第七章数控车床编程-8.ppt

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1、 第七章第七章 数控车编程数控车编程 7.1 数控车床编程基础数控车床编程基础 7.2 数控车床编程实例数控车床编程实例 练习与思考练习与思考 7.1 数控车床编程基础数控车床编程基础 一、一、数控车床编程特点数控车床编程特点二、二、数控车编程常用指令数控车编程常用指令三、三、数控车刀具数控车刀具四、四、主要加工方式主要加工方式 一、数控车床编程特点一、数控车床编程特点 数数控控车车床床加加工工的的是是回回转转体体类类的的零零件件。车车床床主主轴轴上上装装夹夹的的不不是是刀刀具具，而而是是待待加加工工的的工工件件，高高速速旋旋转转的的是是工工件件，刀刀具具则则安安装装在在刀刀架架上上，只只能能

2、在在二二维维平平面面内内移移动动，所所以以其其数数控控加加工工程程序序在在坐坐标标系系、输输入入方方式式、进进给给速速度度、刀刀具具补补偿等方面有其独特之处。偿等方面有其独特之处。一）坐标系一）坐标系坐标系是程序编制前首先要搞清楚的重要概坐标系是程序编制前首先要搞清楚的重要概念。数控车床编程也分机床坐标系（或机械念。数控车床编程也分机床坐标系（或机械坐标系）和工件坐标系（或编程坐标系）两坐标系）和工件坐标系（或编程坐标系）两种。与前面所讲到的所有数控机床不同的是，种。与前面所讲到的所有数控机床不同的是，数控车床的坐标系为左手坐标系。由于数控数控车床的坐标系为左手坐标系。由于数控车床是回转体加工

3、机床，一般只有两个坐标车床是回转体加工机床，一般只有两个坐标轴：轴：X轴和轴和Z轴。轴。1机床坐标系机床坐标系机机床床坐坐标标系系的的原原点点为为主主轴轴旋旋转转中中心心线线与与工工件件卡卡盘盘后后端端面面的的交交点点处处；其其Z轴轴与与车车床床导导轨轨平平行行，是是主主轴轴的的回回转转轴轴线线，远远离离卡卡盘盘方方向向为为Z轴轴的的正正方方向向，趋趋近近卡卡盘盘方方向向为为Z轴轴的的负负方方向向；X轴轴是是与与Z轴轴垂垂直直的的径径向向，刀刀架架远远离离回回转转轴轴线线方方向向为为X的正向，趋近回转轴线方向为的正向，趋近回转轴线方向为X的负向。的负向。2工件坐标系工件坐标系工工件件坐坐标标系

4、系是是同同机机床床坐坐标标系系规规定定相相同同的的左左手手坐坐标标系系，其其原原点点是是程程序序员员根根据据零零件件图图纸纸人人为为设设定定的的一一个个基基准准点点。一一般般工工件件坐坐标标系系原原点点常常选选在在工工件右端面的中心处。件右端面的中心处。工件坐标系的建立指令因机床的控制系统不同工件坐标系的建立指令因机床的控制系统不同而不同。一般有两种方式：一是指定刀尖起始而不同。一般有两种方式：一是指定刀尖起始位置距工件坐标系原点的方位；二是指定工件位置距工件坐标系原点的方位；二是指定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置。即：坐标系原点在机床坐标系中的位置。即：1）设设工工件件装装夹夹以以后后，

5、刀刀尖尖距距工工件件坐坐标标系系原原点点的的X向向尺尺寸寸和和Z向向尺尺寸寸分分别别为为a、b，可可用用以以下下指指令：令：G92 X a Z b 或或 G50 X a Z b 其其中中，a、b一一般般应应取取正正值值，是是加加工工过过程程刀刀尖尖的的起起始始位位置置及及加加工工过过程程中中的的换换刀刀位位置置。G92 或或G50均是以绝对值方式输入。均是以绝对值方式输入。2）若机床坐标系指令为）若机床坐标系指令为G59（CK0630数控车床的控数控车床的控制系统），工件右端面中心位于机床坐标系的（制系统），工件右端面中心位于机床坐标系的（0，300）处，则工件坐标系的建立指令为：）处，则工件

