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1、数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 3.1 数控车床程序编制的基础数控车床程序编制的基础 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之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一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转轴类、盘类等回转体零件体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工面等工序的切削加工，并能进行，并能进行车槽、钻孔、车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高
2、加工精度和生产效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。率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系一、数控车削的基本特征与加工范围一、数控车削的基本特征与加工范围1)基本特征基本特征 数控车削时，工件做回转运动，刀具做直数控车削时，工件做回转运动，刀具做直线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时，切线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时，切除一定的工件材料从而形成相应的工件表面。除一定的工件材料从而形成相应的工件表面。其中，工件的回转运动为切削主运动，刀具的其中，工件的回转运动为切削主运动，刀具的直线或曲线运动为进
3、给运动。两者共同组成切直线或曲线运动为进给运动。两者共同组成切削成形运动。削成形运动。2) 加工范围加工范围 数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，其加工范围较普通车削广，不化等综合特点，其加工范围较普通车削广，不仅可以进行车削还可以铣削。仅可以进行车削还可以铣削。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系3) 典典型型加加工工类类别别 车外圆 车端面 钻孔/铰孔 切槽 切断 车内孔/镗孔车型面车螺纹 车锥面数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系4)主
4、要加工对象主要加工对象精度要求高的回转体零件精度要求高的回转体零件高精度的机床主轴高精度的机床主轴高速电机主轴高速电机主轴数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系带特殊螺纹的回转体零件带特殊螺纹的回转体零件非标丝杠非标丝杠数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系表面形状复杂的回转体零件表面形状复杂的回转体零件 其他形状复杂的零件其他形状复杂的零件数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 二、二、 数控车床的主要功能数控车床的主要功能1)简易数控车床简易数控车床这是一种低档数控车床，不具备刀尖圆弧半径自这是一种低档数控车床，不具备刀尖圆弧半径自动补偿功能，编程时计算比较繁
5、琐。动补偿功能，编程时计算比较繁琐。2)经济型数控车床经济型数控车床这是中档数控车床，具有单色显示的这是中档数控车床，具有单色显示的CRT、程序、程序存储和编辑功能，没有恒线速度切削功能。存储和编辑功能，没有恒线速度切削功能。3)多功能数控车床多功能数控车床这是高档的数控车床，具备刀尖圆弧半径自动补这是高档的数控车床，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。形显示、用户宏程序等功能。4)车削中心车削中心主体是数控车床，配有刀库和机械手。主体是数控车床，配有刀库和机械手。数控加工与编程数控加工与编
6、程机电工程系机电工程系三、数控车床圆周定位夹具三、数控车床圆周定位夹具1)三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 2)软爪软爪 (1)软爪要在与使软爪要在与使用时相同的夹紧状态下用时相同的夹紧状态下加工，以免在加工过程加工，以免在加工过程中松动和由于反向间隙中松动和由于反向间隙而引起定心误差。加工而引起定心误差。加工软爪内定位表面时，要软爪内定位表面时，要在软爪尾部夹紧一适当在软爪尾部夹紧一适当的棒料，以消除卡盘端的棒料，以消除卡盘端面螺纹的间隙，如图所面螺纹的间隙，如图所示。示。 加工软爪加工软爪 数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 (2)
7、当被加工工件以外圆定位时，软爪内圆直径应与当被加工工件以外圆定位时，软爪内圆直径应与工件外圆直径相同，略小更好。工件外圆直径相同，略小更好。 理想的软爪直径理想的软爪直径软爪内径过大软爪内径过大软爪内径过小软爪内径过小数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系3)弹簧夹套弹簧夹套定心精度高，装夹工件定心精度高，装夹工件快捷方便，常用于精加工的快捷方便，常用于精加工的外圆表面定位。外圆表面定位。 数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系4)四爪单动卡盘四爪单动卡盘 四个对称分布卡四个对称分布卡爪是各自独立运动的，爪是各自独立运动的，可以调整工件夹持部位可以调整工件夹持部位在主轴上的
