机床数控技术及应用2-3

12.3数控车床的编程2.3.1数控车床的编程基础2.3.2数控车床的基本编程功能2.3.3数控车床的基本编程方法2.3.4固定循环功能2.3.5螺纹切削2数控车床编程基础一、数控车床编程特点1.在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。2.用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。3.为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。4.由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。5.编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿。3数控车床编程基础二、编程规则1．绝对编程与增量编程(1)绝对编程绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法。即采用绝对值编程时，首先要指出编程原点的位置，并用地址X，Z进行编程(X为直径值)。(2)增量值编程增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法。即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的。采用增量编程时，用地址U，W代替X，Z进行编程。U，W的正负方向由行程方向确定，行程方向与机床坐标方向相同时为正；反之为负。4数控车床编程基础(3)混合编程绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法叫混合编程。编程时也必须先设定编程原点。2．直径编程与半径编程当用直径值编程时，称为直径编程法。车床出厂时设定为直径编程，所以，在编制与X轴有关的各项尺寸时，一定要用直径值编程。用半径值编程时，称为半径编程法。如需用半径编程，则要改变系统中相关的参数。52.3数控车床的编程CK7815数控车床CHANGCHENG转位刀架防护门尾座主轴机械操作面板数控面板数控柜光电读带机床体防护门转位刀架主轴机械操作面板数控面板数控柜光电读带机床体尾座62.3.1数控车床的编程基础1．编程坐标系如图2.3.1所示，数控车床的坐标系包括X轴和Z轴．其中Z轴平行于卡盘的中心线，其正方向为远离卡盘的方向。X轴垂直于Z铀，其正方向为刀架远离主轴轴线的方向。编程原点一般设在工件端面与主铀中心线的交点处，设为(X0，Z0)。为使编程尺寸与零件图纸尺寸一致，其中X轴的坐标值取直径尺寸，如图2.3.1中A，B点的坐标分别为A(50，35)，B(80，-25)。72.3.1数控车床的编程基础2.机床参考点机床参考点是机床上的一个特殊点，一般机床安装完毕．其位置便确定下来。该点是编程的绝对零点，也是机床各轴的返回点。一般每次开机或机床急停之后，各轴都要作参考点返回，以确定机床坐标系。编程时该点一般作为程序的起点和换刀点。82.3.1数控车床的编程基础XWM参考点定位开关XZXZXYZMRWZ机床原点参考点程序原点MWP工件原点RRMXZMRZXXZ参考点定位开关工件原点程序原点参考点机床原点RZWPRXYZMRWPW92.3.1数控车床的编程基础通用型转动刀架为了防止刀具与卡盘相碰撞，并考虑到零件的加工工序，数控机床上一般设置永久性夹具和可替换刀具，这样一方面可以保证加工精度，另一方面可以通过一个刀架的转动完成零件上各道工序的加工。实现上述功能的部件称为转动刀架，使用这种刀架，一方面可减少手动换刀的麻烦，减轻操作者的劳动强度，另一方面可进一步提高生产率，保证零件的加工精度。图2.3.2所示为12工位自动回转刀架的结构。