数控车床的编程与操作

第5章数控车床的编程与操作（时间：4次课，8学时）第5章数控车床的编程与操作教学目标：了解数控车削编程的特点，学习数控系统的常用指令与代码。掌握数控车床常用系统的规则及方法。尤其是循环指令的编程规则和方法。通过对数控车床的操作面板、操作步骤和方法的介绍，学会对数控车床的操作与零件加工。第5章数控车床的编程与操作教学重点和难点：数控加工指令的特点。简单循环指令。刀具补偿指令。CKA6150车床的面板功能，操作方法及步骤。CJK6130数控车削系统操作面板及功能简介。第5章数控车床的编程与操作5.1数控车床的编程特点5.2数控车床编程指令5.3数控车床的基本操作5.4CJK6130数控车床系统操作面板及功能介绍(华中世纪星)5.5实训5.6习题数控车床的编程特点5.1.1数控车床编程坐标系的建立5.1.2数控车床的编程特点数控车床的编程特点数控车床主要用于轴类、盘类回转体零件的加工，以卧式数控车床的使用最为广泛，本章主要讨论卧式车床的程序编制。数控车床编程坐标系的建立数控加工中，对工件的加工是建立在一定的坐标系上进行的，数控机床坐标系分为机床坐标系和工件坐标系。1.机床坐标系是以机床原点为坐标系原点建立起来的一个Z轴与X轴的直角坐标系，车床的机床原点为车床上的一个固定点，车床的机床原点定义为主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点，如图5.1所示。机床原点在机床装配、调试时就已确定下来。2.参考点参考点也是机床上的一固定点，其位置由Z向与X向的机械挡块或行程开关来确定，如图5.1所示。3.工件坐标系工件图样上存在设计基准点，其主要尺寸是以此点为基准进行标注的，该基点称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立一个Z轴和X轴的直角坐标系成为工件坐标系(也称编程坐标系)。加工工件时在车床上要建立一个与编程坐标系对应的工件原点，在车床上工件的原点可以选择在工件左端面、右端面等位置，工件坐标系的Z轴一般与主轴轴线重合，X轴随工件原点位置不同而不同。工件坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴(主轴)的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为+C向，顺时针为-C向，如图5.2所示。数控车床编程坐标系的建立图5.1机床原点和参考点图5.1机床原点和参考点数控车床编程坐标系的建立图5.2车床上工件坐标系数控车床的编程特点(1)数控车床工件坐标的设定大都使用准备功能G50完成，也可以用G54～G59预置工件坐标系，G50与G54～G59不能出现在同一程序段中，否则G50会被G54～G59取代。(2)在程序段中，坐标值可以用绝对值或增量值，或二者混合编程。用坐标地址X、Z为绝对编程方式，使用坐标地址U、W时为增量编程方式。一般情况下，利用自动编程软件编程时，通常采用绝对值编程。(3)数控车床的编程有直径、半径两种方法，直径编程是指X轴上的有关尺寸为直径值，半径编程是指X轴上的有关尺寸为半径值。采用直径编程比较方便，FANUCOi数控机床是采用直径编程。(4)数控机床上的加工的工件常用棒料或锻件作为毛坯，加工余量较大，为简化程序，一般情况下，数控车床的数控系统中都有车外圆、车端面和车螺纹等不同形式的循环功能。(5)数控车床的数控系统中都有刀具补偿功能(G42/G41)，在加工过程中，对刀具位置的变化、刀具几何形状的变化及刀尖半径的变化，都无需更改加工程序，只要将变化的尺寸或圆弧半径输入到存储器中，刀具便能自动进行补偿，这类机床可以直接按工件的轮廓编程。数控车床编程指令5.2.1工件坐标系的设定指令5.2.2S、F和T指令5.2.3基本加工类指令5.2.4螺纹加工指令5.2.5简单循环指令5.2.6复合循环指令5.2.7刀具补偿类指令5.2.8子程序指令5.2.9车削编程实例数控车床编程指令数控车床常用的功能指令有准备功能指令、辅助功能指令、刀具指令、主轴转速功能指令、进给功能指令。数控车床的种类不同，系统的指令也不尽相同。下面介绍以BEIJING-FANUC0i系统为例介绍数控车削系统的功能指令，表5.1为BEIJING-FANUC0i系统常用G指令，表5.2为BEIJING-FANUC0i系统辅助M指令。数控车床编程指令G代码A.组功能G代码A.