数控技术3

第三章数控车床编程§3.1数控车床编程基础一、数控车床编程特点1.在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。2.用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。3.为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。4.由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。5.编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿。二、编程规则1．绝对编程与增量编程(1)绝对编程绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法。即采用绝对值编程时，首先要指出编程原点的位置，并用地址X，Z进行编程(X为直径值)。增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法。即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的。(2)增量值编程(3)混合编程绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法叫混合编程。编程时也必须先设定编程原点。采用增量编程时，用地址U，W代替X，Z进行编程。U，W的正负方向由行程方向确定，行程方向与机床坐标方向相同时为正；反之位负。2．直径编程与半径编程当用直径值编程时，称为直径编程法。车床出厂时设定为直径编程，所以，在编制与X轴有关的各项尺寸时，一定要用直径值编程。二、坐标系统数控车床是以机床主轴轴线方向为Z轴方向，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。X轴位于与工件安装面相平行的水平面内，垂直于工件旋转轴线的方向，且刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向。用半径值编程时，称为半径编程法。如需用半径编程，则要改变系统中相关的参数。1.机床坐标系2.工件坐标系一般将工件坐标系的Z轴设成与机床主轴中心线重合，X轴设在工件的左端面或右端面。机床原点O+Z+XLФd旋转中心线图3-1数控车床坐标系O´参考点3.工件坐标系设定G50XdZL该FANUC-6T指令设定刀尖与工件原点的位置关系。三、对刀问题对刀就是确定刀尖在工件坐标系中的位置。常用的对刀方法为试切法。O(b)确定刀尖在X向的位置O(a)确定刀尖在Z向的位置L图3-3数控车床的对刀根据试切后工件的尺寸确定刀尖的位置。O(a)确定刀尖在Z向的位置L图3-3数控车床的对刀O(a)确定刀尖在Z向的位置L图3-3数控车床的对刀O(b)确定刀尖在X向的位置dO(b)确定刀尖在X向的位置d三、有关编程代码说明（一）F代码F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。1、每转进给量编程格式G99F~F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。例：G99F0.2表示进给量为0.2mm/r。2、每分钟进给量编程格式G98F~F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。例：G98F100表示进给量为100mm/min。三、有关编程代码说明（二）S代码S功能指令用于控制主轴转速。编程格式S～S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。1、最高转速限制编程格式G50S～S后面的数字表示的是最高转速：r/min。例：G50S3000.0表示最高转速限制为3000r/min。2、恒线速控制编程格式G96S～S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。例：G96S150.0表示切削点线速度控制在150m/min。对图中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000×150÷(π×40)=1193r/minB：n=1000×150÷(π×60)=795r/minC：n=1000×150÷(π×70)=682r/min3、恒线速取消编程格式G97S～S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。例：G97S3000表示恒线速控制取消后主轴转速3000r/min。（三）T代码T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式T～T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。例：T0303表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300表示取消刀具补偿。（四）M代码M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLESTART）使程序继续运行；M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；M03：主轴顺时针旋转；M04：主轴逆时针旋转；M05：主轴旋转停止；M08：冷却液开；M09：冷却液关；M30：程序停止，程序复位到起始位置。M02：程序停止，程序光标停在此位置。（五）G功能1.绝对坐标G90它是加工程序的第一条指令，以便后面给出起刀点。2.相对坐标G91螺纹加工、循环加工、子程序调用须用相对坐标编程。3.快速点位运动G00XZO图3-3G00指令运用8090640XZO图3-3G00指令运用406ZX绝对坐标编程为：G00X40.0Z6.0相对坐标编程为：G00U-40.0W-84.0混合编成为：G00X40.0W-84.0G00U-40.0Z6.04.直线插补G01XZFO图3-4G01指令运用40ZX80O图3-4G01指令运用40ZX80绝对坐标编程为：G01X40.0Z-80.0F0.4相对坐标编程为：G01U0.0W-80.0F0.4倒角、倒圆编程1、45°倒角由轴向切削向端面切削倒角，即由Z轴向X轴倒角，i的正负根据倒角是向X轴正向还是负向,如图所示。其编程格式为G01Z(W)～I±i。