数控车削编程.ppt

1、1,数 控 车 床 编 程,主 要 内 容 1. 数控车床坐标系统 2. CNC车床的基本功能 3. CNC车床指令编程的方法与应用,2,数控车床主要用于轴类、套类和盘类等同转体零件的加工，由于这些零件的径向尺寸，无论是图纸尺寸和测量尺寸都是以直径值来表示的，所以数控车床也采用直径编程方式。 数控车床和车削加工中心，特别是在刀具安装、换刀等方面有自己的特点。,3,图I Cincinnati Milacron四轴CNC数控车削中心,4,注意： 用绝对值编程时，x为直径值；用相对值编程时，则以刀具径向实际位移值的二倍值为编程值。这一点十分重要，编程人员一定要记住。,5,在数控车床上，多数情况是将刀

2、具安装在转塔刀架上。加工中所用的刀具装在刀架上，需要换刀时，转塔转动分度到相应的位置。小型、简单数控车床多用四方转塔刀架，大型数控车床、车削加工中心则使用六方、八方及十二方转塔刀架。,1 数控车床坐标系统,6,7,8,2 车削加工编程,2.1 编程概述 对于数控车床来说，采用不同的数控系统，其编程方法也不尽相同。这里，我们以型数控车床的控制系统为例，介绍数控车床的程序编制及相关问题。 主要功能介绍： 其中大部分代码与前面讲过的国标代码的意义相同，不同的有以下几个 、绝对位置和相对位置编程 国标采用（绝对位置编程），（相对位置编程） 本系统采用、进行相对位置编程 例： ； 绝对坐标编程 ； 相对

3、坐标编程 程序： ；绝对坐标编程 ； 相对坐标编程,9,、螺纹切削 国标代码采用 、公英制输入、 公制输入，英制输入 、坐标系设定、主轴最大速度设定 ：坐标系设定 在编程时，采用来设置工件坐标系。 例：如图5 中工件坐标系的设置程序为： G00 X350 Z400 ;/刀架中心快速定位、到机床坐标系的，（直径编程） 50 262.75 Z303.84; /设定工件坐标系，确定刀位点和工件原点的关系 ，此后都是以工件坐原点为编程原点的。,10,图5 工件坐标系设置,11,工件坐标系的取消也采用 . G00 262.75 Z303.84; /刀架中心快速定位、到机床坐标系的，（直径编程），（也就是

4、换刀点） 50 350 Z400; /设定工件坐标系与机床坐标系重合，恢复机床坐标系。 ：主轴最高转速限制（与功能联合使用）,12,、主轴恒线速度控制（、） 在切削端面或球面时为了得到比较一致的表面质量，可以采用恒线速度切削的功能。 切削速度：指主轴做旋转运动时，工件上与刀尖接触点的线速度。 转速与切削速度的关系： V = ND/ 1000 N主轴转速 r/min V切削速度 m/min D刀尖所在位置的直径 mm,13,1）恒线速控制功能G96 此时用S指定的数值表示切削速度。数控装置根据刀架位置自动计算主轴转速，从而控制主轴的转速。使得刀具始终能达到指定的切削速度。 格式：G96 S100

5、 M03； （S切削速度m/min ） 2）主轴最高速度限制G50 当D接近0的时候N趋于无群大，这样数控系统的最高转速达不到要求，此外也可能出现飞车现象。因此在使用恒线速控制功能G96时，必须要控制主轴的最高转速。 用G50来限制主轴最高速度。 格式：G50 S2000；（S用来指定主轴转速r/min） 3）恒转速切削功能G97 可以取消恒线速切削功能。 格式：G97 S2000； （S用来指定主轴转速r/min）/取消恒线速度控制,14,图6 车端面,15,例：端面车削程序 ；对刀后直接设定工件坐标系. ；/限制主轴最高转速1500r/min ；/采用恒线速度切削，120m/min .2；

6、/每转进给0 .2mm/r ；/退刀 ； ；/程序结束 分析: 最初转速: N = 1000S/D = 1000*120/3.14 *106 =361r/min 当X = 25.478 S时，N达到1500r/min 因此： X从10625.478之间采用恒线速度切削 25.4780以1500r/min的恒转速切削,16,6、每分进给和每转进给（G98 G99） G99 为每转进给单位mm/r（MJ-50开机后的默认状态） G98 为每分进给（一般在铣削加工中应用） 7、固定切削循环（了解） G70精车循环 G71外圆粗车复合循环 G72端面粗车复合循环 G73固定形状粗车（闭环）复合循环 G

