數(shù)控車床的程序設(shè)計(jì)第3章

1、第3章 數(shù)控車床的程序設(shè)計(jì)3.1 數(shù)控車床的概述 加工各種復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件，只需兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng) 主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由直流或交流測(cè)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 在主傳動(dòng)系統(tǒng)裝有主軸脈沖發(fā)生器，檢測(cè)主軸的轉(zhuǎn)速。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 刀架的縱、橫（Z,X）向運(yùn)動(dòng)，由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.2 數(shù)控車床的編程基礎(chǔ) 以FANUC-0T系統(tǒng)的數(shù)控車床為例。3.2.1 數(shù)控車床的編程特點(diǎn)（1)在一個(gè)程序段中可以采用絕對(duì)值編程、增量值編 程或混合編程。（2)工件徑向尺寸X以直徑量表示，當(dāng)用增量值編時(shí)， 以徑向?qū)嶋H位移量?jī)杀侗硎?。?）為提高工件徑向尺寸精度，X方向的脈沖當(dāng)量經(jīng) 常是Z向的一半。（4）棒料毛坯加工余量大，為簡(jiǎn)化編程，數(shù)控系

2、統(tǒng)常 備有“固定循環(huán)”可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。（5）為提高加工精度，需要對(duì)車刀刀尖圓弧半徑進(jìn)行 補(bǔ)償。3.2.2 數(shù)控車床的編程規(guī)則 X、U坐標(biāo)值=2*實(shí)際位移量 Z、W坐標(biāo)值=實(shí)際位移量 如圖3-1所示 絕對(duì)值編程： 軌跡（終點(diǎn)）X、Z坐標(biāo)值都相對(duì)于工件 坐標(biāo)系原點(diǎn)的絕對(duì)尺寸。 增量值編程： 軌跡（終點(diǎn)）U、W坐標(biāo)值都相對(duì)于前一 點(diǎn)（起始點(diǎn)）的增量尺寸。如圖3-1所示，刀具從坐標(biāo)原點(diǎn)O依次運(yùn)動(dòng)到D。絕對(duì)值方式編程：N10 G01 X40. Z10. F120 N10 G01 X40. Z10. F120 ；O OA A N20 X80. Z30. N20 X80. Z30. ；A A B B

3、 N30 X120. Z40. N30 X120. Z40. ；B B C C N40 X60. Z80. ；C D DN50 M02 ；增量值方式編程:N10 G01 U40. W10.F120 ; O A AN20 U40. W20. ; A B BN30 U40. W10. ；B C CN40 U-60.W40. ；C D DN50 M02 ；3.2.3 程序原點(diǎn)和坐標(biāo)值程序原點(diǎn)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，在主軸軸線 （或工件回轉(zhuǎn)中心）與工件右端面的 交點(diǎn)上。如圖3-2所示。Z軸為主軸軸線，刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)?正+Z。X軸為工件半徑方向，指向刀架，刀具遠(yuǎn) 離工件方向?yàn)檎?X。注意：坐標(biāo)值一定要帶小

4、數(shù)點(diǎn)。 帶小數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)值單位為mm。 不帶小數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)值單位為um。3.3 數(shù)控車床常用指令3.3.1 F指令每轉(zhuǎn)進(jìn)給量G95 F_ ；主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為 mm/r 例：G95 F0.2 ；表示進(jìn)給量為0.2 mm/r每分鐘進(jìn)給量G94 F_ ；單位為mm/min。例：G94 F100；表示每分鐘進(jìn)給量 100mm/min3.3.2 S指令1.最高轉(zhuǎn)速限制 G50 S_ ；表示主軸最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min 例：G50 S3000 ；表示最高轉(zhuǎn)速限制為3000 r/min2.恒線速度控制 G96 S_ ；單位為 m/min。 例：G96 S150 ；表示切削點(diǎn)線速度控制在150 m/min3.

