第五章数控机床与编程new

1、数控机床与编程宁波大学工学院2013.2第五章 数控机床手工编程 第一节 手工编程的特点、方法与步骤第二节 数控车床手工编程第三节 数控铣床手工编程第四节 加工中心手工编程 本章要求本章要求第一节 手工编程的特点、方法与步骤 零件图工艺设计坐标计算编写程序制备控制介质二、手工编程的方法与步骤 第五章 数控机床手工编程 第一节 手工编程的特点、方法与步骤第二节 数控车床手工编程第三节 数控铣床手工编程第四节 加工中心手工编程 第二节 数控车床的编程2-1数控车床概述 加工范围：主要加工轴类、盘类等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、

2、扩、铰孔等操作。 特别适合复杂形状的回转体类零件的加工。一、数控车床的基本构成1.数控车床的机械构成 从机械结构看，数控车床没有脱离普通车床的结构形式，由床身、主轴箱、刀架进给系统、液压、冷却、润滑系统等部分。数控车床进给系统与普通车床有本质的区别： 没有传统的走刀箱、溜板箱和挂轮架，而是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀具实现了进给，大大简化了进给系统的结构。2.数控车床的特点传动链短刚性高轻拖动 数控车床的润滑都比较充分，大部分都采 用了油雾润滑。3.数控系统 数控车床的系统由CNC装置、输入输出设备、可编程控制器、主轴驱动单元和进给驱动装置以及位置测量系统等组成。二、数控车床的分类简

3、易型数控车床多功能数控车床数控车削中心 附加C轴，实现了铣床的一些功能。多功能数控车床多功能数控车床简易型数控车床三、数控车床加工特点1.节省调整时间2.操作方便3.具有程序存储功能4.采用机械手和棒料供给装置既省力又安全，并提高了自动化和操作的效率。5.加工合理化和工序集约化的数控车床可完成高速度高精度加工及复合加工的目的。1.节省调整时间快速夹紧卡盘减少了调整时间快速夹紧刀具减少了换刀的时间刀具补偿功能节省了刀具补偿的调整时间工件自动测量系统节省了测量时间并提高了加工质量由程序指令或操作盘的指令控制顶尖刀架的移动也节省了时间2.操作方便倾斜式的床身有利于切屑流动和调整压力、顶尖压力和滑动面

4、润滑油的供给，便于操作者操作机床宽范围主轴电机或内装式主轴电机省去了齿轮箱。高精度的伺服电机和滚珠丝杠间隙消除装置使进给速度快并有较高的准确性。具有切屑处理器采用数控伺服电机驱动数控刀架2-2数控车床编程知识一、数控车床的坐标系和运动方向1.机床坐标系和运动方向 数控车床坐标系以径向为X轴方向，纵向为Z方向，指向主轴箱的方向为Z轴的负向。 X坐标和Z坐标指令，在绝对坐标编程时使用代码X、Z；在用增量坐标编程时使用代码U和W。2.程序原点 程序原点是指程序中的坐标原点，即在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点，所以也称为“对刀点”3.机械原点（机床原点） 机械原点是由数控车床的结构所决定的，机械

5、原点设定以后，它就是一个固定的座标点。 每次启动机床之后，必须首先进行机械原点的复归操作，使刀架返回机械原点。回零的目的：回零的目的：消除屏幕显示的随机动态坐标，使机床有一个绝对的坐标基消除屏幕显示的随机动态坐标，使机床有一个绝对的坐标基准。准。机床重复加工以后，消除运动部件的积累误差。机床重复加工以后，消除运动部件的积累误差。二、数控车床编程方法 手工编程和自动编程1.数控车床编程知识N 程序段顺序号程序段顺序号G 准备功能指令准备功能指令X（U） X轴移动指令轴移动指令Z（W ） Z轴移动指令轴移动指令F 进给功能指令进给功能指令M 辅助功能指令或螺纹螺距辅助功能指令或螺纹螺距S 主轴功能

6、指令主轴功能指令T 工具功能指令工具功能指令N4： 代表第代表第4个程序段个程序段X（U）4.3：坐标可以用正负小数表示，小数点以前：坐标可以用正负小数表示，小数点以前4位数，位数，小数点以后小数点以后3位数。位数。F3.4： 进给速度可以用小数表示。进给速度可以用小数表示。小数点输入情况，用小数点形式输入的数据有意义，需要特别小数点输入情况，用小数点形式输入的数据有意义，需要特别注意。注意。X3.数据表示数据表示3mmX3 数据表示数据表示0.003mmX1.32数据表示数据表示1.320mm几种等效表示方法几种等效表示方法N0012 G00 M08 X0012.340N12 G0 M8 X

