数控加工手工编程.ppt

第二章数控加工手工编程,目录,2.1数控编程的基础知识一、数控编程的概念二、数控编程的内容和步骤三、数控编程的方法四、数控机床的坐标系2.2数控编程的常用指令与格式一、程序编制的标准与代码二、数控程序的结构与格式三、常用的程序编制指令2.3数控车削加工程序编制一、数控车削编程的特点二、主要功能指令三、编程实例2.4数控铣削加工程序编制一、数控铣削编程的特点二、主要功能指令三、编程实例,2.1数控编程的基础知识,数控编程技术：包含了数控加工与编程、金属加工工艺、CAD/CAM软件的操作等多方面的技术。,一、数控编程的概念数控编程：是根据被加工零件的几何信息和工艺信息，按数控系统所规定的指令和格式编制数控加工指令序列这一过程叫数控编程。几何信息：简单的说就是零件的轮廓形状的坐标值等信息。工艺信息：就是与被加工零件工艺相关的信息。包括与数控机床被控动作相关的工艺信息，如：机床的开关、主轴的启停、旋转方向和转速的改变、进给运动的方向、速度和方式、刀具的选择及更换、刀具的长度和半径的补偿、冷却液的开关等；与切削加工有关的工艺信息，如：零件的定位与装夹、走刀路线、吃刀量等切削用量的选择信息。,二、数控程序编制的内容与步骤,数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。在编制数控加工程序前，首先应了解数控程序编制的主要工作内容、工作步骤及应遵循的原则。编制数控程序的内容及步骤如图2.2所示。,图2.2数控程序编制的内容及步骤,（1）分析零件图样和制定数控加工工艺方案:对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具、夹具；确定合理的走刀路线；选择合理的切削用量等。（2）数学处理:根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算出刀具中心的运动轨迹，获得刀位数据，可手工计算或使用CAD/CAM软件自动计算。（3）编写零件加工程序:按规定格式编写程序。（4）程序检验:a)仿真。有图形模拟显示功能的数控机床或用轨迹仿真的CAM软件，可通过显示走刀轨迹或模拟工件的切削过程，对程序进行加工仿真检查。b)试切。正式加工前采用机床空运转或用铝件、塑料、石蜡等易切材料进行试切（形状复杂和要求高时），检查机床动作和运动轨迹的正确性；或用相同材料的毛坯试切检验程序。,三、数控编程方法,1、手工编程一般情况下，对几何形状不太复杂、程序不长、计算较简单的零件，用手工编程比较合适。缺点：费时，易出错，对复杂形状零件的编程无法胜任。据国外资料统计，采用手工编程时，其编程时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为30:1。2、自动编程自动编程：编程人员只需分析零件图样和制定工艺方案，其余各步工作（数学处理、编写程序、程序校验）均由计算机完成。自动编程的优点：编程工作效率高，可实现复杂形状零件的编程。自动编程将在第七章进行讲解。,四、数控机床的坐标系,ISO标准和我国的标准（JB305182）都规定数控机床的坐标系采用笛卡儿直角坐标系，即右手法则，见图2.3所示。1、机床坐标系设定坐标系时的几项规定：假定：工件不动，刀具移动。规定：刀具远离工件的方向作为机床各坐标轴的正方向。选定：机床坐标系的Z轴与数控机床的主轴重合或平行。,图2.3右手直角坐标系,1）右手笛卡儿坐标系判定方法：伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90，则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标；大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向；围绕X、Y、Z坐标轴旋转的旋转坐标系分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向为A、B、C的正向。2）坐标轴正方向的确定：确定的顺序：先确定Z轴,然后是X轴,最后为Y轴。确定的依据：（三条规定）假定工件不动，刀具运动；刀具离开工件的方向为各坐标轴的正方向；Z轴与主轴重合或平行。Z轴正方向的确定:平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标轴，Z坐标的正方向为刀具离开工件的方向，如下图2.4所示。,X轴正方向的确定:X坐标一般在水平面内，平行于工件的装夹平面。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：如果工件做旋转运动(如:车床/磨床)，则垂直于Z轴且刀具离开工件的方向为X轴的正方向，如图a)所示。如果刀具做旋转运动(如铣床/镗床)，若Z轴水平时(图c)卧式铣床)，则面向主轴，向左为+X方向；若Z轴垂直时(图b)立式铣床或立式钻床)，则面对主轴，向右为+X方向;对于无主轴的机床（如刨床）,则选定主要切削方向为+X方向。Y轴正方向的确定:根据已经确定的+X和+Z坐标的方向，用右手法则来确定Y坐标的正方向。,图2.4数控机床的坐标系的确定,课堂思考题:确定以下机床的坐标系,机床坐标系的确定,后置刀架斜床身数控车床,立式铣床,刀架,主轴,3）附加坐标系编程或加工时有时需要有第二或第三组坐标系(平行于X、Y、Z)，并分别用U、V、W和P、Q、R表示。