第六章 数控车床编程

1、数控技术数控技术第六章第六章 数控车削编程数控车削编程第六章第六章 数控车床编程数控车床编程 6.3 6.3 数控车床编程数控车床编程6.2 6.2 数控车削工艺数控车削工艺6.1 6.1 数控车床编程特点及坐标系数控车床编程特点及坐标系6.4 6.4 数控车床编程综合实例数控车床编程综合实例 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。约占整个数控机床总数的 25%左右。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度

2、和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。 6.1 6.1 数控车床编程特点及坐标系数控车床编程特点及坐标系数控车削加工的内容数控车削加工的内容（a）端面切削）端面切削 （b）外轴肩切削）外轴肩切削 （c）锥面切削）锥面切削 （d）圆弧面切削）圆弧面切削 （e）车退刀槽）车退刀槽 （f）切断）切断 （g）镗孔）镗孔 （h）镗内锥孔）镗内锥孔 （i）钻孔）钻孔 （j）车削内、外螺纹）车削内、外螺纹 6.1.1数控车床的编程特点由于被加工零件的径向尺寸都是以直径值表示，所以直径方向用绝对值编程时，X以直径表示。当用增量值编程时，以径向实际位移量的两倍表示，并附上方向符号。在一个程序段中，根据

3、图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合使用编程。为提高工件的径向尺寸精度，X方向的脉冲当量经常是Z向的一半。由于车削加工常用棒料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，数控系统常备有不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上是一个半径不大的圆弧，因此为提高加工精度，需要对刀具半径进行补偿。主轴电机尾座宝塔带轮伺服电机伺服电机主轴脉冲编码器同步齿形带传动刀盘转位电机蜗杆副主轴纵轴丝杠横轴转位刀盘丝杠Z轴X轴液压缸数控车床传动系统数控车床的类型立式、卧式立式、卧式水平导轨、斜置导轨水平导轨、斜置导轨单刀架、双刀架单刀架、双刀架经济性、全功能

4、、车削中心经济性、全功能、车削中心数控车床数控车床卧式数控车床卧式数控车床立式数控车床立式数控车床单主轴单刀架单主轴单刀架双主轴双刀架双主轴双刀架数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统 坐标轴及运动方向 数控加工是基于数字的加工，刀具与工件的相对位置必须在数控加工是基于数字的加工，刀具与工件的相对位置必须在相应坐标系下才能确定。数控机床的坐标系统，包括坐标系、坐相应坐标系下才能确定。数控机床的坐标系统，包括坐标系、坐标原点和运动方向，对于数控工艺制定、编程及操作，是一个十标原点和运动方向，对于数控工艺制定、编程及操作，是一个十分重要的概念。分重要的概念。 统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可

5、使编程方便，统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给维修和使用带并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给维修和使用带来极大的方便。来极大的方便。ISOISO和我国都拟定了命名的标准。和我国都拟定了命名的标准。总则：总则： 数控机床上的坐标系是采用数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡右手直角笛卡儿儿坐标系。坐标系。X X、Y Y、Z Z直线进给坐标系按右手定直线进给坐标系按右手定则规定，而围绕则规定，而围绕X X、Y Y、Z Z轴旋转的圆周进给坐轴旋转的圆周进给坐标轴标轴A A、B B、C C则按则按右手螺旋定则右手螺旋定则判定。判定。

6、 基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定，拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋定则判定，拇指为X、Y、Z的正向，四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向。与+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向相应用带“”的+X、+Y、+Z、+A、+B、+C表示。注意：+X、+Y、+Z之间不符合右手直角笛卡儿定则。 由于数控机床各坐标轴既可以是刀具相对于工件运动，也可以是反之，所以ISO标准和我国的JB30521982部颁标准都规定：不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，或是工件运动、刀具静止，在确定坐标系时，一律看作是

7、刀具相对静止的工件运动。机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。坐标轴名（X、Y、Z、A、B、C）不带“”的表示刀具运动；带“”的表示工件运动。增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向。数控车床数控车床的对刀刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。确定刀位点的作确定刀位点的作用通俗的说，就是希望数控机床执行我们编制好的程序时，刀位点按我们预想的用通俗的说，就是希望数控机床执行我们编制好的程序时，刀位点按我们预想的路径从毛坯上去除多余的部分，最终加工出所需的零件轮廓。路径从毛坯上去除

8、多余的部分，最终加工出所需的零件轮廓。数控车床的对刀 数控车床机床坐标系，数控车床机床坐标系，刀具刀具远离工件远离工件的方向为的方向为Z轴轴正方正方向向，X轴的轴的正方向正方向是刀具是刀具远离主轴远离主轴的方向。的方向。数控车床的对刀 对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。关于对刀的定义：关于对刀的定义： 1 1、对刀是确定、对刀是确定该刀具该刀具的刀位点的刀位点在工件坐标系中的位置。在工件坐标系中的位置。 2 2、对刀是确定、对刀是确定机床机床坐标系和坐标系和编程编程坐标系（或坐标系（或工件工件坐标系）坐标系）之间的

