加工誤差。二、具備刀具半徑補(bǔ)償功能時的刀具半徑補(bǔ)償二、具備刀具半徑補(bǔ)償功能時的刀具半徑補(bǔ)償（1）刀具半徑補(bǔ)償指令（G41、G42、G40） 在實際加工中，一般數(shù)控裝置都有刀具半徑補(bǔ)償功能，為編制程序提供了方便。有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)，編程時不需要計算刀具中心的運動軌跡，只按零件輪廓編程只按零件輪廓編程。使用刀具半徑補(bǔ)償指令，并在控制面板上手工輸入刀具半徑，數(shù)控裝置便能自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。即執(zhí)行

20、刀具半徑補(bǔ)償后，刀具自動偏離工件輪廓一個刀具半徑值，從而加工出所要求的工件輪廓。（1）刀具半徑補(bǔ)償指令（）刀具半徑補(bǔ)償指令（G41、G42、G40）（1）刀具半徑補(bǔ)償指令（）刀具半徑補(bǔ)償指令（G41、G42、G40） G41為刀具半徑左補(bǔ)償，即刀具沿工件左側(cè)運動方向時的半徑補(bǔ)償； G42為刀具半徑右補(bǔ)償，即刀具沿工件右側(cè)運動時的半徑補(bǔ)償； G40為刀具半徑補(bǔ)償取消，使用該指令后，G41,G42 指令無效。 G40必須和G41或G42成對使用，刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜竭^程1.刀補(bǔ)的建立，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。2.刀補(bǔ)進(jìn)行，執(zhí)行有G41、G42 指令的程序段后，刀

21、具中心始終與編程軌跡相距一個偏置量。3.刀補(bǔ)的取消，刀具離開工件，刀具中心軌跡要過渡到與編程重合的過程。刀補(bǔ)使用注意點： 編程時應(yīng)注意：G41、G42 不能重復(fù)使用，即在程序中前面有了G41或G42指令之后，不能再直接使用G41或G42指令。若想使用，則必須先用G40指令解除原補(bǔ)償狀態(tài)后，再使用G41或G42，否則補(bǔ)償就不正常了。 第五節(jié) 固定循環(huán) 對數(shù)控車床而言，非一刀加工完成的輪廓表面、加工余量較大的表面，采用循環(huán)編程，可以縮短程序段的長度，減少程序所占內(nèi)存。一、FANUC 0i-TA系統(tǒng)的固定循環(huán) FANUC 0i-TA車削數(shù)控系統(tǒng)分為簡單固定循環(huán)、復(fù)合固定循環(huán)和鉆孔固定循環(huán)3類。 （1

22、）簡單固定循環(huán) 外徑/內(nèi)徑切削固定循環(huán)（G90） 螺紋切削固定循環(huán)（G92） 端面切削固定循環(huán)（G94）1.外徑/內(nèi)徑切削固定循環(huán)（G90）（外圓柱面）1.外徑/內(nèi)徑切削固定循環(huán)（G90）（錐形柱面）【例】利用單一形狀固定循環(huán)指令，編寫粗加工程序?！纠考庸ゅF面零件，利用單一形狀固定循環(huán)指令，編寫粗加工程序。2.車削螺紋循環(huán)指令G92 該指令車削錐螺紋和圓柱螺紋，刀具從循環(huán)起點開始按梯形循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點。2.車削螺紋循環(huán)指令G92【例】加工圓柱螺紋，起刀點設(shè)在X100.0，Z150.0位置，用螺紋固定循環(huán)指令，編寫程序。程序段【例】起刀點設(shè)在X100.0，Z150.0位置，用螺紋固定循

23、環(huán)指令，編寫程序。程序段3.端面車削固定循環(huán)G94平端面車削固定循環(huán)3.端面車削固定循環(huán)G94錐形切削固定循環(huán)3.端面車削固定循環(huán)G94平端面車削固定循環(huán)錐形切削固定循環(huán)【例】利用端面車削固定循環(huán)指令，編寫粗加工程序。程序單【例】加工帶錐面的零件，利用端面車削固定循環(huán)指令，編寫粗加工程序。程序段第二大類 多重固定循環(huán) 數(shù)控車中G90、G92和G94是單一固定循環(huán)，它將“切入切入切削切削退刀退刀返回返回”四個動作、四個程序段簡化為一個程序段。 FANUC數(shù)控系統(tǒng)還在加工軟件中設(shè)置了多重復(fù)合循環(huán)，在編制加工程序時，根據(jù)零件圖樣、材質(zhì)等要求，只需指定精加工路線（即按零件輪廓編程）和粗加工的背吃刀量，數(shù)控系統(tǒng)就會自動計算出粗加工路線和加工次數(shù)，進(jìn)一步簡化計算，簡化加工程序和編程工作。第二大類 多重固定