机床数控技术 教学课件 第2章数控车床程序编制

第2章数控车床程序编制第2章数控车床程序编制12.1数控编程基本知识2.1.1程序编制的内容图2-1程序编制的流程2.1数控编程基本知识2.1.1程序编制的内容图2-1程22.1.2程序段格式1程序结构一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。例如：O0001程序号N10G92X40Y30；N20G90G00X28T01S800M03；程序内容N30G01X-8Y8F200；N40X0Y0；N50X28Y30；N60G00X40；N70M02；程序结束程序内容2.1.2程序段格式1程序结构程序内容32程序段格式表2-1程序段书写顺序格式1234567891011N-G-X-U-P-A-D-Y-V-Q-B-E-Z-W-R-C-I-J-K-R-F-S-T-M-LF（或CR）程序段序号准备功能坐标字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能结束符号数据字2程序段格式表2-1程序段书写顺序格式2345678942.1.3数控机床的坐标系数控机床标准坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系，如图2－2所示。基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，大拇指的方向为X轴的正方向；食指为Y轴的正方向；中指为Z轴的正方向，该坐标轴与车床的主导轨平行。2.1.3数控机床的坐标系数控机床标准坐标系是一个右手直角笛51坐标轴和运动方向命名的原则（1）不论机床的具体结构是工件静止、刀具运行，还是工件运行、刀具静止，数控车床的坐标运动指的是刀具相对于静止工件的运动。当工件移动时，就在坐标轴符号上加“′”表示。（2）刀具远离工件的运动方向为坐标轴的正方向。（3）机床主轴旋转运动的正方向是按照右旋螺纹进入工件的方向。1坐标轴和运动方向命名的原则62坐标轴的规定（1）Z坐标轴1）在机床坐标系中，规定传递切削动力的主轴轴线为Z坐标轴。2）对于没有主轴的机床（如数控龙门刨床），规定Z坐标轴垂直于工件装夹面方向。3）如机床上有几个主轴，则选一垂直于工件装夹卡面的主轴作为主要的主轴。（2）X坐标轴1）X坐标是水平的，它平行于工件的装夹面。2）对于工件旋转的机床，X坐标的方向在工件的径向上，并且平行于横滑座。3）对于刀具旋转的机床，如Z坐标是水平（卧式）的，当从主要刀具的主轴向工件看时，＋X坐标方向指向右方；如Z坐标是垂直（立式）的，当从主要刀具的主轴向立柱看时，＋X坐标方向指向右方。2坐标轴的规定73数控车床坐标系中的各原点（1）机床原点机床原点也称为机床零位。它的位置通常由机床制造厂确定，数控车床的机床坐标系原点的位置大多规定在其主轴轴心线与装夹卡盘的法兰盘端面的交点上，该原点是确定机床固定原点的基准（2）机械原点（机械零点）机械原点又称为机床固定原点或机床参考点。机械原点为车床上的固定位置，通常设置在X轴和Z轴的正向的最大行程处3数控车床坐标系中的各原点8(3)工件编程原点在工件坐标系上，确定工件轮廓坐标值的计算和编程的原点，称为工件编程原点。它属于一个浮动坐标系，以它为原点建立一个直角坐标系来进行数值的换算，在数控车床上，一般将工件编程原点设在零件的轴心线和零件两边端面的交点上(3)工件编程原点在工件坐标系上，确定工件轮廓坐标值的计92.1.4程序编制中的工艺处理

1工艺准备的处理方法（1）分析零件图样（2）刀具的选择（3）工件的装夹（4）对刀（5）对刀点和换刀点的位置确定2.1.4程序编制中的工艺处理

1工艺准备的处理方法102加工工艺的处理方法（1）制定加工方案数控车床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等。制定加工方案的一般原则为先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短，特殊情况特殊处理。2加工工艺的处理方法11（2）切削用量与切削速度数控车床加工中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动速度大小的重要参数，包括切削深度、主轴转速和进给速度。在加工程序的编制工作中，选择好切削用量，使切削深度、主轴转速和进给速度三者间能互相适应，形成最佳切削参数，是工艺处理的重要内容之一。（2）切削用量与切削速度数控车床加工中的切削用量是表示机12（3）制定补偿方案在编制加工程序时，还要考虑到车床丝杠的机械间隙和刀具偏差、刀尖圆弧等因素对数控加工质量的影响。制定合理的补偿方案，也是工艺处理中的一个重要环节。（3）制定补偿方案在编制加工程序时，还要考虑到车床丝杠的132.2基本编程指令数控机床加工中的动作在加工程序中用指令的方式事先规定,这些指令有准备功能G指令、辅助功能M指令、刀具功能T指令、主轴功能S指令和进给功能F指令等。国际上广泛应用ISO（国际标准组织）制定的G代码和M代码标准。2.2基本编程指令数控机床加工中的动作在加工程序中用指令的方142.2.1工件坐标系的设定工件坐标系是编程人员根据零件图特点和尺寸标注的情况，为了方便计算编程坐标值而建立的坐标系。工件坐标系的坐标轴方向必须与机床坐标系的方向一致。因此，工件坐标系的设定其实就是工件原点的设定。数控车削零件的工件坐标系原点一般位于零件右端面或左端面与轴线的交点上2.2.1工件坐标系的设定工件坐标系是编程人员根据零件图特点151用G50设置工件坐标原点G50建立工件坐标系的方法，是通过设定刀具起始点在工件坐标系中的坐标值来建立工件坐标系的。也就是通过实际测得刀位点在开始执行程序时，在工件坐标系的位置坐标值后，通过程序中的G50指令设定的方法建立工件坐标系。编程格式：G50X

