数控机床加工程序编制

1、第3章数控机床加工程序的编制,3.1 数控车床编程 3.2 数控铣床编程 3.3 加工中心编程 3.4 数控自动编程简介 思考与练习题,3.1 数控车床编程,3.1.1 数控车床的编程特点 1 数控车床的工作原理 首先根据被加工零件的图样，将工件的形状、尺寸、加工顺序、切削用量、工件移动距离以及其他辅助动作， 按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，然后用穿孔或录磁等方法，把程序以一定的代码形式记录在穿孔纸带（或磁盘）上。工作时将指令带（穿孔纸带、磁盘）放入控制系统的数字控制装置中去，控制装置就依照指令带上的代码指令进行运算，并将运算结果输入驱动装置，带动机床传动机构

2、按要求的程序自动地进行工作，从而加工出符合工件图样要求的零件形状和精确的尺寸要求。,2 数控车床的结构特点 与普通卧式车床相比，数控车床有着许多独特的结构特点。 由于数控车床刀架的两个方向的运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短，不必使用挂轮、丝杠等传动部件。 伺服电动机可以直接与丝杠连接带动刀架运动。多功能数控车床采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，也可以按控制指令作无级变速。因此，数控车床的结构特点之一是床头箱内的结构比传统车床简单得多。数控车床的另一个特点是刚性高， 这是为了与控制系统的高精度相匹配，以适应高精度的加工。 数控机床的第三个结构特点是轻拖动，刀架移动一般采用滚珠丝

3、杠副。为了拖动轻便，数控车床润滑应比较充分，大部分采用油雾自动润滑。另外，高档的数控车床机床导轨也有着特殊的要求，一般还配有自动排屑装置、液压动力卡盘和气动防护门。,3. 数控车床的编程特点 数控车床加工的是回转类的零件。车床主轴上装夹的是待加工工件，高速旋转的是工件， 刀具安装在刀架上，只能在二维平面内移动，因而具有如下特点： (1） 换刀一般在程序原点进行， 同时应注意换刀点应选择在工件外安全的地方。 (2） 在一个程序段中，可以采用绝对值编程（X、Z）、 增量值编程（U、W）或者二者混合编程， 但不论是哪一种编程方式， 若某方向位移为0， 可不写入程序。 直径方向（横向）用绝对值编程时，

4、X以直径值表示；用增量编程时， X以径向实际位移量的二倍值表示， 并附上方向符号（正向可以省略）， 纵向无此规定。,(3） 程序原点坐标值一般应选为正值。 (4） 为提高工件径向尺寸精度， X向的脉冲当量取Z向的一半。 (5） 由于车削加工毛坯余量较大，为简化程序编制， 数控装置常具备有不同形式的固定循环功能，可以进行多次重复循环切削。 (6） 编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常被磨成一个半径不大的圆弧。因此，当编制圆头车刀程序时，需要对刀具进行半径补偿。,4 数控车床坐标系统 数控车床坐标系统有机床坐标系、 编程坐标系和工件坐标系等。 1） 车

5、床坐标系 车床坐标系是数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系统。对带参考点设定功能的车床而言， 其机床坐标原点就在车床主轴端头(或卡盘)的中心，沿轴心方向作为Z轴，其正向指向尾座顶尖。以刀架横向拖板运动方向作为X轴，其正向由主轴回转中心指向工件外部。,图3-1 车床坐标系 （a） 后置式刀架; （b）前置式刀架,2） 编程坐标系 编程坐标系是在对图纸上零件编程计算时就建立的，程序数据用的便是基于该坐标系的坐标值。,3） 工件坐标系 工件坐标系是当系统执行“G92X.Z.”后才建立起来的坐标系， 或用G54G59预置的坐标系。 对刀操作就是用来沟通机床坐标系、编程坐标系和工件坐标系三者之间的相互

6、关系的，由于坐标轴的正负方向都是统一的， 因此实际上是确立坐标原点的位置。由对刀操作，找到编程原点在机床坐标系中的坐标位置， 然后通过执行G92或G54G59的指令创建和编程坐标系一致的工件坐标系。可以说，工件坐标系就是编程坐标系在机床上的具体体现。编程(工件)坐标原点通常选在工件右端面、 左端面或卡爪的前端面。当用G90编程方式时，通常将工件原点设在工件左端轴心处，这样程序中的各坐标值基本都是正值，比较方便；当用G91编程时，取在工件右端较为方便， 因为加工都是从右端开始的。工件坐标系建立以后，程序中所有绝对坐标值都是相对于工件原点的。,4） 工件坐标系的建立G92（G50） 数控程序中所有

7、的坐标数据都是在编程坐标系中确立的， 而编程坐标系并不和机床坐标系重合，所以在工件装夹到机床上后，必须告诉机床， 程序数据所依赖的坐标系统就是工件坐标系。通过对刀取得刀位点数据后，便可由程序中的G92(有的机床控制系统用G50)设定。当执行到这一程序段后即在机床控制系统内建立一个工件坐标系。其指令格式为： G92 (G50) X. Z. ；,该指令用于声明刀具起刀点(或换刀点) 在工件坐标系中的坐标，通过声明这一参照点的坐标而创建工件坐标系。X、Z后的数值即为当前刀位点(如刀尖)在工件坐标系中的坐标，在实际加工以前通过对刀操作即可获得这一数据。换言之，对刀操作即是测定某一位置处刀具刀位点相对于

