数控机床基础编程及数控车

任务六掌握数控机床的基本G功能指令1．绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）G90表示程序语句中的坐标为绝对坐标值，即从编程零点开始的坐标值。G91表示程序语句中的坐标为增量坐标值，即指刀具从当前位置到下一个位置之间的增量值。图5-19两种指令方式注意，在数控车床上常采用Ｕ、Ｗ分别表示Ｘ轴方向和Ｚ轴方向的增量尺寸。2．工件坐标系的原点设置选择指令（G54～G59）一般数控机床可以预先设定6个（G54～G59）工件坐标系，这些坐标系在机床重新开机时仍然存在。6个工件坐标系皆以机床原点为参考点，分别测出工件原点相对于机床原点的坐标值即原点偏置值，并输入到G54～G59对应的存储单元中。在执行程序时，遇到G54～G59指令后，便将对应的原点偏置值取出来参加计算，从而得到刀具在机床坐标系中的坐标值，控制刀具运动。例如现测得原点偏置值，则G54偏置寄存器中坐标值输入为：XYZG54-310.56-246.15-210.38此时，工件原点在机床坐标系中的坐标值X-310.56，Y-246.15，Z-210.38。若程序段为G90G54G00X0Y0Z10.0；则刀具自动位于工件原点上方10.0mm处（仅与工件原点有关），此时机床坐标自动计算为X-310.56Y-246.15Z-200.38。3．坐标平面指令（G17、G18、G19）准备功能指令G17、G18、和G19分别指定空间坐标系中的ＸＹ平面、ＺＸ平面和ＹＺ平面.其作用是让机床在指定坐标平面上进行插补加工和加工补偿。图5-20坐标平面指令图5-21不同插补平面例如图5-21中所示工件安装在数控铣床工作台上，坐标方向如图所示。当铣削圆弧面１时，在ＸＹ平面内进行圆弧插补，应使用准备功能G17设定插补平面；铣削圆弧面２时，在ＺＸ平面内时行插补加工，故选用G18设定插补平面，否则在该平面就不能实现插补功能。对于三坐标数控铣床和铣镗加工中心，开机后数控装置自动将机床设置成G17状态，如果在ＸＹ坐标平面内进行轮廓加工，就不需要由程序设定G17。数控车床总是在ＸＺ坐标平面内运动，在程序中也不需要用指令指定。4．快速点定位指令（G00）G00指令要求刀具以点位控制方式从刀具所在位置用最快的速度移动到指定位置。它只实现快速移动，并保证在指定的位置停止，在移动时对运动轨迹与运动速度并没有严格的精度要求。图5-22快速点定位指令格式：G00X______Y______;采用绝对尺寸编程方式，G90G00X195.0Y100.0；由O快速移至A点，X300.0Y50.0；由A快速移至B点。采用增量尺寸编程方式，G91G00X195.0Y100.0；由O快速移至A点，X105.0Y-50.0；由A快速移至B点。使用G00时，应注意以下几点：（1）G00是模态指令，上面例子中，由Ａ点到Ｂ点实现快速点定位时，因前面程序段已设定了G00，后面程序段就可不再重复设定定义G00，只写出坐标值即可。（2）快速点定位移动速度不能用程序指令设定，它的速度已由生产厂家预先调定或由引导程序确定。若在快速点定位程序段前设定了进给速度Ｆ，指令Ｆ对G00程序段无效。（3）快速点定位G00执行过程是刀具由程序起始点开始加速移动至最大速度，然后保持快速移动，最后减速到达终点，实现快速点定位。这样可以提高数控机床的定位精度。5．直线插补指令（G01）直线插补也称直线切削，它的特点是刀具以直线插补运算联动方式由某坐标点移动到另一坐标点，移动速度是由进给功能指令Ｆ设定。机床执行Ｇ01指令时，在该程序段中必须含有Ｆ指令。G01和Ｆ都是模态指令。图5-23G01编程举例指令格式：G01X__Y___F____;用绝对尺寸编程方式：N001G54S300T01M03；N002G90G00X24.0Y30.0；N003G01X96.0Y70.0F100；N004X168.0Y50.0；N005X24.0Y30.0；N006G00X0Y0M02；用增量尺寸编程方式：N001G91G00X24.0Y30.0S300T01M03；N002G01X72.0Y40.0F100；N003X72.0Y-20.0；N004X-144.0Y-20.0；N005G00X-24.0Y-30.0M02；6．