《数控编程（第二版）》课件 第二章 FANUC系统数控车床编程

第一节概述一、FANUC-0i系统功能介绍1.准备功能指令字2.辅助功能指令表2-1准备功能指令表1-4辅助功能指令

FANUC0i系统准备功能的说明：

1)G代码有A、B和C三种系列。2)当电源接通或复位时，CNC进入清零状态，此时的开机默认代码在表中以符号“▲”表示。但此时，原来的G21或G20保持有效。3)除了G10和G11以外的00组G代码都是非模态G代码。4)当指定了没有在列表中的G代码，显示P/S010报警。5)不同组的G代码在同一程序段中可以指令多个。如果在同一程序段中指令了多个同组的G代码，仅执行最后指定的G代码。6)如果在固定循环中指令了01组的G代码，则固定循环取消，该功能与指令G80相同。7)G代码按组号显示。二、FANUC系统数控编程1.小数点编程2.米、英制编程G21/G203.平面选择指令G17/G18/G19数控编程时，数字单位以公制为例分为两种：一种是以毫米为单位，另一种是以脉冲当量即机床的最小输入单位为单位。现在大多数机床常用的脉冲当量为0.001mm。FANUC系统采用G21/G20来进行米、英制的切换，其中G21表示米制，而G20则表示英制。图2—1平面选择指令当机床坐标系及工件坐标系确定后，对应地就确定了三个坐标平面，即XY平面、ZX平面和YZ平面(见图2—1)。

4.绝对坐标与增量坐标在FANUC车床系统及部分国产系统中，一般情况下直接以地址符X、Z组成的坐标功能字表示绝对坐标，而用地址符U、W组成的坐标功能字表示增量坐标；有些情况也用准备功能G90/G91表示绝对值编程/增量值编程。绝对值编程时坐标地址符后的数值表示工件原点至该点间的矢量值。增量值编程时坐标地址符后的数值表示轮廓上前一点到该点的矢量值。

5.直径编程和半径编程

(1)直径编程数控程序中X轴的坐标值即为零件图上的直径值。例如在图2—2a中，A点和B点的坐标分别为A(30.0，80.0)，B(40.0，60.0)。

图2—2直径编程与半径编程(2)半径编程数控程序中X轴的坐标值为零件图上的半径值。例如在图2—2b中，A点和B点的坐标分别为A(15.0，80.0)，B(20.0,60.0)。第二节常用功能指令一、快速点定位(G00)

1.书写格式G00X／U

Z／W

；

2.说明1)X／U

Z／W

为目标点坐标；2)G00指令一般作为空行程；3)G00可以单坐标运动，也可以两坐标运动，两坐标运动时刀具先1:1两坐标联动，然后单坐标运动，如图2—3a所示；4)G00指令后不需给定进给速度，进给速度由参数设定。5)G00的实际速度受机床面板上的倍率开关控制。图2—3G00/G01指令二、直线插补(G01)1.书写格式G01X／U

Z／W

C/R

F

；2.说明1)X／U

Z／W

为目标点坐标；2)G01指令一般作为加工行程；3)G01可以单坐标运动，也可以两坐标联动，如图2—3b所示。图2—3G00/G01指令3.倒棱/倒圆编程使用倒棱功能可以简化倒棱程序。1)45°倒棱格式为：G01Z(W)bc±i；(Z→X，图2-4a)G01X(U)bc±k；(X→Z,图2-4b)b点的移动可用绝对或增量指令，进给路线为A→D→C。2)1／4圆角倒圆格式为：G01Z(W)bR±r；(Z→X,图2-4c)G01X(U)bR±r；(X→Z,图2-4d)b点的移动可用绝对或增量指令，进给路线为A→D→C。图2—4倒棱与倒圆例2-1倒棱(图2—5a)……N0010G01Z-12.0C2.0F0.4；N0020X50.0C-3.0；N0030Z-22.0；……例2-2倒圆(图2—5b)……N0010G01Z-15.0R3.0FO.4；N0020X55.0R-4.0；N0030Z-30.0；……a）b）图2—5倒棱与倒圆a）G01指令倒棱b）G01指令倒圆4.程序延时指令格式如下：G04X

