《精编》数控车床的程序编制课程

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1、第五章数控车床的程序编制 第1节数控车床编程基础第2节基本编程指令与简单程序编写第3节车削循环指令及编程第4节螺纹车削编程第5节刀尖圆弧自动补偿功能第6节数控车削加工综合举例 四川机电职业技术学院 5 1数控车床的编程基础 5 1 1数控车床编程特点一 坐标系统机床坐标系 是数控机床安装调试时便设定好的一固定的坐标系统 机床原点在主轴端面中心 参考点在X轴和Z轴的正向极限位置处编程坐标系 是在对图纸上零件编程时就建立的 程序数据便是基于该坐标系的坐标值 工件坐标系时编程坐标系在机床上的具体体现 由相应的编程指令建立 由对刀操作建立三者之间的相互联系 机床原点 工件原点 参考点 a刀架后置式 b

2、刀架前置式 工件原点 说明 由于车削加工是围绕主轴中心前后对称的 因此无论是前置还是后置式的 X轴指向前后对编程来说并无多大差别 为适应笛卡尔坐标习惯 编程绘图时按后置式的方式进行表示 二 直径编程方式 在车削加工的数控程序中 X轴的坐标值取为零件图样上的直径值的编程方式 与设计 标注一致 减少换算 如图所示 图中A点的坐标值为 30 80 B点的坐标值为 40 60 编程方式可由指令指定 也可由参数设定 一般默认直径方式 如 华中数控G36 直径编程G37 半径编程西门子G22 直径编程G23 半径编程 X Z 三 进刀和退刀方式 进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点 再改用切削进

3、给 以减少空走刀的时间 提高加工效率 切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关 应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则 退刀时 沿轮廓延长线工进退出至工件附近 再快速退刀 一般先退X轴 后退Z轴 四 绝对编程与增量编程 数控编程通常都是按照组成图形的线段或圆弧的端点的坐标来进行的 绝对编程 指令轮廓终点相对于工件原点绝对坐标值的编程方式 增量编程 指令轮廓终点相对于轮廓起点坐标增量的编程方式 有些数控系统还可采用极坐标编程 绝对编程G90增量编程G91均为模态指令 绝对编程 G90G01X100 0Z50 0 增量编程 G91G01X60 0Z 100 0 在越来越多车床中X Z表示绝对

4、编程U W表示增量编程允许同一程序段中二者混合使用 绝对编程和增量编程 绝对 G01X100 0Z50 0 相对 G01U60 0W 100 0 混用 G01X100 0W 100 0 或G01U60 0Z50 0 直线A B 可用 5 2指令介绍 一 关于建立工件坐标系指令1 设定工件坐标系指令 坐标系设定G92 G50 格式 G92 G50 X Z 参数说明 X Z 为当前刀具位置相对于将要建立的工件原点的坐标值 例 若设定工件原点O1 则程序段为 G92X100 Z50 若设定工件原点O2 则程序段为 G92X100 Z110 以刀具当前所在位置为起刀点 Z X 执行G92指令时 是通过

5、刀具当前所在位置 刀具起始点 来设定工件坐标系的 G92设置的工件原点是随刀具当前位置 起始位置 的变化而变化的 若起刀点位置向左移动20mm 则执行上述指令时 结果怎样呢 说明1 一旦执行G92指令建立坐标系 后续的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值 2 G92指令必须跟坐标地址字 须单独一个程序段指定 且一般写在程序开始 3 执行此指令刀具并不会产生机械位移 只建立一个工件坐标系 4 执行此指令之前必须保证刀位点与程序起点 或对刀点 符合 5 该指令为非模态指令 X Z取值原则 1 方便数学计算和简化编程 2 容易找正对刀 3 不要与机床 工件发生碰撞 4 方便拆卸工件 5 空行

