数控技术1980T编程及操作.docx

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数控技术1980T编程及操作

980T系统数控车床的编程与操作

在这里所述内容以本地区应用较为普及的980T数控车床控制系统和与此相近的FANUC0T数控控制系统为基础。

§1.编程基础知识

一.数控车床的坐标系

1、基本坐标的确定

由右手法则所确定的笛卡尔坐标系（刀具相对工件移动的坐标系及方向）：

姆指右向为X轴及正向；

食指上指为Y轴及正向；

中指内弯900为Z轴及正向。

2、Z轴及X轴定义

根据国际统一规定，传递主切削动力的轴为Z轴，这样在数控车床上的各轴就定义为：

　车床主轴为Z轴，其刀具远离工件的方向为正向；

　水平径向为X轴，其方向视刀架的前后置而定。

刀架后置时，X正向指向操作者对面；刀架前置时，X正向指向操作者。

（作图示意）

3、数控车床的坐标系原点

（1）机械坐标系原点：

该原点是由机床

制造厂所确定的。

本系统的机械坐标系原点位

于X轴和Z轴的正方向的最大行程处（也有建

在卡盘与主轴轴线的交点上）。

（2）工件坐标系原点：

由编程者根据编

程方便原则自行确定，一般位于Z轴上且多定

在加工件的某一端面与Z轴的交点上。

　　　　机床坐标系与工件坐标系关系

4、编程坐标方式与单位

（1）编程坐标方式由两种方式：

一种为绝对坐标方式，即用目标点到坐标系原点的距离（X，Z）表示；

另一种为相对（或增量）坐标方式，即用目标点到前一点或起点的相对移动量距离（U，W）表示（举例说明见后G指令应用）。

（2）坐标单位及范围：

本系统的最小单位为0.001mm，编程取值的最大范围为±9999.999mm。

X轴：

直径编程时，其最小设定单位为0.001mm，最小移动单位为0.0005mm；

半径编程时，其最小设定单位为0.001mm，最小移动单位为0.001mm；

Z轴：

其最小设定单位为0.001mm，最小移动单位为0.0010mm。

二.程序的构成

（一）程序规则

1、程序名

⑴以符号“O”开始；

⑵在“O”后跟数字或字母，其后数不得超过5位；

⑶“O”与后面所跟数字或符号之间不得有空格；

⑷“O”后的“0”不可以省略。

2、程序的首尾要求

⑴程序的首段（即N0010）必须是“G50XZ”的程序段；

⑵程序的结尾必须是“M02或M30”。

3、程序编写中应该注意的几个问题

⑴程序中应有的内容包括以下几个方面的内容：

①坐标系的设定或位置坐标的建立。

②与所选用刀具有关的指令设置，如刀具号与刀具补偿号等。

③切削要素的设定。

如主轴转速、走刀量、切削深度等。

④刀具运动轨迹的确定。

这是程序的主体部分，编写时对这些程序段应充分利用系统所提供的各种功能使程序编写得越简单越好。

如采用固定循环程序使整个程序得以简短，以减少对存储容量的占用空间和缩短程序输入的时间及减少错差的出现。

⑵关于段名的使用。

每一个程序段的开始可以给出段名，其遵循的规则如下：

①以字母“N”开始。

②在“N”后跟随不超过4个的字母或4位数。

③在“N”后所跟数字最好是以“10”为递进单位，以便往后增加有效程序段，即扩容程序。

（二）程序段的基本格式

所谓程序段格式，即一个程序段中字的排列书写形式和顺序，以及每个字和整个程序段的长度限制和规定。

不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符规定，则数控系统便不能接受。

常用的程序段格式有两类：

字地址可变程序段格式和分格符固定顺序程序格式。

所谓可变程序段即程序段长度是可变的。

它是广泛采用的形式。

每个程序段由若干个字组成，每个字都以地址符开始，其后紧跟有符号和数字，代码字的排列顺序没有严格要求（数控装置会按照设定的固有顺序进行阅读和发出指令）。

譬如：

程序段N10G50X30.Z40.；

N为程序段地址码，用于指令程序段号；

G为指令动作方式的准备功能地址；

X、Z为坐标地址，其后所跟的数字表示该坐标移动的位置；

“；”为程序段的结束符号。

这种格式的特点是：

程序简单，可读性强，程序便于校检。

分格符固定顺序程序格式现较少使用，这里不再作介绍。

三.其它指令

1、刀具选择与刀补指定

Tab：

其中“a”为设定的刀具编号，“b”为设定的刀具编号所对应的刀具补偿值。

“a”和“b”的取值为01～06，通常要求a=b。

例如：

刀具指令T0101，表示选择01号刀具，并且执行对应的01号刀具补值。

2、主轴转速的指定和进给速度的指定

