第4章-数控车床编程-(G01GG02G03)

了解数控车床的用途、布局和主要参数了解数控车床的主要加工对象掌握数控车削编程的特点掌握数控车床常用编程指令的使用掌握轴类零件的车削综合编程方法学习目标数控车床一般具有两轴联动的功能，其中Z轴平行于主轴，X轴在水平面上且垂直于主轴。主要加工对象：轴类、盘套类回转体零件，可完成内外圆柱、圆锥、圆弧、螺纹等的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等。是目前国内使用较广的一种数控机床，约占国内数控机床总数的25%。数控车床的用途数控车床的用途车外圆车端面钻孔车内孔切槽切断车锥面车型面车螺纹数控车床的布局数控车床的布局1.绝对编程和增量编程数控车床编程时绝对坐标和增量坐标可以在同一程序段中混用。绝对坐标值常用X、Z表示。增量坐标值常用U、W表示，使用时应注意轨迹运动的方向。根据零件图纸的尺寸标注，以减少尺寸换算为选择原则。数控车床的编程特点2.直径编程数控车削加工时，由于图纸径向尺寸的标注和测量都使用直径，所以编程时径向坐标（X方向）使用直径表示。数控车床的编程特点3.固定循环功能的应用4.刀具半径自动补偿功能（G41、G42）5.代码分组不同组G代码可编写在同一程序段内均有效；同组G代码若编写在同一程序段内，则最后一个G代码有效。数控车床的编程特点6.切削起点的确定车削加工时采用快速进刀至工件切削起点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。一般在X方向上大于毛坯直径5mm，Z方向上离开毛坯端面5mm。数控车床的编程特点机床原点——机床上的一个固定的点，数控车床的机床原点一般取卡盘前端面或后端面与主轴中心线的交点。机床坐标系——前置刀架和后置刀架参考点——一般设在各轴正向行程极限位置。数控车床编程坐标系复习返参考点（回零）可以建立机床坐标系。数控车床编程坐标系编程坐标系——编程人员为了编程方便自行设定的坐标系，又称工件坐标系。用于确定工件几何图形上各几何要素的位置，一般供编程使用，与机床坐标系不重合。编程坐标系的原点称为工件原点或程序原点。数控车床的工件原点一般设在工件的左端面或右端面的中心点。数控车床编程坐标系数控车床编程坐标系机床坐标系与编程坐标系数控编程常用功能指令辅助功能——M指令进给功能——F指令数控编程常用功能指令准备功能——G指令主轴功能——S指令刀具功能——T指令使数控机床或控制系统建立某种加工方式。由地址符G和其后2位数字组成，从G00～G99。数字最前的0可省略不写，如G01可以写作G1。G指令可分为若干组，包括模态指令和非模态指令。同一个程序段中可以输入几个不同组的G指令，当输入了两个或两个以上的同组G指令时，最后一个G指令有效。复习：准备功能——G指令准备功能G代码准备功能G代码准备功能G代码基本移动指令基本功能指令单一固定循环指令复合固定循环指令G00G01G02G03G32G04G98、G99G96、G97G27、G28G20、G21G90G94G92G70G71、G72G73、G74G75、G76格式：G00X（U）＿Z（W）＿；说明：1）G00指令使刀具在点位控制方式下从当前点以快移速度向目标点移动。实现快速点定位，不要求轨迹和速度，移动中刀具不切削。2）X、Z为目标点绝对坐标，U、W为目标点相对于起点的增量，其中X、U的坐标值均为直径量。绝对坐标和增量坐标可以混编。准备功能G代码1.快速定位指令——G003）不运动的坐标可以省略，G00可以简写成G0。4）程序中只有一个坐标值X或Z时，刀具将沿该坐标方向移动；有两个坐标值X和Z时，刀具将先以1:1步数两坐标联动，然后单坐标移动，直到终点。5）G00快速移动速度由机床预先设定，可通过控制面板上的倍率按钮（旋钮）进行调节。准备功能G代码一般用于切削加工前的快速定位和切削加工后的快速退刀。例：如图刀尖从A点快进到B点，分别用绝对坐标、增量坐标和混合坐标方式写出该G00程序段。绝对坐标方式：G00X40Z58；增量坐标方式：G00U-60W-28.5；混合坐标方式：G00X40W-28.5；或G00U-60Z58；准备功能G代码练习1绝对编程：G00X50Z6；增量编程：G00U-70W-84；准备功能G代码

练习2格式：G01X（U）＿Z（W）＿F＿；说明：1）G01指令使刀具以F指定的进给速度沿直线移动到目标点，一般作为切削加工运动指令。2）X、Z为目标点的绝对坐标；U、W为目标点相对于起始点的增量，使用时注意增量的方向。准备功能G代码2.直线插补——G01数控编程常用功能指令3）F指定进给速度（进给率），为模态指令，有每转进给和每分钟进给两种。没有F指令则认为进给速度为零。4）程序中指定F后，实际进给速度可通过控制面板上的倍率按钮（旋钮）进行调节。以便操作者选取最佳的进给速度。5）可单坐标移动，也可以两坐标同时插补运动。编程示例1：