6、程不要太长 2 预置工件坐标系 指令 工件坐标系选择G54 G59 格式 它是先测定出欲预置的工件原点相对于机床原点的偏置值 并把该偏置值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中 当工件原点预置好以后 便可用 G54G00X Z 指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置 G54 G59方式在机床坐标系中直接设定工件原点 与起刀点的位置无关 说明 1 G54 G59是系统预置的六个坐标系 可根据需要选用 2 G54 G59建立的工件坐标原点是相对于机床原点而言的 在程序运行前已设定好 在程序运行中是无法重置的 3 G54 G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用MDI方式输入

7、 系统自动记忆 4 使用该组指令前 必须先回参考点 5 G54 G59为模态指令 可相互注销 例 如下图所示 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 G54G00G90X40 Z30 G59G00X30 Z30 3 T指令建立工件坐标系 越来越多的数控车床采用T指令建立工件坐标系 把对刀过程记录的坐标值以MDI方式输入到某刀偏表地址码中 如01地址号 则在编程中直接用指令TXX01即可自动按机床坐标系的绝对偏置坐标关系建立起工件坐标系 这种方式与G54预置的方式实质是一样的 只不过不用去记录和计算预置的X Z轴坐标 而是数控系统自动计算这两个值 1 尺寸单位选择 格

8、式 G20英制输入制式英寸输入G21公制输入制式毫米输入 默认 2 进给速度单位的设定每分钟进给G94 G98 mm min 默认 每转进给G95 G99 r mm以上均为模态指令 可互相注销 二 有关单位设定 三 主轴功能S 在具有恒线速度功能的机床上 S功能还有其它作用 1 恒线速控制编程格式G96S S后面的数字表示的是恒定的线速度 m min 例 G96S150表示切削点线速度控制在150m min 主轴转速非恒定 2 恒线速取消 恒转速 编程格式G97S 单位 r min S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速 如S未指定 将保留G96的最终值 例 G97S1000表示恒线速控

9、制取消后主轴转速1000r min 恒转速控制一般在车螺纹或车削工件直径变化不大时使用 3 主轴最高转速限定 格式 G50 例如 G50S2000表示限制主轴的最高转速为2000r min 为什么要用恒线速度和限制主轴最高转速 在车削端面或工件直径变化较大时 为了保证车削表面质量一致性 使用恒线速度控制 用恒线速度控制加工端面 锥面和圆弧面时 由于X轴的值不断变化 当刀具接近工件的旋转中心时 主轴的转速会越来越高 采用主轴最高转速限定指令 可防止因主轴转速过高 离心力太大 产生危险及影响机床寿命 返回上层 5 3车削循环指令及编程 车削循环指令概述 车削循环指令是指用含G功能的一个程序段来完成

10、本来需要用多个程序段指令的编程指令 使程序简化 车削循环一般用在去除大部分余量的粗加工中 各类数控系统循环指令的形式和编程方法相差甚大 本节主要介绍华中数控系统的车削循环指令 一 车削循环指令分类 二 简单车削循环指令 1 外圆车削循环 G80动作组成指令格式G80X Z I F 参数意义X Z表示切削终点位置I表示切削起点与切削终点的半径差值 F切削速度 外圆车削循环 编程算法 G80XxbZzbI xc 2 xb 2 FfG80U xb xa W zb za I xc 2 xb 2 Ff 适于 毛坯轴向余量比径向余量多 G80可用于加工外 内 圆柱面和外 内 圆锥面 I取不同值时 G80编

11、程举例1 G80编程举例2 70 50 O0005G92X70Z50G00X40Z3S400M03G80X30Z 30I 5 5F10G80X27Z 30I 5 5G80X24Z 30I 5 5G00X70Z50M05M30 2 端面车削循环 G81动作组成指令格式G81X Z K F 参数意义X Z表示切削终点位置K表示切削起点与切削终点的Z坐标差值 F切削速度 端面车削循环 适于 毛坯径向余量比轴向余量多 编程算法 G81XxbZzbK Zc Zb FfG81U xb xa W zb za K Zc Zb Ff G81可用于加工外 内 圆柱端面和外 内 锥端面 K取不同值时 G81编程举例