8、工件原点的距离。一般的，在整个程序中有坐标移动的程序段前，应由此指令来建立工件坐标系。整个程序中全用G91方式编程时可不用G92指令。,说明： （1） 在执行此指令之前必须先进行对刀，通过调整机床， 将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上。 （2） 此指令并不会产生机械移动，只是让系统内部用新的坐标值取代旧的坐标值， 从而建立新的坐标系。,5） 预置工件坐标系 G54G59 具有参考点设定功能的机床还可用工件零点预置G54G59指令来建立工件坐标系。它是先测定出欲预置的工件原点相对于机床原点的偏置值，并把该偏置值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中，因而该值无论断电与否都将一直被系统所记忆，直

9、到重新设置为止。 当工件原点预置好以后，便可用“G54G00 X- Z-；”指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置。不需要再通过试切对刀的方法去测定刀具起刀点相对于工件原点的坐标，也不需要再使用G92指令了。很多数控系统都提供G54G59指令，完成共预置六个工件原点的功能。,G54G59与G92之间的区别是：用G92时，后面一定要跟坐标地址字；而用G54G59时，则不需要后跟坐标地址字，且可单独作一行书写。若其后紧跟有地址坐标字，则该地址坐标字是附属于前次移动所用的模态G指令的，如G00、G01等。用 G54等设立工件原点可在“数据设定”“零点偏置”层次菜单项中进行， 运行程序时若遇到

10、G54指令，则自此以后的程序中所有用绝对编程方式定义的坐标值均是以G54指令的零点作为原点的。 直到再遇到新的坐标系设定指令(如G92、 G55G59等)后，新的坐标系设定将取代旧的。 G54建立的工件原点是相对于机床原点而言的，在程序运行前就已设定好而在程序运行中是无法重置的，G92建立的工件原点是相对于程序执行过程中当前刀具刀位点的。可通过编程来多次使用G92而重新建立新的工件坐标系。,5 车床数控系统的功能 1） 准备功能G 准备功能又称G功能或G代码，它是指数控系统准备好某种运动和工作方式的一种指令，由地址G及其后的两位数字组成。 G代码分为模态代码和非模态代码两种。所谓模态代码， 是

11、指某一G代码,一经指定就一直有效，直到后面的程序段中使用同组G代码时才能取代它。而非模态代码只在指定的本段程序段中有效，下一段程序需要时必须重新指定。常用准备功能如表3-1所示。,表 3-1 准备功能指令,2） 辅助功能M 辅助功能又称M功能， 主要用来表示机床操作时的各种辅助动作及其状态。 它由地址M及其后面的两位数字组成， 常用的辅助功能如表3-2所示。,表3-2 辅助功能指令,（1） M00 表示程序停止。执行M00指令后，机床所有动作均被切断， 以便进行某种手动操作。 重新按下程序启动按钮后， 再继续执行后面的程序段。 （2） M02 表示程序结束。执行该指令后，表示程序内所有指令均已

12、完成，因而切断机床所有动作，机床复位。但程序结束后， 不返回到程序开头的位置。,（3） M30 表示执行该指令后，除完成M02的内容外， 还具有纸带结束并自动返回到程序开头的位置的功能。由于目前大多数数控机床已经不采用纸带作为控制介质，也不用配备纸带阅读机， 所以M02和M03可以通用。 （4） M03、 M04、 M05 分别表示主轴正转、 反转和主轴停止转动。 （5） M08、 M09 分别表示切削液的开启和关闭。,3） F功能 F功能用于指定进给速度，由地址F和后面的数字组成。 F指令的单位有两种，当进给速度单位为mm/r时，表示主轴每转一圈进给移动的位移量（mm），此时的进给速度与主轴

13、旋转的速度相关。 当进给速度单位为mm/min时，与主轴转速无关。 4） S功能 S功能用于指定主轴的转速或速度，由地址S和后面的数字组成。 一般单位为r/min。,5） T功能 T功能也叫刀具功能。它用来指定刀具号和刀具补偿组号， 由地址T和后面的数字组成，格式为： 对于六个刀位的数控车床，刀具号为0032中的任意一个。刀具补偿组号为00时，表示不进行补偿或取消刀具补偿。 原则上，每个刀具可以有多组刀补号，但是为了减少编程的错误，通常每个刀具只设一组刀补号，并且采用与刀具号相同的刀补号，如T0202等。F功能、 S功能、T功能均为模态指令。,补偿组号,6 数控车床加工参数的选择 1） 合理选

14、择切削用量 切削用量（ap、f、v）选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、 高产、 低成本和安全操作具有很重要的作用。车削用量的选择原则是：粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f，最后确定一个合适的切削速度v。增大背吃刀量ap， 可使走刀次数减少，增大进给量 f有利于断屑。因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗， 降低加工成本是有利的。,精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量， 并在此基础上尽量提高生产率。因此精车时应选用较小的背吃刀量