G01X60.0Z-80.0F0.5；或G01U0.0W-80.0F0.5；或G01X60.0W-80.0F0.5；或G01U0.0Z-80.0F0.5；或G01W-80.0F0.5；或G01Z-80.0F0.5；准备功能G代码编程示例2绝对坐标：G01X40Z-30F0.5;增量坐标：G01U20W-30F0.5;混合坐标：G01X40W-30F0.5;准备功能G代码例：如图刀具从P0→P1→P2→P3→P0点运动（图中┄为G00方式；—为G01方式）。加工程序为：绝对坐标方式：G00X50Z2；（P0→P1）G01Z-40F0.1；（P1→P2）

X80Z-60；（P2→P3）G00X200Z100；（P3→P0）增量坐标方式：G00U-150W-98；（P0→P1）G01W-42F0.1；（P1→P2）

U30W-20；（P2→P3）G00U120W160；（P3→P0）准备功能G代码练习1A—BG00X40.0Z6.0;B—CG01X40.0Z-30.0F0.5;C—DX50.0Z-30.0;D—EX60.0Z-70.0;或X60.0W-40.0;E—FX90.0;F—AG00X200.0Z150.0;准备功能G代码编程示例2绝对坐标：G01X40Z-30F0.5;增量坐标：G01U20W-30F0.5;混合坐标：G01X40W-30F0.5;准备功能G代码控制刀具在指定的坐标平面内按照一定的速度作圆弧运动。G02为顺时针方向圆弧插补，G03为逆时针方向圆弧插补。圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03

。准备功能G代码3.圆弧插补——G02、G03准备功能G代码准备功能G代码格式：G02（G03）X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；或G02（G03）X（U）＿Z（W）＿I＿K＿F＿；说明：1）该指令控制刀具按所需圆弧运动。G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。2）X、Z表示圆弧终点绝对坐标，U、W表示圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标。准备功能G代码3）I、K表示圆心相对圆弧起点的增量坐标，分别对应X、Z。I、K带有“土”号，当增量方向与坐标轴的方向相反时取“-”号。I、K为零可省略，但不可同时为零。准备功能G代码4）R表示圆弧半径，

I、K和R同时输入时，R有效。5）X、U、I均采用直径量编程6）F表示进给速度。例：图示工件，加工圆弧的程序为：绝对坐标方式：G01X20Z-30F0.1；G02X40Z-40R10F0.08；增量坐标方式：G01U0W-32F0.1；G02U20W-10I20K0；准备功能G代码绝对坐标方式：G01X28Z-40F0.1；G03X40Z-46R6F0.08；增量坐标方式：G01U0W-42F0.1；G03U12W-6R6F0.08；

例：如图加工逆时针圆弧的程序为：准备功能G代码格式：G04X＿；或G04U＿；或G04P＿；说明：1）该指令按给定时间延时，不做任何动作，延时结束后再自动执行下一段程序。2）该指令主要用于车削环槽、盲孔及自动加工螺纹时使刀具在短时间无进给方式下进行光整加工。3）X、U表示秒，P表示毫秒。4）G04为非模态指令。准备功能G代码4.程序延时（暂停）G04格式：G20（G21）说明：1）G20表示英制输入，G21表示公制（米制）输入。2）G20和G21是同组模态代码，可以相互取代，不能在一个程序段中同时使用。3）机床通电后默认的状态为G21。准备功能G代码5．英制和公制（米制）输入G20、G21准备功能G代码6.进给速度控制G98、G99进给功能指令F——由地址符F和数字表示，用于指定刀具向工件进给的相对速度，属于模态代码。进给功能分为每分钟进给（mm/min）和每转进给（mm/r）两种方式，分别用G98和G99指令指定。格式：G98(G99)说明：1）G98指定每分钟进给，即G98使进给量F的单位为mm/min。G99指定每转进给，即G99使进给量F的单位为mm/r。2）G98一般用于镗铣类数控机床、加工中心等；G99一般用于数控车床，可以在工件表面形成均匀的切削纹路。3）G98、G99为同组的模态G指令，只能一个有效。本校机床CNC上电时默认G98有效。准备功能G代码准备功能G代码7．参考点返回检测G27格式：G27X（U）＿；X向参考点检查；

G27Z（W）＿；Z向参考点检查；

G27X（U）＿Z（W）＿；X、Z向参考点检查。说明：1）该指令用于参考点位置检测，执行后刀具以快速运动方式在被指定的位置上定位，到达的位置如果是参考点，则返回参考点灯亮。2）若定位结束后被指定的轴没有返回参考点则出现报警。执行该指令前也应取消刀具位置偏置。3）X、Z为参考点的坐标值，U、W表示到参考点的距离。4）执行指令的前提是机床在通电后必须返回过一次参考点。准备功能G代码6.自动返回参考点G28格式：G28X（U）＿；X向返回参考点；

