数控车床程序编制

数控车床程序编制1数控车床编程基础2数控车床T.M.F.S指令应用3数控车床常用G指令习题与思考题1数控车床编程基础1.1数控车床编程特点数控车床的主要编程特点如下：(1)在一个程序段中，可以采用绝对值编程(用X、Z表示)、增量值编程(用U、W表示)或者二者混合编程。(2)直径方向(X方向)用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附方向符号(正向可以省略)。系统默认为直径编程，也可以采用半径编程，但必须更改系统设定。(3) X向的脉冲当量应取Z向的一半。(4)车削加工毛坯余量较大时，为简化编程，数控装置常备有不同形式的固定循环，可以进行多次重复循环切削。(5)编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常被磨成一个圆弧，因此，当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。1.2数控车床的坐标系和参考点1．机床坐标系机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。在机床经过设计、制造和调整后，机床坐标系就已经由机床生产厂家确定好了，一般情况下用户不能随意改动。数控车床的坐标系规定如图6-1所示。它是以机床原点为坐标原点建立起来的。机床原点是机床上一个固定的点，数控车床的机床原点处于主轴旋转中心与卡盘后端面的交点。图3-1中O点即为机床原点。图6-1数控车床坐标系X机床坐标系机床原点旋转中心机床参考点O′ZO2．参考点参考点也是机床上一个固定的点，它是刀具退到一个固定不变的位置。该点与机床原点的相对位置如图6-1所示(图中的O即为参考点)。参考点的固定位置由Z向和X向的机械挡块或者电气装置来限定，一般设在车床正向最大极限位置。当进行回参考点(也叫回零)的操作时，装在纵向和横向滑板上的行程开关碰到相应的挡块后，就会向数控系统发出信号，由系统控制滑板停止运动，完成回参考点的操作。对操作者来说，参考点比机床原点更常用、更重要。机床通电后，刀架返回参考点以前，不论刀架位于什么位置，此时CRT屏幕上显示的Z与X的坐标值均为零。当完成返回参考点的操作后，CRT屏幕上则立即显示出此时刀架中心(对刀参考点)在机床坐标系中的位置，这就相当于在数控系统内部建立了一个以机床原点为坐标原点的机床坐标系。1.3工件坐标系和工件原点工件坐标系是编程人员在程序编制中使用的坐标系，程序中的坐标值均以此坐标系为依据，因此又称为编程坐标系。在进行数控程序编制时，必须首先确定工件坐标系和坐标原点。零件图样给出以后，首先应该找出图样上的设计基准点，图样上其他各尺寸都是以该基准来进行标注的。同时，在零件加工过程中有工艺基准，设计基准应尽量与工艺基准统一。一般情况下，将该基准称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立起来的坐标系称为工件坐标系。工件坐标系是人为设定的，从理论上讲，工件坐标系的坐标原点选在任何位置都是可以的，但在实际编程过程中，其设定的依据是既要符合图样尺寸的标注习惯，又要便于编程。所以，应合理设定工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。工件坐标系设定后，CRT屏幕上所显示的便是车刀刀尖相对工件原点的坐标值。编程时，工件的各个尺寸坐标都是相对于工件原点而言的。因此，数控车床的工件原点也称为程序原点。通常在车床上将工件原点选择在工件右端面与主轴回转中心的交点上，也可将工件原点选择在工件左端面与主轴回转中心的交点上，这样工件坐标系也就建立起来了。因为一般情况下，车刀是从右端向左端车削，所以将工件原点设在工件的右端面要比设定在工件的左端面换算尺寸方便。本章工件坐标系主要设定在工件的右端面。图3-2所示为数控车床上常用的以工件右端面中心为工件原点建立的工件坐标系。可见，工件坐标系的Z轴与主轴轴线重合，X轴随工件原点的不同而异，各轴正方向与机床坐标系相同。