数控车床编程基本学习.ppt

第三章数控车床编程 第三章 数控机床编程实例 1 第一节 数控车床编程指令 1、坐标的取法 Z轴 X轴 主轴轴线方向 径向方向 一、有关坐标的指令 正方向：刀具远离工件的方向 2、绝对值和增量值 绝对值：X、Z 增量值：U、W X直径尺寸Z轴向尺寸 UX增量WZ增量值 第三章 数控机床编程实例 2 第三章 数控机床编程实例 3 3、可设定零点偏置（ G54G59） 确定工件坐标系原点在机床坐标系的位置 第三章 数控机床编程实例 4 4、加工程序原点偏置（ G92） 格式 G92 X_ Z_ 工件坐标系原点设定在工件左端面位置 G92 X200 Z210 工件坐标系原点设定在工件右端面位置 G92 X200 Z100 工件坐标系原点设定在卡爪前端面位置 G92 X200 Z190 第三章 数控机床编程实例 5 二、G指令详解 1、快速定位指令（G00） 模态代码 指令格式 G00 X（U）_ Z（W）_ 指令说明: X、Z 后面的值为终点坐标值 U、W 后面的值是现在点与目标点之间的距离 与方向 指令功能: 表示刀具以机床给定的快速进给速度移动 到目标点 第三章 数控机床编程实例 6 例： 如图所示，刀具从换刀点A（刀具起点）快速进给到B点，试 分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编写G00程序段 增量坐标编程：G00 U-60 W-80 绝对坐标编程：G00 X40 Z122 第三章 数控机床编程实例 7 2、直线插补指令（G01）模态代码 指令格式 G01 X（U）_ Z（W）_ F_ 指令功能 G01指令使刀具以设定的进给速度从所在 点出发，直线插补至目标点。 指令说明 X、Z 后面的值为终点坐标值 U、W 后面的值是现在点与目标点之 间的距离与方向 F 以F给定速度进行切削加工，在无 新的F指令替代前一直有效 第三章 数控机床编程实例 8 例： 如图所示，设零件各表面已完成粗加工，试分别用绝对 坐标方式和增量坐标方式 编写G00，G01程序段。 绝对坐标编程： G00 X18. Z2. A-B G01 X18. Z-15. F50 B-C G01 X30. Z-26. C-D G01 X30. Z-36. D-E G01 X42. Z-36. E-F 增量坐标编程： G00 U-62. W-58. A-B G01 -17. 50 - G01 U12. W-11. - G01 W-10. - G01 U12. - 第三章 数控机床编程实例 9 3、圆弧插补指令（G02、 G03 ）模态代码 指令格式 G02I_ K_ F_ G03 X（U）_ Z（W）_ R_ F_ 指令功能 G02、G03指令表示刀具以进给速度 从圆弧起点向圆弧终点进行圆弧插补 指令说明1）G02为顺时针圆弧插补指令 G03为逆时针圆弧插补指令 第三章 数控机床编程实例 10 朝着圆弧所在平面的另一坐标轴的负方向看， 顺为G02，逆为G03 第三章 数控机床编程实例 11 2）X、Z为圆弧终点坐标值 U、W为圆弧终点相对于圆弧起点的坐标增量 3）R为圆弧半径 在0180 R为正值 在180360 R为负值 R编程只适用于非整圆的圆弧插补 4）圆弧中心地址I、K确定 无论是绝对坐标，还是增量坐标， I、K都采用增量值 第三章 数控机床编程实例 12 A B I K 中心 X OZ O1 O2 -I -K +I +K B A 圆心坐标I、K是起点至圆心的矢量在X轴和 Z轴上的分矢量，方向一致取正，相反为负 第三章 数控机床编程实例 13 例： 如图所示，走刀路线为A-B-C-D-E-F，试分别用绝对坐 标方式和增量坐标方式编程。 绝对坐标编程 G03 X34. Z-4. K-4.（或R4）F50 A-B G01 Z-20. B-C G02 Z-40. R20. C-D G01 Z-58. D-E G02 X50. Z-66. I8.（或R8） E-F 增量坐标编程 G03 U8. W-4. k-4.