7、74端面钻孔循环 G75外圆车槽（断续）循环 G76多头螺纹复合循环 G90外圆切削循环 *G92螺纹切削循环 G94端面切削循环,17,8、直径编程和半径编程 车削加工的编程有直径编程和半径编程之分。直径编程中，轴的坐标指的是工件直径，换句话讲，沿轴的位移量是编程量的一半。在半径编程中，轴的坐标指的是工件半径，也就是沿轴的位移量与编程量相等。 MJ-50 采用直径编程方法。,18,MJ-50的换刀指令格式为： Tn1n2 T刀具分度功能， n1刀具号（刀具安装在转塔式刀架上时，则为转塔的位置号） n2刀具的偏置号。（00表示表示取消刀补） 由于一把刀具可以用在不同的几个位置，所以，刀具安装在

8、转塔上时，使用刀架位置号，而不使用刀具号。图7给出了四方转塔刀架的各种位置。 例如：T0404表示转塔刀架在No.4的位置，刀具偏置参数为04号偏置寄存器中的存储值。,9、车削加工程序的换刀指令T：,19,图7 四方转塔刀架的位置,20,换刀之前应将转塔退出到换到点，不会与工件发生干涉，保证转塔刀架的分度转动安全进行。,注意：,21,）、刀具位置偏置： 使用刀具偏置就可以直接用刀位点编程，也可以消除刀具长度的差别（比如，更换刀片带来的刀具长度变化等），也可以补偿刀具的磨损。安装好刀具后，操作者要向偏置寄存器中输入偏置参数；当偏置生效时，机床控制系统就自动进行补偿。刀具的偏置参数必须在运行程序前

9、输入寄存器，其格式为： 偏置号 X（偏置量） Z（偏置量） 刀尖半径 标准刀尖方向号,22,）刀具半径补偿,车刀都有刀尖半径，车刀的编程刀位点(对刀点)是下图中的点P。 我们来分析一下,按照刀位点编程加工不同特征的情况。,假想刀尖点P,23,A、用假想刀尖点编程，加工端面和外圆没有切削残留 在切削外圆时，刀具与工件的接触点为A，而A与P在X向上的坐标是一样的，不会出现残留。 在切削端面时，刀具与工件的接触点为B，而B与P在Z向上的坐标是一样的，不会出现残留。,24,B、用假想刀尖点编程，加工斜面时, 编程点P的轨迹为CD，但刀具的实际轨迹与C、D的连线有误差，在加工中出现CDdc部分的残留。,

10、25,C、用假想刀尖点编程，加工圆弧时，用刀位点P来编程，在加工也会中出现部分残留。,26,所以由上面几种情况可以看出，使用刀位点编程时可能会出现加工误差，为了减小误差，我们可以数控机床的刀具补偿功能。（有的机床没有刀具补偿功能） 使用刀具补偿时，必须将刀尖半径和方向输入刀具偏置寄存器，以备调用。 图8用图例，给出了刀尖的各种方向和刀尖方向号。 刀具半径补偿使用G40、G41、G42准备功能。,27,G41 G01 G42 X（U）-Z（W）- G40 G00,刀具半径补偿的编程格式：,G41、G42分别为刀具左、右半径补偿指令，G40为取消刀具半径补偿指令。G41、G42、G40指令需在G0

11、1或G00指令状态下，通过直线运动建立或取消刀补。X（U）、Z（W）为建立或取消刀补段中刀具移动的终点坐标。刀具半径补偿应当在切削进程启动之前完成，同样，要在切削进程之后用取消。,28,例 车削右图所示零件，采用刀具半径补偿指令编程。,程序如下： N0040 G00 X20.0 Z2.0； 快进至A0点 N0050 G41 G01 X20.0 Z0； 刀具左补偿，A0A1 N0060 Z-20.0； 车20外圆，A1A2 N0070 X70.0 Z-55.0； 车锥面，A2A4 N0080 G40 C01 X80.0 Z-55.0； 退刀并取消刀补，A4A 5 ,a) b),29,2.2 车外

12、圆和车端面 图9所示为需要车外圆和车端面的情况。图中给出了机床坐标原点、编程的坐标原点、中间点和参考点。可以通过G代码将机床坐标系变换成编程坐标系，也可以由操作者在机床设置时完成该变换。本节的编程中，均假设坐标系的变换是操作者在机床设置时完成的。 图9对应的加工程序（直径编程）如下： 毛坯直径60 N010 G00 G40 G90 X300 Z400；/快速回起刀点 N015 T0101;/换刀，1号刀具，采用1号刀补 N025 G50 X282.2 Z333.4;/确定工件坐标系（该语句中数值在加工时对刀后确定，一般在程序运行时要修改） N030 S1500 M03； /主轴正转，转速150