Z

；1用G50设置工件坐标原点162用TХХХХ试切对刀确定工件坐标原点试切法对刀是通过试切工件来获得刀位点在试切点的偏置量，将刀偏值输入机床参数刀具偏置表中，并通过运行T指令来获得工件坐标系的方法。其实质就是测出各把刀的刀位点到达工件坐标原点时，相对机床原点的位置偏置量。2用TХХХХ试切对刀确定工件坐标原点172.2.2常用功能指令1F、S、T功能(1)进给功能——F功能F指定切削进给速度，进给功能也称F功能，其单位有两种：用G99代码时设为进给量(mm/r)；用G98代码时设为进给速度(mm／min)。其设定方法如下：1）设定每转进给量(mm/r)指令格式：G99F口口口．口口；例如，G99F0.3表示进给速度为0.3mm/r。加工螺纹时F的值即为螺距。2）设定每分钟进给速度(mm／min)指令格式：G98F口口口.口口；例如，G98F200；表示进给速度为200mm／min。要注意开机时即为G99状态，第一次使用G99时可以不用指定，但G98代码必须指定。2.2.2常用功能指令1F、S、T功能18(2)主轴功能——S功能主轴功能也称S功能，用来设定主轴转速或切削速度；具体设定方法如下：1）恒切削速度控制(G96)指令格式：G96S口口口口；例如，G96S150；表示刀尖的线速度恒为150m／min。主轴的转速可以由下式求出：

式中：v为切削线速度(m／min)；D为刀尖位置的工件直径(mm)；n为主轴转速(rpm)。由上式可知，切削速度恒定时，当D＝0(车端面至中心)时，主轴转速为无穷大，会造成飞车现象，这是不允许的。因此在采用恒切削速度控制时，必须限制主轴的最高转速。(2)主轴功能——S功能192）最高转速控制G50该指令用于在采用恒切削速度控制时限制主轴的最高转速。编程时一般设在程序的开头指令格式：G50S口口口口；例如，G50S1800；表示在以下的程序段中主轴的最高转速为1800rpm。2）最高转速控制G50203）直接转速控制G97采用G97代码编程，可直接指定主轴转速。电源接通时即为G97方式。指令格式：G97S口口口口；例如，G97S1000；表示主轴转速为1000rpm。3）直接转速控制G9721(3)刀具功能——T功能:由于数控车床一般采用转动刀架，而刀具安装后的伸出长度也不一样。因此必须将刀尖离开基准点的距离(X，Z)测量出来(由对刀仪测量)，并存储在刀具库(ToolData)中。给每把刀具对应一个偏置号(也可以一把刀具对应几个偏置号)，编程时再由T功能调用偏置号，这样NC系统便会自动补偿X，方向的偏移距离。T□□

ΔΔ刀具偏置号（00～99）刀具号（01～12）(3)刀具功能——T功能:222辅助功能——M功能M功能用于指令机床做一些辅助动作，如主轴的旋转、冷却液的开/关等。在ISO标准中M功能有100种（M00－M99），这里只介绍几种常用的辅助功能，见表2-3。2辅助功能——M功能23(1)快速定位G00G00指令使刀具快速定位到目标点，它与以前程序段中由F代码指定的进给速度无关，且在定位期间刀具不切削工件。指令格式：G00X(U)

Z(W)

式中X（U），Z（W）为直线的终点坐标，其中（X，Z）指定绝对坐标；（U，W）指定增量坐标。(1)快速定位G0024(2)直线插补功能G01G0l功能用于切削内、外圆柱面、锥面、端面及倒角等，该用F代码指定切削速度。指令格式：G01X(U)

Z(W)

