數控車床編程

1、數控車床編程數控車削加工包括內外圓柱面的車削加工、端面車削加工、鉆孔加工、螺紋加工、復雜外形輪廓回轉面的車削加工等，本章結合配置FANUC 0i Mate TC數控系統(tǒng)的數控車床重點討論數控車床編程方法。 第一節(jié) 編程的基本代碼1、工件坐標系設定指令G50指令格式：G50 X_Z_；參數含義：X、Z-刀具起始點在工件坐標系中的坐標值。例：如圖4-1所示。圖4-1工件坐標系設定G50 X150.0 Z200.0；執(zhí)行該指令后工件坐標原點即建立在圖4-1所示位置。2、G00快速點定位指令指令格式：G00 X（U）_Z（W）_X、Z-目標點坐標G00是指令刀具從當前點快速運動至目標點的指令。在執(zhí)行該

2、指令時，刀具的運動路線由機床參數來確定。圖4-2 G00快速定位例： 如圖4-2所示，刀具從P1點快速移動至P2點G00 X20 Z2 ； （絕對值編程）或G00 U-20 W-30；（增量值編程）3、 G01 直線插補指令指令格式：X（U）_ Z（W）_F_X、Z目標點坐標F進給速度（單位：mm/r或mm/min）直線插補是刀具以F指定的進給速度從當前點沿直線移動至目標點。例：如圖4-3所示，刀具由P1點切削至P2點，至P3點，至P4點。G01 X20 Z-10 F0.2；（絕對值編程，F單位：mm/r）G01 X32 Z-24； G01 X40； 或：G01 W-12 F0.2； （相對值

3、編程，F單位：mm/r）G01 U12 W-14； G01 U8；圖4-3 G01直線插補4、 圓弧插補指令G02 順圓插補指令G03 逆圓插補指令指令格式：G02/G03 X（U）_ Z（W）_ R_ F_； （起點、終點、半徑） G02/G03 X（U）_ Z（W）_ I_ K_ F_；（起點、終點、圓心）X_ Z-圓弧終點坐標；R-圓弧半徑；I-圓弧圓心相對圓弧起點的X向的增量值；K-圓弧圓心相對圓弧起點的z向的增量值；圖4-4圓弧插補例：如圖4-4所示，刀具沿輪廓從P1點切至P2點。G03 X20 Z-10 R10 F0.2；G01 Z-15 ；G02 X36 Z-23 R82；或：G

4、03 X20 Z-10 I0 K-10 F0.2；G01 Z-15；G02 X36 Z-23 I8 K0；5、 F功能F功能指令用于控制切削進給量。在程序中，有兩種使用方法。1）每轉進給量指令格式： G99 F F后面的數字表示的是主軸每轉進給量，單位為mm/r。例：G99 F0.2 表示進給量為0.2 mm/r。2）每分鐘進給量指令格式：G98 F F后面的數字表示的是每分鐘進給量，單位為 mm/min。例：G98 F100 表示進給量為100mm/min。 機床默認為G996、 S功能（1）S功能指令用于控制主軸轉速。指令格式： SS后面的數字表示主軸轉速，單位為r/min。在具有恒線速功

5、能的機床上，S功能指令還有如下作用。（2）最高轉速限制指令格式 G50 SS后面的數字表示的是最高轉速：r/min。例：G50 S3000 表示最高轉速限制為3000r/min。（3）恒線速控制指令格式： G96 SS后面的數字表示的是恒定的線速度：m/min。例：G96 S150 表示切削點線速度控制在150 m/min。 圖4-5恒線速度加工對圖4-5中所示的零件，為保持A、B、C各點的線速度在150 m/min，則各點在加工時的主軸轉速分別為：A：n=1000×150÷(×40)=1193 r/minB：n=1000×150÷(×

