《數(shù)控加工與編程》課件第2章

2.1數(shù)控車床及其組成2.2數(shù)控車床的位置調(diào)整與坐標系的設(shè)定2.3基本編程指令與程序調(diào)試2.4車削循環(huán)程序編寫與調(diào)試2.5螺紋車削程序的編寫與調(diào)試2.6刀具補償與換刀程序的處理2.7綜合車削技術(shù)第２章數(shù)控車床的操作與編程2.1數(shù)控車床及其組成2.1.1數(shù)控車床的類型及基本組成

1．數(shù)控車床的類型

1)水平床身(即臥式車床)水平車床有單軸臥式和雙軸臥式之分。由于刀架拖板運動很少需要手搖操作，所以刀架一般安放于軸心線后部，其主要運動范圍亦在軸心線后半部，可使操作者易接近工件。采用短床身占地小，宜于加工盤類零件。雙軸型便于加工零件正反面。

2)傾斜式床身傾斜式車床在水平導(dǎo)軌床身上布置三角形截面的床鞍。其布局兼有水平床身造價低、橫滑板導(dǎo)軌傾斜便于排屑和易接近操作的優(yōu)點。它有小規(guī)格、中規(guī)格和大規(guī)格三種。

3)立式數(shù)控車床立式數(shù)控車床分單柱立式和雙柱立式數(shù)控車床。采用主軸立置方式，適用于加工中等尺寸盤類和殼體類零件。便于裝卸工件。

4)高精度數(shù)控車床高精度數(shù)控車床分中、小規(guī)格兩種。適于精密儀器、航天及電子行業(yè)的精密零件。

5)四坐標數(shù)控車床四坐標數(shù)控車床設(shè)有兩個X、Z坐標或多坐標復(fù)式刀架?？商岣呒庸ば?，擴大工藝能力。

6)車削加工中心車削加工中心可在一臺車床上完成多道工序的加工，從而縮短了加工周期，提高了機床的生產(chǎn)效率和加工精度。若配上機械手，刀庫料臺和自動測量監(jiān)控裝置構(gòu)成車加工單元，用于中小批量的柔性加工。

7)專用數(shù)控車床專用數(shù)控車床有數(shù)控卡盤車床、數(shù)控管子車床等。

2．數(shù)控車床的基本組成數(shù)控車床的整體結(jié)構(gòu)組成基本與普通車床相同，同樣具有床身、主軸、刀架及其拖板、尾座等基本部件，但數(shù)控柜、操作面板及顯示監(jiān)控器卻是數(shù)控機床特有的部件。即使對于機械部件，數(shù)控車床和普通車床也具有很大的區(qū)別。如數(shù)控車的主軸采用變頻或伺服實現(xiàn)無級調(diào)速，主軸箱內(nèi)的機械式齒輪變速部件進行了簡化，車螺紋不再另配絲桿和掛輪；刀架移動拖板箱的橫、縱向運動由數(shù)字脈沖控制的電機進行驅(qū)動，刻度盤式的手搖移動調(diào)節(jié)機構(gòu)也已被脈沖觸發(fā)計數(shù)裝置所取代。下面以CK616i、CK7815數(shù)控車床為例簡單介紹一下數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成。

CK616i、CK7815型數(shù)控車床均為兩坐標聯(lián)動半閉環(huán)控制的單軸臥式全功能CNC車床，能車削直線(圓柱面)、斜線(錐面)、圓弧(成型面)、公制和英制螺紋(圓柱螺紋、錐螺紋及多頭螺紋)，能對盤形零件進行鉆、擴、鉸和鏜孔加工。如圖2-1所示，CK616i型數(shù)控車床采用華中數(shù)控“世紀星”HNC-22T數(shù)控系統(tǒng)，是基于PC-NC的新型CNC系統(tǒng)。它是在老品牌普通車床C616基礎(chǔ)上進行數(shù)控化設(shè)計的，沿用水平床身導(dǎo)軌、前置式四方轉(zhuǎn)位刀架結(jié)構(gòu)。其機械部分由床身、床頭箱、可轉(zhuǎn)位四方刀架、尾座、主軸電機及三爪卡盤、X/Z軸步進電機及拖板、冷卻供液系統(tǒng)等組成，控制部分由機床強電控制柜、數(shù)控裝置、主軸、進給驅(qū)動模塊和標準操作面板等組成。圖2-1CK616i型數(shù)控車床如圖2-2所示，CK7815型數(shù)控車床配備有FANUC-0T數(shù)控系統(tǒng)，其床身導(dǎo)軌為60°傾斜布置，排屑方便。主軸由交流調(diào)速電機驅(qū)動，主軸尾端帶有液壓夾緊油缸，可用于快速自動裝夾工件。床鞍溜板上裝有橫向進給驅(qū)動裝置和轉(zhuǎn)塔刀架，刀盤可選配8位、小刀盤和12位大刀盤?？v橫向進給系統(tǒng)采用直流伺服電機帶動滾珠絲杠，使刀架移動。尾座套筒采用液壓驅(qū)動?？刹捎肦S232接口和手工鍵盤程序輸入方式，帶有CRT顯示器、數(shù)控操作面板和機械操作面板。另外還有防護門罩和排屑裝置。若再配置上下料的工業(yè)機器人，就可以形成一個柔性制造單元(FMC)。圖2-2CK7815型數(shù)控車床2.1.2數(shù)控車床的傳動及速度控制圖2-3是CK7815型數(shù)控車床的傳動系統(tǒng)圖。主軸由AC—6型5.5kW交流調(diào)速電動機驅(qū)動，靠電器系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速。由于電機調(diào)速范圍的限制，故采用兩級寶塔皮帶輪實施高、低兩擋速度的手工切換，在其中某擋的范圍內(nèi)可由程序代碼S任意指定主軸轉(zhuǎn)速。結(jié)合數(shù)控裝置還可進行恒線速度切削。但最高轉(zhuǎn)速受卡盤和卡盤油缸極限轉(zhuǎn)速的制約，一般不超過4500r/min。圖2-3CK7815型數(shù)控車床傳動系統(tǒng)縱向Z軸進給由直流伺服電機直接帶動滾珠絲杠實現(xiàn)，橫向X軸進給由直流伺服電機驅(qū)動，通過同步齒形帶帶動橫向滾珠絲杠實現(xiàn)，這樣可減小橫軸方向的尺寸。刀盤轉(zhuǎn)位由電機經(jīng)過齒輪及蝸桿副實現(xiàn)，可手動或自動換刀。排屑機構(gòu)由電機、減速器和鏈輪傳動實現(xiàn)。

CK616i型數(shù)控車床的傳動系統(tǒng)和CK7815型的類似，該機床主軸采用變頻調(diào)速、手動二級控制，高速擋由電機經(jīng)皮帶輪直接傳遞到主軸端，而低速擋因頻率特性不良，扭矩性能傳遞較差，故采用電機高速調(diào)制輸出后經(jīng)齒輪減速輸出至主軸端(正常轉(zhuǎn)速控制前需執(zhí)行M42指令功能)。其尾座、工件夾緊采用手工操作，四方刀架由微型交流異步電機經(jīng)過蝸桿、蝸輪帶動實現(xiàn)單向轉(zhuǎn)位，可由數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)選換刀控制。2.1.3數(shù)控車床的控制面板及其功能