15、ap和进给量f，并选用切削性能好的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。 此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床。 由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。现摘录一些资料上推荐的切削用量数据，供编程时参考， 见表 3 3。,表3-3 数控车削用量推荐表,2) 合理选择刀具 刀具尤其是刀片的选择是保证加工质量、提高加工效率的重要环节。零件材质的切削性能、毛坯余量、工件的尺寸精度和表面粗糙度要求、机床的自动化程度等都是选择刀片的重要依据。 数控车床能兼作粗、精车削。因此粗车时，要选强度高、 耐用度好的刀

16、具， 以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、 耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀， 应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。一般数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和高速钢刀具两种。,7. 数控车床操作安全注意事项 在使用数控机床时，一定要坚持安全第一的原则，防止意外事故发生，造成对操作者和机床本身的伤害。以下是操作数控车床时应注意的一些问题，这些注意事项同样适用于操作其他类型的数控机床。 (1） 工作时，穿好工作服、安全鞋，戴好工作帽和防护镜，不允许戴手套操作机床。 (2） 工作空间应足够

17、大。 (3） 不要用手触及电动机、 变压器、 控制板等有高压电源的地方。 (4） 不要采用压缩空气清洗机床、 电动机柜及NC单元。,(5） 机床开始预热前，应首先检查润滑系统工作是否正常。若长时间未开动该机床，可先用手动方式使液压泵向各润滑点供油。 (6） 检查各轴向行程限位开关是否有效，各轴向软限位参数是否已合理设置。 (7） 检查油压系统压力是否正常，主压力表和卡盘压力表等的指示是否达到要求，压力不足时，要及时调整。 (8） 注意使用的刀具应与机床允许的规格相符， 有严重破损的刀具应及时更换。,(9） 注意调整刀具时所用的工具不要遗留在机床内。 (10） 注意大的轴类零件中心孔加工的是否合

18、适， 若中心孔太小， 工件易发生危险。 (11） 机床开动前， 关好防护门。 (12） 禁止用手和其他任何方式接触正在旋转中的主轴、 工件和其他运行部位，禁止用手接触刀尖、铁屑。 (13） 刀具安装拆卸时要停止主轴。,3.1.2 基本指令编程 1 数控车床坐标系与工件坐标系的建立 如图3-2所示， XOZ坐标系为机床坐标系，机床坐标系的Z轴与车床主轴中心线一致，正方向是离开卡盘的方向。X轴与Z轴垂直，正方向是刀架离开主轴轴线的方向。 坐标系的原点O取在卡盘后端面与主轴中心线的交点处。在机床装配完毕后， 机床坐标系的原点O经调试确定，它是机床检测系统的基准点， 也是机床上建立工件坐标系的基准点。

19、图中O是机械原点, 一般设置在刀架或移动工作台的最大行程处，其定位精度很高， 是机床调试和加工时十分重要的基准点。,图 3-2 车床坐标系与工件坐标系,X1O1Z1是工件坐标系（亦称编程坐标系），它是以工件原点为坐标原点建立的X、Z轴直角坐标系。编程坐标系可设定在机床或工件的任何位置，但为了编程时计算坐标点数据的方便及使各坐标尺寸较为直观，应正确合理地选择编程坐标系。 编程坐标系的原点设置如图32所示。Z1轴与机床坐标系Z轴重合， 正方向也是远离卡盘的方向。X1轴与Z1轴相垂直，正方向也是刀架离开主轴轴线的方向。原点O1一般取在工件右端面与中心线之交点处。编程坐标系一般用G50来确定。P0点是

20、程序启动时刀具的初始位置，又称作编程起始点。工件坐标系设定之后， 刀具在工件坐标系中的实际位置称为参考点。,2 绝对值方式及增量值方式编程 编写程序时，可以用绝对值方式编程，也可以用增量值方式编程，或者用二者混合方式编程。用绝对值方式编程时，程序段中的轨迹坐标都是相对于某一固定编程坐标系原点所给定的绝对尺寸，用X、Z及其后面的数字表示。同时需要说明的是， 在数控车床上编程时，不论是按绝对值方式编程，还是按增量值方式编程，X、U坐标值应以实际位移量乘以2，即以直径方式输入，且有正负号。Z、W坐标值为实际位移量。这种规定同样适用于后面的指令。,以图3-3为例，刀具从坐标原点O依次沿ABCD运动，

21、用绝对值方式编程。 程序如下： N01 G01 X40.0 Z10.0 F120； （OA， 进给速度为120 mm/min) N02 X80.0 Z30.0； （AB） N03 X120.0 Z40.0； （BC） N04 X60.0 Z80.0； （CD） N05 M02；,图 3-3 绝对值和增量值编程,用增量值编程时，程序段中的轨迹坐标都是相对于前一位置坐标的增量尺寸，用U、W及其后的数字分别表示X、Z方向的增量尺寸。仍以图3-3为例，在下列用增量值编写的程序中， 各点坐标都是相对于前一点位置来编写的。 N01 G01 U40.0 W10.0 F120； （OA） N02 U40.0

