數控基礎技術 5

第三章數控車床加工基礎§3-1數控車床編程基礎§3-2固定循環功能§3-3綜合零件編程實例§3-4數控車床的操作§3—1數控車床編程基礎一、數控車床編程基礎知識二、常用準備功能指令介紹三、刀具圓弧半徑補償一、數控車床編程基礎知識

1．直徑編程和半徑編程§3—1數控車床編程基礎

（1）用直徑指定時稱為直徑編程。（2）用半徑指定時稱為半徑編程。2．小數點編程數字單位以公制為例分為兩種，一種以mm為單位，另一種以脈沖當量（機床的最小設定單位）為單位?，F在大多數數控機床常用的脈沖當量為0.001mm?！?—1數控車床編程基礎對于數字的輸入，有些系統可省略小數點，有些系統則可通過系統參數來設定是否可以省略小數點，大部分系統小數點不可省略。對于不可省略小數點編程的系統，當使用小數點編程時，數字以mm為輸入單位；而當不用小數點編程時，則以機床的最小設定單位作為輸入單位。在應用小數點編程時，數字后面可以寫“.0”，如“X50.0”，也可以直接寫“.”，如“X50.”。若忽略了小數點，則指令值將變為原來的1/1000，此時若加工，則可能造成事故。此外，脈沖當量為0.001mm的系統采用小數點編程，其小數點后的位數超過三位時，數控系統按四舍五入處理?！?—1數控車床編程基礎絕對值編程：X70.0Z40.0；增量值編程：U40.0W-60.0；混合編程：X70.0W-60.0；或U40.0Z40.0；3．絕對值編程、增量值編程和混合編程§3—1數控車床編程基礎

1．快速點定位指令（G00）（1）指令格式

G00X（U）

Z（W）

；二、常用準備功能指令介紹G00指令使刀具以點定位控制方式從刀具所在點快速運動到下一個目標位置。X、Z：刀具目標點的絕對坐標值；U、W：刀具目標點相對于起點的增量坐標值?！?—1數控車床編程基礎

（2）示例如圖所示，要求刀具快速從A點移動到B點，編程格式如下：1）絕對值編程G00X50.0Z80.0；2）增量值編程G00U-40.0W-40.0；§3—1數控車床編程基礎G01指令是直線插補指令，規定刀具在兩坐標間以插補聯動方式按指定的進給速度做任意斜率的直線運動。

（1）指令格式

G01X（U）__Z（W）__F__；2.直線插補指令（G01）X、Z：刀具目標點的絕對坐標值；U、W：刀具目標點相對于起點的增量坐標值；F：刀具切削進給速度，可以是每分鐘進給（mm/min），也可以是每轉進給（r/min）。§3—1數控車床編程基礎

（2）示例用G01編寫，從A→B→C的刀具軌跡。1）絕對值編程為：G01X25.0F0.3；A→BG01Z13.0；B→C2）增量值編程為：G01U-25.0F0.3；A→BG01W-22.0；B→C課堂練習試用G00、G01指令編寫圖3-4所示工件的右端精加工程序?！?—1數控車床編程基礎

3．圓弧插補指令（G02/G03）

§3—1數控車床編程基礎圓弧插補指令使刀具相對工件以指定的速度從當前點向終點進行圓弧插補。G02為順時針圓弧插補，G03為逆時針圓弧插補。（1）指令格式§3—1數控車床編程基礎§3—1數控車床編程基礎提示在使用圓弧插補指令時，需要判斷刀具是沿順時針還是逆時針方向加工工件。判別方法是：處在垂直于圓弧所在平面（數控車床為XOZ平面）的另一個軸（數控車床為Y軸）的正方向看該圓弧，順時針方向為G02，逆時針方向為G03。在判別圓弧的順、逆方向時，一定要注意刀架的位置及Y

軸的方向，如圖所示。

（2）圓心坐標的確定圓心坐標I、K值為圓弧起點到圓弧圓心的矢量在X、Z軸上的投影?！?—1數控車床編程基礎I

=10－20=－10mmK

=20－40=－20mm

（3）圓弧半徑的確定圓弧半徑R有正值與負值之分。通常情況下，在數控車床上所加工的圓弧的圓心角小于180°?！?—1數控車床編程基礎

（4）示例編制圓弧精加工程序?！?—1數控車床編程基礎§3—1數控車床編程基礎課堂練習試用G02或G03編制下圖零件的精加工程序?！?—1數控車床編程基礎

4．螺紋插補指令（G32）§3—1數控車床編程基礎（1）指令格式G32X（U）

Z（W）

F

；X（U）、Z（W）：螺紋終點坐標。X（U）省略時為圓柱螺紋切削，Z（W）省略時為端面螺紋切削，X（U）、Z（W）均不省略時為圓錐螺紋切削。F：螺紋導程，單位為mm。（2）指令說明1）螺紋切削應在兩端設置足夠的升速進刀段δ1和降速退刀段δ2?！?—1數控車床編程基礎