4）机床原点与参考点（P24）机床原点：机床坐标系的零点（基准点）。参考点：由挡铁和限位开关预先确定好的点。,图2.5机床零点与参考点,参考点,参考点,3、加工坐标系加工坐标系是为加工方便加工而建立的坐标系，如图2.5b)所示的坐标系O3X3Y3Z3。是由编程坐标系转换而来；加工原点O3也称为对刀点,是指零件被装夹好后，相应的编程原点O2在机床坐标系中的相对位置（X3Y3Z3）。,2、工件坐标系（编程坐标系）编程坐标系应和机床坐标系的方向一致。编程(工件)坐标系的原点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如图2.6所示，编程时不必考虑加工位置。,图2.6编程坐标系,2.2数控编程的常用指令与格式,一、程序编制的标准与代码,目前国际上已形成的两种标准：EIA（美国电子工业协会）制定的EIARS244标准,ISO（国际标准化协会）制定的ISORS840标准。国际上大都采用ISO代码。我国根据ISO标准，制定了JB/T32081999数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M的代码等标准，但现在我国规定：新产品一律采用ISO代码。数控标准的内容有以下几方面：（1）数控的名词术语；（2）数控机床的坐标轴和运动方向；（3）数控机床的字符编码（ISO代码、EIA代码）（4）数控编程的程序段格式；（5）准备机能（G代码）和辅助机能（M代码）；（6）进给功能、主轴功能和刀具功能。注意：数控系统的生产产家规定的代码并不完全统一。,二、数控程序的结构与格式,1、程序段格式,图2.7数控程序段格式,（1）程序段序号：程序段的名称，由顺序号字N和后续数字（09999）组成。程序段序号与程序执行的先后次序无关。加工时数控系统是按照程序段编写的排列顺序逐段执行，而不是按程序段序号大小的次序来执行程序。程序段序号的主要用途是：对程序的校对和以修改为目的的检索；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。,解释:,（2）准备功能字G：准备功能字又称为G功能或G指令G代码，是用于建立机床工作方式或控制系统工作方式的一种命令，由地址G和后续的两位数字组成，G00G99共100种。G代码分为模态代码（又称续效代码）和非模态代码。下页表2.1中“组别”栏中“00”组所对应的G代码为非模态代码，其它为模态代码。模态代码表示若某一代码在一个程序段中指定后（如01组的G01）,就一直有效，直到出现同组（01组）的另一个G代码（如G02）时才失效。非模态代码只在本程序段中有效。例如：N10G00G54X50.Y30.M03S3000;N20G01X88.1Y30.2F500T02M08;N30X90.;（N30X90.;与“N30G01X90.Y30.2M03S3000F500T02M08”等效。本程序段省略了续效代码“G01，F500，M03,S3000，T02，M08和续效字Y30.2”，但它们的功能仍然有效,所以叫模态代码）,表2.1FANUC-0i系统数控铣床、加工中心G代码指令集,（3）坐标尺寸字：坐标尺寸字用于在程序段中指定机床上刀具运动后应到达的终点坐标位置，如：G01X30.2。（4）进给功能字F：进给功能字用于指定刀具的切削进给速度，又称为F功能或F指令，如：F150。（5）主轴转速功能字S：主轴转速功能字用于指定主轴转速，又称为S功能或S指令，其后续数字的单位一般为r/min。（6）刀具功能字T：刀具功能字用于指定加工时所用刀具的编号，又称为T功能或T指令，对于数控加工中心，T与辅助功能字M06配合使用实现自动换刀。（7）辅助功能字M：辅助功能字用于指定数控机床辅助装置的开关动作，又称为M功能或M指令，其后续数字一般为两位数（0099）。（8）程序段结束符：写在每一程序段之后，表示该程序段结束。EIA标准代码结束符为“CR”，ISO标准代码结束符为“NL”或“LF”。FANUC系统用符号“;”表示。,注意：编程时,程序段中的字地址可变，字长可变，程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。在程序段中，上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效，可以不再重写（如上例中的第三段）。这种功能字称之为续效字,如Y30.2。完整的程序必须包含有以下各要素：移动位置终点坐标值X、Y、Z；运动轨迹准备功能字G,如:G01直线加工；进给速度进给功能字F,如:F500（mm/min）；主轴转速主轴转速功能字S如:S300（r/min）；刀具编码刀具功能字T如:T02选第2把刀；辅助动作辅助功能字M如:M08开冷却液。同组的两个代码不能同时出现在一个程序段中，如：G01直线加工，G02圆弧加工，不能同时出现。,常用地址字符表（按字母顺序分类）,常用地址字符表（按功能类别分类）,2、加工程序的一般格式,如图2.8是FANUC-0iM数控系统的KV800立式数控加工中心的加工程序样本。主要有以下内容：（1）程序开始符、结束符:ISO代码中用%，EIA代码中用EP（书写时要单列一段）；（2）程序号(名)地址码：FANUC用字母O；（3）程序主体：若干个程序段组成，每个程序段一行（一般有段结束符“；”），表示数控机床要完成的全部动作。