22、W20.0； （AB） N03 U40.0 W10.0； （BC） N04 U60.0 W40.0； （CD） N05 M02；,3 回程序原点（返回参考点） 程序原点是程序的起点，也是开始加工时刀尖的起始点， FANUC-12T系统用G28、G29两个指令来实现自动返回程序原点和从原点自动返回加工处的刀具运动。G28指令可以使刀具从任何位置以快速点定位方式经过中间点返回程序原点。指令格式为： G28 X- Z- ； 其中，X、Z为返回路径中间点的坐标值， 用绝对值指令或增量值指令。 ,G29指令可以使刀具从程序原点以快速点定位方式经过G28指定的中间点自动返回加工处。指令格式为： G29 X

23、- Z- ； 其中， X、Z为返回点的坐标值。,注意： 这两个指令常成对使用。 执行G28指令前，应取消刀具补偿功能。 例如，图3-4中，G28 X80.0 Z50.0 T0300程序段表示由A点快速移动到B点， 再移动到R点换刀。,图 3-4 返回参考点的动作,4 快速点定位运动指令G00 G00是指令刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标点位置。 指令格式为： G00 X(U) Z(W) ； 其中， X(U)、 Z(W)为目标点坐标。,说明： (1） 执行该指令时，移动速度不需在程序中设定，其速度已由生产厂家预先调定。若编程时设定了进给速度F，则它对G00程序段无效。 (2）

24、 G00为模态指令。 (3） X、 Z后面跟的是绝对尺寸，U、W后跟的是增量尺寸。 (4） X、 U坐标应以直径方式输入，且有正负号；Z、W坐标值为实际位移量。 例如， 图3-5中， 刀具从初始点A运动到目标点B。,图 3-5 快速点定位,其绝对值编程方式为： G00 X60.0 Z80.0； 其增量值编程方式为： G00 U40.0 W70.0； 执行上述程序段时，刀具实际的运动路线不是一条直线， 而是一条折线。首先刀具以快速进给速度运动到C（30， 30），然后再运动到点B（30， 80），因此，在使用G00指令时要注意刀具是否和工件及夹具发生干涉，对不适合联动的场合，两轴可单动。忽略这一

25、点，就容易发生碰撞，而在快速状态下的碰撞就更危险。,单动绝对值编程方式为： G00 X60.0； Z80.0； 单动增量值编程方式为： G00 U40.0； W70.0；,5 直线插补指令G01 直线插补也称为直线切削，它的特点是刀具以直线插补运算联动方式由某坐标点移动到另一坐标点，移动速度由进给功能指令F来设定。机床执行G01指令时，在该程序段中必须含有F指令。 指令格式为： G00 X(U) Z(W) F- ； 其中， X(U)、 Z(W)为目标点坐标，F为进给速度。,【例3-1】 如图3-6 所示，选右端面与轴线交点O为工件坐标系原点。,图 3-6 直线插补,绝对值编程如下： %3001

26、 （程序号） N01 G50 X200.0 Z100.0； （设定工件坐标系） N02 G00 X30.0 Z5.0 S800.0 M03； （P0P1点） N03 G01 X50.0 Z50.0 F80.0； （刀尖从P1点按F值运动到P2点） N04 Z45.0； （P2P3点） N05 X80.0 Z65.0； （P3P4点） N06 G00 X200.0 Z100.0； （P4P0点） N07 M05； （主轴停转） N08 M02； （程序结束）,增量值编程如下： N01 G00 U170.0 W95.0 S800 M03； （P0P1点） N02 G01 U20.0 W10.0 F

27、80.0； （刀尖从P1点按F值运动到P2点） N03 W40.0； （P2P3点） N04 U30.0 W20.0； （P3P4点） N05 G00 U120.0 W165.0； （P4P0点） N06 M05； （主轴停转） N07 M02； （程序结束）,6 圆弧插补指令G02/G03 圆弧插补指令是使刀具在指定平面内按给定的进给速度作圆弧插补运动，切削出圆弧曲线。顺时针圆弧插补用G02指令， 逆时针圆弧插补用G03指令。在判断圆弧顺、逆方向时，应按右手定理执行，观察者让Y轴的正向指向自己，然后观察XZ平面内所加工圆弧曲线的方向， 即可判断出圆弧的顺、逆方向。,加工圆弧时， 经常采用两种

28、编程方法， 现介绍如下： （1）用圆弧终点坐标和半径R编写圆弧加工程序。 指令格式为： G02/G03 X（U）- Z（W）- R- F- 说明： 首先应分清圆弧的加工方向，确定是顺时针圆弧还是逆时针圆弧，选择圆弧加工指令。 X、Z后跟绝对尺寸，表示圆弧终点的坐标值；U、W后跟增量尺寸，表示圆弧终点相对于圆弧起点的增量值；X、U均采用直径值编程。, 用圆弧半径R和终点坐标来加工圆弧时，由于在同一半径的情况下，从圆弧的起点A到终点B有两个圆弧的可能性。为区分两者， 规定圆心角小于等于180时，用“+R”表示，反之， 用“-R”表示。,(2） 用分矢量I、K和圆弧终点坐标进行圆弧插补。 指令格式为