6、坐标系的建立指令为：G59 X0 Z300 这样系统内部就建立了一个以工件右端面中心为这样系统内部就建立了一个以工件右端面中心为原点的坐标系，即工件坐标系。工件坐标系一旦原点的坐标系，即工件坐标系。工件坐标系一旦建立，就取代了原来的机床坐标系。进入自动加建立，就取代了原来的机床坐标系。进入自动加工状态后，屏幕上显示的是加工刀具的刀尖在工工状态后，屏幕上显示的是加工刀具的刀尖在工件坐标系中的绝对坐标值。件坐标系中的绝对坐标值。3.工件坐标系与机床坐标系的转换工件坐标系与机床坐标系的转换 设设X、Z为为机机床床坐坐标标系系下下的的坐坐标标值值，Xp、Zp为为工工件件坐坐标标系系下下的的坐坐标标值值

7、，则则机机床床坐坐标标系系与与工工件件坐坐标标系系的关系如下：的关系如下：X=Xp Z=Zp+工件外伸长度工件外伸长度+卡盘厚度卡盘厚度 （CK0630车床的卡盘厚度为车床的卡盘厚度为20mm）注意注意：1）在在机机床床坐坐标标系系中中，坐坐标标值值是是刀刀架架中中心心相相对于机床对于机床 原点的距离；原点的距离；2）在工件坐标系中，坐标值是刀尖相对于在工件坐标系中，坐标值是刀尖相对于工件原点的距离。工件原点的距离。二）输入方式二）输入方式与与前前面面讲讲过过的的加加工工程程序序段段不不同同的的是是，在在数数控控车车的的加加工工程程序序中中，同同一一程程序序段段中中刀刀位位的的输输入入方方式式

8、可可以以是是绝绝对对输输入入方方式式也也可可以以是是增增量量输输入入方方式式。一一般般，用用X Z 表表示示绝绝对对输输入入方方式式，用用U W 表表示示增增量量输输入入方方式式，在在一一条条加加工工指指令令中中，X（U）Z（W）可可以以混混合合使使用用。其其中中，X 或或U 都都是是径向上的直径值或直径增量。径向上的直径值或直径增量。当然，也有的数控系统仍用当然，也有的数控系统仍用G90、G91指令明确指定输入方指令明确指定输入方式。在这种系统中，同一程序段中两种输入方式不能混合式。在这种系统中，同一程序段中两种输入方式不能混合使用。使用。三）三）F功能（进给量）功能（进给量）在数控车床加工

9、中，在数控车床加工中，F指令有两种形式：指令有两种形式：1.若若F后面用小数表示，如后面用小数表示，如 F03 或或 F1 表示刀具切削进给量是表示刀具切削进给量是mm/r（毫米毫米/转）；转）；2.若若F后面用整数表示，如后面用整数表示，如 F100 或或 F300 表示刀具进给量是表示刀具进给量是mm/min（毫米毫米/分）。分）。四）刀具指令四）刀具指令数控车程序中的刀具指令常见的有两种：数控车程序中的刀具指令常见的有两种：1Txx T后后跟跟两两位位数数字字，第第一一位位表表示示刀刀具具号号；第第二二位表示补偿号，位表示补偿号，0表示无补偿。表示无补偿。2Txxxx T后后跟跟四四位位

10、数数字字，头头两两位位表表示示刀刀具具号号；后后两位表示补偿号，两位表示补偿号，00表示无补偿。表示无补偿。换换刀刀动动作作不不同同的的系系统统所所用用的的指指令令不不尽尽相相同同，有有的的用用M06与与T结结合合表表示示换换刀刀；有有的的直直接接用用T表表示示换换刀刀。本本章章采采用用后后一一种种换换刀刀方方式式，T10表表示示无无刀刀具具半半径径补补偿偿，T11表示调用刀具半径补偿功能。表示调用刀具半径补偿功能。二、数控车编程常用指令二、数控车编程常用指令不不同同的的数数控控车车床床，其其编编程程功功能能指指令令基基本本是是相相同同的的，但但也也有有个个别别的的功功能能指指令令定定义义有有

