《数控车削编程与加工技术》图文课件-第四章

第4章FANUC0-TDⅡ系统的编程与操作

第4章FANUC0-TDⅡ系统的编程与操作教学目的：

1.学会使用FANUC0-TDⅡ系统编程指令等程序编制的基本知识和方法。

2.掌握FANUC0-TDⅡ数控车床的系统控制面板、数控车床的基本操作方法。

3.能够独立编写车床加工程序。教学重点：

1.FANUC0-TDⅡ系统编程指令

2.数控车床的控制面板

3.数控车床的基本操作教学难点：

1.FANUC0-TDⅡ系统编程指令的应用

2.车床的基本操作4.1FANUC0-TDⅡ系统编程指令4.1.1准备功能指令（G指令）

1.工件坐标系建立指令G50

编程格式：G50X＿Z＿；编程说明：在执行此指令之前必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上。该程序段只建立工件坐标系，并不产生坐标轴移动，只是让系统内部用新的坐标值取代旧的坐标值，且建立的坐标系在机床重开机时消失。1.工件坐标系建立指令G50

例如：

G50X300.Z480.；指定刀尖点相对于工件原点的位置，即刀尖在工件坐标系中的坐标值为（300，480）

工件坐标系2.点/线控制指令G00/G01编程格式：G00X(U)＿

Z(W)＿；

G01X(U)＿Z(W)＿F＿；编程说明：

(1)G00指令使刀具在点位控制方式下从当前点以快移速度向目标点移动。绝对坐标(X、Z)和增量坐标(U、W)可以混编。不运动的坐标可以省略。

(2)G00快速移动速度通过机床参数设定，与程序段中的进给速度无关。

(3)G01指令使刀具以F指定的进给速度直线移动到目标点，既可以单坐标移动，又可以两坐标同时插补运动。X(U)、Z(W)为目标点坐标。

(4)程序中只有一个坐标值X或Z时，刀具将沿该坐标方向移动；有两个坐标值X和Z时，刀具将按所给的终点直线插补运动。如图所示，刀具沿P0→P1→P2→P3→P0运动(其中P0→P1、P3→P0为G00方式；P1→P2→P3为G01方式,进给速度为F0.3mm/r)。分别用绝对坐标、增量坐标方式写出该程序段(直径编程)。绝对坐标编程：N05G00X50.Z2.；

P0→P1N10G01Z-40.F0.3；

P1→P2N15X80.Z-60.；P2→P3N20G00X200.Z100.；P3→P0增量坐标编程：N05G00U-150.W-98.；P0→P1N10G01W-42.F0.3；

P1→P2N15U30.W-20.；

P2→P3N20G00U120.W160.；P3→P03.圆弧插补指令G02/G03编程格式：顺时针方向圆弧插补G02X(U)＿

Z(W)＿

R＿

F＿；逆时针方向圆弧插补G03X(U)＿Z(W)＿I＿K＿F＿；编程说明：

(1)该指令控制刀具相对工件以F指令的进给速度，从当前点向终点进行插补加工；X、Z表示圆弧终点绝对坐标，U、W表示圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标，R表示圆弧半径，I、K表示圆心相对圆弧起点的增量坐标，F表示进给速度。

(2)用半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角α≤180°时，R取正值，当圆弧所对的圆心角为α＞180°时，R取负值。

(3)加工整圆时不能用R编程。

(4)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。例4-4如图所示的工件，刀具起点在（28，2），加工逆时针圆弧的程序如下。绝对坐标编程：N05G01X28.Z-40.F0.3；N10G03X40.Z-46.R6.F0.2；增量坐标编程：N05G01U0W-42.F0.3；N10G03U12.W-6.I0K6.F0.2；逆时针车圆弧4.程序延时(暂停)指令G04编程格式：G04X（U）＿；

G04P＿；编程说明：

X、U表示s(秒)，P表示ms(毫秒)；G04指令按给定时间延时，不做任何动作，延时结束后再自动执行下一段程序。该指令主要用于车削环槽、盲孔及自动加工螺纹时可使刀具在短时间无进给方式下进行光整加工。5.英制和公制输入指令G20/G21编程格式：

G20(G21)；编程说明：

G20和G21是两个互相取代的G代码，G20表示英制输入，G21表示公制输入。机床通电后的状态为G21状态。6.进给速度控制指令G98/G99编程格式：

G98(G99)；编程说明：

G98为每分进给(mm/min)

