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数控车床编程教案1.1数控车床编程基础1.2FANUC系统数控车床程序的编制1.1.1数控车床概述1．数控车床的分类数控车床品种繁多，按数控系统的功能和机械构成可分为简易数控车床（经济型数控车床）、多功能数控车床和数控车削中心。1.1数控车床编程基础（1）简易数控车床（经济型数控车床）：是低档次数控车床，一般是用单板机或单片机进行控制，机械部分是在普通车床的基础上改进设计的。（2）多功能数控车床：也称全功能型数控车床，由专门的数控系统控制，具备数控车床的各种结构特点。（3）数控车削中心：在数控车床的基础上增加其他的附加坐标轴。按结构和用途数控车床主要可分为数控卧式车床、数控立式车床和数控专用车床（如数控凸轮车床、数控曲轴车床、数控丝杠车床等）。2．数控车床的基本构成（1）数控系统：数控车床的数控系统是由CNC装置、输入输出设备、可编程控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置以及位置测量系统等几部分组成。（2）主轴箱（3）主轴伺服电机（4）夹紧装置（5）往复拖板（6）刀架（7）控制面板3．数控车床的加工特点数控车床加工具有如下特点:（1）加工生产效率高（2）减轻劳动强度、改善劳动条件（3）对零件加工的适应性强、灵活性好（4）加工精度高、质量稳定（5）有利于生产管理1.1.2数控车床坐标系统1．机床坐标系机床上的一个作为加工基准的特定点叫做机床零点。机床制造商为每台机床设置机床零点。用机床零点作为原点的坐标系叫做机床坐标系。数控车床的坐标系以径向为x轴方向，纵向为z轴方向。指向主轴箱的方向为z轴的负方向，指向尾架方向是z轴的正方向。x轴是以操作者面向的方向为x轴正方向。x坐标和z坐标指令，在按绝对坐标编程时，使用代码X和Z；按增量坐标（相对坐标）编程时，使用代码U和W。2．程序原点程序原点是指程序中的坐标原点，即在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点，所以也称为“对刀点”。3．机械原点（或称机床原点）根据不同的厂商设定，可将机床原点设置在卡盘的中心点或者X、Z轴的正向极限位置处。车床程序编制时的注意事项（与铣床相比）：1、X向用直径编程2、表示增量的方法（U、W）3、每转进给／每分进给1.2FANUC系统数控车床程序的编制1.2.1程序结构1．程序段的构成N＿G＿X(U)＿Z(W)＿F＿M＿S＿T＿；其中，N＿：程序段顺序号；G＿：准备；X(U)＿：x轴移动指令；Z(W)＿：z轴移动；F＿：进给功能；M＿：辅助功能；S＿：主轴功能；T＿：工具功能。2．程序段的要求程序段格式如下：N20G1X(U)±4.3Z(W)±4.3F1.5M8S4T2其中，N20：代表第20个程序段，用4位数（1～9999）表示，不允许为“0”；X(U)±4.3：坐标可以用正负小数表示，小数点以前4位数，小数点以后3位数；F1.5：进给速度可以用小数表示，小数点以前3位数，小数点以后4位数；几种等效的表示方法：N0012G00M08X0012.340X5000X5.0↓↓↓↓↓↓N12G0M8X12.34X5.X5.1.2.2准备功能指令准备功能也称为G功能（或称G代码），它是用来指令机床动作方式的功能。准备功能是用地址G及其后面的数字来指令机床动作的。如用G00来指令运动坐标快速定位。表1-2为FANUC-0TD系统的准备功能G代码表。表1-2G代码表注：（1）☆号表示电源接通时的G代码状态；也就是初态。（2）00组的G代码为一次性G代码；除了00组处，其他的G代码均为模态（指代码在程序运行过程中一直有效，直到被同组的代码取代）。（3）一旦指定了G代码，一览表中没有的G代码显示报警信号。（4）无论有几个不同组的G代码，都能在同一程序段内指令，如果同组的G代码在同一程序段内指令了2个以上时，后指令者有效。1.2.2.1插补功能1．