数控车床加工与数控系统

一、数控车床加工主要特点图4.1数控车床加工经典零件1.加工工艺范围：数控车床主要用于加工形状复杂、精度要求高轴类、盘类等回转体零件。如图4.1所表示：加工零件类型数控车床加工与数控系统第1页2.数控车床加工主要特点：（1）加工灵活、通用性强、能适合产品品种和规格频繁改变特点；（2）能满足新产品开发和多品种、小批量、生产自动化要求。数控车床加工与数控系统第2页二、按数控系统功效（1）经济型数控车床如图4.2（2）全功效型数控车床如图4.3（3）车削中心如图4.4（4）ＦＭＣ车床：数控车床、机器人等组成柔性加工单元数控车床加工与数控系统第3页二、按主轴配置形式分1.卧式数控车床如图4.5所表示2.立式数控车床如图4.6所表示三、按数控系统控制轴数分1.双轴控制数控车床（1）双轴卧式数控车床如图4.7所表示（2）双轴立式数控车床2.四轴控制数控车床第一节数控车削加工工艺德州科技职业学院数控车床加工与数控系统第4页M功效

辅助功效字由M地址符及随即两位数字组成，所以也称为M功效或M指令。它用来指令数控机床辅助动作及其状态。惯用M功效有：

M00：

程序暂停，可用NC开启命令使程序继续运行；

M01：计划暂停，与M00作用相同，但M01能够用机床“任选停顿按钮”选择是否有效；

M03：主轴顺时针旋转；

M04：主轴逆时针旋转；

M05：主轴停顿；

M06：换刀;

M08：冷却液开；

M09：冷却液关；

M30：程序停顿，程序复位到起始位置。

数控车床程序编制数控车床加工与数控系统第5页F、S、T功效

1.F功效:用于指定进给速度，有每转进给和美分钟进给两种。（1）每转进给量编程格式G99F~

F后面数字表示是主轴每转进给量，单位为mm/r例：G99F0.2表示进给量为0.2mm/r（2）每分钟进给量编程格式G98F~

F后面数字表示是每分钟进给量，单位为mm/min例：G98F100表示进给量为100mm/min

数控车床加工与数控系统第6页2.S功效:指令用于控制主轴转速,它有恒线速度和恒转速两种指令。（1）最高转速限制编程格式G50S～S后面数字表示是最高转速：r/min。例：G50S3000表示最高转速限制为3000r/min（2）恒线速控制编程格式G96S～S后面数字表示是恒定线速度：m/min。例：G96S150表示切削线速度控制在150m/min。（3）恒转速控制编程格式G97S～S后面数字表示主轴转速，单位为r/min。数控车床加工与数控系统第7页3.T功效用来指定程序中使用刀具。指令格式：T～，前两位代表刀具号，后两位代表刀具赔偿号。比如：T0801指选择8号刀具，用1号刀具赔偿。刀具赔偿包含长度赔偿和半径赔偿两部分。数控车床加工与数控系统第8页四.工件坐标系设定编程格式G50X～Z～

式中X、Z值是起刀点相对于加工原点位置。例：如图所表示设置加工坐标程序段以下：

G50X128.7Z375.1图4.10坐标系设定指令数控车床加工与数控系统第9页五、快速定位G00和直线插补G01

1、快速定位G00

快速点定位指令控制刀具以点位控制方式快速移动到目标位置，其移动速度由参数来设定。

编程格式：G00X(u)～Z(w)～式中X、Z值是快速点定位终点坐标值;U、W表示目标点相对于前一点增量坐标。数控车床加工与数控系统第10页1、快速定位G00

如所表示定位指令以下：G50X200.0Z263.0G00X40.0Z212.0或G00U-160.0W-51.0图4.11G00快速定位指令数控车床加工与数控系统第11页2、直线插补G01用于产生按指定进给速度F实现空间直线运动。程序格式：G01X(u)～Z(w)～F～其中：X、Z值是直线插补终点坐标值；U、W表示目标点相对于前一点增量坐标。数控车床加工与数控系统第12页直线插补G01举例：实现图4.12中从A点到B点直线插补运动,其程序段为：绝对方式编程：G90G01X10Y10F100图4.12直线插补运动

数控车床加工与数控系统第13页增量方式编程举比如图4.13所表示：G91G01X２０Y２５

F100图4.13直线增量编程数控车床加工与数控系统第14页六.圆弧插补G02、G03

1.顺时针圆弧插补指令格式:G02X(U)Z(W)IKF；G02X(U)Z(W)RF；2.逆时针圆弧插补指令格式：G03X(U)____Z(W)____I____K____F____；G03X(U)____Z(W)___R___F____；注意:（１）圆心位置指定能够用R，也能够用I、K，R为圆弧半径值；（２）I、K为圆心在X轴和Z轴上相对于圆弧起点坐标增量;

数控车床加工与数控系统第15页

图４.1４圆弧方向判断（３）要求圆心角α≤180°时，用“+R”表示；α>180°时，用“-R”。所以，R编程只适于非整圆圆弧插补情况，不适于整圆加工（４）圆弧方向判别：沿着不在圆弧平面内坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，如图4.1４所表示。XY数控车床加工与数控系统第16页（４）圆弧编程实例G02编程如图4.1５所表示：G02X50.0Z30.0I25.0F0.3；G02U20.0W-20.0I25.0F0.3；G02X50.0Z30.0R25.0F0.3；G02U20.0W-20.0R25.0F0.3；

