數(shù)控機床基礎(chǔ)編程及數(shù)控車

任務六掌握數(shù)控機床的基本G功能指令1．絕對坐標指令與增量坐標指令（G90、G91）1G90表示程序語句中的坐標為絕對坐標值，即從編程零點開始的坐標值。G91表示程序語句中的坐標為增量坐標值，即指刀具從當前位置到下一個位置之間的增量值。

2圖5-19兩種指令方式3注意，在數(shù)控車床上常采用Ｕ、Ｗ分別表示Ｘ軸方向和Ｚ軸方向的增量尺寸。2．工件坐標系的原點設(shè)置選擇指令（G54～G59）4一般數(shù)控機床可以預先設(shè)定6個（G54～G59）工件坐標系，這些坐標系在機床重新開機時仍然存在。6個工件坐標系皆以機床原點為參考點，分別測出工件原點相對于機床原點的坐標值即原點偏置值，并輸入到G54～G59對應的存儲單元中。567在執(zhí)行程序時，遇到G54～G59指令后，便將對應的原點偏置值取出來參加計算，從而得到刀具在機床坐標系中的坐標值，控制刀具運動。8例如現(xiàn)測得原點偏置值，則G54偏置寄存器中坐標值輸入為：XYZG54-310.56-246.15-210.389此時，工件原點在機床坐標系中的坐標值X-310.56，Y-246.15，Z-210.38。

若程序段為G90G54G00X0Y0Z10.0；則刀具自動位于工件原點上方10.0mm處（僅與工件原點有關(guān)），此時機床坐標自動計算為X-310.56Y-246.15Z-200.38。103．坐標平面指令（G17、G18、G19）準備功能指令G17、G18、和G19分別指定空間坐標系中的ＸＹ平面、ＺＸ平面和ＹＺ平面.其作用是讓機床在指定坐標平面上進行插補加工和加工補償。1112圖5-20坐標平面指令

圖5-21不同插補平面13例如圖5-21中所示工件安裝在數(shù)控銑床工作臺上，坐標方向如圖所示。當銑削圓弧面１時，在ＸＹ平面內(nèi)進行圓弧插補，應使用準備功能G17設(shè)定插補平面；銑削圓弧面２時，在ＺＸ平面內(nèi)時行插補加工，故選用G18設(shè)定插補平面，否則在該平面就不能實現(xiàn)插補功能。14對于三坐標數(shù)控銑床和銑鏜加工中心，開機后數(shù)控裝置自動將機床設(shè)置成G17狀態(tài)，如果在ＸＹ坐標平面內(nèi)進行輪廓加工，就不需要由程序設(shè)定G17。數(shù)控車床總是在ＸＺ坐標平面內(nèi)運動，在程序中也不需要用指令指定。154．快速點定位指令（G00）G00指令要求刀具以點位控制方式從刀具所在位置用最快的速度移動到指定位置。它只實現(xiàn)快速移動，并保證在指定的位置停止，在移動時對運動軌跡與運動速度并沒有嚴格的精度要求。

16圖5-22快速點定位指令格式：G00X______Y______;

17采用絕對尺寸編程方式，G90G00X195.0Y100.0；由O快速移至A點，X300.0Y50.0；由A快速移至B點。采用增量尺寸編程方式，G91G00X195.0Y100.0；由O快速移至A點，X105.0Y-50.0；由A快速移至B點。18使用G00時，應注意以下幾點：（1）G00是模態(tài)指令，上面例子中，由Ａ點到Ｂ點實現(xiàn)快速點定位時，因前面程序段已設(shè)定了G00，后面程序段就可不再重復設(shè)定定義G00，只寫出坐標值即可。19（2）快速點定位移動速度不能用程序指令設(shè)定，它的速度已由生產(chǎn)廠家預先調(diào)定或由引導程序確定。若在快速點定位程序段前設(shè)定了進給速度Ｆ，指令Ｆ對G00程序段無效。20（3）快速點定位G00執(zhí)行過程是刀具由程序起始點開始加速移動至最大速度，然后保持快速移動，最后減速到達終點，實現(xiàn)快速點定位。這樣可以提高數(shù)控機床的定位精度。215．直線插補指令（G01）直線插補也稱直線切削，它的特點是刀具以直線插補運算聯(lián)動方式由某坐標點移動到另一坐標點，移動速度是由進給功能指令Ｆ設(shè)定。機床執(zhí)行Ｇ01指令時，在該程序段中必須含有Ｆ指令。G01和Ｆ都是模態(tài)指令。22圖5-23G01編程舉例