11、所所不不同同，这这里里以以CK0630数数控控车车床床为为例例介介绍绍数数控控车车床床的的基基本本编编程程指指令，其控制系统为令，其控制系统为FANUC OTE-A系统。系统。常用的具有独特功能的准备功能指令有以下几个：常用的具有独特功能的准备功能指令有以下几个：1）G28 使使刀刀架架沿沿X轴轴方方向向（即即径径向向）快快速速返返回回程程序序起始点（或对刀点）的径向位置。起始点（或对刀点）的径向位置。2）G29 使使刀刀架架沿沿Z轴轴方方向向快快速速返返回回程程序序起起始始点点（或或对刀点）的对刀点）的Z轴位置。轴位置。3）G33 是是螺螺纹纹加加工工指指令令，可可控控制制刀刀架架按按预预定

12、定的的方方式式加工螺纹。加工螺纹。4）G36 是是子子程程序序调调用用指指令令，G36将将程程序序运运行行从从主主程程序转至子程序。序转至子程序。5）G37 是子程序的开始语句。是子程序的开始语句。6）G38 是子程序的结束语句是子程序的结束语句.它与它与G37成对使用。成对使用。7）G80 表示一个循环的结束。表示一个循环的结束。8）G81 表示一个循环的开始。表示一个循环的开始。9）G96 主主轴轴恒恒线线速速度度控控制制指指令令。即即G96 S50表表示示切切削削线线速速度度为为50 m/min。10）G97 恒恒线线速速度度控控制制取取消消指指令令。G97之之后后的的S200 则则表表

13、示示主主轴轴转速为转速为200 r/min。11）G98 表示每分钟进给量。表示每分钟进给量。12）G99 表示每转进给量。表示每转进给量。而而G00、G01等准备功能指令及辅助功能指令等准备功能指令及辅助功能指令M_与数控铣加与数控铣加工程序中的规定基本相同。这里不再赘述。工程序中的规定基本相同。这里不再赘述。三、数控车刀具三、数控车刀具由由于于数数控控车车床床的的主主轴轴上上安安装装的的是是加加工工工工件件而而不不是是刀刀具具，所所以以其其车车削削加加工工成成型型主主要要取取决决于于所所用用的的刀刀具具，了了解解数数控控车车刀刀具具的的形形状状，可可以以更更清清楚楚地地了了解解数数控控车车

14、的的加加工工原原理理。数数控控车车床床常常用用的的刀刀具具有有外外圆圆左左右右向向车车刀刀、内内孔孔左左右右向向车车刀刀、端端面面车车刀刀、槽槽刀刀、内外内外螺纹刀螺纹刀、及中心钻等。、及中心钻等。四、主要加工方式四、主要加工方式 1.柱面加工柱面加工 2.圆弧加工圆弧加工 3.锥面加工锥面加工 4.螺纹加工螺纹加工 5.循环程序循环程序 6.子程序子程序 1.柱面加工柱面加工例例 用外圆刀用外圆刀T3，精车图精车图 7-2 所示柱面，其所示柱面，其中中60不加工。程序如下：不加工。程序如下：2.圆弧加工圆弧加工数控车中，圆弧面的加工指令格式为：数控车中，圆弧面的加工指令格式为：G02 /G0

15、3 X_ Z_ I_ K_ F_其中：其中：G02、G03的选取如的选取如图图7-3所示；所示；X_、Z_为圆弧终点坐标；为圆弧终点坐标；I_、K_为圆心相对于圆弧起点的坐标增量；为圆心相对于圆弧起点的坐标增量；且且I_为直径增量值。为直径增量值。例例 精车图精车图 7-3 所示零件。程序如下所示零件。程序如下 3锥面加工锥面加工 锥锥面面可可以以分分为为正正锥锥面面和和倒倒锥锥面面。正正锥锥面面的的走走刀刀路路线线如如图图7-4所所示示。对对于于图图7-4（a）的的走走刀刀路路线线，需需要要计计算算终终刀刀距距L，假假设设锥锥的的大大端端直直径径为为D，小小端端直直径径为为d，吃吃刀刀深深度

16、度为为L，锥锥长长为为A,则则由由相似三角形可得相似三角形可得 （D d）/2A=L/L L=2AL/（D-d）图图7-4（b）的走刀路线不需要计算。倒锥面走刀路线如右图。的走刀路线不需要计算。倒锥面走刀路线如右图。例例 用外圆刀用外圆刀T5车图车图7-6所示正锥面。所示正锥面。若采用图若采用图7-4（a）的走的走刀方式，每次进刀刀方式，每次进刀2mm，根据公式计算根据公式计算可知，每次切削锥面可知，每次切削锥面的长度分别为：的长度分别为：6、12、18、24、30mm，程序程序可编制：可编制：3螺纹加工螺纹加工螺纹加工指令格式为：螺纹加工指令格式为：G33 D_ I_ X_ L_ P_ Q_

