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1数控车床编程知识(一)杜超QQ:456147372第一章数控车床编程知识一、数控车床的坐标系和运动方向1．机床坐标系和运动方向数控车床的坐标系是以径向为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，而指向尾架方向是Ｚ轴的正方向，而Ｘ轴是以沿工件直径增大的方向为正方向。图6-6所示为数控车床的坐标系。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。向负方向执行切削X轴精加工端面程序原点程序原点精加工端面X轴Z轴Z轴向正方向执行切削图1-7程序原点(a)(b)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”。程序原点的设定通常是将主轴中心设为Ｘ轴方向的原点，将加工零件的精切后的右端面或精切后的夹紧定位面设定为Ｚ轴方向的原点，如图6-7(a)、(b)所示。3．机械原点（或称机床原点）机械原点是由数控车床的结构决定的，与程序原点是两个不同的概念，将机床的机械原点设定以后，它就是一个固定的坐标点。每次操作数控车床的时候，启动机床之后，必须首先进行原点复归操作，使刀架返回机床的机械原点。（1）X轴机械原点（2）Z轴机械原点二、数控车床手工编程的方法与其他数控机床相同，数控车床程序编制的方法也有两种：手工程序编制与自动程序编制。使用上述两种方法编制数控程序的步骤，请参考第二章的有关内容。本章主要介绍数控车床编程的特点，并结合实例介绍数控车床手动编程的方法。操作者-Z+X+Z-X-C+CC轴图1-6数控车床坐标系31．数控车床的编程知识（1）程序段的构成NGX（U）Z（W）FMST；（2）数控车床指令的种类和意义数控车床编程指令的种类和意义与加工中心相比有不同的地方详见下表：表1-2数控车床编程指令的种类和意义机能指令符号意义程序号码O（EIA）数控程序的编号程序段序号N程序段序号准备功能G指定数控机床的运动方式X、Z、U、W在各个坐标轴上的移动指令R圆弧半径、倒园角C倒角量I、K圆弧中心的坐标进给机能F指定进给速度、指定螺纹的螺距主轴机能S指定主轴的回转速度工具机能T指定刀具编号，指定刀具补偿编号辅助机能M指定辅助机能的开关控制P、U、X停刀的时间指定程序号P指定程序执行的编号指定程序段序号P、Q指定程序开始执行和返回的程序段序号P子程序的重复操作次数（3）程序的构成程序编号的结构如下：O；用4位数（1～9999）表示，不允许为“0”程序编号例子：O3；O03；O103；O1003；O1234；例：O100；（NAME）-------------程序编号；；加工；指令；程序M段MM30；--------------程序结束4（4）程序段顺序号：为了区分和识别程序段，可以在程序段的前面加上顺序号顺序号，能够代表程序段执行的先后，也可以是特定程序段的代号，某个程序段可以有顺序号，也可以没有，加工时不以顺序号的大小来为各个程序段排序，如右边的例子：2．数控车床编程的特点（1）坐标的选取及坐标指令数控车床有它特定的坐标系，前面一节已经介绍过。编程时可以按绝对坐标系或增量坐标系编程，也常采用混合坐标系编程。U及X坐标值，在数控车床的编程中是以直径方式输入的，即按绝对坐标系编程时，X输入的是直径值，按增量坐标编程时，U输入的是径向实际位移值的二倍，并附上方向符号（正向省略）。（2）车削固定循环功能数控车床具备各种不同形式的固定切削循环功能，如内(外)圆柱面固定循环、内(外)锥面固定循环、端面固定循环、切槽循环、内(外)螺纹固定循环及组合面切削循环等，用这些固定循环指令可以简化编程。（3）刀具位置补偿现代数控车床具有刀具位置补偿功能，可以完成刀具磨损和刀尖圆弧半径补偿以及安装刀具时产生的误差的补偿。三、数控车床常用各种指令1．