CJK6032數(shù)控車床采用HNC—22T華中世紀星數(shù)控裝置，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC機、配置7.7英寸彩色液晶顯示屏和通用工程面板，具故障診斷與報警、多種形式的圖形加工軌跡顯示功能。其操作面板如圖2-4所示。圖2-4HNC—22T操作面板面板上部左側(cè)為軟件界面信息顯示區(qū)域，顯示區(qū)下方的菜單鍵用來切換軟件的菜單功能；右側(cè)為MDI手工鍵盤，其中包含地址鍵、數(shù)字鍵和編輯功能鍵等；面板下部為機械操作鍵區(qū)，左側(cè)為操作模式選擇、機械鎖住、超程解除等功能鍵；中間為冷卻、換刀及主軸手動控制鍵區(qū)；右中為主軸、快進、進給速度修調(diào)鍵區(qū)，采用“+”、“-”鍵逐級比例修調(diào)方法；右側(cè)為X、Z軸方向選擇手動移動控制鍵區(qū)，回零指示由按鍵上的指示燈完成；最右側(cè)為循環(huán)啟動和進給保持的按鍵，右上角急停按鈕是用于緊急情況下強行切斷電源的。超程解除——當某軸正負方向出現(xiàn)硬性行程超界時，可先按此鈕并切換到手動模式，待屏幕顯示出現(xiàn)“正?！弊謽雍?，再同時按壓該軸相反方向的按鈕以解除超程。進給保持和循環(huán)啟動——用于MDI運行和自動運行中暫停進給和持續(xù)加工。單段執(zhí)行——自動運行方式下若按下此鈕，則每執(zhí)行一段程序后都將暫停等待，需按循環(huán)啟動方可執(zhí)行下一段程序。機床鎖住——若此按鈕按下，則程序執(zhí)行時只是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部進行控制運算，可模擬加工校驗程序，但機械部件被鎖住而不能產(chǎn)生實際的移動。刀位選擇和刀位轉(zhuǎn)換——手動選擇刀號(觀察顯示變化)后再按刀位轉(zhuǎn)換鍵即可使刀架轉(zhuǎn)位換刀。主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)——用于手動控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。2.1.4控制軟件界面和菜單結(jié)構(gòu)

HNC—22T控制軟件系統(tǒng)的環(huán)境界面如圖2-5所示。圖2-5控制軟件的環(huán)境界面界面頂行用于顯示工作方式及運行狀態(tài)等，第二行顯示MDI及自動運行時當前正執(zhí)行的程序行內(nèi)容，第三行顯示當前刀具在機床坐標系中的坐標變化及剩余進給數(shù)據(jù)，右側(cè)坐標顯示則是當前刀具在工件坐標系中的坐標和實時進給速度及實時主軸轉(zhuǎn)速(修調(diào)后的)，工件零點顯示的是建立工件坐標系后當前工件原點在機床坐標系中的坐標值。界面中央為工件加工的圖形跟蹤顯示或加工程序內(nèi)容、文本信息等主要顯示區(qū)，可按F9以“圖形/綜合坐標/相對坐標/工件坐標/程序文本”的順序進行切換。毛坯圖形顯示邊界可在設(shè)置菜單的毛坯設(shè)定中設(shè)置后按“PGUP/PGDN”鍵縮放調(diào)整，主顯示區(qū)下方為當前程序制式(直徑/半徑編程、公/英制單位、F的分進給/轉(zhuǎn)進給單位)及修調(diào)倍率(進給/快進/主軸)信息顯示，進入到MDI畫面即可察看當前系統(tǒng)的一些模態(tài)代碼信息。界面下部為MDI、坐標設(shè)定、設(shè)置等的鍵盤輸入緩沖區(qū)，輸入后按“Eeter”鍵確認送入。最下部為菜單區(qū)(多級菜單變化都在同一行中進行)，菜單可通過屏幕底部的對應(yīng)F功能鍵切換?？刂栖浖到y(tǒng)的菜單結(jié)構(gòu)見附錄?B。整個菜單的顯示切換均在屏幕底行上進行，菜單選取由功能鍵F1～F10操作，進入各級子菜單后均可按F10鍵返回主菜單或逐級返回，擴展功能菜單通常是在系統(tǒng)調(diào)試維護時使用的。2.2數(shù)控車床的位置調(diào)整與坐標系的設(shè)定2.2.1手動位置調(diào)整及MDI操作

1．回參考點操作對于數(shù)控機床而言，當系統(tǒng)接通電源、復(fù)位后，首先應(yīng)進行機床各軸回參考點的操作，以建立機床坐標系。

(1)先檢查一下各軸是否在參考點的內(nèi)側(cè)。如不在，則應(yīng)手動回到參考點的內(nèi)側(cè)，以避免回參考點時產(chǎn)生超程。

(2)選擇機械操作面板上的“回零”工作方式。

(3)分別按?+X、+Z軸移動方向按鍵，使各軸返回參考點，回參考點后，相應(yīng)的指示燈將點亮。返回參考點后，屏幕上即顯示此時刀具(或刀架)上某一參照點在機床坐標系中的坐標值，對某機床來說，該值應(yīng)該是固定的。系統(tǒng)將憑這一固定距離關(guān)系而建立起機床坐標系，機床原點由機床生產(chǎn)廠家設(shè)定，有的就設(shè)在車床主軸端頭(或卡盤)的回轉(zhuǎn)中心處，對此類機床來說應(yīng)該稱之為“回參考點”，而不是“回零”；而有的機床原點就設(shè)在參考點上，“回參考點”就是“回零”，此時機床坐標顯示即為(0，0)，CK616i型數(shù)控車床就屬此類。采用不同的控制順序處理回零過程的模式參見圖2-6所示。圖2-6回零過程控制的兩種模式

2．手動操作

(1)選擇機械操作面板上的“手動”工作方式；

(2)按壓機械操作面板上的進給/快進修倍率調(diào)整按鍵至所需的進給百分比(“+/-”以10%的倍率變化)。此時，實際移動速度?=?設(shè)定移動速度?×?進給倍率百分比

(3)按機床操作面板上的“+X”或“+Z”鍵，則刀具向X或Z軸的正方向移動；按機床操作面板上的“-X”或“-Z”鍵，則刀具向X或Z軸的負方向移動；

(4)如欲使某坐標軸快速移動，只要在按住某軸的“+”或“-”鍵的同時，按住“快移”鍵即可。無論用何種移動操作方式，當某軸移動導(dǎo)致刀架拖板碰到機床上的限位檔塊時，限位行程開關(guān)將會產(chǎn)生相應(yīng)的動作，數(shù)控系統(tǒng)將出現(xiàn)某軸超程的警告信息，即“硬超程”報警。此時只可在手動方式下，同時按住操作面板上的“超程解除”按鈕和該軸反方向的移動按鈕而退出到非超程區(qū)，然后才可進行其它操作。通常在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)中還可設(shè)置機械可移動范圍的極限坐標行程，當機床坐標變化超過此極限值時即產(chǎn)生“軟超程”的報警，此時直接在手動方式下往相反方向移動即可解除軟超程。正常情況下軟超程應(yīng)早于硬超程，這樣可以在一定程度上對機床實施保護。參考點、軟極限和硬限位的正確位置關(guān)系如圖2-7所示。圖2-7軟、硬極限的位置關(guān)系

3．步進(增量)移動操作

(1)選擇機械操作面板上的“增量”工作方式。帶MPG手持單元時，將手輪上的軸選擇按鈕置“OFF”位置。

(2)選按機械操作面板上的增量進給倍率按鍵至所需的倍率(增量?×?1.10.100.1000等4擋)。

(3)按機床操作面板上的“+X”或“+Z”鍵，則向X或Z軸的正向移動相應(yīng)脈沖當量的距離，按機床操作面板上的“-X”或“-Z”鍵，則向X或Z軸的負向移動相應(yīng)脈沖當量的距離。

4．手輪移動操作如果機床配置了MPG手持單元，則可進行手搖操作控制。MPG手持單元由手搖脈沖發(fā)生器和坐標軸選擇開關(guān)組成，如圖2-8所示。手搖操作時：圖2-8MPG手持單元

(1)選擇機械操作面板上的“增量”工作方式。

(2)將手持單元上的增量倍率修調(diào)旋鈕旋至所需的倍率(增量?×1、×10、×100等3擋，分別對應(yīng)于0.001、0.01、0.1?mm的增量值)。

(3)將手持單元的坐標軸選擇開關(guān)置于所要移動的“X”軸或“Z”軸擋。

(4)順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)手搖脈沖發(fā)生器一格，可控制相應(yīng)的軸向正向或負向移動一個增量值。

5．MDI操作

MDI操作就是指命令行形式的程序執(zhí)行方法，即當場輸入一段程序指令后，馬上就可令其執(zhí)行。從本義上講其屬于自動運行的范疇，但一般地都習(xí)慣將其作為手動調(diào)整操作的手段。其操作步驟如下：

(1)選擇機械操作面板上的“自動”工作方式，在主菜單下，按F3鍵選擇MDI功能，屏幕即自動切換到MDI運行畫面，由此畫面可察看到當前系統(tǒng)的模態(tài)信息。啟動系統(tǒng)時的模態(tài)值為G00——快進狀態(tài)，G18——XZ加工平面，G21——米制單位，G90——絕對編程方式，G94——每分鐘進給速度方式，G36——直徑編程方式，G97——恒轉(zhuǎn)速切削模式。