7、12.342.数控车床编程指令的种类和意义机能指令符号意义程序号码O（EIA）数控程序的编号程序段序号N程序段序号准备功能G制定数控机床的运动方式X、Z、U、W在各个坐标轴上的移动指令R圆弧半径、倒圆角C倒角量I、K圆弧中心的坐标进给功能F指定进给速度、指定螺纹的螺距主轴功能S指定主轴的回转速度工具功能T指定刀具编号，刀具补偿号辅助功能M指定辅助机能的开关控制P、U、X停刀时间指定程序号P指定程序执行的编号指定程序段序号P、Q指定程序开始执行和返回的程序段序号3.数控车床编程的特点 U及X坐标值，在数控车床的编程中是以直径方式输入的，即按绝对坐标编程时，X输入的是直径值，按相对坐标编程时，U输

8、入的是径向实际位移值的2倍，并附上方向符号（正向可省略）三、数控车床的各种指令 以标准型数控车床为例以标准型数控车床为例1.快速点定位 该指令命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标位置，无运动轨迹要求，不需要特别规定进给速度。 G00 X(U) Z(W) ; G00 X50.0 Z6.0；G00 U-70.0 W-84.0；G00 X50.0 W-84.0；G00 U-70.0 Z6.0；采用毫米输入在某一轴上相对位置不变时，可以省略该轴的移动指令。同一程序段中，绝对坐标和相对坐标可以混用刀具移动的轨迹不是标准的直线插补2.直线插补G01 该指令用于直线或斜线运动，可使数控车床沿X轴

9、、Z轴方向执行单轴运动，也可沿X、Z平明内任意斜线的直线运动。格式：G01 IP F ；G01 X60.0 Z-80.0F0.3；G01 U0 W-80.0F0.3；G01U0 Z-80.0F0.3；G01X60.0W-80.0F0.3； 直线插补指令G01在数控车床编程中还有一种特殊的用法：倒直角和倒圆。G01X80.0Z-80.0F0.3；G01U20.0W-80.0F0.3；3.圆弧插补指令G02 G03 该指令能使刀具沿着圆弧运动，切出圆弧轮廓。G02 顺时针圆弧插补G03逆时针圆弧插补格式： G02X Z I K F ； G02X Z R F ； G03X Z I K F ； G03

10、X Z R F ；G02G03程序段的含义考虑因素考虑因素指令指令含义含义1回转方向回转方向G02 刀具轨迹顺时针回转刀具轨迹顺时针回转G03刀具轨迹逆时针回转刀具轨迹逆时针回转2终点位置终点位置X、ZU、W加工坐标系中圆弧终点的坐标值加工坐标系中圆弧终点的坐标值3从圆弧起点从圆弧起点到圆弧中心到圆弧中心的距离的距离I、K从圆弧的起点到圆心的距离在各坐标轴的投从圆弧的起点到圆心的距离在各坐标轴的投影，有方向。影，有方向。圆弧半径圆弧半径R圆弧的半径，取小于圆弧的半径，取小于180度的圆弧部分度的圆弧部分G02 X50.0 Z-10.0 I20.K17.F0.3；G02 U30.0 W-10.0

11、 I20. K17.F0.3；G02 X50.0 Z-10.0 R27.0F0.3；G02 U30.0 W-10.0 R27.0F0.3； 图G03X50.Z-24.I-20.K-29.F0.3；G03U30.W-24.I-20.K-29.F0.3；G03X50.Z-24.R35.F0.3；G03U30.W-24.R35.F0.3；执行圆弧插补注意事项当I、K值为零时，该代码可以省略；圆弧在多个象限时，该指令可连续执行；在圆弧插补程序段内不能有刀具功能T指令。进给功能F指令指定切削进给速度，并且进给速度F控制沿圆弧方向的线速度。使用圆弧半径R值时，指定小于180度；当I、K和R同时被指定时，R

12、指令优先，I K值无效。4.螺纹切削指令G32G32指令能够切削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹（涡形螺纹）输入格式：G32 IP F ； F为螺纹螺距5.每转进给量指令每转进给量指令G99、每分钟进给量指令、每分钟进给量指令G98输入格式：G99 （F ）；）； 单位 mm/r 机床默认的方式输入格式：G98 （F ）；）；单位：单位：mm/min 该指令可以使刀具作短时间（几秒钟）无进给光整加工，主要用于车削环槽、不通孔以及自动化加工螺纹场合。6.暂停指令G04输入格式：G04 U ；G04 P ；G99 G04 U（P） ；指令暂停进刀的主轴回转数G98 G04 U（P） ；指令暂停进刀时间

13、7.自动回归原点指令G28 该指令使刀具返回到机械原点或经过某一中间位置，再回到机械原点。输入格式： G28X（U） Z（W） ；注意事项：X、U指令必须按直径值输；该指令用快速进给方式；8.工作坐标系设定指令、限定最高转速G50 该指令以程序原点为工作坐标系的中心，指定刀具出发点的坐标值。输入格式：G50X Z ； G50X200.0Z150.0；9.主轴功能指令和主轴转速控制指令G96 G97 G50主轴线速度恒定指令主轴线速度恒定指令 G96 m/min输入格式：输入格式：G96 S ；设定主轴线速度，即切削速度设定主轴线速度，即切削速度m/min注：注：G96与与G50必须成对使用。必

