第4章-數(shù)控車床編程-(G01GG02G03)

了解數(shù)控車床的用途、布局和主要參數(shù)了解數(shù)控車床的主要加工對象掌握數(shù)控車削編程的特點掌握數(shù)控車床常用編程指令的使用掌握軸類零件的車削綜合編程方法學習目標數(shù)控車床一般具有兩軸聯(lián)動的功能，其中Z軸平行于主軸，X軸在水平面上且垂直于主軸。主要加工對象：軸類、盤套類回轉(zhuǎn)體零件，可完成內(nèi)外圓柱、圓錐、圓弧、螺紋等的切削加工，并能進行切槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等。是目前國內(nèi)使用較廣的一種數(shù)控機床，約占國內(nèi)數(shù)控機床總數(shù)的25%。數(shù)控車床的用途數(shù)控車床的用途車外圓車端面鉆孔車內(nèi)孔切槽切斷車錐面車型面車螺紋數(shù)控車床的布局數(shù)控車床的布局1.絕對編程和增量編程數(shù)控車床編程時絕對坐標和增量坐標可以在同一程序段中混用。絕對坐標值常用X、Z表示。增量坐標值常用U、W表示，使用時應注意軌跡運動的方向。根據(jù)零件圖紙的尺寸標注，以減少尺寸換算為選擇原則。數(shù)控車床的編程特點2.直徑編程數(shù)控車削加工時，由于圖紙徑向尺寸的標注和測量都使用直徑，所以編程時徑向坐標（X方向）使用直徑表示。數(shù)控車床的編程特點3.固定循環(huán)功能的應用4.刀具半徑自動補償功能（G41、G42）5.代碼分組不同組G代碼可編寫在同一程序段內(nèi)均有效；同組G代碼若編寫在同一程序段內(nèi)，則最后一個G代碼有效。數(shù)控車床的編程特點6.切削起點的確定車削加工時采用快速進刀至工件切削起點，再改用切削進給，以減少空走刀的時間，提高加工效率。切削起點的確定與工件毛坯大小有關，應以刀具快速走到該點時刀尖不與工件發(fā)生碰撞為原則。一般在X方向上大于毛坯直徑5mm，Z方向上離開毛坯端面5mm。數(shù)控車床的編程特點機床原點——機床上的一個固定的點，數(shù)控車床的機床原點一般取卡盤前端面或后端面與主軸中心線的交點。機床坐標系——前置刀架和后置刀架參考點——一般設在各軸正向行程極限位置。數(shù)控車床編程坐標系復習返參考點（回零）可以建立機床坐標系。數(shù)控車床編程坐標系編程坐標系——編程人員為了編程方便自行設定的坐標系，又稱工件坐標系。用于確定工件幾何圖形上各幾何要素的位置，一般供編程使用，與機床坐標系不重合。編程坐標系的原點稱為工件原點或程序原點。數(shù)控車床的工件原點一般設在工件的左端面或右端面的中心點。數(shù)控車床編程坐標系數(shù)控車床編程坐標系機床坐標系與編程坐標系數(shù)控編程常用功能指令輔助功能——M指令進給功能——F指令數(shù)控編程常用功能指令準備功能——G指令主軸功能——S指令刀具功能——T指令使數(shù)控機床或控制系統(tǒng)建立某種加工方式。由地址符G和其后2位數(shù)字組成，從G00～G99。數(shù)字最前的0可省略不寫，如G01可以寫作G1。G指令可分為若干組，包括模態(tài)指令和非模態(tài)指令。同一個程序段中可以輸入幾個不同組的G指令，當輸入了兩個或兩個以上的同組G指令時，最后一個G指令有效。復習：準備功能——G指令準備功能G代碼準備功能G代碼準備功能G代碼基本移動指令基本功能指令單一固定循環(huán)指令復合固定循環(huán)指令G00G01G02G03G32G04G98、G99G96、G97G27、G28G20、G21G90G94G92G70G71、G72G73、G74G75、G76格式：G00X（U）＿Z（W）＿；說明：1）G00指令使刀具在點位控制方式下從當前點以快移速度向目標點移動。實現(xiàn)快速點定位，不要求軌跡和速度，移動中刀具不切削。2）X、Z為目標點絕對坐標，U、W為目標點相對于起點的增量，其中X、U的坐標值均為直徑量。絕對坐標和增量坐標可以混編。準備功能G代碼1.快速定位指令——G003）不運動的坐標可以省略，G00可以簡寫成G0。4）程序中只有一個坐標值X或Z時，刀具將沿該坐標方向移動；有兩個坐標值X和Z時，刀具將先以1:1步數(shù)兩坐標聯(lián)動，然后單坐標移動，直到終點。5）G00快速移動速度由機床預先設定，可通過控制面板上的倍率按鈕（旋鈕）進行調(diào)節(jié)。準備功能G代碼一般用于切削加工前的快速定位和切削加工后的快速退刀。例：如圖刀尖從A點快進到B點，分別用絕對坐標、增量坐標和混合坐標方式寫出該G00程序段。絕對坐標方式：G00X40Z58；增量坐標方式：G00U-60W-28.5；混合坐標方式：G00X40W-28.5；或G00U-60Z58；準備功能G代碼練習1絕對編程：G00X50Z6；增量編程：G00U-70W-84；準備功能G代碼