6、;60)=795r/minC：n=1000×150÷(×70)=682 r/min（4）恒線速取消指令格式 G97 SS后面的數字表示恒線速度控制取消后的主軸轉速，如S未指定，將保留G96的最終值。例：G97 S3000 表示恒線速控制取消后主軸轉速3000 r/min。7、 T功能T功能指令用于選擇加工所用刀具。指令格式： TT后面用四位數字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號及刀位碼號。例：T0303 表示選用3號刀及3號刀具長度補償值、刀尖圓弧半徑補償值及刀位碼號。T0300 表示取消刀具補償。8、M功能M00： 程序暫停，可用N

7、C啟動命令（CYCLE START）使程序繼續(xù)運行；M01：計劃暫停，與M00作用相似，但M01可以用機床“任選停止按鈕”選擇是否有效；M03：主軸順時針旋轉；M04：主軸逆時針旋轉；M05：主軸旋轉停止；M08：冷卻液開；M09：冷卻液關；M30：程序停止，程序復位到起始位置。9、刀尖圓弧自動補償功能編程時，通常都將車刀刀尖作為一點來考慮，但實際上刀尖處存在圓角，如圖4-6所示。當用按理論刀尖點編出的程序進行端面、外徑、內徑等與軸線平行或垂直的表面加工時，是不會產生誤差的。但在進行倒角、錐面及圓弧切削時，則會產生少切或過切現象，如圖4-7所示。具有刀尖圓弧自動補償功能的數控系統(tǒng)能根據刀尖圓弧

8、半徑計算出補償量，避免少切或過切現象的產生。圖4-6 刀尖圓角R圖4-7刀尖圓角R造成的少切與過切圖4-8 刀尖圓弧位置編碼的確定方法G40-取消刀具半徑補償，按程序路徑進給。G41-左偏刀具半徑補償，按程序路徑前進方向刀具偏在零件左側進給。G42-右偏刀具半徑補償，按程序路徑前進方向刀具偏在零件右側進給。在設置刀尖圓弧自動補償值時，還要設置刀尖圓弧位置編碼，指定編碼值的方法參考圖4-8。例：應用刀尖圓弧自動補償功能加工圖4-9所示零件：刀尖位置編碼：3圖4-9 刀具補償編程N0010 T0101 M03 S1500；N0030 G00 G42 X58 Z10 M08；N0040 G96 S2

9、00；N0050 G01 Z0 F0.5；N0060 X70 F0.2；N0070 X78 Z-4；N0080 X83；N0090 X85 Z-5；N0100 G02 X91 Z-18 R3 F0.15；N0110 G01 X94；N0120 X97 Z-19.5；N0130 X100；N0140 G00 G40 G97 X200 Z175 S1000；N0150 M30；第二節(jié) 單一固定循環(huán)當車削加工余量較大，需要多次進刀切削加工時，可采用循環(huán)指令編寫加工程序，這樣可減少程序段的數量，縮短編程時間和提高數控機床工作效率。根據刀具切削加工的循環(huán)路線不同，循環(huán)指令可分為單一固定循環(huán)指令和多重復合

10、循環(huán)指令,下面介紹單一固定循環(huán)。 對于加工幾何形狀簡單、刀具走刀路線單一的工件，可采用固定循環(huán)指令編程，即只需用一條指令、一個程序段完成刀具的多步動作。固定循環(huán)指令中刀具的運動分四步：進刀、切削、退刀與返回。 1、 外圓切削循環(huán)指令（G90） 指令格式 : G90X（U）_ Z（W）_ R_ F_ 指令功能: 實現外圓切削循環(huán)和錐面切削循環(huán)。 刀具從循環(huán)起點按圖4-10與圖4-11所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按快速移動，實線表示按F指定的工件進給速度移動。 指令說明: X、Z 表示切削終點坐標值； U、W 表示切削終點相對循環(huán)起點的坐標分量； R 表示切削始點與切削終點在軸方

