数控车床

第6章数控车床【学习目标】1．了解数控车床的功能和结构，掌握数控车床的加工特点2．熟悉数控车床常用的编程指令和编程方式3．熟悉国产华中数控系统在指令格式上与FANUC系统的区别4．熟练掌握典型车削类零件的加工程序编制方法和宏程序的应用点击此处结束放映6.1数控车床简介数控车床是当今应用较为广泛的数控机床之一，它主要用于加工轴类、盘类等回转体零件的内外圆柱面，任意角度的内外圆锥面，复杂回转内外曲面，圆柱、圆锥螺纹等，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等切削加工。点击此处结束放映6.1.1数控车床加工特点数控车床与普通车床相比较，主要具有以下一些特点：①高精度②高效率③高柔性④工艺能力强⑤高可靠性点击此处结束放映6.1.2数控车床的组成及分类1．数控车床的组成数控车床由车床主体、数控装置、伺服系统、辅助装置等几部分组成数控车床点击此处结束放映6.2数控车床程序的编制6.2.1数控车床系统的功能数控车床系统的主要功能包括准备功能、辅助功能、进给速度功能、主轴转速功能、刀具功能等。点击此处结束放映1．准备功能（G功能）准备功能也称G功能或G代码，它是用来指令车床工作方式或控制系统工作方式的一种命令，G功能由地址符G和其后的两位数字组成（00～99），用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。点击此处结束放映G代码组别功能G代码组别功能G0001定位（快速移动）G3301攻丝循环*G01直线插补（切削进给）G3401变螺距螺纹切削G02圆弧插补CW（顺时针）*G4004刀尖半径补偿（选配）G03圆弧插补CCW（逆时针）G41G0400暂停，准停G42G28返回参 考点 西游记考点整理二建建筑实务必背考点药理学考点整理部分幼儿综合素质考点归纳小学教育教学知识能力 （机械原点）G5000坐标系设定G3201螺纹切削G6500宏程序命令FANUC0i系统常用的G功能一览表点击此处结束放映G代码组别功能G代码组别功能G7000精加工循环G9001外圆，内圆车削循环G71外圆粗车循环G92螺纹切削循环G72端面粗车循环G94端面切削循环G73封闭切削循环G9602恒线速开G74端面深孔加工循环G97恒线速关G75外圆，内圆切槽循环*G9803每分进给G76复合型螺纹切削循环G99每转进给FANUC0i系统常用的G功能一览表点击此处结束放映2．辅助功能（M功能）辅助功能也称M功能，由地址符M和其后的两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作，如表示主轴的旋转方向、启动、停止，切削液的开关等功能。点击此处结束放映M代码功能M代码功能M00程序停止M08切削液开启M01程序选择性停止M09切削液关闭M02程序结束M30程序结束，返回开头M03主轴正转M98调用子程序M04主轴反转M99子程序结束M05主轴停止FANUC0i系统常用的M功能一览表点击此处结束放映3．S、F和T功能（1）S功能S功能即主轴转速指令功能，它是由地址符S及其后面的数字表示，用来指定车床的主轴速度，需配合指令G96和指令G97来使用。（2）F功能F功能即进给速度功能，用来指定车刀车削表面时的走刀速度。（3）T功能T功能即刀具功能，用来指定加工中所用的刀具号及其所调用的刀具补偿号，一般T后面可有4位数值，前2位表示刀具号，后2位表示刀具补偿号。点击此处结束放映6.2.2数控车床的基本编程指令1．编程中的有关规定（1）数控车床坐标系数控车床一般是两坐标机床（X轴、Z轴）。随着数控车床刀架的位置不同，坐标系的方位不同数控车床坐标系的两种形式点击此处结束放映（2）数控车床的编程方式①直径编程和半径编程。②绝对编程和相对编程。数控车床编程方法点击此处结束放映2．G00与G01指令（快速定位与直线插补）指令格式：G00Ｘ(Ｕ)_Ｚ(Ｗ)_；Ｇ01Ｘ(Ｕ)_Ｚ(Ｗ)_Ｆ_；①Ｘ_Ｚ_表示目标点绝对坐标。②Ｕ_Ｗ_表示目标点相对刀具当前点的相对坐标位移。③X(U)坐标按直径输入。点击此处结束放映3．