9、之间的偏置值偏置值。机床坐标系机床坐标系 参考点参考点 参考点是机床上的一个固定点。参考点是刀具能够退离到的一参考点是机床上的一个固定点。参考点是刀具能够退离到的一个固定不变的极限点，该点在机床出厂前已经调整好（图中点个固定不变的极限点，该点在机床出厂前已经调整好（图中点O2O2刀架中心即为刀架中心即为参考点），其位置由机械挡块或行程开关来确定。通过开机后回参考点操作刀参考点），其位置由机械挡块或行程开关来确定。通过开机后回参考点操作刀架中心压下行程开关来建立起以机床原点为原点，以参考点为最大行程的机床架中心压下行程开关来建立起以机床原点为原点，以参考点为最大行程的机床坐标系。坐标系。机床坐标

10、系机床坐标系 机床坐标系机床坐标系 以机床原点为坐标系原点建立起来的以机床原点为坐标系原点建立起来的X X、Z Z轴直角坐标系，称为轴直角坐标系，称为机床坐标系。车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。机床坐标系机床坐标系。车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。 数控车床的参考点和机床坐标系数控车床的参考点和机床坐标系 刀架中心压下机械挡块或行程开关即到达参考点就建立了刀架中心压下机械挡块或行程开关即到达参考点就建立了机床坐标系

11、。机床坐标系。 如左图回参考如左图回参考点后车床数控面点后车床数控面板显示器显示：板显示器显示： 工件坐标系工件坐标系 v 工件坐标系（编程坐标系）工件坐标系（编程坐标系）v 编程坐标系：在根据零件图形几何形体上各要素的位置进行编程坐标系：在根据零件图形几何形体上各要素的位置进行编程计算时，所建立的坐标系称为编程坐标系，其坐标原点即为编程计算时，所建立的坐标系称为编程坐标系，其坐标原点即为程序原点。程序原点。v 工件坐标系：而把程序应用到机床上，则其编程坐标系就表现工件坐标系：而把程序应用到机床上，则其编程坐标系就表现为工件坐标系，其坐标原点就称之为工件原点。为工件坐标系，其坐标原点就称之为工

12、件原点。( (对刀对刀就是找到就是找到工件原点或称程序原点在工件原点或称程序原点在机床坐标系机床坐标系中的位置中的位置) )v 在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上，由对刀在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上，由对刀操作建立工件坐标系和机床坐标系之间的相互联系。操作建立工件坐标系和机床坐标系之间的相互联系。 数控车床的对刀 零件零件设计图纸设计图纸 数控车床的对刀 确定编程原点和编程坐标系确定编程原点和编程坐标系 数控车床的对刀关于对刀的定义：关于对刀的定义： 1 1、对刀是确定、对刀是确定该刀具该刀具的刀位点的刀位点在工件坐标系中的位置。在工件坐标系中的位置。 2 2、对刀是

13、确定、对刀是确定机床机床坐标系和坐标系和编程编程坐标系（或坐标系（或工件工件坐标系）之坐标系）之间的间的偏置值偏置值。数控车床的对刀 数控车床常用的对刀方法有三种：数控车床常用的对刀方法有三种：试切对刀试切对刀、机械对刀仪对刀、机械对刀仪对刀（接触式）、光学对刀仪对刀（非接触式）（接触式）、光学对刀仪对刀（非接触式） 试切法试切法对刀方法对刀方法 对刀对刀就是确定该刀的刀位点在工件就是确定该刀的刀位点在工件坐标系中的位置。坐标系中的位置。O(b) 确定刀尖在确定刀尖在X向的位置向的位置O(a) 确定刀尖在确定刀尖在Z向的位置向的位置L 根据试切后工件的尺寸确定该刀的刀位点的位置。根据试切后工件

14、的尺寸确定该刀的刀位点的位置。O(a) (a) 确定刀尖在确定刀尖在Z Z向的位置向的位置LO(a) (a) 确定刀尖在确定刀尖在Z Z向的位置向的位置L 数控车床的对刀数控车床的对刀O(b) 确定刀尖在确定刀尖在X向的位置向的位置 dO(b) (b) 确定刀尖在确定刀尖在X X向的位置向的位置 d数控车床的对刀v1.试切对刀数控车床的对刀v2.机械对刀仪对刀数控车床的对刀v3.光学对刀仪对刀6.2 6.2 数控车削工艺数控车削工艺 无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。 数控车削加工工艺与普通车削工艺电子基本原则上基本