F

式中X(U),Z(W)为直线的终点坐标。F代码指定进给速度，F为模态码，从G00转换到G01时必须指定F代码。另外不运动的坐标可以省略。(2)直线插补功能G0125例2-1试编写程序加工图2-16所示的工件。例2-1试编写程序加工图2-16所示的工件。26(3)圆弧插补功能G02，G03在数控车床中，G02,G03功能用于加工球面。其中G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补指令格式：其中：X，Z为圆弧的终点坐标；U，W为终点相对于始点的距离；R为圆弧半径，当圆弧角大于180o时R为负值，否则R为正值；I，K为圆心在X,Z轴方向上相对于始点的坐标增量，当I，K为零时可以省赂，当I，K和R同时编入程序段时，R优先，I，K无效；F为进给速度。(3)圆弧插补功能G02，G0327加工如图2-17所示圆弧。加工如图2-17所示圆弧。28（3）延时功能G04指令格式：G04U

；式中U用来指定延时时间(s)。该指令一般用于保证得到准确的加工尺寸。例如在切槽时，为保证槽底尺寸的准确，刀具必须在槽底位置加工一圈以上，此时即可用G04实现。（3）延时功能G0429试编写如图如图2-18所示的切槽加工。假设主轴转速n＝60Orpm，则转一圈需要的时间为T＝60／n＝0．1s。试编写如图如图2-18所示的切槽加工。假设主轴转速n＝60O302.2.3简单阶梯轴的精加工例2-2如图2-19所示的轴类零件，材料为45#钢，粗加工已经完成且留有0.5mm的单边精加工余量。试编写其精加工程序。2.2.3简单阶梯轴的精加工例2-2如图2-19所示的轴312.3循环功能指令一般车削加工的毛坯多为棒料和铸锻件，因此车削加工多为大余量多次走刀切削。如果每一刀都进行编程，将给编程人员带来很多麻烦。所以车床的数控系统—般都设有各种形式的固定循环功能。固定循环分为简单循环和多重循环两种。下面将分别加以讨论。2.3循环功能指令322.3.1单一固定循环指令简单循环功能G90，G94，简单循环只有一次循环，该循环中包括切入、切削加工、退刀和返回四部分。把以上过程用一个程序段来表示即是一个循环。如图2-20所示工件，设循环起点为A(65.0，2.0)，刀具运动过程ABCDA的编程如上。2.3.1单一固定循环指令简单循环功能G90，G94，简单循331G90——内、外圈纵向切削循环G90用于切削内、外圆柱、圆锥及阶梯轴等，图2-21中的A→B→C→D→A即表示G90循环过程。图中1为快速进刀，2为切削进给，3为退刀，4为快返回。图中虚线表示快进，实线表示切削进给。指令格式：G90X(U)

Z(W)