（4）程序结束指令：M02/M30，单列一段。,图2.8KV800立式数控加工中心程序样本,三、常用程序指令介绍,1、准备功能G指令（共9大类）,（1）与坐标系有关的G指令坐标系设定指令（G92、G50），选择16工件坐标系指令（G54G59），坐标平面选择指令（G17、G18、G19）等。（2）坐标值尺寸G指令绝对值和增量编程指令（G90、G91）、极坐标尺寸指令（G15、G16）、英制/公制转换指令（G20、G21）等。（3）关于参考点的G指令返回参考点检测指令（G27）、返回参考点指令（G28）、从参考点返回指令（G29）、返回第2、3参考点指令（G30）等。（4）插补功能G指令快速点定位指令（G00）、直线插补指令（G01）、圆弧插补指令（G02、G03）、螺纹切削指令（G32）等。,（5）进给功能G指令数控机床有两种进给控制功能：快速进给（G00指令）和切削进给（G01、G02、G03等，且必须要有F指令）。（6）切削速度控制G指令这类指令可有效提高零件的局部区域的加工质量。如：暂停指令（G04）用于车削环槽、锪平面、钻孔等光整加工；准确停止指令（G09）可加工出拐角处有锐边的零件；自动内拐角倍率指令（G62），在加工内拐角和内圆弧（带补偿）时，刀具在拐角两端会自动降低进给速度，这样将减轻刀具负载，切削平滑，从而降低了内拐角处的表面粗糙度。此外，还有：精确停止校验方式指令（G61）、攻螺纹方式指令（G63）和切削方式（G64）等。（7）主运动速度G指令主要用于限制主轴的旋转速度。如恒表面速度控制指令（G96、G97）等。,（8）刀具补偿G指令刀具半径补偿（G40、G41、G42）和刀具长度补偿（G43、G44、G49）。（9）固定循环G指令在G功能代码中，常选用G80G89作为固定循环指令。但在有些数控车床中，却应用G33G35与G70G79。固定循环指令可使程序编制既简短、方便，又能提高编程质量。例如：在车螺纹时，刀具切入、切螺纹、刀具径向（可斜向）退出和快速返回四个固定的连续动作，只需用一条固定循环指令程序去执行，这样可使程序段数减少三条。由于具体数控机床所配置的数控系统不同及机床的加工方式不同，G指令的编程格式和方法都有所区别，因此，编制数控加工加工程序时，应严格按照机床数控系统编程说明书所规定的指令格式编程。,2、辅助功能M指令,M代码分为两类：一类由CNC直接执行，用来控制程序的执行（如M00、M01、M02、M30、M98、M99）；另一类由PMC来执行，控制主轴（M03、M04、M05）、ATC装置（M06）、冷却系统（M08、M09）。常用的M功能如表2.3。,3、F、S、T指令,（1）进给速度F指令（续效指令）有两种表示方法：由F和一位数字代号组成（不常用）。数字表示机床进给速度数列的序号，速度值用参数设定。F0为快速移动速度。对应当前所选择数字号的进给速度可以增加和减少。方法是首先接通机床操作面板上改变一位进给速度的开关，然后旋转手摇脉冲发生器进行调节。手摇脉冲发生器刻度盘上的每刻度为速度改变的增加/减少量值F用下式表示：,其中：Fmax进给速度的上限，F1F4，F5F9分别用不同参数设定；X用参数设置1127的任一值。,F直接指定法（常用），即F后面跟的数字就是进给速度的大小，例如F100的进给速度是100mm/min。这种指定方法比较直观，现在大多数数控机床都采用这一方法。（2）主轴转速S指令S指令也是续效指令，用来确定主轴的转速，单位是r/min或m/min（当数控车床使用恒表面线速度控制指令G96时）。（3）刀具号T指令在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所用的刀具。指令以T开头，一般其后有4位数字，前两位数字代表刀具的编号。后两位数字表示刀具补偿号，其具体格式应参阅机床说明书。,2.3数控车削加工程序编制,一、数控车削编程的特点,（1）一般以直径编程（即值表示直径值），避免计算。（2）绝对值编程时，用X、Z；增量值编程时，用U、W；上述二种在同一程序段中可混合使用。多数数控车床绝对值编程与增量值编程不用G90、G91指令。（3）可以使用恒线速切削功能（用G96S-表示）。使用该功能可提高被加工零件的表面质量和刀具寿命。（4）尽量使用固定循环功能。可代替多个加工操作程序段，使程序简化。（5）具有刀具补偿功能的数控车床，可直接按工件轮廓尺寸编程。不具备刀具自动补偿功能的数控车床，编程时，需先计算补偿量。,主要内容,按工艺方法分,平床身前置刀架数控车床,主要内容,按工艺方法分,斜床身后置刀架数控车床,主要内容,按工艺方法分,立式数控车床,二、与数控车床有关的主要指令,1、与坐标系有关的G指令,（1）数控车床坐标系常见的数控车床的刀架形式有两种：前置刀架（常用四方刀架）和后置刀架（常用转塔式刀架）。因此其坐标系有两种情况，如图2.9。对于配置有双刀架的数控车床，规定采用前置刀架的坐标系(图2.9a)。Z轴方向一律规定往右为正，X轴规定刀具远离工件的方向为正方向，如图2.9a)、b)所示。,（a）前置刀架的坐标系（b）后置刀架的坐标系图2.9数控车床的坐标系,（2）建立工件坐标系的指令,1）用G50指令设定工件坐标系：在数控车床中，工件坐标系通常设在工件的左/右端面的回转中心上，且使编程坐标系与设计基准或安装基准重合。