15、相同，只是数控加工的整个过程都是自动运行的，因此，在数控车床上加工零件时，要把被加工工件的全部工艺过程，工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录下来。 所以相比起来：工序内容更复杂，工步安排更详尽。 工艺制定的合理与否直接影响程序编制、加工效率和加工精度。 主要包括零件图纸分析，装夹方式，各表面的加工顺序，刀具进给路线，刀具形状的选择以及切削用量的选择等。6.2.1 走刀路线的确定走刀路线是指加工过程中刀具（严格说是刀位走刀路线是指加工过程中刀具（严格说是刀位点）相对于被加工零件的运动轨迹。即刀具从对刀点）相对于被加工零件的运动轨迹。即刀具从对刀点（或机床原点）开始运动起，直至返回

16、该点并结点（或机床原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。刀具引入、返回等非切削空行程。确定走刀路线，主要是确定确定走刀路线，主要是确定粗加工及空行程的粗加工及空行程的走刀路线走刀路线，因为精加工切削过程的走刀路线基本上，因为精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。都是沿其零件轮廓顺序进行的。6.2.1 走刀路线的确定主要是确定粗加工的路线和空行程的路线。主要手段：1、尽量减少空行程距离一、巧设置循环起点 如图6-13b所示二、巧设换刀点 2、进给路线最短3、大余量

17、毛坯的阶梯切削进给路线 如图6-14所示4、完工轮廓的连续切削进给路线5、特殊的进给路线 如图6-16所示寻求最短路径加工路线寻求最短路径加工路线加加工工路路线线选择切入切出方向选择切入切出方向曲面加工路线曲面加工路线3 3轴联动加工轴联动加工2 2轴半联动加工轴半联动加工5 5轴联动加工轴联动加工切入切出方向切入切出方向巧妙安排空行程进给路线巧妙安排空行程进给路线 对数控冲床、钻床等加工机床，其空行程执对数控冲床、钻床等加工机床，其空行程执行时间对生产率的提高影响较大。行时间对生产率的提高影响较大。（a a）（b b）（c c）A A图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改图的走刀

18、路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用用B B图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。倍，提高了加工效率。A图图B图图选择切入切出方向选择切入切出方向 铣削时，铣削时，为减少接刀的为减少接刀的痕迹，保证轮痕迹，保证轮廓表面的质量，廓表面的质量，对刀具的切入对刀具的切入和切出要仔细和切出要仔细设计。设计。 铣削外轮廓铣削外轮廓时采用外延法。时采用外延法。曲面加工路线曲面加工路线数控铣床三坐标加工数控铣床三坐标加工图图a采用此加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，采用此加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单

19、，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。的直线度。 图图b采用此加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加采用此加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。 最终轮廓一次走刀完成最终轮廓一次走刀完成加加工工路路线线轮廓加工路线轮廓加工路线行切法行切法行切行切+ +环切法环切法环切法环切法最终轮廓一次走刀完成最终轮廓一次走刀完成如图如图a a为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中

20、的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用图间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用图b b的走刀的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图好的效果。图c c也是一种较好的走刀路线方式。也是一种较好的走刀路线方式。 行切法加工凹槽行切法加工凹槽行切法行切法+光整轮廓表面光整轮廓表面 加工凹槽加工凹槽环切法加工凹槽环切法加工凹槽曲面加工行切法曲面加工行切法数

21、控车削加工工艺路线的制定1.先粗后精2.先近后远3.刀具集中4.程序段最短5.走刀路线最短6.2.2 夹具和刀具的选择夹具一般使用各种卡盘 刀具的合理选择和使用，对于提高数控加工效率、降低生产成本、缩短交货期及加快新产品开发等方面有十分重要的作用。 使用好的刀具会增加成本，但效率的提高则会使机床费用和人工费用有很大程度的降低，这正是工业发达国家制造业所采用的加工策略之一。 数控车床所采用的可转位车刀，与通用车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床所使用的刀具 。 目前数控车床多采用硬质合金可转位车刀。（1）

22、数控加工常用刀具的种类及特点 根据刀具的结构可分为：1.整体式； 2.镶嵌式：包括刀片采用焊接或机夹式连接，机夹式又可以分为不转位和可转位两种；3.特殊形式，如复合刀具，减振刀具等。其中机夹式可转位刀具使用越来越广泛。 根据刀具的材料可分为：1.高速钢；2.硬质合金钢；3.陶瓷刀具；超硬刀具:4.立方氮化硼；5.金刚石刀具。 根据切削工艺可分为：1.车削刀具，包括外圆、内孔、螺纹、切割刀具等；2.钻削刀具，包括钻头、绞刀、丝锥等；3.镗削刀具；4.铣削刀具。（）可转位刀具的种类和用途可转位刀具是预先加工好带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。使用过程中，只要将刀