R

F

式中：X,Z为C点的绝对坐标；U，W为C点的相对坐标；R为车圆锥时X轴上切削起点B相对于终点C的半径值，该值有正负号(图2-21)，若B点处的工件半径小于C点处的工件半径，R取负值，否则R取正值。1G90——内、外圈纵向切削循环34例2-3毛坯为φ50的棒料，设循环起点为(55.0，2.0)，每次的切削深度为25mm。例2-3毛坯为φ50的棒料，设循环起点为(55.0，2.35例2-4用φ60的棒料作毛坯，加工图2-23所示的工件，试编写加工程序。例2-4用φ60的棒料作毛坯，加工图2-23所示的工件，362横向切削循环G94G94用于端面直线和端面锥面的切削．其指令格式和循环过程与G90相似，如图2-24所示。2横向切削循环G94372.3.2多重固定循环指令简单循环只能完成一次切削，在实际加工中(如粗加工时切削余量太大，切削螺纹时切削次数太多时)用简单循环仍不能有效地简化程序。而多重循环功能可以将多次重复的动作用一个程序段来表示，只要在程序中给出最终走刀轨迹及重复切削次数，系统便会自动地重复切削，直到加工完成。多重循环主要用于粗车(棒料、锻、铸件)及螺纹的加工。下面仅介绍G71，G72，G73，G70。2.3.2多重固定循环指令简单循环只能完成一次切削，在实381外圆租车循环指令G71G71用于内、外阶梯轴的粗车，毛坯一般为棒料。刀具的运动轨迹如图2-25所示，图中(F)表示切削进给，切削速度由F代码指定，(R)表示快进，箭头方向为刀具的前进方向。从图中可以看出，A为毛坯外径与端面的轮廓交点，C为起刀点，刀具每次的进给量为Δd(X铀)，然后按照编程轨迹做Z方向进给，最后沿着编程轨迹加工。加工结束后在Z轴、X铀方向分别留有ΔW和ΔU(直径)的精车余量，刀具每次的退刀距离e由数控系统内的参数设定。1外圆租车循环指令G7139指令格式：G71U(Δd)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(ΔU)W(ΔW)F(f)S(s)T(t)；式中：ns为编程轨迹中首程序段的序号；nf为编程轨迹中末程序段的序号；ΔU为x铀上的精车余量(直径)；ΔW为Z轴上的精车余量；Δd为每次切削深度；e为退刀距离，是模态代码；f，s，t为F，S，T功能的值，在G71程序段中有效，在ns到nf程序段中可以省略。指令格式：G71U(Δd)R(e)40例2-5用Φ120的棒科粗加工右图所示的工件，精加工余量为0.5mm。例2-5用Φ120的棒科粗加工右图所示的工件，精加工余量412端面粗车复合循环指令G72指令格式：G72W(Δd)R(e)G72P(ns)Q(nf)U(ΔU)W(ΔW)F(f)S(s)T(t)；式中：Δd为每次切削深度；其余参数含义同G71。G72适用于对大小径之差较大而长度较短的盘类工件，其走刀轨迹如图2-27所示2端面粗车复合循环指令G72423仿型车循环G73仿型车循环也叫闭环粗车循环。适于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状已基本接近的毛坯的粗车，例如一些锻件及铸件的粗车，如图2-28所示。指令格式：G73U(Δi)W(Δk)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(ΔU)W(ΔW)F(f)S(s)T(t)；式中：Δi为X轴方向退刀量的距离和方向（半径指定）；ΔK为Z轴方向退刀量的距离和方向：d为重复加工次数ns为编程轨迹中首程序段的序号；nf为编程轨迹中末程序段的序号；ΔU为X轴上的精车余量(直径)；ΔW为Z轴上的精车余量（直径）；3仿型车循环G73434精车循环G70在G71，G72，G73粗车后，用G70指令可以作精车循环切削，其编程规定为：在G7l，G72，G73指令程序段及紧随其后零件轮廓指令之后，指定如下精车循环指令：G70P(ns)Q(nf)4精车循环G70442.3.3轴类零件的加工例2-6如图2-29所示的轴类零件，毛坯为Φ75的棒料，材料为45#钢，精加工余量为0.5mm,试编写加工程序。2.3.3轴类零件的加工例2-6如图2-29所示的轴类零452.4螺纹加工指令2.4.1螺纹加工的基础知识1螺纹基本尺寸的计算基本尺寸普通螺纹英制螺纹螺距PP=25.4/n螺纹大径d=D=公称尺寸d=(d)ⅹ25.4螺纹中径d2=D2=d-0.6495Pd2=(d-0.6495P/n)ⅹ25.4螺纹三角形高度H=0.866PH=0.866/nⅹ25.4牙型高度H1=0.5413PH1=0.5413/nⅹ25.4螺纹小径d1=D1=d-1.0825Pd1=D1=(d-1.0825P/n)ⅹ25.42.4螺纹加工指令2.4.1螺纹加工的基础知识基本尺寸普通462进刀段和退刀段由于伺服系统存在升、降速过程，为了保证螺纹的有效长度L，必须在加工螺纹时设立进刀段δ1和退刀段δ2，如图2-30所示。通常δl，δ2可由下面的经验公式选择：δ1≈0.002NPδ2≈0.001NP其中N为主轴转速(rpm)，P为螺距(mm)，δ1，δ2的单位为mm。2进刀段和退刀段472.4.2单行程螺纹切削指令G32指令只能执行单行程车螺纹加工，车刀的切入(G00／G01)、车螺纹(G32)、退出(G00/G01)、返回(G00)等指令均要编人程序。它可以车直螺纹、锥螺纹、端面螺纹及攻丝。指令格式：G32

X(U)

Z(W)

F

式中X，Z为目标点的绝对坐标；W为目标点的增量坐标；F为螺距（mm）。2.4.2单行程螺纹切削指令G32指令只能执行单行程车螺纹48例2-7加工图2-31所示直螺纹。进刀段δ1＝3mm，退刀段δ2＝1．5mm，切削深度为2mm，分二次切削，螺距为4mm。例2-7加工图2-31所示直螺纹。进刀段δ1＝3mm，退49例2-8加工图2-32所示锥螺纹。进刀段δ1＝2mm，退刀段δ2＝lmm，X方向切削深度为2mm，分二次切削，Z方向螺距为3.5mm。例2-8加工图2-32所示锥螺纹。进刀段δ1＝2mm，退刀502.4.3螺纹切削循环指令1简单螺纹循环功能G92用G92车螺纹时，只需一条指令即可完成切入、切削、退刀、返回等四个过程，可在螺纹车削次数比较少的时候采用。它的切削过程与G90相似，这里不再赘述。指令格式：G92X

