第四章 数控车床编程(上)

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1、第四章 数控车床编程 数控车床是目前使用最广泛的数控机 床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类 等回转体零件。通过数控加工程序的运行， 可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面 、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行 车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心 可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高 加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状 回转类零件的加工。 数控车床适合加工的零件数控车床适合加工的零件第一节 数控车床编程基础一、数控车床的编程特点 u在一个程序段中根据图样上标注的尺寸 ，可以采用绝对值编程，增量值编程或二者混 合编程u为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲 当量为Z向的1/2u为简化

2、编程，数控装置常备有不同形式 的固定循环，可进行多次重复循环切削u若有刀补，编程时需对车刀刀尖的圆弧 半径进行补偿，并将补偿值事先输入存储器， 若不具备刀补功能，应考虑补偿量后的编程。第一节 数控车床编程基础u 车削圆柱面时，用绝对值编程时，X以 直径值表示，增量值编程时，X以径向实际位 移的两倍值表示，并参考“+、-” 图中A点的坐标值为 （30，80） B点的坐标值为 （40，60）第一节 数控车床编程基础二、数控系统功能(以FANUC-6T为例) 主要有准备功能G、辅助功能M、刀具 功能T、主轴转速功能S和进给功能F。 我国按照ISO标准制订了JB3208-83标 准 但各个操作系统的G

3、和M功能不一定相 同，编程时以机床说明书为准。二、数控系统功能1. 准备功能G功能、G代码、G指令 G指令是建立机床或控制数控系统工作方式的一种 命令 G代码：模态代码(续控代码)、非模态代码u暂停、延迟G04 格式：G04 P*(P后加整数，指暂停时间，单位：ms)X*.*(X后加带小数点数，指暂停时间、单 位S) 用途：常在切削或钻、镗、锪时使用，也可控制拐角、 避免过冲、如切削时，停几秒，得到光洁表面，即短时间的 无进给光整加工。 二、数控系统功能2. 辅助功能 M功能、M代码、M指令 M指令用来表示机床操作时，各种辅助动作及其 状态。 uM00 程序停止 执行后机床所有动作均被 切断，

4、以便进行某种手动操作。重新按动启动 按钮后，再继续执行后面的程序段uM01 选择停止 只有按下控制面板上“任 选停止”时才有效，常用于抽查工件uM02 程序结束 机床停止动作，复位，但 程序不返回开头位置uM30 约束结束 不但机床停止动作，复位 ，程序自动返回开头二、数控系统功能2. 辅助功能 M功能、M代码、M指令 二、数控系统功能3. 进给功能 Fu启用G99后为每转进给F的单位是 G99为开机设定的状态u启用G98后为每分进给F的单位是 4. 刀具功能T 指令数控系统进行选刀或换刀 格式：T * *或T * * 前面的数据为刀号、后面的数据为刀补号。 例：T0303 表示选用3号刀及3

5、号刀具长度补偿值 和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。 二、数控系统功能5. 主轴转速功能 S 主轴的单位有r/min和m/minu最高转速限制 格式：G50 S + 表示的是最高转速：r/min。 例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。 二、数控系统功能u恒线速控制 格式： G96 S + 表示的是恒定的线速度：m/min。 例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。 注意：为了防止当刀具逐渐接近工件的旋转中心 时，主轴转速会越来越高，工件有从卡盘飞出的危险 ，所以G96，通常与G50一起使用。二、数控系统功能对图中所示的零件 ，

6、为保持A、B、C各点的线 速度在150 m/min，则各点 在加工时的主轴转速分别为 ： A： n=1000150(40)=11 93 r/min B： n=1000150(60)=79 5r/min C： n=1000150(70)=68 2 r/min二、数控系统功能u恒线速取消 格式： G97 S + 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：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速 3000 r/min。 注意：如果没有指定，S的默认单位为 r/min。二、数控系统功能6. 刀具补偿功能 u刀具的偏移(刀具位置补偿) 当车刀刀尖位置与编程位置存在

7、差值时，可根据实际需 要对刀具的X、Z向偏移量实行修正，即在程序中事先指定刀具 号及该刀刀补号，每个刀补号中X、Z向的刀补值由操作者输入 NC装置，以后调用刀补号，刀补值就生效，使刀尖恢复到编程 轨迹上，从而实现刀具偏移量的修正。 刀补需在G00，G01存在时才可生效，偏移量补偿在一个 程序段执行过程中完成。 举例：G00 X20 Z10 T0202指快动中调2号刀，2 号刀补，补偿是在02号存储器中。用后可用刀号00取消刀补。 应用：我们在车削中可以用车架中心来编程，而把刀架的 长度信息存储在刀补号中，这样，用同一程序，不同的车刀， 来加工零件，只要调用不同的刀补就可以了。或者是，当刀尖 磨

8、损之后，只要修改刀补值，就可以了。二、数控系统功能u刀具半径补偿 由于刀具产生磨损或精加工中刀具磨成半径不大的圆弧， 为确保工件轮廓形状，加工时刀具中心轨迹与工件轮廓应偏移一 半径值r，即刀具半径补偿。 如果NC机床具备刀具半径补偿功能时，仍按工件轮廓编程 ，在操作时在控制面板上输入刀具半径即可。 G41刀具半径左补偿沿刀具运动方向(假设工件不 动)，刀具位于工件左侧 G42 刀具半径右补偿沿刀具运动方向(假设工件不 动)，刀具位于工件右侧 G40 刀具行径补偿取消 注意：G41、G42不能重复使用，即在程序中前面有了 G41(G42)，再使用G42(G41)之前，必须先用G40取消原先的补偿

