數(shù)控車(chē)床編程基礎(chǔ)知識(shí)課件和數(shù)控機(jī)床編程及加工

第3章數(shù)控車(chē)床編程3.1數(shù)控車(chē)床編程基礎(chǔ)3.2FANUC系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床程序的編制3.1數(shù)控車(chē)床編程基礎(chǔ)3.1.1數(shù)控車(chē)床概述1．?dāng)?shù)控車(chē)床的分類(lèi)數(shù)控車(chē)床品種繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的功能和機(jī)械構(gòu)成可分為簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床（經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床）、多功能數(shù)控車(chē)床和數(shù)控車(chē)削中心。（1）簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床（經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床）：是低檔次數(shù)控車(chē)床，一般是用單板機(jī)或單片機(jī)進(jìn)行控制，機(jī)械部分是在普通車(chē)床的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的。（2）多功能數(shù)控車(chē)床：也稱(chēng)全功能型數(shù)控車(chē)床，由專(zhuān)門(mén)的數(shù)控系統(tǒng)控制，具備數(shù)控車(chē)床的各種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（3）數(shù)控車(chē)削中心：在數(shù)控車(chē)床的基礎(chǔ)上增加其他的附加坐標(biāo)軸。按結(jié)構(gòu)和用途數(shù)控車(chē)床主要可分為數(shù)控臥式車(chē)床、數(shù)控立式車(chē)床和數(shù)控專(zhuān)用車(chē)床（如數(shù)控凸輪車(chē)床、數(shù)控曲軸車(chē)床、數(shù)控絲杠車(chē)床等）。2．?dāng)?shù)控車(chē)床的基本構(gòu)成（1）數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控車(chē)床的數(shù)控系統(tǒng)是由CNC裝置、輸入輸出設(shè)備、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置以及位置測(cè)量系統(tǒng)等幾部分組成。（2）主軸箱（3）主軸伺服電機(jī)（4）夾緊裝置（5）往復(fù)拖板（6）刀架（7）控制面板3．?dāng)?shù)控車(chē)床的加工特點(diǎn)數(shù)控車(chē)床加工具有如下特點(diǎn)。（1）加工生產(chǎn)效率高（2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件（3）對(duì)零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好（4）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定（5）有利于生產(chǎn)管理3.1.2數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系統(tǒng)1．機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控車(chē)床的坐標(biāo)系以徑向?yàn)閤軸方向，縱向?yàn)閦軸方向。指向主軸箱的方向?yàn)閦軸的負(fù)方向，指向尾架方向是z軸的正方向。x軸是以操作者面向的方向?yàn)閤軸正方向。x坐標(biāo)和z坐標(biāo)指令，在按絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，使用代碼x和z；按增量坐標(biāo)（相對(duì)坐標(biāo)）編程時(shí)，使用代碼U和W。2．程序原點(diǎn)程序原點(diǎn)是指程序中的坐標(biāo)原點(diǎn)，即在數(shù)控加工時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以也稱(chēng)為“對(duì)刀點(diǎn)”。3．機(jī)械原點(diǎn)（或稱(chēng)機(jī)床原點(diǎn)）以L(fǎng)-10MC數(shù)控車(chē)銑中心為例介紹x和y軸機(jī)械原點(diǎn)。（1）x軸機(jī)械原點(diǎn)x軸的機(jī)械原點(diǎn)被設(shè)定在刀盤(pán)中心距離主軸中心500mm的位置。（2）z軸機(jī)械原點(diǎn)z軸的機(jī)械原點(diǎn)可以通過(guò)改變擋塊的安裝位置來(lái)改變。z軸機(jī)械原點(diǎn)擋塊可以被安裝在?、?、?或?4個(gè)不同的位置上。3.2FANUC系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床程序的編制3.2.1程序結(jié)構(gòu)1．程序段的構(gòu)成NGX(U)Z(W)FMST；其中，N：程序段順序號(hào)；G：準(zhǔn)備；X(U)：x軸移動(dòng)指令；Z(W)：z軸移動(dòng)；F：進(jìn)給功能；M：輔助功能；S：主軸功能；T：工具功能。2．程序段的要求程序段格式如下：N4G1X(U)±4.3Z(W)±4.3F3.4M8S4T2其中，N4：代表第4個(gè)程序段，用4位數(shù)（1～9999）表示，不允許為“0”；X(U)±4.3：坐標(biāo)可以用正負(fù)小數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)以前4位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后3位數(shù)；F3.4：進(jìn)給速度可以用小數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)以前3位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后4位數(shù)；幾種等效的表示方法：N0012G00M08X0012.340X5000X5.0↓↓↓↓↓↓N12G0M8X12.34X5.X5.3.2.2準(zhǔn)備功能指令準(zhǔn)備功能也稱(chēng)為G功能（或稱(chēng)G代碼），它是用來(lái)指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能。準(zhǔn)備功能是用地址G及其后面的數(shù)字來(lái)指令機(jī)床動(dòng)作的。如用G00來(lái)指令運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)快速定位。表3-2為FANUC-0TD系統(tǒng)的準(zhǔn)備功能G代碼表。注：（1）☆號(hào)表示電源接通時(shí)的G代碼狀態(tài)；（2）00組的G代碼為一次性G代碼；（3）一旦指定了G代碼，一覽表中沒(méi)有的G代碼顯示報(bào)警信號(hào)；（4）無(wú)論有幾個(gè)不同組的G代碼，都能在同一程序段內(nèi)指令，如果同組的G代碼在同一程序段內(nèi)指令了2個(gè)以上時(shí)，后指令者有效；（5）可按組號(hào)顯示G代碼。3.2.2.1插補(bǔ)功能1．定位G00定位指令命令刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在點(diǎn)快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，無(wú)運(yùn)動(dòng)軌跡要求，不需特別規(guī)定進(jìn)給速度。輸入格式：G00X(U)

