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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2cot12rX2tan1rZ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);G40G01G41----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