；G04U

；G04P

；上述三种格式中，X

、U

和P

为指定延时时间间隔，用X

、U

可用整数或小数点指定延时时问，用P

时只能用整数指定延时时间。采用整数指定延时时间单位为ms，采用小数点指定时单位为s。(1)程序延时的应用1)钻孔加工到达孔底部时，设置延时时间，以保证孔底的钻孔质量。2)钻孔加工中途退刀后设置延时，以保证孔中铁屑充分排出。3)镗孔加工到达孔底部时，设置延时时间，以保证孔底的镗孔质量。4)车削加工在加工要求较高的零件轮廓终点设置延时，以保证该段轮廓的车削质量。如车槽、铣平面等场合，以提高表面质量。5)其他情况下设置延时，如自动棒料送料器送料时延时，以保证送料到位。(2)注意事项延时指令G04和刀具补偿指令G41／G42不能在同一段程序中指定。三、圆弧程序的编制1.数控车床所用圆弧插补指令(1)指令格式X（U)

Z（W)__

G02G03I__K__F__

R__F__；内容及字符的含义见表2-2。表2-2内容与字符含义表2.顺时针与逆时针的判别图2—6顺时针与逆时针的判别对于X—Z平面，先由X、Z轴判断Y轴(虽然大多数数控车床无Y轴)，然后逆着Y轴的正方向看，顺时针圆弧加工用G02，逆时针圆弧用G03。见图2—6。用X、Z或U、W指定圆弧的终点，是表示用绝对值或用增量值表示圆弧的终点，当用绝对值编程时，X、Z后续数字为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值。当采用增量值编程时，U、W后续数字为起点到终点的距离(参见图2—7圆弧终点坐标)。图2—7圆弧终点坐标3.圆弧中心坐标I、K的确定圆弧中心坐标是用地址I、K为圆弧起点到圆弧中心矢量值在X、Z方向的投影值。I为圆弧起点到圆弧中心在X方向的距离（用半径表示)。K为圆弧起点(现在点)至圆弧中心在Z方向上的距离。图2—8圆弧编程中的I、K值I、K是增量值，并带“+、-”号。I、K方向是从圆弧起点指向圆心，其正负取决于该方向与坐标轴方向之同异，相同者为正，反之为负(见图2—8圆弧起点与矢量方向)。4.圆弧半径的确定

圆弧半径R有正值与负值之分。当圆弧圆心角小于或等于180°（如图2—7中圆弧1）时，程序中的R用正值表示。当圆弧圆心角大于180°并小于360°（如图2—9中圆弧2）时，R用负值表示。通常情况下，数控车床上所加工的圆弧的圆心角小于180°。图2—9圆弧半径正负值的判断【例2-3】精车图2—10所示手柄的圆弧段AE，已知圆弧段交点X、Z坐标值为A(0，160)、B(17.143，155.151)、C(23.749，78.815)、D(31.874，37.083)、E(40，25)，圆弧段AB、BC、CD、DE的圆心X、Z坐标值分别为(0，150)、(-120，113.945)、(95.623，61.250)、(0，25)。编制精加工程序，3号刀为精车刀。图2-10圆弧插补编程实例【例2-3】程序五、返回参考点指令1.返回参考点

1)自动参考点返回：G28X

；X向回参考点。

G28Z

：Z向回参考点。G28X

Z

；刀架回参考点。其中X、Z坐标设定值为指定的某一中间点，但此中间点不能超过参考点，如图2-11所示。该点可以以绝对值的方式写入，也可以以增量方式写入。图2-11中间点设置2)返回第二、第三和第四参考点：G30P2X

Z

；第二参考点返回，P2可省略G30P3X

Z

；第三参考点返回G30P4X

Z

；第四参考点返回第二、第三和第四参考点返回中的X

、Z

的含义与G28中的相同。2.参考点返回校验G27X

；X向参考点校验G27Z

；Z向参考点校验G27X

Z

；参考点校验执行完G27指令以后，如果机床准确地返回参考点，则面板上的参考点返回指示灯亮，否则，机床将出现报警。3.从参考点返回G29X

Z

；其中，X、Z值可以以绝对值的方式写入，也可以以增量方式写入。G28的轨迹是A→B→R；G29的轨迹是R→B→C；若用G01返回G29的终点，其轨迹是R→C图2-12G28与G29的关系六、设定工件加工坐标系指令图2-13工件坐标系及设定在数控机床上G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，G92指令是通过程序来设定工件加工坐标系的，G54～G59指令是通过CRT／MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一经设定，加工坐标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。图2-13所示给出了用G54~G59确定工件坐标系的方法。第三节固定循环一、单一固定循环切削(G90、G94)1.外圆切削循环(G90)(1)切削圆柱面的格式：G90X(U)

Z(W)

F

；图2—14外圆切削循环X、Z为圆柱面切削终点坐标值；U、W为圆柱面切削终点相对循环起点的坐标分量。(2)切削锥面的格式G90X(U)

Z(W)