编程格式：G50X（）Z（）;、刀尖点距工件坐标系原点距离，为直径值。,G50是将工件原点设定在相对于刀具起点的某一空间点上。执行该指令机床不产生运动。一般作为第一条指令放在整个程序的前面。图2.10用G50设置工件坐标系的三种方法见表2.4。,表2.4G50设置工件坐标系的三种方法,图2.10G50设置工件坐标系,注意：用G50设定坐标系，对刀后需将刀具移动到G50设定的位置上才能开始加工。这是为了保证重复加工不乱刀，起点和终点必须一致。,2）用G54G59指令设置工件坐标系：是在加工对刀时，测量出机床原点到工件坐标原点的距离（工件零点偏置值，如图2.11所示），并用CRT/MDI方式输入到相应的坐标系参数表中。编程格式：G54G00（G01）X（U）Z（W）（F）;,图2.11G54G59设置工件坐标系,G54G59建立工件坐标系，加工时，在不发生干涉的情况下，不必考虑刀具的起始位置。这种方法通常以第一把刀为基准刀对刀，设置坐标系（如下图2.12a），然后测量其它刀具相对于基准刀的X、Z方向的偏置值（如下图2.12b）。特别适用于批量生产,且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。,（a）基准刀对刀设置坐标系（b）刀具补正图2.12车削加工用G54G59设置工件坐标系示例,G50与G54-G59的区别：,G50是通过程序来设定加工坐标系的，坐标系的原点与当前刀具所在的位置有关，且关机后便消失。G54G59是通过CRT/MDI的参数设置方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，关机后不会消失。,3）用刀偏法（T指令）建立工件坐标系：与G54G59建立工件坐标系类似，它是在对刀时，先将刀具的刀尖点移至工件原点位置(或已知的工件原点的相对位置)，然后测量出机床原点到工件坐标原点的距离，将其作为刀具补正值（如上图2.12b)）并输入到数控机床的刀具形状补正参数表中。在程序编写中用T指令表示，且T指令应写在程序的开头，如：T0101，程序中不再有G50或G54G59指令。建立工件坐标系G50指令中的坐标只能使用绝对值编程。,2、坐标值尺寸G指令,（1）绝对坐标值和增量值编程用X、Z表示绝对坐标值，用U、W表示增量坐标值，同一程序段中可用绝对和增量值混合编程方式，如G01X30.W40.。（2）英制/公制转换指令英制用G20、公制用G21。必须写在程序的开头，在坐标系设置之前，用单独的程序段指定。编程格式：G20;/英制输入G21;/公制输入执行G20/G21指令，增量系统以最小增量单位输入数据。一般长度最小单位为0.001mm(公制)或0.0001in(英制)；角度都用度测量，最小单位为0.001。高精度系统分别为0.0001mm、0.00001in和0.0001。注意：一个程序内不能同时使用G20或G21，且必须在坐标系确定前指定；G20或G21在机床断电前后保持一致。,（3）小数点编程与脉冲数编程如：X70.0与X70是有区别的。二者中的数值都表示轴坐标移动距离（或终点坐标值），但二者的单位不同，前者为mm；后者是脉冲当量，通常一个脉冲当量等于0.001mm。编程时要特别注意编写格式和小数点的输入。如在公制输入（G21）情况下，X70.0表示X轴运动距离（或终点坐标）为70mm；若写成X70，则CNC系统认为是脉冲当量编程，表示X轴运动距离（或终点坐标）为0.07mm，二者相差1000倍。（4）直径值与半径值指定数控车床编程时，因为工件横断面一般为圆形，故其尺寸可按直径值或半径值指定，分别称为直径指定和半径指定。两种指定方法用CNC参数选择。现代数控车床一般设置为直径值。一般地,数控车床使用小数点编程和直径编程。,3、插补功能G指令,（1）快速定位指令（G00）模态指令。刀具以点位控制方式，按CNC系统中设定的最快速度移动。它只是快速定位，实际运动轨迹要根据具体CNC系统决定，可以是多样的。如图2.13。,图2.13G00定位路线图2.14G00指令示例,编程格式：G00X（U）Z（W）;式中：X、Z绝对值编程；U、W增量值编程其运动速度不受进给速度F指令限制，但可用倍率修调旋钮进行调节。图2.14所示的程序编制如表2.6。,表2.6G00指令的编程方法,注意：,执行G00指令，因为刀具的运动轨迹不是一条直线，而是折线。因此，用G00编程时，应注意刀具是否会与工件和夹具发生碰撞。在不适合联动时，可采用各轴单动定位。如上例AC定位程序段可改写为：G00Z212.0;/ABG00X40.0;/BC,（2）直线插补指令（G01）刀具以两坐标联动的方式，依合成进给速度F运动，插补加工出任意斜率的直线。编程格式：G01X（U）Z（W）F;G01与F都是模态指令。G01指令的进给速度同时由F指令速度和倍率修调旋钮设定的进给倍率控制。,其中：FX和FZ分别为刀具在X方向和Z方向的进给速度，大小取决于半锥角，FX=Fsin，FZ=Fcos。如图2.15所示，以O点为工件坐标系原点进行锥面加工的编程方式如表2.6。,表2.6G01指令的编程方法,图2.15G01指令示例,（3）圆弧插补指令（G02、G03）G02是顺时针（CW）插补指令，G03是逆时针（CCW）插补指令，分别用于顺时针和逆时针圆弧插补加工。顺时针和逆时针圆弧方向的判断见图2.16所示(注意:是以后置刀架为基准)。