指令格式：G01X__Y___F____;

23用絕對尺寸編程方式：N001G54S300T01M03；N002G90G00X24.0Y30.0；N003G01X96.0Y70.0F100；N004X168.0Y50.0；N005X24.0Y30.0；N006G00X0Y0M02；24用增量尺寸編程方式：N001G91G00X24.0Y30.0S300T01M03；

N002G01X72.0Y40.0F100；N003X72.0Y-20.0；N004X-144.0Y-20.0；N005G00X-24.0Y-30.0M02；256．圓弧插補指令（G02、G03）

在ＸＹ坐標平面上程序段格式：G17G02(G03)X__Y__I__J__F__；或G17G02(G03)X__Y__R__F__；在ＸＺ坐標平面上程序段格式：

G18G02(G03)X__Z__I__K__F__；或G18G02(G03)X__Z__R__F__；26

圖5-24圓弧插補方向判別圓弧運動的判定方向為從第三坐標的正向朝負向看，順時針方向為G02、逆時針為G03.27

在ＹＺ坐標平面上程序段格式：G19G02(G03)Y__Z__J__K__F__；或G19G02(G03)Y__Z__R__F__；

⑴使用圓弧半徑Ｒ編程編程時規(guī)定：當圓心角小于或等于180°時，用正半經(jīng)值（+R）表示圓弧半徑；當圓心角大于180°時，用負半經(jīng)值（-Ｒ）表示圓弧半徑。28圓弧半徑與圓心的標定A-B:G03X0Y50R50F100;A-C:G03X0Y-50R-50F100;292）用I、J、K設(shè)定圓心，F(xiàn)ANUC-Oi系統(tǒng)規(guī)定：I、J、K為圓心相當于圓弧起點的坐標，或I、J、K為圓弧起點到圓心的矢量，I、J、K與X、Y、X對應。A-B:G03X0Y50I-50J0F100;A-C:G03X0Y-50I-50J0F100;B-A:G02X50Y0I0J-50F100;C-A:G02X50Y0I0J50F100;30如果圓弧是一個封閉整圓，只能使用分矢量編程。

圖5-28封閉整圓編程

圖5-28是一封閉整圓，要求由Ａ點開始，實現(xiàn)逆時針圓弧插補并返回Ａ點，其程序段格式為：31G90G03X20.0Y0I-20.0J0F100；或G91G03X0Y0I-20.0J0F100；3.絕對坐標指令與增量坐標指令（G90、G91）A-B:G03X0Y50R50F100;(絕對坐標）A-C:G03X-50Y50R50F100;(增量坐標）A-C:G03X0Y-50R50F100;(絕對坐標）A-C:G03X-50Y-50R-50F100;(增量坐標）32333435例：如圖5-30a所示，用順時針圓弧插補指令完成程序編制。方法一：用I、K表示圓心位置，絕對值編程：………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-22.0F0.2；N05G02X36.0Z-30.0I8.0K0F0.1；………36增量值編程………N03G00U-18.0W-98.0；N04G01W-24.0F0.2；N05G02U16.0W-8.0I8.0K0F0.1；………方法二用R表示圓心位置:………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-22.0F0.2；N05G02X36.0Z-30.0R8.0F0.1；………37例：如圖5-30b所示，用逆時針圓弧插補指令完成程序編制。方法一：用I、K表示圓心位置，絕對值編程：………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-30.0F0.2；N05X24.0；N06G03X40.0Z-38.0I0K-8.0F0.1；………38增量值編程:………N03G00U-180.0W-98.0；N04G01W-30.0F0.2；N05U4.0；N06G03X16.0W-8.0I0K-8.0F0.1；………39方法二用R表示圓心位置:………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-30.0F0.2；N05X24.0；N06G03X40.0Z-38.0R8.0F0.1；………407．暫停（延時）指令（G04）