5、恒線速度取消 G97 S_ ；恒線速度取消后的主軸轉(zhuǎn)速，若S未指 定，將保留 G96的最終值。 例：G97 S3000 ；表示恒線速度取消后的主軸轉(zhuǎn)速 3000 r/min。3.3.4 M功能M00程序暫停，可按“啟動(dòng)”（CYCLE START）按 鈕使程序繼續(xù)運(yùn)行。測(cè)量工件、工件調(diào)頭、手動(dòng)變速M(fèi)01計(jì)劃暫停，與M00作用相似，可用“任選停止” （OPT STOP）按鈕選擇M01是否有效。M03主軸正轉(zhuǎn)M04主軸反轉(zhuǎn)M05主軸停止M08冷卻液開(kāi)M09冷卻液關(guān)M30程序停止，程序復(fù)位到起始位置。3.3.5 G指令1.工件坐標(biāo)系設(shè)置（1）指令格式 G50 X_ Z_；非運(yùn)動(dòng)指令，刀具不動(dòng)設(shè)定 工件

6、坐標(biāo)系。（數(shù)銑用G92） X、Z起刀點(diǎn)相對(duì)于工件原點(diǎn)位置坐標(biāo)值。 該值在編程前就已通過(guò)對(duì)刀確定，隨著起刀點(diǎn) 位置不同，（X，Z）數(shù)值也不同。 如圖3-3所示 選工件右端面0點(diǎn)： G50 X150.0 Z20.0 ； 選工件左端面0點(diǎn)： G50 X150.0 Z100.0 ；（2）對(duì)刀問(wèn)題 對(duì)于數(shù)車工件坐標(biāo)系原點(diǎn)一般選擇在工件右端面中心處，通常采用試切對(duì)刀法來(lái)確定每把刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。如圖3-4 所示 2.快速定位 G00 刀具以數(shù)控系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的最快速度 移動(dòng)到（X,Z）指定的位置。 指令格式： G00 X(U)_ Z(W)_ ； 如圖3-5 所示 注意：刀具路徑，避免與障礙物相碰。

7、絕對(duì)值編程： G00 X50.0 Z6.0 ； 增量值編程： G00 U-70.0 W-84.0 ； 3.直線插補(bǔ) G01（1）指令格式 G01 X(U)_ Z(W)_ F_ ；如圖3-6 所示 絕對(duì)編程：G01 X80.0 Z-80.0 F0.25 ； 增量編程：G01 U20.0 W-80.0 F0.25 ；說(shuō)明：1）尺寸字地址決定坐標(biāo)值取絕對(duì)編程還是增量 編程，或有數(shù)控系統(tǒng)的狀態(tài)（G90，G91）決定。 2）F指令也是模態(tài)指令，它可用G00 指令取消。 如果G01指令之前和本程序段無(wú)F指令，則機(jī) 床不運(yùn)動(dòng)。因此，G01程序段中必須含有F指令 （2）G01車錐的方法 1）加工路線一：吃刀量

8、不變，需計(jì)算終刀距S=2aPL/(D-d) 圖3-7 （a） 2）加工路線二：吃刀量變化。圖3-7（b） 4.G01倒直角功能 指令格式： G01 Z(W)_ I_ F_ ； 圖3-8（a）Z軸向X軸倒角 G01 X(U)_ K_ F_ ； 圖3-8（b）X軸向Z軸倒角 5.G01倒圓角功能 指令格式：G01 Z(W)_ R_ F_ ； 圖3-9（a）Z軸向X軸倒圓角 G01 X(U)_ R_ F_ ； 圖3-9（b）X軸向Z軸倒圓角 例3-1 加工圖3-10所示零件的輪廓，程序如下： 1）毛坯：40X100 mm 45號(hào)鋼棒料2）刀具：T0190度外圓車刀 T02切斷刀（刃寬4mm） T03

9、螺紋刀3）刀位補(bǔ)正： X Z R T0101 -260.000 -495.833 0 T0202 -260.000 -500.000 0 T0303 -260.000 -500.000 0 4) 數(shù)控加工程序（數(shù)控加工程序（NC代碼）代碼）O0310T0101G00X100.Z50.M03S800X42.Z2.G71U2.R1.G71P1Q2U0.3W0.2F200N1G00X10.G01Z-11.R5.F100 ；G01車外圓帶車外圓帶(G02)圓弧指令圓弧指令G01X25. ；添加一個(gè)過(guò)渡直線指令；添加一個(gè)過(guò)渡直線指令 G01X38.Z-15. ；G01車端面帶車端面帶C4倒角指令倒角指令