29、： G02（G03） X(U) Z(W)- I- K- F-； 说明： 用分矢量I、K和圆弧终点坐标编写圆弧加工程序时， 应首先找到圆弧的方向矢量，即从圆弧起点指向圆心的矢量， 然后将之在X轴和Z轴上分解，分解后的矢量分别用其在X轴和Z轴上的投影I、K加上正负号表示。当分矢量I、 K的方向与坐标轴的方向不一致时取负号。 X(U)、Z(W)与前一种方法定义相同，X轴上的分矢量I也用直径值编程。,3） 编程举例 【例3-2】 加工零件如图3-7所示，试编制加工程序。对圆弧插补， 分别用两种方法加工。,图 3-7 圆弧插补应用实例,方法一: 用分矢量和圆弧终点坐标来加工圆弧。 程序如下：,%3002

30、 N01 G50 X100.0 Z100.0； （设定坐标系） N02 M03 S800； （主轴转速800 r/min, 正转） N03 G00 X6.0 Z2.0； （引入点） N04 G01 Z-20.0 F80； （切6外圆） N05 G02 X14.0 Z-24.0 I8.0 K0.0 F60；（车R4圆弧） N06 G01 W-8.0 F80； （切14外圆） N07 G03 X20.0 W-3.0 I0.0 K-3.0 F60；车R3圆弧） N08 G01 W-37.0 F80； （切20外圆） N09 G02 U20.0 W-10.0 I20.0 K0.0 F60；（车R10圆

31、弧）,N10 G01 W-20.0 F80； （切40外圆） N11 G03 X52.0 W-6.0 I0.0 K-6.0 F60； （车R6圆弧） N12 G00 U2.0； （退刀） N13 X100.0 Z100.0； （回编程起始点） N14 M05； （主轴停） N15 M02； （程序结束）,方法二: 用圆弧半径R和终点坐标来加工圆弧。 程序如下： N01 G50 X100.0 Z100.0； （设定坐标系） N02 M03 S800； （主轴转速800 r/min, 正转） N03 G00 X6.0 Z2.0； （引入点） N04 G01 Z-20.0 F80； （切6外圆） N

32、05 G02 X14.0 Z-24.0 R4.0 F60； （车R4圆弧） N06 G01 W-8.0 F80； （切14外圆） N07 G03 X20.0 W-3.0 R3.0 F60； （车R3圆弧） N08 G01 W-37.0 F80； （切20外圆）,N09 G02 U20.0 W-10.0 R10.0 F60； （车R10圆弧） N10 G01 W-20.0 F80； （切40外圆） N11 G03 X52.0 W-6.0 R6.0 F60； （车R6圆弧） N12 G00 U2.0； （退刀） N13 X100.0 Z100.0； （回编程起始点） N14 M05； （主轴停）

33、N15 M02； （程序结束）,7 圆锥的车削 1） 切削原理 圆锥分为正锥和倒锥，在数控车床上车外圆锥时，有两种加工路线。图3-8为车正锥的两种加工路线示意图，当按图3-8(a)所示的车正锥时的加工路线，需要计算终刀距L。假设锥的大端直径为D，小端直径为d， 吃刀深度为L，锥长为A， 则由相似三角形可得,即,当按图3-8(b)所示的走刀路线车正锥时， 则不需要计算。 但必须确定背吃刀量L。由图可见，只要确定了背吃刀量L， 就确定了下一个目标点的值，即可车出圆锥轮廓。但在每次切削中，背吃刀量L是变化的，而切入目标点始终是固定的。 这种加工方法由于只需确定一个目标点， 所以编程比较简单。,图 3

34、-8 车正锥加工路线 (a) 加工路线； (b)走刀路线,2） 车圆法 车圆法就是用不同半径的同心圆来车削，最终将所需的圆弧车出来，如图3-9所示。不同圆弧起点、终点和圆弧半径的确定方法：由图可知， ，则每次吃刀量为： ，P为走刀次数，则圆弧AB的半径为 ，圆弧AB的半径为 ，依此类推，最终所需圆弧ED的半径为R。各圆弧起点和终点的坐标就容易确定了。此加工方法的缺点是空行程的时间长。,图 3-9 车圆法,3） 车锥编程实例 【例3-3】 已知毛坯棒料尺寸为30mm，加工如图3-10所示的零件， 试编写车削正锥加工程序。 选外圆车刀，分三次走刀进行加工， ， A=20，D=30，d=20, 前两

35、次背吃刀量L=2 mm，最后一次背吃刀量L=1 mm。 按第一种车锥路线进行加工，终刀距 。具体程序如下：,图3-10 车锥编程实例,% N01 G50 X100.0 Z80.0； N02 M03 S800； N03 G00 X32.0 Z0.0； N04 G01 X0.0 F80.0； N05 Z4.0； N06 G00 X26.0； N07 G01 Z0.0 F120； N08 X30.0 Z-8.0； N09 G00 Z0.0； N10 G01 X22.0 F120； N11 X30.0 Z-16.0； N12 G00 Z0.0； N13 G01 X20.0 F120； N14 X30.