(2)如圖2-9所示，直接在鍵盤緩沖區(qū)光標處輸入想要執(zhí)行的MDI程序段，此時可左右移動光標以修改程序；如輸入：G90G01X42.0Z-10.0，輸入完畢按“Enter”鍵確認送入。

(3)如果需要一起執(zhí)行的指令沒有輸入完全，可接續(xù)輸入并按“Enter”送入執(zhí)行區(qū)。

(4)按“循環(huán)啟動”鍵，則所輸入的程序?qū)⒘⒓催\行，屏幕會短時切換到圖形跟蹤模式顯示移動軌跡，然后返回MDI畫面。

(5)在運行過程中，選擇F1鍵可執(zhí)行“MDI停止”或按“進給保持”鍵暫停進給，則刀具將停止運動，但主軸并不停轉(zhuǎn)，此時再按“循環(huán)啟動”鍵即可繼續(xù)運行MDI程序。圖2-9MDI操作時畫面2.2.2數(shù)控車床坐標系統(tǒng)的設(shè)定

1．車床坐標系統(tǒng)的組成機床坐標系是數(shù)控機床生產(chǎn)廠家安裝調(diào)試時便設(shè)定好的一固定的坐標系統(tǒng)，數(shù)控車床的機床坐標原點一般設(shè)定就在車床主軸端頭(或卡盤)的中心或參考點上。以刀架平行于軸心方向的縱向作為Z軸，其正向指向尾座頂尖；以刀架橫向拖板運動方向作為X軸，其正向由主軸回轉(zhuǎn)中心指向工件外部。如圖2-10(a)所示，對于刀架后置式(刀架活動范圍主要在回轉(zhuǎn)軸心線的后部)的車床來說，X軸正向是由軸心指向后方，而對于刀架前置式的車床來說，X軸的正向應(yīng)是由軸心指向前方，如圖2-10(b)所示。由于車削加工是圍繞主軸中心前后對稱的，因此按前置式以X軸正向指向下方，與按后置式以X軸指向上方，對同一直徑節(jié)點的編程坐標(包括正負矢量)數(shù)據(jù)而言應(yīng)該是一致的。為適應(yīng)笛卡爾坐標系表示的傳統(tǒng)習(xí)慣，編程繪圖時都按如圖2-10(a)所示的后置式方式進行表示(從俯視方向看)。對于數(shù)控機床來說，在進行回參考點操作后即開始在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部自動建立機床坐標系。圖2-10車床坐標系(a)刀架后置式；(b)刀架前置式編程坐標系是在對圖紙上零件編程計算時就建立的，程序數(shù)據(jù)便是用的基于該坐標系的坐標值。在工件裝夾到機床上后，必須告訴機床，程序數(shù)據(jù)所依賴的編程坐標系統(tǒng)，這就是工件坐標系。工件坐標系則是當系統(tǒng)執(zhí)行“G92X...Z...”后才建立起來的坐標系，或用G54～G59預(yù)置的坐標系，或直接通過刀偏設(shè)置后執(zhí)行“Txxxx”而針對某把刀具而建立的坐標系。對刀操作就是用來溝通機床坐標系、編程坐標系和工件坐標系三者之間的相互關(guān)系的，由于坐標軸的正負方向都是按機床坐標軸確立原則統(tǒng)一規(guī)定的，因此實際上對刀就是確立坐標原點的位置。由對刀操作，找到編程原點在機床坐標系中的坐標位置，然后通過執(zhí)行G92或G54～G59或Txxxx的指令創(chuàng)建和編程坐標系一致的工件坐標系，可以說，工件坐標系就是編程坐標系在機床上的具體體現(xiàn)。編程(工件)坐標原點通常選在工件右端面、左端面或卡爪的前端面。工件坐標系建立以后，程序中所有絕對坐標值都是相對于工件原點的。

2．用G92指令建立工件坐標系

G92是以當前刀具刀位點(如刀尖)作為參照點，靠聲明當前刀具在工件坐標系中的坐標值而創(chuàng)建工件坐標系的。通過對刀取得當前刀位點相對于欲設(shè)定為工件原點之間的距離數(shù)據(jù)后，便可由程序中的G92(Fanuc-0T系統(tǒng)用G50)設(shè)定，當執(zhí)行到這一程序段后即在機床控制系統(tǒng)內(nèi)建立了一工件坐標系。

G92指令的格式為

G92(G50)X...Z...;該指令X、Z后的數(shù)值即為當前刀位點(如刀尖)在工件坐標系中的坐標，在實際加工之前通過對刀操作即可獲得這一數(shù)據(jù)。換而言之，G92的對刀操作就是測定某一位置處刀具刀位點相對于工件原點的距離。說明：

(1)在執(zhí)行此指令之前必須先進行對刀，通過調(diào)整機床，將刀尖放在程序所要求的起刀點(G92所制定的)位置上?；蛘哂浵聦Φ逗蟮毒呦鄬τ诠ぜc的距離，然后據(jù)此改寫程序中的G92后的X、Z坐標。

(2)此指令并不會產(chǎn)生機械移動，只是讓系統(tǒng)內(nèi)部用新的坐標值取代舊的坐標值，從而建立新的坐標系。

(3)當此關(guān)系一旦確定，在運行程序前不可輕易移動刀架或工件，以確保起刀點與工件原點之間的位置關(guān)系，避免因這一坐標關(guān)系產(chǎn)生改變而需要重新對刀。

(4)如果對刀結(jié)束后即時用MDI執(zhí)行過G92的指令，則程序中可免去G92的指令行，此時起刀點的位置可移動而不再受G92的限制。

G92對刀時的坐標位置關(guān)系如圖2-11(a)所示。圖2-11工件坐標系的位置關(guān)系(a)?G92模式；(b)?G54模式；(c)?Txxxx模式

3．用G54～G59指令預(yù)置工件坐標系數(shù)控機床還可用工件零點預(yù)置G54～G59指令來預(yù)先設(shè)置好幾個工件坐標系。如圖2-11(b)所示，它是先測定出欲預(yù)置的工件原點相對于機床原點的偏置值，并把該偏置值通過存儲設(shè)定的方式預(yù)置在機床預(yù)置工件坐標的數(shù)據(jù)庫中，則該值無論斷電與否都將一直被系統(tǒng)所記憶，直到重新設(shè)置為止。當工件原點預(yù)置好以后，便可用“G54G00X…Z…；”的指令先調(diào)用G54坐標系為當前工件坐標系，然后讓刀具移到該預(yù)置工件坐標系中的任意指定位置。很多數(shù)控系統(tǒng)都提供G54～G59共預(yù)置六個工件原點的功能。用G54等設(shè)立工件原點可由“設(shè)置F5”→“坐標系F1”→“G54坐標系”層次菜單項中進行，如圖2-12所示。和G92相比，由于G54建立的工件原點是相對于機床原點而言的，一旦設(shè)置好后不會因當前刀具位置移動而變化，即不受起刀點位置的影響。即時執(zhí)行過其他建立坐標系的指令，亦可通過再次調(diào)用執(zhí)行G54的指令恢復(fù)原來的坐標關(guān)系。圖2-12預(yù)置工件坐標系的設(shè)定

4．用Txxxx指令構(gòu)建工件坐標系

Txxxx指令構(gòu)建工件坐標系的方法更適合于多把刀具綜合加工的場合，它可為每把刀具通過刀偏設(shè)置的方式預(yù)先構(gòu)建不同的工件坐標系，而且該方法能預(yù)置的坐標系數(shù)目可達到甚至超過100個。如果以每把刀具在返回參考點位置時其刀尖作為機床坐標零點，由于裝夾后各刀具長短不同，那么當各刀具刀尖指向工件上同一位置點(比如工件右端面中心)時，該點在機床坐標系中的坐標就不同。也就是說，即使在工件上采用同一位置作為工件原點，由于所用的刀具不同，其在機床坐標系中的坐標也不同，我們把這個不同的坐標值稱為每把刀具的絕對刀偏；若將多把刀具中某一刀具作為基準刀具(或稱標刀)，以這把刀具的絕對刀偏位置作為相對坐標零點，那么當其它各刀具刀尖指向同一工件零點位置時，它們在此相對坐標系中的相對坐標值就稱為相對刀偏。和G54一樣，Txxxx指令就是通過預(yù)存每把刀具的絕對刀偏來預(yù)置該刀具的工件坐標系的，在程序中執(zhí)行Txxxx指令就可構(gòu)建和刀具對應(yīng)的工件坐標系。如圖2-11(c)所示，通過試切對刀獲得試切后的試切直徑和試切長度數(shù)據(jù)，然后在“刀具補償F4”→“刀具表”的層次菜單項中進行刀偏設(shè)置，如圖2-13所示。圖2-13刀偏數(shù)據(jù)設(shè)置2.2.3刀具裝夾與對刀調(diào)整

