数控车床编程与操作加工.ppt

数控车床编程 数控车床编程基础 一 数控车床编程特点 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 二 编程规则 1 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 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 即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的 2 增量值编程 3 混合编程 绝对值编程与增量值编程混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 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 2 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 二 坐标系统 数控车床是以机床主轴轴线方向为Z轴方向 刀具远离工件的方向为Z轴的正方向 X轴位于与工件安装面相平行的水平面内 垂直于工件旋转轴线的方向 且刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向 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 1 机床坐标系 2 工件坐标系 一般将工件坐标系的Z轴设成与机床主轴中心线重合 X轴设在工件的左端面或右端面 3 工件坐标系设定 G50XdZL 该FANUC 6T指令设定刀尖与工件原点的位置关系 三 对刀问题 对刀就是确定刀尖在工件坐标系中的位置 常用的对刀方法为试切法 根据试切后工件的尺寸确定刀尖的位置 三 有关编程代码说明 一 G功能 准备功能也称为G功能 或称G代码 它是用来指令机床动作方式的功能 准备功能是用地址G及其后面的数字来指令机床动作的 如用G00来指令运动坐标快速定位 表3 2为FANUC 0TD系统的准备功能G代码表 1 号表示电源接通时的G代码状态 2 00组的G代码为一次性G代码 3 一旦指定了G代码 一览表中没有的G代码显示报警信号 4 无论有几个不同组的G代码 都能在同一程序段内指令 如果同组的G代码在同一程序段内指令了2个以上时 后指令者有效 5 可按组号显示G代码 注 1 绝对坐标G90它是加工程序的第一条指令 以便后面给出起刀点 3 起刀点和换刀点设置以绝对坐标方式给出换刀时刀尖的位置 2 相对坐标G91螺纹加工 循环加工 子程序调用须用相对坐标编程 对于CK0630型数控车床 其控制系统为FANUCOET A指令为 G92XZ 对于FANUC 6T控制系统其指令为 G50XZ 4 快速点位运动G00XZ 绝对坐标编程为 G00X40 0Z6 0 相对坐标编程为 G00U 40 0W 84 0 这个命令把刀具从当前位置移动到命令指定的位置 在绝对坐标方式下 或者移动到某个距离处 在增量坐标方式下 1 非直线切削形式的定位我们的定义是 采用独立的快速移动速率来决定每一个轴的位置 刀具路径不是直线 根据到达的顺序 机器轴依次停止在命令指定的位置 定位方式 2 直线定位刀具路径类似直线切削 G01 那样 以最短的时间 不超过每一个轴快速移动速率 定位于要求的位置 5 直线插补G01XZF 绝对坐标编程为 G01X40 0Z 80 0F0 4 相对坐标编程为 G01U0 0W 80 0F0 4 直线插补以直线方式和命令给定的移动速率从当前位置移动到命令位置 6 圆弧插补指令G2 G3 1 用圆弧半径R指定圆心位置编程 G2 或G3 XZRF 绝对 G2 或G3 UWRF 相对 2 用I K指定圆心位置的编程 G2 或G3 XZIKF 绝对 G2 或G3 UWIKF 相对 X Z是圆弧终点的坐标值 I K是圆心相对于圆弧起点的坐标值 U K是终点相对始点的坐标值 R是圆弧的半径值 A 绝对坐标编程 1 顺圆插补G02 半径法 G02X60 0Z 23 0R23 F30 圆心法 G02X60 0Z 