14、须成对使用。G96S150； 150m/minG50S1200； 1200r/min 当使用当使用G96G96指令时，当工件直径变化时主轴每分钟转数也指令时，当工件直径变化时主轴每分钟转数也随之变化，这样就保证切削速度不变，从而提高了切削质量随之变化，这样就保证切削速度不变，从而提高了切削质量直接设定主轴转数指令直接设定主轴转数指令G97 单位：单位：r/minG97S1500;10.刀具功能指令T 该指令可指定刀具及刀具补偿，地址符号为该指令可指定刀具及刀具补偿，地址符号为“T” T 刀具补偿号刀具补偿号 刀具序号刀具序号刀具的序号与刀盘上的刀具的序号与刀盘上的刀位号相对应；刀位号相对应；刀

15、具补偿包括形状补偿刀具补偿包括形状补偿和磨损补偿；和磨损补偿；刀具序号和刀具补偿号刀具序号和刀具补偿号不必相同，但是为了方不必相同，但是为了方便通常使他们一致。便通常使他们一致。11.进给功能指令FG32F ；G92F ；12.辅助功能指令（M指令）M01M00M02M03M04M05M08M09M10 卡盘夹紧M11 卡盘松开M12 尾座心轴伸出M13 尾座心轴退回M14 尾座本体松开M15 尾座本体锁紧M17 刀架正转M18 刀架反转13.刀具半径补偿功能G40G41G42 大多数全功能型的数控机床都具备半径自动补偿功能，因此，只要按照工件轮廓尺寸编程，再通过系统补偿一个刀具半径即可。（1

16、）.刀尖半径和假想刀尖的概念刀尖半径：车刀刀尖部分为一圆弧构成假象圆的半径，一般车刀均有刀尖半径，用于车外径或端面时，刀尖圆弧大小并不起作用，但用于车倒角、圆锥或圆弧时，则会影响精度。P点为该刀具的假想刀尖，实际上假想刀尖不存在。（2）.刀尖半径补偿模式的设定G40G41G42G40：解除刀尖半径补偿，应写在程序开始的一个程序段及取消刀具半径补偿的程序段，取消G41G42 G41：刀具半径左补偿，按刀具前进的方向，刀具在工件的左侧。G42：刀具半径右补偿，按刀具前进的方向，刀具在工件的右侧。刀尖半径补偿注意事项：G41G42指令不能与圆弧切削指令写在同一格程序段，可以与G01G00指令写在同一

17、程序段内必须用G40指令取消刀尖半径补偿。在使用G41G42指令模式下，不允许有两个连续的非移动指令，否则刀具在前面程序段终点的垂直位置停止，且产生过切或欠切现象。非移动指令：MSG04G50G96切端面时，为了防止在回转中心部位留下欠切削的小锥，在G42指令开始的程序段刀具应到达A点的位置。且XA R；加工终端接近卡盘或工件的端面时，指令G40为了防止卡爪或工件的端面被切，应在B点制定G40，ZB R；想在工件阶梯端面指定G40时，必须在刀具沿阶梯端面移动到F点，在指定G40，且XA R；在工件端面，开始刀尖半径补偿，必须在A点指定G42，且ZA R，开始切削圆弧时，必须从B点开始加入刀尖半

18、径补偿指令，且XB R；在G74-76G90-G92固定循环指令中不用刀尖半径补偿；在手动输入中不用刀尖半径补偿；在加工比刀尖圆弧半径小的圆弧内侧时，产生报警；在阶梯锥面连接处退刀时指定G40，在指定G40的程序段里使用反映斜面方向的I，K地址可以防止过切。输入格式：G00G40X Z I K ；XZB的坐标值 I为半径值I K代表端面的方向G00G40X Z I 20. K -10. ；G00G97G40S1000T0101M03；G00G42X0.；G01Z0.；X26.C1.；Z-10.；X40.Z-20.；Z-30.R2.；X50.C1.；14.单一固定循环G90G92G94 外径、内

19、径、端面、螺纹切削的粗加工，刀具要反复的执行相同的动作，才能切到工件要求的尺寸，为了简化程序，数控装置可以用一个程序段指定反复的切削，这就是固定循环功能。单一固定循环和复合固定循环指令单一固定循环G90外径、内径切削循环外经、内径及锥面粗加工固定循环G92螺纹切削循环G94端面切削循环复合固定循环G70精加工固定循环完成G71G72G73切削循环之后的精加工，达到尺寸G71外径、内径粗加工固定循环G72端面粗加工固定循环G73闭合切削固定循环G74Z方向的钻削循环G75X方向的切槽循环G76复合螺纹切削固定循环（1）外径、内径切削循环G90切削圆柱输入格式：G90X Z F ；（2）端面切削循

20、环指令G94输入格式：G94X Z F ；（3）螺纹切削循环指令G92输入格式：圆柱螺纹G92X Z F ；圆锥螺纹G92X Z R F ；15.复合固定循环G70G71G72G73G74G75G71 U(d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中：d-背吃刀量；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、s、t-F、S、T代码。G72 U(d) R(e)G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中：d-背吃刀量；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