1．刀具類型與裝夾常用車刀類型如圖2-14所示，刀具裝夾結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。對于數(shù)控車削加工，較適合的應(yīng)該是可轉(zhuǎn)位機夾刀片式車刀。當某零件加工需要用到多把車刀時，所用刀架可用如圖2-15(a)所示的四刀位電動回轉(zhuǎn)刀架。也有很多機床采用如圖2-15(b)所示為8～12刀位自動回轉(zhuǎn)刀盤，最多可安裝12把車刀，其中可裝外圓車刀6把，內(nèi)孔刀具6把。通常都可由程序控制實現(xiàn)自動換刀。圖2-14常用車刀類型圖2-15刀具在刀架上的安裝(a)普通轉(zhuǎn)塔刀架；(b)12位自動回轉(zhuǎn)刀架

2．對刀調(diào)整數(shù)控車床的對刀可分為基準車刀(標刀)的對刀和各個刀具相對位置偏差的測定兩部分。

1)基準車刀的對刀基準車刀的對刀就是在加工前用基準刀通過試切外圓和端面，測定出某一停刀位置(如加工起始點)處，刀具刀位點(如刀尖)在預(yù)想的工件坐標系(編程坐標系)中的相對坐標位置及其在機床坐標系中的坐標位置，從而推算出它們之間的關(guān)系。在經(jīng)過回參考點操作后，此時屏幕上顯示的就是刀架上某參照點在機床坐標系中的位置坐標，通常是(0，0)或一固定不變的坐標值。對刀操作在機床坐標系控制下進行，當?shù)毒哐b夾好后，基準刀具和刀架即可視為一剛性整體，可將基準刀具的刀尖作為這一坐標的參照點，屏幕上顯示的就是它的坐標值。其試切對刀的過程大致如下：

(1)確定已進行過手動返回參考點的操作。

(2)試切外圓。用手動或MDI方式操縱機床將工件外圓表面試切一刀，然后保持刀具在X軸方向上的位置不變，沿Z軸方向退刀，記下此時屏幕上顯示的刀尖在機床坐標系中的X坐標值Xt，并測量工件試切后的直徑D，D值即是當前位置上刀尖在工件坐標系中的X值。(通常X零點都選在回轉(zhuǎn)軸心上。)

(3)按照不同的構(gòu)建工件坐標系的方法要求，設(shè)置X的工件原點。

G92方式：切換到MDI模式執(zhí)行G92XD指令。

Txxxx方式：切換到刀偏設(shè)置畫面，在刀補號對應(yīng)行的試切直徑欄輸入D值，則系統(tǒng)自動推算出工件原點在機床坐標系中的X坐標值。

G54方式：計算Xt-D的值，將該值設(shè)置到G54的X中。

(4)試切端面。用同樣的方法再將工件右端面試切一刀，保持刀具Z坐標不變，沿X方向退刀，記下此時刀尖在機床坐標系中的Z坐標值Zt，且測出試切端面至預(yù)定的工件原點的距離L，L值即是當前位置處刀尖在工件坐標系中的Z值。如圖2-16所示。圖2-16利用機床坐標數(shù)據(jù)試切對刀(a)參考點機床原點不重合；(b)參考點與機床原點重合

(5)按照不同的構(gòu)建工件坐標系的方法要求，設(shè)置Z的工件原點。

G92方式：切換到MDI模式執(zhí)行G92ZL指令；

Txxxx方式：切換到刀偏設(shè)置畫面，在刀補號對應(yīng)行的試切長度欄輸入L值，則系統(tǒng)自動推算出工件原點在機床坐標系中的Z坐標值。

G54方式：計算Zt-L的值，將該值設(shè)置到G54的Z中。若擬用G92方式建立工件坐標系，并已經(jīng)在將要運行的程序中寫好了“G92XaZb；”的程序行，那么可用手動或MDI方法移動拖板，將刀具移至屏幕上工件坐標系中的坐標值為(a，b)的位置，這樣就實現(xiàn)了將刀尖放在程序所要求的起刀點位置(a，b)上的對刀要求。若擬用G54或Txxxx方式建立工件坐標系，則刀具可停留在工件右端附近的任意位置。

2)其他各刀具的對刀其他各刀具的對刀也可像基準刀具那樣通過試切對刀來建立各自的坐標系，但無法由一個G92來適應(yīng)多把刀具，因此G92構(gòu)建方式不適合；若用G54～G59預(yù)置工件原點的方法，則應(yīng)每把刀具分配一個預(yù)置坐標系，當?shù)毒邤?shù)目超過6把時，這種模式也不夠用了；適合多把刀具的工件坐標系構(gòu)建方法就是Txxxx。在基準刀具試切對刀完成后，實際生產(chǎn)中通?？刹捎脺y定并設(shè)置每一把刀具相對于基準刀具的相對刀偏的方法對其余刀具進行對刀。各刀具的具體對刀過程可參閱2.6.3節(jié)。2.3基本編程指令與程序調(diào)試2.3.1程序中用到的各功能字

1．G功能(格式：G2，G后可跟2位數(shù))常用G功能指令如表2-2所示。

2．M功能(格式：M2，M后可跟2位數(shù))車削中常用的M功能指令有：

M00——進給暫停M01——條件暫停M02——程序結(jié)束

M03——主軸正轉(zhuǎn)M04——主軸反轉(zhuǎn)M05——主軸停轉(zhuǎn)

M07、M08——開切削液M09——關(guān)切削液

M30——程序結(jié)束并返回到開始處M98——子程序調(diào)用

M99——子程序返回

3．T功能(格式：T2或T4)有的機床T后只允許跟2位數(shù)字，即只表示刀具號，刀具補償則由其他指令表示。有的機床T后則允許跟4位數(shù)字，前2位表示刀具號，后2位表示刀具補償號。例如：T0211表示用第二把刀具，其刀具偏置及補償量等數(shù)據(jù)在第11號地址中。為方便記憶，一般取與刀號相同的刀補號，如T0101，T0202。

4．S功能(格式：S4，S后可跟4位數(shù))用于控制帶動工件旋轉(zhuǎn)的主軸的轉(zhuǎn)速。實際加工時，還受到機床面板上的主軸速度修調(diào)倍率開關(guān)的影響。按公式：N=1000vc/

D，可根據(jù)某材料查得切削速度vc，然后即可求得N。例如：若要求車直徑為60?mm的外圓時切削速度控制到48?mm/min，則換算得：N?=?250r/min(轉(zhuǎn)/分鐘)，則在程序中指令為S250。車削中有時要求用恒線速加工控制，即不管直徑大小，其切向速度v為定值。這樣當進行直徑由大到小的端面加工時，轉(zhuǎn)速將越來越大，以致于可能會產(chǎn)生因轉(zhuǎn)速過大而將工件甩出的危險，因此，就必須限制其最高轉(zhuǎn)速。當超出此值時，就強制截取在低于此極值的某一速度下工作。有的機床是通過參數(shù)來設(shè)置此值；而有的機床則利用G功能來指定，如：“G50S1600;”即表示限制最高轉(zhuǎn)速為1600r/min。2.3.2車床的編程方式

1．絕對編程方式和增量編程方式圖2-17編程方式示例絕對編程是指程序段中的坐標點值均是相對于坐標原點來計量的，常用G90來指定。增量(相對)編程是指程序段中的坐標點值均是相對于起點來計量的，常用G91來指定。如對圖2-17所示的直線段AB編程為：絕對編程：G90G01X100.0Z50.0;增量編程：G91G01X60.0Z?-100.0;圖2-17編程方式示例注：在某些機床中用X、Z表示絕對編程，用U、W表示相對編程，允許在同一程序段中混合使用絕對和相對編程方法。如上圖直線AB，可用：絕對：G01X100.0Z50.0；相對：G01U60.0W?-100.0;混用：G01X100.0W?-100.0；或G01U60.0Z50.0;這種編程方法不需要在程序段前用G90或G91來指定。