在進行锪孔、車槽、車臺階軸清根等加工時，常要求刀具在短時間內(nèi)實現(xiàn)無進給光整加工，此時可以用G04指令實現(xiàn)暫停，暫停結(jié)束后，繼續(xù)執(zhí)行下一段程序。

其程序格式為：G04β__；41符號β是地址，常用Ｘ、Ｐ等地址字符表示，大多數(shù)機床都采用Ｘ，這里的Ｘ和坐標系中使用的Ｘ沒有任何關(guān)系。

圖5-31是锪孔加工，锪鉆進給速度為100mm/min，進給距離7.5mm，停留３秒鐘后，快退10mm，其加工程序為：

42圖5-31锪孔加工G91G01Z-7.5F100；刀具向下進給7.5mm锪孔，43

G04X3.0；刀具繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而進給停止3秒鐘，G00Z10.0；刀具快速上升10mm。G04是非模態(tài)指令，只在本程序段中有效。練習：44a)b)1）用絕對坐標編制a)所示A-B-…K-A、圖b)所示A-B-….G-A的刀具運動程序，用R表示圓弧和I、J表示圓弧。2）用增量坐標編制a)所示A-B-…K-A、圖b)所示A-B-….G-A的刀具運動程序，用R表示圓弧和I、J表示圓弧。。45數(shù)控車床的主要加工對象數(shù)控車床主要用于加工軸類、套類和盤類等回轉(zhuǎn)體零件的加工；配點位、直線數(shù)控裝置——主要車削沒有錐度、圓弧的軸類零件；

配輪廓數(shù)控裝置——主要車削有錐度、圓弧的軸類零件。

46保留主軸箱、尾座；取消掛輪箱、進給箱、溜板箱、光桿、絲桿等；右圖是同一品牌的數(shù)控車床與普通車床。結(jié)構(gòu)上具有明顯差異——數(shù)控系統(tǒng)；床身穩(wěn)固裝有防護門；配備自動刀架\對刀儀\自動排屑等輔助設(shè)備。伺服系統(tǒng)；數(shù)控車床結(jié)構(gòu)及分類47數(shù)控車床結(jié)構(gòu)及分類按數(shù)控系統(tǒng)功能分按主軸的配置形式分按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分全功能型數(shù)控型臥式立式兩軸控制四軸控制48數(shù)控車床結(jié)構(gòu)及分類臥式數(shù)控車床49數(shù)控車削中心50立式電腦車床51數(shù)控車床坐標系經(jīng)濟型數(shù)控車床只有X、Z兩軸Z主軸中心線方向X工件徑向水平方向坐標軸方向機床某一部件的運動增大刀具與工件之間距離定為該軸的正方向。52數(shù)控車床坐標系后刀座坐標系

