數(shù)控車床編程

1、第一節(jié)數(shù)控車床的基本術(shù)語和編程設定一、數(shù)控程序編制的一般知識數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程（1）分析零件圖樣和制定工藝方案這項工作的內(nèi)容包括： 對零件圖樣進行分析， 明確加工的內(nèi)容和要求； 確定加工方 案；選擇適合的數(shù)控機床；選擇或設計刀具和夾具；確定合理的走刀路線及選擇合理的 切削用量等。這一工作要求編程人員能夠?qū)α慵D樣的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工 藝要求進行分析，并結(jié)合數(shù)控機床使用的基礎知識，如數(shù)控機床的規(guī)格、性能、數(shù)控系 統(tǒng)的功能等，確定加工方法和加工路線。（2）數(shù)學處理在確定了工藝方案后， 就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、 加工路線等， 計算刀具中心 運動軌跡，以

2、獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般均具有直線插補與圓弧插補功能，對于加工 由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件，只需要計算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點或 切點的坐標值，得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值等，就能滿足編程要 求。當零件的幾何形狀與控制系統(tǒng)的插補功能不一致時， 就需要進行較復雜的數(shù)值計算， 一般需要使用計算機輔助計算，否則難以完成。（3）編寫零件加工程序 在完成上述工藝處理及數(shù)值計算工作后，即可編寫零件加工程序。程序編制人員 使用數(shù)控系統(tǒng)的程序指令，按照規(guī)定的程序格式，逐段編寫加工程序。程序編制人員應 對數(shù)控機床的功能、程序指令及代碼十分熟悉，才能編寫出正確的加工程序。（4）程序檢

3、驗 將編寫好的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，就可控制數(shù)控機床的加工工作。一般在正式 加工之前，要對程序進行檢驗。通?？刹捎脵C床空運轉(zhuǎn)的方式，來檢查二、數(shù)控車床的分類及相關(guān)設定1. 按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類（1）經(jīng)濟型數(shù)控車床一般用單板機、 單片機進行開環(huán)控制， 具有 CRT顯示、程序存儲、程序編輯等功能， 加工精度較低，功能較簡單。機械部分多為在普通車床基礎上改進(2) 全功能型數(shù)控車床 較高檔次的數(shù)控車床，具有刀尖圓弧半徑自動補償、恒線速、倒角、固定循環(huán)、螺 紋切削、圖形顯示、用戶宏程序等功能，加工能力強，適宜于加工精度高、形狀復雜、循 環(huán)周期長、品種多變的單件或中小批量零件的加工(3) 精密型數(shù)控車床

4、采用閉環(huán)控制， 不但具有全功能型數(shù)控車床的全部功能， 而且機械系統(tǒng)的動態(tài)響應 較快，在數(shù)控車床基礎上增加其他附加坐標軸。適用于精密和超精密加工。2. 機床坐標系和編程坐標系機床坐標系以機床原點為坐標系原點建立起來的 X、Z 軸直角坐標系，稱為機床坐標系。 車床的機床原點為主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點。機床坐標系是制造和調(diào)整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎，一般不允許隨意 變動。參考點是機床上的一個固定點。該點是刀具退離到一個固定不變的極限點 工件坐標系(編程坐標系)數(shù)控編程時應該首先確定工件坐標系和工件原點。零件在設計中有設計基準，在加工 過程中有工藝基準，同時應盡量將工藝基準與設計基準

5、統(tǒng)一，該基準點通常稱為工件原 點。以工件原點為坐標原點建立起來的 X、Z 軸直角坐標系，稱為工件坐標系。程序格式與相關(guān)編程知識一、程序段格式程序段是可作為一個單位來處理的、 連續(xù)的字組， 是數(shù)控加工程序中的一條語句。 一個 數(shù)控加工程序是若干個程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、 字符和數(shù)據(jù)的安排形式。 現(xiàn)在一般使用字地址可變程序 段格式，每個字長不固定， 各個程序段中的長度和功能字的個數(shù)都是可變的。 地址可變程序 段格式中，在上一程序段中寫明的、 本程序段里又不變化的那些字仍然有效， 可以不再重寫。 這種功能字稱之為續(xù)效字。二、子程序及其調(diào)用子程序支持重復調(diào)用和多重嵌套， 即子程序可以

