数控车床程序的编制课件

1、第三部分数控车床程序的编制新航平原公司 王喜平2022/7/311一、数控车床程序编制特点1. 在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。 2. 用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。3. 为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。4. 由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。 5. 编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧， 因此需要对刀具半径进行补偿。2022/7/3121绝对编程与增量编程 (1)绝对编程 绝对值编程是根据预先设定的编程

2、原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法。即采用绝对值编程时，首先要指出编程原点的位置，并用地址X，Z进行编程(X为直径值) 10020050100OAB插补A到B绝对编程：G01 X200. Z50.;二、数控车床程序编制规则2022/7/313 (2)增量值编程 增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法。采用增量编程时，用地址U，W代替X，Z进行编程。U，W的正负方向由行程方向确定，行程方向与机床坐标方向相同时为正；反之位负。10020050100OAB插补A到B相对编程：G01 U100. W-50.; 2022/7/314(3)混合编程绝对值编程与增量值编程混

3、合起来进行编程的方法叫混合编程。编程时也必须先设定编程原点。10020050100OAB插补A到B混合编程：G01 X200. W-50.; 或者 G01 U100. Z50.;2022/7/3152脉冲数编程与小数点编程（1）脉冲数编程 与数控系统最小设定单位(脉冲当量)有关。当系统脉冲当量为0.001时，表示对应一个脉冲，运动部件移动0.001mm。程序中移动距离数值以m为单位，例如X60000表示移动60000m，即移动60mm。若小数点后面的数位超过4位时，数控系统则按四舍五入处理。（2）小数点输入编程 表明以mm为单位，要特别注意小数点的输入。例如，X60.0表示采用小数点编程移动距

4、离为60mm；而X60则表示采用脉冲数编程，移动距离为60m(0.06mm)。小数点编程时，小数点后的零可省略，如X60.0与X60是等效的2022/7/3163、直径编程与半径编程 当用直径值编程时，称为直径编程法。车床出厂时设定为直径编程，所以，在编制与X轴有关的各项尺寸时，一定要用直径值编程。 当用半径值编程时，称为半径编程法。如需用半径编程，则要改变系统中相关的参数。2022/7/3174、英制/公制转换指令（G20/G21) 程序中G代码的单位可以是英制或公制，具体可由指令G20/G21制定。 英制单位指令：G20，单位为in,(英寸 1in=25.4mm) 公制单位指令：G21，单

5、位为mm. (1) 指令应用说明: 1）在程序中指令单位时，英制米制转换指令G20/G21代码要在坐标系设定指令之前，在程序的开头用单独程序段指令。 2）电源接通时，英制、米制转换的G代码与切断电源前相同。 3）程序执行过程中不要变更G20、G21指令； 4）英制输入(G20)和米制输入(G21)相互转换时，为使偏置值符合输入单位，应重新设定。2022/7/318(2)受G20/G21影响的参数 1）F表示的进给速度指令值； 2）与位置有关的指令值； 3）偏移量； 4）手摇脉冲发生器1个刻度的值：G20时最小设定单位是0.0001in，G21时最小设定单位是0.001mm； 5）步进的移动量；

6、 6）某些参数。2022/7/319 插补，即数据点的密化。 插补功能是数控机床进行工作，保证零件加工合格的核心技术。零件轮廓的基本线型是直线和圆弧，一些复杂的曲线、曲面经过适当处理后，也可以用直线和圆弧去逼近、拟合。密化处理的实质就是采用一小段直线或圆弧去对实际的轮廓曲线进行拟合，以满足加工精度的要求。 插补功能除了要保证密化曲线的精度要高外，还要保证其运动速度及运动平稳性满足要求 数控系统输出给伺服系统的数据有脉冲数据和增量数据两种类型，对应的就有脉冲插补法和数据采样插补法两种形式。三、插补功能指令2022/7/31101、快速定位指令：G00格式：G00 X(U)_ Z(W)_ ;功能：

7、快速移动到指定点（摸态指令）。Z轴X轴O201811BA刀具从A点快速移动到B点：绝对编程：G00 X20. Z0. ;相对编程： G00 U-22. W-18. ;混合编程： G00 X20. W-18. ;2022/7/3111 GOO指令是模态代码，它命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求，也无切削加工过程。 绝对值编程时，刀具分别以各轴的快速进给速度运动到工件坐标系X、Z点； 增量值编程时，刀具以各轴的快速进给速度运动到距离现有位置为U、W的点。 G00的定位方式可以是非线性插补和线性插补定位两种，可由参数设定（参数号1401）其