Z

R

F2.4.3螺纹切削循环指令1简单螺纹循环功能G9251例2-9车如图2-33所示的锥螺纹。R=(45—40)/2mm＝2.5mm，考虑B点相对于C点的位置，R取负值。例2-9车如图2-33所示的锥螺纹。R=(45—40)/2522复合螺纹切削循环指令G76G76指令用于多次自动循环切削螺纹。编程人员只需在程序指令中一次性定义好有关参数，则在车削过程中系统可自动计算各次背吃刀量，并自动分配背吃刀量，完成螺纹加工，如图2-34所示。G76指令用于不带退刀槽的圆柱螺纹和圆锥螺纹的加工。2复合螺纹切削循环指令G7653指令格式：G76P(m)(r)(α)Q(△dmin)R(d);G76X(U)__Z(W)__R(i)P(k)Q(△d)F(f)式中：m为精加工重复次数。r为螺纹尾部倒角量（斜向退刀），设定值范围用两位整数来表示。α为刀尖角度，可从80°、60°、55°、30°、29°和0°六个角度中选择，用两位整数来表示。m、r和α用地址P同时指定。例如：m=2,r=1.2Ph,α=60°时可以表示为P021260.△dmin为切削时的最小背吃刀量，用半径编程，单位为μm。d为精加工余量。U、W为螺纹终点坐标。i为锥螺纹大小头半径差。用半径编程，方向与G92中的R相同。K为螺牙高度，用半径值指定，单位为μm。△d为第一次切削深度，第n次切削深度为△d。用半径值指定，单位为μm。f为导程。如果是单头螺纹，则该值为螺距，单位mm。指令格式：542.5综合加工实例2.5.1轴类零件的综合加工训练例2-10如图2-35所示零件，毛坯为ø40x100的棒料、材料45＃，精加工余量为0.5mm。试编写其加工数控程序(T01为外圆车刀，T02为切断刀，刀宽3mm，T03为螺纹车刀)2.5综合加工实例2.5.1轴类零件的综合加工训练552.5.2套筒类零件的综合加工训练例2-11如图2-36所示为螺母套，毛坯为ø80x104的棒料、材料45＃，试编写其加工数控程序2.5.2套筒类零件的综合加工训练例2-11如图2-3656第2章数控车床程序编制第2章数控车床程序编制572.1数控编程基本知识2.1.1程序编制的内容图2-1程序编制的流程2.1数控编程基本知识2.1.1程序编制的内容图2-1程582.1.2程序段格式1程序结构一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。例如：O0001程序号N10G92X40Y30；N20G90G00X28T01S800M03；程序内容N30G01X-8Y8F200；N40X0Y0；N50X28Y30；N60G00X40；N70M02；程序结束程序内容2.1.2程序段格式1程序结构程序内容592程序段格式表2-1程序段书写顺序格式1234567891011N-G-X-U-P-A-D-Y-V-Q-B-E-Z-W-R-C-I-J-K-R-F-S-T-M-LF（或CR）程序段序号准备功能坐标字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能结束符号数据字2程序段格式表2-1程序段书写顺序格式23456789602.1.3数控机床的坐标系数控机床标准坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系，如图2－2所示。基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，大拇指的方向为X轴的正方向；食指为Y轴的正方向；中指为Z轴的正方向，该坐标轴与车床的主导轨平行。2.1.3数控机床的坐标系数控机床标准坐标系是一个右手直角笛611坐标轴和运动方向命名的原则（1）不论机床的具体结构是工件静止、刀具运行，还是工件运行、刀具静止，数控车床的坐标运动指的是刀具相对于静止工件的运动。当工件移动时，就在坐标轴符号上加“′”表示。（2）刀具远离工件的运动方向为坐标轴的正方向。（3）机床主轴旋转运动的正方向是按照右旋螺纹进入工件的方向。1坐标轴和运动方向命名的原则622坐标轴的规定（1）Z坐标轴1）在机床坐标系中，规定传递切削动力的主轴轴线为Z坐标轴。2）对于没有主轴的机床（如数控龙门刨床），规定Z坐标轴垂直于工件装夹面方向。3）如机床上有几个主轴，则选一垂直于工件装夹卡面的主轴作为主要的主轴。（2）X坐标轴1）X坐标是水平的，它平行于工件的装夹面。2）对于工件旋转的机床，X坐标的方向在工件的径向上，并且平行于横滑座。3）对于刀具旋转的机床，如Z坐标是水平（卧式）的，当从主要刀具的主轴向工件看时，＋X坐标方向指向右方；如Z坐标是垂直（立式）的，当从主要刀具的主轴向立柱看时，＋X坐标方向指向右方。2坐标轴的规定633数控车床坐标系中的各原点（1）机床原点机床原点也称为机床零位。它的位置通常由机床制造厂确定，数控车床的机床坐标系原点的位置大多规定在其主轴轴心线与装夹卡盘的法兰盘端面的交点上，该原点是确定机床固定原点的基准（2）机械原点（机械零点）机械原点又称为机床固定原点或机床参考点。机械原点为车床上的固定位置，通常设置在X轴和Z轴的正向的最大行程处3数控车床坐标系中的各原点64(3)工件编程原点在工件坐标系上，确定工件轮廓坐标值的计算和编程的原点，称为工件编程原点。它属于一个浮动坐标系，以它为原点建立一个直角坐标系来进行数值的换算，在数控车床上，一般将工件编程原点设在零件的轴心线和零件两边端面的交点上(3)工件编程原点在工件坐标系上，确定工件轮廓坐标值的计652.1.4程序编制中的工艺处理