8、位置，使工在主轴上的位置，使工件加工面的回转中心与件加工面的回转中心与车床主轴的回转中心重车床主轴的回转中心重合。四爪单动卡盘夹紧合。四爪单动卡盘夹紧力大，但找正比较费时，力大，但找正比较费时，单件小批量生产、大型单件小批量生产、大型或形状不规则的工件，或形状不规则的工件，可用四爪单动卡盘装夹。可用四爪单动卡盘装夹。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系四、数控车削工件的装夹四、数控车削工件的装夹 常常用用装装夹夹方方式式三爪自定心三爪自定心三爪自定心三爪自定心卡盘装夹卡盘装夹卡盘装夹卡盘装夹心轴装夹心轴装夹心轴装夹心轴装夹卡盘和顶卡盘和顶卡盘和顶卡盘和顶尖装夹尖装夹尖装夹尖装夹专用
9、夹具装夹数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 薄薄壁零件的装夹壁零件的装夹 薄壁零件容易变形，普薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪开缝套筒或扇形软卡爪，可，可使工件均匀受力，减小变形使工件均匀受力，减小变形。也可以改变夹紧力的作用点，也可以改变夹紧力的作用点，采用采用轴向夹紧轴向夹紧的方式。的方式。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系五、常用车刀的主要类型及刀具材料五、常用车刀的主要类型及刀具材料 外圆车刀、车 槽、车断刀 内圆车刀、镗刀螺纹车刀数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系六、数控车削的对刀六、数
10、控车削的对刀 对刀对刀是确定工件在机床上的位置，也即是确是确定工件在机床上的位置，也即是确是确定工件在机床上的位置，也即是确是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有理
11、解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点确定位置的点确定位置的点确定位置的点( ( ( (即对刀点即对刀点即对刀点即对刀点) ) ) )来实现。来实现。来实现。来实现。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系1 1）一般对刀）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。一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见右图。向对刀为例说明对刀方法，见右图。刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿沿X向退刀，将右端面与加工原点距离向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，输入数控
12、系统，即完成这把刀具即完成这把刀具Z向对刀过程。向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的床的“试切试切-测量测量-调整调整”的对刀模式，占用较多的在的对刀模式，占用较多的在机床上时间。机床上时间。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系2)机外对刀仪对刀机外对刀仪对刀 机外对刀的本质是测量出刀具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假想刀尖点到刀具台基准之间X X及及Z Z方向的距离。利用机外对刀仪可将方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度
13、输入相应刀具上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如右上图所示。补偿号即可以使用，如右上图所示。 机外对刀仪对刀机外对刀仪对刀 3) )自动对刀自动对刀自动对刀是通过刀尖检测系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，数控系统感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，自动立即记下该瞬间的坐标值，自动对刀过程如右下图所示对刀过程如右下图所示。 自动对刀 数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系3.2数控车床的基本编程方法数控车床的基本编程方法 一、一、F功
14、能功能 (进给速度进给速度) F功能指令用于控制功能指令用于控制切削进给量切削进给量。在程序中，有两种。在程序中，有两种使用方法。使用方法。 1) 每转进给量每转进给量 编程格式编程格式 G95 F F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。 例：例：G95 F0.2 表示进给量为表示进给量为0.2 mm/r。 2) 每分钟进给量每分钟进给量 编程格式编程格式G94 F F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。 例：例：G94 F100 表示进给量为表示进给量为100mm/min。 数控加工