（或4.）50 A-B G01 W-16. B-C G02 W-20. R20. C-D G01 W-18. D-E G02 U16. W-8. I8.（或R8.） E-F 第三章 数控机床编程实例 14 例: 如图3-3所示零件，试编制加工程序。 图3-3 圆弧插补指令的应用 第三章 数控机床编程实例 15 4暂停指令G04 格式：G04 X(P)_； 其中，X(P)为暂停时间。X后用小数表示，单位为秒；P后 用整数表示，单位为毫秒。如G04 X2.0表示暂停2秒；G04 P1000表示暂停1000毫秒。 G04指令常用于车槽、镗平面、孔底光整以及车台阶轴清 根等场合，可使刀具做短时间的无进给光整加工，以提高表面 加工质量。执行该程序段后暂停一段时间，当暂停时间过后， 继续执行下一段程序。 G04指令为非模态指令，只在本程序段有效。 第三章 数控机床编程实例 16 图3-4 G04指令的应用 第三章 数控机床编程实例 17 例如，图3-4为车槽加工，采用G04指令时主轴不停止转 动，刀具停止进给3秒，程序如下： G01 U-8.0 F0.5； G04 X3.0； G01 U8.0； 第三章 数控机床编程实例 18 5返回参考点指令G27、G28 1) 返回参考点检查指令G27 返回参考点检查是这样一种功能，它检查刀具是否能正确 地返回参考点。如果刀具能正确地沿着指定的轴返回到参考点 ，则该轴参考点返回灯亮。但是，如果刀具到达的位置不是参 考点，则机床报警。 格式：G27 X _Z_； 其中，X、Z为参考点坐标值。 第三章 数控机床编程实例 19 G27指令是以快速移动速度定位刀具。当机床锁住接通时 ，既使刀具已经自动返回到参考点，返回完成时指示灯也不亮 。在这种情况下，即使指定了G27命令，也不检查刀具是否已 返回到参考点。 必须注意的是，执行G27指令的前提是机床在通电后刀具 返回过一次参考点(手动返回或者用G28指令返回)。此外，使 用该指令时，必须预先取消刀具补偿的量。 执行G27指令之后，如欲使机床停止，须加入一辅助功能 指令M00，否则，机床将继续执行下一个程序段。 第三章 数控机床编程实例 20 2) 自动返回参考点指令G28 G28指令可以使刀具从任何位置以快速点定位方式经过中间 点返回参考点。 格式：G28 X _Z _； 其中，X、Z是中间点的坐标值。 执行该指令时，刀具先快速移动到指令值所指定的中间点 ，然后自动返回参考点，相应坐标轴指示灯亮。 和G27指令相同，执行G28指令前，应取消刀具补偿功能。 G28指令的执行过程如图3-5所示。 第三章 数控机床编程实例 21 图3-5 自动返回参考点 第三章 数控机床编程实例 22 6、螺纹切削指令（G32） 指令说明 指令格式 G32 X（U）_ Z（W）_ F（E）_ 指令功能 切削加工圆柱螺纹、圆锥螺纹和平面螺纹（涡形螺纹） 。 3） 螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段 1和降速退刀段2。 1）F公制螺纹的导程 E英制螺纹的导程 2）表示长轴方向的导程 如果轴方向为长轴，为半径值。 对于圆锥螺纹，其斜角在450以下时，轴方向为长轴； 斜角在450900时，轴方向为长轴； 第三章 数控机床编程实例 23 图3-6 加工圆锥螺纹示意图 第三章 数控机床编程实例 24 在用G32指令加工螺纹时应注意几个问题。 a）螺纹切削中，进给速度倍率无效； b）改变主轴转速的百分率，将切出不规则的螺纹； c）在G32指令切削螺纹过程中不能执行循环暂停钮 。 d) 牙型较深，螺距较大时，可分数次进给，每次进 给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所 得之差按递减规律分配，常用螺纹切削的进给次 数与背吃刀量见表3-1。 