G02/G03指令（圆弧插补）指令格式：X（U）_Z（W）_F;顺时针圆弧插补（G02）与逆时针圆弧插补（G03）的判断方法：沿着弧所在平面（如ＸＺ平面）的正法线方向（+Y轴）向负方向（−Y轴）观察，圆弧插补按顺时针方向为Ｇ02，逆时针方向为Ｇ03，如图6-7所示。点击此处结束放映顺圆与逆圆的判别点击此处结束放映项目命令指定内容意义1G02回转方向顺时针转CWG03逆时针转CCW2X_Z_终点位置绝对方式工件坐标系中圆弧终点位置坐标U_W_相对方式圆弧终点相对始点的坐标3I_K_从始点到圆心的距离圆心相对起点的位置坐标R圆弧半径圆弧半径4F进给速度圆弧的切线速度圆弧插补指令说明点击此处结束放映4．G04（暂停）指令格式：G04X_；或G04P_；①X表示指定时间，单位为s（秒），允许使用小数点，如G04X2.0表示暂停2s。②P表示指定时间，单位为ms（毫秒），不允许使用小数点，如G04P2000也表示暂停2s。③G04常用于车槽、镗孔、钻孔指令后，以提高表面质量及有利于铁屑充分排出。点击此处结束放映5．G41/G42/G40（刀尖圆角半径补偿）（1）刀尖半径补偿Ｇ40：取消刀尖半径补偿，这时，刀尖运动轨迹与编程轨迹重合。Ｇ41：刀尖半径左补偿，即操作者处于+Y轴向−Y轴观察，并沿着车刀进给方向看，车刀在工件的左侧，称左刀补Ｇ42：刀尖半径右补偿，即操作者处于+Y轴向−Y轴观察，并沿着刀具进给方向看，车刀在工件的右侧，称右刀补点击此处结束放映（2）指令格式X（U）Z（W）;（3）刀尖的方位刀尖方位的规定（前置刀架）点击此处结束放映（4）补偿值的设定刀具补偿的设定点击此处结束放映6．G90与G94指令（简单固定循环）（1）内、外圆切削循环G90指令格式：G90X(U)Z(W)RF;①执行该指令刀具从循环起点开始按A→B→C→D→A作循环运动，最后又回到循环起点。②Ｘ_Ｚ_为切削终点（C点）的坐标；U_W_为切削终点（C点）相对于循环始点（A点）的位移量。③Ｒ_为锥体面切削始点与切削终点的半径差④Ｆ_进给速度。点击此处结束放映G90外形加工循环点击此处结束放映（2）端面切削循环G94指令格式：G94X(U)Z(W)RF;①如图6-20所示，执行该指令刀具从循环起点开始按A→B→C→D→A作循环运动，最后又回到循环起点。②Ｘ_Ｚ_为切削终点（C点）的坐标；U_W_为切削终点（C点）相对于循环始点（A点）的位移量。③Ｒ_为锥体面切削始点与切削终点在Z轴方向的差，即Zb−Zc，如图6-21所示；当R=0时，即为切削端平面，可省略。④Ｆ_进给速度点击此处结束放映Ｇ94车削端面循环轨迹Ｇ94车削带有锥度的端面循环轨迹G94切削循环例图点击此处结束放映7．G70、G71、G72、G73、G75指令（复合固定循环）（1）Ｇ71（内、外径粗车循环）G71指令通过与Z轴平行的运动来实现内孔、外圆加工，常用于毛坯为棒料的粗加工。指令格式：G00XZ；Ｇ71Ｕ∆dＲe；Ｇ71ＰnsＱnfＵ∆uＷ∆wＦf；点击此处结束放映G71外径粗车循环路线图点击此处结束放映①，为粗车循环起刀点位置②∆d为循环切削过程中径向的背吃刀量，半径值。单位为mm。③e为循环切削过程中径向的退刀量，半径值，单位为mm。④ns为精加工形状程序段中的开始程序段号。⑤nf为精加工形状程序段中的结束程序段号⑥∆u为Ｘ轴方向的精加工余量，直径值，单位为mm。在圆筒毛坯料粗镗内孔时，应指定为负值。⑦∆w为Ｚ轴方向的精加工余量，单位为mm。⑧f为粗加工循环中的进给速度。点击此处结束放映编程时注意以下几点。①在使用Ｇ71进行粗加工循环时，只有含在Ｇ71程序段中的Ｆ、Ｓ、Ｔ功能才有效。而包含在ns→nf精加工形状程序段中的Ｆ、Ｓ、Ｔ功能，对粗车循环无效。②在A—A'间顺序号ns的程序段中只能含有G00或G01指令，而且必须指定，也不能含有Z轴指令。③A'→Ｂ必须符合Ｘ、Ｚ轴方向的单调增大或减少的模式,即一直增大或一直减小。④在加工循环中可以进行刀具补偿。点击此处结束放映（2）G70（精车循环）G70指令用于切除G71或G73指令粗加工后留下的加工余量指令格式：G00XZ；Ｇ70ＰnsＱnfＦf；程序段中各地址的含义同G71。