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(shè)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。分析零件圖樣和制定工藝方案數(shù) 學(xué) 處 理編 寫 程 序程 序 校 驗修 改         （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(shè)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(chǔ)知識

2、，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(xué)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(biāo)值，得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標(biāo)值等，就能滿足編程要求。當(dāng)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(fù)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

3、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(yīng)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(shè)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(chǔ)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)、

4、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(fù)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 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(yīng)較快，在數(shù)控車床基礎(chǔ)上增加其他附加坐標(biāo)軸。適用于精密和超精密加工。2. 機床坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系 機床坐標(biāo)系以機床原點為坐標(biāo)系原點建立起來的X、Z軸直角坐標(biāo)系，稱為機床坐標(biāo)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(biāo)系是制造和調(diào)整機床的基礎(chǔ)，也是設(shè)置工件坐標(biāo)系的基礎(chǔ)，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(biāo)系（

5、編程坐標(biāo)系） 數(shù)控編程時應(yīng)該首先確定工件坐標(biāo)系和工件原點。零件在設(shè)計中有設(shè)計基準(zhǔn)，在加工過程中有工藝基準(zhǔn)，同時應(yīng)盡量將工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一，該基準(zhǔn)點通常稱為工件原點。以工件原點為坐標(biāo)原點建立起來的X、Z軸直角坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)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?，F(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

6、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(fù)調(diào)用和多重嵌套，即子程序可以被主程序多次調(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?shù)毒呶恢醚a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(biāo)和增量坐標(biāo)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(yīng)用一、M指令(或輔助功能)的應(yīng)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

7、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。M01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(yīng)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(biāo)值為終點坐標(biāo)值，應(yīng)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

8、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、G33X （Y ）Z F ；若為直螺紋可省略X （或Y ），這里指令導(dǎo)程的字是F ，有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋導(dǎo)程用I J字。5、G41（G42）刀具半徑補償

9、指令格式：G41 X Y ；G42 Y Z ；G41：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(biāo)編程指令G90（模態(tài)） 格式：G90； 以后出現(xiàn)的坐標(biāo)值均為絕對坐標(biāo)值，即刀具運動的位置坐標(biāo)是指刀具相對于程序原點的坐標(biāo)。2）相對坐標(biāo)編程指令G91（模態(tài)） 格式：G91； 以后出現(xiàn)的坐標(biāo)值均為相對坐標(biāo)值，即刀具運動的位置坐標(biāo)是指刀具從當(dāng)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(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇

10、刀片材質(zhì)主要依據(jù)被加工工件的材料、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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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

11、，一般為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.歐盟其他產(chǎn)品指令詳解1.直線插補

12、指令G01 定義:G01指令命令機床刀具以一定的進給速度從當(dāng)前所在位置沿直線移動到指令給出的目標(biāo)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(biāo)Z(W) Z軸切削終點的絕對（相對）坐標(biāo)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(biāo)編程，也可采用相對坐標(biāo)編程。當(dāng)采用絕對坐標(biāo)編程時，數(shù)控系統(tǒng)在接受G01指令后，刀具將移至坐標(biāo)值為X、Z的點上；當(dāng)采用相對坐標(biāo)編程時，刀具移至距當(dāng)前點的距離為U、W值的點上。例： G01 X60.0Z7.0;(絕對編程)G01 U20.0 W-25.

13、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。 PP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(biāo)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(biāo)； U：中間點與起點X向絕對坐標(biāo)的差值Z：中間點Z向的絕對坐標(biāo)；W：中間點與起點Z向絕對坐標(biāo)的差值。4.螺紋切削指令 G32 指令格式：G3

14、2 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(biāo)軸稱為長軸，另一個坐標(biāo)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(biāo)值相同（不輸入X或U）時，進行直螺紋切削； 起點和終點的Z坐標(biāo)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(biāo)值都不相同時，進行錐螺紋切削。 G3

15、2為模態(tài)G指令。 F：公制螺紋螺距（0.001500 mm），為主軸轉(zhuǎn)一圈長軸的移動量，F(xiàn)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 變螺距螺紋加工格式：G34X（U）_Z（W）_F_K_6.工件坐標(biāo)系設(shè)定 G50指令功能：設(shè)置當(dāng)前位置的絕對坐標(biāo)，通過設(shè)置當(dāng)前位置的絕對坐標(biāo)在系統(tǒng)中建立工件坐標(biāo)系（也稱浮 動坐標(biāo)系）。執(zhí)行本指令后，系統(tǒng)將當(dāng)前位置作

16、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(biāo)系建立后，絕對坐標(biāo)編程按這個坐標(biāo)系輸入坐標(biāo)值，直至再次執(zhí)行 G50 。建立新的工件坐標(biāo)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

17、 軸絕對坐標(biāo)； U：切削終點與起點 X 軸絕對坐標(biāo)的差值； Z：切削終點 Z 軸絕對坐標(biāo)； W：切削終點與起點 Z 軸絕對坐標(biāo)的差值； R：切削起點與切削終點 X 軸絕對坐標(biāo)的差值（半徑值），當(dāng) R 與 U 的符號不一致時，要求Rô£ôU/2ô。 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）

18、_ 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(biāo)； U：切削終點與起點 X 軸絕對坐標(biāo)的差值； Z：切削終點 Z 軸絕對坐標(biāo)； W：切削終點與起點 Z 軸絕對坐標(biāo)的差值； R：切削起點與切削終點 X 軸絕對坐標(biāo)的差值（半徑值），當(dāng) R 與 U 的符號不一致時，要求 Rô£ôU/2ô。 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

19、、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)_ 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

20、X 軸絕對坐標(biāo)； U：切削終點與起點 X 軸絕對坐標(biāo)的差值； Z：切削終點 Z 軸絕對坐標(biāo)； W：切削終點與起點 Z 軸絕對坐標(biāo)的差值； R：切削起點與切削終點 Z 軸絕對坐標(biāo)的差值，當(dāng) R 與 U 的符號不同時，要求ôRô£ôWô。 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），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

21、（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(fù)合循環(huán)在復(fù)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)外圓粗切循環(huán)是一種復(fù)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

22、(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； 注意： 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

23、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；注意：（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(fù)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(fù)加工次數(shù)； ns-精加工輪廓程序段中開始程序段的