23 0I23 K0F30 B 相对坐标编程 半径法 G02U46 0W 23 0R23 F30 圆心法 G02U46 0W 23 0I23 K0F30 2 逆圆插补G03 A 绝对坐标编程 半径法 G03X60 0Z 30 0R30F30 圆心法 G03X60 0Z 30 0I0K 30F30 B 相对坐标编程 半径法 G03U60 0W 30 0R30F30 圆心法 G03U60 0W 30 0I0K 30F30 7 进给暂停G04X P X值可输入两位整数 P值可输入四位整数 表示延迟时间 单位为 毫 秒 主要用于车削环槽 不通孔和自动加工螺纹等场合 G98 G99 G04P1000 G98 G99 G04X1 0 8 回参考点检验 G28 输入格式 G28X U Z W T00 1 X U 和Z W 为中间点的坐标 2 T00 刀具复位 指令必须写在G28指令的同一程序段或该程序段之前 自动回原点指令使刀具自动返回机械原点或经某一中间点回机械原点 如图3 20和图3 21所示 9 整数导程螺纹切削 G32 G32X U Z W F F 螺纹导程设置 mm 在编制切螺纹程序时应当带主轴转速RPM均匀控制的功能 G97 并且要考虑螺纹部分的某些特性 在螺纹切削方式下移动速率控制和主轴速率控制功能将被忽略 而且在送进保持按钮起作用时 其移动进程在完成一个切削循环后就停止了 例1如图3 10所示的圆柱螺纹 螺纹导程为1 5mm G00Z104 0X29 3ap1 0 35G32Z56 0F1 5G00X40 0Z104 0X28 9ap2 0 2G32Z56 0F1 5G00X40 0Z104 0X28 5ap2 0 2 例2如图3 11所示的圆锥螺纹 螺纹导程为3 5mm 1 2mm 2 1mm 每次背刀量为1mm G00X12 0G32X41 0W 43 0F3 5G00X50 0W43 0X10 0G32X39 0W 43 0W43 0 10 刀具偏置功能 G40 G41 G42 1 格式G41X Z G42X Z 在刀具刃是尖利时 切削进程按照程序指定的形状执行不会发生问题 不过 真实的刀具刃是由圆弧构成的 刀尖半径 就像上图所示 在圆弧插补和攻螺纹的情况下刀尖半径会带来误差 2 偏置功能 补偿的原则取决于刀尖圆弧中心的动向 它总是与切削表面法向里的半径矢量不重合 因此 补偿的基准点是刀尖中心 通常 刀具长度和刀尖半径的补偿是按一个假想的刀刃为基准 因此为测量带来一些困难 把这个原则用于刀具补偿 应当分别以X和Z的基准点来测量刀具长度刀尖半径R 以及用于假想刀尖半径补偿所需的刀尖形式数 0 9 这些内容应当事前输入刀具偏置文件 刀尖半径偏置 应当用G00或者G01功能来下达命令或取消 不论这个命令是不是带圆弧插补 刀不会正确移动 导致它逐渐偏离所执行的路径 因此 刀尖半径偏置的命令应当在切削进程启动之前完成 并且能够防止从工件外部起刀带来的过切现象 反之 要在切削进程之后用移动命令来执行偏置的取消过 11 工件坐标系设定指令主轴最高转速的设定 工件坐标系设定指令以程序原点为工件坐标系的中心 原点 指定刀具出发点的坐标值 如图3 19所示 图3 19G50设定工作坐标系 输入格式 G50XZ 其中XZ为刀具出发点的坐标 如图3 19所示 G50 S 中S为主轴最高转速 G50 11 工件坐标系选择 G54 G59 1 格式G54X Z 2 功能 通过使用G54 G59命令 来将机床坐标系的一个任意点 工件原点偏移值 赋予1221 1226的参数 并设置工件坐标系 1 6 该参数与G代码要相对应如下 工件坐标系1 G54 工件原点返回偏移值 参数1221工件坐标系2 G55 工件原点返回偏移值 参数1222工件坐标系3 G56 工件原点返回偏移值 参数1223工件坐标系4 G57 工件原点返回偏移值 参数1224工件坐标系5 G58 工件原点返回偏移值 参数1225工件坐标系6 G59 工件原点返回偏移值 参数1226在接通电源和完成了原点返回后 系统自动选择工件坐标系1 G54 在有 模态 命令对这些坐标做出改变之前 它们将保持其有效性 除了这些设置步骤外 系统中还有一参数可立刻变更G54 