点击此处结束放映（3）Ｇ72（端面粗加工循环）G72指令通过与X轴平行的运动来实现内外圆端面粗加工，常用于径向尺寸大，轴向尺寸较小的零件粗车加工。指令格式：G00XZ；Ｇ72W∆dＲe；Ｇ72ＰnsＱnfＵ∆uＷ∆wＦf；点击此处结束放映G72端面粗车循环路线图点击此处结束放映编程时注意以下几点。①在使用Ｇ72进行粗加工循环时，只有含在Ｇ72程序段中的Ｆ、Ｓ、Ｔ功能才有效。而包含在ns→nf精加工形状程序段中的Ｆ、Ｓ、Ｔ功能，对粗车循环无效。②在A—间顺序号ns的程序段中只能含有G00或G01指令，而且必须指定，且不能含有X轴指令。③→Ｂ之间必须符合Ｘ轴、Ｚ轴方向的单调增大或减少的模式，即一直增大或一直减小。④在加工循环中可以进行刀具补偿。点击此处结束放映（4）G73（仿形粗车循环）G73仿形切削循环就是按照一定的切削形状逐渐地接近最终形状。指令格式：G00XZ；Ｇ73ＵiＷkＲd；Ｇ73ＰnsＱnfＵ∆uＷ∆wＦf；点击此处结束放映①i为X轴方向退刀总距离及方向，半径值；②k为Z轴方向退刀总距离及方向；③d为分割次数，等于粗车次数。其他各项与G71相同。G73仿形粗车循环路线图点击此处结束放映（5）G75（切槽循环指令）G75指令主要用于加工径向环形槽。加工中径向断续切削起到断屑、及时排屑的作用，特别适合加工宽槽。指令格式：G00Xα1Zβ1；Ｇ75R∆e；Ｇ75Xα2Zβ2PΔiQΔkRΔwFf；点击此处结束放映①α1、β1为切槽起始点坐标。②α2为槽底直径。③β2为切槽时的Z向终点位置坐标，同样与切槽起始位置有关④∆e为切槽过程中径向的退刀量，半径值，单位为mm。⑤Δi为切槽过程中径向的每次切入量，半径值，单位为μm。⑥Δk为沿径向切完一个刀宽后退出，在Z向的移动量，单位为μm，但必须注意其值应小于刀宽。⑦Δw为刀具切到槽底后，在槽底沿−Z方向的退刀量，单位为μm，注意：尽量不要设置数值，取0，以免断刀。点击此处结束放映8．螺纹加工（1）G32（单行程螺纹切削指令）指令格式：G32Ｘ（Ｕ）_Ｚ（Ｗ）_Ｆ_Q_；①Ｘ（Ｕ）_Ｚ（Ｗ）_与G00相同。②Ｆ_为螺纹导程。如α≤45°，Z轴为长轴，螺距是Lz；如α＞45°，X轴为长轴，螺距是Lx。③Q_为螺纹起始角。该值为不带小数点的非模态值。如果是单线螺纹，则该值不用制定，这时该值为0；若是双线螺纹，Q值为180 000。点击此处结束放映（2）G92（单一循环螺纹切削指令）指令格式：Ｇ92Ｘ（Ｕ）_Ｚ（Ｗ）_R_Ｆ_；①执行该指令刀具从循环起点开始按A→B→C→D→A作循环运动，最后又回到循环起点。②Ｘ_Ｚ_为切削终点（C点）的坐标；U_W_为切削终点（C点）相对于循环始点（A点）的位移量。③Ｒ_为螺纹切削始点与切削终点的半径差，即Rb−Rc；加工圆柱螺纹时，R为0，表示加工圆柱螺纹，可省略。④如果螺纹牙型较深、螺距较大，可分几次进给。每次进给的背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。点击此处结束放映螺纹切削单一循环指令G92点击此处结束放映米制螺纹螺距1.01.52.02.53.03.54.0牙深0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598背吃刀量及切削次数1次0.60.80.81.01.21.51.52次0.40.50.60.70.70.70.83次0.20.30.50.60.60.60.64次0.10.20.40.40.40.60.65次0.150.20.40.40.40.46次0.10.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.2常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量点击此处结束放映（3）G76（复合循环螺纹切削指令）指令格式：G76PmraQdminRdG76X(U)Z(W)RiPkQdFf①m为精加工最终重复次数（1～99）。②r为倒角量。③a为刀尖的角度。④dmin为最小切入量（用半径值指定）。⑤d为精加工余量。⑥X（U）Z（W）为螺纹切削终点坐标（绝对坐标或相对坐标）。⑦i为螺纹锥度。