圆弧插补指令（G02、G03）在ＸＹ坐标平面上程序段格式：G17G02(G03)X__Y__I__J__F__；或G17G02(G03)X__Y__R__F__；在ＸＺ坐标平面上程序段格式：G18G02(G03)X__Z__I__K__F__；或G18G02(G03)X__Z__R__F__；图5-24圆弧插补方向判别圆弧运动的判定方向为从第三坐标的正向朝负向看，顺时针方向为G02、逆时针为G03.在ＹＺ坐标平面上程序段格式：G19G02(G03)Y__Z__J__K__F__；或G19G02(G03)Y__Z__R__F__；⑴使用圆弧半径Ｒ编程编程时规定：当圆心角小于或等于180°时，用正半经值（+R）表示圆弧半径；当圆心角大于180°时，用负半经值（-Ｒ）表示圆弧半径。圆弧半径与圆心的标定A-B:G03X0Y50R50F100;A-C:G03X0Y-50R-50F100;2）用I、J、K设定圆心，FANUC-Oi系统规定：I、J、K为圆心相当于圆弧起点的坐标，或I、J、K为圆弧起点到圆心的矢量，I、J、K与X、Y、X对应。A-B:G03X0Y50I-50J0F100;A-C:G03X0Y-50I-50J0F100;B-A:G02X50Y0I0J-50F100;C-A:G02X50Y0I0J50F100;如果圆弧是一个封闭整圆，只能使用分矢量编程。图5-28封闭整圆编程图5-28是一封闭整圆，要求由Ａ点开始，实现逆时针圆弧插补并返回Ａ点，其程序段格式为：G90G03X20.0Y0I-20.0J0F100；或G91G03X0Y0I-20.0J0F100；3.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）A-B:G03X0Y50R50F100;(绝对坐标）A-C:G03X-50Y50R50F100;(增量坐标）A-C:G03X0Y-50R50F100;(绝对坐标）A-C:G03X-50Y-50R-50F100;(增量坐标）例：如图5-30a所示，用顺时针圆弧插补指令完成程序编制。方法一：用I、K表示圆心位置，绝对值编程：………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-22.0F0.2；N05G02X36.0Z-30.0I8.0K0F0.1；………增量值编程………N03G00U-18.0W-98.0；N04G01W-24.0F0.2；N05G02U16.0W-8.0I8.0K0F0.1；………方法二用R表示圆心位置:………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-22.0F0.2；N05G02X36.0Z-30.0R8.0F0.1；………例：如图5-30b所示，用逆时针圆弧插补指令完成程序编制。方法一：用I、K表示圆心位置，绝对值编程：………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-30.0F0.2；N05X24.0；N06G03X40.0Z-38.0I0K-8.0F0.1；………增量值编程:………N03G00U-180.0W-98.0；N04G01W-30.0F0.2；N05U4.0；N06G03X16.0W-8.0I0K-8.0F0.1；………方法二用R表示圆心位置:………N03G00X20.0Z2.O；N04G01Z-30.0F0.2；N05X24.0；N06G03X40.0Z-38.0R8.0F0.1；………7．暂停（延时）指令（G04）在进行锪孔、车槽、车台阶轴清根等加工时，常要求刀具在短时间内实现无进给光整加工，此时可以用G04指令实现暂停，暂停结束后，继续执行下一段程序。其程序格式为：G04β__；符号β是地址，常用Ｘ、Ｐ等地址字符表示，大多数机床都采用Ｘ，这里的Ｘ和坐标系中使用的Ｘ没有任何关系。