23、片的夹紧松开，转位或更换刀片，使新的切削刃进入加工位置，再经夹紧就可以继续使用了。与焊接式的刀具相比，其刀片成为独立的功能元件，切削性能得到了扩展和提高；机械夹固式避免了焊接工艺的影响和限制，更利于根据加工对象选择各种材料的刀片，并充分发挥了其切削性能；切削刃空间位置相对刀体固定不变，节省了换刀、对刀等辅助时间。可转位刀具的使用提高了工效，经济性好，专业化标准化生产。要求 特 点 目 的 精度高 采用M级或更高精度等级的刀片； 多采用精密级的刀杆； 用带微调装置的刀杆在机外预调好。 保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。 可靠性高 采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的

24、车刀； 采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其他结构。 断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑； 适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。 换刀迅速 采用车削工具系统； 采用快换小刀夹。 迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。 刀片材料 刀片较多采用涂层刀片。 满足生产节拍要求，提高加工效率。 刀杆截形 刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。 刀杆与刀架系统匹配。 杠杆式夹紧系统 1） 杠杆式夹紧系统 杠杆式夹紧系统是最常用的刀片夹紧方式。其特点为：定位精度高,切屑流畅,操作简便,可与其它系列刀具产品通用。2）

25、螺钉夹紧系统特点：适用于小孔径内孔以及长悬伸加工 选择刀片形状 刀片外形的选择 刀片外形与加工对象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃数等有关。一般外圆车削常用80 凸三角形（型）、四方型（型）和80 菱形（型）刀片。仿形加工常用 （型）、 菱形（型）和圆形（型）刀片。 刀尖角的大小决定了刀片的强度。刀尖角越大，刀尖强度越大。通常这个角度在35到90之间。图中R型圆刀片，在重切削时具有较好的稳定性，但易产生较大的径向力。 在工件结构形状和系统刚性允许的前提下，应选择尽可能大的刀尖角。大余量、粗加工应选择较大的刀尖角；反之在机床刚性和功率小、小余量、精加工时宜选择较小的刀尖角。刀杆头部形式的选择刀杆头

26、部形式按主偏角和直头、弯头共分1518种，各形式都规定了响应的代码，可以根据具体的情况选择。有直角台阶的工件，可选择主偏角大于或等于90的刀杆。一般粗车可选择主偏角45 90 的刀杆；精车可选择4575的刀杆；中间切入、仿形车刀可选择45 107.5 的刀杆工艺系统刚性好可选择较小值，工艺系统较差时可选择较大值。当刀杆为弯头结构时，即可以加工外圆也可以加工端面。右 端 面外圆车刀左 端 面外圆车刀尖 头外圆车刀切断刀切槽刀左螺纹车刀右螺纹车刀右内螺纹车刀左内螺纹车刀内孔切槽刀内孔车刀内 孔 刀 具外 圆 车 刀外 圆 车 刀座 套刀尖圆弧半径的选择 刀尖圆弧半径不仅影响切削效率，而且关系到被加

27、工表面的粗糙度及加工精度。从刀尖圆弧半径与最大进给量的关系看，最大进给量不应超过刀尖圆弧半径的80%。否则将恶化切削条件，甚至出现螺纹状表面和打刀等问题。 通常小余量、小进给的车削加工应采用小的刀尖圆弧半径，反之应采用较大的刀尖圆弧半径。粗加工时应注意：1.为提高刀刃的强度应选择大刀尖圆弧半径的刀片，大刀尖半径可以允许大进给，效率高。2 .在有振动倾向时，应选择较小的刀尖圆弧半径。3 .常用的刀尖圆弧半径一般是1.21.6mm4.作为经验，一般进给量可取刀尖圆弧半径的一半。精加工时应注意：1.精加工的表面质量不仅受刀尖圆弧半径的影响，而且受工件装夹稳定性、夹具和机床整体条件等因素的影响。2 .

28、在有振动倾向时，应选择较小的刀尖圆弧半径。3 .非涂层刀片比涂层刀片加工的表面质量高。6.2.3 切削用量的确定 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量和进给量（或进给速度）。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。 进给量切削速度(V)背吃刀量ap 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和生产成本。因此，在工艺系统刚度允许的情况下，选取较大的背吃刀量ap和进给量f，但不宜选取较高的切削速度v

29、c。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和生产成本，一般应选取较小的背吃刀量ap和进给量f，以及尽可能高的切削速度vc。具体数值应根据机床使用说明书、切削用量手册，并结合实际经验加以修正确定。主轴转速（切削速度）DVnc10001minmVc切削速度，mmD工件或刀具的直径， 切削速度为切削用量中对切削加工影响最大的因素。它对加工效率、刀具寿命、切削力、表面粗糙度、振动、安全等产生很大的影响。增大切削速度，可提高切削效率，减少表面粗糙度，但却使刀具的耐用度下降。 要综合考虑切削条件和要求，选择适当的切削速度，通常以经济切削速度切削工件。经济切削速度是指刀具耐用度确

