第六章数控车床的程序编制-数控机床和数控机床编程及加工

第六章数控车床的程序编制内容6.1数控车床概述6.2数控车削加工工艺6.3数控车床程序编制基础6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用6.5数控车床的程序编制举例6.1数控车床概述

一.数控车床数控车床主要用于回转体零件的回转表面的加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、球面以及一些复杂的回转曲面（如双曲面），等等。数控车床与普通车床的工件装夹方式基本相同，但为了提高效率，数控车床多采用液压、气动或电动卡盘。从总体结构上看，数控车床与普通车床相似,即由床身、主轴箱、刀架、进给系统、液压系统、冷却系统、润滑系统等组成。但是，数控车床的进给系统与普通车床在结构上存在着本质的区别。数控车床没有传统的进给箱和交换齿轮架，而是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架，实现轴向和横向进给运动，因而进给系统的结构大为简化。6.1数控车床概述

二.数控车床分类按照结构形式区分：卧式和立式数控车床按照刀架数量区分单刀架数控车床，两坐标控制双刀架数控车床，四坐标控制。按照功能区分一般数控车床车削中心：具有机械手和刀库，用于回转体零件的复合加工。这种机床除了X、Z轴功能外，还有C轴和Y轴功能，有的还配置了双刀架，因而加工能力大大增强，除了可以进行一般的车削外，还可以完成径向和轴向铣削、曲面铣削、以及径向孔和中心线不在零件回转中心的孔的钻削。6.2数控车削加工工艺

一、数控车床的加工对象精度要求高的回转体零件表面粗糙度要求高的回转体零件表面轮廓形状复杂的回转体零件具有特殊类型螺纹的回转体零件6.2数控车削加工工艺

二、数控车削工艺过程制定（自学）零件图工艺分析工序和装夹方式的确定加工顺序的确定走刀路线的确定夹具的选择刀具的选择切削用量的选择6.3数控车床程序编制基础

一、数控车床的坐标系6.3数控车床程序编制基础一、数控车床的坐标系一台数控车床的机床坐标系如何建立取决于机床的类型，它可以旋转到不同的位置。车削.mpg6.3数控车床程序编制基础一、数控车床的坐标系机床原点：车床上一个固定的点，一般确定为主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点。参考点：机床上一个固定的点。该点是刀具退离到一个固定不变的极限点。机床开机，当完成回参考点操作后，即建立了机床坐标系。6.3数控车床程序编制基础二、工件坐标系及其设定通常确定工艺基准或设计基准为工件原点（零点）。工件零点在Z轴上可以由编程人员自由选取，在X轴上则始终位于旋转轴中心线上。

固定工件，保证工件坐标系坐标轴平行于机床坐标系坐标轴，由此在Z坐标轴上产生机床零点与工件零点的坐标值偏移量。Siemens系统：该值或者通过G50编程设定；或者在加工前输入到数控系统，当NC程序运行时，通过G54～G59指令调用。6.3数控车床程序编制基础三、数控车床的程编特点X、Z－当按绝对尺寸编程时；U、W－当按增量尺寸编程时；X坐标指令－采用直径值编程；U坐标指令－表示径向实际位移量的2倍；但在现代CNC车床编程中，通常只采用X、Z指令编程，而用G90、G91指令显式说明编程方式；具有刀具补偿功能；具有固定循环功能；具有子程序功能6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用

指令组模态功能指令组模态功能G0001Y点定位G2700返回参考点检测G0101Y直线插补G2800返回参考点G0201顺时针圆弧插补G2900从参考点返回G0301逆时针圆弧插补G3000返回第2、3、4参考点G0400暂停G3100跳转功能G07.100圆柱插补G3201螺纹切削G0800前瞻插补G3401变螺距螺纹切削G1000可编程数据输入G3600X轴刀具自动补偿G1100取消可编程数据输入G3700Z轴刀具自动补偿G12.121极坐标插补方式G4007Y取消刀尖半径补偿G13.121Y取消极坐标插补方式G4107左侧刀尖半径补偿G1716XY平面选择G4207右侧刀尖半径补偿G1816YZX平面选择G5000坐标系设定G1916YZ平面选择G50.300工件坐标系预置G2006英寸输入G50.220Y取消多边形车削G2106毫米输入G51.120多边形车削G2209Y存储行程检测接通G5200局部坐标系设定G2309存储行程检测断开G5300机床坐标系设定6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用