6、被主程序多次調(diào)用， 在子程序中也可嵌 套用其它子程序。三、刀位點與手動對刀1. 刀位點2. 手動對刀四、刀具位置補償 刀具位置補償就是數(shù)控系統(tǒng)在換刀后，對刀具的安裝位置和刀具形狀引起的刀位點 位置偏差進行的自動補償五、關(guān)于數(shù)控編程的其他說明1）公制單位或英制單位2）絕對坐標和增量坐標3）直徑、半徑方式編程通用數(shù)控代碼在數(shù)控車床上的應用一、M指令（或輔助功能 ）的應用定義：輔助功能是用地址字 M 及二位數(shù)字表示的它主要用于機床加工操作時的 工藝性指令其特點是靠繼電器的通、斷來實現(xiàn)其控制過程。M00 程序暫停執(zhí)行 M00后，機床所有動作均被切斷， 重新按程序啟動按鍵后，再繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段。M0

7、1程序計劃停止M03 主軸正轉(zhuǎn)啟動 M04 主軸反轉(zhuǎn)啟動M05 主軸停止轉(zhuǎn)動M07 切削液打開 M08 切削液打開M09 切削液停止M30程序結(jié)束并返回程原點 M02 程序結(jié)束M98 調(diào)用子程序M99 子程序結(jié)束二、G指令應用1、快速定位方式 G00（模態(tài)）格式： G00 X Z ；G00 軌跡是直線，速度由系統(tǒng)確定，后面的坐標值為終點坐標值，應用于空行 程、快進、快退，節(jié)省時間，提高效率。2、直線插補指令 G01（模態(tài)）格式： G01 X Z F ；* 程序中首次出現(xiàn)的插補指令（ G01、G02、G03）一定要有 F指令，否則出錯！后續(xù)程序中如速度相同可省略。如速度改變不可省略。3、圓弧插補

8、指令 G02、G03（模態(tài)）G02-順圓插補（在車床上為逆圓插補）G03-逆圓插補（在車床上為順圓插補）格式：G02（ G03） X （u） z（w） I J （R ） F ；I 、 J 值為圓心相對于圓弧起點的增量值，且總為增量值；R 值為圓弧半徑，該值的正負取決于圓弧的大小，若圓弧小于或等于180 度，則R為正值，若圓弧大于 180 度，則 R值為負。F 值為圓弧插補的進給速度。4、G33 X （Y ） Z F ； 若為直螺紋可省略 X （或 Y ），這里指令導程的字是 F ，有的標準規(guī)定螺 紋導程用 I J 字。5、G41（G42）刀具半徑補償指令格式：G41X Y；G42Y Z；G41

9、：左側(cè)刀具半徑補償G42：右側(cè)刀具半徑補償 G40：取消半徑補償6、G90（G91）絕對（增量）方式1）絕對坐標編程指令 G90（模態(tài)） 格式： G90；以后出現(xiàn)的坐標值均為絕對坐標值， 即刀具運動的位置坐標是指刀具相對于程 序原點的坐標。2）相對坐標編程指令 G91（模態(tài)） 格式： G91；以后出現(xiàn)的坐標值均為相對坐標值， 即刀具運動的位置坐標是指刀具從當前位 置到下一位置之間的增數(shù)控車床用切削刀具和車削用量的選擇一、車削刀具材料簡介常見刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等，其 中應用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇刀片材質(zhì)主要依據(jù)被加工工件的材料、