36、0 Z-20.0； N15 G00 X100.0 Z80.0； N16 M02；,按第二种车锥路线进行加工，就不需要计算了。前两次背吃刀量L=2 mm， 最后一次背吃刀量L=1 mm，具体程序如下：,N01 G50 X100.0 Z80.0； N02 M03 S800； N03 G00 X32.0 Z0.0； N04 G01 X0.0 F80； N05 Z4.0； N06 G00X26.0； N07 G01 Z0.0 F120；,N08 X30.0 Z-20.0； N09 G00 Z0.0； N10 G01 X22.0 F120； N11 X30.0 Z-20.0； N12 G00 Z0.0；

37、 N13 G01 X20.0 F120； N14 X30.0 Z-20.0； N15 G00 X100.0 Z80.0； N16 M02,8 圆头车刀的编程与补偿 1） 假想刀尖 用圆头车刀车工件时，总是以刀具“假想刀尖”点来对刀， 若机床不具备刀具半径自动补偿功能时，由于刀尖圆弧的影响， 则要进行复杂的刀位坐标计算，即计算假想刀尖的轨迹。所谓“假想刀尖”如图3-11所示。图3-11（b）为圆头车刀，P点为其假想刀尖， 相当于图3-11（a）中尖头刀的刀尖点Q。,图 3-11 圆头刀假想刀尖 (a) 尖头刀； (b) 圆头刀,FANUC-12T中规定假想刀尖方位及代码，如图3-12所示。从图中

38、可以看出，刀尖方位一共有八种，分别用18八个数字代码表示。同时规定，刀尖取圆弧中心位置时，代码为0或9，可以理解为没有圆弧补偿。,图 3-12 圆弧车刀假想刀尖方位及代码,2） 按刀心轨迹编程 当机床不具备刀具半径自动补偿功能时，也可按刀心轨迹编程。刀心轨迹是和轮廓线相距一个刀具半径的等距线，此时， 应先计算出刀心的轨迹，然后再按刀心轨迹进行编程。图3-13所示的轮廓轨迹，可按虚线所示的刀心轨迹线编写程序。用刀心轨迹编程比较直观，所以经常被采用。,图 3-13 刀心轨迹编程,3） 刀具位置补偿 在加工的时候，若使用多把刀具，通常取刀架中心位置为编程原点，刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿控制。刀具

39、位置补偿包括刀具几何补偿值和磨损补偿值。几何补偿值是指在实际刀具所在位置安装一把标准刀具时，标准刀具的刀尖相对刀架中心的偏移量。 磨损补偿值是指实际刀具刀尖的位置相对标准刀具刀尖位置的偏移量。 目前，刀具位置补偿主要使用将几何补偿值和磨损补偿值合起来补偿的方法，其格式为： T- - - -,其中，前两位是刀具编号，后两位是总补偿值存储单元编号。 总补偿值存储单元编号有两个作用，一是选择刀具号对应的补偿值，执行刀具位置补偿功能；二是补偿号为00时可以取消位置补偿。 也可以将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元补偿。 这时刀具前两位代码不但是刀具编号，也是几何补偿值存储单元编号；刀具后两位代码是

40、磨损补偿值存储单元编号。这种补偿法应用较少。,4） 补偿和位置补偿的关系 如果既要考虑车刀位置补偿，又要考虑刀具圆弧半径补偿， 则可在刀具代码T中的补偿号对应的存储单元中存放一组数据： X轴、Z轴的位置补偿值，圆弧半径补偿值和假想刀尖方位(09)。操作时，可以将每一把刀具的四个数据分别设定到刀具补偿号对应的存储单元中，即可实现自动补偿。,3.1.3 车削循环功能指令编程 1 简单固定循环指令G77、 G79 1） G77 G77指令可实现车削圆柱面和圆锥面的自动固定循环。 其指令格式为： 圆柱面切削循环 G77 X（U）- Z（W）- F-； 圆锥面切削循环 G77 X（U）- Z（W）- I

41、- F； 圆柱面切削循环过程如图3-14所示。虚线表示按快进速度R运动，实线表示按工件进给速度F运动。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增量值。 加工顺序按1、2、3、4进行。,圆锥面切削循环过程如图3-15所示。图中的I为锥体大端和小端的半径差。若工件锥面起点坐标大于终点坐标时， I后的数值符号取正， 反之取负。,图 3-14 车削圆柱表面循环,图 3-15 车削圆锥表面循环,【例3-4】 加工如图3-16所示的工件，工件的外圆加工程序为：,O0440 N0100 G50 X200.0 Z200.0 T0101； N0110 S650 M03； N0120 G

