第四章 数控车床编程与操作hlg

车外圆车端面钻孔车内孔切槽切断车锥面车型面车螺纹加工范围第四章数控车床编程与操作

1.数控车床坐标系统数控车床坐标系统，我国在JB3051—82数字控制机床坐标和运动方向的命名标准中作了明确的规定。在标准中规定主轴为Z轴，刀架平行于Z轴运动方向（即纵向）为Z轴运动方向，刀架前后运动方向（即横向）为X轴运动方向。

4.1数控车床编程基础Z轴：主轴轴线方向，刀具远离工件的方向为Ｚ轴的正向。Ｘ轴：沿工件径向，且平行横向滑座，刀具离开工件旋转中心的方向为Ｘ轴正向。2.工件坐标系的建立

工件坐标系也称编程坐标系，它是以工件上的某一个点为坐标原点，建立起来的XOZ直角坐标系统，如图所示。数控车床的工件原点一般定为零件精加工右端面（或左端面）与轴心线的交处。工件坐标系可以通过G50指令设定，其指令格式为：

G50X（α）Z（β）式中，α、β——刀尖距工件坐标系原点距离。*注：1、X方向的坐标零点在主轴回转中心线上，数控车床在X坐标采用直径编程方式。2、Z方向的坐标零点可设在工件的右端面或左端面上，也可设在其他位置。

3.数控车床编程方式与小数点编程数控车床编程时，可以采用绝对值编程、增量值编程和混合编程三种方式。绝对值编程是用刀具移动的终点位置的坐标值进行编程的方法。绝对值编程书写格式为：X

Z

；地址X后面的数字为直径值。增量值编程是用刀具移动量直接编程的方法。增量值编程书写格式为：U

W

；地址U后面的数字为X方向实际移动量的二倍值。在一程序段中，可以混合使用绝对值坐标指令（X或Z）和增量值坐标指令（U或W）进行编程。混合编程坐标指令有两组指令：一组指令是X轴以绝对值，Z轴以增量值的坐标指令（X、W）；另一组是X轴以增量值，Z轴以绝对值的坐标指令（U、Z）。在有的数控车床控制系统中，已定义有G90和G91的G代码机能。这时可以用G90或G91与地址X、Z指令编程方式。数控车床编程时，可以使用小数点编程或脉冲数编程。用小数点编程时，轴坐标移动距离的计算单位是mm；用脉冲数编程时，轴坐标移动距离的计算单位是数控系统的脉冲当量。现代数控系统的最小脉冲当量通常是0.001mm。在编程时要注意编写格式和小数点的输入。如X70.0表示X轴运动距离（或终点坐标）为70mm。如果将上式误写成X70，则表示X轴运动距离（或终点坐标）为0.07mm，相差1000倍。4.数控车床常用指令4.2基本指令编程1.快速定位指令G00

G00X（U）

Z（W）G00是指令刀具以快速移动方式，从当前位置运动并定位于目标位置的快速定位指令。G00是模态指令。当用绝对值编程时，X，Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标。当用增量值编程时，U，W后面的数值则是当前点与目标点之间的距离与方向。

如上图所示尺寸，其程序编制为：G50X200.0Z263.0；设定工件坐标系G00X40.0Z212.0；（绝对值指令编程）A→C或G00U－160.0W－51.0；（增量值指令编程）A→C。2.直线插补指令G01G01X（U）

Z（W）

F直线插补指令G01是直线运动指令。它是用来指令刀具以F进给速度，在坐标系中以插补联动方式作直线插补运动（直线切削）的指令。G01是模态指令。进给速度F是指刀具在切削路径上的进给速度。直线插补加工锥面程序：G50X18.32Z36.42；设定工件坐标系G01X45.32Z16.27F25；（绝对值指令编程）或G01U27.0W-20.15F25；（增量值指令编程）.3.圆弧插补指令G02、G03

G02（G03）X（U）

Z（W）

I

K

F

（或R

F

）

式中，G02/03—顺时针/逆时针圆弧插补；X、Z—工件坐标系中的终点绝对值坐标；U、W—终点位置，从起点到终点的距离；I、K—圆心坐标，从起点到圆心的距离；R—圆弧半径；F—进给速度。圆弧插补指令G02、G03是圆弧运动指令。它是用来指令刀具在给定平面内以F进给速度，作圆弧插补运动的指令。G02、G03也是模态指令。用地址X、Z或U、W指令圆弧的终点，当用绝对值编程时，X、Z后面的数字为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值。当采用增量值编程时，U、W后面的数字为起点到终点的距离。I、K为圆心坐标，从起点到圆心的距离。R为圆弧半径，当α≤180°时，用+R表示，当

α＞180°时，用-R表示。如图所示，有一段圆弧（R25）的轴类零件，按图中轨迹，分别用绝对值方式和增量值方式编程，圆弧插补的编程方法如下表所示。4.3固定循环指令编程1.单一形状固定循环切削G90G90主要用于轴类零件的外圆和锥面的加工。外圆切削循环指令格式：

G90X（U）

Z（W）

F

;

其中X，Z（U，W）为切削终点坐标。如图所示，G90指令循环

G90X50.0Z-30.0F__；锥面切削循环指令格式：

G90X（U）

Z（W）

R

F

;