8、对应的运动轨迹是折线和直线，非线性插补定位刀具一各轴的快速移动速度定位，刀具轨迹通常不是直线。线性插补定位刀具轨迹与直线插补（G01）相同。刀具以不大于各轴的快速移动速度在最短的时间内定位。如下图所示： 2022/7/3112起点位置直线插补非线性插补终点位置 各轴快速移动的速度在出厂时已经设定，用户一般不要轻易调整。各轴快速移动的设定有参数（参数1420）设定，一旦设定，即是一个固定值，G00指令不能调整其移动速度。 对于设定为非线性插补快速移动的数控机床，由于刀具的快速移动常常是折线，所以要注意产生干涉而打坏刀具过损坏机床。 即使指定了线性插补定位，在执行G28、G53指令时仍然还是用非线

9、性插补定位，因此，同样可能会出现干涉现象。G00指令移动轨迹2022/7/3113指令说明： 1）GOO为模态指令，可由G01、G02、G03等指令注销。 2）移动速度不能用程序指令设定，各轴的快移速度可以相同，可以不相同。 3）GOO的执行过程为刀具由程序起始点加速到最大速度，然后快速移动，最后减速到终点，实现快速点定位。 4）在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，联动直线轴的合成轨迹多数情况是折线，操作者要十分小心，避免刀具与工件发生碰撞。 5）G00指令一般用于加工前的快速定位或加工后的快速退刀。2022/7/3114G00应用举例：绝对值编程：G00 X

10、60.0 Z100.0；增量值编程：GOO U40.0 W80.0；2022/7/31152、直线插补指令G01格式：G01 X(U)_ Z(W)_ F_;功能：按F给定的进给速度直线移动到指定点（模态指令）。Z轴X轴O602010起点终点刀具从起点点直线插补到终点：绝对编程：G01 X60. Z0. F0.05;相对编程： G01 U20. W-20. F0.05;混合编程： G01 X60. W-20. F0.05;2022/7/3116 直线插补指令G01制定机床的X、Y轴以联动方式指定刀具直线插补到规定的位置，其刀具的移动速度由进给功能指令F指定。这个移动速度属于切削加工的进给速度，其

11、速度大小可调。 绝对坐标编程和相对坐标编程可以再同一个程序段中使用。F代码指定刀具移动的进给速度每位每分钟进给或每转进给，F中指定的进给速度一直有效，直到指定新值。因此，不必每个程序段都指定F。如果没有指定F代码，则认为进给速度为零。 对于每分钟进给方式两坐标轴联动控制，沿每个坐标轴移动的进给速度 如下：已知指令为：G01X Z F f f为进给速度，mm/min 则各坐标轴的进给速度为：fx=/L*f fy=/L*f 其中：L=2+22022/7/3117Lffxfy 由以上分析可以看出，直线插补运动时各轴的进给速度与各轴的移动距离成正比关系。G01指令X、Z轴进给速度G01指令举例说明：2

12、022/7/3118%O2001T0101；M03 S450；G00 X20.0 Z2.0； Z0.G01 X26.0 Z-3.0 F0.2； Z-48.0； X60.0 Z-58.0； X80.0 Z-73.0； X90.0；G00 X100.0 Z10.0；M05；M30；%2022/7/3119 3、圆弧插补G02、G03 圆弧插补指令可指令刀具沿圆弧移动，圆弧有顺圆与逆圆之分。对于数控车床，根据X、Z轴的正方向，用右手法则判断出Y轴的正方向。 从Y轴正方向向Y轴负方向看过去，顺着加工方向，是顺时针方向的圆弧即为顺圆，逆时针方向的圆弧即为逆圆。G18G182022/7/3120后置刀架