練習2格式：G01X（U）＿Z（W）＿F＿；說明：1）G01指令使刀具以F指定的進給速度沿直線移動到目標點，一般作為切削加工運動指令。2）X、Z為目標點的絕對坐標；U、W為目標點相對于起始點的增量，使用時注意增量的方向。準備功能G代碼2.直線插補——G01數(shù)控編程常用功能指令3）F指定進給速度（進給率），為模態(tài)指令，有每轉(zhuǎn)進給和每分鐘進給兩種。沒有F指令則認為進給速度為零。4）程序中指定F后，實際進給速度可通過控制面板上的倍率按鈕（旋鈕）進行調(diào)節(jié)。以便操作者選取最佳的進給速度。5）可單坐標移動，也可以兩坐標同時插補運動。編程示例1：

G01X60.0Z-80.0F0.5；或G01U0.0W-80.0F0.5；或G01X60.0W-80.0F0.5；或G01U0.0Z-80.0F0.5；或G01W-80.0F0.5；或G01Z-80.0F0.5；準備功能G代碼編程示例2絕對坐標：G01X40Z-30F0.5;增量坐標：G01U20W-30F0.5;混合坐標：G01X40W-30F0.5;準備功能G代碼例：如圖刀具從P0→P1→P2→P3→P0點運動（圖中┄為G00方式；—為G01方式）。加工程序為：絕對坐標方式：G00X50Z2；（P0→P1）G01Z-40F0.1；（P1→P2）

X80Z-60；（P2→P3）G00X200Z100；（P3→P0）增量坐標方式：G00U-150W-98；（P0→P1）G01W-42F0.1；（P1→P2）

U30W-20；（P2→P3）G00U120W160；（P3→P0）準備功能G代碼練習1A—BG00X40.0Z6.0;B—CG01X40.0Z-30.0F0.5;C—DX50.0Z-30.0;D—EX60.0Z-70.0;或X60.0W-40.0;E—FX90.0;F—AG00X200.0Z150.0;準備功能G代碼編程示例2絕對坐標：G01X40Z-30F0.5;增量坐標：G01U20W-30F0.5;混合坐標：G01X40W-30F0.5;準備功能G代碼控制刀具在指定的坐標平面內(nèi)按照一定的速度作圓弧運動。G02為順時針方向圓弧插補，G03為逆時針方向圓弧插補。圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面內(nèi)的坐標軸，由正方向向負方向看，順時針方向為G02，逆時針方向為G03

。準備功能G代碼3.圓弧插補——G02、G03準備功能G代碼準備功能G代碼格式：G02（G03）X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；或G02（G03）X（U）＿Z（W）＿I＿K＿F＿；說明：1）該指令控制刀具按所需圓弧運動。G02為順時針圓弧插補，G03為逆時針圓弧插補。2）X、Z表示圓弧終點絕對坐標，U、W表示圓弧終點相對于圓弧起點的增量坐標。準備功能G代碼3）I、K表示圓心相對圓弧起點的增量坐標，分別對應X、Z。I、K帶有“土”號，當增量方向與坐標軸的方向相反時取“-”號。I、K為零可省略，但不可同時為零。準備功能G代碼4）R表示圓弧半徑，

