第七章 数控车床的编程.doc

T I A N J I N中德培训中心天津中德职业技术学院 教 师 教 案教案 课程班级学期上课日期课时2累计课时教师审签课程类型专业基础课课程名称（章、节）第七章：数控车床的编程第一节 坐标系及坐标方向教学目的要 求一. 了解数控数控车床的几种常用坐标系的表示二. 了解数控数控车床的机械机构教学重点掌握数控车床的工件加工坐标系的选择和表示 教学难点掌握数控车床的工件加工坐标系的选择和表示主要教具设 备材 料教材、教学课件、多媒体设备及数控车床课后记第七章 数控车床的编程第一节 坐标系及坐标方向一、标准坐标系数控车床的坐标系是以径向为X轴方向，纵向为Z轴方向。指向主轴箱的方向为Z轴的负方向，而指向尾座的方向为Z轴的正方向。X轴是以操作者面向的方向为X轴正方向。故，根据右手法则，Y轴正方向指向地面（数控车床编程中不涉及Y轴坐标）。数控车床坐标系如图6-1所示。二、机床坐标系 图7-1机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械挡块决定，不能随意改变。 三、工件坐标系、工件原点工件零点CNC车床在程序设计时，依工件图尺寸转换成坐标系，在转换成坐标系前即会选定某一点来当做坐标系零点。然后以此零点为基准而计算出各点坐标，此零点即称为工件零点也称程序零点。数控车床的程序原点一般定为零件精加工右端面与轴心线的交处。如图6-2所示。、工件坐标系 图7-2以程序原点为原点，所构成的坐标系称为工件坐标系。T I A N J I N中德培训中心天津中德职业技术学院 教 师 教 案教案 课程班级学期上课日期课时2累计课时教师审签课程类型专业基础课课程名称（章、节）第七章 第二节：基本编程指令教学目的要 求一掌握基本数控编程常识二掌握并能正确运用数控基本指令进行编程教学重点掌握CNC数控程序的结构及编程规则 教学难点掌握并能运用数控车床系统的基本功能代码主要教具设 备 材 料教材、教学课件、多媒体设备及数控车床课后记第二节基本编程指令一、编程常识：1、程序的构成 在数控装置中，程序的记录是由程序号来辩别的，调用某个程序可通过程序号来调出，编辑程序也要首先调出程序号。程序号由4位数（1-9999）表示。程序编号方式为：O ；可以在程序编号的后面注上程序的名字并用括号括起。程序名可用16位字符表示，要求有利于理解。程序编号要单独使用一个程序段。2、程序段的构成程序段的构成主要是由程序段序号和各种功能指令构成的：N G X（U） Z（W） F M S T ；其中，N 为程序段序号； G 为准备功能； X（U） Z（W） 为工件坐标系中X、Z轴移动终点位置； F 为进给功能指令； M 为辅助功能指令； S 为主轴功能指令； T 为刀具功能指令。3、坐标的选取：绝对坐标：X、Z相对坐标：U、W注：X、Z与U、W在一个程序段内可以混用X方向坐标值使用直径值二、插补功能1、快速点定位（G00）格式：G00 X_Z_；G00 U_W_；其中（X，Z）（U，W）为定位点例：如图6-3所示快速进刀指令G00 X50.0 Z6.0；或 G00 U-70.0 W-84.0；2、G01（直线插补指令） 图7-3 G00快速进刀 格式：G01 X_Z_F_； G01 U_W_F_；其中（X，Z）（U，W）为直线终点位置F进给指令单位：mm/r（毫米/转）该指令用于直线或斜线运动，可沿X轴、Z轴方向执行单轴运动，也可沿XZ平面内任意斜率的直线运动。例：如图6-4所示G01外圆柱切削G01 X60.0 Z-80.0 F0.3；或 G01 U0 W-80.0 F0.3；*此例为单轴切削，故X、U指令可省略不写3、倒角指令C_：倒45角R_：倒1/4圆角格式： 图7-4 G01指令切外圆柱（1）倒角：G01 X_C_； 或G01 Z_C_；例：如图6-5所示倒角部分的程序如下：G01 Z-20.0 C4.0 F0.4；X50.0 C-2.0；Z-40.0；（2） 倒圆：G01 X_R_； 或 G01 Z_R_；例：如图6-6所示倒圆部分的程序如下G01 Z-20.0 R4.0 F0.4； X50.0 R-2.0； Z-40.0；注：其中X、Z是倒角或倒圆切削后的位置；、是倒圆或倒角终点相对于起点的方向。图7-5 G01指令倒角 图7-6 G01指令倒角、G02/G03（圆弧插补指令）格式：G02为顺时针圆弧插补指令；G02 X_Z_I_K_F_； 或G02 X_Z_R_F_；G03为逆时针圆弧插补指令。