课题名称数控车削加工编程技术.docx

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课题名称数控车削加工编程技术

浙江工业职业技术学院

日期年月日NO.02

课题名称

数控车削加工编程技术

课题号

课题二

授课班级

授课日期

目地与要求

熟悉数控车系统基础指令地格式和编程方法,熟练掌握简单形体地编程技术.

课时安排

8学时

检测手段

课堂检查

安全及注意事项

1、遵守实训场地安全文明生产制度；

2、遵守数控车床地安全操作规程；

课后分析

教案过程：

课题二、数控车削加工编程技术

数控编程是数控加工地重要步骤.用数控机床对零件进行加工时,要按照加工工艺要求,根据所用数控机床规定地指令代码及程序格式,将刀具地运动轨迹、位移量、切削用量以及相关辅助动作<包括换刀、主轴正/反转、切削液开/关等）编写成加工程序,输入到数控装置中,从而指挥机床加工零件.

一、数控车床地坐标系及运动方向

数控车床地坐标系及其运动方向,在国际标准

<一）坐标系

数控车床地坐标系是以径向为X轴方向,纵向为Z轴方向.经济型普通卧式前置刀架数控车床指向主轴箱地方向为Z轴负方向,而指向尾架地方向为Z轴地正方向.X轴地正方向是指向操作者地方向,负方向为远离操作者地方向.由此,根据右手法则,Y轴地正方向应该垂直指向地面<编程中不涉及Y坐标）.图2-1所示为数控车床地坐标系.

a）b）

a）普通卧式前置刀架数控车床坐标系

b）普通卧式后置刀架数控车床坐标系

图2-1数控车床地坐标系

在按绝对坐标编程时,使用代码X和Z；按增量坐标<相对坐标）编程时,使用代码U和W.也可以采用混合坐标指令编程,即同一程序中,既出现绝对坐标指令,又出现相对坐标指令.

U和X坐标值,在数控车床地编程中一般是以直径方式输入地,即按绝对坐标系编程时,X输入地是直径值；按增量坐标编程时,U输入地是径向实际位移值地二倍,并附上方向符号<正向可以省略）.

<二）原点

1、机械原点<参考点）

机械原点是由生产厂家在生产数控车床时设定在机床上地,它是一个固定地坐标点.每次在操作数控车床地时候,启动机床之后,必须首先进行机械原点回归操作,使刀架返回到机床地机械原点.

一般地,根据机床规格不同,X轴机械原点比较靠近X轴正方向地超程点；Z轴机械原点比较靠近Z轴正方向超程点.

2、编程原点

编程原点是指程序中地坐标原点,即在数控加工时,刀具相对于工件运动地起点,所以也称为“对刀点”.

在编制数控车削程序时,首先要确定作为基准地编程原点.对于某一加工工件,编程原点地设定通常是将主轴中心设为X轴方向地原点.将加工工件地精切后地右端面或精切后地夹紧定位面设定为Z轴方向地原点.分别如图2-2

图2-2编程原点

值得一提地是,以机械原点为原点建立地坐标系一般称为机床坐标系,它是一台机床固定不变地坐标系；而以编程原点为原点建立地坐标系一般称为工件坐标系或编程坐标系,它随着加工工件地改变而改变位置.

二、程序结构与格式

<一）程序地结构

程序是控制机床地指令,与我们学习Basic、C语言编程一样,必须先了解程序地结构,以指导我们读懂程序.下面,我们以一个简单地数控车削程序为例,分析加工程序地结构.

例2-1：

以经济型数控车床加工图2-3所示工件（毛坯直径为Φ50>.

图2-3车削外圆

参考程序如下：

O0001；程序名（程序号>

N05G90G54M03S800；

N10T0101；

N15G00X49Z2；

N20G01Z-100F0.1；程序内容

N25X51；

N30G00X60Z150；

N35M05；

N40M30；程序结束

对于初学者来说,程序中每个指令地意义可能还不理解,但我们可以看出它大致分成程序名（程序号>、程序内容和程序结束三个部分.

1、程序名<程序号）程序号为程序开始部分.在数控装置中,程序地记录是靠程序号来辨别地,调用某个程序可通过程序号来调出,编辑程序也要首先调出程序号.

2、程序内容程序内容是整个程序地核心,由许多程序段组成,每个程序段由一个或多个指令组成,表示数控机床要完成地全部动作.

3、程序结束以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束地符号,来结束整个程序.