指令组模态功能指令组模态功能G5414Y选择工件坐标系1G7500外径/内径钻G5514选择工件坐标系2G7600多头螺纹循环G5614选择工件坐标系3G8010Y取消固定钻削循环G5714选择工件坐标系4G8310平面钻孔循环G5814选择工件坐标系5G8410平面攻丝循环G5914选择工件坐标系6G8510正面镗循环G6500宏程序调用G8710侧钻循环G6612宏程序模态调用G8810侧攻丝循环G6712Y取消宏程序模态调用G8910侧镗循环G6804对置刀架镜像接通G9001外径/内径切削循环G6904Y对置刀架镜像接通G9201螺纹切削循环G7000精加工循环G9401端面车循环G7100车削中刀架移动G9602恒线速度控制G7200端面加工中刀架移动G9702Y取消恒线速度控制G7300图形重复G9810主轴每转进给G7400端面钻深孔G9910Y每分钟进给6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令1.直径编程和半径编程FANUCOi-TC数控系统具有直径编程和半径编程两种方法。直径编程：绝对尺寸编程时，X轴编程尺寸为刀具移动终点的直径值；增量尺寸编程时，X轴编程尺寸为刀具移动终点直径与起点直径的差值，或者为刀具位移增量的2倍。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令1.直径编程和半径编程半径编程：绝对尺寸编程时，X轴编程尺寸为刀具移动终点的半径值；增量尺寸编程时，X轴编程尺寸为刀具移动终点半径与起点半径的差值，或者为刀具位移增量。数控机床厂商可根据需要或偏好采用其中的一种。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令2.绝对尺寸和增量尺寸指令两种指令系统字地址方式G90和G91指令方式数控机床厂商可根据需要或偏好采用其中的一种。坐标轴绝对尺寸指令增量尺寸指令X轴XUZ轴ZW下面以字地址方式为例讲解6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令2.绝对尺寸和增量尺寸指令编程举例字地址方式：

G00X30.0Z60.0;G00U-30.0W-40.0;6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令3.工件坐标系设定指令两种方式编程设定指令G50工件零点偏置指令G54~G596.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令3.工件坐标系设定指令G50指令格式：G50IP;IP即XZ当IP是绝对尺寸时，IP为刀具基准点（如刀尖、刀位点）在新设定的工件坐标系中的坐标值。G50X128.7Z375.1;刀尖是程序的起点

G50X1200.0Z700.0;刀具基准点是程序的起点；刀尖到基准点的差值作为长度补偿值。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令3.工件坐标系设定指令局部坐标系指令格式：G52IP;在工件坐标系中设定原点为IP的局部坐标系G52IP0;取消局部坐标系（即G52X0Z0）局部坐标系设定不改变工件坐标系和机床坐标系6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令4.快速定位指令G00

指令格式：G00XZ；G00UW；N10G00X40.0Z56.0;

N10G00U-60.0W-30.5;

6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令5.直线插补指令G01

指令格式：G01XZF；G01UWF；N10G01X40.0Z20.1F20;

N10G01U20.0W-25.9F20;

6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令6.圆弧插补指令G02/G03

圆弧插补方向判定：6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令6.圆弧插补指令G02/G03

指令格式：G02/G03XZIKF;G02/G03UWIKF;G02/G03XZRF;G02/G03UWRF;

G02X50.0Z30.0I25.0K0F0.3;G02X50.0Z30.0R25.0F0.3;

G02U20.0W-20.0I25.0K0F0.3;G02U20.0W-20.0R25.0F0.3;6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令6.圆弧插补指令G02/G03

当用R指定圆弧半径时，对于≥180°的圆弧不能单独编写一个程序段，而要分为两个程序段。

圆弧⑴：编写一个程序段圆弧⑵：编写两个程序段6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令7.等螺距螺纹切削指令G32

指令格式：G32XZF;在Z轴方向上加工螺距为F的螺纹G32UWF;直螺纹切削：螺距为4mm，δ1=3mm，δ2=1.5mm，切深为1mm（切两次）。

N10G00U-62.0;切深为1mm

N20G32W-74.5F4.0;N30G00U62.0;N40W74.5;N50G00U-64.0;N60G32W-74.5F4.0;N70G00U64.0;N80W74.5;6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令8.参考点指令

数控机床在参考点处进行换刀或设定机床坐标系。用参考点返回指令可以使刀具移动到该位置。Oi-TC系统可设定4个参考点。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令8.参考点指令

指令格式：G28IP;返回参考点G30P2IP;返回第2参考点G30P3IP;返回第3参考点G30P4IP;返回第4参考点IP：指定中间点的位置6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令9.进给速度指令指令格式：G98F;单位为mm/min