9、 状态。 二、数控系统功能u刀具半径补偿 三、数控车床编程中的有关问题1. 坐标系统u机床坐标系 机床坐标系：以机床原点为坐标原点，建立起 来的X、Z轴直角坐标系。 机床原点O：主轴旋转中心与卡盘后端面的交点 。 坐标轴：规定如前面所述。机床坐标系是是机床固有的坐标系，是制造和调整 机床的基础，在出厂时已经调整好，一般情况下不允许用户 变动。 参考点O也是机床上的一个固定点，该点是刀具退 离到一个固定不变的极限点，其位置由机械档块，或行程开 关来确定。 三、数控车床编程中的有关问题u工件坐标系(编程坐标系) 工件原点选在主轴回转中心与端面的交点， 可以是，也可以是，选时注意即要符合图样要求，

10、又要利于方便编程。 u工件坐标系设定 G50 坐标系设定指令，非运动指令，起预置 寄存作用，常为第一句指令。 格式：G50 X() Z()；三、数控车床编程中的有关问题2. 对刀问题 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。u一般对刀 一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀 。 刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再 沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完 成这把刀具Z向对刀过程，同理也可以对X向进行对刀。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的 “试切-测量-调整”

11、的对刀模式，占用较多的在机床上时 间。此方法较为落后。 三、数控车床编程中的有关问题u机外对刀仪对刀 机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到 刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪 可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将 对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用。u自动对刀 自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖 以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感 器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐 标值，并自动修正刀具补偿值。三、数控车床编程中的有关问题三种对刀方式的示意图：三、数控车床编程中的有关问题3. 不具备刀具半径补偿时的编程u假想刀尖的编程u圆头刀车削台阶面 只需在起

12、始程序和末尾程序段处多加一 个r长度就可以。其它的不需要补偿。u圆头刀加工锥面u圆头刀加工圆弧 加工凸圆弧时，编程的半径为：R+r 加工凹圆弧时，编程的半径为：R-r三、数控车床编程中的有关问题3. 不具备刀具半径补偿时的编程u刀尖轨迹编程 当工件是由一系列的圆弧构成时，常常采用刀心 轨迹编程，这种方法比较直观。缺点：用上述两种方法进行编程时，当刀具磨损或 重磨时，需要重新计算编程参数值，否则会产生加工误 差。三、数控车床编程中的有关问题4. 加工路线与余量的联系u对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路 线u分层切削时刀具的终止位置 四、数控车床加工参数的选择1. 合理选择切削用量 粗车：大背吃量

13、、大进给量，合理的切削速度 。 精车：小背吃量、小进给量，高切削速度。 2. 合理选择刀具 粗车：选强度高、耐用度好的刀具，以满足大 背吃量、大进给量的要求。 精车：选精度高、耐用度好的刀具，以保证加 工精度的要求。第二节 数控车床常用指令的 编程方法一、编程规则 1. 绝对值编程与增量值编程u绝对值编程u增量值编程u混合编程一、编程规则u示例一、编程规则2. 小数点编程u小数点编程 格式：X50.0 或 X50.u脉冲编程 格式：X5000 (如果脉冲当量为0.001，则上式表 示X的坐标移动到50mm)注意：在编程的时候一般用小数点编程，所以数字 一般都要带小数点。一、编程规则3. 自保持

14、功能大多数的G代码、M代码和X、Z、F、S都具有自保持 功能，除非是它们被取代或取消，否则一直保持有效。 因此很多时候都可以省略。 4. 指令的取消与替代二、快速点定位指令G00G00 格式：G00 X(U)* Z(W)* 解释：G00命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点 快速运动到下一个目标位置。刀具整个运动轨迹一般不 是直线，而是两条线段的组合。 注意：在使用G00指令时要注意刀具是否和工件及夹 具发生干涉，因为在快速状态下的碰撞非常危险。三、直线插补指令G01G01 格式：G01 X(U)* Z(W)* F* 解释：G01命令刀具在两坐标或三坐标间以插补联动 方式按指定的F进给速度作任意

15、斜率的直线运动。 注意：在本系统的数控车床中，每次使用G01指令时 ，都要加上F指令。四、圆弧插补指令G02/G03G02/G03 格式：G02(G03) X(U)* Z(W)* I* K* F*或G02(G03) X(U)* Z(W)* R* F* 解释：上式中的X、Z坐标值为圆弧的终点坐标，U 、W表示圆弧终点相对于起点的增量值 I、K为圆心位 置，表示为增量值，带有 号； R为半径值，当所描 述的圆弧超过180时，用“-R”表示；沿着Y轴的负方 向上看，顺时针方向为顺圆，用G02，逆时针方向为逆圆 ，用G03。 四、圆弧插补指令G02/G03顺圆示例四、圆弧插补指令G02/G03逆圆示例四、圆弧插补指令G02/G03圆弧的车法u车锥法 在车削一个圆弧时，一般不可能一刀就把圆弧车 好，因为这样的吃刀量太大。 如右图所示：当R不大时，可取：四、圆弧插补指令G02/G03u车圆法 车圆法就是用不同半径的圆来车削，最终将所需 圆弧车出来。此方法的计算比较麻烦。