G03 X_Z_I_K_F_；或G03 X_Z_R_F_； 其中X，Z为圆弧终点位置坐标，也可使用增量坐标U，W；如图6-7所示，I，K为圆弧起点到圆心在X，Z轴方向上的增量；R为圆弧的半径值， 图7-7当圆弧180 时R取正值；当圆弧180 时R取负值。、G32 （螺纹切削指令）格式：G32 Z_F_；圆柱螺纹G32 X_Z_F_；圆锥螺纹 其中F指定螺纹的螺距。 主轴转速与螺距是相关联并相制约的。例：如图6-8所示圆柱螺纹切削部分的程序如下G32 Z-40.0 F3.5；绝对坐标 G32 W-45.0 F3.5；相对坐标 图中和2表示由于伺服系统的延迟而产生 图7-8 G32圆柱螺纹切削的不完全螺纹。这些不完全螺纹部分的螺距也不均匀，故应考虑此因素而决定螺纹的长度。经验公式：=RL/400；2= RL/1800； R：主轴转速（r/min）；L：螺纹导程。三、暂停指令 （G04）格式：G04 X_； G04 U_； G04 P_；*使用P不能有小数点 （G99）G04 _；指令暂停进刀的主轴回转数； （G98）G04 _；指令暂停进刀的时间（秒数）； 例：（G99）G04 X（U）1.0； 或（G99）G04 P1000； 主轴停转一转后执行下一个程序段 （G98）G04 X（U）1.0； 或（G98）G04 P1000； 主轴停转一秒钟后执行下一个程序段四、自动回原点 （G28）格式：G28 X（U）_Z（W）_T00； 该指令使刀具自动返回机械原点或经过某一中间位置，再回到机械原点； X，Z（或U，W）为中间点坐标； 该指令以G00的速度运动。T I A N J I N中德培训中心天津中德职业技术学院 教 师 教 案教案 课程班级学期上课日期课时2累计课时教师审签课程类型专业基础课课程名称（章、节）第七章 第二节：基本编程指令教学目的要 求一了解数控机床辅助功能及其他功能二利用已知的工艺知识合理地选择加工工艺参数教学重点加工工艺参数的合理选择 教学难点利用已知的工艺知识合理地选择加工工艺参数主要教具设 备 材 料教材、教学课件、多媒体设备及数控车床课后记五、进给功能指 （F功能）1、G99：每转进给量格式：G99_（F_）； G99使进给量F的单位为mm/r。如图6-9所示。2、G98：每分钟进给量格式：G98_（F_）； G98使进给量F的单位为mm/min。如图6-10所示。*数控车床中，当接入电源时，机床进给方式默认G99。 图7-9 G99 图7-10 G98六、主轴转动功能 (S功能)G50：主轴最高转速设定格式：(G50)_S_； 其中S指令给出主轴最高转速；G97：主轴转速直接设定格式：(G97)_S_(M38或M39)； 设定主轴转数恒定（r/min）；G96：主轴转速线速度恒定设定格式：(G96)_S_(M38或M39)； 设定主轴线速度，即切削速度恒定（m/min)。其中M38设定主轴在低速范围内变化(粗加工)； M39设定主轴在高速范围内变化(精加工)。七、刀具功能指令 (T功能)该指令可指定刀具号及刀具补偿号。格式：T 前两位指定刀具序号；后两位指定刀具补偿号。*刀具序号尽量与刀塔上的刀位号相对应；*刀具补偿包括几何补偿和磨损补偿；*为使用方便，尽量使刀具序号和刀具补偿号保持一致；*取消刀具补偿，T指令格式为：T 或 T 00。八、辅助功能指令（M功能）M代码功能M代码功能M00程序停止M12尾顶尖伸出M01计划停止M13尾顶尖缩回M02程序结束M21门打开可执行程序M03主轴顺时针转动M22门打开无法执行程序M04主轴逆时针转动M30程序结束返回程序头M05主轴停止M98调用子程序M08冷却液开M99子程序结束M09冷却液关T I A N J I N中德培训中心天津中德职业技术学院 教 师 教 案教案 课程班级学期上课日期课时2累计课时教师审签课程类型专业基础课课程名称（章、节）第七章 第三节：简化编程和补偿功能教学目的要 求一. 了解单一固定循环指令的基本内容二. 