10、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過程有無沖擊和振動等。刀片形狀的選擇刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、 切削方法、 刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因 素選擇。二、機夾硬質(zhì)合金車刀1. 刀具結(jié)構(gòu)與緊固方式2. 刀片形狀3. 硬質(zhì)合金涂層刀片三、機夾刀片的型號表示方法根據(jù) ISO 標準對可轉(zhuǎn)位刀片型號的規(guī)定，刀片型號使用字母和數(shù)字來區(qū)分。四、切削用量的選用原則(1) 背吃刀量 p 的確定 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使 背吃刀量等于工件的加工余量， 這樣可以減少走刀次數(shù)， 提高生產(chǎn)效率。 為了保證加工 表面質(zhì)量，可留少許精加工余量，一

11、般為 0.20.5mm。(2) 切削速度 v 的確定 切削速度是指切削時，車刀切削刃上某一點相對待加工表面在主運動方向上的瞬時 速度(m/min) ，又稱為線速度。與普通車削加工時一樣，根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及 加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。主要根據(jù)實踐經(jīng)驗來確定。(3) 主軸轉(zhuǎn)速 由于交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。常用數(shù)控車床系統(tǒng)介紹一、國內(nèi)代表產(chǎn)品1. 南京華興數(shù)控系統(tǒng)2. 廣州數(shù)控系統(tǒng)3. 北京凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)二、日本代表產(chǎn)品1. 日本 FANUC數(shù)控系統(tǒng)2. 日本三菱數(shù)控系統(tǒng)三、歐盟代表產(chǎn)品1. 德國西門子數(shù)控系統(tǒng)2. 歐盟其

12、他產(chǎn)品指令詳解1. 直線插補指令 G01 定義:G01 指令命令機床刀具以一定的進給速度從當前所在位置沿直線移動到指 令給出的目標位置。指令格式： G01 X(U)_ Z(W)_ F ；X（ U） X 軸切削終點的絕對（相對）坐標Z（W） Z 軸切削終點的絕對（相對）坐標其中 F 是切削進給率或進給速度，單位為 mm/r或 mm/min，取決于該指令前面程序 段的位置。使用 G01指令時可以采用絕對坐標編程，也可采用相對坐標編程。當采用 絕對坐標編程時， 數(shù)控系統(tǒng)在接受 G01指令后，刀具將移至坐標值為 X、Z 的點上；當 采用相對坐標編程時，刀具移至距當前點的距離為 U、W值的點上。例： G

13、01 X60.0Z7.0;（ 絕對編程 ）G01 U20.0 W-25.0（ 相對編程 ）2. G04 指令用于暫停進給。格式： G04 P或 G04 X（U）G04 暫停進給，該指令可以使刀具作短時間的無進給光整加工，在車槽、 鉆鏜孔時使用，也可用于拐角軌跡控制。P P 后用整數(shù)表示，單位：豪秒X（U） X 后用整數(shù)表示， 單位：秒 （注：此處的 X與坐標系中的 X 無關(guān)）3. 返回機械零點 G28指令功能：從起點開始，以快速移動速度到達 X（U）、Z（W）指定的中間點后 再同時回機械零點。指令格式： G28 X （U） Z （W）其中：X：中間點 X 向的絕對坐標；U ：中間點與起點 X

14、向絕對坐標的差值Z：中間點 Z 向的絕對坐標；W：中間點與起點 Z 向絕對坐標的差值。4. 螺紋切削指令 G32指令格式： G32 X（U）_Z（W）_ F（I）_；指令功能：刀具的運動軌跡是從起點到終點的一條直線，從起點到終點位移量（ X 軸按半徑值） 較大的坐標軸稱為長軸， 另一個坐標軸稱為短軸， 運動過程中主軸每轉(zhuǎn)一 圈長軸移動一個螺距， 短軸與長軸作直線插補， 刀具切削工件時， 在工件表面形成一條 等螺距的螺旋切槽，實現(xiàn)等螺距螺紋的加工。 F、I 指令字分別用于給定公制、英制螺 紋的螺距，執(zhí)行 G32指令可以加工公制或英制等螺距的直螺紋、錐螺紋和端面螺紋： 起點和終點的 X坐標值相同（