,图2.16车削加工圆弧的顺、逆方向判断（以后置刀架为准）,编程格式：G02（G03）X（U）Z（W）IKF;或G02（G03）X（U）Z（W）RF;I、K为圆弧圆心相对于其起点的增量值(即:圆心坐标值减去起点坐标值,为半径值,有正负之分)。R圆弧半径。R的“+、-”号的规定:圆心角180时，R为正，圆心角180时，R为负。,例:如图2.17所示，用G00、G01、G02和G03编程如表2.7。,表2.7G02、G03指令的编程方法,图2.17圆弧加工和编程方法,4、车刀进给功能G指令（F单位的指定）（1）每分钟进给量(G98)单位：mm/min，指令格式为：G98G01X_Z_F_；F的单位为mm/min（2）每转进给量(G99)单位：mm/r，指令格式为：G99G01X_Z_F_；F的单位为mm/rG98、G99都是模态指令，CNC系统缺省的进给模式是进给率，即每分进给模式(G98)。使用G99应注意主轴转速不能太低。主轴速度很低时，可能会造成进给速度不连续，产生波动。,5、暂停(延迟)指令G04G04；表示地址符，可用X、P表示,常用X;为数字，表示暂停时间（单位：s或ms,数字不带小数点时为ms,带小数点时为s）或主轴转数（单位：r），视具体机床而定。G04指令主要用于以下几种情况：不通孔作深度控制时，在刀具进给到规定深度后，用G04使刀具作非进给光整切削，然后退刀，保证孔底平整。镗孔完毕后要退刀时，为避免留下螺旋划痕而影响表面粗糙度应使轴停止转动，并暂停几秒，待主轴完全停止后再退刀。横向车槽时，应在主轴转过几转后再退刀，可用G04。在车床上倒角或车顶尖孔时，为使表面平整，使用暂停指令使工件转过一转后再退刀。,6、主运动速度G代码(S单位的指定),（1）恒表面线速度控制指令(G96)常与主轴最大速度钳制指令（G50S）配合使用。格式为：G96S；S的单位为：线速度m/min（2）恒表面线速度控制取消指令(G97)并转为恒转速控制，格式为：G97S；S的单位为：恒转速r/min（3）主轴最大速度钳制指令(G50S)与G96指令配合使用，主要是控制主轴转数的上限，以防止恒表面速度控制时，主轴速度超过机床允许的最大值。格式为：G50S；控制主轴最大速度S不超过规定值（rpm）如程序段:N30G50S4000;N40G96S150;,7、刀尖半径补偿G指令（G40、G41、G42）,如图2.18，由于刀尖圆角的存在，车削锥面（或倒角）及圆弧时，如果按理论刀尖点编程，会产生少切或过切现象。,刀具半径补偿功能：可直接按工件轮廓编程，而不用计算刀尖半径的中心轨迹，CNC系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹。半径补偿参数设置方法：CRT/MDI方式手动输入CNC系统参数表中。此外：1）刀具磨损（或重磨），刀尖半径变小；2）刀具更换，刀尖半径变大（或小）时，不需要修改程序，只要更改刀具半径补偿值即可；3）当使用同一把刀具进行粗、精加工时，也可以运用本功能。,图2.18刀尖圆角R,G40取消刀具半径补偿。G41刀具半径左补偿。后置刀架时，沿刀具运动（前进）方向看，刀具位于工件左侧，如图2.19a所示，前置刀架则相反。G42刀具半径右补偿。后置刀架时，沿刀具运动（前进）方向看，刀具位于工件右侧，如图2.19b所示，前置刀架则相反。数车的刀具半径补偿还与刀尖圆弧的方向有关，即在设置刀尖补偿参数时（见图2.12b），还需设置刀尖圆弧位置编码，见图2.20,图中为前置刀架的编码，若为后置刀架，则图中的编码3、8、4与2、6、1互换。编程格式为：G00（G01）G41X（U）Z（W）;G00（G01）G42X（U）Z（W）;G00（G01）G40X（U）Z（W）;,图2.20刀尖圆弧位置编码,图2.19刀具半径补偿,注意:前置刀架与后置刀架的区别,例：如下图，使用刀尖圆弧半径补偿功能编制加工程序（与表2.7中的程序不同）。N009G00G42X0Z2.;N010G01Z0F80;N016G02X100.0Z-110.0I20.0K0F60;N020G00G40X110;,在使用G41、G42编程时应注意：,（1）只能在G00/G01程序段内建立或撤消刀具补偿功能。（2）一段程序中不能重复使用G41和G42。若想使用，则必须先用G40指令取消原G41或G42指令，否则补偿就不正常进行。（3）当刀具路径发生变化时，应根据工件的位置，重新指定补偿值。如图2.21所示为后置刀架，刀具从AB是用G41指令，从BC则使用G42指令，并且要先用G40取消G41的功能。,图2.21刀路径与刀具半径补偿,8、固定循环G指令引例：用G01加工下图所示圆柱面零件（切削三次完成加工）。,O0001；N10G50X65.Z20.;N20G00X55.Z2.M03S700M08;N30G00X45.;N40G01G99Z-25.F0.2;N50G00X55.;N60Z2.;N70G00X40.;N80G01Z-25.F0.2;N90G00X55.;N100Z2.;N110G00X35.;N120G01Z-25.F0.2;N130G00X55.;N140Z2.;N150G00X65.Z20.M09;N160M05;N170M30;,若有固定循环指令，则可简化编程,（1）单一固定循环功能指令,1）圆柱面或圆锥面切削循环指令G90：用于轴类零件的内（外）圆柱面或内（外）圆锥面的加工。