数控车床编程基础 PPT课件

数控车床编程基础 数控车床是在普通车床的基础上发展和演变而来的 数控车床的编程 就是把零件加工工艺过程 工艺参数 机床位移量以及刀具位移量等信息 用数控系统所规定语言记录在程序单上的全过程 学习和掌握数控车床的编程并不难 但因编程的过程同时牵涉到零件加工的各个方面 故不具备一定的金属切削知识和加工工艺知识 想真正掌握好数控车床的编程就会比较困难 一名合格的数控车床工 首先应该是一名合格的普通车工 因而学习和掌握普通车床的切削知识 工艺分析 刀具及几何参数 性能 切削用量等基本知识 积累一定的实践经验 熟悉零件的工艺要求 能正确处理工艺问题 是学习数控车床的编程和操作的基础 学习数控车床的编程 不仅要掌握程序编制的各方面基础知识 掌握数控系统所规定的有关程序结构 格式要求和各指令运用 还要有扎实的金属切削知识 较全面的工艺分析 处理能力 才能快速准确地编制出各种零件的加工程序 1 一 数控加工与数控编程数控加工的定义数控加工是指在数控机床上自动加工零件的一种工艺方法 数控加工的实质是 数控机床按照事先编制好的加工程序并通过数字控制过程 自动完成零件的加工 数控加工的内容 一般来说 数控加工流程如图2 1所示 主要包括以下几方面的内容 1 分析图样 确定加工方案 对所要加工的零件进行技术要求分析 选择合适的加工方式 再根据加工方式选择合适的数控加工机床 2 工件的定位与装夹根据零件的加工要求 选择合理的定位基准 并根据零件批量 精度及加工成本选择合适的夹具 完成工件的装夹与找正 3 刀具的选择与安装根据零件的加工工艺性与结构工艺性 选择合适的刀具材料与刀具种类 完成刀具的安装与对刀 并将对刀所得参数正确设定在数控系统中 4 编制数控加工程序根据零件的加工要求 对零件进行编程 并经初步校验后 将这些程序通过控制介质或手动方式输入机床数控系统 5 试切削 试运行并校验数控加工程序对所输入的程序进行试运行 并进行首件试切削 试切削一方面用来对加工程序进行最后的校验 另一方面用来校验工件的加工精度 6 数控加工当试切削的首件经检验合格并确认加工程序正确无误后 便可进入数控加工阶段 7 工件的验收与质量误差分析工件入库前 先进行工件的检验 并通过质量分析 找正误差产生的原因 提出纠正误差的措施 2 3 数控编程和定义为了使数控机床能根据零件加工的要求进行操作 必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统 这种数控系统可以识别的指令集称为程序 制作程序的过程称为数控编程 数控编程的过程不仅仅指编写数控加工指令的过程 它包括从零件分析开始 经编写加工指令到制成控制介质以及程序校验的全过程 在编程前 首先要进行零件的加工工艺分析 确定加工工艺路线 工艺参数 刀具的运动轨迹 位移量 切削参数以及各项其他功能 如换 转 刀 主轴正反转及停止 切削液开关等 然后 根据数控机床规定的指令及程序格式 编写加工程序单 再将程序单中的内容记录在控制介质上 如软盘 移动存储器 硬盘 并经检查无误后 采用手工输入方式或计算机传输方式输入机床的数控装置中 从而指挥机床加工零件 3 4 数控编程的内容与步骤数控编程的步骤如图2 2所示 其内容主要有以下几个方面 1 分析零件图样零件轮廓分析 零件尺寸精度 形位精度 表面粗糙度 技术要求的分析 零件材料 热处理等要求的分析 2 确定加工工艺选择加工方案 确定加工路线 选择定位与夹紧方式 选择刀具 选择各项切削参数 选择对刀点 转刀点等 3 数值计算选择编程坐标系原点 对零件轮廓上各基点进行准确的数值计算 为编程单做好准备 4 编写加工程序单根据数控机床规定的指令及程序格式编写加工程序单 5 制作控制介质简单的数控加工程序 可直接通过键盘进行手工输入 当需要自动输入加工程序时 必须预先制作控制介质 现在大多数程序采用软盘 移动存储器 硬盘作为存储介质 采用计算机传输进行自动输入 目前 老式的穿孔纸带已很少使用了 6 程序校验加工程序必须经过校验并确认无误后才能使用 程序校验一般采用机床空运行的方式进行 有图形显示功能的机床可直接在CRT显示屏上进行校验 另外还可采用计算机数控模拟方式进行校验 4 二 数控编程的分类数控编程可分为手工编程和自动编程两类 1 手工编程是所有编制加工程序的全个过程 即图样分析 工艺处理 数值计算 编写程序单 制作控制介质 程序校验都是由手工来完成 手工编程不需要计算机 编程器 编程软件等辅助设备 只要有合格的编程人员即可完成 手工编程具有编程简单 及时的优点 但其缺点是不宜对复杂曲线或三维曲面轮廓进行编程 手工编程比较适合批量较大 形状简单 计算方便 轮廓由直线或圆弧组成的零件的加工 对于形状复杂的零件 特别是具有非圆曲线 列表曲线及三维曲面的零件 采用手工编程则比较困难 2 自动编程自动编程是指通过计算机自动编程数控加工程序的过程 自动编程的优点是效率高 程序正确性好 自动编程由计算机替代人完成复杂的坐标计算和书写程序单的工作 它可以解决许多手工编程无法完成的复杂零件编程的难题 其缺点是必须具备自动编程系统或编程软件 实现自动编程的方法主要有语言式自动编程和图形交互自动编程两种 前者是通过高级语言的形式 表示出全部加工内容 计算机采用批处理方式 一次性处理 输出加工程序 后者是采用人机对话的处理方式 