快速点定位（G00）输入格式：G00IP；例1：快速进刀（G00）程序：G00X50.0Z6.0；或G00U-70.0W-84.0；如图6-10所示注)1)符号代表程序原点；2)本章所有示例均采用公制输入；3)在某一轴上相对位置不变时，可以省略该轴的移动指令；4)移动速度为：X轴方向、Z轴方向6000mm/min（FANUC0T/15T系统）5)在同一程序段中，绝对坐标指令和增量坐标指令可以混用；例：O123；（程序号）N11；（设定工具出发点）；程N12；（粗切外径）序M（略）段N901；反复利用序N902；的程序段号M（略）及N13；（加工槽）加；工N14；（精切外径）顺P901Q902；序调出N901～N902程序段并执行N15；；M30；图1-10G00快速进刀X轴刀具当前位置快速进给指令实际刀具路径指令终点位置程序原点Y轴图1-11G01指令切外圆柱刀具当前位置指令终点∅60∅80Z轴8056)刀具移动的轨迹不是标准的直线插补（如图6-10）。2．直线插补（G01）输入格式：G01IPF；例2：外圆柱切削程序：G01X60.0Z-80.0F0.3；或G01U0W-80.0F0.3；注)1)X、U指令可以省略2)X、Z指令与U、W指令可在一个程序段内混用。例3：外圆锥切削程序：G01X80.0Z-80.0F0.3；或G01U20.0W-80.0F0.3；直线插补指令G01在数控车床编程中还有一种特殊的用法：倒角及倒圆角，在表6-3中列出的各种情况中，可以用一个程序段来代替两个程序段倒角或倒圆，如例4、例5。+Z图1-13G01指令倒角Z+X∅30∅50C2C44020图1-14G01指令倒圆+ZZ4020∅30∅50+XR2R4例4：倒角（绝对坐标指令）N001G01Z-20.C4.F0.4；N002X50.C2.；N003Z-40.；（相对坐标指令）N001G01W-22.C4.F0.4；N002U20.C2.；N003W-20.；例5：倒圆（绝对坐标指令）N001G01Z-20.R4.F0.4；N002X50.R2.；N003Z-40.；（相对坐标指令）N001G01W-22.C4.F0.4；N002U20.R2.；N003W-20.；注)1)N002，N003中的G01、F0.4及类似的指令具有续效性，可以省略。图1-12G01指令切外圆锥∅80∅60Z轴80刀具当前位置指令终点63．圆弧插补（G02G03）该指令能使刀具沿着圆弧运动，切出圆弧轮廓。G02来顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。输入格式：G02XZIKF；或G02XZRF；G03XZIKF；或G03XZRF；注)1)用增量坐标U、W也可以；2)C轴不能执行圆弧插补指令。表1-4G02G03程序段的含义考虑的因素指令含义1回转方向G02刀具轨迹顺时针回转G03刀具轨迹逆时针回转2终点位置X、Z（U、W）加工坐标系中圆弧终点的X、Z（U、W）值3从圆弧起点到圆弧中心的位移I、K从圆弧起点到圆心的位移（经常用半径R指定）圆弧半径R指圆弧的半径，取小于180的圆弧部分例6：顺时针圆弧插补（I，K）指令：G02X50.Z-10.I20.K17F0.3；G02U30.W-10.I20.K17.F0.3；（R）指令：G02X50.Z-10.R27.F0.3；G02U30.W-10.R27.F0.3；例7：逆时针圆弧插补（I，K）指令：G03X50.Z-24.I-20.K-29.F0.3；G03U30.W-24.I-20.K-29.F0.3；（R）指令：G03X50.Z-24.R35.F0.3；G03U30.W-24.R35.F0.3；4．螺纹切削指令（G32）G32指令能够切削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹（涡形螺纹）输入格式：G32IPF；注)“F”为螺纹的螺距例8：圆柱螺纹切削（绝对坐标指令）G32Z-40.F3.5；（相对坐标指令）G32W-45.F3.5；注)δ1和δ2表示由于伺服系统的延迟而产生的不完全螺纹。