13、0/分 N040 X62.0 Z2.0；/快进至点1 N050 G01 X0 F.5 M08；/ 粗车端面，余量2mm，工进至点2,30,N055 G0 X62 Z10;/退刀 N060 Z0；/快进至点3 N070 G01 X0 F0.13； /精车端面，工进至点4 N075 G0 X62 Z10;/退刀 N076 X58 Z1.0;/到点3 N080 G01Z-50.0 F.5；/第一次粗车外圆，工进至点5,本次余量1mm N090 X67.0；/退刀至6 N100 G00 Z1.0； N110 G01 X52.0 F.5 ；/工进至点7， N120 Z-50.0；/第二次粗车外圆，工进至

14、点8,本次余量2mm N130 X67.0；/退刀 N140 G00 X56.0 Z1.0；/快退至3, N150 G01 X50.0 F.13 ；/工进至点7,31,N160 Z-50.0 ；/精车外圆，至尺寸,本次余量1mm N170 X66.0；/工进退到点10 N180 G00 G40 G28 X300.0 Z400.0 M09；/取消刀补，快进，回参考点 N190 M05；/主轴停 N200 M30；/程序结束，返回开始,32,2.3 车锥面 圆锥面的车削是通过直线插补来实现的。图10所示的零件为一铸钢件，其内锥孔要经过粗车和精车。 车削圆锥面时，对于没有刀具半径补偿功能的机床要进行

15、需要进行刀具偏置计算。图11给出了车刀刀尖与圆锥面之间的相对关系，有两个位置的坐标需要进行偏置计算，由于其情形完全相同，所以只需计算一点。此处的情况与图10所列出的一样，只是坐标轴有所不同而已，引用图11给出的计算公式，偏置量为： 式中，rc为刀尖圆弧半径，此处圆弧半径为1mm，所以X方向的偏置量为0.84 除了进行偏置计算外，还要计算图中点B的坐标值。很显然，b=tan10*38 = 0.178*38 = 6.7即。B点与圆锥轴线的距离为37.5 + 6.7 =44.20。,33,右图圆锥面（毛坯100 ）加工的程序如下：,N010 G00 G40 G28 X300.00 Z400.00；

16、N015 X300 Z400 T0101 ； N025 G50 X282.2 Z333.4； N030 M03 S800； N040 G41 X104.00 Z39；/快进到点1 N050 G01 X86.72 F.5 M08； /车端面到2点，开冷却液，进给量0.5mm/r N060 X73.32 Z1.；/插补到点3， N070 X0；/车底面到4 N080 G40 G00 Z40.00；/快退到5 N090 G41 X104.00 Z38.00；/快进到点6，准备精车 N100 G01 X88.4 F.125；/车端面到点7 N110 X75 Z0；/插补到点8 N120 X0；/车底面

17、到点9 N130 G00 G40 G28 X300.00 Z400.00 M09； N140 M05；/主轴停 N150 M30；/程序结束，返回开始。,留1mm的余量时 位置2的坐标为：X86.72,Z39.00； 位置3的坐标为：X73.32,Z1.00,34,2.4 车球面 球面的车削是用圆弧插补（G02/G03）实现的。数控车床上的球面加工程序编制有两种方式，即用球心编程和用半径编程。 用球心编程时，I、K分别表示球心在轴和轴上的坐标值，无论整个加工程序的其它部分（车外圆、端面等）是用直径编程还是半径编程，球面加工程序轴上的坐标值均使用半径编程的方式确定。此时的程序段格式为： N G0

18、2 X Z I K 或 N G03 X Z I K 其中，G02是顺时针圆弧插补；G03是逆时针圆弧插补；X Z是圆弧终点的坐标值；I K是球心的坐标值(球心与起点之间的增量值)。 用半径编程时，使用地址符R，半径值紧跟其后。程序段格式为： N G02 X Z R 或 N G03 X Z R 其中，G02是顺时针圆弧插补；G03是逆时针圆弧插补；X Z是圆弧终点的坐标值；R是加工球面的半径值。,35,图12 车球面,图12所示，要加工一个直径为20mm的半球，工件材料为不锈钢。,36,右下图的球面加工程序1（球心编程）：,O1002 N010 G00 G40 G28 X300 Z300.00；