15、不輸入 X 或 U）時，進行直螺紋切削； 起點和終點的 Z坐標值相同（不輸入 Z 或 W）時，進行端面螺紋切削； 起點和終點 X、Z 坐標值都不相同時，進行錐螺紋切削。G32為模態(tài) G指令。F：公制螺紋螺距（ 0.001 500 mm），為主軸轉(zhuǎn)一圈長軸的移動量， F 指令值執(zhí) 行后保持有效，直至再次執(zhí)行給定螺紋螺距的 F 指令字。I ：每英寸螺紋的牙數(shù)（ 0.0625400牙/ 英寸），為長軸方向 1 英寸（ 25.4 mm） 長度上螺紋的牙數(shù)，也可理解為長軸移動 1 英寸（ 25.4 mm）時主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。 I 指 令值執(zhí)行后不保持，每次加工英制螺紋都必須輸入 I 指令字。5. G34

16、變螺距螺紋加工格式： G34X（U）_Z（W）_F_K_6. 工件坐標系設定 G50 指令功能：設置當前位置的絕對坐標，通過設置當前位置的絕對坐標在系統(tǒng)中建 立工件坐標系（也稱浮 動坐標系）。執(zhí)行本指令后，系統(tǒng)將當前位置作為程序零點， 執(zhí)行回程序零點操作時， 返回 這一位置。 工件坐標系建立后， 絕對坐標編程按這個坐 標系輸入坐標值，直至再次執(zhí)行 G50 。建立新的工件坐標系。 G50 為非模態(tài) G 指令。7. G96 恒線速度控制格式： G96 S_S 指用戶給定的線速度8. 軸向切削循環(huán) G90 定義：為了簡化編程，本系統(tǒng)提供了只用一個程序段完成快速移動定位、 直線， 最 后快速移動返回起

17、點的單次加工循環(huán)的 G指令：格式： G90 X（U）_ Z（W）_ F_; （圓柱切削）G90 X （U）_ Z （ W）_ R_ F_ ；（圓錐切削） 切削起點：直線插補（切削進給）的起始位置； 切削終點：直線插補（切削進給）的結(jié)束位置； X：切削終點 X 軸絕對坐標； U：切削終點與起點 X 軸絕對坐標的差值；Z：切削終點 Z 軸絕對坐標；W：切削終點與起點 Z 軸絕對坐標的差值； R：切削起點與切削終點 X 軸絕對坐標的差值（半徑值），當 R 與 U 的 符號不一致時，要求 R U/2 。G90 為模態(tài)指令，指令的起點和終點相同， 徑向（X 軸）進刀、軸向（ Z 軸 或 X 、 Z 軸同

18、時）切削，實現(xiàn)柱面或錐面切削循環(huán)。9. 螺紋切削循環(huán) G92指令格式： G92 X （U）_ Z（W）_ F_； （公制直螺紋切削循環(huán)）G92 X （U）_ Z（W）_ I_；（英制直螺紋切削循環(huán)）G92 X （U）_ Z（W）_ R_F_ ； （公制錐螺紋切削循環(huán)）G92 X （U）_ Z（W）_ R_I_ ； （英制錐螺紋切削循環(huán)）切削起點：螺紋插補的起始位置；切削終點：螺紋插補的結(jié)束位置；X：切削終點 X 軸絕對坐標；U：切削終點與起點 X 軸絕對坐標的差值；Z：切削終點 Z 軸絕對坐標；W：切削終點與起點 Z 軸絕對坐標的差值； R：切削起點與切削終點 X 軸絕對坐標的差值（半徑值），

19、當 R 與 U 的符號不一致時，要求 R U/2 。G92 為模態(tài)指令，指令的起點和終點相同，徑向（ X 軸）進刀、軸向（ Z 軸 或 X 、 Z 軸同時）切削，實現(xiàn)等螺距的直螺紋、錐螺紋切削循環(huán)。執(zhí)行G92 指令，在螺紋加工結(jié)束前有螺紋退尾過程： 在距離螺紋切削終點固定長度 （稱為螺 紋的退尾長度）處，在 Z 軸繼續(xù)進行螺紋插補的同時， X 軸沿退刀方向指數(shù)式 加速退出， Z 軸到達切削終點后， X 軸再以快速移動速度退刀（循環(huán)過程）。G92 指令的螺紋退尾功能可用于加工沒有退刀槽的螺紋， 但仍需要在實際的 螺紋起點前留出螺紋引入長度。10. 徑向切削循環(huán) G94格式： G94 X（U）_