G99为每转进给(mm/r)。

G99为数控车床通电后的状态。

7.返回参考点检查指令G27

编程格式：G27X(U)＿；

X向参考点检查G27Z(W)＿；

Z向参考点检查G27X(U)＿

Z(W)＿X、Z向参考点检查8.自动返回参考点指令G28编程格式：G28X(U)＿；X向返回参考点G28Z(W)＿；

Z向返回参考点G28X(U)＿Z(W)＿；

X、Z向同时返回参考点4.1.2辅助功能指令（M指令）辅助功能又称M功能，由字母M和其后的两位数字组成。主要用来指定机床加工时的辅助动作及状态。

1.程序停止指令M00

编程格式：M00；

2.选择停止指令M01

编程格式：M01；编程说明：在机床操作面板上有“选择停”按钮，当按下该按钮时，M01功能同M00，当不选择该按钮时，数控系统不执行M01指令。M01指令同M00一样，必须单独设一程序段。3.程序结束指令M30/M02编程格式：

M30(M02)；编程说明：

M30表示程序结束，车床停止运行，并且系统复位，程序返回到开始位置；

M02表示程序结束，车床停止运行，程序停在最后一句。

M30或M02应单独设置一个程序段。4.主轴旋转指令M03/M04/M05

5.切削液开关指令M08/M09编程格式：

M03(M04)S＿；启动主轴正转、反转

M05；使主轴停止转动编程说明：

S表示主轴转速。如M03

S500表示主轴以500r/min转速正转。编程格式：

M08(M09)；编程说明：

M08表示切削液开，M09表示切削液关。4.1.3主轴转速功能S、进给功能F、刀具功能T1.主轴转速功能S1)恒线速控制指令G96编程格式:G96S＿；编程说明：

S后面的数字表示的是恒定的线速度，单位为m/min。例如，G96S150表示切削点线速度控制在150m/min。

1.主轴转速功能S2)恒线速取消指令G97编程格式:

G97S＿；编程说明：

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。例如，G97S500表示恒线速控制取消后主轴转速为500r/min。3)最高转速限制指令G50编程格式:G50S＿；编程说明：

S后面的数字表示最高转速，单位为r/min。例如，G50S3000表示最高转速为3000r/min。2.进给功能指令F

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)每转进给量指令G99

编程格式:

G99F＿；编程说明：

F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r

。例如，G99F0.2表示进给量为0.2mm/r。

2)每分钟进给量指令G98

编程格式:

G98F＿；编程说明：

F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。例如，G98F500表示进给量为500mm/min。3.刀具功能指令T刀具功能也叫T功能。该指令用于选择加工所用刀具。一般由T和其后的四位数字组成。编程格式:T××××；前两位表示刀具号，后两位表示刀具补偿号。例如，T0303表示选用3号刀及3号刀具补偿值。T0300表示取消刀具补偿。4.1.4单一固定循环1.外径、内径切削循环指令G901）圆柱面切削循环编程格式：

G90X(U)＿Z(W)＿F＿；2）圆锥面切削循环编程格式：

G90X(U)＿Z(W)＿R＿F＿；编程说明：

X、Z为切削终点坐标，U、W为切削终点相对于循环起点坐标值的增量。F为进给速度，R表示切削始点与切削终点的半径差。用增量坐标编程时要注意R的符号，确定方法为锥面起点坐标大于终点坐标时为正，反之为负。2.端面切削循环指令G94端面切削循环包括直端面切削循环和圆锥端面切削循环。

1）直端面切削循环编程格式：

G94X(U)＿Z(W)＿F＿；

2）圆锥端面切削循环编程格式：

G94X(U)＿Z(W)＿R＿F＿；4.1.5复合固定循环指令从前面讲解的单一固定循环指令可知，要完成一个粗车过程，需要人工计算分配切削次数和吃刀量，再一段段地使用单一循环指令实现，虽然这比用基本加工指令要简单，但使用起来还是很麻烦。如果利用复合固定循环指令，只要编出最终走刀路线和吃刀量，系统会自动计算出循环的次数，机床即可自动地重复切削，直到工件完成为止。主要有以下几种复合固定循环指令。1.外径、内径粗加工循环指令G71G71U(Δd)R(e)；G71P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)；

Δd为背吃刀量；e为退刀量；ns为精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf为精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；Δu为X轴向精加工余量（直径值）；Δw为Z轴向精加工余量；f、s、t为F、S、T代码。编程说明：（1）顺序号ns～nf程序段中的F、S、T功能，对粗车循环无效，而在G71程序段或前面程序段中指定的F、S或T功能有效。（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，即不可有内凹的轮廓外形。（3）当使用G71指令粗车内孔轮廓时，必须注意Δu为负值。（4）顺序号ns～nf程序段中不能调用子程序。