利用CAD CAM功能生成加工程序 CAD CAM软件编程与加工过程 图样分析 工艺分析 三维造型 生成刀具轨迹 后置处理生成加工程序 程序校验 程序传输并进行加工 当前常用的数控车床自动编程软件有 Masteream数控车床编程软件 Caxa数控车床编程软件等 自动编程的硬件与软件配置费用较高 在加工中心 数控铣床上应用较多 在数控车床上应用较少 5 三 数控车床的坐标系机床坐标系机床坐标系在数控机床上加工零件 机床的动作是由数控系统发出的指令来控制的 为了确定刀架 工件 的运动方向和移动距离 就要在机床上建立一个坐标系 这个坐标系就称为机床坐标系 它是一个标准坐标系 2 机床坐标系的规定数控车床的加工操作主要分为刀具的运动和工件的运动两部分 因此 在确定机床坐标系的方向时规定 永远假定刀具相对于静止的工件运动 数控车床的坐标系采用符合右手定则规定的笛卡儿坐标系 见图2 03 对于机床坐标系的方向 统一规定增大工件与刀具间距离的方向为正方向 图2 03左图所示大拇指的方向为X轴的正方向 食指指向为Y轴的正方向 中指指向为Z轴的正方向 图2 3右图则规定了转动轴A B C转动的正方向 对工件旋转的主轴 如车床主轴 其正转方向 C 与 C方向相反 对前置刀架式各类车床 现称的 正转 按标准应为反转 C 其 正转 系指习惯上的俗称 6 7 3 机床坐标系的方向 1 Z坐标方向Z坐标坐标的运动由主要传递切削动力的主轴所决定 对任何具有旋转主轴的机床 其主轴及主轴轴线平行的坐标轴都称为Z坐标轴 简称Z轴 根据坐标系正方向的确定原则 刀具远离工件的方向为该轴的正方向 2 X坐标方向X坐标一般为水平方向并垂直Z轴 对工件旋转的机床 如车床 X坐标方向规定在工件的径向上且平行于车床的横导轨 同时也规定其刀具远离工件的方向为X轴的正方向 3 Y坐标方向及确定各轴的方法Y坐标垂直于X轴 Z轴 按照右手笛卡儿坐标系确定机床坐标系中各坐标轴时 应根据主轴先确定Z轴 然后再确定X轴 最后确定Y轴 数控车床坐标系如图2 4及2 5所示 8 9 10 2 数控车床坐标系中的各原点数控车床的坐标系 包括坐标系 坐标原点和运动方向 对于数控加工和编程的是一个十分重要的概念 每一个数控机床的编程者 操作者必须对数控车床的坐标系统有一个完全而正确的理解 现将数控车床的一些主要的原点 图2 06 及其机坐标系和编程人材坐标系介绍如下 1 主轴2 机床原点3 卡盘4 工件5 5 工件编程原点6 程序原点7 机械原点图2 6坐标系中的原点 11 1机床原点机床原点也称为机床零位 它的位置通常收机床制造厂确定 数控车床的机床坐标系原点的位置大多规定在其主轴轴心的线与装夹卡盘法兰盘端面的交点上 该原点是确定机床固定原点的基准 见图2 06中2点 2机械原点 机械零点 机械原点又称为机床固定原点或机床参考点 机械原点为车床上的固定位置 通常设置在X轴和Z轴的正向的最大行程处 见图2 06中7点 该点至机床原点要在其进给轴方向上的距离在机床出厂时已准确确定 利用系统所指定自动返回机械原点指令 GSK980T为G28 可以使指令的轴自动返回机械零点 全自动或高档型的数控车床都设有机械原点 但一般的经济型或改造的数控车床上没有安装机械原点 数控车床设置机械原点的目的主要是 需要时便于将刀具或刀架自动返回该点 若程序加工起点与机械原点一致 可执行自动返回程序加工起点 若程序加工起点与机械原点不一致 可通过快速定位指令或回程起点方式回程序加工起点 可作为进给位置反馈的测量基准点 3工件编程原点在工件坐标系上 确定工件轮廓坐标值的计算和编程的原点 称为工件编程点 它属于一个浮动坐标系 以它为原点建立一个直角坐标系来进行数值的换算 在数控车床上 一般将工件编程原点设在零件的轴心线和零件两边端面的交点上 如图2 06中的5 5 两点 确定工件编程原点的原则 工件编程原点的位置在给定的图样上应为已知 在该点建立的坐标中 各几何要素关系应简洁明了 便于坐标值的确定 便于程序原点的设定 4程序原点程序原点指刀具 刀尖 在加工程序执行的起点 又称程序起点 程序原点的位置是以工件的编程原点位相对的 一般情况下 一个零件加工完毕 刀具返回程序原点位置 等候命令执行下一个零件的加工 程序原点的位置设定方法 详见后面的机床操作说明 12 四 加工程序的结构与格式 加工程序就是一系列指令有序的集合 通过这些指令 使刀具按直线 圆弧或其他曲线运动 以先完成切削加工 同时控制主轴的正反 停止 切削的开关 自动换刀装置和中拖板 大拖板的动作等等 每一种数控系统 根据系统本身的特点与编程的需要 都规定有一定的程序格式 因些 编程人员必须严格按照机床 系统 说明书规定的格式进行编程 但加工程序的基本格式是相同的 程序的组成一个完整的程序由程序名称 内容部份和结束部份组成 如下例所示O0001 程序名部份N10G00X100Z100 N20T0101M03S1 N30G90X45Z 50F100 内容部份 N200G00X100Z100M05 N210M30 结束部份 13 1 程序名部份每一个存储在系统存储器中的程序都需要指定一个程序号 以便相互区别 这种用于区别零件加工程序的代号称为程序号 因为程序号是加工程序开始部份的识别标记 又称为程序名 所以 同一数控系统中的程序号 名 不能重复 程序号写在程序的最前面 