I、K和R同時輸入時，R有效。5）X、U、I均采用直徑量編程6）F表示進給速度。例：圖示工件，加工圓弧的程序為：絕對坐標方式：G01X20Z-30F0.1；G02X40Z-40R10F0.08；增量坐標方式：G01U0W-32F0.1；G02U20W-10I20K0；準備功能G代碼絕對坐標方式：G01X28Z-40F0.1；G03X40Z-46R6F0.08；增量坐標方式：G01U0W-42F0.1；G03U12W-6R6F0.08；

例：如圖加工逆時針圓弧的程序為：準備功能G代碼格式：G04X＿；或G04U＿；或G04P＿；說明：1）該指令按給定時間延時，不做任何動作，延時結束后再自動執(zhí)行下一段程序。2）該指令主要用于車削環(huán)槽、盲孔及自動加工螺紋時使刀具在短時間無進給方式下進行光整加工。3）X、U表示秒，P表示毫秒。4）G04為非模態(tài)指令。準備功能G代碼4.程序延時（暫停）G04格式：G20（G21）說明：1）G20表示英制輸入，G21表示公制（米制）輸入。2）G20和G21是同組模態(tài)代碼，可以相互取代，不能在一個程序段中同時使用。3）機床通電后默認的狀態(tài)為G21。準備功能G代碼5．英制和公制（米制）輸入G20、G21準備功能G代碼6.進給速度控制G98、G99進給功能指令F——由地址符F和數(shù)字表示，用于指定刀具向工件進給的相對速度，屬于模態(tài)代碼。進給功能分為每分鐘進給（mm/min）和每轉(zhuǎn)進給（mm/r）兩種方式，分別用G98和G99指令指定。格式：G98(G99)說明：1）G98指定每分鐘進給，即G98使進給量F的單位為mm/min。G99指定每轉(zhuǎn)進給，即G99使進給量F的單位為mm/r。2）G98一般用于鏜銑類數(shù)控機床、加工中心等；G99一般用于數(shù)控車床，可以在工件表面形成均勻的切削紋路。3）G98、G99為同組的模態(tài)G指令，只能一個有效。本校機床CNC上電時默認G98有效。準備功能G代碼準備功能G代碼7．參考點返回檢測G27格式：G27X（U）＿；X向參考點檢查；

G27Z（W）＿；Z向參考點檢查；

G27X（U）＿Z（W）＿；X、Z向參考點檢查。說明：1）該指令用于參考點位置檢測，執(zhí)行后刀具以快速運動方式在被指定的位置上定位，到達的位置如果是參考點，則返回參考點燈亮。2）若定位結束后被指定的軸沒有返回參考點則出現(xiàn)報警。執(zhí)行該指令前也應取消刀具位置偏置。3）X、Z為參考點的坐標值，U、W表示到參考點的距離。4）執(zhí)行指令的前提是機床在通電后必須返回過一次參考點。準備功能G代碼6.自動返回參考點G28格式：G28X（U）＿；X向返回參考點；

G28Z（W）＿；Z向返回參考點；

G28X（U）＿Z（W）＿；X、Z向同時返回參考點。說明：1）該指令可使被指定的軸以快速移動的速度經(jīng)過指定的中間點后再返回參考點。2）X、Z是中間點的絕對坐標，U、W是中間點相對于起點的增量坐標。3）中間點不能超過參考點。有時為保證返回參考點的安全，應先X向返回參考點，然后Z向再返回參考點。準備功能G代碼主軸功能指令S——由地址符S和數(shù)字表示，用于指定主軸的轉(zhuǎn)速或切削速度，但不能啟動主軸，屬于模態(tài)代碼。程序中指定S后，實際主軸轉(zhuǎn)速可通過控制面板上的主軸倍率按鈕（旋鈕）進行調(diào)節(jié)。主軸功能分為恒轉(zhuǎn)速（r/min）和恒線速度(m/min)兩種控制模式。分別用G97和G96指令指定。9．主軸控制G96、G97準備功能G代碼格式：G96S＿；G97S＿；說明：1）G96是機床恒線速控制，此時S指定的數(shù)值表示切削速度，單位m/min。設定恒線速可以使工件各表面獲得一致的表面粗糙度。2）G97是取消恒線速控制（恒轉(zhuǎn)速控制），此時S指定數(shù)值是主軸轉(zhuǎn)速，單位r/min。3）G96常用于車削端面或工件直徑變化較大的工件，G97用于鏜銑加工和軸徑變化較小的軸類零件車削加工；4）G96、G97為同組的模態(tài)G代碼，只能一個有效。其中，CNC上電時默認G97有效。準備功能G代碼4）主軸轉(zhuǎn)速與切削速度的計算公式如下：式中v——切削速度，單位為m/min；