12、1 G80 G81综合编程举例 三 复合车削循环指令 要完成一个多型面粗车过程 用简单车削循环编程需要人工计算分配车削次数和吃刀量 再一段段地用简单循环程序实现 比用基本加工指令要简单 但使用起来还是很麻烦 若使用复合车削循环则只须指定精加工路线和吃刀量 系统就会自动计算出粗加工路线和加工次数 可大大简化编程工作 三 复合车削循环指令 1 外圆粗车复合循环 G71 1 粗车外径走刀路线精车路线 A A1 B A 2 适于 圆柱毛坯料粗车外圆圆筒毛坯料粗车内径 数控车编程及仿真操作 内 外 径粗车复合循环G71及应用 一 复习1 简单循环 外径切削简单循环G80X Z F 的轨迹2 简单循环的特

13、点 1 优点 一条指令完成四个动作 形成一个简单循环 切除一层金属 比用G00 G01写四段程序要简单得多 2 缺点 一条G80指令不能实现多层切削 要实现多层切削 就必须多次重复使用该命令 显然编程很烦琐 有没有一种办法 用一条指令就能完成粗加工多层切削 使毛坯形状接近工件形状呢 答案是肯定的 二 外径粗车复合循环G71 一 G71的功能 粗车复合循环 完成多层切削 使毛坯形状接近工件形状 见仿真 二 G71粗加工循环指令刀具的轨迹 1 观察仿真轨迹2 分析G71加工轨迹 如右图所示 三 格式 G71U d R r P ns Q nf X x Z z F f S s T t 四 参数说明 d

14、 切削深度 每次切入量 r 每次退刀量 ns 精加工路径第一程序段的段号 nf 精加工路径最后程序段段号 x X方向精加工余量 z Z方向精加工余量 f s t 粗加工时所用的走刀速度 主轴转速 刀具号 四 G71的特点 1 自动进行多次循环 实现多层切削 使毛坯形状接近工件形状 2 切削进给方向平行于Z轴 五 G71编程实例例14 用外径粗加工复合循环编制右图所示零件的加工程序 1 工艺 用粗加工循环粗加工 沿工件轮廓精加工 工艺参数 d 1 5mmr 1mm x 0 4mm z 0 1mmS 400F 100T 01 要求循环起始点在A 50 5 3327N1G92X50Z5N2T01N3

15、M03S400N4G00X50Z5 循环 N5G71U1 5R1P6Q13X0 4Z0 1F100 粗切量1 5mm精切量 X0 4mmZ0 1mm N6G00X4z1N7G01X10Z 2N8Z 20N9G02U10W 5R5N10G01W 10N11G03U14W 7R7N12G01Z 52N13U10W 10N14W 20N15X50N16G00X80Z80N17M05N18M30 三 小结 1 格式 G71U d R r P ns Q nf X x Z z F f S s T t 2 G71的特点 只要指定精加工的加工路线及粗加工的吃刀量 系统会自动计算粗加工走刀路线和走刀次数 四 作

16、业 1 阅读教材理解G71粗加工循环参数的含义 及用G71粗加工循环编程的方法 2 P1074 12 外圆粗车复合循环 G71 3 指令格式无凹槽加工时G71U d R e P ns Q nf X u Z w F f S s T t 4 参数说明 d 每次吃刀深度 半径值 e 退刀量ns 精加工程序段的开始程序行号nf 精加工程序段的结束程序行号 u 径向 X轴方向 的精加工余量 直径值 w 轴向 Z轴方向 的精加工余量F S T 粗切时的进给速度 主轴转速 刀补设定精车的F S T在ns nf的程序段中指定 外圆粗车复合循环 G71 有凹槽加工时G71U d R e P ns Q nf E e F f S s T t e 精加工余量 其为X轴方向的等高距离 4 G71指令编程举例 外圆粗车复合循环 G71 精车路线 A A1 B1 A2 A O0007G92X0Z0 G90G00X40 0Z5 0M03 G71U2R0 5P100Q200X0 2Z0 2F50 N100G00X18 0Z5 0 G01X18 0Z 15 0F30 X22 0Z 25 0 X22 0Z 31 0 G02