I(或R)F

；图2—15锥面切削循环R/I(现代数控机床上常用R)代表被加工锥面的大小端直径差的1/2，即表示单边量锥度差值。对外径车削，锥度左大右小R值为负，反之为正。对内孔车削，锥度左小右大R值为正，反之为负。（R）——快速进刀，（F）——按程序中F指令速度切削，后面各图中符号含义相同。图G90指令代码与加工形状之间的关系【例2-4】试编程加工图2—16所示的零件。

图2—16G90外锥度加工示例2.端面切削循环(G94)(1)切削端平面的格式：G94X(U)

Z(W)

F

；

其中，X、Z为端平面切削终点坐标值，U、W为端面切削终点相对循环起点的坐标分量。图2—17端面切削循环(2)切削锥面的格式G94X(U)

Z(W)

K(或R)

F

；0K(或R)为端面切削始点至终点位移在Z轴方向的坐标增量。图2—18带锥度的端面切削循环本指令主要用于加工长径比较小的盘类工件，它的车削特点是利用刀具的端面切削刃作为主切削刃。图G94指令段参数示意指令中R/K(现代数控机床上常用R)表示为圆台的高度。圆台左大右小，R为负值；否则圆台直径左小右大，则R为正值，一般只在内孔中出现此结构，但用镗刀X向进刀车削并不妥当。如图所示。图2—19带外圆的锥循环G94X15.0Z33.48R-3.48F30.0；A→B→C→D→A

Z31.48；

A→E→F→D→AZ28.78；

A→G→H→D→A【例】如图2—19所示零件的加工程序如下：二、复合循环1.精车固定循环（G70）格式：G70P（ns）Q（nf）

说明：G70指令用于在G71、G72、G73指令粗车工件后来进行精车循环。在G70状态下，在指定的精车描述程序段中的F、S、T有效。若不指定，则维持粗车前指定的F、S、T状态。G70到G73中ns到nf间的程序段不能调用子程序。当G70循环结束时，刀具返回到起点并读下一个程序段。2.外径粗车循环（G71）G71U（Δd）R（e）G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F

S

T

；式中：Δd——循环每次的背吃刀量（半径值、正值）e——每次切削退刀量ns——精加工描述程序的开始循环程序段的行号nf——精加工描述程序的结束循环程序段的行号Δu——X向精车预留量Δw——Z向精车预留量(1)格式(2)G71指令段内部参数的意义图2—20G71指令内部参数示意(4)其他说明1)当Δd和Δu两者都由地址U指定时，其意义由地址P和Q决定。2)粗加工循环由带有地址P和Q的G71指令实现。在A点和B点间的运动指令中指定的F、S和T功能对粗加工循环无效，对精加工有效；在G71程序段或前面程序段中指定的F、S和T功能对粗加工有效。3)当用恒表面切削速度控制时，在A点和B点间的运动指令中指定的G96或G97无效，而在G71程序段或以前的程序段中指定的G96或G97有效。4)X向和Z向精加工余量Δu、Δw的符号如图2-25所示。5)有别于0系统其他版本，新的0i/0iMATE系统G71指令可用来加工有内凹结构的工件。6)G71可用于加工内孔，Δu、Δw符号见图2-21。7)第一刀走刀必须有X方向走刀动作。8)循环起点的选择应在接近工件处以缩短刀具行程和避免空走刀。图2—21G71指令中Δu、Δw符号的确定【例2-5】在图2—22中，试按图示尺寸编写粗车循环加工程序。图2—22G71程序例图3.端面粗车循环（G72）(1)概述端面粗车循环指令的含义与G71类似，不同之处是刀具平行于X轴方向切削，如图2—23所示。图2—23端面粗加工循环(2)格式：G72W（d）R（e）G72P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F

S

T

；

式中：d——循环每次的切削深度（正值）e——每次切削退刀量ns——精加工描述程序的开始循环程序段的行号

nf——精加工描述程序的结束循环程序段的行号

Δu——X向精车预留量

Δw——Z向精车预留量(3)说明在A′和B之间的刀具轨迹沿X和Z方向都必须单调变化。沿AA′切削是G00方式还是G01方式，由A和A′之间的指令决定。X、Z向精车预留量u、w的符号取决于顺序号“ns”与“nf”间程序段所描述的轮廓形状。参见图2—24。图2—24G72指令段内u、w的符号【例2-6】在图2—25中，试按图示尺寸编写粗车循环加工程序。图2—25G72程序例图4.成型(仿形)加工复合循环（G73）(1)概述成型加工复合循环也称为固定形状粗车循环，它适用于加工铸、锻件毛坯零件。(2)格式G73U（Δi）W（Δk）R（Δd）G73P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F