15、与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 二、二、S功能功能 S功能指令用于控制主轴转速。功能指令用于控制主轴转速。 编程格式编程格式 S S后面的数字表示主轴转速，单位为后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线。在具有恒线速功能的机床上，速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。功能指令还有如下作用。 1) 最高转速限制最高转速限制 编程格式编程格式 G50 S S后面的数字表示的是最高转速：后面的数字表示的是最高转速：r/min。例：例：G50 S3000 表示最高转速限制为表示最高转速限制为3000r/min。 2) 恒线速控制恒线速控制 编程格式编程格式 G96 S S后面的
16、数字表示的是恒定的线速度：后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。例：例：G96 S150 表示切削点线速度控制在表示切削点线速度控制在150 m/min。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 对图中所示的零件，为保持对图中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速各点的线速度在度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000150(40)=1193 r/minB：n=1000150(60)=795r/minC：n=1000150(70)=682 r/min恒恒线速切削方式速切削方式 3) 恒线速取消恒线速取消 编程格式编程
17、格式 G97 S S后面的数字表示恒线速度控后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如制取消后的主轴转速，如S未指未指定，将保留定，将保留G96的最终值。的最终值。 例：例：G97 S3000 表示恒线速表示恒线速控制取消后主轴转速控制取消后主轴转速3000 r/min。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 三、三、T功能功能T功能指令用于选择加工所用刀具。功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式编程格式 T T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，面用四位数字，前两位是
18、刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。又是刀尖圆弧半径补偿号。 例：例：T0303 表示选用表示选用3号刀及号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。表示取消刀具补偿。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 2) 倒角、倒圆编程倒角、倒圆编程 (1)45倒角倒角由轴向切削向端面切削倒角，即由由轴向切削向端面切削倒角，即由Z轴向轴向X轴倒角，轴倒角，i的的正负根据倒角是向正负根据倒角是向X轴正向还是负向轴正向还是负向,如图如图a所示。所示。其编程其编程格式为格式为G01Z(W)Ii。由端面切削向轴
19、向切削倒角，即由由端面切削向轴向切削倒角，即由X轴向轴向Z轴倒角，轴倒角，k的正负根据倒角是向的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图轴正向还是负向，如图b所示。所示。编程格式编程格式G01X(U)Kk。ab数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 (1)(1)内内( (外外) )径切削循环径切削循环G90G90 4)单一固定循环单一固定循环 (1) (1) 圆柱面内圆柱面内( (外外) )径切削循环径切削循环程序段格式为：程序段格式为：G90X(U)_Z(W)_F_X、Z为圆柱柱面面切切削削终点点坐坐标值；U、W为圆柱柱面面切切削削终点点相相对循循环起点的增量起点的增量值。(2) (
20、2) 圆锥面内圆锥面内( (外外) )径切削循环径切削循环程序段格式为：程序段格式为：G90X(U)_Z(W)_R_(I_)F_ R值为切削起点值为切削起点B与切削终点与切削终点C的的X坐标值之差（半径值）。坐标值之差（半径值）。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 (6) 外径切槽循环外径切槽循环 外径切削循环功能适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工。外径切削循环功能适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工。 编程格式编程格式: G75 R(e); G75 X(U) P(i) F 式中：式中：e - 退刀量；退刀量； X(U) - 槽深；槽深； i - 每次循环切削量。每次循环切削量。
21、数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 例：试编写如图所示零件切断加工的程序。例：试编写如图所示零件切断加工的程序。 G50 X200 Z100 T0202 M03 S600 G00 X35 Z-50 G75 R1 G75 X-1 P5 F0.1 G00 X200 Z100 M30数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 6)螺纹切削螺纹切削(1)基本螺纹切削指令基本螺纹切削指令(G32)图3.42 圆柱螺纹切削圆锥螺纹切削基本螺纹切削方法见图基本螺纹切削方法见图3.42所示所示 数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 编程格式编程格式 : G32 X(U) Z(W