编程格式：G90X（U）Z（W）F;（圆柱面切削循环）G90X（U）Z（W）RF;（锥面切削循环）其中：R为圆锥面切削起点与圆锥面切削终点的半径差，有正负之分。R=0时，即为圆柱面；X、Z为切削后的终点坐标。G90指令控制刀具执行4个加工动作：从起点处：1.X方向（快速）进刀2.Z方向（慢速）切削3.X方向（慢速）退刀4.Z方向（快速）返回（回到起点），如图2.22所示。,图2.22圆柱面或圆锥面切削循环,R,例：将上述引例中零件（见下图）用G90编程。,O0001;N10G50X65.Z20.;N20G00X55.Z2.M03S1000M08;N30G90G99X45.Z-25.F0.2;N40X40.;N50X35.;N60G00X65.Z20.M09;N70M05;N80M30;,若有复合固定循环指令，则编程更简单,G90是X方向进刀，Z方向切削,2）端面车削固定循环指令G94：G94也可加工圆柱面和锥体。但G94是用于加工Z向尺寸小,X向直径余量大的工件。,编程格式：G94X（U）Z（W）F;（端面循切削环）G94X（U）Z（W）RF;（锥端面循切削环）；其中：R的含义与G90相同。G94的加工动作与G90相似，但两者的走刀路线不同：G94是Z方向进刀,X方向切削，如图2.24所示。,图2.24端面切削循环,例：用G94端面车削单一循环功能加工下图所示零件。,1)用G94编程N100G00X85.0Z5.0;N110G94G99X30.0Z-5.0F0.2;N120Z-10.0;N130Z-15.0;N140Z-20.0;（共进刀车削4次）,（85，5）,20,2)若用G90编程N100G00X85.Z5.;N200G90G99X75.Z-20.F0.2;N300X70.;N400X65.;N500X60.;N600X55.;N1100X30.;（共进刀10次）,结论:当被车削的零件轴向较长时,使用G90指令;当轴向较短而径向较大时,使用G94指令。,（2）复合固定循环（G70G76）更进一步简化多次走刀切削的固定循环指令。在使用复合固定循环时，只须指定最终精加工路径和径向的切削深度（背吃刀量），系统就会自动计算出粗加工路线和加工次数。主要用于铸、锻件毛坯的粗车和车棒料阶梯轴及螺纹加工。,1）内/外径粗车复合固定循环指令G71：如图2.25所示为G71的刀具路径。A点是毛坯的右上角轮廓交点。C点是粗加工循环起点又是终点（C点靠近A点，是人为设定的点）。编程格式：G71U（d）R（e）;G71P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）;N（ns）;N（nf）;,图2.25内/外径粗车固定复合循环G71,其中：d切削深度(背吃刀量)，模态值，半径值表示；e退刀量(可由系统参数设定)，模态值，半径值表示；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；uX向精加工余量(直径值，加工外圆为，加工孔为)；wZ向精加工余量；f、s、t为F、S、T的参数。,A,使用：G71U（d）R（e）;（G71是X方向进刀，Z方向切削）G71P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）;N（ns）;N（nf）;注意：1、在G71程序段中的F（f）S（s）T（t）的参数或之前的参数是粗车循环参数；在N(ns)N(nf)程序段中的F、S、T的参数是精车参数（对粗车循环无效）;若在N(ns)N(nf)程序段中没有F、S、T参数，则默认为粗车参数。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，在N（ns）N(nf)程序段（精加工）的首段（精加工的首刀进刀方向）必须是G00或G01在X方向的移动指令，不能有Z轴方向移动指令；3、在N（ns）N(nf)程序段中不能有调用子程序的指令;,2）端面粗车固定循环指令G72：G72指令与G71指令类似，但刀具的走刀路线不同：G72是Z方向进刀，X方向切削，和G94进刀路线类似（如图2.26所示）。,编程格式：G72W（d）R（e）;G72P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t);N（ns）;N（nf）;,图2.26端面粗车固定复合循环G72,G72指令各参数的含义及注意事项与G71指令基本相同。但在N（ns）N(nf)程序段（精加工）的首段（精加工的首刀进刀方向）必须是G00或G01在方向的移动指令，不能有轴方向移动指令。,3）封闭（轮廓）切削固定循环指令G73：适用于毛坯的形状与零件的形状基本接近的铸、锻件毛坯零件的加工。封闭切削固定循环对零件轮廓的单调性没有要求。走刀路径如图2.27。,编程格式：G73U（i）W（k）R（d）;G73P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）;N（ns）;N（nf）;,其中：iX轴方向退刀量（毛坯余量，半径值表示）；kZ轴方向退刀量；d粗车循环次数；u-X轴向精加工余量（直径值）；w-Z轴向精加工余量；在精加工程序的首段要有X、Z二个方向的移动坐标。