編制螺紋加工程序時，為何設置升速進刀段和降速退刀段？δ1和δ2的數值與機床拖動系統的動態特性有關，還與螺紋的螺距P和螺紋的精度有關。δ1一般?。?～3）P，對大螺距和高精度的螺紋，取較大值；δ2一般取（1～2）P。若螺紋退尾處沒有退刀槽，其δ2=0，這時該處的收尾形狀由數控系統的功能設定。2）加工多線螺紋時，在加工完一條螺旋槽后，用G00或G01指令將車刀移動一個螺距，再按要求編程，加工下一條螺旋槽。

§3—1數控車床編程基礎（2）示例如圖所示圓柱螺紋M30×1.5，δ1＝2mm，δ2＝2mm，編寫該螺紋的加工程序。

§3—1數控車床編程基礎1）相關計算螺紋大徑：d1=D-0.13P=30mm-0.13×1.5mm=29.805mm。螺紋小徑：d2=D-1.08P=30mm-1.08×1.5mm=28.38mm。2）螺紋加工程序（見表3-3）

§3—1數控車床編程基礎

§3—1數控車床編程基礎§3—1數控車床編程基礎課堂練習試用G32編寫下圖所示零件的螺紋加工程序?！?—1數控車床編程基礎三、刀具圓弧半徑補償

1．刀具圓弧半徑補償的目的

當使用帶有刀尖圓弧半徑的刀具加工錐面和圓弧面時，必須將假設的刀尖點的路徑作適當的修正，使切削加工出來的工件能獲得正確的尺寸，這種修正方法稱為刀具圓弧半徑補償。假想刀尖示意圖

實際上真正的刀尖是不存在的，這里所說的刀尖只是一“假想刀尖”。刀尖圓弧和刀尖§3—1數控車床編程基礎§3—1數控車床編程基礎刀尖圓弧對加工的影響

§3—1數控車床編程基礎2．刀具圓弧半徑補償指令后置刀架刀具圓弧半徑補償前置刀架刀具圓弧半徑補償§3—1數控車床編程基礎刀具圓弧半徑補償的過程分為三步：（1）刀補的建立（2）刀補的進行（3）刀補的取消

3．刀具圓弧半徑補償的過程§3—1數控車床編程基礎

4．刀具方位的確定假想刀尖方位共有9種，如圖所示。后置刀架前置刀架§3—1數控車床編程基礎（1）G41、G42、G40指令不能與圓弧插補指令寫在同一個程序段內，可與G01、G00指令在同程序段出現，即通過直線運動來建立或取消刀尖圓弧半徑補償。（2）在調用新刀具前或要更改刀尖圓弧半徑補償方向時，必須先取消刀尖圓弧半徑補償，以避免產生加工誤差或干涉。（3）在使用G41或G42指令進行刀尖圓弧半徑補償后，必須使用G40指令來取消補償，格式為：G41（或G42）；G40；程序最后必須以取消刀尖圓弧半徑補償狀態結束，否則刀具不能在終點準確定位。（4）G41、G42、G40是模態指令?！?—2固定循環功能一、單一形狀固定循環二、復合固定循環§3—2固定循環功能一、單一形狀固定循環1．內外圓車削循環（G90）（1）內外圓柱面車削循環1）指令格式G90X（U）__Z（W）__F__；X（U）、Z（W）：X、Z為圓柱面切削終點絕對坐標值，U、W為圓柱面切削終點相對于起點的增量坐標值§3—2固定循環功能2）示例加工如圖所示的零件，編寫加工程序?！?—2固定循環功能課堂練習試用G90指令編寫如圖3-20所示零件的右端輪廓加工程序。§3—2固定循環功能（2）內外圓錐面車削循環1）指令格式G90X（U）__Z（W）__R__F__；

X（U）、Z（W）：X、Z為圓錐面切削終點絕對坐標值，U、W為圓錐面切削終點相對于起點的增量坐標值，即圖3-21所示C點的坐標。R：車削圓錐面時起點半徑與終點半徑的差值。F：進給速度?！?—2固定循環功能2）指令說明圖3-21所示為圓錐面車削循環的加工軌跡，刀具A→B為快速進給（在編程時，A點在軸向上要離開工件一段距離，以保證快速進刀時的安全）；刀具B→C為切削進給（按照指令中的F值進給）；刀具C→D也為切削進給（為了提高生產率，D點在徑向上不要離毛坯輪廓太遠）?！?—2固定循環功能