22、) F式中：式中：X(U)、 Z(W) - 螺纹切削的终点坐标值；螺纹切削的终点坐标值；X省略时为圆省略时为圆柱螺纹切削，柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为均不省略时为锥螺纹切削；锥螺纹切削；(X坐标值依据机械设计手册查表确定坐标值依据机械设计手册查表确定) ,F - 螺纹导程。螺纹导程。 螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段1和降速退和降速退刀段刀段2。例：试编写图例：试编写图3.42所示螺纹的加工程序。（螺纹导程所示螺纹的加工程序。（螺纹导程4mm，升速进刀段升速进刀段1=3mm，降速退刀段，降速退刀段2
23、=1.5mm，螺纹深度，螺纹深度2.165 mm）。）。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 G00U-62G32W-74.5F4G00U62W74.5U-64G32W-74.5G00U64W74.5数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 (2)螺纹切削循环指令螺纹切削循环指令(G92) 螺纹切削循环指令把螺纹切削循环指令把“切入切入-螺纹切削螺纹切削-退刀退刀-返回返回”四四个动作作为一个循环（如图个动作作为一个循环（如图3.44所示），用一个程序段来所示），用一个程序段来指令。指令。 图3.44螺纹切削循环编程格式编程格式G92X(U)Z(W)IF式中：式中：X(U)
24、、Z(W)-螺纹切削的终点坐螺纹切削的终点坐标值；标值；I-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，I=0。加工圆锥螺纹时，当。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为负，反之为正。为正。数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 G00X35Z104G92X29.2Z53F1.5X28.6X28.2X28.04G00X200Z200数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 G00X80Z62G92X49.6Z12I
25、-5F2X48.7X48.1X47.5X47G00X200Z200数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 例例：用用G71和和G92指令编写车削如图指令编写车削如图4.26所示工件的加工程所示工件的加工程序。毛坯直径为序。毛坯直径为28mm。工件外圆分粗、精车，精车余量在。工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为轴方向为0.4mm（直径值），在（直径值），在Z轴方向为轴方向为0.1mm。粗车时背吃。粗车时背吃刀量刀量1mm。根据普通螺纹标准和加工工艺，。根据普通螺纹标准和加工工艺，M16粗牙普通螺纹粗牙普通螺纹的大径尺寸为的大径尺寸为15.8mm，螺距为，螺距为2mm，总背吃刀量，总
26、背吃刀量1.3mm（半径（半径值），用高速钢螺纹车刀低速七次进给车削，背吃刀量（半径值）值），用高速钢螺纹车刀低速七次进给车削，背吃刀量（半径值）分别为分别为ap1=0.4mm、ap2=ap3=ap4=0.2mm，ap5=ap6=ap7=0.1mm，进退刀段取进退刀段取1=2mm、2=1mm。1号刀为号刀为90外圆车刀，基准刀；外圆车刀，基准刀；2号刀为车槽刀，主切削刃宽号刀为车槽刀，主切削刃宽3mm，左刀尖为刀位点；，左刀尖为刀位点；3号刀为号刀为60螺纹车刀；螺纹车刀；4号刀为切断刀，主切削刃宽号刀为切断刀，主切削刃宽3mm，刀头长，刀头长30mm，左刀尖为刀位点。，左刀尖为刀位点。 3.
27、3典型零件的程序编制典型零件的程序编制数控加工与编程数控加工与编程机电工程系机电工程系 O0001N10G50X70Z30N20M06T0100N30M03S500N40G90G00X40Z2N50G01X28F200N60G71P70Q130U0.4W0.1D1F150 N150M06T0202N160S200N170G00X30Z-28N180G01X20F300N190X12F50N200G04X1N70G01X6.8Z2N80X15.8Z-2.5F100N90X15.8Z-28N100X24Z-38N110Z-48N120G02X24Z-66R15N130G01Z-80N140G00X
28、70Z30N210G01X12.8N220X18.8Z-25N230G00X70Z30N240T0200N250M06T0303N260S150N270G00X24Z2N280G92X15Z-26F2N290X14.6Z-26F2N300X14.2Z-26F2N310X13.8Z-26 F2N320X13.6Z-26F2N330X13.4Z-26F2N340X13.2Z-26F2N350G00X70Z30N360T0300N370M06T0404N380S200N390G00X30Z83N400G01X-1F50N410G00X30N420G00X70Z30N430T0400N440M05N450 M02