53前刀座坐標系

54工藝分析方法3.刀具選擇4.走刀路線設(shè)計5.切削用量確定1.夾具選擇2.工步設(shè)計55一、夾具選擇車削加工工件一般是回轉(zhuǎn)體，通用夾具多選用三爪卡盤，可以自動定心，裝夾方便，復雜零件用四爪單動卡盤、花盤或?qū)Ｓ脢A具。三爪自定心卡盤結(jié)構(gòu)四爪單動卡盤結(jié)構(gòu)花盤結(jié)構(gòu)56銑削加工的零件，結(jié)構(gòu)比車削復雜，夾具也復雜。對于結(jié)構(gòu)比較規(guī)整的零件可選用通用夾具，如小型的用虎鉗，較大的用壓板，對于結(jié)構(gòu)復雜的零件可選用組合夾具或設(shè)計專用夾具。5758二、工步設(shè)計1、典型車削工步59602、典型銑削工步銑削工步61三、刀具選擇數(shù)控車床加工時，能根據(jù)程序指令實現(xiàn)全自動換刀。為了縮短數(shù)控車床的準備時間，適應柔性加工要求，數(shù)控車床對刀具提出了更高的要求，要求刀具精度高、剛性好、耐用度高、安裝調(diào)整方便。62車刀主要用于回轉(zhuǎn)體表面的加工，如內(nèi)圓柱面、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等的切削加工。車刀按加工表面特征可分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、螺紋車刀、內(nèi)孔車刀等。63外圓車刀主要用于工件外圓加工。端面車刀主要用于工件端面及臺階面加工。切斷、切槽刀主要用于工件直槽、圓弧槽加工及切斷。螺紋車刀用于內(nèi)、外螺紋加工。內(nèi)孔車刀主要用于內(nèi)孔加工。641、切斷刀（切槽刀）2、90°外圓車刀（左偏）3、90°外圓車刀（右偏）4、彎頭車刀5、直頭車刀6、成形車刀7、寬刃精車刀8、外螺紋車刀9、端面車刀10、內(nèi)螺紋車刀11、內(nèi)槽車刀12、通孔車刀13、盲孔車刀65四、走刀路線設(shè)計1、最短的切削進給路線a)車刀沿工件輪廓等距線循環(huán)進給路線;b)車刀沿工件輪廓按三角形等距線循環(huán)進給路線66P66切削進給路線最短，可提高生產(chǎn)率，降低刀具損耗。安排最短切削進給路線時，要兼顧工件的剛性和加工工藝性等要求。車刀沿工件輪廓按舉行循環(huán)進給路線。672、最短的空行程路線68五、切削用量選擇切削三要素：切削深度、進給量、切削速度切削用量的選擇關(guān)系到能否合理使用刀具與機床，對提高生產(chǎn)效率，提高加工精度及表面質(zhì)量，提高效率，降低生產(chǎn)成本都有重要作用。合理選擇切削用量是指工件材料、刀具已確定的情況下，選擇切削用量的最優(yōu)組合進行切削加工，在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本。69切削用量的選擇原則1）保證安全，不發(fā)生人身、設(shè)備事故。2）保證工件加工質(zhì)量。3）在滿足上述要求的前提下，充分發(fā)揮機床的潛力和刀具的切削性能，在不超過機床的有效功率和工藝系統(tǒng)剛性所允許的極限負荷的條件下，盡量選用較大的切削用量。704）粗車時，應考慮盡可能提高生產(chǎn)效率和保證必要的刀具壽命，同時，也應考慮經(jīng)濟性和加工成本，首先應選用較大的切削深度，然后再選較大的進給量，最后考慮合適的切削速度。715）精車時，首先應保證加工精度和表面質(zhì)量，同時又考慮刀具壽命和生產(chǎn)效率。因此，選擇較小的切削深度和進給量，選用切削性能好的刀具材料，盡可能提高切削速度。72數(shù)控車床的基本編程指令與格式（1）F指令進給量單位控制指令G98和G99指令G98表示每分鐘進給模式，指令格式：G98F__；該指令在F后面直接指定刀具每分鐘的進給量，如圖6-1所示。G98為模態(tài)指令，73在程序中指定后，直到G99被指定前，一直有效。圖6-1G98進給量（單位:mm/min）圖6-2G99進給量（單位：mm/r）74指令G99表示每轉(zhuǎn)進給模式，指令格式：G99F__；該指令在F后面直接指定主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具的進給量，如圖6-2所示。G99也為模態(tài)指令，在程序中指定后，直到G98被指定前，一直有效。75（2）主軸轉(zhuǎn)速功能設(shè)定指令（G50、G96、G97）主軸轉(zhuǎn)速功能有恒線速度控制和恒轉(zhuǎn)速度控制兩種指令方式，并可限制主軸最高轉(zhuǎn)速。

76該指令可防止因主軸轉(zhuǎn)速過高，離心力太大，產(chǎn)生危險及影響機床壽命。

主軸最高轉(zhuǎn)速限制指令，格式：G50S__；

主軸速度以恒線速度設(shè)定（單位：m/min），指令格式：G96S__；

77該指令用于車削端面或工件直徑變化較大的場合。采用此功能，可保證當工件直徑變化時，主軸的線速度不變，從而保證切削速度不變，提高了加工質(zhì)量。78主軸速度以恒轉(zhuǎn)速設(shè)定（單位：r／min），指令格式：G97S__；該指令用于車削螺紋或工件直徑變化較小的場合。采用此功能，可設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速并取消恒線速度控制。79G96（恒定切削速度控制指令）是模態(tài)G代碼。在指定G96指令后，程序進入恒表面