第三章 数控机床编程实例 25 表3-1 常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量(双边) (mm) 第三章 数控机床编程实例 26 图3-7 程序：G00 X32.0 Z5.0 X29.0 G32 Z37.0 F1.0 （第一刀） G00 X32.0 Z5.0 X28.7 G32 Z37.0 F1.0 （第二刀） G00 X32.0 Z100.0 例1 第三章 数控机床编程实例 27 螺纹长度=螺纹有效长度L+ 1 + 2 1=25mm2=0.5 1mm 例：如图所示，走刀路线为A-B-C-D-A，切削圆锥螺纹， 螺纹导程为4mm , 1 = 3mm，2 = 2mm，每次背吃 刀量为mm，切削深度为2mm。 G00 X16 G32 X44 W-45 F4 G00 X50 W45 X14 G32 X42 W-45 F4 G00 X50 W45 第三章 数控机床编程实例 28 7.刀具半径补偿功能（G40，G41，G42） （1）刀具半径和假想刀尖的概念。 1）刀尖半径：即车刀刀尖部分为一圆 弧构成假想圆的半径值，一般车刀均有刀 尖半径，用于车外径或端面时，刀尖圆弧 大小并不起作用，但用于车倒角、锥面或 圆弧时，则会影响精度，因此在编制数控 车削程序时，必须给予考虑。 第三章 数控机床编程实例 29 2）假想刀尖：所谓假想刀尖如图3-8（b）所示，点 为该刀具的假想刀尖，相当于图3-8（a）尖头刀的 刀尖点。实际上假想刀尖并不存在。 图3-8 第三章 数控机床编程实例 30 （2）刀尖半径补偿模式的设定（G40，G41，G42指令） 根据刀架位置不同分两种情况: 一种是: 如刀架在操作者的同一侧位置: 则如图3-9所示为根据刀具与零件的相对位置及刀具的运 动方向选用G41或G42指令。 图3-9 第三章 数控机床编程实例 31 另一种是:如刀架在操作者的对面位置:则 1）G40（解除刀具半径补偿）：解除刀尖半径补偿 ，应写在程序开始的第一个程序段及取消刀具半径补 偿的程序段。 2）G41（左偏刀具半径补偿）：面朝与编程路径一 致的方向，刀具在工件的左侧，则用该指令补偿。 3）G42（右偏刀半径补偿）：与编程路径一致的方 向，刀具在工件的右侧，则用该指令补偿，图316 所示为根据刀具与零件的相对位置及刀具的运动方向 选用G41或G42指令。 总之,加工外径用G42, 加工内径用G41. 第三章 数控机床编程实例 32 （3）参数的输入 假想刀尖的位置如下图3-10： 图3-10 第三章 数控机床编程实例 33 （4）刀尖半径补偿注意事项 1）G41，G42指令不能与圆弧切削指令写在同一个 程序段，可以与G00、G01指令写在同一个程序段内， 目标点在这个程序段的下一程序段始点位置，与程序 中刀具路径垂直的方向线过刀尖圆心。 2）须用G40指令取消刀尖半径补偿，补偿取消点在 指定程序段的前一个程序段的终点位置，与程序中刀 具路径垂直的方向线过刀尖圆心。 3）在G74G76、G90G92固定循环指令中不用刀 尖半径补偿。 第三章 数控机床编程实例 34 指令格式 G90 X（U）_ Z（W）_ F_ 指令说明 X、Z 表示切削终点坐标值； U、W 表示切削终终点相对对循环环起点的坐标标分量； F 表示进给进给 速度 1、直线切削循环指令 （G90）（单一循环） 三、循环指令 第三章 数控机床编程实例 35 图3-11 G90车削圆柱表面固定循环实例 第三章 数控机床编程实例 36 2、锥面切削循环指令 （G90） 指令格式 G90 X（U）_ Z（W）_ R _ F_ 指令说明 X、Z 表示切削终点坐标值； U、W 表示切削终终点相对对循环环起点的坐标标分量； F 表示进给进给 速度 R 锥面的起点和终点在轴方向上的增量值； 第三章 数控机床编程实例 37 例题 如图图所示，运用锥度切削循环环指令编编程。 G90 X40 Z20 R-5 F30 A-B-C-D-A X30 R-5 A-E-F-D-A X20 R-5 A-G-H-D-A 第三章 数控机床编程实例 38 3端面车循环指令G94 G94指令可实现端面加工固定循环。切削过程如图3-12所示 。图中，R表示快速移动，F表示进给运动，加工顺序按1、2、3 、4进行。 格式：G94 X(U)_Z(W)_F_； 第三章 数控机床编程实例 39 图3-12 G94车削端面固定循环 第三章 数控机床编程实例 40 G94指令车削圆锥面时的程序段格式如下： G94 X(U)_Z(W)_R_F_； 其中，R为端面斜度线在Z轴的投影距离。