2．直徑編程與半徑編程當?shù)刂稾后所跟的坐標值是直徑時，稱直徑編程，如前所述直線AB的編程例子。當?shù)刂稾后所跟的坐標值是半徑時，稱半徑編程，則應(yīng)寫為：G90G01X50.0Z50.0;注：(1)直徑或半徑編程方式可在機床控制系統(tǒng)中用參數(shù)來指定，HNC—22T系統(tǒng)中可用G36指定直徑編程，用G37指定半徑編程。

(2)無論是直徑編程還是半徑編程，圓弧插補時R、I和K的值均以半徑值計量。2.3.3基本編程指令

1．G00、G01——點、線控制格式：G90(G91)G00X...Z...圖2-18點、線控制??G90(G91)G01X...Z...F...G00用于快速點定位、G01用于直線插補加工。如圖2-18所示從A到B，其編程計算方法如下：絕對：G90G00XxbZzb;增量：G91G00X(xb?-xa)Z(zb?-za);絕對：G90G01XxbZzbFf;

增量：G91G01X(xb?-xa)Z(zb?-za)Ff;

圖2-18點、線控制說明：

(1)在G00時，X、Z軸分別以該軸的快進速度向目標點移動，行走路線通常為折線。圖2-18所示的AB段，在G00時，刀具先以X、Z的合成速度方向移到C點，然后再由余下行程的某軸單獨地快速移動而走到B點。

(2)在G00時，軸移動速度不能由F代碼來指定，只受快速修調(diào)倍率的影響。一般地，G00代碼段只能用于工件外部的空程行走，不能用于切削行程中。

(3)?在G01時，刀具以F指令的進給速度由A向B進行切削運動，并且控制裝置還需要進行插補運算，合理地分配各軸的移動速度，以保證其合成運動方向與直線重合。在G01時的實際進給速度等于F指令速度與進給速度修調(diào)倍率的乘積。

HCNC－22T系統(tǒng)中G01指令還可用于在兩相鄰軌跡線間自動插入倒角或倒圓控制功能。圖2-19倒角控制圖例在指定直線插補或圓弧插補的程序段尾，若：加上C…，則插入倒角控制功能；加上R…，則插入倒圓控制功能。

C后的數(shù)值表示倒角起點和終點距未倒角前兩相鄰軌跡線交點的距離，R后的值表示倒圓半徑。如圖2-19所示幾段軌跡間，可使用倒角或倒圓控制功能編程。對應(yīng)部分程序為：

O0001

G91G01Z?-75.0R6.0;

X40.0Z?-10.0C3.0;

Z?-80.0;

M02;注：

(1)第二直線段必須由點B而不是從點C開始。

(2)在螺紋切削程序段中不得出現(xiàn)倒角控制指令。

(3)?X、Z軸指定的移動量比指定的R或C小時，系統(tǒng)將報警。圖2-19倒角控制圖例

2．G02、G03——圓弧控制圖2-20圓弧控制格式：G90(G91)G02X...Z...R...(I...K...)F...G90(G91)G03X...Z...R...(I...K...)F...如圖2-20所示弧AB，編程計算方法如下：絕對:G90G02XxbZzbRr1Ff；——R編程或

G90G02XxbZzbI(x1?-xa)/2K(z1-za)Ff;增量:G91G02X(xb-xa)Z(zb-za)Rr1Ff;或

G91G02X(xb-xa)Z(zb-za)I(x1-xa)/2K(z1-za)Ff;圖示弧BC，編程計算方法如下：絕對:G90G03XxbZzcRr2Ff;——R編程或G90G03XxbZzcI(x2?-xb)/2K(z2-zb)Ff;增量:G91G03X(xc-xb)Z(zc-zb)Rr2Ff;或G91G03X(xc-xb)Z(zc-zb)I(x2-xb)/2K(z2-zb)Ff;說明：

(1)?G02、G03時，刀具相對工件以F指令的進給速度，從當前點向終點進行插補加工；G02為順時針方向圓弧插補；G03為逆時針方向圓弧插補。圖2-20圓弧控制

(2)圓弧半徑編程時，當加工圓弧段所對的圓心角為0～180°時，R取正值，當圓心角為180°～360°時，R取負值。同一程序段中I、K、R同時指令時，R優(yōu)先，I、K無效。

(3)?X、Z同時省略時，表示起終點重合；若用I、K指令圓心，相當于指令了360°的?。蝗粲肦編程時，則表示指令為0°的弧。

G02(G03)I...;整圓G02(G03)R...;不動

(4)無論用絕對還是用相對編程方式，I、K都為圓心相對于圓弧起點的坐標增量，為零時可省略。(也有的機床廠家指令I(lǐng)、K為起點相對于圓心的坐標增量。)

3．G04——暫停延時格式：G04P... 后跟整數(shù)值，單位ms(毫秒)或G04X(U)... 后跟帶小數(shù)點的數(shù)，單位s(秒)由于在兩不同軸進給程序段轉(zhuǎn)換時存在各軸的自動加減速調(diào)整，可能導(dǎo)致刀具在拐角處的切削不完整。如果拐角精度要求很嚴，其軌跡必須是直角時，應(yīng)在拐角處使用暫停指令。例如：欲停留1.5s時，程序段為

G04X1.5;或G04P1500;

4．G20、G21——輸入數(shù)據(jù)單位設(shè)定，即單位制式(英制和公制)的設(shè)定

G20和G21是兩個互相取代的G代碼，機床出廠時將根據(jù)使用區(qū)域設(shè)定默認狀態(tài)，但可按需要重新設(shè)定。在我國一般均以公制單位設(shè)定(如G21)，常用于公制(單位:mm)尺寸零件的加工。如果一個程序開始用G20指令，則表示程序中相關(guān)的一些數(shù)據(jù)均為英制(單位：in/10)；在一個程序內(nèi)，不能同時使用G20與G21指令，且必須在坐標系確定之前指定。有些機床系統(tǒng)將本指令設(shè)置為斷電記憶狀態(tài)，一次指定，持續(xù)有效，直到被另一指令取代，即使斷電再開也能保持上次設(shè)定狀態(tài)，對此必須注意在使用前檢查該指令功能的當前狀態(tài)。2.3.4編程實例

精車如圖2-21所示零件。圖2-21精車輪廓編程圖例該零件車削的整體程序由程序頭、程序主干和程序尾組成。一般地，程序頭包括程序番號，建立工件坐標系，啟動主軸，開啟切削液，從起刀點快進到工件要加工的部位附近等準備工作。程序主干則是由具體的車削輪廓的各程序段組成，有必要的話可含子程序調(diào)用。程序尾包括快速返回起刀點，關(guān)主軸和切削液，程序結(jié)束停機等。通用加工程序如下：若以工件右端軸心為原點，則程序如下：2.3.5程序輸入及上機調(diào)試現(xiàn)以HNC-22T系統(tǒng)為例介紹程序輸入與上機調(diào)試。

1．程序輸入與編輯修改

1)建立一個新程序在主菜單下按F1鍵選擇“程序”→“編輯程序F2”→“新建程序F3”進行。之后在光標處輸入程序號并回車，然后即可開始輸入編輯一個新程序。程序編寫完成后可按F4鍵“保存程序”。

2)調(diào)用一個已有的程序可在主菜單中選擇“程序F1”→“選擇程序F1”，屏幕即列出當前系統(tǒng)電子盤內(nèi)已有的程序文件，上下移動光標到需調(diào)入的程序文件名處回車即可，若當前頁沒有所需程序，可按“Pgup”、“Pgdn”前后翻頁查找；左右移動光標還可啟用RS232接口的由DNC傳送過來的程序或從軟盤驅(qū)動器中讀入程序。程序調(diào)入后即可開始編輯修改，完成后可按F4功能鍵“保存程序”。程序編輯修改時可先進行塊定義后利用進行塊復(fù)制、塊粘貼、塊移動和塊刪除的功能實施大范圍程序的編輯操作。對應(yīng)操作的快捷鍵組合分別為：ALT+B→定義塊首，ALT+E→定義塊尾，ALT+C→塊復(fù)制，ALT+V→塊粘貼，ALT+X→塊剪切。