必须单独占一行 书写格式为 O 其中O为地址符 其后为4位数字数值从0000 9999 在书写时其数字前的零可以省略不写 如O0020 可写成O20 2 内容部分内容部分是整个加工程序的核心 它由许多程序段组成 每个程序段由一个或多个指令字构成 表示数控机床中除程序结束外的全部动作 3 结束部份结束部份由程序结束指令构成 它必须写在程序的最后 可以作为程序结束标记的M指令有M02和M30 它们代表零件加工程序的结束 为了保证最后程序的正常执行 通常要求M02或M30单独占一行 14 程序段的组成1 程序段的基本格式程序段是程序的基本组成部份 每个程序段由若干个地址字构成 而地址字又由表示地址的英文字母 特殊文字和数字构成 如X20 G73等 程序段格式是指在一个程序段中 字 字符 数据的排列 书写方式和顺序 通常情况下 程序段格式有可变程序段 使用分隔符的程序段 固定程序段格式三种 后面两种程序段格式除在线切割机床加工时 还使用分隔符的 3B 或 4B 指令格外 其他已很小见到了 所以 本节主要介绍可变程序段格式 可变程序段格式如下 NGXZFSTMLF程序准备尺寸进给主轴刀具辅助结束段号功能字功能功能功能功能标记例 N100G03X40Z 50F100S800T01M03 15 2程序段号与程序段结束程序段号N由地址符N和其后2 3位数组成 程序段号 例如N50表示程序用于程序中的第5段程序 数控车床在读取某段程序时 该程序段号由屏幕显示 以便操作者了解和检查程序运行和执行情况 程序段号也可以由数控系统自动生成 程序段号的递增量值为10 以便在修改程序时方便进行 插入 在GSK980T系统编程中可省略 程序段结束标记 本书中一律以符号 表示程序段结束 16 五 坐标值的确定在编制加工程序时 为了准确描述刀具运动轨迹 除正确使用准备功能字外 还要有符合图纸轮廓的地址及坐标值 要正确识读零件图纸中各坐标点的坐标值 首先就要确定工件编程的坐标原点 以此建立一个直角坐标系 来进行各坐标点的坐标值的确定 1绝对坐标值在直角坐标系中 所有的坐标点以直角中的原点 工件编程原点 为固定的原点 作为坐标位置的起点 0 0 如图2 7中 O1 O2是分别建立在工件上两个不同的工件编程原点 并以之计算各坐标值 箭头所指的方向为正方向 绝对坐标值是指某坐标点到工件编程原点之间的垂直距离 用X代表径向 Z代表轴向 且X向在直径编程时为直径量 实际距离的2倍 2增量 相对 坐标值增量坐标值指在坐标系中 运动轨迹的终点坐标是以起点计量的 各坐标点的坐标值是相对于前点所在的位置之间的距离 径向用U表示 轴向用W表示 图2 7中的各点的增量坐标值以加工顺序从以上各点坐标值看出 各点的增量坐标值都是相对于前一个点的位置而言的 而不是象绝对坐标值那样各点都是相对于工件编程原点而言的 例 如图2 7 17 图2 7 18 图2 7各坐标值如下表 19 20 六 数控系统常用的功能 数控车床的基本功能包括准备功能 G功能 辅助功能 M功能 进给功能 F功能 刀具功能 T功能 和主轴功能 S功能 准备功能 G功能 准备功能是数控机床完成某些准备动作的指令 由地址符G和后面的两位数字组成 从G00 G99共有100种功能 用以指令机床不同的动作 从G00 G99虽有100种G指令 但并不是每种指令都有实际意义 有些在国际标准 ISO 及我国原机械工业部相关中并没有指令其功能 这些指令主要用于将来修改其标准时指定新的功能 还有些指令即使修改标准时也永不指定其功能 这些指定可由机床设计者根据需要自行规定其功能 但必须在机床的出厂说明书中予以说明 G代码有单次G代码和模态G代码之分 单次G代码只限于在指令的程序段中有效 而模态G代码在同组G代码出现之兴前 其代码一直有效 GSK980T数车 G代码表 21 22 2 辅助功能 M功能 它由地址符M和后面的两位数字组成 从M00 M99共100种 辅助功能主要控制机床系统的各种辅助动作 如机床系统的电源开 关 冷却液的开 关 主轴的正 反 停止及程序的结束等 M代码 M03 主轴正转 M04 主轴反转 M08冷却液开 M09 冷却液关 不输出信号 M32 润滑开 M33 润滑关 不输出信号 M10 备用 M11备用关 不输出信号 M00 程序暂停 按 循环起动 程序继续执行 M30 程序结束 程序返回开始 23 在同一程序段中 即有M指令又有其他指令 M指令与其他指令执行的先后次序由机床系统参数设定 因此 为保证程序以正确的次序执行 有很多M指令 如M30 M02等 最好以单独的程序段进行编程 M功能其标准的程序与G功能指令一样不高 指令代码少 不指定和永不指定代码多 因此M功能常因数控系统生产厂家及机床结构的差异和规格的不同而有所差别 因此编程人员必须熟悉具体所使用数控系统的M功能指令的功能 不可盲目套用 24 3 主轴功能 S功能 用以控制主轴转速的功能 由地址符S及其后面一组数字组成 1 一般经济型数控车床一般用1位或2位约定的代码数字来控制主轴某一档的高速或低速 GSK980T数控系统 对应机床提供的6级主轴机械换档 每个档位有高速档和低速档 S1指定低档 S2指定高档 例 想要指定车床每分钟560正转 则先将车床变速档位打在1120 560档位上 手动 编程时只需在程序段中输入指令S1 M03 即可实现转速要求 其余转速可类推 