G59的参数 工件外部的原点偏置值能够用1220号参数来传递 12 精加工循环 G70 1 格式 G70P ns Q nf ns 精加工形状程序的第一个段号 nf 精加工形状程序的最后一个段号 2 功能 用G71 G72或G73粗车削后 G70精车削 12 外圆粗车固定循环 G71 G71U d R e G71P ns Q nf U u W w F f S s T t N ns F 从序号ns至nf的程序段 指定A及B间的移动指令 S T N nf d 切削深度 半径指定 不指定正负符号 切削方向依照AA 的方向决定 在另一个值指定前不会改变 FANUC系统参数 NO 0717 指定 1 格式 e 退刀行程本指定是状态指定 在另一个值指定前不会改变 FANUC系统参数 NO 0718 指定 ns 精加工形状程序的第一个段号 nf 精加工形状程序的最后一个段号 u X方向精加工预留量的距离及方向 直径 半径 w Z方向精加工预留量的距离及方向 如果在下图用程序决定A至A 至B的精加工形状 用 d 切削深度 车掉指定的区域 留精加工预留量 u 2及 w 2 功能 13 端面车削固定循环 G72 如下图所示 除了是平行于X轴外 本循环与G71相同 1 格式 G72W d R e G72P ns Q nf U u W w F f S s T t t e ns nf u w f s及t的含义与G71相同 2 功能 14 成型加工复式循环 G73 G73U i W k R d G73P ns Q nf U u W w F f S s T t N ns 沿AA B的程序段号N nf i X轴方向退刀距离 半径指定 FANUC系统参数 NO 0719 指定 k Z轴方向退刀距离 半径指定 FANUC系统参数 NO 0720 指定 d 分割次数 1 格式 本功能用于重复切削一个逐渐变换的固定形式 用本循环 可有效的切削一个用粗加工段造或铸造等方式已经加工成型的工件 这个值与粗加工重复次数相同 FANUC系统参数 NO 0719 指定 ns 精加工形状程序的第一个段号 nf 精加工形状程序的最后一个段号 u X方向精加工预留量的距离及方向 直径 半径 w Z方向精加工预留量的距离及方向 2 功能 15 端面啄式钻孔循环 G74 G74R e G74X u Z w P i Q k R d F f e 后退量本指定是状态指定 在另一个值指定前不会改变 FANUC系统参数 NO 0722 指定 x B点的X坐标u 从a至b增量z c点的Z坐标w 从A至C增量 i X方向的移动量 k Z方向的移动量 1 格式 如下图所示在本循环可处理断削 如果省略X U 及P 结果只在Z轴操作 用于钻孔 d 在切削底部的刀具退刀量 d的符号一定是 但是 如果X U 及 I省略 可用所要的正负符号指定刀具退刀量 f 进给率 2 功能 16 外经 内径啄式钻孔循环 G75 以下指令操作如下图所示 除X用Z代替外与G74相同 在本循环可处理断削 可在X轴割槽及X轴啄式钻孔 1 格式 G75R e G75X u Z w P i Q k R d F f 2 功能 17 螺纹切削循环 G76 m 精加工重复次数 1至99 本指定是状态指定 在另一个值指定前不会改变 FANUC系统参数 NO 0723 指定 r 到角量 本指定是状态指定 在另一个值指定前不会改变 FANUC系统参数 NO 0109 指定 a 刀尖角度 可选择80度 60度 55度 30度 29度 0度 用2位数指定 本指定是状态指定 在另一个值指定前不会改变 FANUC系统参数 NO 0724 指定 如 P 02 m 12 r 60 a G76P m r a Q dmin R d G76X u Z w R i P k Q d F f 1 格式 dmin 最小切削深度 本指定是状态指定 在另一个值指定前不会改变 FANUC系统参数 NO 0726 指定 d 精加工余量 X U Z W 终点坐标 i 螺纹部分的半径差 如果i 0 可作一般直线螺纹切削 k 螺纹高度 螺纹部分半径之差 即螺纹切削起始点与切削终点的半径差 加工圆柱螺纹时 i 0 加工圆锥螺纹时 