若顺序动作2的 进给方向在Z轴的投影方向和Z轴方向一致，则R取负值；若顺 序动作2的进给方向在Z轴的投影方向和Z轴方向相反，则R取正 值。在图3-13中，因为顺序动作2的进给方向在Z轴的投影方向 和Z轴方向一致，所以R取负值。 第三章 数控机床编程实例 41 图3-13 G94车削锥面固定循环 第三章 数控机床编程实例 42 4简单螺纹切削循环指令G92 简单螺纹切削循环指令G92可以用来加工圆柱螺纹和圆锥螺 纹。该指令的循环路线与前述的G90指令基本相同，只是F后面 的进给量改为螺纹导程即可。 格式：G92 X(U)_Z(W)_R_F_； 其中，X、Z为螺纹终点坐标值，U、W为螺纹起点坐标到终 点坐标的增量值，R为锥螺纹大端和小端的半径差。若工件锥面 起点坐标大于终点坐标时，R后的数值符号取正，反之取负，该 值在此处采用半径编程。如果加工圆柱螺纹，则R=0，此时可以 省略。切削完螺纹后退刀按照45退出。 第三章 数控机床编程实例 43 图3-14 用G92进行圆柱螺纹加工 第三章 数控机床编程实例 44 图3-15 用G92进行圆锥螺纹加工 第三章 数控机床编程实例 45 作业 第三章 数控机床编程实例 46 第三章 数控机床编程实例 47 四轮廓切削循环指令G71、G72、G73、G70 在数控车床上加工圆棒料时，加工余量较大，加工时首先 要进行粗加工，然后进行精加工。进行粗加工时，需要多次重 复切削，才能加工到规定尺寸。因此，编制程序非常复杂。应 用轮廓切削循环指令，只需指定精加工路线和粗加工的切削深 度，数控系统就会自动计算出粗加工路线和加工次数，因此可 大大简化编程。 第三章 数控机床编程实例 48 1) 粗车循环指令G71 粗车循环指令G71适用于圆柱毛坯料粗车外径和圆筒毛坯 料粗车内径。 格式： G71 U(d)R(e)； G71 P(ns) Q(nf) U(u)W(w) F(f)S(s)T(t)； N(ns). N(nf). 第三章 数控机床编程实例 49 程序段中各地址的含义如下： d：切削深度(半径给定)，没有正、负号。切削方向取决 于AA方向。该值是模态的，直到其他值指定以前不改变。 e：退刀量，由参数设定。该值是模态的，直到其他值指定 以前不改变。 ns：精加工程序中的第一个程序段的顺序号。 nf：精加工程序中的最后一个程序段的顺序号。 u：X轴方向的精车余量，直径编程。 w：Z轴方向的精车余量。 f、s、t：仅在粗车循环程序段中有效，在顺序号ns至nf程序 段中无效。 第三章 数控机床编程实例 50 G71一般用于加工轴向尺寸较长的零件，即所谓的轴类零 件，在切削循环过程中，刀具是沿X方向进刀，平行于Z轴切削 。 G71的循环过程如图3-17所示，图中C为粗加工循环的起点 ，A是毛坯外径与端面轮廓的交点。只要给出AAB之间的精加 工形状及径向精车余量u/2、轴向精车余量w及切削深度d 就可以完成A ABA区域的粗车工序。 注意，在从A到A的程序段，不能指定Z轴的运动指令。 第三章 数控机床编程实例 51 图3-17 G71粗车循环过程 第三章 数控机床编程实例 52 2) 精车循环指令G70 用G71指令完成粗车循环后，使用G70指令可实现精车循环 。精车时的加工量是粗车循环时留下的精车余量，加工轨迹是 工件的轮廓线。 格式：G70 P(ns) Q(nf)； 其中P(ns)和Q(nf)的含义与粗车循环指令中的含义相同。 注意：在G71程序段中规定的F、S、T对于G70无效，但在 执行G70时顺序号ns至nf程序段之间的F、S、T有效；当G70循 环加工结束时，刀具返回到起点并读下一个程序段；G70到G71 中ns至nf程序段不能调用子程序。 第三章 数控机床编程实例 53 例3-5 图3-18是采用粗车循环指令G71和精车循环指令 G70的加工举例。毛坯为棒料，直径是62 mm，刀具从P点开始 ，先走到C点(即循环起点)，然后开始粗车循环。