S

T

；式中：Δi—X方向毛坯切除余量（半径值、正值）

Δk—Z方向毛坯切除余量（正值）

Δd—粗切循环的次数ns—精加工描述程序的开始循环程序段的行号

nf—精加工描述程序的结束循环程序段的行号

Δu—X向精车余量

Δw—Z向精车余量(3)其他说明1)当值Δi和Δk，或者Δu和Δw分别由地址U和W规定时，它们的意义由G73程序段中的地址P和Q决定。当P和Q没有指定在同一个程序段中时，U和W分别表示Δi和Δk；当P和Q指定在同一个程序段中时，U、W分别表示Δu和Δw。2)有P和Q的G73指令执行循环加工时，不同的进刀方式（共有4种），Δu，Δw和Δk，Δi的符号不同（参见图2—26、2—27），应予以注意。加工循环结束时，刀具返回到A点。图2—27G73指令中ΔuΔwΔkΔi的符号图2—26G73切削循环【例2-7】加工图2—28的程序。图2—28G73程序例图5.镗孔复合循环与深孔钻循环（G74）(1)概述该指令可实现端面深孔和镗孔加工，Z向切进一定的深度，再反向退刀一定的距离，实现断屑。指定X轴地址和X轴向移动量，就能实现镗孔加工；若不指定X轴地址和X轴向移动量，则为端面深孔钻加工。(2)格式书写1)镗孔循环：G74R（e）G74X（u）Z（w）P（Δi）Q（Δk）R（Δd）F;式中：e：每次啄式退刀量u：X向终点坐标值w：Z向终点坐标值

Δi：X向每次的移动量

Δk：Z向每次的切入量

Δd：切削到终点时的X轴退刀量（可以缺省）2)对啄式钻孔循环（深孔钻循环）：G74R（e）G74Z（w）Q（Δk）F式中：e：每次啄式退刀量 w：Z向终点坐标值（孔深）

Δk：Z向每次的切入量（啄钻深度）G74的动作及参数:图2—29深孔钻与镗孔循环参数示意【例2-8】加工图2—30的端面均布槽加工。图2—30题图【例】加工下图所示的孔。例题图(2)书写格式G75R（e）G75X（u）Z（w）P（Δi）Q（Δk）R（Δd）F;式中：e：分层切削每次退刀量u：X向终点坐标值 w：Z向终点坐标值

Δi：X向每次的切入量

Δk：Z向每次的移动量

Δd：切削到终点时的退刀量（可以缺省）6.径向切槽循环（G75）(1)概述G75指令用于内、外径切槽或钻孔，其用法与G74指令大致相同(见图2—31所示)。图2—31G75指令段内部参数示意【例2-9】加工图2—32所示的零件图2—32题图(3)使用切槽复合固定循环时的注意事项1)在FANUC中，当出现以下情况而执行切槽复合固定循环指令时，将会出现程序报警。①X(U)或Z(W)指定，而Δi或Δk值未指定或指定为0；②Δk值大于Z轴的移动量（W）或Δk值设定为负值；③Δi值大于U/2或Δi值设定为负值；④退刀量大于进刀量，即e值大于每次切深量Δi或Δk。2）由于Δi和Δk为无符号值，所以，刀具切深完成后的偏移方向由系统根据刀具起刀点及切槽终点的坐标自动判断。3）切槽过程中，刀具或工件受较大的单方向切削力，容易在切削过程中产生振动，因此，切槽加工中进给速度F的取值应略小（特别是在端面切槽时），通常取50～100mm/min。第四节螺纹加工一、单行程螺纹切削1.等螺距螺纹的切削G32X(U)

Z(W)

F

Q

；圆锥螺纹G32Z(W)

F

Q；圆柱螺纹G32X(U)

F

Q

；端面螺纹对锥螺纹(图2—33)，其斜角α在45°以下时，螺纹导程以Z轴方向的值指令；45°以上至90°时，以X轴方向的值指令。Q为螺纹起始角。该值为不带小数点的非模态值，其单位为0.001°图2—33螺纹切削G32当螺纹收尾处没有退刀槽时，可按45°退刀收尾(见图2—34)。图2—34在没有退刀槽时退刀收尾【例2—10】加工如图2-35所示M45×1.5圆柱螺纹，螺纹外径已加工完成，起刀点定在X100.0，Z100.0位置，利用单一螺纹指令（G32），编写加工程序。图2-35圆柱螺纹加工实例2.变导程螺纹切削(G34)

G34X(U)

Z(W)