定位G00G00指令是在工件坐标系中以快速移动速度移动刀具到达由绝对或增量指令指定的位置。非线性插补定位：刀具以每轴的快速移动速度定位，刀具轨迹通常不是直线。线性插补定位：刀具轨迹与直线插补相同，刀具以不大于每轴的快速移动速度在最短的时间内定位。快速移动速度不能在地址F中规定。在使用该命令时，要确保刀具不碰到工件。输入格式：G00X(U)Z(W)；（1）“X(U)Z(W)”目标点的坐标（下文同）；（2）X(U)坐标按直径值输入；（3）“；”表示一个程序段的结束。2．直线插补指令（G01）直线插补指令用于直线或斜线运动。可使数控车床沿x轴、z轴方向执行单轴运动，也可以沿x、z平面内任意斜率的直线运动。输入格式：G01X(U)Z(W)F；刀具以F指定的进给速度沿直线移动到指定的位置。F中指定的进给速度一直有效，直到指定新值。因此不必对每个程序段都指定F。如果没有指令F代码，进给速度被当作0。3．圆弧插补指令（G02/G03）输入格式：G02XZIKF；或G02XZRF；G03XZIKF；或G03XZRF；（1）用增量坐标U、W也可以；（2）C轴不能执行圆弧插补指令。ZX平面的“顺时针”（G02）和“逆时针”（G03）是在直角坐标系中从Y坐标的正到负方向来观察ZX平面而定义的。对于增量值，是指令从圆弧起点向圆弧终点看的距离。圆心是用地址I和K(分别对应于X或Z坐标)指定的。但是，I或K后面跟的数值是从圆弧起点向圆心看的矢量分量，并且总是以增量值指定，而与G90和G91无关，如图所示。I0和K0可以忽略。当X和Z被忽略(终点与起点相同)且圆心用I和K指定时，即指定了一个360°的圆弧(圆)。圆弧和包含该圆弧的圆的中心之间的距离可以用该圆的半径R指令而不用I和K。在这种情况下，要考虑小于180°的圆弧和大于180°的圆弧的问题。不能指定等于或大于180°的圆弧。如果X和Z都被忽略，如果终点与起点位于同一位置，当使用R编程时，就是编了一个0°的圆弧。G02R；(刀具不移动)如果地址I、K和R同时指定，由地址R指定的圆弧优先，其余被忽略。1.2.2.3工件坐标系设定指令（G50）用于工件加工的坐标系叫做工件坐标系。工件坐标系由CNC预先设定（设定工件坐标系)。加工程序设定工件坐标系(工件坐标系选择)。工件坐标系设定指令以程序原点为工件坐标系的中心（原点），指定刀具出发点的坐标值（如图1-19所示）。图1-19G50设定工作坐标系输入格式：G50XZ，其中XZ为刀具出发点的坐标（如图1-19所示）。1.2.3主轴及辅助功能指令1．主轴功能指令（S指令）和主轴转速控制指令（G96、G97、G50）主轴功能指令（S指令）是设定主轴转速的指令。（1）主轴最高转速的设定（G50）。G50S；中S为主轴最高转速。（2）恒表面速度切削（在S后指定表面速度，即刀具与工件间的相对速度，主轴回转而表面速度保持恒定，与刀具位置无关）的控制指令（G96），单位为米／分或英尺／分。G96S；（3）恒表面速度切削的取消指令（G97），单位为rpm。G97S；2．辅助功能指令（M指令）M指令设定各种辅助动作及其状态，表1-4是数控车床及车铣中心的M指令说明。下面介绍几个常用M代码M02：主程序结束；M03：主轴或旋转刀具顺时针旋转（CW）；M04：主轴或旋转刀具逆时针旋转（CCW）；M05：主轴或旋转刀具停止旋转；M08：冷却液开；M09：冷却液关；M30：自动运行停止且CNC装置被复位，在指令程序结束的程序段执行后，控制返回到程序的开头。M98：子程序调用；M99：子程序返回；1.2.4进给功能指令1．每转进给量指令（G99）、每分钟进给量指令（G98）指定进给功能的指令方法有如下两种。（1）每转进给量（G99）。输入格式：G99（F）；F：主轴每转进给量（进给速度mm/r）。（2）每分钟进给量（G98）。输入格式：G98(F)；F：每分钟进给量（进给速度mm/min）。2．暂停指令（G04）暂停,按指令时间延迟执行下个程序段。