10、Z-25.N2X42.G70P1Q2G00X100.Z50.T0202G00X45.Z-25.G01X1.F80X45.G00X100.Z50.M30 6.G02/G03指令 （1）圓弧順逆的判斷圓弧起點(diǎn)相對(duì)圓心的增量坐標(biāo)右下左上左上右下一、毛坯：85X150 棒料 刀位偏置 X Z二、刀具：T0101 90度外圓車刀 -260 -445.833 T0202 螺紋刀 -260 -450.000 T0303 刃寬4mm切斷刀-260 -450.000 T0404 18鉆頭 -480 -310.000 T0505 鏜刀 -495 -310.000三、程序注釋%1000 ;程序頭（華中世紀(jì)星HNC-

11、21T系統(tǒng)）M06T0101 ;換外圓車刀G00X100Z150 ;換刀點(diǎn)M03S800 ;主軸正轉(zhuǎn)300r/minG00X87Z0 ;下刀G01X0F100 ;平端面G00X100Z150M05 ;退回到換刀點(diǎn)主軸停轉(zhuǎn)M06T0404 ;換18鉆頭G00X0M03S250 ;下刀主軸正轉(zhuǎn)250r/minZ2 ; 快速接近工件G01Z-60F240 ;鉆孔G00Z120 ;快退出X100M05 ;回?fù)Q刀點(diǎn)M06T0505 ;換鏜刀G00X24Z2M03S800 ;下刀主軸正轉(zhuǎn)800r/minG01Z0F150 ;接近工件G02X20Z-2R2 ;鏜R2圓弧G01Z-45 ;鏜20圓孔X17 ;

12、讓刀G00Z150 ;快退出X100M05 ;回?fù)Q刀點(diǎn)主軸停M06T0101 ;換外圓車刀G00X87Z2M03S800 ;到G71循環(huán)起點(diǎn)主軸正轉(zhuǎn)800r/minG71U2R1P10Q20X0.3Z0.2F200 ;G71粗車循環(huán)N10G00X28 ;精車起始下刀G01Z0F150 ;到R6圓弧起點(diǎn)G03X40Z-6R6 ;逆圓插補(bǔ)車R6圓弧G01Z-10 ;直線插補(bǔ)到R8圓弧起點(diǎn)G02X56Z-18R8 ;順圓插補(bǔ)車R8圓弧G03X80Z-30R12 ;逆圓插補(bǔ)車R12圓弧G01Z-50 ;車%80外圓N20X87 ;精車結(jié)束抬刀G00X100Z150M05 ;回?fù)Q刀點(diǎn)主軸停M06T030

13、3 ;換切斷刀G00X82Z-44M03S400 ;到切斷起點(diǎn)主軸正轉(zhuǎn)400r/min G01X75F100 ;預(yù)切槽 G00X82 ;抬刀W2 ;竄刀G01X80 ;下刀到R2圓弧起點(diǎn)G03X76W-2R2 ;逆圓插補(bǔ)車R2圓弧G01X22 ; 切斷G00X82 ;退刀X100Z150 ;回?fù)Q刀點(diǎn)M30 ;程序結(jié)束（2）說(shuō)明：1）絕對(duì)編程時(shí)，圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)（X,Z）為工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，增量編程時(shí)，圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)（U,W）為圓弧終點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值(U為實(shí)際位移量的二倍)。2）圓心坐標(biāo)（I,K）為圓弧起點(diǎn)到圓弧中心所作矢量沿（X,Z）向分矢量。3）在同一半徑下，規(guī)定： 圓心角180時(shí)，用“

14、+R”表示。 圓心角 180時(shí)，用“-R”表示。4）用R指定圓心位置時(shí)，不能描述整圓如圖3-12所示G02應(yīng)用實(shí)例：(1)用I、K表示圓心位置 1）絕對(duì)編程： N03 G00 X20.0 Z2.0 ； N04 G01 Z-30.0 F80 ； N05 G02 X40.0 Z-40.0 I10.0 K0 F60 ； 2）增量編程： N03 G00 U-80.0 W-98.0 ； N04 G01 U0 W-32.0 F80 ； N05 G02 U20.0 W-10.0 I10.0 K0 F60 ；（2）用R表示圓心位置1）絕對(duì)編程： N03 G00 X20.0 Z2.0 ； N04 G01 Z-3