1工艺准备的处理方法（1）分析零件图样（2）刀具的选择（3）工件的装夹（4）对刀（5）对刀点和换刀点的位置确定2.1.4程序编制中的工艺处理

1工艺准备的处理方法662加工工艺的处理方法（1）制定加工方案数控车床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等。制定加工方案的一般原则为先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短，特殊情况特殊处理。2加工工艺的处理方法67（2）切削用量与切削速度数控车床加工中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动速度大小的重要参数，包括切削深度、主轴转速和进给速度。在加工程序的编制工作中，选择好切削用量，使切削深度、主轴转速和进给速度三者间能互相适应，形成最佳切削参数，是工艺处理的重要内容之一。（2）切削用量与切削速度数控车床加工中的切削用量是表示机68（3）制定补偿方案在编制加工程序时，还要考虑到车床丝杠的机械间隙和刀具偏差、刀尖圆弧等因素对数控加工质量的影响。制定合理的补偿方案，也是工艺处理中的一个重要环节。（3）制定补偿方案在编制加工程序时，还要考虑到车床丝杠的692.2基本编程指令数控机床加工中的动作在加工程序中用指令的方式事先规定,这些指令有准备功能G指令、辅助功能M指令、刀具功能T指令、主轴功能S指令和进给功能F指令等。国际上广泛应用ISO（国际标准组织）制定的G代码和M代码标准。2.2基本编程指令数控机床加工中的动作在加工程序中用指令的方702.2.1工件坐标系的设定工件坐标系是编程人员根据零件图特点和尺寸标注的情况，为了方便计算编程坐标值而建立的坐标系。工件坐标系的坐标轴方向必须与机床坐标系的方向一致。因此，工件坐标系的设定其实就是工件原点的设定。数控车削零件的工件坐标系原点一般位于零件右端面或左端面与轴线的交点上2.2.1工件坐标系的设定工件坐标系是编程人员根据零件图特点711用G50设置工件坐标原点G50建立工件坐标系的方法，是通过设定刀具起始点在工件坐标系中的坐标值来建立工件坐标系的。也就是通过实际测得刀位点在开始执行程序时，在工件坐标系的位置坐标值后，通过程序中的G50指令设定的方法建立工件坐标系。编程格式：G50X

Z

；1用G50设置工件坐标原点722用TХХХХ试切对刀确定工件坐标原点试切法对刀是通过试切工件来获得刀位点在试切点的偏置量，将刀偏值输入机床参数刀具偏置表中，并通过运行T指令来获得工件坐标系的方法。其实质就是测出各把刀的刀位点到达工件坐标原点时，相对机床原点的位置偏置量。2用TХХХХ试切对刀确定工件坐标原点732.2.2常用功能指令1F、S、T功能(1)进给功能——F功能F指定切削进给速度，进给功能也称F功能，其单位有两种：用G99代码时设为进给量(mm/r)；用G98代码时设为进给速度(mm／min)。其设定方法如下：1）设定每转进给量(mm/r)指令格式：G99F口口口．口口；例如，G99F0.3表示进给速度为0.3mm/r。加工螺纹时F的值即为螺距。2）设定每分钟进给速度(mm／min)指令格式：G98F口口口.口口；例如，G98F200；表示进给速度为200mm／min。要注意开机时即为G99状态，第一次使用G99时可以不用指定，但G98代码必须指定。2.2.2常用功能指令1F、S、T功能74(2)主轴功能——S功能主轴功能也称S功能，用来设定主轴转速或切削速度；具体设定方法如下：1）恒切削速度控制(G96)指令格式：G96S口口口口；例如，G96S150；表示刀尖的线速度恒为150m／min。主轴的转速可以由下式求出：