图5-31是锪孔加工，锪钻进给速度为100mm/min，进给距离7.5mm，停留３秒钟后，快退10mm，其加工程序为：图5-31锪孔加工G91G01Z-7.5F100；刀具向下进给7.5mm锪孔，G04X3.0；刀具继续旋转而进给停止3秒钟，G00Z10.0；刀具快速上升10mm。G04是非模态指令，只在本程序段中有效。练习：a)b)1）用绝对坐标编制a)所示A-B-…K-A、图b)所示A-B-….G-A的刀具运动程序，用R表示圆弧和I、J表示圆弧。2）用增量坐标编制a)所示A-B-…K-A、图b)所示A-B-….G-A的刀具运动程序，用R表示圆弧和I、J表示圆弧。。数控车床的主要加工对象数控车床主要用于加工轴类、套类和盘类等回转体零件的加工；配点位、直线数控装置——主要车削没有锥度、圆弧的轴类零件；配轮廓数控装置——主要车削有锥度、圆弧的轴类零件。保留主轴箱、尾座；取消挂轮箱、进给箱、溜板箱、光杆、丝杆等；右图是同一品牌的数控车床与普通车床。结构上具有明显差异——数控系统；床身稳固装有防护门；配备自动刀架\对刀仪\自动排屑等辅助设备。伺服系统；数控车床结构及分类数控车床结构及分类按数控系统功能分按主轴的配置形式分按数控系统控制的轴数分全功能型数控型卧式立式两轴控制四轴控制数控车床结构及分类卧式数控车床数控车削中心立式电脑车床数控车床坐标系经济型数控车床只有X、Z两轴Z主轴中心线方向X工件径向水平方向坐标轴方向机床某一部件的运动增大刀具与工件之间距离定为该轴的正方向。数控车床坐标系后刀座坐标系前刀座坐标系工艺分析方法3.刀具选择4.走刀路线设计5.切削用量确定1.夹具选择2.工步设计一、夹具选择车削加工工件一般是回转体，通用夹具多选用三爪卡盘，可以自动定心，装夹方便，复杂零件用四爪单动卡盘、花盘或专用夹具。三爪自定心卡盘结构四爪单动卡盘结构花盘结构铣削加工的零件，结构比车削复杂，夹具也复杂。对于结构比较规整的零件可选用通用夹具，如小型的用虎钳，较大的用压板，对于结构复杂的零件可选用组合夹具或设计专用夹具。二、工步设计1、典型车削工步2、典型铣削工步铣削工步三、刀具选择数控车床加工时，能根据程序指令实现全自动换刀。为了缩短数控车床的准备时间，适应柔性加工要求，数控车床对刀具提出了更高的要求，要求刀具精度高、刚性好、耐用度高、安装调整方便。车刀主要用于回转体表面的加工，如内圆柱面、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等的切削加工。车刀按加工表面特征可分为外圆车刀、端面车刀、切断刀、螺纹车刀、内孔车刀等。外圆车刀主要用于工件外圆加工。端面车刀主要用于工件端面及台阶面加工。切断、切槽刀主要用于工件直槽、圆弧槽加工及切断。螺纹车刀用于内、外螺纹加工。内孔车刀主要用于内孔加工。1、切断刀（切槽刀）2、90°外圆车刀（左偏）3、90°外圆车刀（右偏）4、弯头车刀5、直头车刀6、成形车刀7、宽刃精车刀8、外螺纹车刀9、端面车刀10、内螺纹车刀11、内槽车刀12、通孔车刀13、盲孔车刀四、走刀路线设计1、最短的切削进给路线a)车刀沿工件轮廓等距线循环进给路线;b)车刀沿工件轮廓按三角形等距线循环进给路线P66切削进给路线最短，可提高生产率，降低刀具损耗。安排最短切削进给路线时，要兼顾工件的刚性和加工工艺性等要求。车刀沿工件轮廓按举行循环进给路线。2、最短的空行程路线五、切削用量选择切削三要素：切削深度、进给量、切削速度切削用量的选择关系到能否合理使用刀具与机床，对提高生产效率，提高加工精度及表面质量，提高效率，降低生产成本都有重要作用。合理选择切削用量是指工件材料、刀具已确定的情况下，选择切削用量的最优组合进行切削加工，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本。切削用量的选择原则1）保证安全，不发生人身、设备事故。2）保证工件加工质量。3）在满足上述要求的前提下，充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，在不超过机床的有效功率和工艺系统刚性所允许的极限负荷的条件下，尽量选用较大的切削用量。4）粗车时，应考虑尽可能提高生产效率和保证必要的