19、 N015 X300 Z300 T0101 ； N025 G50 X211.2 Z157.8；/工件坐标系设定 N030 M03 S150； N040 X45.0 Z0；/快进到点1 N050 G01 G41 X42 F.015 M08； /工进到点2，采用刀具圆弧左补偿 N060 G02 X0 Z21 I-21.0 K0；/粗车球面留1mm余量，到3 N070 G00 G40 X50 Z20 ；/快退到4，取消刀补 N080 X45.0 Z0；/快进到点1 N090 G01 G41 X40 F.01；/工进到点2，采用刀具圆弧左补偿 N100 G02 X0 Z20 I-20.0 K0；/精车

20、球面，到3 N110 G00 G40 X50 Z20 M09；/快退到4 N100 G28 X300 Z300 M05；/回参考点 N110 M30；,37,O1002 N010 G00 G40 G28 X300 Z300.00； N015 X300 Z300 T0101 ； N025 G50 X211.2 Z157.8； N030 M03 S150； N040 X45.0 Z0；/快进到点1 N050 G01 G41 X42 F.015 M08； /工进到点2，采用刀具圆弧左补偿 N060 G02 X0 Z21 R21；/粗车球面留1mm余量，到3 N070 G00 G40 X50 Z20

21、；/快退到4，取消刀补 N080 X45.0 Z0；/快进到点1 N090 G01 G41 X40 F.01；/工进到点2，采用刀具圆弧左补偿 N100 G02 X0 Z20 R20；/精车球面，到3 N110 G00 G40 X50 Z20 M09；/快退到4 N100 G28 X300 Z300 M05；/回参考点 N110 M30；,右下图的球面加工程序2（R编程）：,38,2.5 车螺纹 在数控车床上车削螺纹，可用两种方式，一种是用G32代码，另一种是用车削螺纹的固定循环G92。使用G32代码时，一次走刀完了，要使刀具返回螺纹车削的起始点，然后再用G32代码，进行第二次走刀，这样重复使

22、用G32，直至加工出完整的螺纹牙形。使用固定循环G92代码时，上述这些工作均由数控系统自动完成。 本节仅就等导程螺纹的车削程序加以讨论。 使G32用该指令可以进行等距直螺纹、锥螺纹及端面螺纹的切削 格式：G32X（U）-Z（W）-F-； F表示长轴的螺距， 若45则F表示X轴的螺距;,39,在螺纹加工中，开始端与终端部分，由于伺服系统的滞后作用，可能产生螺距误差，为避免这种情况，应使指令中的加工中的指令长度大于实际切削长度，让刀具在螺纹两端有一段空行程，以保证螺距的正确。 要车削出正确的完整螺纹牙形，必须正确的确定刀具的起始位置，即正确确定图13中所示的1, 2的数值。不同厂家生产的机床，起始

23、距离的数值不尽相同，使用时应认真阅读机床使用说明书. 例：切图13示的直螺纹，已知螺距为2，1=3mm, 2=1.5mm,共切削2次。,40,下图螺纹加工程序如下（相对坐标编程）： O1004 N010 G00 G40 G28 X200 Z100.00； N015 X300 Z100 T0101 ； N025 G50 X211.2 Z157.8; N27 X100 Z3; /快进到起刀点 N030 G00 U-62；/刀具向下移动62，相对坐标编程 N040 G32 W-74.5 F2.；/ 车螺纹 N050 G00 U62；/离开工件 N060 W74.5；/回到起刀点 N070G00 U-

24、63.464；/刀具向下移动63.464 ，相对坐标编程,准备第二次切削 N080G32 W-74.5 F2.；/ 车螺纹 N090 G00 U63.464；/离开工件 N100 W74.5；/回到起刀点 N110M30 本程序也可以用绝对坐标编程方法，,41,下图螺纹加工程序如下(绝对坐标编程) o1001 N010 G00 G40 G28 X200 Z100.00； N015 X300 Z100 T0101 ； N025 G50 X211.2 Z157.8; N27 X100 Z3; /快进到起刀点 N030G00 X38.0；/刀具向下移动，绝对坐标编程 N040 G32 Z-71.5

