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1、数控机床编程与操作,主讲：王振华,第四章 数控车床的加工程序编制,4.1 数控车床程序编制的基础* 4.2 数控车床的程序编制* 4.3 典型零件的程序编制* 4.4 思考与练习题*,本章知识 掌握数控车床程序编制的基础 掌握数控车床程序编制的指令 熟练使用数控车床的指令进行加工程序的编制,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、成型表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔以及铰孔等加工。 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
2、类零件的加工。,1.数控车床的主要功能 数控车床按其功能分为： （1）简易数控车床 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，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，但没有刀尖圆弧半径自动补偿功能，编程时计算比较复杂。,4.1 数控车床程序编制的基础,（2）经济型数控车床 是一种中档数控车床。一般具有单色显示的CRT，程序存储和编辑功能。它的缺点是没有恒线速度切削功能。 （3）多功能数控车床 是较高档次的数控车床。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，加工能力强。适宜加工精度高、
3、形状复杂、工序多、循环周期长、品种多变的单件或中小批量零件的加工。,（4）车削中心 车削中心配有刀库和机械手，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，可实现车、铣复合加工。 车削中心具备两种功能：一是动力刀具功能，即刀架上部分刀位可使用回转刀具；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，还能使主轴和卡盘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。,2.数控车床编程特点 （1）直径、半径编程 数控车床的编程有直径、半径两种方法。 所谓直径编程指X轴上有关尺寸为直径值，而半径编程时则为半径值。 现在绝大多数数控车床编程时采用直
4、径方式编程。,（2）车削固定循环功能 数控车床一般都具备各种不同形式的固定切削循环功能，如内（外）圆固定循环、端面固定循环、车槽循环、内（外）螺纹固定循环及组合面固定循环等。 （3）刀具补偿功能 大多数数控装置都具有刀具补偿功能，利用此功能可以实现刀具磨损补偿、刀尖圆弧半径补偿以及在安装刀具时产生的位置误差的补偿。,1. F功能 F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。 （1）每转进给量 指令：G95 程序格式：G95 F 在G95指令状态下，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。单位为mm/r。 例如：G95 F0.5 表示进给量0.5mm/r。,4.2
5、数控车床的程序编制,（2）每分钟进给量 指令：G94 程序格式：G94 F 在G94指令状态下，F后面的数值表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。 例如：G94 F100 表示进给量100mm/min。,2.S功能 S功能指令用于控制主轴转速。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有以下作用。 （1）主轴最高转速限制 指令：G50 程序格式：G50 S 在G50指令状态下，S后面的数值表示的是最高转速。单位为r/min。 例如：G50 S2000 表示最高转速限制为2000r/min。,（2）恒线速度控制 指令：G96 程序格式：G96 S 在G96指令状态下，S后面的数值表示的是恒定的线
6、速度。单位为m/min。 例如：G96 S150 表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在150m/min。,（3）恒线速度取消 指令：G97 程序格式：G97 S 在G97指令状态下，S后面的数值表示恒线速度控制取消后的主轴转速。单位为r/min。 当由G96转为G97时，应对S指令赋值，若S未指定，将保留G96指令的最终值；当由G97转为G96时，若没有S指令，则按前一G96所赋S值进行恒线速度控制。 例如：G97 S2000 表示恒线速度控制取消后主轴转速为2000r/min。,3.T功能 T功能指令用于选择加工所用刀具。 程序格式：T T后面有4位数值，前两位是刀具号，后两位是刀具
7、长度补偿号兼刀尖圆弧半径补偿号。 例如：T0505表示5号刀及5号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0500表示取消刀具补偿。,4.M功能 数控车床加工常用的M指令有以下几种： （1）M00 程序暂停。以便执行某一手动操作，用以停止主轴旋转、进给和冷却液。以便执行某一手动操作，如手动变速、换刀等工作。在此以前的模态信息全部被保存下来，相当于单程序段停止。按下控制面板上的循环启动键后，可继续执行下一程序段。,（2）M01 程序计划停止。与M00相似，不同的是必须在控制面板上预先按下“任选停止”开关，当执行完编有M01指令的程序段的其他指令后，程序即停止。若不按“任选停止”开关，则M01不起作
8、用，程序将继续执行。一般用于关键尺寸的抽样检查或临时停车。,（3）M02 程序结束。该指令编写在最后一条程序段中，用以表示加工程序全部结束，使主轴、进给、冷却液都停止。数控系统复位。 （4）M03、M04、M05 分别命令主轴顺时针旋转、逆时针旋转和主轴旋转停止。 （5）M06 换刀指令。用于具有自动换刀装置的机床。,（6）M07、M08、M09 M07、M08分别命令2号冷却液（雾状）和1号冷却液（液状）开，M09命令冷却液关。 （7）M10、M11 夹紧和松开指令。分别用于机床的滑座、工件、主轴、夹具的夹紧和松开。 （8）M19 主轴定向停止，即准停。使主轴停止在预定的位置上。 （9）M3