11、向的坐標增量（半徑值），外圓切削循環(huán)時R為零，可省略； F表示進給速度。  圖4-10 外圓切削循環(huán) 圖4-11 錐面切削循環(huán)例題 如圖4-12所示，運用外圓切削循環(huán)指令編程。圖4-12 外圓切削循環(huán)               圖4-13 錐面切削循環(huán)G90 X40 Z20 F0.2 A-B-C-D-A X30     A-E-F-D-A X20 A-G-H-D-A 例題 如圖4-13所示，運用錐面切削循

12、環(huán)指令編程。G90 X40 Z20 R-5 F30 A-B-C-D-A X30       A-E-F-D-A X20       A-G-H-D-A 2、 端面切削循環(huán)指令（G94）  指令格式: G94 X（U）_ Z（W）_ R_ F_ 指令功能: 實現端面切削循環(huán)和帶錐度的端面切削循環(huán)。 刀具從循環(huán)起點，按圖4-14與圖4-15所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按R快速移動，實線按指定的進給速度移動。 指令說明: X、Z表示端平面切削終點坐標值； U、W表示端面切削

13、終點相對循環(huán)起點的坐標分量； R 表示端面切削始點至切削終點位移在Z軸方向的坐標增量，端面切削循環(huán)時R為零，可省略； F表示進給速度。 圖4-14 端面切削循環(huán) 圖4-15 帶錐度的端面切削循環(huán)例題: 如圖4-16所示，運用端面切削循環(huán)指令編程。 圖4-16 端面切削循環(huán) 圖4-17 帶錐度的端面切削循環(huán)G94 X20 Z16 F30 A-B-C-D-A Z13 A-E-F-D-A Z10 A-G-H-D-A 例題: 如圖4-17所示，運用帶錐度端面切削循環(huán)指令編程。 G94 X20 Z34 R-4 F30 A-B-C-D-A Z32 A-E-F-D-A Z29 A-G-H-D-A第三節(jié) 復合

14、固定循環(huán)運用這組G代碼，可以加工形狀較復雜的零件，編程時只須指定精加工路線和粗加工背吃刀量，系統(tǒng)會自動計算出粗加工路線和加工次數，因此編程效率更高。 在這組指令中，G71 、G72、G73是粗車加工指令，G70是G71、G72、G73粗加工后的精加工指令，G74 是深孔鉆削固定循環(huán)指令，G75 是切槽固定循環(huán)指令。 1.  外圓粗加工復合循環(huán)（G71） 指令格式： G71Ud Re G71Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt 指令功能：切除棒料毛坯大部分加工余量，切削是沿平行Z軸方向進行，見圖4-18 A為循環(huán)起點，A-A'-B為精加工路線。 指令說明: d

15、表示每次切削深度（半徑值），無正負號； e表示退刀量（半徑值），無正負號； ns表示精加工路線第一個程序段的順序號； nf表示精加工路線最后一個程序段的順序號； u表示方向的精加工余量，直徑值； w表示方向的精加工余量。 注意：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。零件輪廓必須符合X軸、Z軸方向同時單調增大或單調減少；圖4-18 外圓粗加工循環(huán) 圖4-19 外圓粗加工循環(huán)指令例題 :圖4-19 所示，運用外圓粗加工循環(huán)指令編程,T01為外圓刀。 N010 M3 S800 T0101; N020 G00 X41 Z1 ;N030 G71 U2 R1 ;N040

16、G71 P50 Q120 U0.5 W0.2 F0.2 ;N050 G00 X0 ;N055 G1 Z0 F0.1;N060 G03 X11 W-5.5 R5.5 ;N070 G01 W-10 ;N080 X17 W-10 ;N090 W-15 ;N100 G02 X29 W-7.348 R7.5 ;N110 G01 W-12.652 ;N120 X41 ;N130 G70 P50 Q120 ;N140 G0 X150 Z100;N150 M30;2. 端面粗加工復合循環(huán)（G72）指令格式: G72 Wd Re G72 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt 指令功能: 除切削是沿平行X

