数控车床的程序设计第3章

1、第3章 数控车床的程序设计3.1 数控车床的概述 加工各种复杂回转体零件，只需两坐标联动。 主运动 主轴的回转运动，由直流或交流测速电机驱动。 在主传动系统装有主轴脉冲发生器，检测主轴的转速。 进给运动 刀架的纵、横（Z,X）向运动，由伺服电动机驱动。3.2 数控车床的编程基础 以FANUC-0T系统的数控车床为例。3.2.1 数控车床的编程特点（1)在一个程序段中可以采用绝对值编程、增量值编 程或混合编程。（2)工件径向尺寸X以直径量表示，当用增量值编时， 以径向实际位移量两倍表示。（3）为提高工件径向尺寸精度，X方向的脉冲当量经 常是Z向的一半。（4）棒料毛坯加工余量大，为简化编程，数控系

2、统常 备有“固定循环”可进行多次重复循环切削。（5）为提高加工精度，需要对车刀刀尖圆弧半径进行 补偿。3.2.2 数控车床的编程规则 X、U坐标值=2*实际位移量 Z、W坐标值=实际位移量 如图3-1所示 绝对值编程： 轨迹（终点）X、Z坐标值都相对于工件 坐标系原点的绝对尺寸。 增量值编程： 轨迹（终点）U、W坐标值都相对于前一 点（起始点）的增量尺寸。如图3-1所示，刀具从坐标原点O依次运动到D。绝对值方式编程：N10 G01 X40. Z10. F120 N10 G01 X40. Z10. F120 ；O OA A N20 X80. Z30. N20 X80. Z30. ；A A B B

3、 N30 X120. Z40. N30 X120. Z40. ；B B C C N40 X60. Z80. ；C D DN50 M02 ；增量值方式编程:N10 G01 U40. W10.F120 ; O A AN20 U40. W20. ; A B BN30 U40. W10. ；B C CN40 U-60.W40. ；C D DN50 M02 ；3.2.3 程序原点和坐标值程序原点工件坐标系原点，在主轴轴线 （或工件回转中心）与工件右端面的 交点上。如图3-2所示。Z轴为主轴轴线，刀具远离工件的方向为 正+Z。X轴为工件半径方向，指向刀架，刀具远 离工件方向为正+X。注意：坐标值一定要带小

4、数点。 带小数点坐标值单位为mm。 不带小数点坐标值单位为um。3.3 数控车床常用指令3.3.1 F指令每转进给量G95 F_ ；主轴每转进给量，单位为 mm/r 例：G95 F0.2 ；表示进给量为0.2 mm/r每分钟进给量G94 F_ ；单位为mm/min。例：G94 F100；表示每分钟进给量 100mm/min3.3.2 S指令1.最高转速限制 G50 S_ ；表示主轴最高转速，单位为r/min 例：G50 S3000 ；表示最高转速限制为3000 r/min2.恒线速度控制 G96 S_ ；单位为 m/min。 例：G96 S150 ；表示切削点线速度控制在150 m/min3.

5、恒线速度取消 G97 S_ ；恒线速度取消后的主轴转速，若S未指 定，将保留 G96的最终值。 例：G97 S3000 ；表示恒线速度取消后的主轴转速 3000 r/min。3.3.4 M功能M00程序暂停，可按“启动”（CYCLE START）按 钮使程序继续运行。测量工件、工件调头、手动变速M01计划暂停，与M00作用相似，可用“任选停止” （OPT STOP）按钮选择M01是否有效。M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M08冷却液开M09冷却液关M30程序停止，程序复位到起始位置。3.3.5 G指令1.工件坐标系设置（1）指令格式 G50 X_ Z_；非运动指令，刀具不动设定 工件

6、坐标系。（数铣用G92） X、Z起刀点相对于工件原点位置坐标值。 该值在编程前就已通过对刀确定，随着起刀点 位置不同，（X，Z）数值也不同。 如图3-3所示 选工件右端面0点： G50 X150.0 Z20.0 ； 选工件左端面0点： G50 X150.0 Z100.0 ；（2）对刀问题 对于数车工件坐标系原点一般选择在工件右端面中心处，通常采用试切对刀法来确定每把刀具在工件坐标系中的位置。如图3-4 所示 2.快速定位 G00 刀具以数控系统预先设定的最快速度 移动到（X,Z）指定的位置。 指令格式： G00 X(U)_ Z(W)_ ； 如图3-5 所示 注意：刀具路径，避免与障碍物相碰。