42、00 X55.0 Z2.0 M08； N0130 G77 X45.0 Z-25.0 F100； N0140 X40.0； N0150 X35.0； N0160 G00 X200.0 Z200.0 T0100； N0170 M02；,图 3-16 G77加工实例,【例3-5】 加工如图3-17所示的工件，所示圆锥面加工程序为：,O0450 N0130 G00 X65.0 Z2.0 F150； N0140 G77 X60.0 Z35.0 I5.0； N0150 X50.0； N0160 G00 X200.0 Z200.0； ,图 3-17 G77加工实例,2) G79 G79指令可实现端面加工固定

43、循环。 指令格式为： G79 X(U) Z(W)- F-； 端面切削循环过程如图3-18所示。 图中虚线表示按快进速度R运动，实线表示按工作进给速度F运动。G79程序中的地址含义与G77的相同，加工顺序按1、2、3、4进行。,图 3-18 车削端面固定循环,【例3-6】 如图3-19所示的工件端面切削加工程序为：,O0460 N0100 G50 X200.0 Z200.0 T0101； N0110 S650 M03； N0120 G00 X85.0 Z5.0 M08； N0130 G79 X30.0 Z-5.0 F100； N0140 Z-10.0； N0150 Z-15.0； N0160 G

44、00 X200.0 Z200.0 T0100 M09； N0170 M02；,图3-19 G79加工实例,2 轮廓切削循环指令G71、G72、G73、G70 1） 粗车循环指令G71、 G72 粗车循环指令G71、 G72的指令格式为： G71/G72 P(ns)- Q(nf)-U(u)-W(w)-D(d)-F(f)-S(s)-T(t)； 其中, ns为精车循环程序中的第一个程序段的顺序号； nf为精车循环程序中的最后一个程序段的顺序号；u为X轴方向的精车余量(直径值)；w为Z轴方向的精车余量；d为每一次循环的背吃刀量，方向为垂直轴线方向AA方向，没有正负号； F、S、T为仅在粗车循环程序中有

45、效。,G71指令将工件切削至精加工之前的尺寸。精加工之前的形状及粗加工的刀具路径由系统根据精加工尺寸自动设定。 在G71指令程序段内， 要指定精加工工件的程序段的顺序号、 精加工余量、粗加工每次背吃刀量、F功能、S功能、T功能等。 G72指令与G71指令类似，不同之处就是刀具路径是按径向方向循环的，输入格式与G71指令相同。 G71、G72指令分别完成外径和端面粗车循环，其刀具循环路径分别如图3-20（a）、（b）所示。,图 3-20 G71和G72的粗车循环 (a) 外径粗车循环； (b) 端面粗车循环,2） 精车循环 G70 用G71、G72指令对工件进行粗加工之后, 使用G70指令可完成

46、精车循环。 精车时的加工量是粗车循环时留下的精车余量， 加工轨迹是完成工件的轮廓线。G70的指令格式为： G70 P（ns） Q（nf） 其中，ns用于指定精加工路线的第一个程序段的顺号;nf用于指定精加工路线的最后一个程序段序号。,【例3-7】 图3-21是采用粗车循环指令G71和精车指令G70加工的实例，毛坯采用棒料，直径为140，每次粗车背吃刀量为7 mm，精车余量为2 mm。 程序如下：,O010 N010 G50 X200.0 Z220.0 M03； N020 G00 X160.0 Z180.0； N030 G71 P040 Q100 U4.0 W2.0 D7.0 F200； N04

47、0 G00 X40.0；,N050 G01 W-40.0； N060 X60.0 W-30.0； N070 W-20.0； N080 X100.0 W-10.0； N090 W-20.0； N100 X140.0 W-20.0； N110 G70 P040 Q100 N120 G00 X200.0 Z220.0； N130 M02；,图 3-21 采用G71和G70的加工实例,3） 闭合粗车循环指令G73 G73指令与G71、G72指令功能相同，只是刀具路径是按工件精加工轮廓进行循环的。例如，铸件、锻件等工件毛坯已经具备了简单的零件轮廓，这时粗加工使用G73循环指令可以省时，提高功率。指令格式

48、为： G73 P(ns)- Q(nf)- I(i)- K(k)- U(u)- W(w)- D(d)- F(f)- S(s)- T(t)；,其中，ns为精车循环程序中的第一个程序段的顺序号；nf为精车循环程序中的最后一个程序段的顺序号；i为X轴方向的退出距离(半径值)；k为Z轴方向的退出距离；u为X轴方向的精车余量(直径值)；w为Z轴方向的精车余量；d为粗车循环次数。 G73指令的循环过程如图3-22 所示。,图 3-22 轮廓粗车循环,【例3-8】 以图3-23所示的工件为例，用G73指令编程。 程序如下： O0110 N010 G50 X260.0 Z220.0 M03； N020 G00

49、X220.0 Z160.0； N030 G73 P040 Q090 I14.0 K14.0 U4.0 W2.0 D3.0 F200；N040 G00 X80.0 W-40.0； N050 G01 W-20.0 F220； N060 X120.0 W-10.0； N070 W-20.0； N080 G02 X160.0 W-20.0 R20.0； N090 G01 X180.0 W-10.0； N100 G70 P040 Q090； N110 G00 X260.0 Z220.0； N120 M02；,图 3-23 G73加工实例,3. 螺纹切削循环指令G76 G76指令可以加工圆柱螺纹和圆锥螺纹

