第三章数控车床的程序编制

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1、数控加工技术,第三章 数控车床的程序编制 第一节 数控车床程序编制的基础,数控车床按其功能分为简易数控车床、经济型数控车床、多功能数控车床和车削中心等，它们在功能上差别较大。 一、数控车床的主要功能 1简易数控车床 这是一种低档数控车床，一般用单板机或单片机进行控制。单板机不能存储程序，所以切断一次电源就得重新输入程序，且抗干扰能力差，不便于扩展功能，目前已很少采用。单片机可以存储程序，它的程序可以使用可编程序段格式，这种车床没有刀尖圆弧半径自动补偿功能，编程时计算比较繁琐。 2经济型数控车床 这是中档数控车床，一般具有单色显示的CRT、程序储存和编辑功能。它的缺点是没有恒线速度切削功能，刀尖

2、圆弧半径自动补偿不是它的基本功能，而属于选择功能范围。,2,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,一、数控车床的主要功能,3多功能型数控车床 这是指较高档次的数控车床，这类机床一般具备刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速度切削、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能。 4车削中心 车削中心的主体是数控车床，配有刀库和机械手，与数控车床单机相比，自动选择和使用的刀具数量大大增加。 卧式车削中心还具备如下两种功能：一是动力刀具功能，即刀架上某一刀位或所有刀位可使用回转刀具，如铣刀和钻头；另一种是C轴位置控制功能，该功能能达到很高的角度定位分辨率（一般为0.001），还能使主轴和卡盘

3、按进给脉冲作任意低速的回转，这样车床就具有X、Z和C三坐标，可实现三坐标两联动控制。,3,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,二、工艺装备特点,1对刀具的要求 （1）刀具结构 数控车床应尽可能使用机夹刀，以减少换刀时间和方便对刀，机夹刀具的刀体制造精度较高。由于机夹刀在数控车床上安装时，一般不采用垫片调整刀尖高度，所以刀尖高的精度在制造时就应得到保证。对于长径比例较大的内径刀杆，应具有良好的抗振结构。 （2）刀具强度、耐用度 数控车床能兼作粗精车削，为使粗车时能大切深、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好；精车则保证加工精度，所以要求刀具锋利、精度高、耐用度好。刀片，多数情况下应采

4、用涂层硬质合金刀片。刀片涂层增加成本不到一倍，在较高切削速度时（大于100m/min）可以使刀片耐用度提高两倍以上。 （3）刀片断屑槽 数控车床切削一般在封闭环境中进行，要求刀具具有良好的断屑性能，断屑范围要宽，一般采用三维断屑槽，其形式很多，选择时应根据零件的材料特点及精度要求来确定。,4,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,二、工艺装备特点,2对刀座的要求 刀具很少直接装在数控车床刀架上，它们一般通过刀座作过渡。刀座的结构应根据刀具的形状、刀架的外形和刀架对主轴的配置形式来决定。现在刀座的种类繁多，标准化程度低，用户选型时应尽量减少种类、型式，以利管理。 3数控车床可转位刀具特

5、点 数控车床所采用的可转位车刀，与通用车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床所使用的刀具，具体要求和特点如表3-1所示。,5,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,表3-1 可转位车刀特点,6,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,三、对刀,在数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系；同时，还要考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。 1一般对刀 一般对刀是指在机床上作手动对刀。数控车床所用的位置检测器分相对式和绝对式两种，下面介绍采用相对位置

6、检测器的对刀过程，这里以Z向为例说明对刀方法（如图3-1所示）：设图中端面刀是第一把刀，内径刀为第二把刀，由于是相对位置检测，需要用G50/G92进行加工坐标系设定。假定程序原点设在零件左端面，如果以刀尖点为编程点，则坐标系设定中的Z向数据为L1，这时可以将刀架向左移动并将右端面光切一刀，测出车削后的零件长度N值，并将Z向显示值置零，再把刀架移回到起始位置，此时的Z向显示值就是M值，N加M即为L1。这种以刀尖为编程点的方式应将第一把刀的刀具补偿设定为零。接着用同样方法测出第二把刀的L2值，L2减L1是第二把刀对第一把刀的Z向位置差,此处为负值。如果程序中第一把刀转为第二把刀时不变换坐标，那么第

7、二把刀的Z向刀补值应设定为-L。,7,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,图3-1 采用相对位置检测器车床的对刀,8,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,第二节 数控车床程序编制的基本方法,本节着重介绍配置FANUC-0TJ数控系统进行车削加工所以的程序的编制方法。 一、F功能 1在G95码状态下，F后面的数值表示的是主轴每转的切削进给量或切螺纹时的螺距，在数控车床上这种进给量指令方法使用得较多。 指令格式：G95 F； 例如：G95 F0.5（或F500） 表示进给量为0.5mm/r， G95 F1.0（或F1000） 表示进给量为1.0mm/r。 2在G94码状态下

8、，表示每分钟进给量 指令格式：G94 F； 例如：G95 F200 表示进给量为200mm/min。,9,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,二、S功能,1、主轴最高速度限定G50 G50除有坐标系设定功能外，还有主轴最高速度设定的功能，即用S指定的数值设定主轴每分钟最高转速。 指令格式：G50 S； 例如：G50 S2000 表示把主轴最高速度限定为2000rmin。 用恒线速度控制加工端面、锥度和圆弧时，由于X坐标不断变化，故当刀具逐渐移近工件旋转中心时，主轴转速会越来越高，工件有可能从卡盘中飞出。为了防止事故发生，有时必须限制主轴的最高转速，这时使用G50 S指令，即可达到目