HNC-22T數(shù)控系統(tǒng)要求程序文件名必須以“O”作為開頭的第一個字母，否則程序文件無法在選擇列表中列出。另外，程序文件內(nèi)容的第一行應(yīng)為“%”或“O”后跟1～4位數(shù)字，不要像FANUC系統(tǒng)那樣以“%”或以“%Oxxxx”作首行；程序中盡量避免寫入系統(tǒng)不能識別的指令，程序最后應(yīng)以“M02”或“M30”作結(jié)束。

2．程序校驗與自動運行

HNC早期版本對編輯的程序和自動運行的程序分別使用兩個不同的通道，它們各自獨立存放，當前編輯通道的程序需要在工作通道重新調(diào)用確認方可自動運行。反之，要編輯當前自動運行的程序，必須停止運行后在編輯通道重新調(diào)用確認，編輯修改后再在工作通道重新調(diào)用方可。HNC-22?系統(tǒng)將編輯和自動運行合并到一個通道中，當前使用的程序只有一個，編輯修改后即可重新運行。調(diào)入或編輯修改好一個想要運行的程序后，可在操作面板上選擇“自動”模式，然后在“程序”子菜單層中選擇“程序校驗F5”，再按操作面板上的“循環(huán)啟動”鍵進行自動校驗運行。運行時可按“F9顯示切換”來切換主顯示區(qū)的顯示信息內(nèi)容(包括坐標顯示、程序內(nèi)容顯示、圖形軌跡顯示等)。程序校驗主要用以在自動運行前對輸入的程序進行語法檢查和軌跡核查，確保程序正確。如果校驗無誤，裝夾上工件并對好刀后，可在操作面板上選擇“自動”模式，然后在“程序”子菜單層中選擇“重新運行F7”，再按操作面板上的“循環(huán)啟動”鍵進行自動加工運行。首次運行時，最好選擇操作面板上的“單段”模式，并將快進和進給倍率調(diào)低，然后按“循環(huán)啟動”執(zhí)行程序，這樣可更好地檢查對刀是否正確，以避免因?qū)Φ恫粶识霈F(xiàn)撞刀的危險。如中途想暫停運行，可按機床面板上的“進給保持”鍵，則X、Z軸方向的進給將暫時停止，直至再按“循環(huán)啟動”時便可繼續(xù)執(zhí)行。若想徹底中斷程序的繼續(xù)運行，可選擇菜單鍵的“F6停止運行”來結(jié)束自動運行。2.4車削循環(huán)程序編寫與調(diào)試車削循環(huán)編程通常是指用含G功能的一個程序段來完成本來需要用多個程序段指令的加工操作，從而使程序得以簡化。車削循環(huán)一般用在去除大部分余量的粗車加工中。2.4.1簡單車削循環(huán)

1．G80——外圓車削循環(huán)格式：G90(G91)G80X...Z...I...F...算法：G90G80XxbZzbI(xc/2?-xb/2)Ff或G91G80X(xb-xa)Z(zb-za)I(xc/2-xb/2)Ff如圖2-22所示，刀具從循環(huán)起點A開始，按著箭頭所指的路線行走，先走X軸快進(G00速度，用R表示)到外圓錐面切削起點C后，再工進切削(F指令速度，用F表示)到外圓錐面的切削終點B，然后軸向退刀，最后又回到循環(huán)起點A。當用絕對編程方式時，X、Z后的值為外圓錐面切削終點的絕對坐標值；當用增量編程方式時，X、Z后的值為外圓錐面切削終點相對于循環(huán)起點的坐標增量。而無論用何種編程方式，I后的值總為外圓錐面切削起點(并非循環(huán)起點)與外圓錐面切削終點的半徑差(起點半徑?-?終點半徑)。當I值為零省略時，即為圓柱面車削循環(huán)。X、Z、I后的值都可正可負，也就是說，本固定循環(huán)指令既可用于軸的車削，也可用于內(nèi)孔的車削，如圖2-23所示。圖2-22外圓車削循環(huán)圖2-23不同I值時的情形

2．G81——端面車削循環(huán)格式：G90(G91)G81X...Z...K...F...算法：G90G81XxbZzbK(zc-zb)Ff或

G91G81X(xb-xa)Z(zb-za)K(zc-zb)Ff如圖2-24所示，刀具從循環(huán)起點開始，按著箭頭所指的路線行走(先走Z軸)，最后又回到循環(huán)起點。當用絕對編程方式時，X、Z后的值為錐端面切削終點的絕對坐標值；當用增量編程方式時，X、Z后的值為錐端面切削終點相對于循環(huán)起點的坐標增量。而無論用何種編程方式，K?后的值總為錐面切削起點(并非循環(huán)起點)與錐面切削終點的Z坐標之差(起點Z?-?終點Z)。當K值為零省略時，即為端平面車削循環(huán)。X、Z、K后的值都可正可負，也就是說，本固定循環(huán)指令既可用于外部軸端面的車削，也可用于孔內(nèi)端面的車削，如圖2-25所示。圖2-24端面車削循環(huán)圖2-25不同K值時的情形例1如圖2-26及圖2-27所示零件。切削路線：第一刀A→B→C→D→A

第二刀A→E→F→D→A

第三刀A→G→H→D→A圖2-26外圓車削圖例圖2-27外圓車削圖例例2如圖2-28所示階梯軸零件，先用G80循環(huán)兩次車至f30的外圓柱面，再用G81循環(huán)四次車錐端面和前端f15的圓柱面。兩次車削循環(huán)的起點分別為a和A，設(shè)其坐標位置分別為：A(75,φ35)、a(72,φ45)，兩次的切削路線分別為矩形循環(huán)區(qū)a→b→a梯形循環(huán)區(qū)A→B→A用直徑、絕對方式編程(按T指令對刀)：O0008S400M03;T0101G90G00X45.0Z72.0M08;G80X38.0Z20.0F30.0;G80X30.0Z20.0;G00X35.0Z150.0M09;T0202；自動換刀G90G00X35.0Z75.0M08;G81X15.0Z65.0K-13.33F30.0;G81X15.0Z60.0K-13.33;G81X15.0Z55.0K-13.33;G81X15.0Z50.0K-13.33;M09;M05;M30;圖2-28階梯軸車削2.4.2粗車復(fù)合循環(huán)程序從前述簡單車削循環(huán)程序的使用中可知，要完成一個粗車過程，需要人工計算分配車削次數(shù)和吃刀量，再一段段地用簡單循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)，雖然這比用基本加工指令要簡單，但使用起來還是很麻煩。若使用復(fù)合車削循環(huán)則只須指定精加工路線和吃刀量，系統(tǒng)就會自動計算出粗加工路線和加工次數(shù)，因此可大大簡化編程工作。

1．G71——外圓粗車復(fù)合循環(huán)如圖2-29所示，工件成品形狀為A1－B，若留給精加工的余量為

u/2和

w，每次切削用量為

d，則程序格式為：G71U(

d)R(e)P(ns)Q(nf)X(

u)Z(

w)F(f)S(s)T(t)其中：

e為退刀量；

ns和nf分別為按A→A1→B的走刀路線編寫的精加工程序中的第一個程序行的順序號N(ns)和最后一個程序行的順序號N(nf)；

f、s、t為粗切時的進給速度、主軸轉(zhuǎn)速和刀補設(shè)定。此時，這些值將不再按精加工的設(shè)定。對于中間有凹槽的外圓粗車復(fù)合循環(huán)，HNC—22T提供如下程序格式：

G71U(

d)R(e)P(ns)Q(nf)E(

u)F(f)S(s)T(t)其中，

u為精加工余量，取X方向的等高距離，外徑切削時為正，內(nèi)徑切削時為負；其它參量含義同上。圖2-29外圓車削復(fù)合循環(huán)圖2-30端面車削復(fù)合循環(huán)

2．G72——端面粗車復(fù)合循環(huán)如圖2-30所示，工件成品形狀為A1→B。若留給精加工的余量為

u/2和

w，每次切削用量為

d，則程序格式為：G72W(

d)R(e)P(ns)Q(nf)X(

u)Z(

w)F(f)S(s)T(t)其中：

e為退刀量；

ns和nf分別為按A→A1→B的走刀路線編寫的精加工程序中的第一個程序行的順序號N(ns)和最后一個程序行的順序號N(nf)；

f、s、t為粗切時的進給速度、主軸轉(zhuǎn)速和刀補設(shè)定。若設(shè)定后，這些值將不再按精加工的設(shè)定值進行。

3．G73——環(huán)狀粗車復(fù)合循環(huán)如圖2-31所示，工件成品形狀為A1→B。該切削方式是每次粗切的軌跡形狀都和成品形狀類似，只是在位置上由外向內(nèi)環(huán)狀地向最終形狀靠近。其程序格式為：