<二）程序段格式

程序段是可以作为一个单位来处理地连续字组,从例2-1可见,程序段构成地一般形式如下：

NGX

程序段准备尺寸字进给辅助主轴刀具程序段

顺序号功能功能功能功能功能结束

三、辅助功能M代码

辅助功能也叫M功能或M代码,由地址字M和其后地两位数字组成,从M00～M99共100种.主要用于控制零件程序地走向和机床及数控系统各种辅助功能地开关动作.各种数控系统地M代码规定有差异,必须根据系统编程说明书选用.

M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式.非模态M功能（当段有效代码>只在书写了该代码地程序段中有效；模态M功能（续效代码>是一组可相互注销地M功能,这些功能在被同一组地另一个功能注销前一直有效.

另外,M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能二类.前作用M功能在程序段编制地轴运动之前执行；后作用M功能在程序段编制地轴运动之后执行.常用地M功能代码见表2-1.

表2-1M功能代码一览表

代码

是否模态

功能说明

代码

是否模态

功能说明

M00

非模态

程序停止

M03

模态

主轴正转起动

M01

非模态

选择停止

M04

模态

主轴反转起动

M02

非模态

程序结束

M05

模态

主轴停止转动

M30

非模态

程序结束并返回

M07

模态

切削液打开

M98

非模态

调用子程序

M08

模态

切削液打开

M99

非模态

子程序结束

M09

模态

切削液停止

四、准备功能G代码

准备功能G代码由G后一或二位数值组成,它用来规定刀具和工件

地相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加

工操作.

<一）快速点定位指令

该指令命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标位置,无运动轨迹要求,不需特别指定移动速度.

输入格式：

G00IP；

注：

1、“IP”代表目标点地坐标,可以用X、Z、U、W表示；

2、X

3、快速点定位时,刀具地路径通常不是直线.

例2-2：

如图2-4所示,以G00指令刀具从A点移动到B点.

图2-4G00快速点定位

绝对指令：

G00X40Z2；

增量指令：

G00U-60W-50；

相关知识点：

1、符号“

”代表编程原点；

2、在某一轴上相对位置不变时,可以省略该轴地移动指令；

3、在同一程序段中绝对坐标指令和增量坐标指令可以混用；

4、从图中可见,实际刀具移动路径与理想刀具移动路径可能会不一致,因此,要注意刀具是否与工件和夹具发生干涉,对不确定是否会干涉地场合,可以考虑每轴单动；

5、刀具快速移动速度由机床生产厂家设定.

<二）直线插补指令

该指令用于直线或斜线运动.可使数控车床沿X轴、Z轴方向执行单轴运动,也可以沿XZ平面内任意斜率地直线运动.

输入格式：

G01IPF；

注：

1、“IP”代表目标点地坐标,可以用X、Z、U、W表示；

2、“F”指令刀具地进给速度.

例2-3：

外圆柱切削.如例2-1所示.

图2-5G01指令切外圆锥

例2-4：

外圆锥切削.<图2-5）

绝对指令：

G01X40Z-30F0.4；

增量指令：

G01U20W-30F0.4；

或采用混合坐标系编程：

G01X40W-30F0.4；

<三）圆弧插补指令

该指令能使刀具沿圆弧运动,切出圆弧轮廓.G02为顺时针圆弧插补指令,G03为逆时针圆弧插补指令.表2-2列出了G02、G03程序段中各地址代码含义.

输入格式：

G02IP__I__K__F__；或G02IP__R__F__；

G03IP__I__K__F__；或G03IP__R__F__；

表2-2G02G03程序段中各指令地含义

考虑地因素

指令

含义

回转方向

G02

刀具轨迹按顺时针圆弧插补

G03

刀具轨迹按逆时针圆弧插补

终点位置IP

X、Z

工件坐标系中圆弧终点地X、Z

从圆弧起点到圆弧中心地距离

I、K

I：

圆心相对于圆弧起点在X方向地坐标增量

K：

圆心相对于圆弧起点在Z方向地坐标增量

圆弧半径

R

指圆弧地半径,取小于180º地圆弧部分

相关知识点：

1、圆弧顺、逆地方向判断：

沿圆弧所在平面

2、X、Z

3、到圆弧中心地距离不用I、K指定,可以用半径R指定.当I、K和R同时被指定时,R指令优先,I、K无效；

a）b）

图2-6圆弧地顺、逆判断

4、I0,K0可以省略；

5、若省略X、Z

6、圆弧在多个象限时,该指令可以连续执行；

7、在圆弧插补程序段中不能有刀具功能

8、使用圆弧半径R指令时,指定圆心角小于180º圆弧；

9、圆心角接近于180º圆弧,当用R指定时,圆弧中心位置地计算会出现误差,此时请用I、K指定圆弧中心.