每次粗车循 环深度为4 mm，退刀量为1 mm，进给量为0.3 mm/r，主轴转速 为500 r/min，径向加工余量和横向加工精余量均为0.2 mm， 精加工时进给量为0.15 mm/r，主轴转速为800 r/min。 第三章 数控机床编程实例 54 图3-18 采用G71和G70的加工举例 第三章 数控机床编程实例 55 程序如下： O0305； T0101； G00 X65.0 Z3.0 M03 S500； G71 U4.0R1.0； G71 P14 Q22 U0.4 W0.2 F0.3 ； N14 G00 X6.0 S800； G01 Z-24.0 F0.15； X14.0； W-8.0； 第三章 数控机床编程实例 56 X20.0； W-50.0； X40.0； W-20.0； X62.0 W-11.0； N22 X65.； G70 P14 Q22； G00 X100.0 Z100.； M05； M30； 第三章 数控机床编程实例 57 3) 平端面粗车循环指令G72 平端面粗车循环指令G72一般用于加工端面尺寸较大的零件 ，即所谓的盘类零件，在切削循环过程中，刀具是沿Z方向进刀 ，平行于X轴切削。 格式： G72 W(d)R(e)； G72 P(ns) Q(nf) U(u)W(w) F(f)S(s)T(t)； N(ns). N(nf). 程序段中各地址的含义和G71相同。 第三章 数控机床编程实例 58 G72的循环过程如图3-19所示。图中C为粗加工循环的起点 ，A是毛坯外径与端面轮廓的交点。只要给出AAB之间的精加 工形状及径向精车余量u/2、轴向精车余量w及切削深度d就 可以完成AABA区域的粗车工序。 注意，在从A到A的程序段，不能指定X轴的运动指令。 第三章 数控机床编程实例 59 图3-19 G72粗车循环过程 第三章 数控机床编程实例 60 图3-20 采用G72和G70的加工举例 第三章 数控机床编程实例 61 程序如下： O0306； T0101； G00 X176.0 Z132.0 M03 S550； G72 W5.0R1.0； G72 P14 Q18 U0.2 W0.2 F0.3 ； N14 G00 Z60.0 S700； G01 X160. G01 X120.0 Z70.0 F0.15； 第三章 数控机床编程实例 62 W10.0； X80.0 W10.0； N18 W42.0； G70 P14 Q18； G00 X220.0 Z190.0； M05； M30； 第三章 数控机床编程实例 63 4) 成型加工复合循环指令G73 成型加工复合循环指令G73指令可以切削固定的图形，适 合切削铸造成型、锻造成型或者已粗车成型的工件。当毛坯轮 廓形状与零件轮廓形状基本接近时，用该指令比较方便。 格式： G73 U(i) W(k)R(d)； G73 P(ns) Q(nf) U(u)W(w) F(f)S(s)T(t)； N(ns). N(nf). 第三章 数控机床编程实例 64 程序段中各地址的含义如下： i：X方向退刀量的距离和方向(半径指定)，该值是模态 的，直到其他值指定以前不改变。 k：Z方向退刀量的距离和方向，该值是模态的，直到其 他值指定以前不改变。 d：分割数，此值与粗切重复次数相同，该值是模态的， 直到其他值指定以前不改变。 程序段中其他各地址的含义和G71相同。 G73的循环过程如图3-21所示。加工循环结束时，刀具返 回到A点。 第三章 数控机床编程实例 65 图3-21 G73粗车循环过程 第三章 数控机床编程实例 66 例3-7 图3-22为G73循环加工实例。图中，X方向(单边)和Z 方向需要粗加工切除12 mm，X方向(单边)和Z方向需要精加工 切除0.2 mm，退刀量为1 mm。 