图4.15顺时针圆弧加工数控车床加工与数控系统第17页G03编程举例：G03X50.0Z30.0I25.0F0.3；G03U20.0W-20.0I25.0F0.3；G03X50.0Z30.0R25.0F0.3；G03U20.0W-20.0R25.0F0.3；图4.16逆时针圆弧加工数控车床加工与数控系统第18页七.暂停指令G04G04指令用于暂停进给,其指令格式是：G04P____或G04X(U)____暂停时间长短能够经过地址X(U)或P来指定。其中P后面数字为整数，单位是ms；X(U)后面数字为带小数点数，单位为s。比如,欲空转2.5s时其程序段为：G04X2.5G04U2.5G04P2500；数控车床加工与数控系统第19页八.刀具半径赔偿指令1.指令格式刀具位于工件左侧（假设工件不动）G41D01刀具位于工件右侧（假设工件不动）G42D01取消刀具赔偿G402.刀具赔偿过程轨迹分三个组成部分：

（1）形成刀具赔偿建立赔偿程序段

（2）零件轮廓切削程序段

（3）赔偿撤消程序段数控车床加工与数控系统第20页3.刀具半径赔偿指令注意事项:刀具半径赔偿建立，只能在G00或G01方式下完成，不能G02、G03在或其它曲线插补方式下进行，刀具半径赔偿一旦建立，在没被取消之前一直有效，编程曲线永远是铣刀回转圆包络线。

数控车床加工与数控系统第21页4.刀具赔偿指令G41和G42G41指令刀具运动轨迹如图4.17所表示：G42指令刀具运动轨迹如图4.18所表示：图4.17刀具半径左赔偿图4.18刀具半径右赔偿数控车床加工与数控系统第22页九.返回参考点检验G27G27用于检验X轴与Z轴是否正确返回参考点。指令格式为：G27X(U)____Z(W)____X(U)、Z(W)为参考点坐标。执行G27指令前提是机床通电后必须手动返回一次参考点。数控车床加工与数控系统第23页十.参考点返回指令G28G28X(U)____Z(W)____；自动返回参考点，其中X(U)、Z(W)为参考点返回时中间点，X、Z为绝对坐标，U、W为相对坐标。十一.参考点返回指令G29G29X____Z____；此指令功效是使刀具从参考点返回目标点，其中X、Z为刀具目标点。数控车床加工与数控系统第24页指令中X(U)、Z(W)为螺纹终点坐标，F为螺纹导程。使用G32指令前需确定参数如图所表示，各参数意义以下：δ1、δ2：为切入量与切除量。普通δ1=n×P/400δ2=n×P/1800

图4.20螺纹切削轨迹十二.单行程螺纹切削G32(1)指令格式：G32X(U)__Z(W)__F_数控车床加工与数控系统第25页

（２）Ｇ32编程实例

F=4mm,δ1

=3mm,δ2=1.5mm

N100G00U-62

N110G32W-74.5F4N130G00U62

N140W74.5

N150U-64

N160G32W-74.5

N170G00U64

N180W74.5

图4.21螺纹切削实例数控车床加工与数控系统第26页十三.单一固定循环指令G90

1、轴向切削循环指令格式：

（1）圆柱切削指令G90X(U)__Z(W)__F__X(U)、Z(W)为车削循环中车削进给路径终点坐标图4.22圆柱切削指令数控车床加工与数控系统第27页

（2）圆锥切削循环指令G90指令格式：G90X(U)__Z(W)__R__F__该循环主要用于轴类零件锥面加工。R为锥度部分大端与小端之半径差。以增量值表示，其正负符号取决于锥端面位置，当刀具起于锥端大头时，R为正值;起于锥端小头时，R为负值。图4.23G90圆锥切削指令数控车床加工与数控系统第28页十四.径向切削循环G94

（1）直端面车削循环

G94X(U)__Z(W)__F__各地址代码含义与G90相同。循环路径如右图4.24所表示图4.24G94直端面车削循环数控车床加工与数控系统第29页（2）锥端面车削循环G94指令格式：G94X(U)__Z(W)__R__F__循环路径如右图4.2５所表示图4.25G94直端面车削循环数控车床加工与数控系统第30页十五.螺纹切削循环(G92)（1）圆柱螺纹编程格式:G92X(U)

Z(W)

F螺纹切削应注意在两端设置足够升速进刀段和降速退刀段。走刀路线如如图4.26所表示：

图4.26G92圆柱螺纹切削循环数控车床加工与数控系统第31页

（2）圆锥螺纹切削循环G92编程格式：G92X(U)

Z(W)

R(I)Ｆ

利用G92，能够将螺纹切削过程中，从始点出发“切入-切螺纹-退刀-返回始点”4个动作作为一个循环用一个程序段指令。

运动轨迹如图4.27所表示：

图4.27圆锥螺纹切削循环数控车床加工与数控系统第32页十六.复合固定循环

（1）轴向粗切削循环G71

G71U(△d)R(e)；G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)；

△d——背吃刀量，吃刀深度e——退刀量，提刀量

ns——精加工形状程序段中开始程序段号；

nf——精加工形状程序段中结束程序段号；

△u——X轴方向精加工余量；

△w——Z轴方向精加工余量；

f，s，t——F，S，T代码。数控车床加工与数控系统第33页轴向粗切削循环G71运动轨迹如图4.28所表示：图4.28G71轴向粗车循环轨迹数控车床加工与数控系统第34页（2）径向粗车循环G72编程格式为

G72U(△d)R(e)

G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)参数含义与G71相同走刀轨迹如图4.29所示：图