数控车床的编程指令与操作实例

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操作5.4实训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。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。尤其是循环指令的编程规则和方法。学会对数控车床的操作与零件加工。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•（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，FANUC0i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。•表5.1BEIJING-FANUC0i系统常用G指令表•表5.2BEIJING-FANUC0i系统辅助M指令表5.2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•5.2.1工件坐标系的设定指令：•1.用G50设定工件坐标系•编程格式:G50X__Z__式中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；•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，完成预置六个工件原点的功能。•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等设立工件原点可由“数据设定”－“零点偏置”层次菜单项中进行。5.2.2S、F、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速度切削的控制、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）恒表面速度切削的控制指令G96(模态指令)•格式：G96S_80_•线速度的单位（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）恒表面速度切削的控制的取消指令G97•格式：G97S_70__•主轴转速单位（r/min）•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500/min2.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__•单位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__•单位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）•格式：G04P...后跟整数值，单位ms(微秒)•或G04X(U)...后跟带小数点的数，单位s(秒)•由于在两不同轴进给程序段转换时存在各轴的自动加减速调整，可能导致刀具在拐角处的切削不完整。如果拐角精度要求很严，其轨迹必须是直角时，应在拐角处使用暂停指令。按指令的时间延迟执行下个程序段。•例如：欲停留1.2s时，程序段为：G04X1.2；或：G04P1200；3.刀具功能指令T（模态指令）•格式：T________•选择刀具及刀具补偿，地址字T后接四位数字，前两位是刀具号（0—99），后两位是刀具补偿值组别号。例如：•T0202表示选择第二号刀具，二号偏置量。•T0300表示选择第三号刀具，刀具偏置取消。•刀具号与刀具补偿号不必相同，但为了方便一般选择相同。刀具补偿值一般作为参数设定并由手动输入（MDI）方式输入数控装置。5.2.3基本加工类指令•1.快速移动指令G00(模态指令)•格式：G00X(U)___Z(W)_____；•说明：X、Z：绝对坐标方式时的目标点坐标；U、W：增量坐标方式时的目标点坐标。•2.直线插补指令G01（模态指令）•格式：G01X（U）___Z（W）___F___；•编程实例5-1:如图5.5所示刀具切削路线为A—B—C，编程如下：•G01X95Z-70F100；•X160Z-130F100；•或写成：•G01Z-70F100；•X160Z-130F100；•或：•G01W-70F100；•U65W-50F100；•或：•G01Z-70F100；•U65Z-130F100；•在数控车床上，可利用G01指令进行倒角和倒圆角编程。编程实例5-2：倒角编程，如图5.6(a)所示。加工程序N001G01Z-20C4F0.2；N002X50C2；N003Z-40；编程实例5-3：倒圆角编程，如图5.6(b)所示。加工程序N001G01Z-20R4F0.2；N002X50R2；N003Z-40；3.圆弧插补指令G02、G03（模态指令）•圆弧插补指令是使刀具在指定的平面内，按给定的进给速度从圆弧的起点沿圆弧移动到圆弧的终点。•圆弧插补分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03。•顺时针圆弧和逆时针圆弧的判断方法•圆弧插补有两种编程格式：圆弧圆心相对起点坐标（I、K）的坐标值编程；圆弧半径R编程。•格式：G02(G03)X(U)___Z(W)___I___K___F____；•或：G02(G03)X(U)___Z(W)___R___F____；•说明：•（1）X(U)、Z(W)是圆弧的终点坐标。•（2）刀具相对工件以F指令的进给速度，从当前点向终点进行插补加工。•（3）圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为0～180°(包括180°)时，R取正值，当圆心角为180°～360°时，R取负值。同一程序段中I、K、R同时指定时，R优先，I、K无效。•（4）X、Z同时省略时，表示起终点重合；若用I、K指令圆心，相当于指令了360°的弧；若用R编程时，则表示指令为0°的弧。•例：G02(G03)I...;表示整圆G02(G03)R...;不动•（5）无论用绝对还是用相对编程方式，I、K都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略。(也有的机床厂家指令I、K为起点相对于圆心的坐标增量。)•编程实例5-4：•如图5.8（a）顺时针圆弧插补。•绝对坐标编程方式：•G02X80Z-30I30K0F50；•或G02X80Z-30R30F50；•增量坐标方式：•G02U60W-30I30K0F50；•或G02U60W-30R30F50；•编程实例5-5：•如图5.8（b）逆时针圆弧插补。•绝对坐标编程方式：•G03X80Z-30I0K-30F50；•或G03X80Z-30R30F50；•增量坐标方式：•G03U60W-30I0K-30F50；•或：G03U60W-30R30F50；5.2.4螺纹加工指令•数控系统提供的螺纹加工指令包括单一螺纹指令和螺纹固定循环指令。•1.等螺距螺纹G32（模态指令）•该指令是单一螺纹加工指令，车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行，但刀具的切出、切入、返回均需编入程序。用于加工等距直螺纹、锥形螺纹、涡形螺纹。•格式：G32X(U)___Z(W)____F_____;•说明：•图5.9切削螺纹时的引入、引出距离•（1）X(U)、Z(W)是加工螺纹的终点坐标，如程序段中给出了X的坐标值，且与加工螺纹的起始点的X坐标值不等，则加工圆锥螺纹，若程序中没有指定X则加工圆柱螺纹；F是螺纹螺距。•（2）执行G32时，由于机床伺服系统本身具有滞后特性，在起始段和终止段发生螺距的不规则现象，所以必须设置引入距离L1和引出距离L2，一般L1为(3-5)P,L2取L1的1/4左右，如图5.9所示。•（3）车螺纹期间进给速度倍率，主轴速度倍率无效。•（4）车螺纹期间不要使用恒表面切削速度控制，要使用G97。•（5）螺纹加工中的走刀次数和背吃刀量会影响螺纹的加工质量，螺纹的牙型较深、螺距较大时，可以用分层切削,常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量可参考表5.3。•编程实例5-6：圆柱螺纹加工实例如图5.10所示,螺纹的螺距是2mm,分五次进行螺纹的切削，根据表5.3，确定每次切削量分别为0.9mm,0.6mm,0.6mm,0.4mm,0.4mm,0.1mm.，编程如下：•…•Ｇ00Ｘ29.1Z6；•G32Z-53F2；(第一次车螺纹)•G00X32；•Z6；•X28.5；•G32Z-53F2；(第二次车螺纹)•G00X32；•Z6；•X27.9；•G32Z-53F2；(第三次车螺纹)•G00X32；•Z6；•X27.5；•G32Z-53F2；(第四次车螺纹)•G00X32；•Z6；•X27.4；•G32Z-42F2；(第五次车螺纹)•G00X32；•Z6；2.螺纹切削循环指令G92•螺纹切削循环指令把“切入-螺纹切削-退刀-返回”四个动作作为一个循环，用一个程序段来指令。该指令适用于直螺纹和锥螺纹的循环加工，如图5-11所示。格式：G92X(U)__Z(W)__I__F__；•式中：X(U)、Z(W)为螺纹切削的终点坐标值；I-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，I=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。•编程实例5-7：如图5.10所示，用G92指令编程。•…•G00X40Z6；•G92X29.1Z-53F2；•X28.5；•X27.9；•X27.5；•X27.4；•…5.2.5简单循环指令•当车削加工时零件加工余量大，一般需要多次重复循环加工，才能车去全部加工余量，为了简化程序，在数控机床的控制系统中，具有不同形式固定循环功能，固定循环分为单一固定循环和复合固定循环。•1.外径/内径切削循环G90•G9