G99F;单位为mm/转进给暂停指令G04G04X;X指定时间，小数，时间单位秒G04U;U指定时间，小数，时间单位秒G04P;P指定时间，整数，时间单位秒6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令10.主轴转速指令指令格式：G96S;指定恒切削速度，单位为m/min

G97S;指定主轴转速，单位是rpm6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令11.倒圆和倒角指令Z→X倒角：G01ZI;Z为b点坐标，I为倒角长度，正、负号表示倒角方向G01WI;W为b点相对于起点的增量使刀具从a点经d点移动到c点6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令11.倒圆和倒角指令X→Z倒角：G01XK;X为b点坐标，K为倒角长度，正、负号表示倒角方向G01UK;U为b点相对于起点的增量使刀具从a点经d点移动到c点6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令11.倒圆和倒角指令Z→X倒圆：G01ZR;Z为b点坐标，R为倒圆半径，正、负号表示倒圆方向G01WR;W为b点相对于起点的增量X→Z倒圆：G01XR;X为b点坐标，R为倒圆半径G01UR;U为b点相对于起点的增量6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令11.倒圆和倒角指令编程举例：N1G01Z270.0R6.0;倒圆半径为6.0N2X860.0K-3.0;倒角长度为3.0N3Z0;6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用一、常用程序指令12.辅助功能指令M

通常在一个程序段中仅能使用一个M指令。但是，通过设定数控系统的相关参数，可以在一个程序段中最多使用3个M指令。指令功能说明M00程序停止。在含M00的程序段执行之后，机床自动运行停止；按机床控制面板上的“循环启动”键使机床继续执行。M01选择停止。在含M01的程序段执行之后，机床自动运行停止；但是仅在机床控制面板上的“任选停机”开关接通时，这个指令才生效。M02/M30主程序结束。机床自动运行停止，并且CNC系统复位。M98子程序调用。M99子程序结束。执行M99使控制返回主程序。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令FANUCOi-TC数控系统有外径/内径车削循环、螺纹车削循环和端面车削循环三种。1.外径/内径车削循环G90直线车削循环G90XZF;G90UWF;U、W的符号取决于轨迹1和2的方向R—表示快速移动F—表示由F代码指定6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令1.外径/内径车削循环G90锥面车削循环G90XZRF;G90UWRF;6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令1.外径/内径车削循环G90锥面车削循环U、W和R的符号与刀具轨迹的关系

6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令2.螺纹车削循环G92直螺纹车削循环G92XZF;F为螺距G92UWF;U、W的符号取决于轨迹1和2的方向6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令2.螺纹车削循环G92锥螺纹车削循环G92XZRF;F为螺距G92UWRF;U、W的符号取决于轨迹1和2的方向6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令3.端面车削循环G94平端面车削循环G94XZF;G94UWF;U、W的符号取决于轨迹1和2的方向6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令3.端面车削循环G94锥端面车削循环G94XZRF;G94UWRF;6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令3.端面车削循环G94锥端面车削循环U、W和R的符号与刀具轨迹的关系6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用二、固定循环指令编程举例N030G90U-8.0W-66.0F0.4;N031U-16.0;N032U-24.0;N033U-32.0;6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令1.刀具指令T两种方式T代码用2位数表示刀具号，并且最后1位数为刀具补偿号。如：T41表示选择4号刀具，刀具补偿号为1；刀具补偿号为0表示补偿量是0或取消补偿。T代码用4位数表示刀具号，并且最后2位数为刀具补偿号。如：T0401表示选择4号刀具，刀具补偿号为1；刀具补偿号为00表示补偿量是0或取消补偿。T代码的具体位数由数控机床制造厂商设定。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿

数控车床通常使用多把刀具连续进行各种切削加工，换刀和刀具磨损都会使刀尖位置发生变化；此外，车刀刀尖存在圆弧半径，因此数控车床一般都具有刀具补偿功能。刀尖位置补偿刀尖半径补偿6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿

刀尖位置补偿：用来补偿实际刀具的刀尖和编程中的假象刀具（基准刀具）的刀尖的偏差。换刀和刀具磨损：使刀尖位置发生变化因此通常以假想刀具为基准进行编程。Z轴偏置量X轴偏置量基准刀具实际刀具6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿

刀尖半径补偿：用于补偿由于车刀刀尖存在圆弧半径而产生的偏差。刀尖一般是一圆弧，而不是一理想尖点6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿刀尖半径补偿：在加工锥形和圆形工件时，由于刀尖圆弧的存在，只用刀尖位置补偿很难对精密零件进行必需的补偿。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿指令