13、前置刀架 2022/7/3121X、 Z： 为绝对编程时，圆弧终点在工件坐标系中的坐标；U、 W： 为增量编程时，圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；I、 K：指令圆心位置，具体为圆弧起点到圆弧中心的矢量在相应坐标轴上的的分量，I、K分别对应X、Z坐标轴，它与圆弧终点坐标位置是绝对值指令还是增量值指令无关，始终未增量值坐标，同时，I值与X是半径编程还是直径编程也是无关的，在直径、半径编程时I都是半径值R： 圆弧半径，也是指令圆心位置，为不带符号的圆弧半径。但是由于过起点和终点的原话可以有两个，即小于180的原话和大与180的圆弧，为区分是指令那个圆弧，特规定，对于小于180的圆弧，半径值用正值表示

14、；而大于等于180的圆弧，在数控车削加工中不能指令，即不能再一个程序段中指令。对于这种情况，要么分段指令，要么改用I、K指令编程。2022/7/3122 F： 沿圆弧插补方向的进给速度；2022/7/3123指令说明：1）对于数控车削，默认的工作平面就是XZ平面，所以书写程序时可以不必指令插补平面，即可以不写G18指令。2）圆弧插补方向的判别是：从坐标平面垂直轴正方向想负向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。注意到实际数控车床有后置刀架与前置刀架两种，因此在判别圆弧方向时要引起注意。后置刀架 前置刀架 2022/7/31243）圆弧圆心的指定方法：对于圆弧，仅有圆弧的起点和终点坐标还不

15、能确定圆弧的形状，还必须知道圆弧的圆心坐标才能确定圆弧的形状。因此圆弧的数控编程方法有两种：I、J、K编程和R编程，对于数控车床编程即是I、K编程。 用I、K指令圆心，其值为增量值，即圆弧起点到圆弧中心的矢量在坐标轴上的分量，I、K分别对应X、Z坐标轴。它与圆弧终点坐标位置是绝对指令还是增量指令也是无关的，始终未半径值。对于尺寸字I0、K0可以省略。指令时也没有顺序要求。如下图：2022/7/3125应用举例1：Z轴X轴O603020起点终点R20刀具从起点点逆时针插补到终点：利用圆弧半径：G02 X60. Z-30. R20. F0.05;G02 U20. W-20. R20. F0.05;

16、利用圆弧圆心：G02 X60. Z-30. I40. K0. F0.05;G02 U20. W-20. I40. K0. F0.05;前刀架编程2022/7/3126应用举例2后刀架编程2022/7/31272022/7/31284、暂停指令暂停指令G04 格式：G04 P_; 或者G04 X_; 或者 G04 U_ ;功能：各轴运动停止一定时间（非模态指令）。P：单位为毫秒X：单位为秒U：单位为秒2022/7/3129 其中X、U、P为暂停时间：P后面的数值为整数，单位为ms；X(U)后面为带小数点的数，单位为s。 例如，欲停留1.5s的时间，则程序段为：G04 X1.5或G04 P1500

17、。指令说明：1）该指令为非模态指令，仅在其规定的程序段中有效。2）G04指令可使刀具作短暂的停留，以获得圆整而光滑的表面质量，常用于钻镗孔、车槽等加工时，刀具在很短时间内实现无进给光整加工。3）G04指令除了用于切槽、钻镗孔外，还可以用于拐角轨迹的控制，如车台阶轴，以弥补跟随误差。4）G04指令可以用于实现暂停，暂停结束后，继续执行下一段程序。2022/7/3130自动返回参考点指令G28 G28 X(U) Z(W) ；执行该指令时，刀具先快速移动到指令中X(U)、Z(W)所指的中间点坐标位置，然后自动回参考点。到达参考点后，相应的坐标指示灯亮。2022/7/3131指令说明：1）X、Z表示绝

18、对编程时，中间点在工件坐标系中的坐标，U、W表示增量编程时，中间点相对于起点的位移量。2）G28指令用于刀具自动更换或者消除机械误差，在执行该指令之前用T0000方式取消刀具位置偏置及刀尖半径补偿。3）在G28程序段中不仅产生坐标轴移动指令，而且记忆了中间点坐标值，以供G29使用。4）电源接通后，在没有手动返回参考点的状态下，指定G28时，从中间点自动返回参考点，与手动返回参考点相同。这时从中间点到参考点的方向就是机床参数“回参考点方向”设定的方向。5）G28指令仅在其被规定的程序段中有效。2022/7/3132自动从参考点返回指令G29 G29 X(U) Z(W) ；执行该指令后，各轴由中间