17、G33 D_ I_ X_ L_ P_ Q_D：螺纹顶径，外螺纹为大径，内螺纹为小径。螺纹顶径，外螺纹为大径，内螺纹为小径。I：螺纹底径，外螺纹为小径，内螺纹为大径。螺纹底径，外螺纹为小径，内螺纹为大径。X：每次径向切深（直径值）。每次径向切深（直径值）。L：螺螺纹纹有有效效段段长长度度，不不包包括括升升降降速速段段，数数控控系系统统自自动动将将升升降降速速段段计计入入Z向向实实际际行行程程，车车右右螺螺纹纹取取负负值值，车左螺纹取正值。车左螺纹取正值。P：导程（单头螺纹即为螺距）。导程（单头螺纹即为螺距）。Q：锥螺纹的锥角所对应的直径值或锥螺纹大小端锥螺纹的锥角所对应的直径值或锥螺纹大小端直径

18、之差，圆柱螺纹时直径之差，圆柱螺纹时Q值为值为0。螺纹加工指令使用：螺纹加工指令使用：1）螺纹车削必须以增量方式进入。例如：螺纹车削必须以增量方式进入。例如：G91 G33 D_ I_ X_ L_ P_ Q_ G90 2）螺纹加工必须设置螺纹加工必须设置2mm升速进刀段与升速进刀段与2mm降速退刀段，降速退刀段，如图如图7-7所示。螺纹加工前刀尖至图中所示。螺纹加工前刀尖至图中A点（点（X方向位于螺方向位于螺纹顶径处、纹顶径处、Z方向位于距螺纹有效段起点方向位于距螺纹有效段起点2mm的处），的处），螺螺纹加工纹加工循环自动完成后，刀尖返回循环自动完成后，刀尖返回A点，然后以点，然后以A点为起点

19、点为起点编写后续程序段。编写后续程序段。例例 已知毛坯已知毛坯72mm，L=80mm，加工如图加工如图7-8所所示内螺纹工件。示内螺纹工件。选用外圆刀选用外圆刀T1，中心钻中心钻T2，T3为宽为宽3mm的割刀，的割刀，T4为为36mm钻头，钻头，T6为内圆车刀，为内圆车刀，T8内螺纹刀，内螺纹刀，编程如下：编程如下：N1 G90 T11 G92 X100.Z200.N2 G00 X74.Z0 M03 S800N3 G01 X-0.1 F120N4 G00 Z2.N5 X70.N6 G01 Z-55.F120N7 G28N8 G29 T20N9 G00 X0 Z2.N10 G01 Z-2.F10

20、0N11 G29N12 G28 T40N13 G00 X0 Z2.N14 G01 Z-55.F60N15 G29N16 G28 T61N17 G00 X37.13 Z2.N18 G01 X-55.F110N19 G00 X0N20 G29N21 G28 T81N22 S200N23 G00 X37.13 Z2.N24 G91 G33 D37.13 I42.X0.2 P2.5 L-50.Q0N25 G90 G00 X0N26 G29N27 G28 T30N28 G00 X72.Z-52.N29 G01 X35.F100N30 G28N31 G29 M05N32 M024循环程序循环程序 当当车车

21、削削加加工工的的余余量量比比较较大大时时，如如图图7-6中中的的锥锥面面加加工工，可可采采用用循循环环方方法法编编程程，这这样样可可以以减减少少程程序序段段的的数数量量，减减少少程程序序所所占占内内存存，并并使使程程序序简简短短明明了了。因因此此，同同一一形形状状，非非一一刀刀能能加加工工完完成成的的部部分分均均可可用用一一个个循循环环程序段来执行多次加工过程。程序段来执行多次加工过程。格式格式与与说明说明。循环编程的格式为：循环编程的格式为：G81 P_ 循环开始指令循环开始指令 循环体循环体 G80 循环结束指令循环结束指令 说明：说明：1）P为循环次数，最多为为循环次数，最多为99次；次