n——主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

D——工件或刀具直徑，單位為mm。由此可知，當?shù)毒咧饾u靠近工件中心時（工件直徑越來越?。?，主軸轉(zhuǎn)速會越來越高，此時工件有可能因卡盤調(diào)整壓力不足而從卡盤中飛出。為防止這種事故，在建立G96指令之前，最好使用G50來限制主軸最高轉(zhuǎn)速。n=1000v/πD準備功能G代碼10．主軸最高轉(zhuǎn)速設定G50格式：G50S＿；說明：1）S后的數(shù)值表示主軸最高轉(zhuǎn)速（r/min）。2）使用G96指令前，為防止主軸轉(zhuǎn)速過高而發(fā)生危險，必須設定主軸最高轉(zhuǎn)速。切削過程中當執(zhí)行恒線速度時，主軸最高轉(zhuǎn)速將被限制在此最高值。補充：數(shù)控程序編制的一般順序規(guī)律O0001G99M03S600;T0101;G00X_Z_;G01X40F0.5;Z-20;G03X45Z-22.5R2.5;……………G00X_Z_;M05;M30;程序號設定主軸旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速指定加工刀具和刀補設定刀具切削起始點指定加工運行軌跡（直線）和參數(shù)，并設定進給速度圓弧加工返回換刀點停止主軸程序結束簡單數(shù)控程序編制切削用量的選擇原則粗加工——以提高生產(chǎn)率為主

進給量f一般選取為0.2～0.8mm/r，主軸轉(zhuǎn)速選500～600r/min精加工——保證加工質(zhì)量為主進給量f一般0.08～0.2mm/r，主軸轉(zhuǎn)速一般選700～1000r/min數(shù)控加工切削用量的確定大背吃刀量，大進給量，低主軸轉(zhuǎn)速小進給量，高主軸轉(zhuǎn)速編程練習1：簡單數(shù)控程序編制編程練習2：簡單數(shù)控程序編制編程練習3：簡單數(shù)控程序編制1.單一固定循環(huán)G90、G94在一個程序段中完成如下循環(huán)：

快速進刀——切削加工——切削退刀——快速退刀循環(huán)完成后刀具回到循環(huán)起點單一固定循環(huán)指令數(shù)控車削毛坯多為棒料，加工余量較大，需多次進給切除，此時可采用固定循環(huán)指令，縮短程序長度，節(jié)省編程時間。指令格式：圓柱面車削循環(huán)：G90X（U）＿Z（W）＿F＿；圓錐面車削循環(huán)：G90X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；單一固定循環(huán)指令外徑、內(nèi)徑車削循環(huán)G90單一固定循環(huán)指令說明：1）X、Z為切削終點絕對坐標，U、W為切削終點相對于循環(huán)起點坐標值的增量。2）錐面車削循環(huán)中的R表示圓錐體大小端的差，即切削起點與切削終點在X軸上的絕對坐標的差值（半徑值）。3）G90可用來車削外徑，也可用來車削內(nèi)徑。4）G90是模態(tài)代碼，可以被同組的其他代碼（G00、G01等）取代。G90編程示例1：應用圓柱面車削循環(huán)功能加工圖示零件。O0001G99M03S600;T0101;G00X55Z2;G90X45Z-25F0.5；X40；X35；G00X100Z100；M05;M30；單一固定循環(huán)指令G90實訓加工單一固定循環(huán)指令G90編程示例2：應用圓錐面車削循環(huán)功能加工圖示零件。單一固定循環(huán)指令O0001G99M03S600;T0101;G00X65Z2;G90X60Z-25R-5F0.5；X50；G00X100Z100；M05;M30；G90應用綜合練習單一固定循環(huán)指令單一固定循環(huán)指令指令格式：直端面車削循環(huán)：G