2 对具有无级调速功能的数控车床 则可由后续数字直接指令其主轴的转速 r min 用G97准备功能来指定 例 G97S1000 主轴转速为1000r min 3 恒线速度 在加工某些非圆柱体表面时 为了保证工件的表面质量 主轴需要满足其线速度恒定不变的要求 而自动实时调整转速 这种功能称为恒线速度 m min 用准备功能G96来指定 例 G96S100 主轴恒线速度为100m min 在编程时 主轴转速不允许用负值来表示 但允许用S0使转速停止 在实际操作过程中 可通过机床作面板上的主轴倍率开关来对主轴转速值进行修正 其调整范围一般为50 120 25 4 进给功能 F功能 用来指定刀具相对于工件运动速度的功能 由地址符F的后面数字组成 根据加工需要 进给功能分为每分钟进给和每转进给两种 并以其对应的功能字进行转换 1 每分钟进给即刀具每分钟走的距离 单位为mm min 与车床转速快慢无关 其进给速度不随主轴转速的变化而变化 这和普通车床的进给量慨念有区别 这种方式用G98配合指令 或不用指令 现大部份经济型车床都采用这种进给方式来指令 F值 车床转速 所选用进给量 例 如车削一外圆 主轴转速分别定为800r mim和1200r mim 进给量分别选0 3 r和0 1 r 则 F 800 0 3 240mm mimF 1200 0 1 120mm mim例 G01X25Z 30F100 进给速度为100mm min 2 每转进给即车床主轴每转1圈 刀具向进给方向移动的距离 单位为mm r 主轴每转刀具的进给量用F后续的数值直接指令 用G99配合指令 例G99G01x25z 30F0 3 进给速度为0 3mm r 在编程时 进给速度不允许用负值来表示 一般也不允许用F0来控制进给停止 但在除车削螺纹外的实际操作过程中 均可通过操作机床面扳上的进给倍率开关来对进给速度值进行实时修正 这时 通过倍率开关 可以控制其进给速度的值为0 至于机床开始与结束进给过程的加速 减速运动 则由数控系统自动实现 编程时不用考虑 26 5 刀具功能 T功能 用于指令加工中所用刀具号及自动补偿偏组号的地址字 其自动补偿内容主要指刀具刀位偏差及刀具半径补偿 在数控车床中 对地址符T及后续数字主要有以下两种规定 两位数的规定首先数字表示刀具号 常用0 8共9个数字 其中0表示不转刀 未位刀具补偿的编组号 常用0 8共9个数字 其中0表示不执行刀补 补偿量为零 例 T30 表示将3号刀转到切削位置上 不执行刀补 补偿值为零 例 T11 表示将1号刀转到切削位置上 并执行第一组刀具补偿值 2 四位数的规定对刀具较多的数控车床或车削中心 其数控系统一般规定 其后读数字为4位数 前2位为刀具号 后2位为刀具补偿的编组号或同时为刀尖圆弧半径补偿的编组号 如本书介绍的GSK980T系统就采用四位数的规定 例 T0100 表示将1号刀转到切削位置上 不执行刀补 补偿量为零 T0101 表示将1号刀转到切削位置上 并执行第1组刀具补偿值 27 6 常用功能指令的属性 1 指令分组所谓指令分组 就是将系统中不能同时执行的指令分为一组 并以编程区别 例如G00G01G02G03就属于同组指令 其编号为1组 类似的同组指令还有很多详见G代码指令一览表 同组指令具有相互取代作用 同一组指令在一个程序段内只有一个生效 当在同一程序段内出现两个或两个以上的同组指令时 只执行其最后输入的指令 有的机床此时会出现系统报警 在于不同组的指令 在同一程序内可以进行不同的组合 如以下程序段所示 G96G90X30Z 10F100 是规范正确的程序段 所有指令均不同组 G01G02G03X30Z 10 是不规范的程序段 其中 G01G02G03J是同组指令 28 2 模态指令模态指令 又称为续效指令 表示该指令在某个程序段中一经指 定 在接下来的程序段中将持续有效 直到出现同组的另一个指令时 该指令才失效 如常用的G00G01 G03及F S T等指令 模态指令的出现 避免了在程序中出现大量的重复指令 使程序变得清晰明了 同样 当尺寸功能字在前后程序段中出现重复 则该尺寸地址字也可以省略 如下程序段中 有下划线的指令 则可以省略其书写和输入 G01X20Z 20F150G01X25Z 20F150G03X25Z 40R20F100 漏了下画线 可缩写成 G01X20Z 20F150 X25 G03Z 40R20F100 29 3 非模态指令仅在偏入的程序段内中才有效的指令段为非模态指令 或称为非续效指令 如G指令中的G04指令 M指令中的G00指令等 4 开机默认指令为了避免编程人员出现指令遗漏 数控系统中对每一组的指令 都选取其中的一个作为开机默认指令 此指令在开机或系统复位时可以自动生效 常见的开机默认指令有G96G97G98G99等 如车床已设置了G98 即默认了进给量为每分钟进给 例 G01X30Z 30F100 在程序段中不用编写G98 当电源接通时 系统处于这个G98代码状态 进给量为每分钟进给 30 习题2 1简述数控车床的基本功能 2 2归纳数控编程的内容与步骤 2 3模态指令与非模态指令在功能上有什么区别 2 4程序由几部份组成 31 一 G00 G01指令功能与编程 G00 快速定位指令G00指令的运行轨迹按快速定位进给速度运行 其移动速度由机床系统参数设定 先两轴Z