50、。采用螺纹切削循环指令G76可以进行多次切削。指令格式为： G76 X- Z- I- K- D- F- A- P-； 其中，X为螺纹加工终点处X轴坐标值；Z为螺纹加工终点处Z轴坐标值；I为螺纹加工起点和终点的半径差值，若为0，则加工圆柱螺纹；K为螺纹牙型高度，按半径值编程；D为第一次循环时切削深度；F为螺纹导程；A为螺纹牙型顶角角度，可在0120之间任意选择；P为指定切削方式，一般省略或写成P1， 表示等切削量单边切削。,注意： 加工螺纹时，由于机床伺服系统本身具有滞后特性， 会在起始段和停止段发生螺纹的螺距不规则现象，故应该考虑刀具的引入长度1和2，如图3-24所示。一般1取（35）F,2取

51、0.51 。,图 3-24 螺纹加工,3.1.4 子程序的概念及应用 在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。 这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独加以命名。这组程序段就称为子程序。使用子程序，可以简化编程。不但主程序可以调用子程序，一个子程序也可以调用下一级的子程序，其作用相当于一个固定循环。 子程序的调用格式为：,M98 P L ；,其中,M98为子程序调用指令；P为子程序号；L为子程序重复调用次数。 子程序返回主程序用指令M99，表示子程序结束，并返回到主程序。子程序调用下一级子程序， 称为子程序嵌套。一般情况下，只能有两次嵌套。,【

52、例3-9】 加工零件如图3-25所示，已知毛坯直径为32 mm，长度为50 mm，一号刀为外圆车刀，三号刀为断刀，其宽度为2 mm。,图 3-25 子程序运用,加工程序如下： (主程序) O10 N100 G50 X150.0 Z100.0； N110 M03 S600 M08； N120 G00 X35.0 Z0.0 T01； N130 G01 X0.0 F100； N140 G00 Z2.0； N150 X30.0； N160 G01 Z-40.0 F100； N170 G00 X150.0 Z100.0； N180 X32.0 Z0.0 T03； N190 M98 P20 L3； N20

53、0 G00 W-10.0； N210 G01 X0.0 F60；,N220 G04 X2.0； N230 G00 X150.0 Z100.0 M09； N240 M05； N250 M02； (子程序) P20 N300 G00 W-10.0； N310 G01 U-12.0 F60.0； N320 G04 X1.0； N330 G00 U12.0； N340 M99；,3.1.5 数控车削加工编程实例 【例3-10】 如图3-26 所示，毛坯为25 mm65 mm棒材， 材料为45钢，完成数控车削。 (1) 确定工艺方案及加工路线。 对短轴类零件，以轴心线为工艺基准， 用三爪自定心卡盘夹持2

54、5 mm外圆，一次装夹完成粗精加工。 工步顺序如下：, 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，为编程时数值计算方便，圆弧部分可用同心圆车圆弧法， 分三刀切完。 自右向左精车右端面及各外圆面：车右端面倒角切削螺纹外圆车16 mm外圆车R3mm圆弧车22 mm外圆。 切槽。 车螺纹。 切断。,图 3-26 数控车削加工实例,(2) 选择机床设备。 根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。 故选用CJK6136D型数控卧式车床。 (3) 选择刀具。 根据加工要求，选用四把刀具，T01为粗加工刀，选90外圆车刀，T02为精加工刀，选尖头车刀，T03为切槽刀，刀宽为4 mm，T04为60螺纹刀。 刀

55、具布置如图2-19所示。 同时把四把刀在四工位自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。,(4) 确定切削用量。 切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。 (5) 确定工件坐标系、对刀点和换刀点。 确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图3-26 所示。采用手动式切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方法相同）把点O作为对刀点。 换刀点设置在工件坐标系下X15、 Z150处。,(6) 编写程序（该程序用于CJK6136D车床）。 按该机床规定的指令代码和程序段格式， 把加工零件的全部工艺过程编写

56、成程序清单。该工件的加工程序如下（该系统X方向采用半径编程）：,N0010 G00 Z2 S500 T0101 M03； N0020 X11 ； (粗车外圆得22 mm) N0030 G01 Z-50 F100； N0040 X15； N0050 G00 Z2； N0060 X9.5； (粗车外圆得 19 mm) N0070 G01 Z-32 F100； N0080 G91 G02 X1.5 Z-1.5 I1.5 K0；(粗车圆弧一刀得R1.5mm) N0090 G90 G00 X15；,N0100 Z2； N0110 X8.5； (粗车外圆得17 mm) N0120 G01 Z-32 F100； N0130 G91 G02 X2.5 Z-2.5 I2.5 K0； (粗车圆弧二刀得R3 mm) N0140 G90 G00 X15 Z150； N0150 T02.02； (精车刀， 调精车刀刀偏值) N0160 X0 Z2； N0170 G01 Z0 F50 S800； (精加工) N0180 X