图6-2工件坐标系与工件原点工件旋转中心工件原点O起刀点ZX第3章数控车床程序编制T.M.F.S功能第3章数控车床程序编制•1.F功能•进给功能是表示进给速度，进给速度是用字母F和其后面的若干位数字来表示的。•（1）每分钟进给（G98）系统在执行了一条含有G98的程序段后，在遇到F指令时便认为F所指定的进给速度单位为mm/min。•如：F100即为100mm/min。•G98F_•G98被执行一次后，系统将保持G98状态，即使断电也不受影响，直至系统执行了含有G99的程序段，G98便被取消，而G99将发生作用第3章数控车床程序编制•（2）每转进给（G99）若系统处于G99状态，则F所指定的进给速度单位为mm/r。•如：F0.1即为0.1mm/r。G99F_•要取消G99状态，必须重新制定G98。系统默认G99。第3章数控车床程序编制•2.T功能•刀具功能是表示换刀功能，根据加工需要在某些程序段指令进行选刀和换刀。刀具功能是用字母T和其后的四位数字表示。其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。每次刀具加工结束后必须取消其刀具补偿。第3章数控车床程序编制•输入格式：T×××ו（后两位）刀具补偿号•（前两位）刀具序号•注：1）刀具的序号与刀盘上的刀位号相对应；•2）刀具补偿包括几何形状补偿和磨损补偿；•3）刀具序号和刀具补偿序号不必相同，但为了方便尽量一致；•4）取消刀具补偿：T00第3章数控车床程序编制•3.S功能•主轴功能主要是表示主轴转速或线速度，主轴功能是用字母S和其后面的数字表示的。•（1）恒线速度控制（G96）G96是执行恒线速度控制的指令。系统执行G96指令后，便认为用S指定的数值表示切削线速度。•如：G96S200表示切削线速度是200m/min。•在恒线速度控制中，数控系统根据刀尖所处的X轴坐标值，作为工件的直径来计算主轴转速，所以在使用G96指令前必须正确地设定工件坐标系。第3章数控车床程序编制•2）主轴转速控制（G97）G97是取消恒线速度控制的指令。此时，S指定的数值表示主轴每分钟的转速。•如：G97S1000表示主轴转速为1000r/min第3章数控车床程序编制3）轴最高速度限定（G50）G50除有坐标系的设定功能外，还有主轴最高转速设定的功能，即用S指令的数值设定主轴每分钟的最高转速，如：G50S2000表示把主轴最高转速设定为2000r/min。用恒线速度（即G96）控制加工端面、锥度和圆弧时，由于X坐标不断变化，故当刀具逐渐移近工件旋转中心时，主轴转速会越来越高，工件有可能从卡盘飞出。为了防止事故有时必须限制主轴的最高转速，这时可使用G50S__指令来达到目的。第3章数控车床程序编制•例：设定主轴转速•G97S600；取消线速度功能，主轴转速600r/min•……•G96S200；线速度恒定，切削速度为200m/min•G50S1000；用G50指令设定主轴最高转速为1000r/min3.数控车床基本功能指令不同的数控车床，其指令系统也不尽相同。此处以FANUC0i数控系统为例，介绍数控车床的基本编程指令。基本功能指令通常称为准备功能指令，用G代码表示，称为G码编程，它是用地址字G和后面的两位数字来表示的，见表6-1。表6-1常用功能G指令代码功能代码功能G00快速点位移动G54选择工件坐标系1G01直线插补G55选择工件坐标系2G02顺圆插补G56选择工件坐标系3G03逆圆插补G57选择工件坐标系4G04暂停G58选择工件坐标系5G10可编程数据输入G59选择工件坐标系6G11注销可编程数据输入G65宏程序调用G18ZX平面选择G66宏程序模态调用G20英寸输入G67宏程序模态调用取消G21毫米输入G70精车循环G22存储行程检查接通G71轮廓粗车循环G23存储行程检查断开G72轮廓粗车循环G27返回参考点检查G73轮廓粗车循环G28返回参考点G74排屑钻端面孔G30返回第2、第3和第4参考点G75外径/内径钻孔G31跳转功能G76螺纹循环G32等螺距螺纹切削G90固定循环G34变螺距螺纹加工G92螺纹循环G40注销刀具半径补偿G94固定循环/每分钟进给G41刀具半径补偿(左)G95每转进给G42刀具半径补偿(右)G96恒表面切削速度控制G50工件坐标系的设立G97恒表面切削速度控制取消表6-1常用功能G指令3.1坐标系设定1．