数控车床编程-数控车床编程

数控车削加工FANUC系统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。一、数控车床编程的特点（1）数控车削加工的内容（a）端面切削（b）外轴肩切削（c）锥面切削（d）圆弧面切削（e）车退刀槽（f）切断（g）镗孔（h）镗内锥孔（c）钻孔（d）车销内、外螺纹（2）数控车削加工的编程特点①在一个程序段中，可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。②被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径值表示。所以采用直径尺寸编程更为方便，因而在用绝对值编程时，以直径值编程；用增量值编程时，以径向实际位移量的两倍值编程并有正、负方向（正号省略）。③由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。④编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能（G41、G42），这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。⑤对于实心回转体端面的车削，由于现代数控机床都具有恒速切削功能，为提高表面质量和刀尖寿命，应采用恒切速程序。①加工坐标系加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如下图所示：加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。（3）数控车削加工的编程基础XZ②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，如下图所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。③进刀和退刀方式对于车削加工，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。如下图所示。切削起始点的确定二、基本功能及其指令的编程1、尺寸系统（1）工件坐标系设定指令①编程格式:G50X（）Z（）②注意事项：有些数控机床用G92指令建立工件坐标系，如华中数控HNC-21T系统；有的数控系统则直接采用零点偏置指令（G54~G57）建立工件坐标系，如SIMENS802S/C系统。例1、建立如图所示零件的工件坐标系。G50X150.Z20.；（2）绝对和增量尺寸编程（G90/G91）注意：有些数控数控系统没有绝对和增量尺寸指令，当采用绝尺寸编程时，尺寸字用X、Y、Z表示；采用增量尺寸编程时，尺寸字用U、V、W表示。数控车床采用X、Z和U、W分别表示绝对和增量尺寸。（3）公制尺寸/英制尺寸指令公制与英制单位的换算关系为：1mm≈0.0394in.1in.=25.4mm注意：①数控系统不同，公制/英制尺寸指令不同。FANUC系统采用G21/G20代码；SIEMENS和FAGOR系统采用G71/G70代码。②使用公制／英制转换时，必须在程序开头独立的程序段中指定上述G代码，然后才能输入坐标尺寸。（4）半径/直径数据尺寸SIEMENS802S/C数控系统，G22和G23指令定义为半径/直径数据尺寸编程。在数控车床中，可把X轴方向的终点坐标作为半径数据尺寸，也可作为直径数据尺寸，通常把X轴的位置数据用直径数据编程更为方便。注意：华中数控的世纪星HNC-21/22T系统的直径/半径编程采用G36/G37代码。2、常用的辅助功能M00——程序停止实际上是一个暂停指令。当执行有M00指令的程序段后，主轴的转动、进给、切削液都将停止。它与单程序段停止相同，模态信息全部被保存，以便进行某一手动操作，如换刀、测量工件的尺寸等。重新启动机床后，继续执行后面的程序。M01——选择停止与M00的功能基本相似，只有在按下“选择停止”后，M01才有效，否则机床继续执行后面的程序段；按“启动”键，继续执行后面的程序。M02——程序结束该指令编在程序的最后一条，表示执行完程序内所有指令后，主轴停止、进给停止、切削液关闭，机床处于复位状态。M03——主轴正转。用于主轴顺时针方向转动M04——主轴反转。用于主轴逆时针方向转动M05——主轴停止转动M06——换刀指令M07——冷却液开，用于切削液1开M08——冷却液开，用于切削液2开M09——冷却液关，用于切削液关M30——程序结束使用M30时，除表示执行M02的内容之外，还返回到程序的第一条语句，准备下一个工件的加工。M98——子程序调用，用于调用子程序；M99——子程序返回，用于子程序结束及返回。三、插补指令的编程1、快速线性移动指令G00（1）编程格式G00X（U）Z（W）_；式中：X、Z为刀具移动的目标点坐标。（2）注意事项①使用G00指令时，刀具的实际运动路线并不一定是直线，而是一条折线。因此，要注意刀具是否与工件和夹具发生干涉。对不适合联动的场合，每轴可单动。1、快速线性移动指令G00执行该段程序时，刀具首先以快速进给速度运动到（60，60）后在运动到（60，100）。例2：A→B→CG50X80.0Z222.0；G00X40.0Z162.0;（或U－40.0W-60.0）;A→D→CG50X80.0Z222.0；G00Z162.0（或W—60.0）；X40.0（或U－40.0）；2、带进给率的线性插补指令G01G01X（U）Z（W）F＿；说明①G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程由G90/G91决定。②F指令也是模态指令，F的单位由直线进给率或旋转进给率指令确定。例3：下图为典型车削加工的直线插补实例。3、圆弧插补指令G02/G03（1）G02/G03的编程格式①用I、K指定圆心位置：G02X（U）Z（W）IKF_；G03X（U）Z（W）IKF_；②用圆弧半径R指定圆心位置：G02X（U）Z（W）RF_；G03X（U）Z（W）RF_；（2）说明①采用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示；当采用增量值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值。