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 这个值在X轴方向用半径值指定 d 第一次的切削深度 半径值 l 螺纹导程 与G32 螺纹切削循环 复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务 它的进刀方法有利于改善刀具的切削条件 在编程中应优先考虑应用该指令 2 功能 3 举例 螺距为6mm G76P021260Q0 1R0 1 G76X60 64Z23R0F6P3 68Q1 8 18 内外直径的切削循环 G90 G90X U Z W R F 必须指定锥体的 R 值 切削功能的用法与直线切削循环类似 1 格式 直线切削循环 G90X U Z W F 按开关进入单一程序块方式 操作完成如图所示1 2 3 4路径的循环操作 U和W的正负号 在增量坐标程序里是根据1和2的方向改变的 锥体切削循环 2 功能 外园切削循环 1 U 0 W 0 R 0 2 U 0 W0 3 U0 4 U 0 W 0 R 0 19 螺纹切削循环 G92 1 格式 直螺纹切削循环 G92X U Z W F 螺纹范围和主轴RPM稳定控制 G97 类似于G32 切螺纹 在这个螺纹切削循环里 切螺纹的退刀有可能如 图9 9 操作 倒角长度根据所指派的参数在0 1L 12 7L的范围里设置为0 1L个单位 锥螺纹切削循环 G92X U Z W R F 2 功能 切削螺纹循环 G50X270 0Z260 0坐标设定G97S300主轴300r minT0101M03主轴正转G00X35 0Z104 0G92X29 2Z56 0F1 5切削循环1X28 6切削循环2X28 2切削循环3X28 04切削循环4G00X270 0Z260 0T0000M05回起刀点 主轴停M02程序结束 例3 车如3 12所示的圆柱螺纹 例4车如3 13所示的圆锥柱螺纹 G50X270 0Z260 0G97S300M03T0101G00X80 0Z62 0G92X49 6Z12 0R 5 0F2 0X48 7X48 1X47 5X47 1G00X270 0Z260 0T0000M05M02 20 台阶切削循环 G94 1 格式 平台阶切削循环 G94X U Z W F 锥台阶切削循环 G94X U Z W R F 2 功能 台阶切削 21 线速度控制 G96 G97 G97的功能是取消线速度控制 并且仅仅控制RPM的稳定 NC车床用调整步幅和修改RPM的方法让速率划分成 如低速和高速区 在每一个区内的速率可以自由改变 G96的功能是执行线速度控制 并且只通过改变RPM来控制相应的工件直径变化时维持稳定的切削速率 22 设置位移量 G98 G99 切削位移能够用G98代码来指派每分钟的位移 毫米 分 或者用G99代码来指派每转位移 毫米 转 这里G99的每转位移在NC车床里是用于编程的 每分钟的移动速率 毫米 分 每转位移速率 毫米 转 x主轴RPM 例5编制如图3 14所示零件的数控程序 已知毛坯 32mm 长度77mm N1G90T01N2G92X60 Z50 M03S1000 N3G00X34 Z0N4G01X0F110车端面N5G00Z2 N6X30 N7G01Z 55 F110车外圆 N8G28N9G29M06T02换切槽刀 N10G00X32 Z 12 以左刀尖对刀N11G91G36A1调用子程序A1车右端两个槽 N19G37A1子程序N20G01U 12 F80以增量方式径向车槽N21G04P1000槽刀径向移动暂停以使车削面光华N22G00U12 径向快速退刀N23W 8 轴向快速移至下一个槽的进刀点N24G01U 12 F80径向车槽N25G04P1000径向暂停N26G00U12 径向快退N27G38子程序结束 N12G90G00X32 Z 32 以左刀尖对刀N13G91G36A1调用子程序A1车左端两个槽 N19G37A1子程序N20G01U 12 F80以增量方式径向车槽N21G04P1000槽刀径向移动暂停以使车削面光华N22G00U12 径向快速退刀N23W 8 轴向快速移至下一个槽的进刀点N24G01U 12 F80径向车槽N25G04P1000径向暂停N26G00U12 