第三章 数控机床编程实例 67 图3-22 G73 加工实例 第三章 数控机床编程实例 68 程序如下： O0307； T0101； G00 X205.0 Z196.4 S800 M03； G73 U12.0 W12.0 R3； G73 P50 Q100 U0.4 W0.2 F0.3 ； N50 G00 X51.3 Z163.2； G01 W-32.1F0.15 S1200； X71.8 W-19.6； W-54.9； X87.6； N100 X108.8 W-21.2； G70 P50 Q100； G28 X280.0 Z200.0； M05； M30； 第三章 数控机床编程实例 69 使用内、外圆复合固定循环（G71、G72 、G73、G70）的注意事项： 1）应根据毛坯形状、工件的加工轮廓及其加工要求选用内 、外圆复合固定循环。 2）使用内、外圆复合固定循环进行编程时，在其nsnf之 间的程序段中，不能含有以下指令： 固定循环指令； 参考点返回指令； 螺纹切削指令； 宏程序调用或子程序调用指令。 3）执行G71、G72、G73循环时，只有在G71、G72、G73 指令的程序段中F、S、T才是有效的，在调用的程序段nsnf之 间编入的F、S、T功能将被全部忽略。相反，在执行G70精车 循环时，在G71、G72、G73指令的程序段中功能无效，这时的 F、S、T值决定于程序段nsnf之间编入的F、S、T功能。 第三章 数控机床编程实例 70 4）在G71、G72、G73程序段中，d(i)、u都用地址 符U进行指定，而k、w都用地址符W进行指定，系统是 根据G71、G72、G73程序段中是否指定P、Q以区分d(i) 、u及k、w的。当程序段中没有指定P、Q时，该程序 段中的U和W分别表示d(i)和k；程序段中如指定了P、 Q，该程序段中的U、W则分别表示u和w。 5）在G71、G72、G73程序段中的w、u是指精加工 余量值，该值按其余量的方向有正、负之分。另外，G73指 令中的i、k值也有正、负之分，其正负值是根据刀具位 置和进退刀方式来判定的。 第三章 数控机床编程实例 71 5、 G74端面切槽及深孔切削循环指令 格式：G74 R(e); G74 X Z P(i) Q(k) R(d) F ； 式中: e 返回量； X、Z切削到终点的坐标； i X方向每次的移动量； k Z方向每次的切深量； d 孔底的X向退刀量(无要求时可以省略)； 第三章 数控机床编程实例 72 图10 端面深孔切削示意图 第三章 数控机床编程实例 73 3 G75径向切槽循环指令 格式：G75 R(e); G74 X Z P(i) Q(k) R(d) F ； 式中: e 返回量； X、Z切削到终点的坐标； i X方向的移动量； k Z方向的切深量； d 孔底的Z向退刀量； F 进给速度。 第三章 数控机床编程实例 74 4 G76 复合螺纹切削循环指令 格式：G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) R(d); G76 X(u) Z(w) R(i) P(k) Q(d) F(L) ; 式中: m精加工重复次数为0199； r 倒角量，0.1P 9.9P设定，单位0.1P； a 刀尖角度（螺纹的牙型角）； m、r、a 同用地址P一次指定； dmin 螺纹的最小切深，单位m； d 精加工余量(半径量),单位mm。 X、Z 螺纹切削到终点的坐标 i 螺纹部分的锥半径差； k 螺牙的高度，单位m ； d 第一次切深量，单位m ； L 螺纹导程； 第三章 数控机床编程实例 75 第三章 数控机床编程实例 76 例题 如图图所示，工艺设计规定：运用螺纹切削复合循环指令编程， 刀尖为60，螺纹高度为2.4mm，第一次切深取0.7mm，螺距为4mm，螺纹 小径为33.8mm。 G00 X60 Z10 G76 P021060 Q100 R0.1 ； G76 X33.8 Z-60 R0 P2400 Q700 F4. 第三章 数控机床编程实例 77 3.4.2 子程序调用功能 在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中 多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这组程序段称为子 程序。使用子程序可以简化编程。不但主程序可以调用子程序 ，一个子程序也可以调用下一级的子程序，其作用相当于一个 固定循环。 子程序的调用格式：M98 P_L_； 其中，M98为