2.端面粗加工循环指令G72编程格式：G72U(Δd)R(e)；G72P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)；Δd为背吃刀量；e为退刀量；ns为精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf为精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；Δu为X轴向精加工余量；Δw为Z轴向精加工余量；f、s、t为F、S、T代码。说明：（1）顺序号ns～nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定，对粗车循环也无效。（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。（3）当使用G72指令粗车内孔轮廓时，必须注意Δu为负值。（4）顺序号ns～nf程序段中不能调用子程序。3.封闭切削循环指令G73编程格式：G73U(i)W(k)R(d)；G73P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)；

i为X轴向总退刀量；k为Z轴向总退刀量（半径值）；d为重复加工次数；ns为精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf为精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；Δu为X轴向精加工余量；Δw为Z轴向精加工余量；f、s、t为F、S、T代码。4.精加工循环指令G70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)；

其中，ns为精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf为精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。

如图所示工件，试用G70、G71指令编程。1．工艺分析（１）先车出端面，并以端面的中心为原点建立工件坐标系。（２）该零件可采用G71进行粗车，然后用G70进行精车，最后切断。注意退刀时，先X方向后Z方向，以免刀具撞上工件。2．确定工艺方案（１）车端面。（２）从右至左粗加工各面。（３）从右至左精加工各面。（４）切断。3．选择刀具及切削用量①外圆刀T0101：车端面，粗车加工。②外圆刀T0202：精车加工。③切断刀T0303：宽4mm，切断。④切削用量确定。加工内容主轴转速S进给速度F(mm/r)车端面120m/min0.15粗车外圆500r/min0.15精车外圆500r/min0.08切断300r/min0.05程序O1602T0101；S500M03；G50S1500；N1；G00X48.Z0；G96S120；G01X0F0.15；G97S500；N2；G00X48.Z2.；G71U2.R1.；G71P10Q20U0.2W0F0.15；说明

限制主轴最高转速为1500r/min工序1车端面

切换工件转速，线速度为120m/min

切换工件转速，转速为500r/min工序2粗车加工

外圆粗车循环精车路线为N10～N20指定N10G00G42X0Z0；G03X20.W-10.R10.；G01Z-15.；G02X30.Z-25.R5.；G01Z-35.；G01X45.Z-45.；W-20.；N20G00G40X50.；G00X150.；Z150.；N3；S1000M03T0202；G00X45.Z2.；G70P10Q20；

工序3精车加工

精车G00X150.；Z150.；N4；工序4切断

S300M03T0303；G00X48.Z-64.；G01X2.F0.05；G00X150.；Z150.；M05；M30；程序结束

4.1.6螺纹加工1.螺纹的参数１）螺纹牙型高度（螺纹总切深）h=H-2（H／8）=0.6495P

式中：H为螺纹原始三角形高度，H=0.866P，P为螺距，mm。2）螺纹起点与螺纹终点径向尺寸：螺纹加工中，径向起点（编程大径）的确定决定于螺纹大径。3）螺纹起点与螺纹终点轴向尺寸：由于车螺纹起始时有一个加速过程，结束前有一个减速过程，在这段距离中螺距不可能保持均匀，因而车螺纹时，两端必须设置足够的升速进刀段和减速退刀段δ。4）分层切削深度参考课本表4-1和表4-2。2.螺纹切削指令G32编程格式：G32X(U)＿Z(W)＿F＿；编程说明：1）X、Z为螺纹终点坐标，U、W为螺纹终点相对起点的增量坐标。F为螺纹导程。若锥角α≤45°，螺纹导程以Z轴方向指定。否则以X轴方向指定。2)螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1，以剔除两端因变速而出现的非标准螺距的螺纹段。一般δ1=2～5mm，δ2=(1/4～1/2)δ1。3)在螺纹加工过程中，就不应该使用恒线速控制功能。4)在螺纹加工中不能使用进给速度倍率开关调节速度，进给速度保持开关无效。例：试编写下图所示螺纹的加工程序（螺纹导程4mm，升速进刀段δ1=3mm，降速退刀段δ2=1.5mm，螺纹深度2.165mm）。

……

G00U-62.；

G32W-74.5F4.；

G00U62.；

W74.5；

U-64.；

G32W-74.5；

G00U64.；

W74.5；

……例：试编写下图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）。

……G00X12.；

G32X41.W-43.F3.5；

G00X50.；

W43.；

X10.；

G32X39.W-43.；

G00X50.；W43.；……3.螺纹切削简单循环指令G92

1）圆柱螺纹切削循环编程格式：G92X(U)＿Z(W)＿F＿；

2）锥螺纹切削循环编程格式：G92X(U)＿Z(W)＿R＿F＿；其中，X、Z为螺纹终点坐标，U、W为螺纹终点相对于循环起点坐标值的增量。R为螺纹始点与终点的半径差，有正负号之分。切削圆柱螺纹时，R=0可以省略。F为螺纹导程。例：试编写下图所示圆柱螺纹的加工程序。……