S；其后所随数值为设定的转速。

例如：

指令S500，表示主轴将按指定的每分钟500转速度旋转。

当选择了恒定线速度方式（G96）时，指令中的数值则表示切削速度，即每分钟多少米。

3、机床控制与和程序控制指令的指定

机床控制与和程序控制采用辅助指令，即M指令。

FANUC0T系统常用的M指令功能可见下表：

M代码

980T功能

M代码

980T功能

M00

无条件程序暂停

M08

切削液开

M01

有条件程序暂停

M09

切削液关

M02

程序结束

M30

程序结束并返回程序头

M03

主轴正转

M98

子程序调用

M04

主轴反转

M99

子程序结束

M05

主轴停止

M06

换刀指令

§2.准备功能G代码

准备功能是指给定机床或控制系统工作方式的一种指令，用地址G和后面的数字来指定控制动作方式。

一.G代码的形式、组别和功能

该表为980T数控车床系统的G代码的形式、组别和功能。

　　G代码

组　别

功　　　　　　　　能

　　G00

01

快速移动定位

　＊G01

按指定进给速度直线插补运动

　　G02

按指定进给速度顺时圆弧插补运动

　　G03

按指定进给速度逆时圆弧插补运动

G04

　00

暂停，准停

　　G28

返回机械坐标原点（位于机床尾座处）

　　G32

　01

螺纹单步切削

　　G50

　00

坐标系的设定、主轴最高转速设定

　　G65

宏程序的调用

　　G70

00

精加工循环

　　G71

外圆粗车循环

　　G72

端面粗车循环

　　G73

封闭轮廓切削循环

　　G74

端面深孔加工循环

G75

外圆、内圆切槽循环

　　G90

　01

外圆、内圆切削循环

　　G92

螺纹切削循环

　　G94

端面切削循环

　　G96

　02

恒线速度有效

　　G97

恒线速度无效

　　G98

　03

每分钟进给模式指定

　　G99

每转进给模式指定

说明：

（1）带“＊”号的G代码，表示系统接通电源后默认的状态。

（2）00组G代码为非模态性的一次性G代码。

　　（3）在同一个程序段中可以有几个不同组的G代码，且均有效；若在同一个程序段中有两个以上同组的G代码，则仅有后一个有效。

　　（4）在恒线速度控制下，可设定主轴的最大转速。

　　（5）G02、G03的顺时或逆时由坐标方向确定。

二.G代码的应用与编程

（一）简单移动指令

1.快速移动指令G00

（1）编程格式：

　　　G00　X（U）Z（W）；

其中：

X、Z为快速移动定位点的绝对坐标值；

　　　U、W为快速移动定位点的相对坐标值；

（2）运动轨迹：

当程序段中两坐标均指定时，首先按两向等值方式移动，然后再单独走完剩余方向的移动量（图2所示）。

当程序段中仅有一个坐标（X或Z）被指定时，则沿该指定坐标方向直线快速移动。

图2.G00移动轨迹示意图3.G00定点移动示意

（3）实例：

如图3所示，由起点快速移动定位到点（40.，56.），其起点坐标为（100.，92）。

试用绝对坐标和相对坐标分别编程。

用绝对坐标编程：

G00X40.Z56.；

用相对坐标编程：

G00U-60.W-36.；

（4）说明：

G00快速移动将受快速倍率开关的作用（F0,25%，50%，100%）。

例图采用后置刀架坐标设定方式（后均用此方式，不再说明）。

2.直线插补指令G01

（1）编程格式：

　G01X（U）Z（W）F；

其中：

X、Z为直线插补运动的终点绝对坐标值；

　　　U、W为直线插补运动的终点相对坐标值；

F为指定进给速度（具有模态性）。

（2）运动轨迹的形式：

当程序段中仅有X（U）的坐标被指定时，运动轨迹为平行于X轴的直线，应用于径（横）向切削。

如端面切削、阶台端面切削、切槽或切断。

当程序段中仅有Z（W）的坐标被指定时，运动轨迹为平行于Z轴的直线，应用于轴（纵）向切削。

如内、外圆柱切削等。

当程序段中X（U）、Z（W）的坐标均被指定时，运动轨迹为一条插补的直线，应用于锥面的切削或倒角。

（3）实例：

如图4所示。

刀具由a至d完成表面

的轮廓车削，试用绝对坐标和相对坐标分

别编程（按直径编程）。

绝对坐标编程（按直径编程）：

　G01X20.F100；由a至b车端面.

X40.Z20.；由b至c车锥面.　

Z0.；由a至b车圆柱面.

相对坐标编程（按直径编程）：

　G01U20.F100；由a至b车端面.

U20.W-26.；由b至c车锥面.

W-20.；由a至b车圆柱面.