19、点移动到指令中所指定的位置处定位。其中X（U）、Z（W）为返回目标点的绝对坐标或相对于G28中间点的增量坐标值。2022/7/3133指令说明：1）G29指令通常紧跟在G28指令之后。2）G29指令仅在其被规定的程序段中有效。G28/G29举例说明：2022/7/3134O2005G28 X80.0 Z200.0；T0202；G29 X40.0 Z250.0；2022/7/31357、恒表面切削速度和恒转速指令（G96/G97) 数控车床的主轴转数控制有两种控制方式：恒表面切削速度控制盒恒转速控制，分别用G96/G97指定。编程格式： G96 S 恒定切削线速度生效,单位为m/min； G97

20、 S 取消恒定切削线速度恢复主轴每分钟转速。 为保证零件的加工精度、减少表面粗糙度值和提高生产率，特别是当工件直径相差较大时，应尽量选择合适的切削线速度并保持恒定2022/7/31362022/7/31371、 外圆、内孔车削固定循环指令G90 格式： G90 X(U)_ Z(W)_ F_;或者 G90 X(U)_ Z(W)_ R_ F_; 功能：实现圆柱或者圆锥表面切削，（模态指令）。 R：切削起点和切削终点X轴坐标值之差（半径值）；1、圆柱车削固定循环 圆柱车削固定循环主要用以圆钢或棒料为毛坯的圆柱表面的加工，该指令可用以去除材料为主的粗加工。其动作简图如下图所示： 四：简单固定循环指令2

21、022/7/3138G90圆柱车削固定循环示意图刀具从A点出发：第一段：沿X轴快速移动到B点；第二段：以F指令的进给速度切削到达C点；第三段：切削进给退到D点；第四段：快速退回到出发点A点，完成一个切削循环。2022/7/3139注意： 若C点的坐标在A点的左上角，则为内孔（内圆柱）圆柱面的加工举例：O2011T0101;G99 M03 S800;G00 X46.0 Z2.0;G90 X43.0 Z-64.0 F0.05;X40.0;X37.0;X36.0 S1200 F0.03;G00 X100.0 Z50.0;M05;M30;2022/7/3140编程要点： 1） 循环起点的选择应在靠近毛

22、坯外圆表面与端面交点附近，循环起点离毛坯太远会增加走刀路线，影响加工效率。 2）注意根据粗、精加工不同加工状态改变切削用量。2、圆锥车削固定循环 圆锥车削固定循环与圆柱车削固定循环加工类似，仅仅是加工表面为圆锥面。圆锥车削固定循环可以加工外圆锥面和内圆锥孔，其图如下所示：2022/7/3141G90 X(U) Z(W) R F ；X、Z为绝对值编程时切削终点C在工件坐标系下的坐标；U、W为增量编程时切削终点C相对于循环起点A的有向距离（有正负号）；R为切削起点B与切削终点C的半径差，其符号为差的符号（无论是绝对值编程还是增量值编程）；F为切削进给速度。指令格式2022/7/3142循环起点为A

23、，刀具从A到B为快速移动以接近工件；从B到C、C到D为切削进给，进行圆锥面和端面的加工；从D点快速返回到循环起点。循环路线分析2022/7/3143指令中参数符号的确定2022/7/3144编程举例：O2012T0101;G99 M03 S800;G00 X40.0 Z3.0;G90 X30.0 Z-30.0 R-5.5 F0.2;X27.0 R-5.5;X24.0 R-5.5 S1200 F0.08;G00 X50.0 Z50.0;M05;M30;2022/7/31453、平端面车削循环G94 (1)指令格式ABCDG94 X(U) Z(W) F ；X、Z为绝对值编程时端面切削终点C在工件坐

24、标系下的坐标；U、W为增量编程时端面切削终点C相对于循环起点A的有向距离（有正负号）；F为切削进给速度2022/7/3146（2）指令循环路线分析ABCD刀具从循环起点A开始沿ABCDA的方向运动。从A到B为快速移动以接近工件；从B到C、C到D为切削进给，进行端面和圆柱面的加工；从D点快速返回到循环起点。2022/7/3147（3）编程举例ZX编写如图所示零件的加工程序，毛坯棒料直径为602022/7/3148（2）指令循环路线分析刀具从循环起点A开始沿ABCDA的方向运动，每个循环加工结束后刀具都返回到循环起点。 2022/7/3149（3）编程举例ZX编写如图所示零件的加工程序，毛坯棒料直