17、軸方向進行外，該指令功能與G71相同，見圖4-20 指令說明 : d 、e、 ns 、nf、u、w的含義與G71相同。 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軸方向同時單調增大或單調減少。 圖4-20 端面粗加工循環(huán) 圖4-21例題:如圖4-21運用端面粗加工循環(huán)指令編程。 N010 M3 S800 T0101; N020 G00 X41 Z1 ;N030 G72 W1 R1 ;N040 G72 P50 Q80 U0.1 W0.2 F0.2 N050 G00 Z-31; N060 G01 X20 Z-20 F0.2; N070 Z

18、-2 ;N080 X14 Z1; N090 G70 P50 Q80 ;N100 G00 X150 Z100N110 M30 3. 固定形狀切削復合循環(huán)（G73） 指令格式: G73 Ui Wk Rd G73 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt 指令功能: 適合加工鑄造、鍛造成形的一類工件，見圖4-22 指令說明: i 表示X軸向總退刀量（半徑值）； K 表示Z軸向總退刀量； d 表示分割循環(huán)次數； ns 表示精加工路線第一個程序段的順序號； nf 表示精加工路線最后一個程序段的順序號； u 表示X方向的精加工余量（直徑值）； w 表示Z方向的精加工余量。圖4-22 固定形狀切削復合循

19、環(huán)     圖4-23  運用固定形狀切削復合循環(huán)固定形狀切削復合循環(huán)指令的特點 刀具軌跡平行于工件的輪廓，故適合加工鑄造和鍛造成形的坯料; 背吃刀量分別通過X軸方向總退刀量i和Z軸方向總退刀量K除以循環(huán)次數d求得; 總退刀量i與K值的設定與工件的切削深度有關。 使用固定形狀切削復合循環(huán)指令，首先要確定換刀點、循環(huán)點A、切削始點A和切削終點B的坐標位置。分析上圖，A點為循環(huán)點，AB是工件的輪廓線，AAB為刀具的精加工路線，粗加工時刀具從A點后退至C點，后退距離分別為iu /2，kw，這樣粗加工循環(huán)之后自動留出精加工余量u /2、w。 順序號ns

20、至nf之間的程序段描述刀具切削加工的路線。 例題: 如圖4-23，運用固定形狀切削復合循環(huán)指令編程。N010 M3 S800 T0101; N020 G00 50 Z10 ;N030 G73 18 W5 R10 ;N040 G73 P50 Q100 U0.5 W0.5 F0.2 ;N050 G01 X0 Z1 F0.1 ;N060 G03 X12 W-6 6 ;N070 G01 W-10 ;N080 X20 W-15 ;N090 W-13 ;N100 G02 X34 W-7 R7 ;N110 G70 P50 Q100 ;N120 G0 X150 Z100;N130 M30; 4. 精車復合循環(huán)

21、（G70） 指令格式： G70Pns Qnf 指令功能：用G71、G72、G73指令粗加工完畢后，可用精加工循環(huán)指令，使刀具進行A-A-B的精加工，（如以上例圖） 指令說明： (1） ns表示指定精加工路線第一個程序段的順序號； (2） nf表示指定精加工路線最后一個程序段的順序號； G70G73循環(huán)指令調用N(ns)至N(nf)之間程序段，其中程序段中不能調用子程序。 5. 復合固定循環(huán)舉例 （G71與G70）圖4-24加工圖4-24所示零件，其毛坯為棒料。工藝設計參數為：粗加工時切深為4mm，進給速度0.3mm/r，主軸轉速500r/min; X向（直徑上）精加工余量為2 mm，z向精加工