（4）说明：

图4.车削件视图图

各轴方向上的移动速度为本方向上的增量值（U或W）与移动间距（L）之比乘以指定进给速度（F）。

即FX=（U/L）*F；FZ=（W/L）*F。

3.圆弧插补指令G02，G03

（1）编程格式：

矢量式G02（G03）X（U）Z（W）IKF；

　　　半径式G02（G03）X（U）Z（W）RF；

其中：

X、Z为圆弧插补运动的终点绝对坐标值；

　　　U、W为圆弧插补运动的终点相对坐标值；

I、K为圆弧上各点的矢量坐标，用圆心相对圆弧起点相对坐标来表示，即I=X圆-X起、K=Z圆-Z起；

F为指定进给速度（具有模态性）；

R为圆弧半径，仅用于圆心角小于1800的圆弧；

（2）运动轨迹及形式：

根据圆弧起点至终点绕其中心的顺时或逆时方向和刀架所置方向，圆弧插补的运动轨迹有顺、逆圆弧两种形式。

其关系可简述如下：

当刀架后置时，沿顺时针方向形成的圆弧即为顺圆弧；那么沿逆时针方向形成的圆弧即为逆圆弧。

当刀架前置时，沿顺时针方向形成的圆弧即为逆圆弧；那么沿逆时针方向形成的圆弧即为顺圆弧。

见列表及图示。

　　　　　　刀架后置

刀架前置

圆弧移动方向

顺时针

逆时针

顺时针

逆时针

圆弧移动方向的图示

圆弧形式及指令

　顺圆弧　G02

逆圆弧　G03

　逆圆弧　G03

顺圆弧　G02

（3）实例：

如图5所示。

试用绝对坐标和相对坐标分别编制车削圆弧的两种形式程序。

由图示可知该圆弧为顺圆弧，这样就需用G02指令。

根据视图已知条件可计算出a点的直径

坐标为X=30。

这样可知两点坐标：

a（30,50）、b（50,30）

那么由a到b的两方向增量值U=50-30=20，

W=30-50=-20；圆心相对起点的增量值I=40-15=

25，K=50-50=0。

其组合后的四种编程是：

G02X50.Z30.I25.F30；

或G02U20.W-20.I25.F30；

或G02X50.Z30.R25.F30；

或G02U20.W-20.R25.F30；图5圆弧加工

（4）说明：

1）I0、K0可略写；

2）X、Z同时省略表示圆弧起点和终点是同一位置，用I，K的指令圆心时，为3600的圆弧。

例如程序指令“G02I；”表示整圆。

3）当I、K和R同段指定时，R有效而I、K无效。

4）使用I、K时，即便圆弧的起点和终点有误差，也不报警。

4.螺纹切削指令G32

（1）编程格式：

切削公制螺纹G32X（U）Z（W）F

切削英制螺纹G32X（U）Z（W）I

其中：

