数控系统车削指令体系

一、数控车床的用途回顾数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，圆锥面、螺纹表面、成形回转体面等。对于盘类零件可以进行钻孔、扩孔、绞孔、镗孔等。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。二、数控车削指令车削程序结构与指令字格式与铣床相同。不再赘述指令列表1主轴功能S2进给功能F3刀具功能T4、快速定位G005、直线插补G016、顺圆插补G02、逆圆插补G037、刀尖半径补偿取消G40、左偏刀尖半径补偿G41，右偏刀尖半径补偿G428、自动回参考点G289、暂停指令G0410、单一固定循环指令G90、G92、G9411、复合固定循环指令G70、G71、G7212、螺纹切削循环指令G32、G76、G921)主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位由G96、G97决定；2)G96S___表示主轴恒线速度旋转，S指定切削线速度，其后的数值单位为：米/每分钟(m/min)。常与G50S___连用，以限制主轴的最高转速。(G96恒线速度有效，G97取消恒线速度)模态指令。3)G97S___表示主轴恒转速切削，S指定主轴转速，其后的数值单位为：转/每分(r/min)；模态指令，系统默认。4)设定恒线速度可以使工件各表面获得一致的表面粗糙度。因为线速度，半径小的角速度大，反之角速度小。所以使用G96指令主轴必须能自动变速。（如：伺服主轴、变频主轴）5)S所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调。•1主轴功能S___例1：N5G96S600；N10G50S1200；例2：N5G97S600；(主轴以600m/min的恒线速度旋转)(主轴的最高转速为1200r/min)(主轴以600r/min的转速旋转)1）F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，其后的数值表示刀具进给速度，单位由G99、G98及G32、G76、G92决定。2）G98F__进给速度单位是每分钟进给量(mm/min)，范围1～15000(mm/min)；3）G99F__进给速度单位是每转进给量(mm/r），范围0.0001～500.0000(mm/r)，系统默认；4）G32/G76/G92F__指定螺纹的螺距，范围0.0001～500.0000(mm/r)。5）借助于机床控制面板上的倍率按键，F可在一定范围内进行修调，当执行螺纹切削循环G76、G92及螺纹切削G32时，倍率开关失效，进给倍率固定在100%。6）F为续效指令，直到被新的F值所取代，而工作在G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。2进给功能F例3：N5G98F10；例4：N5G99F0.2；(车削进给速度为10mm/min)(车削进给速度0.2mm/r)图1每转进给量图2每分钟转进给量图3螺纹切削例5：N5G32F5；(螺纹螺距为5mm)M代码及功能表代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序暂停M03模态主轴正转M02非模态程序结束M04模态主轴反转M30非模态程序结束并返回程序起点M05模态主轴停止M07模态冷却液打开M98非模态调用子程序M08模态冷却液打开M99非模态子程序结束M09模态冷却液关闭说明：1）T代码用于选刀，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号；2）执行T指令，转动转塔刀架，选用指定的刀具；3）当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时，先执行T代码指令，而后执行刀具移动指令；4）刀具的补偿包括刀具偏置补偿、刀具磨损补偿及刀尖圆弧半径补偿，刀尖位置；5）T指令同时调入刀补寄存器中的补偿值。刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应；6）取消刀补T__00。3刀具功能――T准备功能G代码准备功能G指令由G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。G功能根据功能的不同分成若干组，其中00组的G功能（G04、G28、G70-G76）称非模态G功能，其余组的称模态G功能。格式：G00X（U）___Z（W）___说明：1）X、Z：为绝对编程时，快速定位终点在工件坐标系中的坐标。X向为直径编程。因为测量和图纸上的零件尺寸均以直径值表示，所以用直径值编程。为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量可取Z向的一半。2）U、W：为增量编程时，快速定位终点相对于起点的位移量。U向为直径编程。3）G00指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点，不能用F-规定。快移速度可由面板上的“快速修调”修正。4）同一程序行中X、U、Z、W可以混合编程4、快速定位指令G00例：命令刀具从点A快速移动到点B，编程如下：或N20G00X25Z30；或N20G00U15W20；或N20G00X25W20；或N20G00U15Z30；图G00移动方式刀具的移动方式有三种：1)各轴以其最快的速度同时移动，通常情况下因速度和移动距离的不同先后到达目标点，刀具移动路线为任意的。2)各轴按设定的速度以联动的方式移动到位，刀具移动路线为一条直线。3)各轴按输入的坐标字顺序分别快速移动到位，刀具的移动路线为阶梯形。5、直线插补指令G01格式：G01X_Z_F_；（模态）说明：1）执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补加工至目标点。移动路线为一直线。2）该指令为模态指令。其它说明与“G00”相同。绝对编程N20G01Z-30；刀具由点A直线插补至点BN30X60Z-48；刀具由点B直线插补至点C相对编程N20G01W-30；刀具由点A直线插补至点BN30U20W-18；刀具由点B直线插补至点C数控车床出厂时一般设定为直径编程。如需用半径编程，要改变系统中相关参数，使系统处于半径编程状态;加工图1所示工件的锥面部分。