Z(W)

；（1）“X(U)

Z(W)

”目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)（下文同）；（2）X(U)坐標(biāo)按直徑值輸入；（3）“；”表示一個(gè)程序段的結(jié)束。2．直線(xiàn)插補(bǔ)指令（G01）直線(xiàn)插補(bǔ)指令用于直線(xiàn)或斜線(xiàn)運(yùn)動(dòng)?？墒箶?shù)控車(chē)床沿x軸、z軸方向執(zhí)行單軸運(yùn)動(dòng)，也可以沿x、z平面內(nèi)任意斜率的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。輸入格式：G01X(U)

Z(W)

F

；3．圓弧插補(bǔ)指令（G02G03）輸入格式： G02X

Z

I

K

F

；或 G02X

Z

R

F

； G03X

Z

I

K

F

；或 G03X

Z

R

F

；（1）用增量坐標(biāo)U、W也可以；（2）C軸不能執(zhí)行圓弧插補(bǔ)指令。3.2.2.2螺紋切削指令（G32）G32指令能夠切削圓柱螺紋、圓錐螺紋、端面螺紋（渦形螺紋）輸入格式：G32X(U)

Z(W)

F

；“F

”為螺紋的螺距。3.2.2.3工件坐標(biāo)系設(shè)定指令（G50）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令以程序原點(diǎn)為工件坐標(biāo)系的中心（原點(diǎn)），指定刀具出發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)值（如圖3-19所示）。圖3-19G50設(shè)定工作坐標(biāo)系輸入格式：G50X

Z

，其中X

Z

為刀具出發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)（如圖3-19所示）。3.2.2.4自動(dòng)回原點(diǎn)指令（G28）自動(dòng)回原點(diǎn)指令使刀具自動(dòng)返回機(jī)械原點(diǎn)或經(jīng)某一中間點(diǎn)回機(jī)械原點(diǎn)（如圖3-20和圖3-21所示）。輸入格式：G28X(U)

Z(W)

T00；（1）X(U)

和Z(W)

為中間點(diǎn)的坐標(biāo)。（2）T00（刀具復(fù)位）指令必須寫(xiě)在G28指令的同一程序段或該程序段之前。3.2.3主軸及輔助功能指令1．主軸功能指令（S指令）和主軸轉(zhuǎn)速控制指令（G96、G97、G50）主軸功能指令（S指令）是設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速的指令。（1）主軸最高轉(zhuǎn)速的設(shè)定（G50）。（G50）

S

；中S

為主軸最高轉(zhuǎn)速。（2）直接設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速指令（G97），主軸速度用轉(zhuǎn)速設(shè)定，單位為r/min。（G97）