X、Z为切削螺纹的终点绝对坐标值；

　　U、W为切削螺纹的终点相对坐标值；

F为公制螺纹长轴方向的导程（0.001—500.000）；

I为英制螺纹长轴方向的每英寸牙数（0.060---254000.）；

（2）实例：

例1.切削如图6所示公制直螺纹，其双头螺纹的导程为4mm，试给出两次完成该螺纹加工的程序。

取螺纹加工入出刀的有效长度分

别为δ1=3mm，δ2=1.5mm。

螺纹的切削总深度=1.3P=2.6mm

（直径量），每次进刀深度为1.3mm。

编程为：

G00U-61.3；

G32W-54.5F4.；

G00U61.3；

W54.5；

G00U-62.6；

G32W-54.5F4.；

G00U62.6；

W54.5；图7直螺纹示意图

例2.切削如图7所示公制锥螺纹，其Z向导程为3mm，试给出两次完成该螺纹加工的程序。

取螺纹加工入出刀的有效长度分

别为δ1=2mm，δ2=1.5mm。

螺纹的切削总深度=1.3P=3.9mm（直

径量），每次进刀深度为1.95mm。

编程为：

G00X18.05Z72.；

G32X28.05Z20.F3；

G00X60.Z72.；

X16.1；

G32X26.1Z20.F3；图8锥螺纹示意图

G00X60.Z72.；

（3）说明：

1）在切削螺纹时，进给速度倍率无效且固定有100%。

2）在切削螺纹时，主轴不能停止。

3）在进入螺纹切削状态后的一个非螺纹切削程序段时，如果再按一次进给保持按钮则在非螺纹切削程序段中停止。

4）在切削端面螺纹和锥螺纹时，也可进行恒线速度控制，但难保螺纹导程的正确，因而在切削螺纹时一般不指定恒线速度。

5）在螺纹切削前的移动指令程序可指定倒角，但不能指定倒圆R。

6）在螺纹切削程序段中不可指定倒角和倒圆R。

7）在切削螺纹时主轴转速速度倍率有效，但不能指定。

8）螺纹精车、粗车的转速必须一定。

5.自动返回机械原点指令G28

1.G28的编程、运动轨迹和应用实例

（1）编程格式：

G28X（U）Z（W）；

其中：

X、Z为回归参考点途经的中间点绝对坐标值；

　　U、W为回归参考点途经的中间点相对坐标值；

（2）运动轨迹：

该指令执行后，首先快速从当前位置移动到指定的中间点，然后再

移动到机械坐标原点（T980系统使刀架返回距工件的最远点）。

（3）说明：

1）在电源接通后，若没执行过手动返回参考点，执行G28时，其中间点到机械坐标原点的运动和手动返回机械坐标原点的方式（按“原点”鍵，再按“快速移动”鍵或“当量”鍵，最后按“+X”和“+Z”鍵）相同。