20、Z（W）_ F_; （端面切削）G94 X（ U）_ Z （W）_ R_ F_ ；（錐度端面切削）切削起點：直線插補（切削進給）的起始位置； 切削終點：直線插補（切削進給）的結(jié)束位置； X：切削終點 X 軸絕對坐標； U：切削終點與起點 X 軸絕對坐標的差值； Z：切削終點 Z 軸絕對坐標； W：切削終點與起點 Z 軸絕對坐標的差值； R：切削起點與切削終點 Z 軸絕對坐標的差值， 當 R 與 U 的符號不同時， 要求 R W 。固定循環(huán)指令的注意事項1）在固定循環(huán)指令中， X （U）、 Z（W）、R 一經(jīng)執(zhí)行，在沒有執(zhí)行新的 固定循環(huán)指令重新給定 X（U）， Z（W），R 時， X（U），

21、Z（W）， R 的指令值 保持有效。如果執(zhí)行了除 G04 以外的非模態(tài)（ 00 組） G 指令，或執(zhí)行了 G00、 G01、G02、G03、G32 時，X（U）、Z（W）、R 保持的指令值被清除；2）在 G90、G92 或 G94 程序段的下一程序段為無移動的指令字時， 執(zhí)行該 無移動的程序段時， G90、 G92 或 G94 程序段的動作會再次執(zhí)行， 為避免出現(xiàn)這 種情況，必須在固定循環(huán)指令之后用其它的 G 指令取消循環(huán)動作；課堂作業(yè)： 根據(jù)下列圖形，編寫程序多重復合循環(huán)在復合固定循環(huán)中， 對零件的輪廓定義之后， 即可完成從粗加工到精加工的全過程， 使程序得到進一步簡化。1、外圓粗切循環(huán)外圓

22、粗切循環(huán)是一種復合固定循環(huán)。 適用于外圓柱面需多次走刀才能完成的粗加工。 編程格式：G71 U(d) R(e)G71 P(ns) Q(nf) U( u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中：e- ns- nf-d- 背吃刀量； 退刀量； 精加工輪廓程序段中開始程序段的段號； 精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號；u-X 軸向精加工余量；w-Z 軸向精加工余量；1 、nsnf 程序段中的 F、S、T功能，即使被指定也對粗車循環(huán)無效。2 、零件輪廓必須符合 X軸、 Z軸方向同時單調(diào)增大或單調(diào)減少； X軸、Z軸方向非 單調(diào)時， nsnf 程序段中第一條指令必須在 X、Z 向同時有運動。2、端

23、面粗切循環(huán)編程格式 :G72 U(d) R(e)G72 P(ns) Q(nf) U( u) W(w) F(f) S(s) T(t)式中：d-背吃刀量；e- 退刀量；ns- 精加工輪廓程序段中開始程序段的段號； nf- 精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號； u-X 軸向精加工余量；w-Z 軸向精加工余量；(1)nsnf 程序段中的 F、S、T 功能，即使被指定對粗車循環(huán)無效。 (2)零件輪廓必須符合 X軸、Z 軸方向同時單調(diào)增大或單調(diào)減少。3、封閉切削循環(huán) 封閉切削循環(huán)是一種復合固定循環(huán)， 如圖 4.38 所示。封閉切削循環(huán)適于對鑄、 鍛毛坯切削，對零件輪廓的單調(diào)性則沒有要求。編程格式 G73 U(i) W(k) R(d)G73 P(ns) Q(nf) U( u) W(w) F(f) S(s) T(t)式中： i-X 軸向總退刀量；k-Z 軸向總退刀量(半徑值)；d-重復加工次數(shù)；ns- 精加工輪廓程序段中開始程序段的段號； nf- 精加工輪廓程序