22、余量為1mm，進給速度為0.15mm/r,主軸轉速800mm/min。程序設計如下： N010 M3 S500 T0101; N020 G00 X142.0 Z180.0 ;N030 G71 U2 R1; N040 G71 P50 Q100 U1.0 W0.2 F0.3 S500; N050 G00 X40.0 S800; N055 G01 W-40.0 F0.15; N060 X60.0 W-30.0; N070 W-20.0; N080 X100.0 W-10.0; N090 W-20.0; N100 X140.0 W-20.0; N110 G70 P50 Q100; N120 G00 X

23、200.0 Z220.0; N130 M05; N140 M30; 6、 深孔鉆循環(huán)深孔鉆循環(huán)功能適用于深孔鉆削加工，如圖4-25所示。圖4-25深孔鉆削循環(huán)指令格式： G74 R(e)G74 Z(W) Q(k) F式中：e - -退刀量；Z(W) - 鉆削深度； k - 每次鉆削長度（不加符號）。例：采用深孔鉆削循環(huán)功能加工圖4-25所示深孔，試編寫加工程序。其中：e=1， k=20，F=0.1。N10 T0202 M03 S600;N30 G00 X0 Z1;N40 G74 R1;N50 G74 Z-80 Q20 F0.1;N60 G00 X200 Z100;N70 M30;7、 外徑切槽

24、循環(huán)外徑切削循環(huán)功能適合于在外圓面上切削溝槽或切斷加工。圖4-26 切槽加工指令格式: G75 R(e)G75 X(U) P(i) F 式中：e - 退刀量；X(U) - 槽深；i - 每次循環(huán)切削量。例：試編寫進行圖4-26所示零件切斷加工的程序。T0202 M03 S600G00 X35 Z-50G75 R1G75 X-1 P5 F0.1G00 X200 Z100M30第四節(jié) 螺紋切削指令在數控車床上加工螺紋，可以分為： (1）單行程螺紋切削指令（G32）; (2）簡單螺紋切削循環(huán)指令（G92）； (3）螺紋切削復合循環(huán)指令（G76）。 1.單行程螺紋切削指令G32 指令格式：G32X（U

25、）_ Z（W）_ F_ 指令功能：切削加工圓柱螺紋、圓錐螺紋和平面螺紋。 指令說明: (1）表示螺紋導程，對于圓錐螺紋（圖4-27），其斜角在45度以下時，螺紋導程以Z軸方向指定；斜角在45度90度時，以軸方向指定。 (2）圓柱螺紋切削加工時，、值可以省略，格式為 G32 Z（W）_ F _ ； (3） 端面螺紋切削加工時，、值可以省略，格式為 G32 X（U）_ F_； (4）螺紋切削應注意在兩端設置足夠的升速進刀段1和降速退刀段2，即在程序設計時，應將車刀的切入 、切出、返回均應編入程序中。圖4-27 螺紋切削 圖4-28螺紋切削應用螺紋切削例題 如圖4-28所示，走刀路線為A-B-C-D

26、-A，切削圓錐螺紋，螺紋導程為4mm ,1=3mm，2=2mm，每次背吃刀量為mm，切削深度為2mm。 G00 X16 G32 X44 W-45 F4 G00 X50 W45 X14 G32 X42 W-45 F4 G00 X50 W45 2. 螺紋切削循環(huán)指令（G92） (1)指令格式 : G92X（U）_ Z（W）_ R_ F_ (2)指令功能: 切削圓柱螺紋和錐螺紋，刀具從循環(huán)起點，按圖4-29與圖4-30所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按快速移動，實線按指定的進給速度移動。 (3)指令說明 : X、Z表示螺紋終點坐標值; U、W表示螺紋終點相對循環(huán)起點的坐標分量； R表示

27、錐螺紋始點與終點在軸方向的坐標增量（半徑值），圓柱螺紋切削循環(huán)時為零，可省略； F表示螺紋導程。          圖4-29 切削圓柱螺紋 圖4-30 切削錐螺紋      圖4-31 圖4-32例題: 如圖4-31，運用圓柱螺紋切削循環(huán)指令編程。 G50 X100 Z50 S300 T0101 M03 G00 X35 Z3 G92 X29.2 Z-21 F1.5 X28.6 X28.2 X28.04 G00 X100 Z50 T0000 M05 M02 例題:如