X同步进给作斜线运动 走完较短的轴 再走完长的另一轴 格式 G00X U Z W 式中 G00 快速定位代号X Z 绝对值编程的目标 mm U W 增量值编程的目标点坐标 mm 32 走刀路线 如图2 1 2 2所示 程序语句 G00X100Z100 图2 1 33 程序语句 G00X80Z100 图2 2 34 G00应用实例 例 1 快速退刀 应退到安全位置 即用完一把刀 要调用另一把刀 转刀架时 刀架 刀具不与工件 机床相碰 程序结来后 便于测量 装卸工件 如图车内孔快速退刀 35 例 2 快速定位准备加工 应定位到离工件毛坯表面较近的位置 如图3 5准备加工外圆 程序语句 G00X83Z2 36 例3 如图3 6 准备加工内孔 程序语句 G00X28Z2 37 G01 直线插补指令首先简要介绍数控机床运动轨迹的插补原理 在数控机床的运动控制中 工作台 刀具 X Y Z轴的最小移动单位一个脉冲量 因此 刀具的运动轨迹是具有极小阶梯所组成的折线 数据点密化 例如 用数控机床加工直线AB 曲线CD 刀具是沿X轴移动一步或几步 一个或几个脉冲当量 X 再沿Y轴方向移动一步或几步 一个或几个脉冲当量 Y 直至到达目标点 从而合成所需的运动轨迹 直线或曲线 数控系统根据给定的直线 圆弧 曲线 函数 在理想的轨迹上的已知点之间 进行数据点密化 确定一些中间点的方法 称为插补 G01指令命令刀具在两坐标轴或三坐标轴以插补联动的方式 并按指定的进给速度作规定斜率的直线运动 指令格式 G01X U Z W F 式中 G01 直线插补代码 X Z 绝对值编程的目标点坐标 mm U W 增量值编程的目标点坐标 mm F 进给功能代码 38 走刀路线 如图所示 刀具移动直接连接起点A和终点B的一条直线 如果在G01程序前的其他程序段中没有F指令 而在G01程序段中也没有F指令 则机床不运动 F在没有新的指令以前总是有效的 因此不需要一一指定 39 程序实例1 试编写下图所示的工件精加工程序 程序语句简要说明O0001 程序名G00X100Z100 建立坐标系T0100M03S600 调用1号刀 主轴正转 转速600r mminG00X34Z2 刀具快速定伙位至工件毛项坯2mm处x15 快速至 15起刀点G01Z 10F100 车A B 15X10X32Z 25 车B C圆锥G00X100 Z100M05 快速退刀并停主轴M30 程序结束 40 程序实例2 加工如下图工件 毛坯尺寸 3材料45钢 41 程序语句 简要说明O0002 程序名G00X100Z100 建立坐标系T0100M03S600 调用90合金外圆刀 n 600r min G00X37Z2 快速定位工件毛坯尺寸附近 G01X16Z0F100 刀尖移到 16 0起点位置 X26Z 5 倒角C5 X与Z同行走斜线 Z 30 车 26 30外圆 X30Z 32 倒角C2 Z 50 车 30 20外圆 G00X100 Z100M05快速退刀 并停主轴 M30 程序结束 42 二 G02 G03指令功能与编程 G02 顺时针圆弧插补指令G03 逆时针圆弧插补指令圆弧插补的顺 逆方向的判断方法是根据右手定则方法将Y轴也加上去来考虑 观察者让Y轴的正方向指向自己 即沿Y轴的负方向看去 站在这样的位置上就可以判断X Z平面上圆弧的顺 逆了 43 圆弧顺 逆方向判断 44 编程格式 在车床上加工圆弧时 不仅要用G02 G03指出圆弧的顺 逆时针方向 用X U Z W 指定圆弧的终点坐标 而且还要指定圆弧的中心位置 常用指定圆心位置的方式两种 因而G02 G03的指令格式有两种 用I K指定圆心位置 指令格式 G02 G03X U Z W I K F 用圆弧半径R指定圆心位置 指令格式 G02 G03X U Z W R F 式中 X Z为圆弧半径终点绝对坐标值 U W为圆弧半径终点增量坐标值 R为圆弧半径 I K为圆弧的圆心相对其起点并分别在X轴 Z轴上的增量值 I值为半径量 K值为轴向长度 如图 45 46 47 G02R及I K编程举例 G02X50Z 27R45F60 G02X50Z 27I43 48K11 35F60 48 G03R及I K编程举例 G03X50Z 20R24F60 G03X50Z 20I8 89K 22 29F60 49 G02 G03圆弧插补指令应用示例 如图 毛坯规格 25 50 程序语句简要说明00003 程序名G00X100Z100 建立坐标系M03S800T0100 调用1号刀 n 800r mminG00X27Z2 快速定位G01X8Z0F100 刀尖移到起刀点G03X14Z 3R3 车R3圆弧G01Z 5 车 14外圆G02X24Z 10R5 车R5圆弧G01Z 15 车 24外圆G00X100 Z100M05 快速退刀M30 程序结束 51 52 三 G70 G71内外圆精 粗车固定循环指令 为更简化编程提供的固定循环 只要给出精加工尺寸形状的轨迹 便可以自动决定中途进行粗车 精车的刀具轨迹 G71 内外圆粗车循环 走刀路线 53 指令格式 G00X Z 刀具快速定位到工件毛坯尺寸附近G71U R 每次退刀刀尖离开已加工表面距离 mm 每刀吃刀深度ap mm G71P Q U W F 粗加工进给量 mm min 长度精加工余量 mm 直径精加工余量 mm 