25、F2.；/ 车螺纹 N050 G00 X100.0；/离开工件 N060 Z3.0；/回到起刀点 N070 G00 X36.536;/刀具向下移动，绝对坐标编程,准备第二次切削 N080 G32 Z-71.5 F2.；/ 车螺纹 N090 G00 X100.；/离开工件 N100 Z3.；/回到起刀点 N105 G00 X211.2 Z157.8; N110 M30;,42,小 结 本章所涉及的主要内容和概念有： 1） 车削加工程序的换刀指令格式为：Tn1n2；T刀具分度功能，n1这两位数表示刀具号，n2这两位数表示刀具的偏置号。 2）刀具偏置是坐标轴X、Z方向上的刀具补偿。 3）刀具圆弧半径

26、补偿可以补偿使用编程刀位点编程造成的加工误差，采用G41、G42、G40准备功能。 4） 车削加工的编程有直径编程和半径编程之分。直径编程中，轴的坐标指的是工件直径，换句话讲，沿轴的位移量是编程量的一半。在半径编程中，轴的坐标指的是工件半径，也就是沿轴的位移量与编程量相等。 5） 外圆、圆锥面、端面车削可用G01实现； 6）球面车削可用G02、G03实现； 7）螺纹车削可用G32、G76、G92实现。 8）工件坐标系的设定用G50。,43,车削循环指令分两类： G90轴向切削循环 单一形状固定循环 G92螺纹切削循环 G94径向切削循环 G71轴向粗车复合循环 复合循环切削指令 G72径向粗车

27、复合循环 G73轮廓粗车复合循环 G70精车复合循环,切削加工循环指令,44,1.单一形状固定循环,1）轴向车削循环（G90） （1）圆柱面切削循环的编程格式为： G90 X（U） Z（W） F ；,45,（2）圆锥面切削循环（G90）,编程格式为： G90X（U） Z（W） R F ； R为圆锥体大小端的半径差值，当锥面起点坐标大于终点坐标时R为正，反之为负。,46,2）螺纹切削循环（G92）,编程格式为： G92 X（U） Z（W） R F ；,（a）锥螺纹 （b）圆柱螺纹,47,3）径向车削循环（G94）,径向车削循环包括直端面车削循环和锥端面车削循环。 直端面车削循环编程格式（如图14

28、）： G94X（U） Z（W） F ； 锥端面车削循环编程格式（如图15）： G94X（U） Z（W） R F ； 各地址代码的用法同G90，其R或K值的正负判定为：刀具Z向往正向移动，K0。,48,2. 复合循环切削指令,当工件的形状较复杂，如有阶梯、锥度、圆弧等，若使用基本切削指令或单一外形固定循环切削指令，粗车时为了考虑精车余量，粗车的坐标点确定会很繁杂和不易计算。使用复循环切削指令，只须依编程格式设定粗车时每次的背吃刀量、精车余量、进给速度等，在接着的程序段中描述精车削时的加工路径，则CNC控制器即可自动计算出粗切削的刀具路径，自动进行粗切削加工，方便程序的编制。,49,编程格式： G

29、71 U（d）R（e）； G71 P（ns） Q（nf） U（u）W（w） F（f）S（s）T（t）； N（ns）； S（s）F（f）； ： N（nf）； G71指令适用于圆柱 毛坯粗车外圆和圆筒 毛坯粗车内孔 。,1）轴向粗车复合循环指令（G71）,50,编程格式： G72 W（d）R（e）； G72 P（ns）Q（nf）U（）W（w）F（f）S（s）T（t）； N（ns）； S（s）F（f）； ： N（nf）； G72指令适用于 圆柱毛坯料端面方 向的加工 。,2）径向粗车削复循环指令（G72）,51,G71及G72指令是针对工件毛坯为棒料。若工件毛坯是已成型的铸件或锻件，则用G73指令，

30、否则会有许多无效切削而浪费加工时间。 编程格式： G73 U（i）W（k）R（d）； G73 P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）； N（ns）； S（s）F（f）； ： N（nf）；,3）轮廓粗车削复合循环指令（G73）,指令中各项参数意义如下： i：X轴方向多余的材料厚度，以半径值表示； k：Z轴方向多余的材料厚度； d：粗切削次数； 其余各项与G71相同。,52,4）精车复合循环指令（G70）,编程格式： G70 P（ns）Q（nf）； ns：精加工第一个程序段的顺序号； nf：精加工最后一个程序段的顺序号；,注意事项： （1）必须先使用G71或G72或G73指令后，才可使用G70指令。 （2）G70指令指定之P至Q间的精车削的程序段里，不能调用子程序。 （3）P至Q间精车削的程序段里所指令的F及S是给G70精车削时使用。,53,循环加工实例：,车削下图所示工件。粗车刀1号，精车刀2号，刀尖半径0.6 mm。精车预留量X轴为0.2 mm，Z轴