7、绝对值编程： G00 X50.0 Z6.0 ； 增量值编程： G00 U-70.0 W-84.0 ； 3.直线插补 G01（1）指令格式 G01 X(U)_ Z(W)_ F_ ；如图3-6 所示 绝对编程：G01 X80.0 Z-80.0 F0.25 ； 增量编程：G01 U20.0 W-80.0 F0.25 ；说明：1）尺寸字地址决定坐标值取绝对编程还是增量 编程，或有数控系统的状态（G90，G91）决定。 2）F指令也是模态指令，它可用G00 指令取消。 如果G01指令之前和本程序段无F指令，则机 床不运动。因此，G01程序段中必须含有F指令 （2）G01车锥的方法 1）加工路线一：吃刀量

8、不变，需计算终刀距S=2aPL/(D-d) 图3-7 （a） 2）加工路线二：吃刀量变化。图3-7（b） 4.G01倒直角功能 指令格式： G01 Z(W)_ I_ F_ ； 图3-8（a）Z轴向X轴倒角 G01 X(U)_ K_ F_ ； 图3-8（b）X轴向Z轴倒角 5.G01倒圆角功能 指令格式：G01 Z(W)_ R_ F_ ； 图3-9（a）Z轴向X轴倒圆角 G01 X(U)_ R_ F_ ； 图3-9（b）X轴向Z轴倒圆角 例3-1 加工图3-10所示零件的轮廓，程序如下： 1）毛坯：40X100 mm 45号钢棒料2）刀具：T0190度外圆车刀 T02切断刀（刃宽4mm） T03

9、螺纹刀3）刀位补正： X Z R T0101 -260.000 -495.833 0 T0202 -260.000 -500.000 0 T0303 -260.000 -500.000 0 4) 数控加工程序（数控加工程序（NC代码）代码）O0310T0101G00X100.Z50.M03S800X42.Z2.G71U2.R1.G71P1Q2U0.3W0.2F200N1G00X10.G01Z-11.R5.F100 ；G01车外圆带车外圆带(G02)圆弧指令圆弧指令G01X25. ；添加一个过渡直线指令；添加一个过渡直线指令 G01X38.Z-15. ；G01车端面带车端面带C4倒角指令倒角指令

10、Z-25.N2X42.G70P1Q2G00X100.Z50.T0202G00X45.Z-25.G01X1.F80X45.G00X100.Z50.M30 6.G02/G03指令 （1）圆弧顺逆的判断圆弧起点相对圆心的增量坐标右下左上左上右下一、毛坯：85X150 棒料 刀位偏置 X Z二、刀具：T0101 90度外圆车刀 -260 -445.833 T0202 螺纹刀 -260 -450.000 T0303 刃宽4mm切断刀-260 -450.000 T0404 18钻头 -480 -310.000 T0505 镗刀 -495 -310.000三、程序注释%1000 ;程序头（华中世纪星HNC-

11、21T系统）M06T0101 ;换外圆车刀G00X100Z150 ;换刀点M03S800 ;主轴正转300r/minG00X87Z0 ;下刀G01X0F100 ;平端面G00X100Z150M05 ;退回到换刀点主轴停转M06T0404 ;换18钻头G00X0M03S250 ;下刀主轴正转250r/minZ2 ; 快速接近工件G01Z-60F240 ;钻孔G00Z120 ;快退出X100M05 ;回换刀点M06T0505 ;换镗刀G00X24Z2M03S800 ;下刀主轴正转800r/minG01Z0F150 ;接近工件G02X20Z-2R2 ;镗R2圆弧G01Z-45 ;镗20圆孔X17 ;

12、让刀G00Z150 ;快退出X100M05 ;回换刀点主轴停M06T0101 ;换外圆车刀G00X87Z2M03S800 ;到G71循环起点主轴正转800r/minG71U2R1P10Q20X0.3Z0.2F200 ;G71粗车循环N10G00X28 ;精车起始下刀G01Z0F150 ;到R6圆弧起点G03X40Z-6R6 ;逆圆插补车R6圆弧G01Z-10 ;直线插补到R8圆弧起点G02X56Z-18R8 ;顺圆插补车R8圆弧G03X80Z-30R12 ;逆圆插补车R12圆弧G01Z-50 ;车%80外圆N20X87 ;精车结束抬刀G00X100Z150M05 ;回换刀点主轴停M06T030