例2-5：

顺时针圆弧插补.<图2-7）

图2-7G02顺时针圆弧插补

G02X50.0Z-20.0I25K0F0.5；

G02U20.0W-20.0I25F0.5；

G02X50Z-20R25F0.5；

G02U20W-20R25F0.5；

例2-6：

逆时针圆弧插补.<图2-8）

图2-8G03逆时针圆弧插补

G03X50Z-20I-15K-20F0.5；

G03U20W-20I-15K-20F0.5；

G03X50Z-20R25F0.5；

G03U20W-20R25F0.5；

四、螺纹切削指令

螺纹加工地类型包括：

内<外）圆柱螺纹和圆锥螺纹、单头螺纹和多头螺纹、恒螺距与变螺距螺纹.

数控系统提供地螺纹加工指令包括：

单一螺纹指令和螺纹固定循环指令.前提条件是主轴上有位移测量系统.数控系统地不同,螺纹加工指令也有差异,实际应用中按所使用地机床要求编程.

G32/G33指令可以执行单行程螺纹切削,车刀进给运动严格根据输入地螺纹导程进行.但是,车刀地切入、切出、返回均需编入程序.

几种典型数控系统地单行程螺纹加工地编程格式见表2-3.

表2-3典型数控系统地单行程螺纹编程指令

数控系统

编程格式

说明

HNC-21T

G32IP__R__E__P__F__

IP：

代表终点地坐标；

F：

螺纹导程<即单线螺纹地螺距）；

R、E：

螺纹切削地退尾量；

P：

切削起始点地主轴转角.

FANUC

G32IP__F__；

IP：

代表终点地坐标；

F：

螺纹导程<即单线螺纹地螺距）.

SIEMENS

G33IPKSF

K：

用于指令圆柱螺纹地导程和锥角小于45°地圆锥螺纹导程；

I：

用于指令锥角大于45°地圆锥螺纹导程；

SF：

起始点偏移量.

FAGOR

G33IPLQ

IP：

代表终点地坐标；

L：

螺纹导程<即单线螺纹地螺距）；

Q：

表示多头螺纹时地主轴角度.

例2-7：

以FANUC系统G33指令编写圆柱螺纹切削程序.<图2-9）

螺纹导程：

4mm

δ1=3mm

δ2=1.5mm

若切深2mm,分两次切削<每次切深1mm）

<公制输入,直径指定）

图2-9圆柱螺纹切削

切削螺纹部分程序如下：

G00U-62；

G33W-74.5F4.0；

G00U62；

W74.5；

U-64；<第二次再切深1mm）

G33W-74.5F4.0；

G00U64；

W74.5；

相关知识点：

1、图中δ1、δ2有其特殊地作用,由于螺纹切削地开始及结束部分,伺服系统存在一定程度地滞后,导致螺纹导程不规则,为了考虑这部分螺纹尺寸精度,加工螺纹时地指令要比需要地螺纹长度长<δ1+δ2）；

2、螺纹切削时,进给速度倍率开关无效,系统将此倍率固定在100%；

3、螺纹切削进给中,主轴不能停.若进给停止,切入量急剧增加,很危险,因此进给暂停在螺纹切削中无效.

例2-8：

以FANUC系统G32指令编写圆锥螺纹切削程序.<图2-10）

螺纹导程：

Z方向3.5mm

δ1=2mm

δ2=1mm

若切深2mm,分两次切削<每次切深1mm）

<公制输入,直径指定）

图2-10圆锥螺纹切削

切削锥螺纹部分程序如下：

G00X12Z72；

G32X41Z29F3.5；

G00X50；

Z72；

X10；<第二次再切深1mm）

G32X39Z29F3.5；

G00X50；

Z72；

相关知识点：

关于圆锥螺纹地导程,如图2-11所示,当α≤45º时,导程为LZ；当α≥45º时,导程为LX.

图2-11圆锥螺纹地导程

五、暂停指令

该指令可使刀具作短时间地无进给光整加工,常用于车槽、镗平面、锪孔等场合.如图2-12所示.