式中：v为切削线速度(m／min)；D为刀尖位置的工件直径(mm)；n为主轴转速(rpm)。由上式可知，切削速度恒定时，当D＝0(车端面至中心)时，主轴转速为无穷大，会造成飞车现象，这是不允许的。因此在采用恒切削速度控制时，必须限制主轴的最高转速。(2)主轴功能——S功能752）最高转速控制G50该指令用于在采用恒切削速度控制时限制主轴的最高转速。编程时一般设在程序的开头指令格式：G50S口口口口；例如，G50S1800；表示在以下的程序段中主轴的最高转速为1800rpm。2）最高转速控制G50763）直接转速控制G97采用G97代码编程，可直接指定主轴转速。电源接通时即为G97方式。指令格式：G97S口口口口；例如，G97S1000；表示主轴转速为1000rpm。3）直接转速控制G9777(3)刀具功能——T功能:由于数控车床一般采用转动刀架，而刀具安装后的伸出长度也不一样。因此必须将刀尖离开基准点的距离(X，Z)测量出来(由对刀仪测量)，并存储在刀具库(ToolData)中。给每把刀具对应一个偏置号(也可以一把刀具对应几个偏置号)，编程时再由T功能调用偏置号，这样NC系统便会自动补偿X，方向的偏移距离。T□□

ΔΔ刀具偏置号（00～99）刀具号（01～12）(3)刀具功能——T功能:782辅助功能——M功能M功能用于指令机床做一些辅助动作，如主轴的旋转、冷却液的开/关等。在ISO标准中M功能有100种（M00－M99），这里只介绍几种常用的辅助功能，见表2-3。2辅助功能——M功能79(1)快速定位G00G00指令使刀具快速定位到目标点，它与以前程序段中由F代码指定的进给速度无关，且在定位期间刀具不切削工件。指令格式：G00X(U)

Z(W)

式中X（U），Z（W）为直线的终点坐标，其中（X，Z）指定绝对坐标；（U，W）指定增量坐标。(1)快速定位G0080(2)直线插补功能G01G0l功能用于切削内、外圆柱面、锥面、端面及倒角等，该用F代码指定切削速度。指令格式：G01X(U)

Z(W)

F

式中X(U),Z(W)为直线的终点坐标。F代码指定进给速度，F为模态码，从G00转换到G01时必须指定F代码。另外不运动的坐标可以省略。(2)直线插补功能G0181例2-1试编写程序加工图2-16所示的工件。例2-1试编写程序加工图2-16所示的工件。82(3)圆弧插补功能G02，G03在数控车床中，G02,G03功能用于加工球面。其中G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补指令格式：其中：X，Z为圆弧的终点坐标；U，W为终点相对于始点的距离；R为圆弧半径，当圆弧角大于180o时R为负值，否则R为正值；I，K为圆心在X,Z轴方向上相对于始点的坐标增量，当I，K为零时可以省赂，当I，K和R同时编入程序段时，R优先，I，K无效；F为进给速度。(3)圆弧插补功能G02，G0383加工如图2-17所示圆弧。加工如图2-17所示圆弧。84（3）延时功能G04指令格式：G04U

；式中U用来指定延时时间(s)。该指令一般用于保证得到准确的加工尺寸。例如在切槽时，为保证槽底尺寸的准确，刀具必须在槽底位置加工一圈以上，此时即可用G04实现。（3）延时功能G0485试编写如图如图2-18所示的切槽加工。假设主轴转速n＝60Orpm，则转一圈需要的时间为T＝60／n＝0．1s。试编写如图如图2-18所示的切槽加工。假设主轴转速n＝60O862.2.3简单阶梯轴的精加工例2-2如图2-19所示的轴类零件，材料为45#钢，粗加工已经完成且留有0.5mm的单边精加工余量。试编写其精加工程序。2.2.3简单阶梯轴的精加工例2-2如图2-19所示的轴872.3循环功能指令一般车削加工的毛坯多为棒料和铸锻件，因此车削加工多为大余量多次走刀切削。如果每一刀都进行编程，将给编程人员带来很多麻烦。所以车床的数控系统—般都设有各种形式的固定循环功能。固定循环分为简单循环和多重循环两种。下面将分别加以讨论。2.3循环功能指令882.3.1单一固定循环指令简单循环功能G90，G94，简单循环只有一次循环，该循环中包括切入、切削加工、退刀和返回四部分。把以上过程用一个程序段来表示即是一个循环。如图2-20所示工件，设循环起点为A(65.0，2.0)，刀具运动过程ABCDA的编程如上。2.3.1单一固定循环指令简单循环功能G90，G94，简单循891G90——内、外圈纵向切削循环G90用于切削内、外圆柱、圆锥及阶梯轴等，图2-21中的A→B→C→D→A即表示G90循环过程。图中1为快速进刀，2为切削进给，3为退刀，4为快返回。图中虚线表示快进，实线表示切削进给。指令格式：G90X(U)