S

（M38或M39）；（G97）

：取消主軸線(xiàn)速度，恒定功能。S

（M38或M39）：設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速（r/min），指令范圍為0～9999。（3）設(shè)定主軸線(xiàn)速度恒定指令（G96），主軸速度用線(xiàn)速度（m/min）值輸入，并且主軸線(xiàn)速度恒定。（G96）

S

（M38或M39）；（G96）

：主軸轉(zhuǎn)速恒定。S

（M38或M39）：設(shè)定主軸線(xiàn)速度，即切削速度（m/min）。（1）G96（控制線(xiàn)速度恒定指令）：當(dāng)工件直徑變化時(shí)主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)也隨之變化，這樣就可保證切削速度不變，從而提高了切削質(zhì)量。（2）主軸轉(zhuǎn)速連續(xù)變化，M38設(shè)定主軸在低速范圍變化（粗加工），M39設(shè)定主軸在高速范圍變化（精加工）。2．輔助功能指令（M指令）M指令設(shè)定各種輔助動(dòng)作及其狀態(tài)，表3-4是數(shù)控車(chē)床及車(chē)銑中心的M指令說(shuō)明。下面介紹幾個(gè)特殊M代碼的使用方法。M03：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（CW）；M04：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（CCW）；M05：主軸或旋轉(zhuǎn)刀具停止旋轉(zhuǎn)；3.2.4進(jìn)給功能指令1．每轉(zhuǎn)進(jìn)給量指令（G99）、每分鐘進(jìn)給量指令（G98）指定進(jìn)給功能的指令方法有如下兩種。（1）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（G99）（如圖3-23所示）。輸入格式：G99

（F

）；F

：主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（進(jìn)給速度mm/r）。（2）每分鐘進(jìn)給量（G98）。輸入格式：G98

(F

)；F

：每分鐘進(jìn)給量（進(jìn)給速度mm/min）。2．暫停指令（G04）(G99)G04U(P)

；指令暫停進(jìn)刀的主軸回轉(zhuǎn)數(shù)。(G98)G04U(P)

；指令暫停進(jìn)刀的時(shí)間。3．進(jìn)給功能指令（F指令）進(jìn)給功能指令指定刀具的進(jìn)給速度，有3種形式。（1）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r），如圖3-26所示。(G99)

F

；F

:主軸每轉(zhuǎn)刀具進(jìn)給量小數(shù)點(diǎn)輸入指令范圍為0.0001～500.0000(mm/r)。（2）每分鐘進(jìn)給量（mm/min），如圖3-27所示。(G98)

F

；其中F

為每分鐘刀具進(jìn)給量，指令范圍為1～15000(mm/min)。（3）螺紋切削進(jìn)給速度（mm/r），如圖3-28所示。F

指定螺紋的螺距，指令范圍為0.0001～500.0000(mm/r)。①每轉(zhuǎn)進(jìn)給量切螺紋時(shí)，快速進(jìn)給速度沒(méi)有指定界限；②接入電源時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)G99模式（每轉(zhuǎn)進(jìn)給量）。3.2.5刀具功能指令1．T功能T功能也稱(chēng)為刀具功能，表示選擇刀具和刀補(bǔ)號(hào)。輸入格式：T□□□□2．刀具半徑補(bǔ)償功能（G40、G41、G42）（1）刀尖半徑和假想刀尖的概念①刀尖半徑②假想刀尖（2）刀尖半徑補(bǔ)償模式的設(shè)定（G40、G41、G42指令）①G40（解除刀具半徑補(bǔ)償）②G41（左偏刀具半徑補(bǔ)償）③G42（右偏刀具半徑補(bǔ)償）（3）刀尖半徑補(bǔ)償注意事項(xiàng) ①G41、G42指令不能與圓弧切削指令寫(xiě)在同一個(gè)程序段，可以與G00和G01指令寫(xiě)在同一個(gè)程序段內(nèi)，在這個(gè)程序段的下一程序段始點(diǎn)位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線(xiàn)過(guò)刀尖圓心。②必須用G40指令取消刀尖半徑補(bǔ)償，在指定G40程序段的前一個(gè)程序段的終點(diǎn)位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線(xiàn)過(guò)刀尖圓心。③在使用G41或G42指令模式中，不允許有兩個(gè)連續(xù)的非移動(dòng)指令，否則刀具在前面程序段終點(diǎn)的垂直位置停止，且產(chǎn)生過(guò)切或少切現(xiàn)象。④切斷端面時(shí)，為了防止在回轉(zhuǎn)中心部位留下少切削的小錐。⑤加工終端接近卡爪或工件的端面時(shí)，指令G40為了防止卡爪或工件的端面被切。⑥想在工件階梯端面指定G40時(shí)，必須使刀具沿階梯端面移動(dòng)到F點(diǎn)，再指定G40，且XA＞R；⑦在G74～G76、G90～G92固定循環(huán)指令中不用刀尖半徑補(bǔ)償。⑧在手動(dòng)輸入中不用刀尖半徑補(bǔ)償。⑨在加工比刀尖半徑小的圓弧內(nèi)側(cè)時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警。⑩在階梯錐面連接處退刀時(shí)指定G40，在指定G40的程序段里使用反映斜面方向的I、K地址來(lái)防止工件被過(guò)切。3.2.6固定循環(huán)切削功能指令3.2.6.1單一形狀的固定循環(huán)1．外圓車(chē)削循環(huán)G90G90是單一形狀固定循環(huán)指令，該循環(huán)主要用于軸類(lèi)零件的外圓、錐面的加工。指令格式：G90