用G50指令设定工件坐标系用G50指定设定工件坐标系时，其书写格式为：G50X_Z_；如图6-3所示，P点是开始加工时刀尖的起始点。欲设定XOZ为工件坐标系，则程序段为：G50X121.8Z33.9；设定X'O'Z为工件坐标系，则程序段为：G50X121.8Z109.7；工件旋转中心工件原点O109.7X′O′33.9P60.9ZX图6-3数控车床工件坐标系的设定在这里一定要注意，X方向的尺寸是坐标值的2倍，这种编程方法称为直径编程。另外，G50是模态指令，设定后一直有效。实际加工时，当数控系统执行G50指令时，刀具并不产生运动，G50指令只是起预置寄存作用，用来存储工件原点在机床坐标系中的位置坐标。2．工件坐标系的选择指令G54～G59使用G54～G59指令，可以在机床行程范围内设置6个不同的工件坐标系。这些指令和G50指令相比，在使用时有很大区别。用G50指令设定工件坐标系，是在程序中用程序段中的坐标值直接进行设置；而用G54～G59指令设置工件坐标系时，必须首先将G54～G59的坐标值设置在原点偏置寄存器中，编程时再分别用G54～G59指令调用，在程序中只写G54～G59指令中的一个指令。例如，用G54指令设定如图6-4中所示的工件坐标系。首先设置G54原点偏置寄存器：G54X0Z85.0；然后再在程序中调用：N010G54；图6-4用G54指令设定工件坐标系机床坐标系O85X′PZXG54坐标系显然，对于多工件原点设置，采用G54～G59原点偏置寄存器存储所有工件原点与机床原点的偏置量，然后在程序中直接调用G54～G59指令进行原点偏置是很方便的。因为一次对刀就能加工一批工件，刀具每加工完一件后可回到任意一点，且不需再对刀，避免了加工每件都对刀的操作，所以大批量生产主要采用此种方式。机床坐标系O85X′PZXG54坐标系图6-4用G54指令设定工件坐标系3.2基本指令G00、G01、G02、G03、G04和G28必须注意，在数控车床的程序中，X、Z后面跟的是绝对尺寸，U、W后面跟的是增量尺寸。X、Z后所有编入的坐标值全部以编程原点为基准，U、W后所有编入的坐标值全部以刀具前一个坐标位置作为起始点来计算。1．快速点位移动G00格式：G00X(U)_Z(W)_；其中，X(U)_、Z(W)_为目标点坐标值。说明：(1)执行该指令时，刀具以机床规定的进给速度从所在点以点位控制方式移动到目标点。移动速度不能由程序指令设定，它的速度已由生产厂家预先调定。若编程时设定了进给速度F，则对G00程序段无效。(2) G00为模态指令，只有遇到同组指令时才会被取替。(3) X、Z后面跟的是绝对坐标值，U、W后面跟的是增量坐标值。(4) X、U后面的数值应乘以2，即以直径方式输入，且有正、负号之分。如图3-5所示，要实现从起点A快速移动到目标点C。其绝对值编程方式为：G00X141.2Z98.1；其增量值编程方式为：G00U91.8W73.4；图6-5快速点定位XA′BC70.624.7AO24.770.698.1Z执行上述程序段时，刀具实际的运动路线不是一条直线，而是一条折线，首先刀具从点A以快速进给速度运动到点B，然后再运动到点C。因此，在使用G00指令时要注意刀具是否和工件及夹具发生干涉，对不适合联动的场合，两轴可单动。如果忽略这一点，就容易发生碰撞，而在快速状态下的碰撞就更加危险。图6-5中从A点到C点单动绝对值编程方式如下：G00X141.2；Z98.1；从A点到C点单动增量值编程如下：G00U91.8；W73.4；此时刀具先从A点到A'点，然后从A'点到达C点。2．直线插补G01直线插补也称直线切削，该指令使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，移动速度由进给功能指令F来设定。机床执行G01指令时，如