这些不完全螺纹部分的螺距也不均匀，应该考虑这一因素来决定螺纹的长度。请参考有关手册来计算δ1和δ2；经验公式:δ1=RL⋅×18003605.；图1-15G02顺时针圆弧插补20∅20∅50+Z10+X17R27图1-16G03逆时针圆弧插补∅20∅50+Z+X2429R35图1-17G32圆柱螺纹切削∅30+ZL=3.5+Xδ2δ14057δ21800=⋅RL；R：主轴转速（rpm）；L：螺纹导程。例9：锥螺纹切削(绝对坐标指令)G32X50.Z-35.F2；(相对坐标指令)G32U30.Z-40.F2；注)锥螺纹螺距的确定方法（图6-18）图1-18(a)G32锥螺纹切削∅50∅20+Z5305+XLZ=2α5．每转进给量（G99）、每分钟进给量（G98）指定进给机能的指令方法有两种：（1）每转进给量（G99）输入格式：G99（F）；主轴每转进给量（进给速度mm/rev）（2）每分钟进给量（G98）输入格式：G98（F）；1分钟进给量（进给速度mm/min）特别地，当接入电源时，机床进给方式的默认方式为G99，即每转进给量方式。只要不出现G98指令，进给机能一直是按G99方式以每转进给量来设定。6．暂停指令（G04）该指令可以使刀具作短时间（几秒钟）无进给光整加工。主要用于车削环槽、不通孔以及自动加工螺纹等场合，如图6-21所示：输入格式：U；G04P；每分钟刀具进给量图1-20每分钟进给量f(mm)图1-21G04暂停指令钻头在孔底暂停在槽底暂停切槽或切断刀具图1-19每转进给量主轴1转(rev)主轴1转刀具进给量f(mm)刀具8（G99）G04U（P）；指令暂停进刀的主轴回转数（G98）G04U（P）；指令暂停进刀的时间例10：（G99）G041.0…主轴转一转后执行下一个程序段例11：（G98）G041.0…1秒钟之后执行下一个程序段7．自动原点复归指令（G28）该指令使刀具自动返回机械原点或经过某一中间位置，再回到机械原点输入格式：G28X（U）Z（W）；中间点的坐标注)1)X（U）指令必须按直径值输入；2)该指令用快速进给方式。图6-23经过中间点返回机械原点图6-24从当前位置返回机械原点16-22经过中间点返回机械原点图1-23从当前位置返回机械原点Z轴程序：G28X30.0Z15.0;程序：G28U0W0;当前位置中间点(30.0,15.0)X轴机械原点机械原点当前位置(=中间点)例12：自动原点复归图6-24中的程序有两种格式：1)G28U0W0；2)G28U0；G28W0；8．工作坐标系设定指令（G50）该指令以程序原点为工作坐标系的中心（原点），指令刀具出发点的坐标值。输入格式：G50XZ；刀具出发点的坐标例13：设定工作坐标系（G50）程序：G50X200.0Z150.0；注）1)设定工作坐标系之后，刀具的出发点到程序原点之间的距离就是一个确定的绝对坐标值，这与刀具从机械原点出发相比，生产效率提高了。2)刀具出发点的坐标以参考刀具（外径、端面精加工车刀）的刀尖位置来设定。3)确认在刀具出发点换刀时，刀具、刀库与工件及夹具之间没有干涉。4)在加工工件时，也要测量一下机械原点和刀具出发点之间的距离（αΧ，αΖ）和其他刀具与参考刀具刀尖位置间的距离。图1-24G50设定工作坐标系程序原点(工作坐标系的中心刀具出发点机械原点150X轴αZαx∅20099．主轴机能（S指令）和主轴转速控制指令（G96、G97、G50）主轴机能（S指令）是设定主轴转数的指令。（1）主轴昀高转速的设定（G50）单位：rpm（G50）S；主轴昀高转速（rpm）（2）直接设定主轴转数指令（G97）：主轴速度用转数设定，单位：rpm（G97）S；取消主轴线速度设定主轴转数（rpm）恒定机能指令范围：0—9999（3）设定主轴线速度恒定指令（G96）：主轴速度用线速度（m/min）值输入，并且主轴线速度恒定。（G96）S；主轴线速度恒定设定主轴线速度，即切削速度（m/min）例14：设定主轴速度G97S600；取消线速度恒定机能。主轴转数600rpmMG97M模式G50S1200；用G50指令设定主轴昀高转速为12