9、0程序结束、数控系统复位，光标返回到程序的第一条语句，准备下一个零件的加工。,5.G功能 （1）加工坐标系设定 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。 指令：G50 程序格式：G50 X Z 其中：X、Z指起刀点相对于编程原点的位置。在数控车床编程时，所有X值均使用直径值。,例如：如图4.1所示，设置加工坐标系的程序段如下：,图4.1 设置加工坐标系,G50 X128.7 Z375.1,（2）刀尖圆弧自动补偿功能 编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，即所谓假设刀尖，但实际上刀尖是有圆角的，如图4.2所示*。,图4.2 刀尖圆角R,当用按理论刀尖点编出的
10、程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切的现象，如图4.3所示*。,图4.3 刀尖圆角R造成的少切与过切,为了进行刀尖圆弧半径补偿，需要使用以下指令： G40取消刀具半径补偿，按程序路径进给； G41左偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给； G42右偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。,在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码，指定编码值的方向如图4.4所示。,图4.4 刀尖圆角R的确定方法,例：应用刀尖圆弧自动补偿功能加工如图4.5所示的零件。,图4.5 刀具
11、补偿编程,N10 G50 X200 Z175 T0101 N20 G90 G40 M03 S1500 N30 G00 G42 X58 Z10 M08 N40 G01 Z0 F1.5 N50 X70 F0.2 N60 X78 Z-4 N70 X83 N80 X85 Z-5,N90 Z-15 N100 G02 X91 Z-18 R3 F0.15 N110 G01 X94 N120 X97 Z-19.5 N130 X100 N140 G00 G40 X200 Z175 T0100 M09 N150 M05 N160 M30,刀尖位置编码：3,（3）单一固定循环 利用单一固定循环可以将一系列连续的动作
12、，如“切入切削退刀返回”，用一个循环指令完成，从而使程序简化。,圆柱面或圆锥面切削循环 圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环，圆柱面单一固定循环如图4.6所示*，圆锥面单一固定循环如图4.7所示*。,图4.6 圆柱面切削循环,指令：G90,程序格式：G90 X（U） Z（W） F,其中：X、Z圆柱面切削终点的坐标值；U、W圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标分量。,例：应用圆柱面切削循环功能加工如图4.8所示的零件。,图4.8 G90的用法（圆柱面）,N10 G50 X200 Z200 N20 G40 M03 S1000 T0101 N30 G00 X55 Z4 M08 N40 G01 Z
13、2 F2.5 N50 G90 X45 Z-25 F0.2 N60 X40 N70 X35 N80 G00 X200 Z200 T0100 M09 N90 M05 N100 M30,图4.7 圆锥面切削循环,指令：G90,程序格式：G90 X（U） Z（W） I F,其中：X、Z圆锥面切削终点的坐标值；U、W圆锥面切削的终点相对于循环起点的坐标分量；I圆锥面切削的起点相对于终点的半径值，如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负，反之为正。,例：应用圆锥面切削循环功能加工如图4.7所示零件*。,N10 G50 X200 Z200 N20 M03 S1000 T0101 N30 G00 X
14、65 Z6 M08 N40 G01 Z3.5 F2.5 N50 G90 X60 Z-25 I-5 F0.2 N60 X50 N70 G00 X200 Z200 T0100 M09 N80 M05 N90 M30,在N50程序段中： I=（D-d）/2=（50-40）/2mm=5mm,端面切削循环 端面切削循环是一种单一固定循环，适用于端面切削加工。平面端面切削循环如图4.9所示*，锥面端面切削循环如图4.10所示*。,图4.9 端面切削循环,指令：G94,程序格式：G94 X（U） Z（W） F,其中：X、Z端面切削的终点坐标值； U、W端面切削的终点相对于循环起点的坐标分量。,例：应用端面切
15、削循环功能加工如图4.9所示*零件。,N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 G40 S450 M03 N30 G00 X85 Z10 M08 N40 G01 Z5 F0.2 N50 G94 X30 Z-5 F0.2 N60 Z-10 N70 Z-15 N80 G00 X200 Z200 T0100 M09 N90 M05 N100 M30,图4.10 锥面端面切削循环,指令：G94,程序格式：G94 X（U） Z（W） K F,其中：X、Z端面切削的终点坐标值； U、W端面切削的终点相对于循环起点的坐标分量；K端面切削的起点相对于终点在Z轴方向上的坐标分量，当起点Z向坐标小于
16、终点Z向坐标时K为负，反之为正。,例：应用端面切削循环功能加工如图4.11所示的零件。,图4.11 G94的用法（锥面）,N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 G40 S450 M03 N30 G00 X55 Z4 M08 N40 G01 Z2 F0.2 N50 G94 X20 Z0 K-5 F0.2 N60 Z-5 N70 Z-10 N80 G00 X200 Z200 T0100 M09 N90 M05 N100 M30,在N50程序段中： K=（15-10）/2 =5,（4）复合固定循环 在使用G90、G94时，已经使程序简化了一些，但还有一类被称为复合固定循环的代码，能使程序进一步得到简化。使用这些复合固定循环时，只需对零件的轮廓定义后，就可以完成从粗加工到精加工的全部过程。,内外圆粗切削循环 内外圆粗切削循环是一种复合固定循环。适用于内外圆面需多次走刀才能完成的粗加工，如图4.12所示*。,