22、；2）循循环环必必须须以以增增量量方方式式进进入入，即即在在循循环环指指令令开开始始前前，必必须须先调用先调用G91指令；指令；3）循环体必须建立在循环体必须建立在G81和和G80之间，之间，G80必须位于必须位于G81之后；之后；4）循环不能嵌套，也不能调用子程序。循环不能嵌套，也不能调用子程序。根据重复车削的刀具轨迹，分矩形循环、梯形循环及组根据重复车削的刀具轨迹，分矩形循环、梯形循环及组合循环三种。车外圆和内圆时是矩形循环，车锥面时为合循环三种。车外圆和内圆时是矩形循环，车锥面时为梯形循环，当车削面有多种几何元素组成时为组合循环。梯形循环，当车削面有多种几何元素组成时为组合循环。矩形循环

23、矩形循环 如图如图7-9所示，设待车外圆（内加工时为内孔）直所示，设待车外圆（内加工时为内孔）直径为径为d，加工目标直径为加工目标直径为D，每次切深为每次切深为s，则单边则单边径向加工余量径向加工余量T=|d D|/2，循环次数循环次数P=T/s，若若车削长度为车削长度为L，则循环程序结构为：则循环程序结构为：车外圆车外圆 车内孔车内孔G00 X（d+2s）ZB G00 X（d-2s）ZB 循环起始位置循环起始位置BG91 G81 P（T/s）G91 G81 P（T/s）增量方式进入循环增量方式进入循环G00 X-4s G00 X 4s 径向进刀径向进刀B至至CG01 Z L F_ G01 Z

24、 L F_ 轴向切削轴向切削C至至DG01 X 2s G01 X-2s 径向退刀径向退刀D至至EG00 Z L G00 Z L 轴向快退轴向快退E至至FG80 G80 循环程序结束标志循环程序结束标志例例 如图如图7-10 所示，用循环方式编制一个粗车外圆的所示，用循环方式编制一个粗车外圆的加工程序（每次切深加工程序（每次切深2mm）。）。由图可知，单边径向切削余量由图可知，单边径向切削余量T=（40 20）/2=10mm，s=2mm，循环次数循环次数P=T/s=5，则加工程则加工程序可编制如下：序可编制如下：例例 如如图图7-11所所示示，在在已已有有20内内孔孔的的棒棒内内扩扩30、深深4

25、0mm的孔，粗车内孔的加工程序（每次切深的孔，粗车内孔的加工程序（每次切深1mm）。）。由图可知，单边径向切削余量由图可知，单边径向切削余量T=（30 20）/2=5mm，s=1mm，循环次数循环次数P=T/s=5，则加工程序可编制如则加工程序可编制如下：下：梯形组合循环梯形组合循环 车削面由多种几何元素组成，如图车削面由多种几何元素组成，如图7-12所示，所示，若待加工外圆直径为若待加工外圆直径为d，径向单边总余量为径向单边总余量为T，每次切深为每次切深为s，车削长度分别为车削长度分别为L1、L2，循循环次数环次数P=T/s，则这种梯形组合循环程序的则这种梯形组合循环程序的结构为：结构为：G

26、00 X（d+2T）ZB 刀尖快速移至循环起点刀尖快速移至循环起点 G91 G81 P（T/s）增量方式进入循环增量方式进入循环G00 X-（2T+2s）径向进刀径向进刀G01 Z-L1 F_ 轴向车柱面轴向车柱面G01 X（2T）Z-L2 F_ 轴向车锥面轴向车锥面G00 Z（L1+L2）轴向快退轴向快退G80 循环体结束循环体结束例例 如如图图7-13 所所示示，编编制制粗粗车车所所示示零零件件的的加加工工程程序序（每次切深（每次切深0.2mm）。）。由图可知，径向单边总余量由图可知，径向单边总余量T=（60 40）/2=10mm，每次切深每次切深 a=0.2mm，循环次数循环次数P=T/