一、直径编程%3351N1G01X20W-44;N5U30Z50;N10G00X180Z254;N15M30;图1锥面加工倒角、倒圆角格式：G01X_（Z_）C_F_；（倒直角）G01X_（Z_）R_F_；（倒圆角）说明：1）目前倒角已不分正负符号，如C2与C-2等效。2）在一行程序中只能出现X或Z坐标值。倒直角绝对坐标指令：N0001G01Z-20.C4F0.4;N0005X50.C2;N0010Z-40.倒圆角相对坐标指令：N0001G01W-22.R4.;N0005U20.R2.;N0010W-20.如图2所示，用直线插补指令编程。%3306N10G00X0Z0M03；（移到倒角延长线）N20G01X26.C3.；（倒3×45°角）N30Z-48.；（加工Φ26外圆）N40U34.W-10.；（切第一段锥）N50U20.Z-73.；（切第二段锥）N60X90.；（退刀）N70G00X100.Z10.；（回对刀点）N80M05；（主轴停止）N90M30；（程序结束并复位）图2G01编程实例6、G02顺圆插补、G03逆圆插补格式：G02/G03X__Z__I__K__(R__)F__说明：1)G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削;2)圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：利用右手定则为工作坐标系加上Y轴，沿Y轴正向往负向看去，顺时针方向用G02，反之用G03，如下图：图2G02/G03插补方向3）I、K分别为平行于X、Z的轴，用来表示圆心的坐标，因为I，K后面数值为圆弧起点到圆心矢量的分量（圆心坐标－起点坐标），故始终为增量值。4)当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的方式插补圆弧，R为圆弧半径，当圆心角小于180度时R为正；大于180度时R为负。图3G02/G03参数说明例1：如图所示，加工圆弧AB、BC，加工路线为C→B→A，采用圆心和终点（I、K）的方式编程。1)绝对编程N20G03X120Z70I0K-40；加工BCN30G02X88Z38I0K-20；加工AB2)相对编程N10G00X40Z110；N20G03U80W-40I0K-40F200；（R40）N30G02U-32W-32I0K-20；（R20）7、G40、G41、G42刀尖半径补偿取消，左偏刀尖半径补偿，右偏刀尖半径补偿刀具补偿:⑴编程时,通常设定刀架上各刀在工作位时,其刀尖位置是一致的.但由于刀具的几何形状、安装不同,其刀尖位置不一致,相对于工件原点的距离不相同.⑵刀具使用一段时间后会磨损,会使加工尺寸产生误差.⑶数控程序一般是针对刀位点,按工件轮廓尺寸编制的.当刀尖不是理想点而是一段圆弧时,会造成实际切削点与理想刀位点的位置偏差.刀具补偿刀具的偏置补偿（TXXXX实现）刀尖圆弧半径补偿（G41、G42实现）几何位置补偿磨损补偿刀尖圆弧补偿的引出：编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，按这个刀尖点或圆心来编程，图2为刀尖放大图。图2刀尖圆弧放大图刀具半径补偿的目的若车削加工使用尖角车刀，刀位点即为刀尖，其编程轨迹和实际切削轨迹完全相同。若使用带圆弧头车刀（精车时），在加工锥面或圆弧面时，会造成过切或少切。为了保证加工尺寸的准确性，必须考虑刀尖圆角半径补偿以消除误差。由于刀尖圆弧通常比较小(常用r1.2～1.6mm),故粗车时可不考虑刀具半径补偿.图3刀尖圆弧半径的影响但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是0.2—1.6之间，球头车刀可达4mm），如图1b所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。很显然假想刀尖点P或圆心与实际切削点A、B是不同的点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差，如图3所示。机床自动刀具半径补偿•当编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动轨迹，只按零件轮廓编程。•使用刀具半径补偿指令。•在控制面板上手工输入刀具补偿值。•执行刀补指令后，数控系统便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。即刀具自动偏离工件轮廓一个补偿距离，从而加工出所要求的工件轮廓。车刀刀具补偿功能由程序中指定的T代码来实现。T代码由字母T后面跟4位(或2位)数码组成，其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号，刀具补偿号实际上是刀补偿寄器的地址号，该寄存中存放有刀具的X轴偏置和Z轴偏置量（各把刀具长度、宽度不同），刀尖圆弧半径，及假想刀尖位置序号，刀具补偿设定界面如图。(还包括磨损补偿)车刀补偿的应用:图4刀具补偿画面格式：G40/G41/G42(G00/G01)X__Z__说明：1)补偿方向的判断：逆着Y轴看，沿着刀具前进的方向看，刀具在工件左侧为左刀补G41，在右侧为右刀补G42；2)在车床刀具补偿设定的画面中，包括刀具位置补偿、刀尖半径补偿、假想刀尖位置序号。即除了输入刀具位置，刀头圆角半径外，还应输入假想刀尖相对于圆头刀中心的位置，这是因为内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置不同，假想刀尖位置序号共有10个（1～8，0，9），如图5所示，均看成后置刀架。G41：刀具半径右补偿沿着刀具运动方向看，刀具在工件的右侧（前刀架）G42：刀具半径左补偿沿着刀具运动方向看，刀具在工件的左侧（前刀架）图5假想刀尖位置若刀尖方位码设为0或9时，机床将以刀尖圆弧中心为刀位点进行刀补计算处理；当刀尖方位码设为1~8时，机床将以假想刀尖为刀位点，根据相应的代码方位进行刀补计算处理。前刀座后刀座3)用圆头车刀进行车削加工时，实际切削点A和B分别决定了X向和Z向的加工尺寸。车削圆柱面或端面（它们的母线与坐标轴Z或X平行）时，P点的轨迹与工件轮廓线重合；车削锥面或圆弧面（它们的母线与坐标轴Z或X不平行）时，P点的轨迹与工件轮廓线不重合；AA车锥面车圆弧车内孔、外圆或端面时，并无误差产生，因为刀具切削点的轨迹与实际切削点轨迹一致；车圆锥面或圆弧时，因为刀具切削点的轨迹与实际切削点的轨迹不一致，会产生过切或少切，产生误差；4)G