其运动方向可通过相关参数设定。

2）若程序的加工起点与参考点不一致时，不可指定G28返回程序加工起点，可通过快速移动指令G00返回。

3）若程序的加工起点与参考点一致时，可指定G28返回程序加工起点。

6.暂停指令G04

（1）编程格式：

G04P；或G04X；

其中：

P和X为暂停时间，以秒指定。

其范围为0.001～99999.999秒。

（2）说明：

若在指令中省略了P、X，则视为准确停。

7.工件坐标系设定指令G50

（1）编程格式：

G50XZ；

其中：

X、Z表示起刀点在所设定坐标中的绝对坐标值。

该坐标的设定是按浮动式进行的。

（2）实例：

如图所示加工件，若将工件坐标系设左端面，起刀点设定工件坐标的（100,150）处。

试编程并用图示意。

（3）说明：

在补偿状态下，如果用G50设定坐标系，那么补偿前的位置是指G50设定的坐标系中的位置。

8.每分钟进给G98和每转进给G99

（1）G98是每分钟进给模式指定，表示后续所用F进给的数值为刀具每分钟进给的距离。

指定范围为1～8000mm/min（F1～F8000）。

（2）G99是每转进给模式指定，表示后续所用F进给的数值为刀具每转进给的距离。

指定范围为0.01～500mm/r（F1～F50000）。

（3）说明：

1）两种模式均可用进给倍率，变化范围为0～150%。

2）这两种模式为相互替代指令模式。

3）当所给数值大于极限值时按最大设定值执行。

9.恒线速度控制指定G96与取消G97

恒线速度控制是指S后的线速度为恒定值。

无论刀具在何位置其线速度均为指定值。

（1）恒线速度控制指定的编程格式：

G96………S；

其中：

……为其他指令字，也可不带有；

S后数值为指定线速度。

例如“G96S60；”表示恒线速度为60m/min。

（2）恒线速度控制取消的编程格式：

G97………S；

其中：

……为其他指令字，也可不带有；

S后数值为取消线速度控制后的主轴指定转速。

例如“G97S600；”表示取消恒线速度并使主轴以600r/min的转速转动。

（3）说明：

1）在线速度或转速指定后，可使用主轴倍率来改变其实际值。

可用倍率为50，60，70，80，90，100，110，120%。

2）最高转速控制可用“G50S；”指定。

10.刀尖圆弧半径左、右补偿指令G41、G42和取消指令G40

刀尖圆弧半径左右补偿是在车圆锥

和圆弧时，对刀尖圆弧半径形成的实际

轮廓和理论轮廓的差值进行补偿。

根据

工件表面相对于刀具的位置，刀尖圆弧

半径补偿可分为左边刀尖圆弧补偿和右

边刀尖圆弧半径补偿。

若工件表面在刀具运动方向的左侧

并使用左边刀尖圆弧进行切削则采用左图9左右补偿示意图

补偿G41。

若工件表面在刀具运动方向的右侧并使用右边刀尖圆弧进行切削则采用右补偿G42（见图9.所示）。

当取消刀尖圆弧补偿时可用指令G40指定完成。

（二）简单循环G指令

1.内外圆锥（柱）切削循环指令G90

（1）编程格式：

G90X（U）Z（W）RF；

其中：

X、Z为切削圆柱（锥）时起终点的对角点的绝对坐标值；

U为切削圆柱（锥）时锥边两端点相对起终点的X坐标增量值中最小的增量；

W为切削圆柱（锥）时起终点的对角点相对起终点的Z坐标增量值；

R为切削圆锥锥度的二分之一且的方向，即R=（X起-X终）/2，这里X起和X终分别表示锥之移动母线的起点和终点X向坐标。

当程序段中R缺省时，表示圆柱加工指令。

（2）运动轨迹：

该指令执行后，其运行轨迹为一个封闭的直角梯形（锥加工时）或矩形（圆柱加工时）。

如图10和图11所示。

图10.圆柱切削轨迹图11.圆锥切削轨迹

该指令执行时，先以快速进给方式沿X方向移动到锥之母线的起点处，再以指定进给速度插补到指定的对角点坐标处，然后以指定进给速度沿X向退回到起点的X坐标

处，最后再以快速进给方式退回

到起点处。

（3）实例：

1）.切削如图12.所示工件，

试用G90指令编制加工程序。