组功能G0001快速定位G6500调用宏指令G01直线插补(切削进给)G70精加工循环G02圆弧插补(顺时针)G71外圆粗循环G03圆弧插补(逆时针)G72端面粗车循环G0400暂停G73多重车削循环G10可编程数据输入G74排屑钻端面孔G11可编程数据输入方式取消G75外径/内径钻孔循环G2006英制输入G76多头螺纹循环G21米制输入G8010固定钻循环取消G2700返回参考点检查G83钻孔循环G28返回参考点位置G84攻丝循环G3201螺纹切削G85正面镗循环G34变螺距螺纹切削G87侧钻循环G3600自动刀具补偿XG88侧攻丝循环G37自动刀具补偿ZG89侧镗循环G4007取消半径补偿G9001外径/内径循环G41刀尖半径左补偿G92螺纹车削循环G42刀尖半径右补偿G94端面车削循环G5000坐标系设定或主轴最大速度设定G9602恒表面切削速度控制G52局部坐标系设定G97恒表面切削速度控制取消G53机床坐标系设定G9805每分钟进给G54～G5914选择工件坐标系1～6G99每转进给数控车床编程指令表5.2BEIJING-FANUCOi系统辅助M指令功能用途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”按键选择是否有效M02该指令编在程序的最后一条，表示执行完程序内所有指令后，主轴停止、进给停止、切削液关闭，机床处于复位状态M03主轴顺时针旋转M04主轴逆时针旋转M05主轴旋转停止M08M09冷却液开，冷却液关M30程序停止，程序复位到起始位置工件坐标系的设定指令1.用G50设定工件坐标系对于刀架后置式(刀架活动范围主要在回转轴心线的后部)的车床来说，X轴正向是由轴心指向后方，如图5.3(a)所示；而对于刀架前置式的车床来说，X轴的正向应是由轴心指向前方，如图5.3(b)所示。由于车削加工是围绕主轴中心前后对称的，因此无论是前置式还是后置式，X轴指向前后对编程来说并无多大差别。为适应笛卡尔坐标习惯，编程绘图时都按如图5.3(a)所示后置式的方式表示(从俯视方向看)，机床坐标系在进行回参考点操作后便开始在数控系统内部自动建立了。格式：G50X__Z__说明：X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。G50使用方法与G92类似。在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值。例如：按图5.4设置加工坐标的程序段如下。G50X180Z117.4;工件坐标系的设定指令图5.3刀架的位置工件坐标系的设定指令图5.4G50建立坐标系工件坐标系的设定指令2.预置工件坐标系G54～G59具有参考点设定功能的机床还可用工件零点预置G54～G59指令来代替G50建立工件坐标系。它是先测定出欲预置的工件原点相对于机床原点的偏置值，并把该偏置值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中，因而该值无论断电与否都将一直被系统所记忆，直到重新设置为止。当工件原点预置好以后，便可用“G54G00X_Z_；”指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置。不需要再通过试切对刀的方法去测定刀具起刀点相对于工件原点的坐标，也不需要再使用G50指令了。很多数控系统都提供G54～G59指令，完成预置6个工件原点的功能。G54～G59与G50之间的区别是：用G50时，后面一定要跟坐标地址字；而用G54～G59时，则不需要后跟坐标地址字，且可单独作一行书写。若其后紧跟有地址坐标字，则该地址坐标字是附属于前次移动所用的模态G指令的，如G00，G01等。用G54等设立工件原点可在【数据设定】|【零点偏置】菜单中进行。在运行程序时若遇到G54指令，则自此以后的程序中所有用绝对编程方式定义的坐标值均是以G54指令的零点作为原点的。直到再遇到新的坐标系设定指令，如G50、G55～G59等后，新的坐标系设定将取代旧的。G54建立的工件原点是相对于机床原点而言的，在程序运行前就已设定好而在程序运行中是无法重置的，G50建立的工件原点是相对于程序执行过程中当前刀具刀位点的。可通过编程来多次使用G50而重新建立新的工件坐标系。、F和T指令1.主轴转速功能设定主轴功能指令由地址码S和其后面的若干数字组成，单位为r/min、m/min。例如：S1000表示主轴的转速为1000r/min。主轴转速功能还有恒表面切削速度的控制、恒转速控制，主轴最大速度控制，适用于具有主轴无级调速的数控机床。(1)恒表面切削速度的控制指令G96(模态指令)格式：G96S___说明：线速度的单位为m/min。在切削过程中，如果主轴的转速保持不变，则随着加工零件的直径减小，切削速度变小，影响切削质量，采用此功能可使选择的最佳切削速度保持不变。(2)恒表面切削速度的控制取消指令G97格式：G97S___说明：主轴转速单位为r/min。该指令设定主轴转速并取消恒线速度控制。(3)主轴最高速度限制指令G50(模态指令)格式：G50S___单位：r/min。采用该指令可以限制执行恒线速度指令时的最大主轴转速，即主轴的转速被限制在一个最大值的范围内，可以防止主轴的转速过高，离心力过大，产生危险及影响机床的寿命。例：设定主轴的转速。G96S100;线速度恒定，切削速度100m/minG50S2000;设定主轴的最高转速为2000r/minG97S500;取消线速度恒定功能，主轴的转速500r/min、F和T指令2.进给功能设定(G98、G99、G04)进给速度可用两种方式指定。(1)每分钟进给量G98(模态指令)格式：G98F__说明：单位为mm/min。指定G98后，在F后用数值直接指定刀具每分钟的进给量。(2)每转进给量G99(模态指令)格式：G99F__说明：单位为mm/r。指定G99后，在F后用数值直接指定刀具每转的刀具进给量。G99为数控车床的初始状态。(3)停刀功能(G04)(非模态)