Z(W)

R

F

式中：X,Z为C点的绝对坐标；U，W为C点的相对坐标；R为车圆锥时X轴上切削起点B相对于终点C的半径值，该值有正负号(图2-21)，若B点处的工件半径小于C点处的工件半径，R取负值，否则R取正值。1G90——内、外圈纵向切削循环90例2-3毛坯为φ50的棒料，设循环起点为(55.0，2.0)，每次的切削深度为25mm。例2-3毛坯为φ50的棒料，设循环起点为(55.0，2.91例2-4用φ60的棒料作毛坯，加工图2-23所示的工件，试编写加工程序。例2-4用φ60的棒料作毛坯，加工图2-23所示的工件，922横向切削循环G94G94用于端面直线和端面锥面的切削．其指令格式和循环过程与G90相似，如图2-24所示。2横向切削循环G94932.3.2多重固定循环指令简单循环只能完成一次切削，在实际加工中(如粗加工时切削余量太大，切削螺纹时切削次数太多时)用简单循环仍不能有效地简化程序。而多重循环功能可以将多次重复的动作用一个程序段来表示，只要在程序中给出最终走刀轨迹及重复切削次数，系统便会自动地重复切削，直到加工完成。多重循环主要用于粗车(棒料、锻、铸件)及螺纹的加工。下面仅介绍G71，G72，G73，G70。2.3.2多重固定循环指令简单循环只能完成一次切削，在实941外圆租车循环指令G71G71用于内、外阶梯轴的粗车，毛坯一般为棒料。刀具的运动轨迹如图2-25所示，图中(F)表示切削进给，切削速度由F代码指定，(R)表示快进，箭头方向为刀具的前进方向。从图中可以看出，A为毛坯外径与端面的轮廓交点，C为起刀点，刀具每次的进给量为Δd(X铀)，然后按照编程轨迹做Z方向进给，最后沿着编程轨迹加工。加工结束后在Z轴、X铀方向分别留有ΔW和ΔU(直径)的精车余量，刀具每次的退刀距离e由数控系统内的参数设定。1外圆租车循环指令G7195指令格式：G71U(Δd)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(ΔU)W(ΔW)F(f)S(s)T(t)；式中：ns为编程轨迹中首程序段的序号；nf为编程轨迹中末程序段的序号；ΔU为x铀上的精车余量(直径)；ΔW为Z轴上的精车余量；Δd为每次切削深度；e为退刀距离，是模态代码；f，s，t为F，S，T功能的值，在G71程序段中有效，在ns到nf程序段中可以省略。指令格式：G71U(Δd)R(e)96例2-5用Φ120的棒科粗加工右图所示的工件，精加工余量为0.5mm。例2-5用Φ120的棒科粗加工右图所示的工件，精加工余量972端面粗车复合循环指令G72指令格式：G72W(Δd)R(e)G72P(ns)Q(nf)U(ΔU)W(ΔW)F(f)S(s)T(t)；式中：Δd为每次切削深度；其余参数含义同G71。G72适用于对大小径之差较大而长度较短的盘类工件，其走刀轨迹如图2-27所示2端面粗车复合循环指令G72983仿型车循环G73仿型车循环也叫闭环粗车循环。适于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状已基本接近的毛坯的粗车，例如一些锻件及铸件的粗车，如图2-28所示。指令格式：G73U(Δi)W(Δk)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(ΔU)W(ΔW)F(f)S(s)T(t)；式中：Δi为X轴方向退刀量的距离和方向（半径指定）；ΔK为Z轴方向退刀量的距离和方向：d为重复加工次数ns为编程轨迹中首程序段的序号；nf为编程轨迹中末程序段的序号；ΔU为X轴上的精车余量(直径)；ΔW为Z轴上的精车余量（直径）；3仿型车循环G73994精车循环G70在G71，G72，G73粗车后，用G70指令可以作精车循环切削，其编程规定为：在G7l，G72，G73指令程序段及紧随其后零件轮廓指令之后，指定如下精车循环指令：G70P(ns)Q(nf)4精车循环G701002.3.3轴类零件的加工例2-6如图2-29所示的轴类零件，毛坯为Φ75的棒料，材料为45#钢，精加工余量为0.5mm,试编写加工程序。2.3.3轴类零件的加工例2-6如图2-29所示的轴类零1012.4螺纹加工指令2.4.1螺纹加工的基础知识1螺纹基本尺寸的计算基本尺寸普通螺纹英制螺纹螺距PP=25.4/n螺纹大径d=D=公称尺寸d=(d)ⅹ25.4螺纹中径d2