其中R为锥度部分大端与小端之半径差。刀具起于锥端大头时，R为正值，起于锥端小头时，R为负值。2.复合固定循环切削G70～G76G70～G76是CNC车床复合固定循环指令，用于必须重复多次加工才能完成的典型工序，主要用于铸、锻毛坯的粗车和棒料车阶梯较大的轴及螺纹加工。G70是G71、G72、G73粗加工后的精加工指令，G74是深孔钻削固定循环指令，G75是切槽固定循环指令，G76是螺纹加工固定循环。⑴外径粗车循环G71G71D（Δd）R(e);G71P（NS）

Q（NF）

U（ΔU）

W（ΔW）

F

S

T

；程序段中各地址含义如下：NS——循环开始的程序段号（精加工路线的第一个程序段号）；NF——循环结束的程序段号（精加工路线的最后一个程序段号）；ΔU——径向（X向）精车余量（直径值）；ΔW——轴向（Z向）精车余量；Δd——每次循环的吃刀量；e——每次循环的退刀量。或：G71P（NS）

Q（NF）

U（ΔU）

W（ΔW）

D（Δd）

F

S

T

；将R(e)由控制参数设定为一常数。⑵端面粗车循环G72

G72P（NS）

Q（NF）

U（ΔU）

W（ΔW）

D（Δd）

F

S

T

；⑶固定形状粗车循环G73

G73P（NS）_Q（NF）_I（ΔI）_K（ΔK）_U（ΔU）_W（ΔW）_D（Δd）F

S

T_；

在程序段中，除地址I、K、D外，其余均与G71的相同。ΔI—径向退刀距离（半径值）；ΔK—轴向退刀距离；Δd—粗车循环次数。⑷精车固定循环G70

在用G71、G72、G73粗车工件后，用G70来指定精车循环、切除粗加工中留下的余量。G70精车循环的编程指令格式为：G70P（NS）_Q（NF）

；在G70状态下，从（NS）至（NF）程序中指定的F、S、T有效。⑸复合固定循环编程举例1)G71与G70复合固定循环编程举例加工如图示零件，其毛坯为棒料。工艺设计规定：粗加工时切深为7mm，退刀量e为2mm，主轴转速500r/min；精加工余量X向为4mm（直径上），Z向为2mm，主轴转速800r/min。程序设计如下：O0009N10G50X200.0Z220.0；N15T0101S500M03；N20G00X160.0Z180.0M08；N30G71D7.0R2.0;N35G71P40Q100U4.0W2.0F25；N40G00X40.0；N50G01W-40.0F20S800；N60X60.0 W-30.0；N70 W-20.0；N80X120.0W-10.0；N90 W-20.0；N100X140.0W-20.0；N110G70P40Q100；N120G00X200.0Z220.0；N130M05；N140M30；2)G72与G70复合固定循环编程举例

O0008N10G50X200.0Z190.0；N15T0101S500M03;N20G00X176.0Z132.0M08;N30G72P40Q90U4.0W2.0D7.0F100；N40G00Z58.0；N50G01X120.0W12.0F80S800；N60 W10.0；N70X80.0 W10.0；N80 W20.0；N90X36.0W22.0；N100G70P40Q90；N110G00X200.0Z190.0；N120M30；3)G73与G70复合固定循环编程举例加工如图5.46所示零件，其毛坯为锻件。工艺设计规定：粗加工分三刀进行，第一刀留给后两刀加工的单边余量（X、Z向）均为14mm，进给速度0.3mm/r，主轴转速500r/min；精加工余量X向为4mm（直径上），Z向为2mm，进给速度为0.15mm/r，主轴转速800r/min。N10G50X260.0Z220.0；N20G00X220.0Z160.0M03S800；N30G73P40Q90I14.0K14.0U4.0W2.0D3F0.3S500；N40G00X80.0W-40.0；N50G01W-20.0F0.15S800；N60 X120.0W-10.0；N70 W-20.0；N80G02X160.0W-20.0I20.0；N90G01X180.0W-10.0；N100G70P40Q90；N110G00X260.0Z220.0；N120M30；⑹深孔钻削循环G74

G74X（U）

Z（W）

I

K

D

F

；式中，X—B点的X坐标；U—A→B的增量值；W—A→C的增量值；I—X方向的移动量（无符号指定）；K—Z方向的切削量（无符号指定）；D—切削到终点时的退刀量，可视为0，D通常以正值指定，X（U）和I省略的场合，退刀方向的符号附带指定；F—进给速度。⑺外径切槽循环G75G75是外径切槽指令，G75指令与G74指令动作类似，只是移动方向旋转90°，这种循环可用于端面断续切削，如果将Z（W）和K、D省略，则X轴的动作可用于外径沟槽的断续切削。其指令格式为：G75X（U）

Z（W）

I

K

F

D

；如图示是用G75外径切槽指令加工槽的实例，其程序为：N01G50X90.0Z125.0；建立工件坐标系N02G00X42.0Z41.0S800；刀具快速趋近N03G75X20.0Z25.0I3.0K3.9F2.5；用G75指令切槽N04G00X90.0Z125.0；刀具快速退至参考点4.4螺纹切削及螺纹切削自动循环1.单行程螺纹切削指令⑴单行程螺纹切削指令G32G32是单行程螺纹切削指令，在切削过程中，车刀进给运动是严格按指令中规定的螺纹导程进行的。其指令格式为：G32X（U）

Z（W）

F

；式中，F—螺纹导程（精确到0.01mm）。在程序设计时，应将车刀的切入、切出、返回均编入程序中。

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