25、径为60。2022/7/3150ZX O2015T0101;G99 M03 S500;G00 X62.0 Z2.0;G94 X10.0 Z-2.0 R-10.4 F0.3;Z-4.0 R-10.4;Z-6.0 R-10.4;Z-8.0 R-10.4;Z-10.0 R-10.4 F0.1 S800G00 X100.0 Z50.0;M05;M30;2022/7/3151二、螺纹切削单一固定循环指令编程（G92） 1、指令格式 车削加工圆柱螺纹时，指令格式为： G92 X（U） Z（W） F ； X（U）、Z（W） 为螺纹终点坐标； F为螺纹导程，单位。 如下图所示：2022/7/31522022/

26、7/3153车削加工圆锥螺纹时，指令格式为：G92 X（U） Z（W） R F ；X（U）、Z（W） 为螺纹终点坐标；R为圆锥螺纹起点、终点的半径差值， 当起点尺寸小于终点尺寸时，R为负值；F为螺纹导程，单位。如下图所示：2022/7/31542022/7/31552、刀具走刀路线分析G92指令的走刀路线与G90指令相似。刀具从循环起点A沿X方向快速移动至B点，然后以“导程/转”的进给速度沿Z向切削进给至C点，再从X向快速退刀至D点，最后返回到循环起点A，完成一个螺纹加工循环动作。为了完成整个螺纹加工，需要经过粗加工、精加工多次循环。3、指令应用说明 1）在螺纹切削过程中，按下循环暂停键时，刀

27、具立即按斜线回退，先回到X轴起点，再回到Z轴起点。在回退过程中，不能进行另外的暂停。2022/7/31562、刀具走刀路线分析G92指令的走刀路线与G90指令相似，运动轨迹也是一个矩形。刀具从循环起点A沿X方向快速移动至B点，然后以“导程/转”的进给速度沿Z向切削进给至C点，再从X向快速退刀至D点，最后返回到循环起点A，完成一个螺纹加工循环动作。为了完成整个螺纹加工，需要经过粗加工、精加工多次循环。3、指令应用说明 1）在螺纹切削过程中，按下循环暂停键时，刀具立即按斜线回退，先回到X轴起点，再回到Z轴起点。在回退过程中，不能进行另外的暂停。2022/7/3157 2）如果在单段方式下执行G92

28、循环，则每执行一次循环必须按4次循环启动按钮。 3）G92指令是模态指令，当Z轴移动量没有变化时，只需对X轴指定其移动指令即可重复执行固定循环动作。 4）在G92指令执行过程中，进给速度倍率和主轴速度倍率均无效。 5）执行G92循环指令时，在螺纹切削的收尾处，刀具沿接近45的方向斜向退刀，Z向退刀距离由系统参数设定。2022/7/31584、编程举例编写如图所示工件加工程序，工件毛坯尺寸为32。2022/7/3159零件形状比较简单，工件毛坯尺寸为32。零件加工工艺路线设计为：工件外圆表面的粗加工与精加工并倒角；螺纹退刀槽加工；螺纹的粗加工与精加工。所采用的刀具有外圆端面车刀（T0101）、切

29、槽刀（T0202，刀宽3）以及60螺纹车刀（T0303）。2022/7/3160螺纹加工前，外圆柱表面应加工至尺寸19.8，螺纹底径应为：据此确定螺纹精加工所达到尺寸及螺纹切削走刀次数。螺纹每次走刀背吃刀量及对应工件直径如表所示：d1=d-1.0825P=20-1.0825X1.5=18.3762022/7/31612022/7/3162O2029 T0101;（圆柱外表面加工） G99 M03 S400; G00 X32.0 Z2.0; G71 U1.0 R0.5; G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.2;N10 G00 G42 X11.8; G01 X19.8 Z-2.0 F0.1; Z-25.0;N20 X32.0; S800; G70 P10 Q20; G00 G40 X100.0 Z50.0; T0202 S400;（退刀槽加工） G00 X31.0 Z-23.0; G75 R0.5; G75 X16.0 Z-25.0 P1000 Q2000 F0.12;