车加工数控车床编程

数控车加工程序编制式中：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：应用圆柱面切削循环功能加工图3.29所示零件。N10G50X200Z200T0101N20M03S1000N30G00X55Z4M08N40G01G96Z2F2.5S150N50G90X45Z-25F0.2N60X40N70X35N80G00X200Z200N90M30（2）圆锥面切削循环编程格式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。如图3.30所示。例：应用圆锥面切削循环功能加工图3.30所示零件。……G01X65Z2G90X60Z-35I-5F0.2X50G00X100Z200……12、端面切削循环端面切削循环是一种单一固定循环。适用于端面切削加工，如图3.31所示。（1）平面端面切削循环编程格式G94X(U)～Z(W)～F～式中：X、Z-端面切削的终点坐标值；U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。例：应用端面切削循环功能加工图3.31所示零件。……G00X85Z5G94X30Z-5F0.2Z-10Z-15……（2）锥面端面切削循环编程格式G94X(U)～Z(W)～K～F～式中：X、Z-端面切削的终点坐标值；U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标；K-端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正。如图3.32所示。例：应用端面切削循环功能加工图3.33所示零件。……G94X20Z0K-5F0.2Z-5Z-10……3.2.9复合固定循环在复合固定循环中，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。21、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3.34所示。编程格式：G71U(△d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)式中：图3.34外圆粗切循环△d-背吃刀量；e--退刀量；ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；△u--X轴向精加工余量；△w--Z轴向精加工余量；f、s、t--F、S、T代码。注意：1、ns→nf程序段中的F、S、T功能，即图3.35G71程序例图使被指定也对粗车循环无效。2、零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少；X轴、Z轴方向非单调时，ns→nf程序段中第一条指令必须在X、Z向同时有运动。例：按图3.35所示尺寸编写外圆粗切循环加工程序。N10G50X200Z140T0101N20G00G42X120Z10M08N30G96S120N40G71U2R0.5N50G71P60Q120U2W2F0.25N60G00X40//nsN70G01Z-30F0.153N80X60Z-60N90Z-80N100X100Z-90N110Z-110N120X120Z-130//nfN130G00X125N140X200Z140N150M022、端面粗切循环端面粗切循环是一种复合固定循环。端面粗切循环适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工，如图3.36所示。编程格式G72U(△d)R(e)G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)式中：△d-背吃刀量；图3.36端面粗加工切削循环e-退刀量；ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；△u-X轴向精加工余量；△w-Z轴向精加工余量；f、s、t-F、S、T代码。注意：（1）ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环无效。图3.37G72程序例图（2）零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少。4例：按图3.37所示尺寸编写端面粗切循加工程序。N10G50X200Z200T0101N20M03S800N30G90G00G41X176Z2M08N40G96S120N50G72U3R0.5N60G72P70Q120U2W0.5F0.2N70G00X160Z60//nsN80G01X120Z70F0.15N90Z80N100X80Z90N110Z110N120X36Z132//nfN130G00G40X200Z200N140M303、封闭切削循环封闭切削循环是一种复合固定循环，如图3.38所示。封闭切削循环适于对铸、锻毛坯切削，对零件轮廓的单调性则没有要求。编程格式G73U(i)W(k)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)式中：i--X轴向总退刀量；k--Z轴向总退刀量（半径值）；d--重复加工次数；ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；△u--X轴向精加工余量；△w--Z轴向精加工余量；5f、s、t--F、S、T代码。例：按图3.39所示尺寸编写封闭切削循环加工程序。N01G50X200Z200T0101N20M03S2000N30G00G42X140Z40M08N40G96S150N50G73U9.5W9.5R3N60G73P70Q130U1W0.5F0.3图封闭切削循环N70G00X20Z0//ns3.38N80G01Z-20F0.15N90X40Z-30N100Z-50N110G02X80Z-70R20N120G01X100Z-80N130X105//nfN140G00X200Z200G40N150M30图3.39G73程序例图4、精加工循环由G71、G72、G73完成粗加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns----nf程序段中的F、S、T才有效。编程格式G70P(ns)Q(nf)式中：ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。例：在G71、G72、G73程序应用例中的nf程序段后再加上“G70PnsQnf”程序段，并在ns----nf程序段中加上精加工适用的F、S、T，就可以完成从粗加工到精加工的全过程。3.2.10深孔钻循环6深孔钻循环功能适用于深孔钻削加工，如图3.40所示。编程格式G74R(e)G74Z(W)Q(△k)F式中：e--退刀量；Z(W)--钻削深度；∆k--每次钻削长度（不加符号）。例：采用深孔钻削循环功能加工图3.40所示深孔，试编写加工程序。其中：e=1，∆k=20，F=0.1。N10G50X200Z100T0202N20M03S600N30G00X0Z1N40G74R1N50G74Z-80Q20F0.1N60G00X200Z100图3.40深孔钻削循环N70M303.2.11外径切槽循环外径切削循环功能适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工。编程格式G75R(e)G75X(U)P(△i)F~式中：e-退刀量；X(U)-槽深；△i-每次循环切削量。例：试编写进行图3.41所示零件切断加工的程图3.41切槽加工序。G50X200Z100T0202M03S600G00X35Z-50G75R1G75X-1P5F0.17G00X200Z100M303.2.12螺纹切削指令该指令用于螺纹切削加工。1、基本螺纹切削指令基本螺纹切削见图3.42所示。编程格式G32X(U)~Z(W)~F~式中：X(U)、Z(W)-螺纹切削的终点坐标值；X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削；(X坐标值依据《机械设计手册》查确定)F-螺纹导程。螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ和降速退刀段δ。12例：试编写图3.42所示螺纹的加工程序。（螺纹导程4mm，升速进刀段δ=3mm，降速退刀段1δ=1.5mm，螺纹深度2.165mm）。2……G00U-62G32W-74.5F4G00U62W74.5U-64G32W-74.5G00U64W74.5……8例：试编写图3.43所示圆锥螺纹的加工程序。