②数控车床的圆心坐标为I、K，表示圆弧起点到圆弧中心所作矢量分别在X、Z坐标轴方向上的分矢量（矢量方向指向圆心）。图中分别给出了在绝对坐标系中，顺弧与逆弧加工时的圆心坐标I、K的关系。刀具起点刀具终点圆弧圆心顺圆刀具起点刀具终点圆弧圆心逆圆③当用半径指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别二者，规定圆心角α≤180时，用“＋R”表示，如图中的圆弧1；α＞180时，用“－R”表示，如图中的圆弧2。④用半径R指定圆心位置时，不能描述整圆。4、刀具补偿指令及其编程S圆头刀假想刀尖1、假象刀尖偏置计算如图所示，P点为理论刀尖，图为圆头刀，实际切削点为A、B，分别决定了x向和z向的加工尺寸，x与z的交点P称为假象刀尖，也是确定加工轨迹的点。正因此，常以P点对刀。当用圆头刀加工锥面与圆弧时，P点的轨迹与工件轮廓尺寸是不重合的。刀具半径与假想刀尖2cot12rX2tan1rZ圆头刀加工锥面（1）圆头刀加工锥面如图，若假象刀尖P沿工件轮廓AB移动（即P1P2与AB重合），并按AB尺寸编程，则必然产生ABCD的残留误差。为此，应如右图所示，刀尖的切削点移至AB，并沿AB移动，从而避免了残留误差。但这时假象刀尖点的轨迹P3P4，它与轮廓AB在x方向相差△x，z方向相差△z。设刀具半径为r，可求得：（2）圆头刀加工圆弧圆头车刀加工圆弧表面与加工锥面基本相似。如图所示为圆头刀加工四分之一凹凸圆弧表面，AB（粗实线）为工件轮廓，半径为R，圆心O，刀具与圆弧轮廓起、终点的切削点分别为A和B，对应的假象刀尖分别为P1和P2。对左图凸圆加工情况，圆弧P1P2（虚线）为假象刀尖的轨迹，其半径为（R＋r），圆心为O′。对右图凹圆情况同理，只是半径为（R—r）。当用假象刀尖轨迹编程时，都按图中虚线所示的圆参数编制。2具备刀具半径补偿功能时的刀具半径补偿①刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）刀具半径补偿刀具半径补偿的建立与取消刀具半径补偿可通过从键盘输入刀具参数，并在程序中采用刀具半径补偿指令实现。参数包括刀尖半径、车刀形状、刀尖圆弧位置，这些都与工件的形状有关，必须将参数输入刀据库。格式：G41G00G42X(U)Z(W);G40G01G41----为左偏刀具半径补偿指令，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件的左侧；G42----为右偏刀具半径补偿指令，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件的右侧；G40----为半径补偿偏置取消指令，即使用G41、G42后必须用G40去取消偏置量，使刀具中心轨迹与编程轨迹重合。•在复合固定循环中，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。在此，我们只需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。现代数控车床配置不同的数控系统，定义了一些具有特殊功能的固定循环切削指令。2、车削复合固定循环FANUC0i-TA车削系统的多重固定循环一览表G代码编程格式用途G71G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）D（Δd）FST外圆粗车循环G72G72P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）D（Δd）FST端面粗车循环G73G73P（ns）Q（nf）I（Δi）K（Δk）U（Δu）W（Δw）D（Δd）FST固定形状粗车循环G70G70P（ns）Q（nf）精车循环车削固定循环中地址码的定义地址含义ns循环程序段中第一个程序段的顺序号nf循环程序段中最后一个程序段的顺序号Δi粗车时，径向切除的余量（半径值）Δk粗车时，轴向切除的余量Δu径向（X轴方向）的精车余量（直径值）Δw轴向（Z轴方向）的精车余量Δd每次吃刀深度（在外径和端面粗车循环G71\G72）；或粗车循环次数（在固定形状粗车循环G73）•（一）外圆粗车循环指令（G71）１、外圆粗车循环指令的功能该指令只需指定粗加工背吃刀量、精加工余量和精加工路线，系统便可自动给出粗加工路线和加工次数，完成各外圆表面的粗加工。如下图所示，该功能指定最终切削路径从始点经A到B。该命令以余量△d为切削深度，留精加工预留量△u/2及△w，最后在完成该切削进程后刀具返回到循环起点。程序段格式如下：G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)D（△d）F_S_T_;其中：△d—切削深度(背吃刀量、每次切削量)，半径值，无正负号，方向由矢量AA′决定；ns—精加工路线中第一个程序段(即图中AA′段)的顺序号；nf--精加工路线中最后一个程序段(即图中BB′段)的顺序号；△u—X方向精加工余量，直径编程时为△u，半径编程为△u/2；△w—Z方向精加工余量；使用G71编程时的说明：(1)G71程序段本身不进行精加工，粗加工是按后续程序段ns～nf给定的精加工编程轨迹A→A′→B→B′，沿平行于Z轴方向进行。(2)G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、T只在循环时有效，精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。(3)循环中的第一个程序段(即ns段)必须包含G00或G01指令，即A→A′的动作必须是直线或点定位运动，但不能有Z轴方向上的移动。(4)ns到nf程序段中，不能包含有子程序。(5)G71循环时可以进行刀具位置补偿，但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿。在ns到nf程序段中可以含有G41