G73U(

i)W(

k)R(m)P(ns)Q(nf)X(

u)Z(

w)F(f)S(s)T(t)其中：

m為粗切的次數(shù)；

i、

k分別為起始時X軸和Z軸方向上的緩沖距離；

u、

w分別為X軸(直徑值)和Z軸方向上的精加工余量；

ns和nf分別為按A→A1→B的走刀路線編寫的精加工程序中的第一個程序行的順序號N(ns)和最后一個程序行的順序號N(nf)；

f、s、t為粗切時的進給速度、主軸轉(zhuǎn)速和刀補設(shè)定。此時，這些值將不再按精加工的設(shè)定。圖2-31環(huán)狀車削復(fù)合循環(huán)2.4.3上機編程實例如圖2-32所示車削零件，分別采用粗車外圓、粗車端面和環(huán)狀車削復(fù)合循環(huán)三種方式編程并上機調(diào)試。圖2-32復(fù)合車削循環(huán)圖例

1．粗車外圓復(fù)合循環(huán)方式(A→A1→B→A)

O0009

G54G90G00X40.0Z5.0S500M03;

G71U1R2P100Q200X0.2Z0.2F50;

N100G00X18.0Z5.0;

G01X18.0Z?-15.0F30;

X22.0Z?-25.0;

X22.0Z?-31.0;

G02X32.0Z?-36.0R5.0;

G01X32.0Z?-40.0;

N200G01X36.0Z?-50.0;

G00X40.0Z5.0;M05;

M30;

2．粗車端面復(fù)合循環(huán)方式(A→A2→B1→A)

O0010

G54G90G00X40.0Z5.0S500M03;

G72W3R2P100Q200X0.2Z0.2F50;

N100G00X40.0Z?-60.0;

G01X32.0Z?-40.0F30;

X32.0Z?-36.0;

G03X22.0Z?-31.0R5.0;

G01X22.0Z?-25.0;

G01X18.0Z?-15.0;

N200G01X18.0Z1.0;

G00X40.0Z5.0;M05;

M30;

3．環(huán)狀復(fù)合循環(huán)方式(A→A1→B→A)

O0011

G54G90G00X40.0Z5.0S500M03;

G73U12W5R10P100Q200X0.2Z0.2F50;

N100G00X18.0Z0.0;

G01X18.0Z?-15.0F30;

X22.0Z?-25.0;

X22.0Z?-31.0;

G02X32.0Z?-36.0R5.0;

G01X32.0Z?-40.0;

N200G01X36.0Z?-50.0;

G00X40.0Z5.0;M05;

M30;注：在FANUC—0T系統(tǒng)中，由于絕對/相對坐標是由地址X、Z與U、W來決定的，當欲用增量表達坐標時不可能在同一程序行中出現(xiàn)兩個U、W，因此其G71、G72、G73程序格式都改用兩行書寫的格式，如G71格式為

G71U(

d)R(e)；

G71P(ns)Q(nf)X(

u)Z(

w)F(f)S(s)T(t)

FANUC—0T系統(tǒng)還必須使用G70P(ns)Q(nf)來做精車調(diào)用。以上粗車循環(huán)的程序例程是使用一把車刀完成粗、精車過程的，實際加工中需換刀做粗、精車，程序格式可參考下述格式：T0101；G90G0X…Z…; 走到循環(huán)起點G71U…; 粗車G0X…Z…; 走到換刀點T0202; 換刀G0X…Z…; 走到循環(huán)起點G70P…Q…; 精車(FANUC—0T用，HNC—22T不用)N…; 精車起始行…2.5螺紋車削程序的編寫與調(diào)試2.5.1基本螺紋車削指令G32

格式：G90(G91)G32X...Z...R...E...P...F/I...如圖2-33所示錐面螺紋段AB，其編程計算方法如下：絕對：G90G32XxbZzbRrEePpFf/Ii；增量：G91G32X(xb-xa)Z(zb-za)RrEePpFf/Ii；圖2-33螺紋車削表2-4是為獲得較好的螺紋切削質(zhì)量推薦的內(nèi)外螺紋牙深及進給次數(shù)。每次吃刀深度可用下面公式計算：螺紋車削編程實例：圖2-34圓柱螺紋車削編程圖例

例1

如圖2-34所示圓柱螺紋切削，螺紋導(dǎo)程為1.0mm，使用G54構(gòu)建工件坐標系。其車削程序編寫如下：

O0012

G54G90X70.0Z25.0S200M03;

G00X40.0Z2.0M08;

X29.3; 查表2-2得ap1=0.7mm

G32Z?-46.0F1.0;

G00X40.0;

Z2.0;

X28.9; ap2=0.4mm圖2-34圓柱螺紋車削編程圖例

G32Z?-46.0;

G00X40.0;

Z2.0;

X28.7; ap3?=0.2mm

G32Z?-46.0;

G00X40.0;

Z2.0;

X70.0Z25.0M09;

M05;

M30;例2如圖2-35所示錐螺紋切削，螺距1.5?mm,d1=2?mm,d2=1?mm。圖2-35錐螺紋編程圖例其車削加工程序如下：

O0013

G54G90X80.0Z150.0S200M03;

G90G00X50.0Z122.0M08;

X13.2; 查表2-2,ap1=0.8mm

G91G32X29.0Z?-43.0F1.5; 車螺紋第1刀(增量方式)

G00X7.0; 退刀至X?=50處

Z43.0; 退刀至Z?=?122.0處

G90X12.6; 吃刀ap2=0.6mm

G32X41.6Z79.0; 車螺紋第2刀

G00X50.0;

Z122.0;

X12.2;

G32X41.2Z79.0; ap3=0.4mm

G00X50.0;

Z122.0;

X12.04; ap4=0.16mm

G32X41.04Z79.0;

G00X50.0;

Z122.0;

X80.0Z150.0M09;

M05;

M30;2.5.2螺紋車削的簡單固定循環(huán)G82

格式：G90(G91)G82X...Z...I...R...E...C...P...F...;

算法：G90G82XxbZzbI(xc/2-xb/2)RrEeCcPpFf;

G91G82X(xb-xa)Z(zb-za)I(xc/2-xb/2)RrEeCmPpFf;如圖2-36所示，刀具從循環(huán)起點開始，沿著箭頭所指的路線行走，最后又回到循環(huán)起點。當用絕對編程方式時，X、Z后的值為螺紋段切削終點的絕對坐標值；當用增量編程方式時，X、Z后的值為螺紋段切削終點相對于循環(huán)起點的坐標增量。但無論用何種編程方式，I后的值總為螺紋段切削起點(并非循環(huán)起點)與螺紋段切削終點的半徑差。當I值為零省略時，即為圓柱螺紋車削循環(huán)。圖2-36螺紋車削簡單循環(huán)和前面介紹的G80、G81等簡單循環(huán)一樣，螺紋車削循環(huán)也包括四段行走路線，其中只有一段是主要用于車螺紋的工進路線段，其余都是快速空程路線。采用簡單固定循環(huán)編程雖然可簡化程序，但要車出一個完整的螺紋還需要人工連續(xù)安排幾個這樣的循環(huán)。比如前述例圖2-34、圖2-35的螺紋加工，若采用固定循環(huán)指令，則程序可這樣編寫：2.5.3車螺紋復(fù)合循環(huán)G76

格式：G76C(m)R(r)E(e)A(a)X(U)Z(W)I(i)K(k)U(d)V(dmin)Q(

d)F(f);

如圖2-37為車螺紋復(fù)合循環(huán)的加工路線及參數(shù)表達的示意圖。圖2-37螺紋車削復(fù)合循環(huán)按照車螺紋的規(guī)律，每次吃刀時的切削面積應(yīng)盡可能保持均衡的趨勢，因此相鄰兩次的吃刀深度應(yīng)按遞減規(guī)律逐步減小，本循環(huán)方式下，第一次切深為

d，第n次切深為

d，相鄰兩次切削深度差為(

d?