输入格式：

G04P；或G04X；或G04U；

注：

P：

时间或主轴转数地指定<不能用小数点）

X：

时间或主轴转数地指定<可以用小数点）

U：

时间或主轴转数地指定<可以用小数点）

图2-12G04暂停指令

六、典型数控车削系统G功能代码一览表

表2-4华中世纪星HNC-21/22T数控车系统地G代码

G代码

组

功能

G代码

组

功能

G00

01

快速定位

G57

11

坐标系选择

G01

直线插补

G58

G02

顺圆插补

G59

G03

逆圆插补

G65

宏指令简单调用

G04

00

暂停

G71

外径、内径车削复合循环

G20

08

英寸输入

G72

06

端面车削复合循环

G21

毫M输入

G73

闭环车削复合循环

G28

00

返回参考点

G76

螺纹切削复合循环

G29

参考点返回

G80

车内外径复合循环

G32

01

螺纹切削

G81

端面车削复合循环

G36

17

直径编程

G82

螺纹切削固定循环

G37

半径编程

G90

13

绝对编程

G40

09

取消半径补偿

G91

相对编程

G41

左刀补

G92

00

工件坐标系设定

G42

右刀补

G94

14

每分钟进给

G54

11

坐标系选择

G95

每转进给

G55

G96

16

恒线速度切削

G56

G97

取消恒线速度切削

表2-5FANUC0i-T数控车系统地G代码

G代码

组

功能

G代码

组

功能

A

B

C

A

B

C

G00

G00

G00

01

快速定位

G70

G70

G72

00

精加工循环

G01

G01

G01

直线插补

G71

G71

G73

外圆粗车循环

G02

G02

G02

顺圆插补

G72

G72

G74

端面粗车循环

G03

G03

G03

逆圆插补

G73

G73

G75

多重车削循环

G04

G04

G04

00

暂停

G74

G74

G76

排屑钻端面孔

G10

G10

G10

可编程数据输入

G75

G75

G77

外径/内径钻孔循环

G11

G11

G11

可编程数据输入方式取消

G76

G76

G78

多头螺纹循环

G20

G20

G70

06

英制输入

G80

G80

G80

10

固定钻削循环取消

G21

G21

G71

公制输入

G83

G83

G83

钻孔循环

G27

G27

G27

00

返回参考点检查

G84

G84

G84

攻丝循环

G28

G28

G28

返回参考位置

G85

G85

G85

正面镗循环

G32

G33

G33

01

螺纹切削

G87

G87

G87

侧钻循环

G34

G34

G34

变螺距螺纹切削

G88

G88

G88

侧攻丝循环

G36

G36

G36

00

自动刀具补偿X

G89

G89

G89

侧镗循环

G37

G37

G37

自动刀具补偿Z

G90

G77

G20

01

外径/内径车削循环

G40

G40

G40

07

取消刀尖半径补偿

G92

G78

G21

螺纹车削循环

G41

G41

G41

刀尖半径左补偿

G94

G79

G24

端面车削循环

G42

G42

G42

刀尖半径右补偿

G96

G96

G96

02

恒表面切削速度控制

G50

G92

G92

00

坐标系或主轴最大速度设定

G97

G97

G97

恒表面切削速度控制取消

G52

G52

G52

00

局部坐标系设定

G98

G94

G94

05

每分钟进给

G53

G53

G53

机床坐标系设定

G99

G95

G95

每转进给

G52-G59

14

选择工件坐标系1-6

―

G90

G90

03

绝对值编程

G65

G65

G65

00

调用宏指令

―

G91

G91

增量值编程

表2-8SIMENS802S/C数控车系统地G代码

G代码

功能

G代码

功能

G90,G91

绝对/增量尺寸

G33

定螺距螺纹切削

G71,G70

公制/英制尺寸

G74

回参考点

G22,G23

半径/直径尺寸

G75

接近固定点

G158

可编程零点偏置

G9,G60,G64

准确停/连续路经加工

G52-G57,G500,G53

可设定零点偏置

G601/G602

在准确停时地段转换

G0

快速定位

G25,G26

主轴速度限制

G1

直线插补

G96/G97

恒线速度切削

G2,G3

顺/逆圆插补

G40

取消半径补偿

G4

暂停

G41,G42

左/右刀补

G5

中间点地圆弧插补

G450,G451

转角处加工

从表中可以看出,同一G代码,不同地数控系统所代表地含义不完全一样.