,图2.27封闭切削固定循环G73,O0001；N10T0101;N20G99M03S600;N25G00X200.Z200.;N30G00G42X170.Z2.M08;,4）精车固定循环指令G70：由G71、G72、G73完成粗车加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，N（ns）N（nf）程序段中的F、S、T功能有效。当N（ns）N（nf）程序中无F、S、T时，原粗车循环中的F、S、T仍有效。编程格式：G70P（ns）Q（nf）;,例1：用G71、G70编写外圆粗切、精切加工程序（端面已车）。,N40G71U4.R1.;N50G71P60Q135U1.W1.F0.2;N60G00X36.0S800;/ns切向进刀N80X80.Z-20.F0.15;N90Z-40.;N100X120.Z-50.;N110Z-70.;N120X160.Z-80.;N130Z-112.;/多切2mmN135X170.;/nfN140G70P60Q135;N150G00G40X200.Z200.M09;N160M05;N170M30;,例2：用G72、G70编写上例外圆粗切、精切加工程序。,O0002；N10T0101;N20G99M03S600;N25G00X200.Z200.;N30G00G41X170.Z2.M08;N40G72W4.R1.;N50G72P60Q130U1.W1.F0.2;N60G00Z-112.S800;,N70G01X160.F0.15;N80Z-80.;N90X120.Z-70.;N100Z-50.;N110X80.Z-40.;N120Z-20.;N130X36.Z2.;/切向退刀N140G70P60Q130;N150G00X200.Z200.M09;N160M05;N170M30;,提问：1）为什么用G41，而例1是G42？2）例1与例2中的N60句有什么不同？为什么？,例3：用G73与G70编写程序。如图2.29所示零件，其毛坯为锻件，单边毛坯余量（X、Z向）均为14mm。工艺设计规定：粗加工三刀，进给速度0.2mm/r，主轴转速500r/min；精加工余量X向为2mm（直径方向），Z向为2mm，进给速度为0.15mm/r，主轴转速800r/min。,O0003;N10G50X260.0Z220.0;N20G99G00G42X220.0Z160.0M03S500;N30G73U14.0W14.0R3;N40G73P50Q100U2.W2.F0.2;N50G00X80.0W-38.0S800;N60G01W-22.0F0.15;N70X120.0W-10.0;N80W-20.0;N90G02X160.0W-20.0R20.0F0.1;N100G01X180.0W-10.0F0.15；N110G70P50Q100;N120G00G40X260.0Z220.0;N130M05;N140M30;,图2.29G73与G70复合循环示例,5）端面钻孔、切槽固定循环指令G74：G74指令走刀路径如图2.30所示，其轴向为断续切削加工方式，断屑和排屑效果好。适用于在工件端面加工环形槽，若省略指令格式中的X（U）和P（i），可用来钻削加工端面的深孔。,编程格式：G74R（e）;G74X（U）Z（W）P（i）Q（k）R（d）F（f）;其中：e退刀量，模态值，可由系统参数设定。XB点的X坐标；ZC点的Z坐标；UAB的增量值；WAC的增量值；iX方向的移动量（无符号，直径值，单位：0.001mm）kZ方向的移动量（无符号，单位：0.001mm）,图2.30G74端面钻孔、切槽循环走刀路径,例：在车床上用G74指令对零件端面进行深孔钻削加工。,O0010;N10G50X50.0Z100.0;N15M03S800;N20G00X0.0Z68.0;N30G74R1.0;N40G74Z8.0Q5000F0.08;N50G00X50.0Z100.0;N60M05;N70M30;,Q为Z方向上每次的进刀深度,单位为脉冲数,即0.001mm,端面深孔钻孔循环指令:G74R（e）;G74Z(W)_Q(k)F(f);,G74啄式钻孔循环完成后，钻头会自动退回到循环起点：X0.Z68.处,6）内/外径切槽循环指令G75：G75指令的动作如图2.32所示相当于在G74指令中把X和Z相互置换。编程格式：G75R（e）;G75X（U）Z（W）P（i）Q（k）R（d）F（f）;,其中：e-退刀量；X-C点的X坐标；U-B点至C点的增量值；Z-C点的Z坐标；W-A点至B点的增量值；i-X方向每次的切削深度（半径值）；k-Z方向的移动量；d-切削至底部时的退刀量；f-进给量；,图2.32G75内/外径切槽循环,例：用G75切槽加工(切槽刀宽3mm)。,O0020;N10G50X50.0Z100.0;N20M03S650;N30G00X32.0Z-13.0；N40G75R1.0;N50G75X20.0Z-40.0P5000Q9000F0.5;N60G00X50.0;N70Z100.0;N80M05;N90M30;,Z,X,P为每次进刀时的切槽深度,Q为每切一个槽退出后,刀具向Z方向移动的距离,提问：若要连续切槽(Z从-10到-40),如何编写程序?,9、螺纹加工指令G32、G92、G76,数控车床可以加工直螺纹、锥螺纹、端面螺纹，见图所示。加工方法分为单行程螺纹切削、螺纹切削单一循环和螺纹切削复合循环。,车螺纹时应遵循的几个原则,1.在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；2.