第3章 数控车床编程及加工

第3章数控车床加工工艺及编程操作教学时数：12学时教学目的与要求：要求学生了解数控车床的加工工艺，掌握数控车床的编程及操作方法。教学重点：（fanuc0i系统，华中数控系统，simens802D系统）的编程方法，华中数控车床的操作方法。教学难点：如何讲清数控车床的复合循环编程及操作方法。第3章数控车床加工工艺及编程操作

数控车床是当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。它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、扩、铰孔等工作。由于数控车床在一次装夹中能完成多个表面的连续加工，因此提高了加工质量和生产效率，特别适用于复杂形状的回转类零件的加工。第一节数控车床编程基础不同数控车床的车削数控系统的功能、编程指令和编程方法不同，但他们有许多相同和相似之处。掌握一种数控车床的编程方法，对学习掌握其它数控车床的编程与加工有触类旁通的功效。本章以CJK6032数控车床HNC-1T为例，介绍数控车床的面板操作、车削数控系统的基本功能和指令系统，结合典型零件介绍分析数控车床的加工工艺特点，进行编程与加工的训练。一、数控车床的坐标系和原点数控车床的Z轴与主轴轴线重合，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。X轴分布在径向，远离主轴中心线的方向为X轴正方向。数控车床的工件坐标系原点一般取在主轴轴线与工件左端面或右端面的交点处。二、数控车削系统基本功能1、HNC-1T车削数控系统的准备功能（G指令）2、辅助功能(M指令)注意：（1）、如果同一程序段中有多个M指令时，最后指定的有效。（2）、M指令有前作用和后作用，为免混淆，除了M06指令外，最好将M指令单独作为一个程序段。各制造厂商对M指令的规定有所不同。对CJK6032数控车床的M指令使用说明如下：(1).程序停止指令M00\M01(2).程序结束指令M02(3).主轴控制指令M03\M04\M05(4).换刀指令M06(5).切削液控制指令M08\M09

3、主轴功能S指令地址S后的数字表示主轴转速。S指令是模态指令。CJK6032数控车床的主轴转速用手柄实现变速，不能在程序中指定。4、进给功能在G01\G02\G03指令中，F后的数字表示进给速度，若程序中未给F值，则取轴参数中各轴“最高允许速度”的最小值。在螺纹切削G32\G76中，F后的数字表示螺纹导程。F为模态指令，G00与F指令无关。5、通信功能：与PC机直接控制，可实现系统集成化、联网、数据传输和远程诊断等功能。6、刀具功能三、数控车床的编程1、坐标系的设定及数值输入方式（1）工件坐标系设定用G92设置工件坐标系功能：G92指令是规定工件坐标系坐标原点（程序零点）的指令。格式：G92X

Z

说明：坐标值x、z为刀具中心点在工件坐标系中（相对于程序零点）的坐标。这一指令不产生机床运动。试用G92指令建立右图所示的加工坐标系：当前的刀具位置点在A点时：G92X10Z12当前的刀具位置点在B点时：G92X30Z37注意：这种方式设置的加工原点是随刀具当前位置（起始位置）的变化而变化的。注意：X、Z值的确定，即确定对刀点在工件坐标系下的坐标值。其选择的一般原则为：1、方便数学计算和简化编程；2、容易找正对刀；3、便于加工检查；4、引起的加工误差小；5、不要与机床、工件发生碰撞；6、方便拆卸工件；7、空行程不要太长；（2）用G54到G59设置工件坐标系