13、3 ;换切断刀G00X82Z-44M03S400 ;到切断起点主轴正转400r/min G01X75F100 ;预切槽 G00X82 ;抬刀W2 ;窜刀G01X80 ;下刀到R2圆弧起点G03X76W-2R2 ;逆圆插补车R2圆弧G01X22 ; 切断G00X82 ;退刀X100Z150 ;回换刀点M30 ;程序结束（2）说明：1）绝对编程时，圆弧终点坐标（X,Z）为工件坐标系中的坐标值，增量编程时，圆弧终点坐标（U,W）为圆弧终点相对起点的增量坐标值(U为实际位移量的二倍)。2）圆心坐标（I,K）为圆弧起点到圆弧中心所作矢量沿（X,Z）向分矢量。3）在同一半径下，规定： 圆心角180时，用“

14、+R”表示。 圆心角 180时，用“-R”表示。4）用R指定圆心位置时，不能描述整圆如图3-12所示G02应用实例：(1)用I、K表示圆心位置 1）绝对编程： N03 G00 X20.0 Z2.0 ； N04 G01 Z-30.0 F80 ； N05 G02 X40.0 Z-40.0 I10.0 K0 F60 ； 2）增量编程： N03 G00 U-80.0 W-98.0 ； N04 G01 U0 W-32.0 F80 ； N05 G02 U20.0 W-10.0 I10.0 K0 F60 ；（2）用R表示圆心位置1）绝对编程： N03 G00 X20.0 Z2.0 ； N04 G01 Z-3

15、0.0.F80 ； N05 G02 X40.0 Z-40.0 R10.0 F60 ；2）增量编程： N03 G00 U-80.0 W-98.0 ； N04 G01 U0 W-32.0 F80 ； N05 G02 U20.0 W-10.0 R10.0 F60 ；如图3-13所示 G03 应用实例： （1）用I、K表现圆心位置 1）绝对编程： N04 G00 X28. Z2. ； N05 G01 Z-40. F80 ； N06 G03 X40. Z-46. I0. K-6. ； 2）增量编程： N04 G00 U-72.W-98. ； N05 G01 U0. W-42. F80 ； N06 G03

16、 U12. W-6. I0. K-6. ；（2）用R表示圆心位置1）绝对编程：N04 G00 X28. Z2. ； N05 G01 Z-40. F80 ； N06 G03 X40. Z-46. R6. ；2）增量编程：N04 G00 U-72. W-98. ； N05 G01 U0 W-42. F80 ； N06 G03 U12. W-6. R6. ；（3）G02/G03 车圆弧的方法 若想一刀就把圆弧车出来，吃刀量太大，容易打刀。所以 需要多次走刀加工，先将大部分余量切除，最后才车圆弧图3-14为车圆弧的车锥法切削路线（数值计算不方便，余量大）图3-15为车圆弧的车圆法切削路线（编程方便，空

17、行程时间长）7.刀尖圆弧自动补偿理想刀尖图3-16所示切削端面、外径、内径等与（X,Z）轴线平行或垂直 的表面时，不会产生加工误差。但切削倒角、锥面、圆弧时会 产生少切或过切现象的加工误差。图3-17所示 G41刀尖圆弧半径左补偿，逆着第三根轴沿着刀具运动的方向看， 刀具在工件的左侧进给。 G42刀尖圆弧半径右补偿，逆着第三根轴沿着刀具运动的方向看， 刀具在工件的右侧进给。 G40取消刀尖圆弧半径补偿。 在设置刀尖圆弧半径补偿时，还要设置刀尖圆弧位置编码，指定编码值的方法如图3-18所示。 例3-2 应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图3-19所示零件。答：刀尖位置编码：3 （后置式刀架，车外圆）1

18、）毛坯：100X150 mm 45号钢棒料2）刀具：T0190度外圆车刀 （刀片边长15mm，刀尖圆弧半径R0.5）3）刀位补正： X Z R T0101 -259.000 -445.333 0.5 4）数控加工程序（NC代码）O0319 ；图3-19 主程序T0101 ；换1号外圆车刀、1号刀补（X-259.0 Z-445.333 R0.5 T3）G00X150.Z50. ；快速点定位到换刀点M03S800 ；主轴正转800 r/mminG00X102.Z5. ；快速点定位到G71的循环起点G71 U2.R1. ；外径粗车循环吃刀(半径值)2mm,抬刀1mmG71 P1 Q2 U0.4 W0.2 F0.2 ；精车余量X向（直径量）0.4mm Z向0.2mmN1G00X58. ；（1）快速下刀到（X58,Z5）点G42 G01 Z0 F0.1. ；（2）建立刀尖圆弧半径右补偿X70. ；（3）车端面X78.Z-4. ；（4）车锥面（少切）X83. ；（5）车端面X85.Z-