⑧k为螺纹牙形的高度（用半径值指令x轴方向的距离）。⑨d为第1次的切入量（半径值，无符号）。⑩f为螺纹的导程。点击此处结束放映G76指令运动轨迹点击此处结束放映9．子程序调用在加工工件时，当相同的切削路线重复出现，可以把这类路径作为子程序编写，先存储起来，再多次调用，使程序简化。格式：M98P□□□XXXXX其中，XXXX为要调用的子程序号；□□□为重复调用次数，省略为一次点击此处结束放映6.2.3华中数控系统编程指令1．复合循环指令（1）G71（内/外径粗车复合循环指令）①无凹槽加工时指令格式：G00XZ；Ｇ71Ｕ∆dＲrＰnsＱnfX∆xZ∆zＦf；指令中的各地址参数与FANUC0i系统相同，不再赘述。不同之处在于华中数控系统将所有地址写在一行，且X轴方向的精加工余量和Z轴方向的精加工余量分别用地址X和地址Z描述。点击此处结束放映②有凹槽加工时指令格式：G00XZ； Ｇ71Ｕ∆dＲrＰnsＱnfEeＦf；e为精加工余量，为X方向的等高距离，外径切削时为正，内径切削时为负。其余各项同前。点击此处结束放映（2）G73（仿形粗车复合循环指令）指令格式：G00XZ；Ｇ73Ｕ∆iW∆kＲrＰnsＱnfX∆xZ∆zＦf；i为X轴方向的粗加工总余量，k为Z轴方向的粗加工总余量，r为粗切削次数。其余各项的含义同G71指令。点击此处结束放映（3）G76（螺纹切削复合循环指令）使用复合循环指令G76，刀具会自动进行多次进给切削，只需一个指令即可加工出整个螺纹。指令格式：G00XZ；G76CcRrEeAaXxZzIiKkUdVdminQdPpFL;点击此处结束放映①c为精车次数（01～99），必须用两位数表示，为模态值。②r为螺纹Z向退尾长度（00～99），为模态值。③e为螺纹X向退尾长度（00～99），为模态值。④a为刀尖的角度（两位数字），有80°、60°、55°、30°、29°和0°6种，为模态值。⑤X、Z为螺纹切削终点坐标（绝对坐标或相对坐标）。⑥i为螺纹锥度。⑦k为螺纹牙形的高度（用半径值指令X轴方向的距离）。⑧dmin为最小背吃刀量（半径值）。⑨d为精加工余量（半径值）；⑩d为第一次背吃刀量（半径值，无符号）；P为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角。L为螺纹的导程。点击此处结束放映2．宏程序（1）宏变量及常量①宏变量：宏变量范围为#0～#599，分层如下：#0～#49：当前局部变量#50～#199：全局变量#200～#249：0层局部变量#250～#299：1层局部变量#300～#349：2层局部变量#350～#399：3层局部变量#400～#449：4层局部变量#450～#599：5层局部变量#500～#549：6层局部变量#550～#599：7层局部变量点击此处结束放映②常量：常量有PI、TRUE、FALSE。PI：圆周率π。TRUE：条件成立（真）。FALSE：条件不成立（假）。点击此处结束放映2）运算符与表达式①算术运算符：+、−、×、/。②条件运算符：EQ（=）、NE（≠）、GT（＞）、GE（≥）、LT（＜）、LE（≤）。③逻辑运算符：AND、OR、NOT。④函数：SIN（正弦）、COS（余弦）、TAN（正切）、ATAN（反正切）、ABS（绝对值）、INT（取整）、SIGN（取符号）、SQRT（开方）、EXP（指数）。⑤表达式：用运算符连接起来的常数、宏变量构成表达式，例如：[#1+#3]/2+2，SQRT[#1*#1−#18*#18]。点击此处结束放映（3）赋值语句把常数或表达式的值赋给一个宏变量称为赋值。格式：宏变量=常数或表达式例如：#1=10，#112=#6*COS[#100]（4）条件判断语句（IF,ELSE,ENDIF）格式：①IF条件表达式……ELSE……ENDIF②IF条件表达式 …… ENDIF点击此处结束放映（5）循环语句（WHILE,ENDW）格式：WHILE条件表达式……ENDW点击此处结束放映6.3数控车床编程生产实例6.3.1轴类零件用数控车床完成如图所示轴类零件加工。材料为45钢，毛坯为45×100，按照图样要求完成节点、基点计算，设定工件坐标系，制定正确的工艺方案，选择合理的刀具和切削工艺参数，编制数控加工程序（以华中数控系统指令编程）。