G04X；/G04U；/G04P；X；指定时间（允许小数点，单位为秒或转）U；指定时间（允许小数点，单位为秒或转）P；指定时间（不允许小数点，单位为0.001秒或转）3．进给功能指令（F指令）进给功能指令指定刀具的进给速度，有3种形式。（1）每转进给量（mm/r），如图1-26所示。(G99)F；F:主轴每转刀具进给量小数点输入指令范围为0.0001～500.0000(mm/r)。（2）每分钟进给量（mm/min）。(G98)F；其中F为每分钟刀具进给量，指令范围为1～15000(mm/min)。（3）螺纹切削进给速度（mm/r）。F指定螺纹的螺距。①每转进给量切螺纹时，快速进给速度没有指定界限；②接入电源时，系统默认G99模式（每转进给量）。1.2.5刀具功能指令1．T功能T功能也称为刀具功能，表示选择刀具和刀补号。输入格式：T□□□□1.2.6固定循环切削功能指令1.2.6.1单一形状的固定循环1．内／外径切削循环G90G90是单一形状固定循环指令，该循环主要用于轴类零件的外圆、锥面的加工。指令格式：G90X(U)Z(W)F；利用G90可以切削锥面。指令格式：G90X(U)Z(W)RF；直线切削循环锥形切削循环在增量编程中，地址U、W和R后的数值的符号与刀具轨迹之间的关系如图所示在锥形切削循环中数值的符号2．螺纹切削循环G92螺纹切削循坏G92可以切削锥螺纹和圆柱螺纹。指令格式为：G92X(U)Z(W)RF；在螺纹切削期间，按下进给暂停按钮时，刀具立即按斜线回退，然后回到X轴起点再回到Z轴起点。在回退期间，不能进行另外的进给暂停。倒角量与终点处的倒角量相同。3．端面切削循环G94G94是用于一些短、面大的工件加工的固定循环指令。（1）车大端面循环切削指令格式：G94X(U)Z(W)F；（2）车大锥面切削循环指令格式：G94X(U)Z(W)KF；平端面切削循环锥面切削循环锥面切削循环中指定的数值符号1.2.6.2多重固定循环1．端面粗车循环G72G72指令与G71指令类似，不同之处就是刀具路径是按径向方向循环的，输入格式同G71指令，刀具循环路径如图所示。2．固定形状粗车循环G73G73指令与G71、G72指令功能相同，只是刀具路径是按工件精加工轮廓进行循环的，如图3-45所示。△i：x向退刀量（半径给定）△k：z向退刀量d：分割次数。即粗切重复次数ns：精车加工程序第一个程序段的顺序号nf：精车加工程序最后一个程序段的顺序号△U：X方向精加工余量的距离和方向△W：Z方向精加工余量的距离和方向f，s，t：包含在ns到nf程序段中的任何F，S或T功能在循环中被忽略，而在G71程序段中的F，S或T功能有效3．外圆粗车循环G71G71指令将工件切削至精加工之前的尺寸，精加工前的形状及粗加工的刀具路径由系统根据精加工尺寸自动设定。△d：切削深度（半径给定）E：退刀量ns：精车加工程序第一个程序段的顺序号nf：精车加工程序最后一个程序段的顺序号△U：X方向精加工余量的距离和方向△W：Z方向精加工余量的距离和方向f，s，t：包含在ns到nf程序段中的任何F，S或T功能在循环中被忽略，而在G71程序段中的F，S或T功能有效4．精车循环G70G71、G72、G73粗切后，用下面的指令实现精加工：格式：G70PnsQnf；注意：1、在G71、G72、G73程序段中规定的F，S和T功能无效，但在执行G70时顺序号“ns”和“nf”之间指定的F、S和T有效。2、当G70循环加工结束时，刀具返回到起点并读下一个程序段。3、G70到G73中ns到nf间的程序段不能调用子程序。5.数控车床程序编制5.1回顾数控车床常用编程指令：(1).准备功能指令（G）G00快速点定位G01直线切削G02/G03顺/逆圆弧切削G90/G91绝对/相对坐标编程G04暂停G54建立工作坐标系G99/G98每转/每分钟进给G71外圆粗车复合循环G70外圆精车复合循环G92螺纹切削循环(2).辅助功能指令（M）M08/M09冷却液开/关M03主轴正转M05主轴停止M30程序结束并返回到起始程序段M02程序结束5.2实例讲解如图所