30、定为60100min的切削速度。 确定切削速度可以根据刀具产品目录或切削手册，并结合实际经验加以修正确定。背吃刀量ap 背吃刀量ap主要根据机床、夹具、刀具和工件所组成的加工工艺刚性来确定。在系统刚性允许的情况下，应以最少的进给次数切净余量，最好一次切除全部的加工余量，以提高生产效率。 为了保证加工精度和表面粗糙度，一般都留有一定的精加工余量，其大小可以小于普通加工的精加工余量，一般取车削和镗削的精加工余量为0.10.5mm，铣削的精加工余量为0.20.8mm。进给量f或进给速度由于受数控机床输出转矩的限制，用增大进给量的方法提高切削效率更为有效。但增加进给量会对表面粗糙度或切屑处理产生影响。

31、粗加工时，影响进给量的选择的主要因素是工艺系统的刚度和高生产效率的要求。精加工时，影响进给量的选择的主要因素是加工精度和表面粗糙度的要求。因此在粗加工时，可选择较大的进给量；在精加工时，可选择较小的进给量。F可以通过面板上的倍率开关来修调也可以通过面板上的倍率开关来修调6.3 6.3 数控车削编程数控车削编程数控车床的编程特点在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合使用编程。由于被加工零件的径向尺寸都是以直径值表示，所以直径方向用绝对值编程时，X以直径表示。当用增量值编程时，以径向实际位移量的两倍表示，并附上方向符号。为提高工件的径向尺寸精度，X方向的脉冲

32、当量经常是Z向的一半。由于车削加工常用棒料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，数控系统常备有不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上是一个半径不大的圆弧，因此为提高加工精度，需要对刀具半径进行补偿。6.3.1 基本编程方法1、M功能（1）程序停止指令（M00） M00实际上是一个暂停指令。当执行有M00指令的程序段后，主轴停转、进给停止、切削液关、程序停止。程序运行停止后，模态（续效）信息全部被保存，利用机床的“启动”键，便可继续执行后续的程序。该指令经常用于加工过程中测量工件的尺寸、工件调头、手动变速等操作。（2）计划（选择）停止指令（M01） 该

33、指令的作用与M00相似，但它必须是在预先按下操作面板上的“选择停止”按钮并执行到M01指令的情况下，才会停止执行程序。如果不按下“选择停止”按钮，M01指令无效，程序继续执行。该指令常用于工件关键性尺寸的停机抽样检查等，当检查完毕后，按“启动”键可继续执行以后的程序。（3）程序结束指令（M02、M30） 该指令用在程序的最后一个程序段中。当全部程序结束后，用此指令可使主轴、进给及切削液全部停止，并使机床复位。M30与M02基本相同，但M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。（4）与主轴有关的指令（M03、M04、M05） M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓正转，是从主

34、轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；而主轴反转时，观察到的转向则相反。M05为主轴停止，它是在该程序段其他指令执行完以后才执行的。M00、M01、M02和M30的区别与联系: M00为程序无条件暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回JOG状态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态下，按下START键才能启动程序。 M01为程序选择性暂停指令。程序执行前必须打开控制面板上OP STOP键才能执行，执行后的效果与M00相同，要重新启动程序同上。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。 M02为主程序结束指令。执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却

35、液关闭。但程序光标停在程序末尾。 M30为主程序结束指令。功能同M02，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。（5）与切削液有关的指令（M07、M08、M09） M07为2号切削液（雾状）开或切屑收集器开，M08为1号切削液（液状）开或切屑收集器开，M09为切削液关。（6）与子程序有关的指令（M98、M99） M98为调用子程序指令，M99为子程序结束并返回到主程序的指令。M98 P 调用次数 子程序号 如是1可省略 一个程序段只允许出现一个M代码,如果出现两个或以上,只执行后一个M代码。2. F、S 、T功能S功能 S功能指令用于控制主轴转速。编程格式编程格式 S_

36、 S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。(1)最高转速限制编程格式编程格式 G50 S_;S后面的数字表示的是最高转速：r/min。例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。(2)恒线速控制 编程格式编程格式 G96 S_ S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。 例：G96 S180; 表示切削点线速度控制在180 m/min。 对图4-16中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在180 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000180(40)=1432 r/minB：n=1000180(

37、60)=955 r/minC：n=1000180(70)=819 r/min（3）恒线速取消 编程格式编程格式 G97 S_ S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。一般用于车螺纹和直径变化不大的场合。例：G97 S1500; 表示恒线速控制取消后主轴转速1500 r/min。 T功能 T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式编程格式 T T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。 例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。 00号刀补为零！F功能 F功能

38、指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。每转进给量和每分钟进给量。每转进给量1、编程格式编程格式 G99 F_; F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。 例：G99 F0.2; 表示进给量为0.2 mm/r。2、每分钟进给量 编程格式编程格式G98 F_; F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。例：G98 F100 表示进给量为100mm/min。 G99 和G98都是模态.一般车床默认每转进给量!3 绝对坐标编程与增量坐标编程 数控加工程序中表示几何点的坐标位置有绝对值和增量值两种方式。绝对值是以“工件原点”为基准来表示坐标位置。增量值是以相对于“前