点击此处结束放映轴类零件编程实例点击此处结束放映1．工艺路线①工件的外形有R20凹圆弧，故可用有凹槽的外径粗加工复合循环G71指令进行粗加工。②车槽9×4。③加工M12×2外螺纹。④切断，放1 mm长度余量。⑤调头车端面保总长。点击此处结束放映2．刀具的选择3．切削参数的选择点击此处结束放映机床：数控车床（HNC—21/22T）加工数据表工序加工内容刀具刀具类型主轴转速（r/min）进给量（mm/min）刀尖圆角半径补偿1粗车轮廓T193°外圆车刀600150有R0.42精车轮廓T293°外圆车刀80有R0.23切槽T3刀宽4 mm切断刀40025无4车外螺纹T460°外螺纹刀500无5切断T3刀宽4 mm切断刀40025无6调头车端面T193°外圆车刀轴类零件各工序刀具的切削参数点击此处结束放映6.3.2套类零件用数控车床完成图所示套类零件的加工。材料为45钢，毛坯为40×100，预制孔20，按照图样要求完成节点、基点计算，设定工件坐标系，制定正确的工艺方案，选择合理的刀具和切削工艺参数，编制数控加工程序以FANUC数控系统指令编程）。点击此处结束放映套类零件编程实例点击此处结束放映1．工艺路线①工件的外形在Z方向的轨迹非单调增或单减趋势，故可用G73指令粗加工。②用G70指令精加工外形。③用G71指令粗镗内孔。④切内槽27×6及左侧倒角C2，设刀宽为3 mm。⑤车M24×1.5内螺纹。⑥切断。点击此处结束放映2．刀具的选择3．切削参数的选择点击此处结束放映机床：数控车床(FANUC0i-TB)加工数据表工序加工内容刀具刀具类型主轴转速（r/min）进给量（mm/min）刀尖圆角半径补偿1粗车外形T193°菱形外圆车刀6000.15有R0.42精车外形T293°菱形外圆车刀1 0000.05有R0.43粗镗内孔T3内孔镗刀4000.15有R0.44精镗内孔T4内孔镗刀8000.05有R0.25切内槽T5内切槽刀4000.05无6车内螺纹T660°内螺纹刀3001.5无7切断T7外切槽刀（3 mm）4000.05套类零件各工序刀具的切削参数点击此处结束放映6.3.3圆锥曲面类零件1．用宏程序编写曲面精加工程序灯罩模具点击此处结束放映（1）工艺路线车灯罩模具内曲面为抛物线方程，用G02或G03不适合加工，可应用宏程序，用G01逼近的方法。（2）刀具的选择（3）切削参数的选择点击此处结束放映机床：数控车床(FANUC0i-TB)加工数据表工序加工内容刀具刀具类型主轴转速（r/min）进给量（mm/min）刀尖圆角半径补偿1精镗内孔T2内孔镗刀1 0000.1无灯罩模具各工序刀具的切削参数点击此处结束放映2．加工椭球头轴加工如图所示椭球头轴，先用G71和G70循环粗、精加工工件右端（不包括椭球）。然后粗、精加工右端椭球。椭球头轴点击此处结束放映（1）工艺路线椭球头轴右端为椭圆方程形成的曲面，用G02或G03不适合加工，可应用宏程序，用G01逼近的方法。（2）刀具的选择（3）切削参数的选择点击此处结束放映机床：数控车床(FANUC0i-TB)加工数据表工序加工内容刀具刀具类型主轴转速（r/min）进给量（mm/min）刀尖圆角半径补偿1粗加工外形T190°外圆车刀6000.3无2精加工外形1 5000.1无3粗、精加工椭球600/1 5000.3/0.1无椭球轴各工序刀具的切削参数点击此处结束放映本章小结本章介绍了数控车削程序编制，内容包括基本指令的使用，各种车削循环、刀具补偿及子程序和宏程序的应用，并以大量的例 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 说明指令的应用。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件，可以完成内外圆柱面、圆锥面、成形面、螺纹和端面等工序的车削加工，初学者通过学习本章典型案例，理解编程的方法和思路。本章还介绍了华中车削数控系统，华中数控系统与FANUC数控系统大部分指令及格式相同，在学习中应注意它们在格式上的区别和一些特殊规定，比较记忆，做到灵活应用，举一反三。点击此处结束放映