刀尖半径补偿：刀尖圆弧中心和假想刀尖6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿指令

刀尖半径补偿：在有参考点的机床上，像转塔刀架中心这样的基准位置可以放置在起始位置上。从基准位置到刀尖圆弧中心或假想刀尖的距离设定为刀具的补偿值。6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿指令

刀尖半径补偿：在加工时，如果不用刀尖半径补偿，则编程轨迹为刀尖圆弧中心轨迹；如果使用刀尖半径补偿，则将实现精密车削。不用刀尖半径补偿使用刀尖半径补偿6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿指令

刀尖半径补偿：假想刀尖方位6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿指令

刀尖半径补偿：刀具方位6.4FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用三、刀具及刀具补偿指令2.刀具补偿指令

刀尖半径补偿：起刀程序段G41偏置取消程序段G40

6.5数控车床的程序编制举例一、BZH100数控车床简介

BZH100数控车床是一种小型全功能精密数控车床，配备FANUCOiMate-TC数控系统，具有精度高、刚性好、结构紧凑、操作方便等特点。该机床能完成圆柱、圆锥、端面、圆弧面、环槽、直/锥螺纹车削及钻孔加工，适用于仪器、仪表等行业的有色金属小型轴、盘类零件的加工。6.5数控车床的程序编制举例二、编程举例

在BZH100数控车床上加工如图所示零件，零件材料为45号钢，棒料直径为40。试编写零件的精加工程序。6.5数控车床的程序编制举例二、编程举例

编程步骤：1.按先主后次的加工原则，确定工艺路线精车外轮廓。从右至左精车外轮廓面切26×8的槽车的螺纹。螺纹总切深为0.974mm

切断6.5数控车床的程序编制举例二、编程举例

2.确定工件坐标系工件零点设在零件右端面6.5数控车床的程序编制举例二、编程举例

3.选择刀具l号刀：机加车刀（硬质合金可转位刀片），用于精车外圆。精车前工件形状及精车走刀路线如图所示。2号刀：宽4mm的硬质合金焊接切槽刀，用于切槽和切断。刀位点为左侧刀尖点。3号刀：60°硬质合金机夹螺纹刀，用于车螺纹。换刀点设在点（80，90）处。6.5数控车床的程序编制举例二、编程举例

4.确定切削用量精车外圆：转速1200转/分，进给速度100mm/分钟；切槽：转速600转/分，进给速度50mm/分钟；车螺纹：转速600转/分。6.5数控车床的程序编制举例二、编程举例

5.编写程序%O0006;N5G54G98G21;设定工件坐标系、每分钟进给、公制编程N10T0101;换1号刀，1号刀补N15M03S1200;N20G00X0.0;绝对尺寸编程，快速定位于切削起点N35G01Z0.0F100;沿轴向切削到轮廓起始点/工件零点N45G03X18.0Z-9.0R9.0;圆弧插补加工SR9球头N50G02X22.0Z-13.0R5.0;圆弧插补加工R5圆弧N55G01X26.0Z-23.0;加工圆锥N60X30.0Z-25.0;加工倒角6.5数控车床的程序编制举例N65Z-56.0;车削螺纹和退刀槽部分的外圆柱N70X32.0;车削槽处的台阶端面N75Z-66.0;车削32外圆N80X38.0;车削38外圆右端面N85Z-76.0;车削38外圆，多车削5mmN130G00X60.0;沿径向退出N135Z24.0;沿轴向退出N150T0202;换2号切槽刀，2号刀补N155M03S600;N160G00X33.0;快速到达切槽起始点，加4mm刀宽N165G90X26Z-56.0F50;切槽N175G00X40.0;快速到达点（40，-50），46+4=50N185G01X30.0F50;移动刀具至倒角起始点N190X26.0Z-52.0;倒角，48+4=52N195G00X60.0;沿径向退出6.5数控车床的程序编制举例N200Z24.0;沿轴向退出N210T0303;换3号刀N215G00X31.0Z-20.0;快速移动刀具至螺纹加工起始位置N225G92Z-50.0F1.5;车螺纹N230G00X60.0;沿径向退出N235Z24.0;沿轴向退出N255T0202;换2号刀N260G00X42.0Z-75.0;加4mm刀宽N265G01X0.0F30;切断N275G00X60.0;沿径向退出N280Z24.0M5;沿轴向退出N285T0101;换上1号刀N290M30;%第六章数控车床的程序编制本章重点数控车削加工工艺数控车床程序编制基础FANUCOi-TC数控系统程序指令及应用数控车床的刀具补偿作业：P2193，4，5，7，8数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X