（又称零点偏置）所谓零点偏置就是在编程过程中进行编程坐标系（工件坐标系）的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。如图下图，可建立G54～G59共6个加工坐标系。其中：G54——加工坐标系1，G55——加工坐标系2，G56——加工坐标系3，G57——加工坐标系4，G58——加工坐标系5，G59——加工坐标系6。注意： 使用G54-G59时，不用G92设定坐标系。G54-G59和G92不能混用。(3)局部坐标系设定G52X___Z___;(4)绝对值G90与增量值G91数控车床有两种方法指令刀具的移动，绝对值指令与增量值指令。例：如右图所示，已知刀具中心轨迹为“A→B→C”，使用绝对坐标方式与增量坐标方式时各动点的坐标分别为：G90时：A（10，10）、B（35，50）、C（90，50）；G91时：B（25，40）、C（55，0）（5）直径编程和半径编程（6）小数点编程：表示时间距离等可采用小数点编程，数值范围为XXXX.XXX,整数时可省略。如：Z15\Z15.0\Z15.000在绝对值编程时表示Z坐标值15mm.(7)尺寸单位选择G20G21G22格式：G20\G21\G22说明：G20英制输入制式，inchG21公制输入制式,mmG22脉冲当量输入制式,脉冲当量G20、G21、G22为模态功能可相互注销,G21为缺省值2、基本编程指令（1）快速点定位（2）插补指令G01、G02、G03O0001N1G92X40Z5（设立坐标系，定义对刀点的位置）N2M03S400（主轴以400r/min旋转）N3G00X0（到达工件中心）N4G01Z0F60（工进接触工件毛坯）N5G03G91X24Z-24R15（加工R15圆弧段）N6G02g90X26Z-31R5（加工R5圆弧段）N7G01Z-40（加工Φ26外圆）N8X40Z5（回对刀点）N9M02（主轴停、主程序结束并复位）（3）倒角控制功能G01X__Z__C__;G01X__Z__R__;

注意：(1)在螺纹切削程序段中不得出现倒角控制指令；(2)见图，X，Z轴指定的移动量比指定的R或C小时，系统将报警，即GA长度必须大于GB长度。(4)暂停指令G04G04X___;0~9999.99s(5)返回参考点指令G28\G29G28X___Z___;(P65)G29X___Z___;注意：机床锁住按钮按下时，G28\G29指令无效。用G28、G29对所示的路径编程：要求由A经过中间点B并返回参考点，然后从参考点经由中间点B返回到C。O0001N1G92X50Z100N2G28X80Z200N3G29X40Z250N4G00X50Z100N5M023、刀具半径补偿编程编程格式：G00/G01G41D__X__Z__；左刀补，沿加工方向看刀具在左边

G00/G01G42D__X__Z；右刀补，沿加工方向看刀具在右边G00/G01G40X__Z__；刀具半径补偿注销

其中：D——偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中有多个这样的寄存器，如D00～D99。

功能：编程时假定的理想刀具半径与实际使用的刀具半径之差作为偏置设定在偏置存储器D01～D99中。在实际使用的刀具选定后，将其与编程刀具半径的差值事先在偏置寄存器中设定，就可以实现用实际选定的刀具进行正确的加工，而不必对加工程序进行修改。使用这组指令，一方面可使得编程人员在编程中不必精确指定刀具半径，另一方面在加工过程中即使刀具失效而换刀或因刀具磨损使刀具半径变小，都不必修改程序，只需重新设定刀具偏置参数即可，因而方便了编程，简化了编程。这组指令是同组模态指令，缺省值是G40。

4、固定循环编程(1)单一固定循环1）内外径车削单一固定循环指令G80程序段格式a.圆柱面：G80X___Z___F___;b.圆锥面：G80X__Z___I___F__;

如图所示，用G80指令编程，点画线代表毛坯。O0001M03S400（主轴以400r/min旋转）G91G80X-10Z-33I-5.5F100（加工第一次循环，吃刀深3mm）X-13Z-33I-5.5（加工第二次循环，吃刀深3mm）X-16Z-33I-5.5（加工第三次循环，吃刀深3mm）M05（主轴停）M02（主程序结束并复位）2)端面车削单一固定循环指令G81程序段格式a.车端面：G81X__Z___F___;b.车带锥度端面：G81X__Z__K___F__;用G81指令编程，点画线代表毛坯。O0001N1G54G90G00X60Z45M03（选定坐标系，主轴正转，到循环起点）N2G81X25Z31.5K-3.5F100（加工第一次循环，吃刀深2mm）N3X25Z29.5K-3.5（每次吃刀均为2mm，）N4X25Z27.5K-3.5（每次切削起点位，距工件外圆面5mm，故K值为-3.5）N5X25Z25.5K-3.5（加工第四次循环，吃刀深2mm）N6M05（主轴停）N7M02（主程序结束并复位）(2)复合循环G71外圆粗车复合循环G72端面粗车复合循环G73封闭车削复合循环G76复合型螺纹车削循环指令(1)内（外）径粗车复合循环G71★无凹槽加工时格式：G71U(∆d)R(r)P(ns)Q(nf)X(∆x)Z(∆z)F(f)S(s)T(t)；说明：该指令执行的粗加工和精加工，其中精加工