27、a=50，利用循环方式加工的程序可编制如下利用循环方式加工的程序可编制如下 例例 零零件件如如图图7-14所所示示，螺螺纹纹螺螺距距为为1.5，已已知知坯坯件件为为100mm，长长175mm的棒料。的棒料。这这是是一一个个由由多多种种几几何何元元素素组组成成的的轴轴类类零零件件。采采用用循循环环方方式式编编程程，设设每每次次切切深深2mm，径径向向单单边边余余量量T=100/2=50mm，循循环环次次数数P=25。加加工工工工序序为为：用用1号号外外圆圆刀刀T1车车工工件件外外形形；再再用用3号号宽宽为为5mm的的槽槽刀刀T3车车螺螺纹纹与与锥锥面面之之间间的的槽槽；最最后后用用5号号螺螺纹纹

28、刀刀T5车车端端部螺纹。加工程序可编制如下：部螺纹。加工程序可编制如下：6子程序子程序 在在一一个个零零件件上上，凡凡是是有有两两处处或或两两处处以以上上形形状状和和大大小小都都相相同同的的部部分分，均均可可以以用用子子程程序序调调用用来来加加工工。例例如如车车槽槽，若若槽槽为为等等距距的的，则则用用循循环环比比较较简简单单，若若为不等距的，则用子程序比较简单。为不等距的，则用子程序比较简单。格式格式、说明说明与与调用方式调用方式 子程序格式：子程序格式：G37 A _ 子程序体子程序体 G38说明：说明：1）A 为子程序标示符，为子程序标示符，_ 可从可从0199；2）子程序中不得有循环体；

29、子程序中不得有循环体；3）子子程程序序必必须须在在M02以以后后建建立立，其其作作用用如如同同一个固定循环，供主程序调用；一个固定循环，供主程序调用；4）G38必须位于子程序的最后，表示该子程必须位于子程序的最后，表示该子程序结束，返回主程序。序结束，返回主程序。子程序调用方式：子程序调用方式：G36 A-本指令的功能是调用本指令的功能是调用A所指定编号的子程所指定编号的子程序。需要注意的是：子程序必须以增量序。需要注意的是：子程序必须以增量方式进入。方式进入。例 加加工工零零件件如如图图7-15 所所示示。已已知知毛毛坯坯32mm，长长 77mm。由图可知，工件上四个槽的尺寸相同，但间距不由

30、图可知，工件上四个槽的尺寸相同，但间距不同，采用子程序比较适宜。加工工序为：先用同，采用子程序比较适宜。加工工序为：先用1号外圆刀号外圆刀T1车端面及柱面，再用宽为车端面及柱面，再用宽为2mm的的3号槽号槽刀刀T3车槽及割断。零件加工程序可编制如下：车槽及割断。零件加工程序可编制如下：7.2 数控车床编程实例数控车床编程实例 例例 图图7-16 中实线为零件外形，双点划线为中实线为零件外形，双点划线为2570的坯料，粗车每次切深约的坯料，粗车每次切深约1mm，精车余量为精车余量为0.5，试编写加工程序。试编写加工程序。思考与练习思考与练习1.有有棒棒类类零零件件如如图图7-17所所示示，C1.

31、0表表示示145倒倒角角，试试编写精加工程序，其中编写精加工程序，其中58mm柱面不加工。柱面不加工。2.试用循环程序编写图试用循环程序编写图7-18所示零件的加工所示零件的加工程序单。程序单。3.精车图精车图7-19所示带螺纹的工件，试编程。所示带螺纹的工件，试编程。精车图精车图7-19所示带螺纹的工件，试编程。所示带螺纹的工件，试编程。精车图精车图7-19所示带螺纹的工件，试编程。所示带螺纹的工件，试编程。4.试用子程序编写图试用子程序编写图7-20所示零件的槽加工程所示零件的槽加工程序。序。G90 G92 X200.Z200.S800.M03 M08G00 X102.Z-45.G91 G

32、36 A10G90 G00 X102.Z-85.G91 G36 A10G90 G00 X102.Z-125.G91 G36 A10M05 M09G90 G00 X200.Z200.M02G37 A10G37 A10G01 X-42.F50G04 P1000G00 X42.Z-4.G01 X-42.F50G04 P1000 G04 P1000G00 X42.G00 X42.Z-4.Z-3.G01 X-42.F50 G01 X-42.F50G04 P1000 G04 P1000G00 X42.G00 X45.Z-4.G38G01 X-42.F505.综合练习（一）综合练习（一）试编程。试编程。5 综合练习（二）综合练习（二）试编程。试编程。5 综合练习（三）综合练习（三）试编程。试编程。