102.3.1数控车床的编程基础(a)普通转塔刀架；(b)12位自动回转刀架内孔刀具外圆车刀外圆车刀座套112.3.2数控车床的基本编程功能(1)进给功能——F功能F指定切削进给速度，进给功能也称F功能，其单位有两种：用G99代码时设为进给量(mm/r)；用G98代码时设为进给速度(mm／min)。其设定方法如下：①设定每转进给量(mm/r)指令格式：G99F口口口．口口；例如，G99F0.3表示进给速度为0.3mm/r。加工螺纹时F的值即为螺距。②设定每分钟进给速度(mm／min)指令格式：G98F口口口.口口；例如，G98F200；表示进给速度为200mm／min。要注意开机时即为G99状态，第一次使用G99时可以不用指定，但G98代码必须指定。122.3.2数控车床的基本编程功能(2)主轴功能——S功能主轴功能也称S功能，用来设定主轴转速或切削速度；具体设定方法如下：①恒切削速度控制(G96)指令格式：G96S口口口口；车削如图2.3.3所示的阶梯轴时，如果主轴转速不变,车刀愈接近中心，其线速度愈低，使工件表面粗糙度受到影响。为此可以采用恒切削速度功能G96避免上述现象。132.3.2数控车床的基本编程功能由于此时主轴转速在变，为了保证恒定的输出功率，可以用M40和M41选择主轴转速范围。例如，G96S150；表示刀尖的线速度恒为150m／min。主轴的转速可以由下式求出：式中：v为切削线速度(m／min)；D为刀尖位置的工件直径(mm)；n为主轴转速(rpm)。由上式可知，切削速度恒定时，当D＝0(车端面至中心)时，主轴转速为无穷大，会造成飞车现象，这是不允许的。因此在采用恒切削速度控制时，必须限制主轴的最高转速。1000vnD142.3.2数控车床的基本编程功能②最高转速控制G50该指令用于在采用恒切削速度控制时限制主轴的最高转速。编程时一般设在程序的开头指令格式：G50S口口口口；例如，G50S1800；表示在以下的程序段中主轴的最高转速为1800rpm。③直接转速控制G97采用G97代码编程，可直接指定主轴转速。电源接通时即为G97方式。指令格式：G97S口口口口；例如，G97S1000；表示主轴转速为1000rpm。152.3.2数控车床的基本编程功能(3)刀具功能——T功能:由于数控车床一般采用转动刀架，而刀具安装后的伸出长度也不一样。因此必须将刀尖离开基准点的距离(X，Z)测量出来(由对刀仪测量)，并存储在刀具库(ToolData)中。给每把刀具对应一个偏置号(也可以一把刀具对应几个偏置号)，编程时再由T功能调用偏置号，这样NC系统便会自动补偿X，方向的偏移距离。执行该指令可自动将刀具号指定的刀具作为当前加工用刀具，同时使用偏置号指定的值作为长度补偿值。如T0919表示选择9号刀具，19号偏置量。偏置号00对应的X，Z的偏置量为零，即取消刀具偏置。162.3.2数控车床的基本编程功能2．辅助功能——M功能(见书P25表2.3.1）M功能用于指令机床做一些辅助动作，如主轴的旋转、冷却液的开/关等。在ISO标准中M功能有100种（M00－M99），这里只介绍几种常用的辅助功能，见表2.3.1。注意M05，M09必须在轴运动结束后指定，且在同一程序中，不能重复使用M功能。M00与M02的区别M00：程序停止，在完成该程序段其它指令后，用以停止主轴转动、进给和冷却液，以便执行某一固定手动操作，如变速、换刀等。以后重新启动，才能继续执行以下程序。M02：程序结束，它编在最后一条程序段中，用以表示加工结束它使主轴冷却液都停止，并使数控系统处在复位状态。172.3.2数控车床的基本编程功能3．准备功能——G功能（P25表2.3.2）难备功能也称G功能，用来指令机床进行加工运动和插补运动。ISO标准有100种G代码(G00－G99)，其中常用的G功能见表2.3.2。各组G代码的功能下：01组——刀具运动功能；”02组——主轴功能；05组——进给功能；06组——设定单位；09组——设定行程极限。4．如果同组代码在一个程序段中同时出现，则最后一个代码有效。例如：G01G96G00；相当于G96G00。5.“B”为基本选项，“O”为任选项。182.3.2数控车床的基本编程功能注；1．