39、一点”位置坐标尺寸的增量来表示坐标位置。在数控程序中绝对坐标与增量坐标可单独使用，也可在不同程序段上交叉设置使用，数控车床上还可以在同一程序段中混合使用，使用原则主要是看何种方式编程更方便。 绝对尺寸绝对尺寸 增量尺寸增量尺寸 在车床里，SIEMENS数控系统用G90和G91进行绝对值和增量值的切换，FANUC数控系统绝对值的坐标以地址X、Z表示，增量值的坐标以地址U、W分别表示X、Z轴向的增量，X轴向的坐标不论是绝对值还是增量值，一般都用直径值表示（称为直径编程），这时刀具实际的移动距离是直径值的一半。 数控铣床或加工中心大都以G90指令设定程序中X、Y、Z坐标值为绝对值，用G91指令设定X

40、、Y、Z坐标值为增量值。 绝对编程：绝对编程：G90 G01 X100.0 Z50.0; 增量编程：增量编程：G91 G01 X60.0 Z-100.0;注：在某些机床中用注：在某些机床中用X、Z表示绝对编表示绝对编程，用程，用U、W表示相对编程，允许在同表示相对编程，允许在同一程序段中混合使用绝对和相对编程一程序段中混合使用绝对和相对编程方法。如图直线方法。如图直线AB ,可用：可用：绝对绝对: G01 X100.0 Z50.0; 相对相对: G01 U60.0 W-100.0;混用混用: G01 X100.0 W-100.0; 或或 G01 U60.0 Z50.0; 常用G功能关于FANU

41、C 0T的几点说明:1. FANUC 0T的G功能一般有A、B、C三种类型，一般车床用A-type，铣床和加工中心使用B-type或 C-type。2.“00”组的为非模态或称非续效的指令，其他均为模态或称续效的指令。3.不同组的G代码可以在同一个程序段使用，但同组的G代码在同一个程序段使用后者有效。4. 带“”的G代码表示数控机床一开机后或者按下RESET键后，即处于该功能。4. 快速定位G00 G00是使刀具以系统预先设定的速度移动定位至所指定的位置。指令格式为：GOO X(U)_Z(W)_；其中：X、Z表示目标点绝对值坐标；U、W表示目标点相对前一点的增量坐标。如图6-21所示，刀具要快

42、速移动到指定位置，下图用GOO编程为：绝对坐标方式：GOO X50.0 Z6.0；增量坐标方式：GOO U-70.0 W-84.0；要特别注意的是，该指令的实际刀具路径通常如图所示，考虑刀具路径时应注意避免刀具与障碍物相碰。 （1）G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序规定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。（2）快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。（3）G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。（4）G00为模态功能，可由G01、G02、G03等同组功能注销注意：G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉5

43、直线插补G01G01是使刀具以指令的进给速度沿直线移动到目标点。指令格式为：G01 X(U)_Z(W)_F_；其中：X、Z表示目标点绝对值坐标；U、W表示目标点相对前一点的增量坐标，F表示进给量，若在前面已经指定，可以省略。通常，在车削端面、沟槽等与x轴平行的加工时，只需单独指定X(或U)坐标；在车外圆、内孔等与z轴平行的加工时，只需单独指定Z(或W)值。下图为同时指令两轴移动车削锥面的情况，用G01编程为：绝对坐标编程方式：G01 X80.0 Z-80.O FO.25 ；增量坐标编程方式：G01 U20.O W-80.O FO.25 ；说明：G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程，

44、由尺寸字地址决定，有的数控车床由数控系统当时的状态(G90、G91)决定。进给速度由F指令决定F指令也是模态指令，它可以用G00 、G02、G03等其他同组指令取消。如果在G01程序段之前的程序段没有F指令，而现在的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动。在程序中最先出现的差补指令（G01、 G02、G03 ）一定跟有F指令，否则出错。因此，G01程序中必须含有F指令。6.G02/G03指令指令格式： G02/G03 X(U)_Z(W)_I_K_F_； G02/G03 X(U)_Z(W)_R_F_；圆弧顺逆的判断 圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03。圆弧插补的

45、顺逆判断：沿圆弧所在平面(如XZ平面)的垂直坐标轴的负方向(Y)看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。 数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴，按右手定则的方法将Y轴也加上去来考虑。观察者让Y轴的正向指向自己(即沿Y轴的负方向看去)，站在这样的位置上就可正确判断X-Z平面上圆弧的顺逆时针了。 G02为顺时针方向圆弧插补，G03为逆时针方向圆弧插补。顺时针或逆时针是从垂直于圆弧加工平面的第三轴的正方向看到的回转方向。采用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示。当采用增量值编程时；圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用U、W表示。无论用绝对还是用