F

K

；

X、Z、F与G32指令相同(图2—44)；K为螺纹每导程的增(或减)量。K值范围：米制±0.0001～100.00㎜/r，英制±O.000001～1.000000in／r。图2—36可变导程螺纹切削【例2-11】变导程螺纹的加工。根据图2—37所示，编制其变导程螺纹加工程序。图2—37变螺距螺杆零件图根据变导程螺杆零件图，选用R5mm球头车刀，切2次。应用G34指令编制加工程序。二、螺纹切削单次循环(G92)格式：G92X（U)

Z（W)

R

F

；图中虚线表示按R快速移动，实线表示按F指令的工件进给速度移动；X、Z为螺纹终点坐标值，U、W为螺纹终点相对循环起点的坐标分量，R为锥螺纹始点与终点的半径差。加工圆柱螺纹时，R为零，可省略。图2—38G92循环【例2-12】加工图2—39所示工件，毛坯为φ42mm×56mm，试编写其数控车加工程序并进行加工。图2—39普通三角形螺纹加工零件图三、螺纹切削多次循环G76

1.指令格式:

G76P(m)(r)(a)Q(△dmin)R(d)；

G76X(U)Z(W)R(i)P(k)Q(△d)F(f)；式中，m——精加工最终重复次数(1～99)；r——倒角量；该值大小可设置在0.01Ps～9.9Ps之间，系数应为0.1的整数倍，用00～99之间的两位整数表示，Ps为导程。

α——刀尖角度，可以选择80°，60°，55°，30°，29°，O°六种，其角度数值用2位数指定。

△dmin——最小切入量；d——精加工余量；X(U)，Z(W)——终点坐标；i——螺纹部分半径差(i=0时为圆柱螺纹)；k——螺牙的高度(用半径值指令X轴方向的距离)；△d——第一次的切入量(用半径值指定)。f——螺纹的导程(与G32螺纹切削时相同)。螺纹切削方式图2—40螺纹切削多次循环与进刀法2.使用螺纹复合循环指令时的注意事项1)G76可以在MDI方式下使用。2)在执行G76循环时，如按下循环暂停键，则刀具在螺纹切削后的程序段暂停。3)G76指令为非模态指令，所以必须每次指定。4)在执行G76时，如要进行手动操作，刀具应返回到循环操作停止的位置。如果没有返回到循环停止位置就重新启动循环操作，手动操作的位移将叠加在该条程序段停止时的位置上，刀具轨迹就多移动了一个手动操作的位移量。【例2-13】加工图2—41所示工件，毛坯为φ50mm×82mm的45钢，试编写其数控车螺纹加工程序并进行加工。图2—41梯形螺纹加工零件图图2—42Z向刀具偏置值的计算第五节用户宏程序一、用户宏程序将一群命令所构成的功能，像子程序一样登录在内存中，再把这些功能用一个命令作为代表，执行时只需写出这个代表命令，就可以执行其功能。在这里，所登录的一群命令叫做用户宏主体(或用户宏程序)，简称为用户宏(CustomMacro)指令，这个代表命令称为用户宏命令，也称作宏调用命令。1.变量(1)空变量#0该变量总是空的,不能赋值给该变量(2）局部变量#1～#33所谓局部变量就是在用户宏中局部使用的变量。图

局部变量应用时的关系(3)公共变量公共变量是在主程序，以及调用的子程序中通用的变量。前面编写的程序中，用到了保持型变量#500～#999与操作型变量#100～#199，操作型（非保持型）变量断电后就被清零，保持型变量断电后仍被保存。它们都是公共变量。因此，在某个用户宏中运算得到的公共变量的结果#i，可以用到别的用户宏中。(4)系统变量系统变量是根据用途而被固定的变量。表2—3系统变量2.宏程序的特征及类型用户宏的最大特征有以下几个方面：1)可以在用户宏主体中使用变量；2)可以进行变量之间的运算；3)可以用用户宏命令对变量进行赋值。用户宏程序分为A、B两类。通常情况下，FANUC0T系统采用A类宏程序，而FANUC0i系统则采用B类宏程序。二、B类型的宏程序1.控制指令(1)条件转移1)IF[<条件式>]GOTOn(n=顺序号)<条件式>成立时，从顺序号为n的程序段以下执行；<条件式>不成立时，执行下一个程序段。表2—4

<条件式>种类2)WHILE[<条件式>]DOm(m=顺序号)┆ENDm<条件式>成立时从DOm的程序段到ENDm的程序段重复执行；<条件式)如果不成立，则从ENDm的下一个程序段执行。m的取值为1,2,3。若用1,2,3以外的值会产生P/S报警№.1263)IF[<条件式>]THEN