*代码为开机时的初始始状态；2．**G功能代码必须单独使用；3．***代码为非模态码，只在本程序段中有效；其余为模态码，一经指定一直有效，必须用同组G代码才能取代。192.3.3数控车床的基本编程方法1．刀具移动指令(1)快速定位G00G指令使刀具快速定位到目标点，它与以前程序段中由F代码指定的进给速度无关，且在定位期间刀具不切削工件。指令格式：G00X(U)Z(W)式中X（U），Z（W）为直线的终点坐标，其中（X，Z）指定绝对坐标；（U，W）指定增量坐标。(2)直线插补功能G01G0l功能用于切削内、外圆柱面、锥面、端面及倒角等，该用F代码指定切削速度。指令格式：G01X(U)Z(W)F式中X(U),Z(W)为直线的终点坐标。F代码指定进给速度，F为模态码，从G00转换到G01时必须指定F代码。另外不运动的坐标可以省略。202.3.3数控车床的基本编程方法例2.3.1试编写程序加工图2.3.4所示的工件。下面的程序只编入了刀具的运动轨迹，实际应用中还要指定主轴功能、刀具功能和辅助功能等。绝对坐标编程：NO010G00X90.0Z5.0；N0020G01Z—50.0F0.3；NO030X96.0；N0040X100.0Z-52.0；N0050Z-80.0F0.2；N0060X150.0；212.3.3数控车床的基本编程方法例2.3.1试编写程序加工图2.3.4所示的工件。下面的程序只编入了刀具的运动轨迹，实际应用中还要指定主轴功能、刀具功能和辅助功能等。增量坐标编程：N0010G00X90.0Z5.0N0020G01W-55.0F0.3N0030U6.0；N0040X100.0W-2.0；N0050W-28.0；N0060G00X150.0；222.3.3数控车床的基本编程方法(3)圆弧插补功能G02，G03在数控车床中，G02,G03功能用于加工球面。其中G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补其中：X，Z为圆弧的终点坐标；U，W为终点相对于始点的距离；R为圆弧半径，当圆弧角大于180o时R为负值，否则R为正值；I，K为圆心在X,Z轴方向上相对于始点的坐标增量，当I，K为零时可以省赂，当I，K和R同时编入程序段时，R优先，I，K无效；F为进给速度。加工如图2．3．5所示圆弧的编程方法如下：232.3.3数控车床的基本编程方法图2.3.5a中B点到A点的圆弧插补程序段为：G03X80.0Z-10.0R10.0F或G03U20.0W－10.0R10.0F或G03U20.0W－10.0I0K－10.0F或G03U20.0W－10.0K－10.0F242.3.3数控车床的基本编程方法图2.3.5b中B点到A点的圆弧插补程序段为：G02X80.0Z－10.0R10.0F或G02U20.0W－10.0I10.0F或G02X80.0Z－10.0I10.0K0F或G02U20.0W－10.0R10.0F252.3.3数控车床的基本编程方法2.参考点返回功能G28G28功能主要在加工中间换刀时使用。指令格式：G28X(U)Z(W)其中：X(U)，Z(W)为返回时的插入点，当执行G28指令时，所有轴均快速移到插入点，再返回参考点，此时参考点指示灯亮(见图2．3．6)。如果指令为G28U0W0，则当前点也是插入点，此时刀具将直接返回参考点。在执行参考点返回之前，应取消刀具补偿。262.3.3数控车床的基本编程方法3．延时功能G04指令格式：G04U；式中U用来指定延时时间(s)。该指令一般用于保证得到准确的加工尺寸。例如在切槽时，为保证槽底尺寸的准确，刀具必须在槽底位置加工一圈以上，此时即可用G04实现。如图2．3．7所示的切槽加工。假设主轴转速n＝60Orpm，则转一圈需要的时间为T＝60／n＝0．1s。编程方法如下：G01X40.0F0.3；G04U0.2；X55.0F0.3；272.3.4数控车床的基本编程方法一般车削加工的毛坯多为棒料和铸锻件，因此车削加工多为大余量多次走刀切削。如果每一刀都进行编程，将给编程人员