终点序号 NF 精加工形态程序群最后一个程序的顺序号始点序号 NS 精加工形态程序群第一个程序的顺序号N NS 精加工程序段 N NF 注1 在NS NF精加工程序段中 告诉车床工件的尺寸和形状 循环运动由P Q指定 Q的数值必须大于P的数值 注2 在顺序号NS的程序段中 可含G00 G01指令 但不能含有Z轴指令 注3 在NS NF间 X轴 Z轴必须都是单调增大或减少 注4 在NS NF间 不能调用子程序 54 G70 精加工循环指令粗车循环后 调用G70进行精加工循环 指令格式 G70P Q F 精加工进给量 NF NS 55 G71 G70指令编程应用实例 例 1 如图3 20零件 毛坯尺寸 80 100 材料为45号钢 56 程序简要说明O0004 G00X100Z100 T0101M03S600 调用1号90 合金外圆车刀n 600r minG00X83Z2 G71U3R1 每刀吃刀深度选择ap 3G71P1Q2U0 5W0F180粗车循环段从N1 N2 各阶台留0 5精车余量 长度没有留余量 粗车进给选择f 180 600 0 3mm r N1G00X26 快速将刀尖移到起始点 该段不允许含有Z轴指令 Z0 G01X30Z 2 直线插补 倒角C2Z 30 车 30 30的外圆X50Z 50 车圆锥G03X70Z 60R10 逆时针圆弧插之补 车R10圆弧N2Z 70 最终车 70 10外圆G00X100Z100M05 T0202M03S1200 调用精车合金外圆车刀 转速n 1200r minG00X83Z2 G70P1Q2F100精车N1 N2段 G00X100Z100M05 M30 程序结束 57 例 2 如图3 21毛坯尺寸 55 140 材料为45号钢 58 程序简要说明O0005 G00X100Z100 T0101M03S1700 G00X57Z2 G71U2R1 每刀吃刀深度ap 2G71P1Q2U0 5W0F180 N1G01X22 刀尖移到起点 22处Z0 刀尖移到右端起点面X24Z 1 倒角C1Z 20 车 24 20外圆X32W 30 车圆锥G02X48W 16R14 车R14圆弧N2G01W 14 终点G00X100Z100M05 T0202M03S21200 调用精车外圆刀 n 1200r mimG00X50Z2 G70P1Q2F80 精加工N1 N2段G00X100Z100M05 M30 59 四 G73封闭切削循环指令 仿形加工 按同一轨迹重复切削 切削刀具每次向前移动一次 因此对于锻造 铸造等粗加工已初步形成的毛坯 可以高效地加工 特点 可加工任何曲面 60 指令格式 G73U R 粗车分割次数最高点与最低点之差 最大直径 最小直径 2即选填最深apG73P Q U W F N NS G00或G01X 与G71 相同 N NF 61 指令意义 G73指令根据精车余量 退刀量 切削次数等数据自动计算出粗车偏移量 粗车的单次进刀量和粗车轨迹 每次切削的轨迹都是精车轨迹的偏移 切削轨迹逐步靠近精车轨迹 最后一次车削轨迹为按精车余量偏移的精车轨迹 G73的起点和终点相同 本指令适合用于成型毛坯的粗车 G73指令为非模态指令 62 G73 G70指令编程应用实例 例 图毛坯 35 90 材料为45号钢程序简要说明O0006 G00X100Z100 T0101M03S600 调用1号刀 K r 20 90 合金偏刀 转速n 600r minG00X38Z2 G73U11R0 005 U 毛坯 35 14 2 10 5分割5次 即5刀粗车完G73P1Q2U0 5W0F180 直径留0 5精车余量 长度不留精车余量N1G00X14 Z0 快速定位到倒角起点G01X16Z 1 倒角C1G03X25Z 32R16 车A B圆弧G02X30Z 53R16 车B C圆弧G01X26Z 65 车圆锥N2Z 70 车一段准备切断 26 5外圆G00X100Z100M05 快速退刀并停主轴T0202M03S1200 调用2号精车刀换高档转速n 1200r minG70P1Q2F100 精车N1 N2段G00X100Z100M05 M30 63 G73 G70指令编程与实操 课题 一 图 圆球毛坯 25塑棒料 64 工艺分析 无尺寸公差 形位公差要求 确定加工方案 1 夹毛坯伸长 2 1号外圆外仿刀 2号切刀 刀刃宽3mm 以右刀尖为对刀点 3 加工步骤 G73粗车 G70精车外轮廓 G01切断 切削用量 粗车外曲面Vc80M mmin精车外曲面Vc100M mminap1 5 2mmaP0 25mmf0 3mm rf0 1mm r提示 车削加工圆弧时 要准确判断出圆弧的顺 逆方向 正确设定精车时退刀点 65 课题 二 如图 配合件 1 2 毛坯 35mm塑棒料 66 1 工艺分析 形状复杂 有配合要求 2 确定加工方案 先加工图 1 后加工图 2 都用一次装夹方法安装工件 图 1 从左向右车 G73粗车 G70精车外轮廓 G01切断 图 2 先内后外 G71 G70粗 精车内孔 G73粗车 G70精车外轮廓 G01切断 切削用量 粗车内孔Vc100M mmin 精车内孔Vc150M mminaP1 1 5mmaP0 3 0 4mmf0 3mm rf0 08 0 1mm r粗车外曲面Vc80M mmin精车外曲面Vc100M