掌握并能运用单一固定循环功能教学重点熟练掌握并能正确运用固定循环功能 教学难点熟练掌握并能正确运用螺纹加工循环功能主要教具设 备 材 料教材、教学课件、多媒体设备及数控车床课后记第三节简化编程和刀具补偿功能一、单一固定循环指令1、内、外径切削循环指令（G90）格式：切削圆柱面：G90 X（U）_ Z（W）_（F_）；其中X，Z（U，W）为外径、内径切削终点坐标如图6-11所示，G90指令循环动作G90 X50.0 Z-30.0 F_；相当于G00 X50.0； G01 Z-30.0 F_； 图7-11固定循环X65.0；2、端面切削循环指令（G94） 格式： G94 X（U）_ Z（W）_（F_）；其中X，Z（U，W）为端面切削终点坐标例：如图6-12所示的程序；G00 X85.0 Z10.0 T0101 M03；G01 G96 Z5.0 F3.0 S120；G94 X30.0 Z-5.0 F0.2；Z-10.0； 循环部分Z-15.0； G00 G97 X200.0 Z200.0 S450 T0100； M01； 图7-12；3、螺纹切削循环指令（G92） 格式： 圆柱螺纹：G92 X（U）_ Z（W）_ F_； 锥螺纹： G92 X（U）_ Z（W）_ R_ F_； 其中X，Z（U，W）为螺纹切削终点坐标；R为螺纹的锥度，其方向及尺寸的判定同G90中R值。例：如图6-13所示的程序；G00 X40.0 Z5.0；G92 X29.3 Z-42.0 F2.0； 图7-13 G92程序例X28.42； X27.82；X27.62；G00 X150.0 Z200.0；T I A N J I N中德培训中心天津中德职业技术学院 教 师 教 案教案 课程班级学期上课日期课时2累计课时教师审签课程类型专业基础课课程名称（章、节）第七章 第三节：简化编程和刀具补偿功能教学目的要 求一. 了解复合固定循环指令的基本内容二. 了解刀具补偿功能的基本内容三. 掌握并能运用复合固定循环和刀具补偿功能教学重点熟练掌握并能正确运用复合固定循环和刀具补偿功能 教学难点熟练掌握并能正确运用内外轮廓粗加工复合循环和刀具补偿功能主要教具设 备 材 料教材、教学课件、多媒体设备及数控车床课后记二、复合固定循环指令1、外径、内径粗加工循环指令（G71） 格式：G71 U d R e ； G71 P ns Q nf U u W w（F _ S _ T_）； 其中d：每次切削深度（半径值，无正负值符号） e：每次切削的退刀量 ns：精加工程序第一个程序段的序号 nf：精加工程序最后一个程序段的序号 u：X向的精加工余量 图7-14 G71内外径切削循环 w：Z向的精加工余量 G71循环指令的刀具切削路径如图6-14所示：2、精加工循环指令（G70） 格式：G70 P ns Q nf ； 其中 ns：循环开始的第一个程序段的序号 n循环结束最后一个程序段的序号注：在G71、G72程序段中的F、S、T指令都无效，只有在ns nf之间的程序段中的F、S、T指令有效；G70切削后刀具会回到G71G73的开始切削点；G71、G72循环切削之后必须使用G70指令执行精加工，以达到所要求的尺寸；在没有使用G71、G72指令时，G70指令不能使用。3、端面粗加工循环指令（G72） 格式：G72 W d Re； G72 P ns Q nf U u W w（F_S_ T_）； 其中d：每次Z向切削深度（无正负值符号） e：每次切削的退刀量 ns：精加工程序第一个程序段的序号 nf：精加工程序最后一个程序段的序号 u：X向的精加工余量 w：Z向的精加工余量 G72循环指令的刀具切削路径如图6-15所示： 图7-15 G72端面切削固定循环4、闭环切削循环指令（G73） 格式：G73 U i W k R d； G73 P ns Q nf U u W w（F_S_ T_）；其中i：X方向粗加工毛坯的预留量（半径值） k：Z方向粗加工毛坯的预留量（半径值） d：切削次数 ns：精加工程序第一个程序段的序号 nf：精加工程序最后一个程序段的序号 U：X向的精加工余量 W：Z向的精加工余量 G73循环指令的刀具切削路径如图6-16所示： 图7-16 G73闭环切削循环5、外径切槽循环指令（G75） 格式：G75 R e ； G75 X（U） Z（W） Pi Qk Rd Ff； 其中 e：退刀量 X：B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：进给量注意：i和k不需要正负号G75循环指令的刀具切削路径如图6-17所示：图7-17 G75外径切槽循环三、刀具补偿功能 在编程时，通常将车刀刀尖作为一点考虑（即假想刀尖位置），但实际上刀尖部分是带有圆角的（如图6-18所示） 。 图7-18 刀尖半径与假想我们编程时所指定的刀具轨迹就是假想刀尖的轨迹。在实际当中，以假想刀尖编程在加工端面或外圆时没有误差，但在进行倒角