9、的。 2、恒线速度控制G96 G96是接通恒线速度控制的指令，执行G96指令后，便认为S后的数值表示切削速度的大小 (单位为mmin)。 指令格式：G96 S； 例如：G96 S200表示控制主轴转速，使切削点的速度始终保持在200mmin。 3、主轴转速控制G97 G97是取消恒线速度控制的指令，此时，S指定的数值表示主轴每分钟的转数，r/min。 指令格式：G97 S；,10,2019/10/18,长春理工大学机电工程学院,对图中所示的零件，为保持A，B，C各点的线速度在150 mmin，则各点在加工时的主轴转速分别为：,A： r/min=1193 r/min B： r/min=795 r

10、/min C： r/min=682 r/min,11,2019/10/18,三、 T功能,T功能指刀具功能，表示选刀或换刀。用地址T和后面的四位数字来指定刀具号和刀具补偿号，其中前两位为刀具号，后两位为既是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。对于刀具的长度和刀尖圆弧半径补偿的具体数值,应到刀具补偿位去查找和修改.每一刀具加工结束后必须取消其刀具补偿。 例如： N10 G50 X80.0 Z185.0； N20 S600 M03； N30 T0202； (2号刀具、2号补偿) N40 G01 Z50.0 F0.3； N50 T0200； (2号刀补取消),12,2019/10/18,长春理工

11、大学机电工程学院,四、M功能,1、M00程序暂停。当执行有M00指令的程序段的其他指令后，主轴停止，进给停止，冷却液关断，程序停止。此时，可进行某一手动操作，如工件调头、手动变速。重新按“循环启动CYCLE START”按钮，机床将继续执行下一程序段。 2、M01任选暂停。与M00相似，不同处在于必须在操作面板上，预先(程序起动前)按下“任选停止开关OPTION STOP”按钮，使其相通，当执行有M01指令的程序段的其他指令后，程序停止。如不按“任选停止开关OPTION STOP”按钮，则M01指令不起作用，程序继续执行。如果遇到零件加工时间较长，或要在加工过程中需要停机检查，测量关键部位以及

12、交接班等情况，使用M01很方便。 3、M02程序结束。执行该程序后，表示程序内所有指令均已完成，因此切断机床所有动作，机床复位。但程序结束后，不返回到程序开头的位置。 4、M03主轴正转。 5、M04主轴反转。 6、M05主轴停止。 7、M06刀塔转位，必须与相应的刀号结合，才构成完整的换刀指令。 8、M08冷却液开。 9、M09冷却液关。 10、M30程序结束，在完成程序段的所有指令后，使主轴进给、冷却液停止，机床复位。与M02相似，不同在于该指令还使程序回到起始位置。 11、M98调用子程序。 12、M99子程序结束返回主程序。,13,2019/10/18,五、G功能,1加工坐标系设定 加

13、工坐标系有两种设定方法。一种是以G50方式，另一种是以G54G59的方式，G50是车削中常用的方式。 2倒角、倒圆编程 使用倒角功能可以简化倒角程序。 （1）45倒角与1/4圆角倒圆 45倒角格式为： G01 Z（W）b Ii（ZX图3-7a） G01 X（U）b Kk（XZ图3-7b） b点的移动可用绝对或增量指令，进给路线为ADC。 1/4圆角倒圆格式为： G01 Z（W）b Rr（ZX图3-7c） G01 X (U) b Rr（XZ图3-7d） b点的移动可用绝对或增量指令，进给路线为ADC。,14,2019/10/18,图3-7 倒角与倒圆,15,2019/10/18,加工图3-8所示

14、零件的倒角程序段为： N10 G00 X10.Z22. N20 G01 Z10.R5.F0.2 ； N30 X38.K-4. N40 Z0. （2）任意角度倒角与倒圆 在直线或圆弧插补指令尾部加上C，可自动插入任意角度的倒角，用C后面的数字指令从假设没有倒角的拐角交点距倒角始点与终点之间的距离。 例 图3-9程序为： N10 G01 X50. C10.； N20 X100. Z-100.； 在直线或圆弧程序段尾部加上R， 可自动插入任意角度的倒圆。 例 图3-10程序为： N10 G01 X50. R10. F0.2； N20 X100. Z-100. ；,16,2019/10/18,3刀尖圆

15、弧自动补偿功能,通常在编程时都将车刀刀尖作为一点来考虑的，即所谓假设刀尖。但实际上刀尖是有圆角的（见图3-11）。 按刀尖点编出的程序在进行端面、外径、内径等与轴线平行的表面加工时，是没有误差的，但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象（见图3-12），具有刀尖圆弧半径自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿值，自动控制刀尖的运动以避免上述现象的产生。 为了进行刀尖圆弧半径补偿，需要使用以下指令： G40：取消刀具补偿，即按程序路径进给； G41：左偏刀具补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给； G42：右偏刀具补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。,17

16、,2019/10/18,下面的程序是应用刀具补偿的实例（见图3-14）：,O3； N10 G50 X200. Z175. T0101； N20 G40 G97 S1100 M03； N30 G00 G42 X58. Z10. M08； N40 G01 G96 Z0 F1.5 S200； N50 X70. F0.2； N60 X78.Z-4.； N70 X83.； N80 X85. W-1.； N90 Z-15.； N100 G02 X91. W-3. I3. K0 F0.15； N110 G01 X94.； N120 X97. W-1.5； N130 X100.； N140 G00 G40 G97 X200. Z175. S1000 T0100； N150 M30；,18,2019/10/18,采用倒角、倒圆编程,O4； N10 G50 X2