mminap1 5 2mmaP0 5mmf0 3mm rf0 1mm r3 要求 两件满足过渡配合要求 R20外轮廓配合间隙小于0 1mm 67 课题 三 如图 小酒杯毛坯 35mm塑棒料或铝棒料 68 工艺分析 无尺寸公差 形位公差要求 确定加工方案 先内后外 夹毛坯伸长 1号外圆尖刀 2号切刀 3号内孔刀 加工步骤 钻孔 16 20 G71 G70车孔 G73 G70车外曲面 G01切断 切削用量 粗车内孔Vc100M mmin 精车内孔Vc150M mminaP1 1 5mmaP0 3 0 4mmf0 3mm rf0 08 0 1mm r粗车外曲面Vc80M mmin精车外曲面Vc100M mminap1 5 2mmaP0 5mmf0 3mm rf0 1mm r重点 内孔编程与加工 内孔刀的刃磨与安装 难点 钻孔深度 内曲面的编程与加工 内孔刀安装 目的 提高学习兴趣 撑握加工内外曲面的方法 69 五 G72径向粗车循环指令 指令意义 G72指令分三个部分 1 给定粗车时的切削量 退刀量和切削速度 主轴转速 刀具功能的程序段 2 给定定义精车轨迹的程序段区间 精车余量的程序段 3 定义精车轨迹的若干连续的程序段 执行G72时 这些程序段仅用于计算粗车的轨迹 实际并未被执行 系统根据精车轨迹 精车余量 进刀量 退刀量等数据自动计算粗加工路线 沿与Z轴平行的方向切削 通过多次进刀 切削 退刀的切削循环完成工件的粗加工 G72的起点和终点相同 本指令适用于非成型毛坯 棒料 开放式的径向切削成型粗车 70 指令格式 G72W R 粗车时z轴的退刀量 mm 粗车时Z轴的吃刀深度aP mm G72P Q U W F N ns G00或G01Z 不允许有X值 X 精加工起刀点N nf 71 走刀路线 G72循环加工轨迹如图所示 该轨迹与G71轨迹相似 不同之处在于该循环是沿着Z向进行分层切削的 注1 G72循环指令顺序号NS段中 不能含有X U 轴指令 注2 G72循环所加工的轮廓形状 必须采用单调递增或递减的形式 注3 被使用序号NS NF间的程序段中 不允子程序调用指令 72 G72指令应用例题 例1 如图 毛坯规格为 35棒料 73 程序简要说明O0007 G00X100Z100 T0100M03S800 G00X37Z2 G72W2 5R1 轴向ap 2 5mm退刀离开已加工表面1mm G72P1Q2V0 4W0 1F80 直径 长度分别留余量 0 4 0 1mm N1G00Z 15 精车z轴起刀点 X34 精车X轴起刀点 G01X30Z 5 车A B段圆锥 N2G03X0Z0R30 车B C段圆弧 G04R5 暂停5秒 M03S1200 G70P1Q2F100 精车N1 N2段 G00X100Z100M05 M30 74 例2 铸坯 锻坯 电弧切割坯件 需要切去大余量的端面 如图3 30毛坯规格为 90棒料 需切去长10mm的端面 75 程序说明O0008 G00X100Z100 M03S300T0100 调用一号端面刀 G00X85Z15 快速定位 G72W3R1 ap 3mm G72P1Q2V0W0F90 N1G01Z0 精车Z起刀点X85 精车X起刀点X0 切去10mm余量N2Z10 M30 76 例3 盘类工件的内孔径向切削 如图 齿轮 己锻造 28内孔 77 程序说明O0009 G00X100Z100 M03S500T0303 调用3号内孔刀G00X26Z2 定位准备车内孔G72W2 5R1 ap 2 5mm G72P1Q2V 0 5W0 1F50 N1G00Z 15 快速定位到精车起刀点 粗车退刀点 X30 G002X40Z 10R5 车R5圆弧N2G01Z0 车 40内孔M05 M03S800 G70P1Q2F80 精车N1 N2段 G00X100Z100M05 M30 78 G72指令编程与实操 课题 一 如图3 32毛坯现格 105mm 47mm 45 钢 79 G72课题 二 如图3 33 毛坯现格 80 35铸件 已铸出 18通孔 80 指令意义 径向 X 进刀循环复合轴向断续切削循环 从起点轴向 Z 进给 回退 再进给 直至切削到与切削终点Z轴坐标相同的位置 然后径向退刀 轴向回退至与起点Z轴坐标相同的位置 完成一次轴向切削循环 径向再次进刀后 进行下一次轴向切削循环 切削到切削终点后 返回起点 G74的起点和终点相同 轴向切槽复合循环完成 G74的径向进刀和轴向进刀方向由切削终点X U Z W 与起点的相对位置决定 此指令用于在工件端面加工环形槽或中心深孔 轴向断续切削起到断屑 及时排屑的作用 六 G74 端面深孔加工循环指令 81 走刀路径 82 指令格式 G74R 每次轴 Z 向进刀后的轴 Z 向退刀量 mm G74X U Z W P Q F f 轴 Z 向切削时 断续进 的进刀量 0 001mm 径向 X 位移量 0 001mm半径值 X与Z最终值 83 G74指令应用例题 例1 要在工件上钻 12 150深孔 程序说明O0010 T0303 调用安装在3号刀架上 12钻头以钻心为对刀点G00X0Z2 G74R2 G74Z 150Q5000F150钻头每次钻深5 后轴向退刀2 的循环钻削G00Z100M05 M30 注意 钻头安装轴线要与主轴轴线重合 钻孔时要浇注充分切削液 84 例2 