G28Z（W）＿；Z向返回参考点；

G28X（U）＿Z（W）＿；X、Z向同时返回参考点。说明：1）该指令可使被指定的轴以快速移动的速度经过指定的中间点后再返回参考点。2）X、Z是中间点的绝对坐标，U、W是中间点相对于起点的增量坐标。3）中间点不能超过参考点。有时为保证返回参考点的安全，应先X向返回参考点，然后Z向再返回参考点。准备功能G代码主轴功能指令S——由地址符S和数字表示，用于指定主轴的转速或切削速度，但不能启动主轴，属于模态代码。程序中指定S后，实际主轴转速可通过控制面板上的主轴倍率按钮（旋钮）进行调节。主轴功能分为恒转速（r/min）和恒线速度(m/min)两种控制模式。分别用G97和G96指令指定。9．主轴控制G96、G97准备功能G代码格式：G96S＿；G97S＿；说明：1）G96是机床恒线速控制，此时S指定的数值表示切削速度，单位m/min。设定恒线速可以使工件各表面获得一致的表面粗糙度。2）G97是取消恒线速控制（恒转速控制），此时S指定数值是主轴转速，单位r/min。3）G96常用于车削端面或工件直径变化较大的工件，G97用于镗铣加工和轴径变化较小的轴类零件车削加工；4）G96、G97为同组的模态G代码，只能一个有效。其中，CNC上电时默认G97有效。准备功能G代码4）主轴转速与切削速度的计算公式如下：式中v——切削速度，单位为m/min；

n——主轴转速，单位为r/min；

D——工件或刀具直径，单位为mm。由此可知，当刀具逐渐靠近工件中心时（工件直径越来越小），主轴转速会越来越高，此时工件有可能因卡盘调整压力不足而从卡盘中飞出。为防止这种事故，在建立G96指令之前，最好使用G50来限制主轴最高转速。n=1000v/πD准备功能G代码10．主轴最高转速设定G50格式：G50S＿；说明：1）S后的数值表示主轴最高转速（r/min）。2）使用G96指令前，为防止主轴转速过高而发生危险，必须设定主轴最高转速。切削过程中当执行恒线速度时，主轴最高转速将被限制在此最高值。补充：数控程序编制的一般顺序规律O0001G99M03S600;T0101;G00X_Z_;G01X40F0.5;Z-20;G03X45Z-22.5R2.5;……………G00X_Z_;M05;M30;程序号设定主轴旋转方向和转速指定加工刀具和刀补设定刀具切削起始点指定加工运行轨迹（直线）和参数，并设定进给速度圆弧加工返回换刀点停止主轴程序结束简单数控程序编制切削用量的选择原则粗加工——以提高生产率为主

进给量f一般选取为0.2～0.8mm/r，主轴转速选500～600r/min精加工——保证加工质量为主进给量f一般0.08～0.2mm/r，主轴转速一般选700～1000r/min数控加工切削用量的确定大背吃刀量，大进给量，低主轴转速小进给量，高主轴转速编程练习1：简单数控程序编制编程练习2：简单数控程序编制编程练习3：简单数控程序编制1.单一固定循环G90、G94在一个程序段中完成如下循环：

快速进刀——切削加工——切削退刀——快速退刀循环完成后刀具回到循环起点单一固定循环指令数控车削毛坯多为棒料，加工余量较大，需多次进给切除，此时可采用固定循环指令，缩短程序长度，节省编程时间。指令格式：圆柱面车削循环：G90X（U）＿Z（W）＿F＿；圆锥面车削循环：G90X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；单一固定循环指令外径、内径车削循环G90单一固定循环指令说明：1）X、Z为切削终点绝对坐标，U、W为切削终点相对于循环起点坐标值的增量。2）锥面车削循环中的R表示圆锥体大小端的差，即切削起点与切削终点在X轴上的绝对坐标的差值（半径值）。3）G90可用来车削外径，也可用来车削内径。4）G90是模态代码，可以被同组的其他代码（G00、G01等）取代。G90编程示例1：应用圆柱面车削循环功能加工图示零件。O0001G99M03S600;T0101;G00X55Z2;G90X45Z-25F0.5；X40；X35；G00X100Z100；M05;M30；单一固定循环指令G90实训加工单一固定循环指令G90编程示例2：应用圆锥面车削循环功能加工图示零件。单一固定循环指令O0001G99M03S600;T0101;G00X65Z2;G90X60Z-25R-5F0.5；X50；G00X100Z100；M05;M30；G90应用综合练习单一固定循环指令单一固定循环指令指令格式：直端面车削循环：G