G00X35.Z104.；

G92X29.2Z53.F1.5；

X28.4；

X27.6；……

G00X200.Z200.；

……例：试编写下图所示锥螺纹的加工程序。

……

G00X80.Z62.；

G92X49.6Z12.R-5.F2.；

X49.2；

X48.8；

……

G00X200.Z200.；

……4.螺纹切削复合循环指令G76编程格式：G76P(m)（r）（α）Q（Δdmin）

R(d)；G76X(U)＿Z(W)＿R(i)F(f)P(k)Q(Δd)；m为精加工重复次数；r为螺纹尾端倒角量；α为刀尖角；Δdmin为最小切入量；d为精加工余量；X(U)、Z(W)为螺纹终点坐标；i为螺纹始点与终点半径之差。加工圆柱螺纹时，i=0，加工锥螺纹时，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；k为螺纹高度（X轴方向的半径值）；Δd为第一次切入量（X轴方向的半径值）；f为螺纹导程。4.1.7刀具补偿功能（G40/G41/G42）数控车床的刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀具半径补偿两个方面。1.刀具位置补偿刀具位置补偿又称为刀具偏置补偿或刀具偏移补偿，亦称为刀具几何位置及磨损补偿。2.刀具半径补偿刀尖圆弧半径补偿功能就是用来补偿由于刀尖圆弧半径引起的工件形状误差。

G41为刀具半径左补偿，G42为刀具半径右补偿，G40为取消刀具半径补偿。刀具半径补偿的编程格式：G41G00G42G01X(U)＿Z(W)＿；G40；4.2子程序编程格式：

M98P△△△××××；

△△△为调子程序次数；

××××为子程序名称。子程序结束返回格式：

M99；子程序的嵌套不是无限次的，该系统子程序调用最多可嵌套4层(不同的系统其执行的次数和层次可能不同)。4.3数控车床的操作面板4.3.1数控系统控制面板4.3.2数控机床控制面板4.4数控车床的基本操作4.4.1手动操作1.开机和回参考点2.手动连续进给3.点动进给速度选择4.手轮进给5.主轴正反转及停止6.主轴速度修调4.4.2程序编辑1.新建程序2.输入程序的方法3.编辑程序4.4.3数据设置1.设置刀具磨耗值2.设置刀具形状值3.显示和设置工件原点偏移值4.4.4自动运行操作1.选择和启动零件程序2.停止、中断零件程序3.MDI运行4.停止、中断MDI运行4.5编程实例

分析如图所示典型轴类零件的数控车削加工工艺，并编写其精加工程序，编程原点建在工件右端面中心。解（1）零件图工艺分析。该零件表面由圆柱、圆锥、圆弧及螺纹等组成。其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面SΦ50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状(线轮廓)误差的作用。零件材料为45号钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，采取以下几点工艺措施：①对图样上给定的几个公差等级(IT7～IT8)要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。

②在轮廓曲线上，有三处为过象限圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

③为便于装夹，毛坯件左端应预先车出夹持部分(双点画线部分)，右端面也应先车出并钻好中心孔。毛坯选Φ60mm棒料。（2）确定装夹方案。确定毛坯件轴线和左端大端面(设计基准)为定位基准。左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。（3）确定加工顺序。加工顺序按由粗到精的原则确定。即先从右到左进行粗车(留0.50mm精车余量)，然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。（4）尺寸计算。

①基点计算。以图4-47上O点为工件坐标原点，则A、B、C三点坐标分别为：

XA=40mm,ZA=-69mm；XB=40mm,ZB=-99mm；XC=56mm,ZC=-154.06mm。

②螺纹参数计算。螺纹牙型深度：t=0.65P＝0.65×2mm＝1.3mm

螺纹大径：D大=D公称－0.1P=30mm－0.1×2mm=29.8mm

螺纹小径：D小=D公称－1.3P=30mm－1.3×2mm=27.4mm

螺纹加工分为5刀:第1刀Φ＝28.9mm；第2刀Φ=28.3mm；第3刀

Φ＝27.7mm；第4刀Φ＝27.3mm；第5刀

Φ＝27.2mm。

（5）刀具和切削用量的选择。

①刀具的选择。粗车、精车均选用35°菱形涂层硬质合金外圆车刀，副偏角48°，刀尖半径0.4mm。车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，取刀尖圆弧半径0.2mm。

②切削用量的选择。采用切削用量主要考虑加工精度要求，并兼顾提高刀具耐用度、机床寿命等因素。确定主轴转速为：精车n=800r/min，车螺纹n=400r/min，精车进给速度为F=0.1mm/r。（6）程序编制O0042