d

)。若鄰次切削深度差始終為定值的話，則必然是隨著切削次數(shù)的增加切削面積逐步增大，有的車床為了計算簡便而采用這種等深度螺紋車削方法，這樣螺紋就不易車光，而且也會影響刀具壽命。前例圖2-34的螺紋車削用復(fù)合循環(huán)編程如下：O0014T0101;S200M03;G90G00X40.0Z2.0M8;G76C2R

-

2E1A60X28.7Z

-

46.0K0.649U0.1V0.1Q0.35F1.0;G90G00X70.0Z25.0M9;M05;M30;2.5.4標準管螺紋及其加工編程管螺紋是錐螺紋的典型應(yīng)用，有圓柱內(nèi)螺紋與圓錐外螺紋組成“柱/錐”配合和內(nèi)外圓錐螺紋組成的“錐/錐”配合兩種方式，一般米制管螺紋的錐度角為1°47′24″。和直螺紋不同，管螺紋通常帶有自密封旋合功能，即內(nèi)外螺紋是越旋越緊，只能實現(xiàn)部分螺紋段的旋合，標準旋合長度為外螺紋小端至外螺紋基面的距離，內(nèi)螺紋外端面即為內(nèi)螺紋的基面，管螺紋是按基面尺寸數(shù)據(jù)進行標注的。米制管螺紋尺寸關(guān)系如圖2-38所示，表2-5是部分標準米制管螺紋的尺寸數(shù)據(jù)。圖2-38米制管螺紋尺寸關(guān)系由于管螺紋標準尺寸數(shù)據(jù)表提供的是基面數(shù)據(jù)，不是錐螺紋編程所需的直觀數(shù)據(jù)，因此要按錐螺紋編程所需數(shù)據(jù)進行適當?shù)某叽缬嬎愫蠓娇伞?/p>

例編制加工圖2-39(a)所示ZM60的米制外錐螺紋的程序。尺寸關(guān)系換算如圖2-39(b)所示。螺尾處直徑：

Db=57.835+2×11×tg1.79°=58.52切削總長上直徑差：

I=26×tg1.79°=0.813使用G76復(fù)合車螺紋循環(huán)編制螺紋加工程序如下：

O0006

T0101;

G90G0X90Z4S300M3;

G76C2R

3E1.3A60X58.52Z

22I-

0.813K1.299U0.1V0.05Q0.45F2;

G00X100Z100M5;

M30;圖2-39編程圖例2.6刀具補償與換刀程序的處理刀具補償是補償實際加工時所用的刀具與編程時使用的理想刀具或?qū)Φ稌r用的基準刀具之間的差值，從而保證加工出符合圖紙尺寸要求的零件的。2.6.1刀具的幾何補償和磨損補償如圖2-40所示，刀具幾何補償是補償?shù)毒咝螤詈偷毒甙惭b位置與編程時理想刀具或基準刀具的偏移的；刀具磨損補償則是用于補償當?shù)毒呤褂媚p后刀具頭部與原始尺寸的誤差的。這些補償數(shù)據(jù)通常是通過對刀或檢測工件尺寸后采集到的，而且必須將這些數(shù)據(jù)準確地儲存到刀具數(shù)據(jù)庫中，然后通過程序中的刀補代碼來提取并執(zhí)行。圖2-40刀具的幾何補償和磨損補償?shù)堆a指令用T代碼表示。常用T代碼格式為：Txxxx，即T后可跟4位數(shù)，其中前2位表示刀具號，后兩位表示刀具補償號。當補償號為0或00時，表示不進行補償或取消刀具補償。若設(shè)定刀具幾何補償和磨損補償同時有效時，刀補量是兩者的矢量和。若使用基準刀具，則其幾何補償位置補償為零，刀補只有磨損補償。在圖示按基準刀尖編程的情況下，若還沒有磨損補償時，則只有幾何位置補償，

x=?

xj、

z=

zj；批量加工過程中出現(xiàn)刀具磨損后，則：

x=

xj+

xm、

z=

zj+?

zm；而當以刀架中心作參照點編程時，每把刀具的幾何補償便是其刀尖相對于刀架中心的偏置量。因而，第一把車刀：

x=

x1、

z=

z1；第二把車刀：

x=

x2、

z=

z3。對某些數(shù)控系統(tǒng)來說，刀具的補償或取消刀補可以理解為是通過拖板的移動來實現(xiàn)的，執(zhí)行T指令時，將先讓刀架轉(zhuǎn)位，按前2位數(shù)字指定的刀具號選擇好刀具后，再按后2位數(shù)字對應(yīng)的刀補地址中刀具位置補償值的大小來調(diào)整刀架拖板位置，實施刀具幾何位置補償和磨損補償。如圖2-41所示，刀補移動的效果便是令轉(zhuǎn)位后新刀具的刀尖移動到上一基準刀具刀尖所在的位置上，使得新、老刀尖在工件坐標系中的坐標不變。事實上，Txxxx指令就是一個移動坐標原點來重建坐標系的問題，并不需要真正通過刀架移動來調(diào)整實現(xiàn)，只要由系統(tǒng)重置一下工件原點在機床坐標系中的坐標數(shù)據(jù)即可。圖2-41換刀時的自動調(diào)整

T代碼指令可單獨作一行書寫，也可跟在移動程序指令的后部。當一個程序行中同時含有刀補指令和刀具移動指令時，先執(zhí)行T代碼指令，后執(zhí)行刀具移動指令。2.6.2刀尖半徑補償雖然采用尖角車刀對加工及編程都很方便，但由于刀頭越尖就越容易磨損，并且當?shù)毒咛舛M給速度又較大時，可明顯地感覺出一般的輪廓車削將產(chǎn)生車螺紋的效果，即使減小進給速度，也會影響到加工表面的粗糙度。為此，精車時常將車刀刀尖磨成圓弧過渡刃。采用這樣的車刀車內(nèi)、外圓和端面時，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但轉(zhuǎn)角處的尖角肯定是無法車出的，并且在切削錐面或圓弧面時，會造成過切或少切，因此，有必要對此采用刀尖半徑補償來消除誤差。

1．刀尖半徑補償?shù)奶幚矸绞饺鐖D2-42(a)所示，有刀尖存在時，對刀尖按輪廓線A編程加工，即可以得到想要的輪廓?A，不需要考慮刀補；而用圓弧頭車刀時，若還按假想刀尖編程加工而又不考慮刀補，則實際切削得到的輪廓將是線?B，存在欠切現(xiàn)象。人工考慮刀補量進行編程時，應(yīng)對假想刀尖按軌跡線C進行刀位點計算；如果以刀尖圓弧中心為刀位點時則應(yīng)按圖2-42(b)所示補償后圓弧中心軌跡線E計算，只有這樣作預(yù)刀補編程，方可保證切削時得到要求的輪廓線A。而采用機床自動刀補時，可以直接按照軌跡A編程，再在程序中適當位置加上刀補代碼即可。相比而言，采用機床自動刀補要比人工預(yù)刀補編程方便。圖2-42刀尖半徑補償?shù)那樾?a)假想刀尖作刀位點；(b)刀尖圓弧中心作刀位點

1)人工預(yù)刀補編程的算法以刀尖圓弧中心為刀位點計算刀補的算法和銑床刀具半徑補償一樣，將所有線廓均勻向外(或向內(nèi))擴大(或縮小)一個刀尖圓弧半徑后重新計算交點即可；對于使用假想刀尖作刀位點時刀補算法則比較麻煩，需要有選擇性的對錐面和圓弧成型面按照如圖2-43所示的算法原理進行計算。對于錐面，應(yīng)按如圖2-43(a)所示，將實際輪廓斜線偏移f=ΔZ·sin

的間距后得到假想斜線，再以該假想斜線與其他線求出假想刀尖點后進行編程；對于圓弧面應(yīng)按如圖2-43(b)所示，將圓心由O移到O

，以半徑分別為R+r(凸圓弧)或R

r(凹圓弧)的假想圓弧線與其他線求交點后進行編程。圖2-43假想刀尖補償?shù)乃惴ㄔ?a)錐面加工；(b)圓弧加工

2)機床自動刀補的編程處理利用機床自動進行刀尖半徑補償需要使用G40、G41、G42指令。當系統(tǒng)執(zhí)行到含T代碼的程序指令時，僅僅只是從中取得了刀具補償?shù)募拇嫫鞯刂诽?其中包括刀具幾何