28、圖4-32，運用錐螺紋切削循環(huán)指令編程。 G50 X100 Z50 S300 T0101 M03 G00 X80 Z2 G92 X49.6 Z-48 R-5 F2 X48.7 X48.1 X47.5 X47.1 X47 G00 X100 Z50 T0000 M05 M02 3.螺紋切削復合循環(huán)（G76） 指令格式 : G76 Pmra Qdmin Rd G76 X（U）_ Z（W）_Ri Pk Qd Ff 指令功能：該螺紋切削循環(huán)的工藝性比較合理，編程效率較高，螺紋切削循環(huán)路線及進刀方法如圖4-33； 指令說明： （1）m表示精車重復次數，從1 99； （2）r表示斜向退刀量單位數，或螺紋尾端

29、倒角值，在0.0f9.9f之間，以0.1f為一單位，（即為0.1的整數倍），用0099兩位數字指定，其中f為螺距）； （3） a表示刀尖角度；從80 ° 、60 ° 、55 ° 、30 ° 、29 ° 、0° 六個角度選擇； （4）dmin：表示最小切削深度，當計算深度小于dmin，則取dmin作為切削深度； （5）d：表示精加工余量，用半徑編程指定； （6）X 、Z：表示螺紋終點的坐標值； （7）U：表示增量坐標值； （8）W：表示增量坐標值； （9）I：表示錐螺紋的半徑差，若I=0,則為直螺紋； （10）k：表示螺紋高度（方向半徑

30、值）； （11）d ：表示第一次粗切深（半徑值）； （12）f：表示螺紋導程。圖4-33 螺紋切削復合循環(huán)路線及進刀法4、數控車床綜合加工實例 根據圖4-34所示的待車削零件，材料為45號鋼，毛坯65X130棒料。在數控車床上需要進行的工序為：粗精加工工件輪廓外形、切26mm 槽、切螺紋、切斷。要求分析工藝過程與工藝路線，編寫加工程序。圖4-34車削零件圖一、零件加工工藝分析1.設定工件坐標系 按基準重合原則，將工件坐標系的原點設定在零件右端面與回轉軸線的交點上，如圖中O點。 2. 選擇刀具 根據零件圖的加工要求，需要加工零件的端面、圓柱面、圓錐面、圓弧面、倒角以及切割螺紋退刀槽和螺紋，共需用

31、三把刀具。 1號刀，外圓左偏刀，刀具型號為：CL-MTGNR-2020/R/1608 ISO30。安裝在1號刀位上。 3號刀，螺紋車刀，刀具型號為：TL-LHTR-2020/R/60/2 ISO30。安裝在3號刀位上。 5號刀，割槽刀，刀具型號為：ER-SGTFR-2012/R/5.0-0 IS030。安裝在5號刀位上。 3. 加工方案 使用1號外圓左偏刀，先粗加工后精加工零件的端面和零件各段的外表面，粗加工時留0.5mm的精車余量；使用5號割槽刀切割螺紋退刀槽；然后使用號螺紋車刀加工螺紋；使用5號割槽刀切斷。 4. 確定切削用量 切削深度：粗加工設定切削深度為3mm，精加工為0.5mm。 主軸轉速： 根據45號鋼的切削性能，加工端面和各段外表面時設定主軸轉速為800r/min；車螺紋時設定主軸轉速為350r/min。 進給速度：粗加工時設定進給速度為0.3mm/r，精加工時設定進給速度為0.1mm/r。車削螺紋時設定進給速度為2mm/r。 二、 編程與操作 1編制程序 2. 程序輸入數控系統(tǒng) 將程序在數控車床EDIT方式下直接輸入數控系統(tǒng)