径向快退N27G38子程序结束 N14G90G00Z 52 快速移至割断的进刀处N15G01X 0 5F80割断工件N16G28N17G29M05回换刀位 主轴停N18M02 图3 15所示 工件毛坯直径为d 加工目标直径为D 每次切深为S 则单边径向加工余量T d D 2 循环次数P T S 若车削长度为L 则循环程序为 G00X d 2s ZB循环起始位置BG91G81P T S 增量式进入循环G00U 4S径向进刀B至CG01W LF轴向切削C至DG01U2S径向退刀D至EG00WL轴向退刀E至FG80循环程序结束 例6如图3 16所示 用循环方式编制一个粗车外圆的加工程序 每次切深2mm 解 T 40 20 2 10mmS 2mm 则 P T S 10 2 5 N1T11N2G90G92X60 0Z100 0N3S600M03N4G00X44 0Z2 0N5G91G81P5N6G00U 8 0N7G01W 32 0F100N8U4 0N9G00W32 N10G80N11G90M05N12G00X60 0Z100 0N13M02 梯形组合循环 图3 16所示 工件毛坯直径为d 径向单边综余量为T 每次切深为S 切削长度分别为L1 L2 循环次数P T S 则循环程序为 G00X d 2T ZB循环起始位置BG91G81P T S 增量式进入循环G00U 2T 2S 径向进刀B至CG01W L1F轴向切削C至DG01U 2T Z L2F径向退刀D至EG00W L1 L2 轴向退刀E至FG80循环程序结束 例6编制如图3 18所示零件的加工程序 每次切深2mm 解 T 60 40 2 10mmP T S 10 2 5 N1G90T31N2G92X90 Z20 设刀尖起始位置N3M03S800N4G00X80 Z2 快进至循环起点N5G91G81P5增量进入循环N6G00U 24 径向进刀N7G01W 47 F100车柱面N8U20 W 40 车锥面N9G00W87 快速轴向退刀N10G80循环结束N11G90M05N12G00X90 Z20 快速退刀至起始位N13M02 二 M指令 例7在CK7815型数控车床上对图3 19 a 所示的零件进行精加工 图中 85mm不加工 要求编制 精加工程序 1 首先根据图纸要求按先主后次的加工原则 确定工艺路线 1 先从左至右切削外轮廓面 其路线为 倒角 切削螺纹的实际外圆 切削锥度部分 车削 62mm外圆 倒角 车 80mm外圆 切削圆弧部分 车削 80mm外围 3 车M48 1 5的螺纹 2 切3mm 45mm的槽 2 选择刀具并绘制刀具布置图 根据加工要求需选用三把刀具 如图3 19 b 所示 T01号外圆车刀 T02号切槽刀 T03号螺纹车刀 3 编制的程序 N0001G50X200 0Z350 0T01设定起刀点 N0002S630M03主轴正转 转速630r min N0003G00X41 8Z292 0M08快进至X 41 8mm Z 292mm 开切削液 N0004G01X47 8Z289 0F0 15工进至X 47 8mm Z 289mm 速度0 15mm r 倒角 Z227 0Z向工进至Z 227mm 精车 47 8mm螺纹外径 X50 0X向工进至X 50mm 退刀 X62 0W 60 0X向工进至X 62mm 退刀 Z向工进60mm 精车锥面 Z155 0Z向工进至Z 155mm 精车 62mm外圆 X78 0X向工进至X 78mm 退刀 X80 0W 1 0X向工进至X 80mm 退刀 Z向工进1mm 倒角 W 19 0 Z向工进19mm 精车 80mm外圆 N0005G02W 60 0I63 25K 30 0顺圆 Z向工进60mm 精车圆弧 N0006G01Z65 0Z向工进至Z 65mm 精车 80mm外圆 X90 0X向工进至X 90mm N0007G00X200 0Z350 0T01M09返回起刀点 取消刀具补偿 同时关切削液 N0008M06T02换刀 并进行刀具补偿 N0009S315M03主轴正转 转速315r min N0013G00X51 0X向快退至X 51mm 退刀 X200 0Z