当螺纹加工程序段中的导入长度1和切出长度2比较充裕时，可选择适当高一些的主轴转速；3.当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；4.车削螺纹的实际外圆直径时,要比螺纹的标注直径小0.20.4mm;,常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量(双边)(mm),英制螺纹切削的进给次数与背吃刀量(双边)(英寸),P74,P82,（1）单行程螺纹切削加工指令G32,指令格式：G32X(U)_Z(W)_F_;指令中的X(U)、Z(W)为螺纹终点坐标，F为螺纹导程（单位：mm/r）。使用G32指令前需确定的参数如2.34图所示，各参数意义如下：L：螺纹导程，当加工锥螺纹时，取X方向和Z方向中螺纹导程较大者；：锥螺纹锥角，如果为零，则为直螺纹；1、2：为切入量与切出量。一般1=25mm、2=1/41。,图2.34G32螺纹加工,（2）螺纹切削循环指令,1）螺纹切削单一循环指令G92：该指令的循环路线（如图2.35所示）与前述的单一固定循环G90基本相同，G92的F为螺纹导程；适用于加工圆柱螺纹和锥螺纹。编程格式：G92X（U）Z（W）RF;其中：R为圆锥螺纹切削起点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，R=0（可以省略）。X（U）、Z（W）螺纹终点的坐标值。F螺纹导程;螺纹切削退刀角度为45。,图2.35G92螺纹切削循环,2）螺纹切削复合循环指令G76：可以完成一个螺纹段的全部加工任务。G76的循环路线和进刀方法如图2.36所示（左图为锥螺纹）。,图2.36G76螺纹切削复合循环,编程格式：G76P（m）（r）（a）Q（dmin）R（d）；G76X（U）Z（W）R（i）P（k）Q（d）F（L）；其中：m最后精加工时的重复次数,以0199表示；r螺纹收尾倒角量（0.0L9.9L），模态值，为0.1L的整数倍,以01-99表示,L螺纹导程；a刀尖角(螺纹牙型角)，有80605530200六种dmin最小切入量，当dndmin，用dmin作该次切深；d精加工余量,半径值um；X（U）、Z（W）终点坐标；i锥螺纹终点半径与起点半径的差值。同G92。k螺牙的高度（X轴方向的半径值um）；d第一次切入量（半径值um），切深逐渐递减，dd,注：1）用G32、G92切螺纹时为直进法即垂直进刀，螺纹的牙型精度和垂直度易保证，但排屑较差；2）用G76切螺纹时为斜进法即倾斜进刀，螺纹的牙型精度和垂直度较难保证，但排屑较好。3）一般地，车削小导程螺纹时用G32、G92，大导程（F=4）时用G76。,例:用G32、G92、G76编写螺纹加工程序。（P50）,用G32编程。O0001;N10G50X270.Z260.;N15G00X35.Z104.M03S150;N20G00X28.9;N30G32Z53.F2.;N40G00X35.;N50Z104.;N60X28.2;N70G32Z53.;N80G00X35.;N90Z104.;（上述只是车二刀的程序，还要车二刀）,查螺纹背吃刀量表,螺纹M30X2-6g,用G92编程。O0002;N10G50X270.Z260.;N20G00X35.Z104.M03S150;N30G92X28.9Z53.F2.;N40X28.2;N50X27.7;N60X27.3;N70G00X270.Z260.;N80M05;N90M30;,用G76编程。O0003;N10G50X270.Z260.;N20G00X35.Z104.M03S150;N30G76P010060Q200R100;N40G76X27.3Z53.P1200Q400F2.;N50M05;N60M30;,粗车第一刀切入量d1/2,牙高（29.7-27.3）/2=1.2,粗车时最小切入量d4/2=0.2,精车余量（半径值，取Q/2=0.1）,三、编程实例1：如图2.38所示零件，其中80外径不加工，制订其数控车削工艺和编制加工程序。,R35,图2.38加工零件图,X,Z,80,81,82,毛坯,图2.39,1确定工件的装夹方式及设计加工工艺路线1）确定工件原点及装夹方式零件的设计基准为工件左端面回转中心，因此取该点为工件坐标系原点，以工件左端面及80外圆为安装基准。工件装夹及刀具布置示意图如图2.39所示。2）设计加工工艺路线（1）平端面(车右端面)。（2）粗车：M364螺纹的外圆柱面40外圆50端面R35圆弧面。（3）精车：M364螺纹的外圆柱面40外圆50端面R35圆弧面。（4）车30处退刀槽。（5）车M364螺纹。3）确定刀具进刀与退刀路线从M36的倒角的延长线30处进刀，先车倒角最后从R35圆弧处切出（X80）,2选择加工刀具根据加工要求选取主偏角为93的外圆车刀粗、精加工外形轮廓；5mm宽的切槽刀加工退刀槽；60螺纹车刀加工螺纹。刀具编号及刀尖圆弧半径补偿号使用同一号码，分别为02、04和06。3切削用量确定各工序的切削用量见下表,其中:表中转速为主轴的最高转速。,4程序设计用设置刀偏法建立工件坐标系。O1000;N10T0202;/换外圆车刀,建立工件坐标系，调用刀补参数N20G50S2800;/限制主轴最高转速为2800N30G96S150M03;/恒线速切削控制有效,主轴正转N40G00X85.0Z110.0M0