46、相对编程方式圆心坐标I、K为圆弧起点到圆弧中心所作矢量分别在X、Z坐标轴方向上的分矢量(矢量方向指向圆心)。本系统I、K为增量值，并带有“”号，当分矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取“”号。当用半径只指定圆心位置时，由于在同一半径值的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别二者，规定圆心角180时，用“R”表示。若圆弧圆心角180时，用“R”表示。用半径值指定圆心位置时，不能描述整圆。用I、K表示圆心位置，绝对值编程：N03 G00 X20.O Z2.O；N04 G01 Z-30.0 F0.4；N05 G02 X40.0 Z-40.0 I1O.O KO F60 ； 用I、K表示圆心

47、位置，增量值编程：N03 G00 U-80.O W-98.0；N04 G01 UO W-32.0 F0.4；N05 G02 U20.O W-10.0 I10.0 K0 F60 ； 用R表示圆心位置N04 G01 Z-30.O F0.4；N05 G02 X40.0 Z-40.O R10 F60 ；用I、K表示圆心位置，采用绝对值编程。N04 G00 X28.0 Z2.O；N05 G01 Z-40.0 F80；N06 G03 X40.O Z-46.0 I0 K-6.0 F0.4；采用增量值编程N04 G00 U-150.O W-98.0；N05 G01 U0 W-42.O F80；N06 G03

48、U12.0 W-6.0 10 K-6.0 F0.4；用R表示圆心位置，采用绝对值编程。N04 G00 X28.0 Z2.O；N05 G01 Z-40.0 F0.4；N06 G03 X40.0 Z-46.0 R6;.G02/G03车圆弧的方法：应用G02（或G03）指令车圆弧，若用一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。所以，实际车圆弧时，需要多刀加工，先将大多余量切除，最后才车得所需圆弧。下面介绍车圆弧常用加工路线 车锥法 车圆法 左图为车圆弧的车锥法切削路线。即先车一个圆锥，再车圆弧。但要注意，车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。确定方法如

49、左图所示，连接OC交圆弧于D，过D点作圆弧的切线AB。 右图为车圆弧的同心圆弧切削路线。即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。此方法在确定了每次吃刀量ap后，对90圆弧的起点、终点坐标较易确定，数值计算简单，编程方便，常采用。但空行程时间较长。 7、暂停 ( G04)作用：在两个程序段之间产生一段时间的暂停。格式： G04 P_；或 G04 X_；或 G04 U_；地址 P 或 X 给定暂停的时间， P 以毫秒为单位不能用小数点， X 可以以秒或毫秒为单位范围是 0.001-9999.999 秒。主要作用：1、在车沟槽或钻孔时，为使槽底或孔底得到准确的尺寸精度及光整的加工表面，在加工

50、到槽底或孔底时，应适当暂停一段时间，使工件旋转一周以上。2、在使用96（主轴以恒线速度回转）车削工件轮廓后，改以97（主轴以恒转速回转）车削螺纹时，暂停一段时间，使主轴转速回转平稳后再执行车削螺纹，以保证螺纹加工精度要求，使螺距恒定。6.3.4 刀具补偿功能与编程 (提前讲授) 具有刀具补偿时，编程可以不用考虑各刀具的长度和半径的影响，直接按图纸上工件轮廓基点的指标值来编程。 数控车床的刀具补偿包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿。 1、刀具位置补偿的作用一、当用多把刀具加工时，通过补偿来修正换刀后刀位点不重合的现象。二、在刀具出现磨损后，刀位点发生变化可通过修改刀补值来修正加工误差。三、同一把

51、刀具，重磨后再安装也会产生误差，可以通过刀补值的修正来修正加工结果。 编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，常用车刀片，其刀尖圆角半径一般是0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm。如图所示。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，如图所示。具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。 刀尖圆角R 刀尖圆角R造成的少切与过切 为了在不改变程序的前提下使刀具切削路径与工件轮廓一致，加工出尺寸正确

52、的工件，就要使用刀尖圆角自动补偿功能。G41、G42、G40 刀具半径补偿相关指令G40-取消刀具半径补偿，按程序路径进给。G41-左偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给。G42-右偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。 在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码，指定编码值的方法参考下图。 刀尖圆角R的确定方法 OFFSET 01 O0005 N0040NO. X Z R T01 025.036 002.006 000.400 102 024.052 003.500 000.800 203 015.036 004.082 001.000 004

53、010.030 002.006 000.602 405 002.030 002.400 000.350 306 012.450 000.220 001.008 507 004.000 000.506 000.300 6ACTUAL POSITION (RELATIVE)U 22.400 W 10.000W LSK刀补方式的确定G42G41G41G42在使用刀尖圆弧补偿功能必须注意：1、 G41或G42指令必须和G00或G01指令一起使用，当切削完成后必须用G40指令取消补偿。也就是刀尖圆弧补偿功能的建立和取消必须是直线段。2、必须在刀具半径补偿参数页面的刀尖半径处填入该刀尖半径值，数控机床会自