如图程序O0011 G00X40Z5 G74R1 G74X20Z 20P3000Q5000F50 M30 85 七 G75 内外圆切槽循环指令 指令意义 轴向 Z 进刀循环复合径向断续切削循环 从起点径向 X 进给 回退 再进给 直至切削到与切削终点X轴坐标相同的位置 然后轴向退刀 径向回退至与起点X轴坐标相同的位置 完成一次径向切削循环 轴向再次进刀后 进行下一次径向切削循环 切削到切削终点后 返回起点 G75的起点和终点相同 径向切削复合循环完成 G75的轴向进刀和径向进刀方向由切削终点X U Z W 与起点的相对位置决定 此指令用于加工径向环形槽或圆柱面 径向断续切削起到断屑 及时排屑的作用 86 走刀路径 87 指令格式 G75R 径向退刀量 mm G75X u Z W P Q R F 进给量 可省略 横移量 um 切深值 um X Z最终值 mm 88 G75应用例题 如图 用G75指令加工零件中的槽 89 程序说明O0012 T0303M03S300 调用3号切刀 a 3 以右刀尖为对刀点G00X42Z 10 G75R2 径向退刀2 以便排屑G75X30Z 22P3000Q2500F20每次切深3 向左横移2 5 循环车至 30 15槽G00X100 Z100M05 M30 注意 1 横移量Q 切刀宽a 2 切断或切槽时进给量不宜太快 白钢刀切削f 0 1mm r 3 对刀点的确定 90 75指令编程与实操 G75课题 一 如图 毛坯规格为 55棒料 91 G75课题 二 如图 毛坯规格为 35棒料 92 八 G90内外圆单一固定粗加工循环指令 在有些特殊的粗加工中 由于切削量大 同一加工路线要反复切削多次 此时可利用固定循环功能 用一个程序可实现通常由3 10多个程序段才能完成的加工路线 并且重复切削时 只需改变数值 这个固定循环对简化程序非常有效 走刀路线 如图所示 93 指令格式 1 内外圆柱切削循环 G90 指令格式 G90X U Z W F 终点长度 每次切入的直径 94 2 圆锥切削循环 G90 指令格式 G90X U Z W R F 锥面切削始点与切削终点半径差 即R 大头直径 小头直径 2 走刀路线 如图所示 95 增量值指定时 地址U W R后续数值的符号和刀具轨迹的关系如图所示 U 0W 0R 0U 0W 0R 0a b 96 G90编程应用实例 例 1 如图所示 毛坯 105棒料 材料为45钢 97 程序简要说明O0013 G00X107Z2 快速定位接近工件G90X100Z 100F180 车 100 100外圆X95Z 90 X90 X85 X80 车 70 40外圆X75 X73 X70 X65Z 50 X60 X55 X50 X47 车 40 50外圆X44 X41 X40 G00X100Z100M05 M30 98 九 螺纹切削指令 GSK980TD具有多种螺纹切削功能 可加工英制 公制的单头 多头 变螺距螺纹与攻牙循环 螺纹退尾长度 角度可变 多重循环螺纹切削可单边切削 保护刀具 提高表面光洁度 螺纹功能包括 连续螺纹切削指令G32 变螺距螺纹切削指令G34 攻牙循环螺纹切削指令G33 螺纹循环切削指令G92 螺纹多重循环切削指令G76 99 一 数控车床车削螺纹的基本知识1 螺纹车削方法由于螺纹切削属于成型加工 为了保证螺距P和导程Ph 加工时主轴转一周 车刀的进给量必须等于螺纹的导程 进给量大 另外 螺纹车刀的强度一般较差 故螺纹牙型往往不是一次成形 需要多次进行切削 如欲提高表面质量 可增加几次光整加工 在数控车床上加工螺纹的方法有直进法 斜进法两种 如下页图所示 直进法适合加工导程较小的螺纹 一般情况选用范围在Ph2 100 图A直进法 图B斜进法 101 102 103 2 车螺纹前顶径的确定 1 高速车削三角形螺纹时 受车刀挤压后会使螺纹大径尺寸胀大 因此车螺纹前的外圆直径 应比螺纹大径小 当螺距为1 5 3mm时 外径一般可以小0 2 0 4mm 2 车削三角形内螺纹时 因为车刀切削时的挤压作用 内孔直径会缩小 车削塑性材料较明显 所以车削内螺纹前的孔径 D孔 应比内螺纹小径 D1 略大些 又由于内螺纹加工后的实际顶径允许大于D1的基本尺寸 所以实际生产中 普通螺纹在车内螺纹前孔径尺寸可以用下列公式计算 车削塑性金属 D孔 d p 车削脆性金属 D孔 d 1 05p 3 螺纹牙底直径 D D1 1 3P 4 牙深确定 0 65P 104 3 螺纹行程的确定在数控车床上加工螺纹时 由于机床伺服系统本身具有滞后特性 在螺纹起始段的停止段发生螺距不规则的现象 所以实际加工螺纹的走刀长度W应包括切入和切出的刀空行程量 如图所示 W L S1 S2S1 切入空程量 一般取2P S2 切出空程量 一般取0 5S1 或 P 105 4 切削螺纹注意事项1 使用螺纹切削功能机床必需安装主轴编码器 由No 110 No 111号参数设置主轴与编码器的传动比 切削螺纹时 系统收到主轴编码器一转信号才移动X轴或Z轴 开始螺纹切削 因此只要不改变主轴转速 可以分粗车 精车多次切削完成同一螺纹的加工 2 在切削螺纹中 进给速度倍率无效 固定在100 主轴倍率有效 主轴转速发生变化时 由于X轴 Z轴加减速的原因会使螺距产生误差 因此 螺纹切削时 不要进行主轴转速调整 更不要停止主轴 主轴停止将导致