2）示例加工如圖所示零件，試用G90編寫加工程序。§3—2固定循環功能

§3—2固定循環功能2．端面車削循環（G94）（1）圓柱端面車削循環1）指令格式G94X（U）__Z（W）__F__；2）指令說明①圓柱端面車削循環的加工軌跡如圖3-23所示。刀具從A點出發，第1段沿Z軸方向快速移動到B點，第2段以F指令的進給速度切削到達C點，第3段切削進給退到D點，第4段快速退回到循環起點A，完成一個切削循環?！?—2固定循環功能②G94指令的特點是選用刀具的端面切削刃作為主切削刃，以車端面的方式進行循環加工。G90與G94指令的區別在于G90指令是在工件徑向做分層粗加工，而G94指令是在工件軸向做分層粗加工；G94指令第一步是刀具先沿Z軸方向運動，而G90指令則是刀具先沿X軸方向運動?！?—2固定循環功能2）示例加工如下圖所示零件，試用G94編寫加工程序。

§3—2固定循環功能§3—2數控車床編程基礎1）指令格式G94X（U）__Z（W）__R__F__；（2）圓錐端面車削循環R：端面切削的起點相對于終點在Z軸方向上的增量坐標值，圓臺左大右小取正值，反之為負值。2）指令說明G94指令的加工軌跡如下：刀具從A點出發，第1段沿Z軸方向快速移動到達B點，第2段以F指令的進給速度切削到達C點，第3段切削進給退到D點，第4段快速退回到出發點A點，完成一個切削循環，如圖3-25所示?！?—2固定循環功能3．螺紋車削循環（G92）（1）指令格式G92X（U）__Z（W）__R__F__；X、Z：螺紋終點的絕對坐標值。U、W：螺紋終點相對于螺紋起點的增量坐標值。R：圓錐螺紋起點與終點的半徑差；加工圓柱螺紋時R值為零，可省略。F：刀具切削進給速度。（2）指令說明G92指令的加工軌跡如圖3-26所示。刀具從循環起點開始按矩形或梯形循環，最后又回到循環起點?！?—2固定循環功能

（2）示例加工如圖所示的M30×2—6g普通圓柱螺紋，試用G92指令編制加工程序。§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能課堂練習試用G92編制下圖所示螺紋的加工程序。二、復合固定循環§3—2固定循環功能

1．精加工復合固定循環（G70）

（1）指令格式

G70P（ns）Q（nf）；

采用復合固定循環G71、G72、G73指令進行粗車后，用G70指令可進行精車循環車削。ns：精加工程序的第一個程序段的段號。nf：精加工程序的最后一個程序段的段號。§3—2固定循環功能（2）指令說明執行G70指令時，ns～nf程序段中指定的F、S、T有效；如果ns～nf程序段中不指定F、S、T，粗車循環中指定的F、S、T有效。在使用G70指令精車時，要特別注意快速退刀路線，防止刀具與工件發生干涉。§3—2固定循環功能2．內外圓復合固定粗車循環（G71）（1）指令格式G71U（Δd）R（e）；G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F_S_T_；Δd：X向背吃刀量，半徑量，不帶正負號。e：粗加工每次車削循環的X向退刀量，半徑量，無符號。ns：精加工程序第一個程序段的段號。nf：精加工程序最后一個程序段的段號。Δu：X向精加工余量（直徑量）。Δw：Z向精加工余量。F、S、T：粗加工循環中的進給速度、主軸轉速和刀具功能。§3—2固定循環功能（2）指令說明1）G71指令的加工軌跡如圖3-29所示，A點為粗加工循環起點，B點為精加工路線的第一點，D點為精加工路線的最后一點。2）在B→D的移動指令中，指令F、S、T功能僅在精車中有效。3）A→B的刀具運動軌跡由順序號ns的程序段指定。4）B→D的工件形狀，X軸和Z軸都必須是單調增大或減小的圖形。5）在編程時，A點在G71程序段之前指定?！?—2固定循環功能6）X向、Z向精加工余量Δu和Δw的符號如圖3-30所示?！?—2固定循環功能

（2）示例如圖3-31所示為G71指令應用示例（棒料毛坯加工）。粗加工背吃刀量為3mm，退刀量為1mm，進給速度為0.3mm/r，主軸轉速為500r/min；精加工余量X向為1mm（直徑值）、Z向為0.5mm，進給速度為0.15mm/r，主軸轉速為800r/min。程序起點如圖3-31所示。試編寫加工程序?！?—2固定循環功能§3—2固定循環功能3．端面復合固定粗車循環（G72）（1）指令格式G72W（Δd）R（e）；G72P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F