由图示可知X向切削总量

值为20mm，现分两次切削，

按直径方式编制的加工程序如

下：

图12.切削阶台圆柱

G90X30.Z30.F150；

X20.；

或

G90U-20.Z-45.F150；

U-30.；

2）.切削如图11.所示工件，试用G90指令编制加工程序。

由图示可知X向切削总量值为20mm，现分两次切削。

R=（X起-X终）/2

=（17.5-40）/2=-11.25

按直径方式编制的加工程序如

下：

G90X50.Z30.R-11.25F150；

X40.；

或

G90U-10.W-45.R-11.25F150；

U-20；图13.切削圆锥

（3）说明：

1）所车圆锥类型与U、W、R的关系：

（a）（b）（c）（d）

图14.圆锥类型与U、W、R的关系

当U<0、W<0和锥向R<0时，所车锥为外正锥（见图14.a）；

当U>0、W<0和锥向R>0时，所车锥为内正锥（见图14.b）；

当U<0、W<0和锥向R>0时，所车锥为外反锥（见图14.c）；

当U>0、W<0和锥向R<0时，所车锥为内反锥（见图14.d）。

2）上述对角点坐标是指每次切削时四步循环对角点的坐标值。

3）这里所车圆锥为轴向锥，即刀尖轨迹所成回转母线与轴线的夹角<450。

2.螺纹切削循环指令G90

（1）编程格式：

G92X（U）Z（W）RF；

或G92X（U）Z（W）RI；

其中：

X、Z为切削圆柱（锥）螺纹时起终点对角点的绝对坐标值；

　　U、W为切削圆柱（锥）螺纹时起终点对角点的相对坐标值；

R为切削圆锥锥度的二分之一且的方向，即R=（X起-X终）/2

当程序段中R缺省时，表示圆柱螺纹的加工指令；

F为指定公制螺纹的导程；

I为指定英制螺纹的导程。

（2）运动轨迹：

螺纹车削的循环轨迹与G90圆柱或圆锥的车削的循环轨迹非常相似，所不同的是车削圆柱螺纹第三步中还包括一个450倒角（其宽度可通过相关参数设定）。

（3）实例：

1）.切削如图15.所示圆柱螺纹（

导程为2.5mm），试用G92指令编制

加工程序。

由A=1.3P可知X向切削

总量值为3.25mm，分两次切削，

按直径方式编制的加工程序如

下：

图15.切削圆柱螺纹

G90X18.37Z40.F2.5；

X16.75；

或

G90U-31.63W-35.F2.5；

U-33.25；

2）.切削如图16.所示圆锥螺纹（导程为2.mm），试用G92指令编制加工程序。

由A=1.3P可知X向切削总量值为2.6mm，分两次切削。

R=（X起-X终）/2

=（17.5-35）/2=-8.75

按直径方式编制的加工程序如下：

G90X33.7Z40.R-8.75F2.；

X32.4；

或

G90U-26.3W-35.R-8.75F2.；

U-27.6；

图16.切削圆锥螺纹

（4）说明：

1）关于螺纹切削的注意事项与G32螺纹切削相同，但是螺纹切削循环中的进给保持的停止为下述情况：

进给保持到动作3完成后才停止。

2）这里所车锥螺纹为轴向锥螺纹，即刀尖轨迹所成回转母线与轴线的夹角<450。

3.端面切削循环指令G90

（1）编程格式：

G94X（U）Z（W）RF；　

其中：

X、Z为切削端面（径锥）时起终点对角点的绝对坐标值；

　　U、W为切削端面（径锥）时起终点的对角点相对起终点坐标的增量值；

R为切削锥的锥长且表示出方向，即R=（Z起-Z终）。

这里Z起和Z终分别表示锥之母线的起点和终点X向坐标。

当程序段中R缺省时，表示圆柱加工指令。

（2）运动轨迹

该指令执行时，先以快速进给方式沿Z方向移动到坐标（Z+R）处，再以指定进给速度插补到指定的对角点坐标处，然后以指定进给速度沿Z向退回到起点的Z坐标处，最后再以快速进给方式沿X向退回到起点。

（3）实例：

切削如图17.所示工件，试用

G94指令编制加工程序。

由图示可知Z向切削总量值

为15mm，现分两次切削。

R=（Z起-Z终）=（25-45）=-20