54、动计算出该移动的补偿量。3、必须在刀具半径补偿参数页面的假想刀尖处填入该把刀具的假想刀尖号码，作为刀具半径补偿之依据。4、假想刀尖方向是指假想刀尖点与刀尖圆弧中心点的相对位置关系，用09共10个号码来表示。5、工件有锥度、圆弧等必须在精车锥度或圆弧的前一个程序段建立半径补偿，一般在切入工件的程序段建立半径补偿。 6、指令刀尖半径补偿参数G41或G42后，刀具路径必须是单向递增或者单向递减。即指令G41或G42后，刀具路径如向Z轴负方向切削，就不允许往Z轴正方向移动，必须在往Z轴正方向移动前先使用G40取消刀尖半径补偿。7、建立刀尖半径补偿后，在Z轴的移动量必须大于刀尖半径值，在X轴的移动量必须

55、大于2倍刀尖半径值，因为车床使用直径编程。使用螺纹切削时应注意：1、主轴应指令恒转速（G97）为防止乱牙！2、螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段1和降速退刀段2。1=np/400 2=np/1800 使用时可以将计算值放大。 3、螺纹加工中的走刀次数和进刀量（切削深度）会直接影响螺纹的加工质量，螺纹加工中的走刀次数和进刀量可查阅相关资料。6.3.2 固定循环功能 固定循环是预先给定一系列操作，用来控制机床位移或主轴运转，从而完成各项加工。对非一刀加工完成的轮廓表面，即加工余量较大的表面，采用循环编程，以缩短程序段的长度，减少程序所占内存。固定循环一般分为单一形状固定循环和复合形状固定循环

56、。单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。单一固定循环 （G90 、G92 、G94 ）1轴向切削循环G90指令格式：G90 X(U)_Z(W)_ F_式中：X、Z- -圆柱面切削的终点坐标值；U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。 注意：使用切削循环指令时，刀具必须先定位到循环起点，再执行切削循环指令，且完成一次切削循环后，刀具仍回到此切削起点。循环切削指令为模态指令。（2）圆锥面切削循环 指令格式：G90 X(U)_Z(W)_R_ F_式中：R 为圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向

57、坐标，R值为负，反之为正。 径向切削循环 可以用于切削直端面和锥面。（1）直端面切削循环 指令格式：G94 X(U)_Z(W)_F_锥端面切削循环 指令格式：G94 X(U)_Z(W)_ R_F_2 复合固定循环 它应用于切除非一次加工即能加工到规定尺寸的场合，主要在粗车和多次加工切螺纹的情况下使用。如用棒料毛坯车削阶梯相差较大的轴，或切削铸、锻件的毛坯余量时，都有一些多次重复进行的动作。每次加工的轨迹相差不大。利用复合固定循环功能，只要编出最终加工路线，给出每次切除的余量深度或循环次数，机床即可自动地重复切削直到工件加工完为止。 1外径粗车循环 G71 它适用于圆柱毛坯料粗车外径和内孔毛坯料

58、粗车内径。编程格式编程格式： G71 U(d) R(e)； G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)； N（ns） ; .; .; N（nf） 式中：d-背吃刀量，半径值正值；e-退刀量；ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；u-X轴向精加工余量直径值外圆正值内孔负值；w-Z轴向精加工余量；f、s、t-F、S、T代码。 在使用粗加工固定循环G71、G72、G73指令后，必须使用G70指令进行精车，使工件达到所要求的尺寸精度和表面粗糙度。 在使用G71指令粗车内孔轮廓时，必须注意u必须为负值。 1、由循环起点C

59、到A点的只能用G00或G01指令，且不可有Z方向的运动。 2、车削轮廓必须单调增大或减小，也就是不能出现内凹轮廓。 注意如果FANUC其他系列的产品可能不是如此规定！2径向粗车循环 G72 它适用于当直径方向比轴向方向切除余量大的零件加工。编程格式编程格式： G72 W(d) R(e)； G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)； N（ns） ; .; .; N（nf） 式中：d-背吃刀量（注意是Z坐标的，正值）；e-退刀量；ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；u-X轴向精加工余量；w-Z轴向精加工余量；f

60、、s、t-F、S、T代码。3仿形粗车循环 G73 它适用于毛坯已基本成型的铸件和锻件的加工。如果仍使用G71或者G72，则浪费很多无效切削时间。编程格式编程格式： G72 U(i) W(k) R(d)； G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)； N（ns） ; .; .; N（nf） 式中：i:x轴方向退刀距离和方向，以半径值表示，当向+x轴方向退刀时，为正，反之为负。k：i:z轴方向退刀距离和方向，当向+z轴方向退刀时，为正，反之为负。d:粗切削次数 i和k为第一次车削时退离工件轮廓的距离和方向，确定该值时应参考毛坯的粗加工余量的大小，以使第一次走刀