（螺纹导程3.5mm，升速进刀段δ1=2mm，降速退刀段δ2=1mm，螺纹深度1.0825mm）。G00X12G32X41W-43F3.5G00X50W43X10G32X39W-43G00X50图3.42圆柱螺纹切削W432、螺纹切削循环指令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（如图3.44所示），用一个程序段来指令。编程格式G92X(U)~Z(W)~I~F~式中：X(U)、Z(W)-螺纹切削的终点坐标值；图3.43圆锥螺纹切削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。例：试编写图3.45所示圆柱螺纹的加工程序。9……G00X35Z104G92X29.2Z53F1.5X28.6X28.2图3.44螺纹切削循环图3.45圆柱螺纹切削循环X28.04G00X200Z200……例：试编写图3.46所示圆锥螺纹的加工程序。……图3.46圆锥螺纹切削循环应用G00X80Z62G92X49.6Z12I-5F2X48.7X48.1X47.5X47G00X200Z200……3、复合螺纹切削循环指令复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。它的进刀方法有利于改善刀具的切削条件，在编程中应优先考虑应用该指令，如图3.47所示。103.2.1F功能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G95F~F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。例：G95F0.2表示进给量为0.2mm/r。2、每分钟进给量编程格式G94F~F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。例：G94F100表示进给量为100mm/min。3.2.2S功能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图3.17恒线速切削方式机床上，S功能指令还有如下作用。图3.47复合螺纹切削循环与进刀法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表示最高转速限制为3000r/min。2、恒线速控制11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表示切削点线速度控制在150m/min。对图3.17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3.1.2对刀数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。1、一般对刀一般对刀是指在机床上使用相对位置手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见图3.11。刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切--测量--调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。2、机外对刀仪对刀机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如图3.12所示。3、自动对刀自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。自动对刀过程如图3.13所示.12图3.11相对位置检测对刀图3.12机外对刀仪对刀图3.13自动对刀3.1.3数控车床的编程特点1、加工坐标系加工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3.14所示：加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。2、直径编程方式在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图3.15所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。3、进刀和退刀方式对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如图3.16所示。13图3.14数控车床坐标系图3.15直径编程图3.16切削起始点的确定3.2数控车床的基本编程方法数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等，在了数控车床装备和数控车床编程特点的基础上，下面将结合配置FANUC-0T数控系统的HM-077数控车床重点讨论数控车床基本编程方法。表3.7选定刀片材料(选择正型刀片）14TER代码S4WAK10WAP20WAM20M5WAP10WAP20WAP30S4WAM20WAM20WAM20M5WAP30WAP30WAP30S4WAK10WAK20WAP20M5WAP10WAP20WAP30M2WK1WK1WK1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。3.2.3T功能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。3.2.4M功能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；15M03：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。3.2.5加工坐标系设置编程格式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，如图3.19所示。例：按图3.18设置加工坐标的程序段如下：G50X128.7Z375.13.18设定加工坐标系3.2.6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3.19a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3.19b所示。16编程格式G01X(U)～K±k。a)Z轴向X轴b)X轴向Z轴图3.19倒角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3.20所示。例：G01X50C10X100Z-100图3.20任意角度倒角3、倒圆角编程格式G01Z(W)～R±r时，圆弧倒角情况如图3.21a所示。编程格式G01X(U)～R±r时，圆弧倒角情况如图3.21b所示。17a)Z轴向X轴b)X轴向Z轴图3.21倒圆角4、任意角度倒圆角若程序为G01X50R10F0.2X100Z-100则加工情况如图3.22所示。图3.22任意角度倒圆角例：加工图3.23所示零件的轮廓，程序如下：G00X10Z22G01Z10R5F0.2X38K-4Z0图3.23应用例图单一固定循环18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3.28所示，圆锥面单一固定循环如图3.30所示。（1）圆柱面切削循环图3.28圆柱面切削循环图3.29G90的用法（圆柱面）图3.30圆锥面切削循环图3.31端面切削循环图3.32锥面端面切削循环图3.33G94的用法（锥面）193.2.7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3.24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。图3.24刀尖圆角R图3.25刀尖圆角R造成的少切与过切图3.26刀尖圆角R的确定方法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3.26。例：应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图3.27所示零件：刀尖位置编码：3N10G50X200Z175T0101N20M03S1500N30G00G42X58Z10M08N40G96S200N50G01Z0F1.5N60X70F0.2N70X78Z-420图3.27刀具补偿编程N80X83N90X85Z-5N100G02X91Z-18R3F0.15N110G01X94N120X97Z-19.5N130X100N140G00G40G97X200Z175S1000N150M3021