15、0.0.F80 ； N05 G02 X40.0 Z-40.0 R10.0 F60 ；2）增量編程： N03 G00 U-80.0 W-98.0 ； N04 G01 U0 W-32.0 F80 ； N05 G02 U20.0 W-10.0 R10.0 F60 ；如圖3-13所示 G03 應(yīng)用實(shí)例： （1）用I、K表現(xiàn)圓心位置 1）絕對(duì)編程： N04 G00 X28. Z2. ； N05 G01 Z-40. F80 ； N06 G03 X40. Z-46. I0. K-6. ； 2）增量編程： N04 G00 U-72.W-98. ； N05 G01 U0. W-42. F80 ； N06 G03

16、 U12. W-6. I0. K-6. ；（2）用R表示圓心位置1）絕對(duì)編程：N04 G00 X28. Z2. ； N05 G01 Z-40. F80 ； N06 G03 X40. Z-46. R6. ；2）增量編程：N04 G00 U-72. W-98. ； N05 G01 U0 W-42. F80 ； N06 G03 U12. W-6. R6. ；（3）G02/G03 車圓弧的方法 若想一刀就把圓弧車出來(lái)，吃刀量太大，容易打刀。所以 需要多次走刀加工，先將大部分余量切除，最后才車圓弧圖3-14為車圓弧的車錐法切削路線（數(shù)值計(jì)算不方便，余量大）圖3-15為車圓弧的車圓法切削路線（編程方便，空

17、行程時(shí)間長(zhǎng)）7.刀尖圓弧自動(dòng)補(bǔ)償理想刀尖圖3-16所示切削端面、外徑、內(nèi)徑等與（X,Z）軸線平行或垂直 的表面時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生加工誤差。但切削倒角、錐面、圓弧時(shí)會(huì) 產(chǎn)生少切或過(guò)切現(xiàn)象的加工誤差。圖3-17所示 G41刀尖圓弧半徑左補(bǔ)償，逆著第三根軸沿著刀具運(yùn)動(dòng)的方向看， 刀具在工件的左側(cè)進(jìn)給。 G42刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償，逆著第三根軸沿著刀具運(yùn)動(dòng)的方向看， 刀具在工件的右側(cè)進(jìn)給。 G40取消刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。 在設(shè)置刀尖圓弧半徑補(bǔ)償時(shí)，還要設(shè)置刀尖圓弧位置編碼，指定編碼值的方法如圖3-18所示。 例3-2 應(yīng)用刀尖圓弧自動(dòng)補(bǔ)償功能加工圖3-19所示零件。答：刀尖位置編碼：3 （后置式刀架，車外圓）1

18、）毛坯：100X150 mm 45號(hào)鋼棒料2）刀具：T0190度外圓車刀 （刀片邊長(zhǎng)15mm，刀尖圓弧半徑R0.5）3）刀位補(bǔ)正： X Z R T0101 -259.000 -445.333 0.5 4）數(shù)控加工程序（NC代碼）O0319 ；圖3-19 主程序T0101 ；換1號(hào)外圓車刀、1號(hào)刀補(bǔ)（X-259.0 Z-445.333 R0.5 T3）G00X150.Z50. ；快速點(diǎn)定位到換刀點(diǎn)M03S800 ；主軸正轉(zhuǎn)800 r/mminG00X102.Z5. ；快速點(diǎn)定位到G71的循環(huán)起點(diǎn)G71 U2.R1. ；外徑粗車循環(huán)吃刀(半徑值)2mm,抬刀1mmG71 P1 Q2 U0.4 W0.2 F0.2 ；精車余量X向（直徑量）0.4mm Z向0.2mmN1G00X58. ；（1）快速下刀到（X58,Z5）點(diǎn)G42 G01 Z0 F0.1. ；（2）建立刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償X70. ；（3）車端面X78.Z-4. ；（4）車錐面（少切）X83. ；（5）車端面X85.Z-