S

T

；Δd：粗加工每次背吃刀量（正值，Z向）。e：粗加工每次車削循環的Z向退刀量。ns：精加工程序的第一個程序段的段號。nf：精加工程序的最后一個程序段的段號。Δu：X向精加工余量（直徑量）。Δw：Z向精加工余量。F、S、T：粗加工循環中的進給速度、主軸轉速和刀具功能?！?—2固定循環功能（2）指令說明端面復合固定粗車循環指令的刀具運動軌跡與G71指令類似，不同之處是刀具平行于X軸方向切削，是從外徑方向往軸線方向切削端面的粗車循環，該循環方式適用于長徑比較小的盤類零件端面的粗車。（3）示例如圖3-32所示為G72指令應用實例（棒料毛坯的加工）。粗加工Z向背吃刀量為4mm，進給速度為0.3mm/r，主軸轉速為500r/min；精加工余量X向為1mm（直徑值）、Z向為0.5mm，進給速度為0.15mm/r，主軸轉速為800r/min?！?—2固定循環功能§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能4．形狀復合固定粗車循環（G73）（1）指令格式G73U（Δi）W（Δk）R（Δd）；G73P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F_S_T_；Δi：粗車時X向切除的總余量（半徑值）。Δk：粗車時Z向切除的總余量。Δd：循環次數。其他參數含義與G71指令格式中的參數相同。§3—2固定循環功能（2）指令說明：G73指令的加工軌跡如圖3-33所示。執行G73指令時，每一刀的切削路線的軌跡形狀是相同的，只是位置不同。每走完一刀，就把切削軌跡向工件移動一個距離，因此對于經鍛造、鑄造等粗加工已初步成形的毛坯，可用G73指令進行高效加工。（3）示例：如圖3-33所示，粗加工總余量X向為9mm，Z向為3mm，進給速度為0.3mm/r，主軸轉速為500r/min；精加工余量X向為1mm（直徑值）、Z向為0.1mm，進給速度為0.15mm/r，主軸轉速為800r/min。試用G73指令編寫加工程序。§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能礎5．鏜孔與深孔鉆削復合固定循環（G74）（1）指令格式G74R(e)；G74X(U)_Z(W)_P(Δi)Q(Δk)R(Δd)F_；e：每次切削的回退量，模態值。X：切削終點的X向絕對坐標值，如圖3-34中B點X向絕對坐標值。Z：切削終點的Z向絕對坐標值，如圖3-34中C點Z向絕對坐標值。U：切削終點相對于切削起點的X向增量，如圖3-34中A點至B點的X向增量。W：切削終點相對于切削起點的Z向增量，如圖3-34中A點至C點的Z向增量。Δi：刀具完成一次軸向切削后在X向的偏移量，用不帶符號的半徑量表示。§3—2固定循環功能礎Δk：Z向每次切削進給的切深，無正負符號，單位為μm。Δd：切削到終點的退刀量，為防止打刀，一般設為0。F：刀具切削進給速度。（2）指令說明1）G74指令的加工軌跡如圖3-34所示。2）G74指令中，若指定X軸地址和X軸移動量，則為鏜孔加工；若不指定X軸地址和X軸移動量，則為端面深孔鉆削加工。3）深孔鉆削時，刀具一定要精確定位到工件的旋轉中心。4）F值為粗加工循環中的進給速度，如未指定則沿用前面程序段中的F值?！?—2固定循環功能

（2）示例在數控車床上加工如圖所示直徑為5mm、深為50mm的深孔，試用G74指令編制加工程序?！?—2固定循環功能§3—2固定循環功能6．內外圓切槽復合固定循環（G75）（1）指令格式G75R(e)；G75X(U)_Z(W)_P(Δi)Q(Δk)R(Δd)；e：切槽過程中徑向退刀量，半徑值，單位為mm。X（U）、Z（W）：切槽終點處坐標。Δi：切槽過程中徑向每次切入量，用不帶符號的半徑量表示，單位為μm。Δk：沿徑向切完一個刀寬后退出在Z向的移動量，用不帶符號的值表示，單位為μm。Δd：刀具切到槽底后，在槽底沿Z向的退刀量。F：進給速度?！?—2固定循環功能（2）指令說明1）G75指令加工軌跡如圖3-36所示。2）切槽刀起點A的X向位置應比槽口最大直徑大2～3mm，以免在刀具快速移動時發生撞刀，Z向位置與切槽起始位置是從槽的左側開始還是從槽的右側開始有關。如圖3-37所示，左刀尖作為刀位點，當切槽起始位置從左側開始時Z為-30mm，當切槽起始位置從右側開始時Z為-24mm（槽左側尺寸20mm加刀寬4mm）。3）在切單個寬槽時須注意Δk值應小于刀寬，以使每次切削軌跡在寬度上都有重疊。4）Δd一般取0，以免斷刀。5）指令中的Δi、Δk值為脈沖當量值，如P1500表示徑向每次切深量為1.5mm。§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能（3）示例加工如圖3-37所示槽，工件材料為45鋼，選用刀具為4mm寬切槽刀，試編寫加工程序。§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能7．螺紋復合固定切削循環（G76）