X(U)

Z(W)

F

；利用G90可以切削錐面。指令格式：G90X(U)

Z(W)

I

F

；2．螺紋切削循環(huán)G92螺紋切削循壞G92可以切削錐螺紋和圓柱螺紋。指令格式為：G92X(U)

Z(W)

I

F

；3．端面切削循環(huán)G94G94是用于一些短、面大的工件加工的固定循環(huán)指令。（1）車(chē)大端面循環(huán)切削指令格式：G94X(U)

Z(W)

F

；（2）車(chē)大錐面切削循環(huán)指令格式：G94X(U)

Z(W)

K

F

；3.2.6.2多重固定循環(huán)1．圓粗車(chē)循環(huán)G71G71指令將工件切削至精加工之前的尺寸，精加工前的形狀及粗加工的刀具路徑由系統(tǒng)根據(jù)精加工尺寸自動(dòng)設(shè)定。輸入格式：G71PnsQnfUuWwDd(F

S

T

)；其中：ns—精加工程序第一個(gè)程序段的序號(hào)；nf—精加工程序最后一個(gè)程序段的序號(hào)；

U—x軸方向精加工留量（直徑值）；

W—z軸方向精加工留量；

d—精加工每次切深。2．端面粗車(chē)循環(huán)G72 G72指令與G71指令類(lèi)似，不同之處就是刀具路徑是按徑向方向循環(huán)的，輸入格式同G71指令，刀具循環(huán)路徑如圖3-44所示。G72PnsQnfUuWwDd(F

S

T

)； 其中：d——粗加工每次切深（半徑值）。其他參數(shù)與G71相同。3．固定形狀粗車(chē)循環(huán)G73G73指令與G71、G72指令功能相同，只是刀具路徑是按工件精加工輪廓進(jìn)行循環(huán)的，如圖3-45所示。輸入格式：G73PnsQnfIIKKUUWWDd(F

S

T

)；其中：I——x軸方向的退出距離（半徑值）和方向；

k—z軸方向的退出距離和方向；

d—粗切次數(shù)。其他參數(shù)與G71相同。4．精車(chē)循環(huán)G70 輸入格式： G70PnsQnf； 參數(shù)與G71相同。數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過(guò)程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識(shí)別的語(yǔ)言記錄在程序單上的全過(guò)程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對(duì)程序經(jīng)過(guò)處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫(xiě)零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對(duì)程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫(xiě)程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車(chē)床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專(zhuān)用硬件或運(yùn)動(dòng)控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車(chē)床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線(xiàn)性移動(dòng)G00X(U)_Z(W)_√G01直線(xiàn)插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對(duì)坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開(kāi)冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開(kāi)關(guān)1有效M20√M21自定義開(kāi)關(guān)1無(wú)效M21√8M22自定義開(kāi)關(guān)2有效M22√M23自定義開(kāi)關(guān)2無(wú)效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√O(píng)penSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，