由端面切削向轴向切削倒角，即由X轴向Z轴倒角，k的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图所示编程格式G01X(U)～K±k。2、任意角度倒角在直线进给程序段尾部加上C～，可自动插入任意角度的倒角。C的数值是从假设没有倒角的拐角交点距倒角始点或与终点之间的距离，如图所示。例：G01X50C10.0X100.0Z-100.03、倒圆角编程格式G01Z(W)～R±r时，圆弧倒角情况如图所示。编程格式G01X(U)～R±r时，圆弧倒角情况如图所示。4、任意角度倒圆角若程序为G01X50.0R10.0F0.2X100.0Z-100.0则加工情况如图所示。例题：加工图所示零件的轮廓，程序如下：G00X10.0Z22.0G01Z10.0R5.0F0.2X38.0K-4.0Z05、刀尖圆弧自动补偿功能编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图所示。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，如图3.25所示。具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生有关刀具半径补偿的指令G40--取消刀具半径补偿，按程序路径进给。G41--左偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给。G42--右偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码，指定编码值的方法参考图。5.圆弧插补指令G02、G031）用圆弧半径R指定圆心位置编程G2(或G3)XZRF(绝对)；G2(或G3)UWRF(相对)。2）用I,K指定圆心位置的编程G2(或G3)XZIKF(绝对);G2(或G3)UWIKF(相对)。X,Z是圆弧终点的坐标值；I,K是圆心相对于圆弧起点的坐标值；U,K是终点相对始点的坐标值；R是圆弧的半径值。IKWU/2X+X+Z图3-5圆弧插补ZXO6014ZXO6014ZXO6014A.绝对坐标编程(1)顺圆插补G02半径法：G02X60.0Z-23.0R23F30圆心法：G02X60.0Z-23.0I23K0F30B.相对坐标编程半径法：G02U46.0W-23.0R23F30圆心法：G02U46.0W-23.0I23K0F30ZXO60图3-5G02指令运用(2)逆圆插补G03A.绝对坐标编程半径法：G03X60.0Z-30.0R30.0F30.0圆心法：G03X60.0Z-30.0I0K-30.0F30.0B.相对坐标编程半径法：G03U60.0W-30.0R30.0F30.0圆心法：G03U60.0W-30.0I0K-30.0F30.0ZXO60图3-5G02指令运用ZXO60图3-5G03指令运用6.进给暂停G04PP值可输入四位整数，表示延迟时间，单位为毫秒。主要用于车削环槽、不通孔和自动加工螺纹等场合。图3-6暂停指令G04图3-6暂停指令G04图3-6暂停指令G04图3-6暂停指令G04G04P10007.沿X方向返回程序起点（或对刀点）径向位置G28当前位置程序起点图3-7返回程序起点指令G28+X+Z当前位置程序起点图3-7返回程序起点指令G28+X+Z单一固定循环单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。1、圆柱面或圆锥面切削循环圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环，圆柱面单一固定循环如图a所示，圆锥面单一固定循环如图b所示。（1）圆柱面切削循环a编程格式:G90X(U)～Z(W)～F～式中：X、Z--圆柱面切削的终点坐标值；U、W--圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。例题：N10G00G40G97G99T0101M03S500F0.15;N20G00X52.0Z2.0M08;N30G01G90X45.0Z-25.0F0.2;N50X40.0;N70X35.0;N80G00X150.0Z150.0;N90M30;b编成格式：G90X(U)～Z(W)～I～F～式中：X、Z-圆锥面切削的终点坐标值；U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标；I-圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负，反之为正。例题：G01X62.0Z2.0G90X60.0Z-25.0I-5.0F0.2X50.0G00X100.0Z200.0……例1如图3-10所示的圆柱螺纹，螺纹导程为1.5mm。2.螺纹切削(G32)G32X(U)Z(W)F或EG00Z104.0X29.3ap1=0.35G32Z56.0F1.5G00X40.0Z104.0X28.9ap2=0.2G32Z56.0G00X40.0Z104.0X28.5ap2=0.2…….3056104图3-10车螺纹例2如图3-11所示的圆锥螺纹，螺纹导程为3.5mm，1=2mm，2=1mm，每次背刀量为1mm。1240431450图3-11车削圆锥螺纹G00X12.0G32X41.0W-43.0F3.5G00X50.0W43.0X10.0G32X39.0W-43.0W43.03.螺纹切削循环(G92)G92X(U)Z(W)IF或EX,Y为螺纹终点坐标值，U,W为螺纹终点相对循环起点的坐标分量，I为锥螺纹始点与终点的半径差。G97S300主轴300r/minT0101M03主轴正转G00X35.0Z104.0G92X29.2Z56.0F1.5切削循环1X28.6切削循环2X28.2切削循环3X28.04切削循环4G00X150.0Z150.0M05回起刀点，主轴停M02/M30程序结束例3车如3-12所示的圆柱螺纹。3056104图3-12车螺纹例4车如3-13所示的圆锥柱螺纹。126222+Z+X504050图3-13车削圆锥螺纹80G97S300M03T0101G00X80.0Z62.0G92X49.6Z12.0I-5.0F2.0X48.7X48.1X47.5X47.1G00X150.0Z150.0M05M02/M30复合固定循环1、外圆粗切循环外圆粗切循环是一种复合固定循环。适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工，如图所示。编程格式：G71U(△d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F