§3—2固定循環功能§3—2固定循環功能§3—2數控車床編程基礎

（2）示例用G76指令加工螺紋，零件如圖所示。§3—2數控車床編程基礎§3—2數控車床編程基礎§3—3綜合零件編程實例

一、實例一二、實例二三、實例三§3—3綜合零件編程實例

一、實例一加工如圖3-40所示零件，毛坯尺寸為φ40mm×150mm，材料為45鋼。§3—3綜合零件編程實例

1.確定加工工藝（1）圖樣分析§3—3綜合零件編程實例

（2）工藝分析加工步驟：1）夾住毛坯外圓，毛坯伸出長度大于75mm，粗、精加工工件輪廓。2）用切槽刀加工螺紋退刀槽和寬為5mm的槽。3）加工M20×2mm螺紋。4）切斷，保證總長?！?—3綜合零件編程實例

（3）相關工藝卡片的填寫§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

4．程序編制（1）建立工件坐標系（2）計算基點坐標值（見表3-15）§3—3綜合零件編程實例

（3）輪廓加工參考程序（見表3-16）§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

（4）切斷參考程序（見表3-17）§3—3綜合零件編程實例

二、實例二加工如圖3-42所示工件，毛坯尺寸為φ50mm×105mm，材料為45鋼。§3—3綜合零件編程實例

1．確定加工工藝（1）圖樣分析（2）確定裝夾方式及工藝路線§3—3綜合零件編程實例

（3）填寫相關工藝卡片§3—3綜合零件編程實例

（3）填寫相關工藝卡片§3—3綜合零件編程實例

2.相關計算螺紋大經：d大＝D－0.13P＝30－0.13×1.5≈29.8mm螺紋小徑：d小＝D－2×0.6495P＝30－2×0.6495×1.5＝28.05mm3.程序編制編制零件右端加工程序。編制零件左端加工程序。§3—3綜合零件編程實例

（1）零件右端加工程序（見表3-20）§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

（2）零件左端加工程序（見表3-21）§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

三、實例三加工如圖3-45所示套類零件，毛坯尺寸為φ50mm×60mm，材料為45鋼?！?—3綜合零件編程實例

1．確定加工工藝（1）圖樣分析（2）工藝分析§3—3綜合零件編程實例

（3）相關工藝卡片的填寫§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

2.編制程序（1）粗加工右端輪廓1）建立工件坐標系2）編制加工程序（見表3-24）§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

（2）粗、精加工左端外輪廓及內孔1）建立工件坐標系2）編制加工程序（見表3-25）M24內螺紋的牙深：H=0.5413×1.5mm≈0.812mm§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

（3）精加工右端輪廓1）建立工件坐標系§3—3綜合零件編程實例

2）編制加工程序（見表3-26）§3—3綜合零件編程實例

§3—3綜合零件編程實例

§3—4數控車床的操作一、系統控制面板二、機床操作面板三、數控車床的手動操作四、手動數據輸入（MDI）操作五、對刀操作六、數控程序處理七、自動加工方式§3—4數控車床的操作一、系統控制面板FANUC0i系統數控車床的系統控制面板主要由顯示器、MDI鍵盤和功能軟鍵組成，如圖3-49所示。§3—4數控車床的操作MDI鍵盤如圖3-50所示，各按鍵的名稱和作用見表3-27?！?—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作二、機床操作面板圖3-51所示為配備FANUC0i車床數控系統的機床操作面板§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作§3—4數控車床的操作按下控制面板上的電源啟動按鈕打開機床總電源開關開啟急停按鈕1．開機和關機操作（1）機床的啟動三、數控車床的手動操作§3—4數控車床的操作按下控制面板上的電源關閉按鈕關掉機床電源總開關（2）機床的關停按下急停按鈕§3—4數控車床的操作1234選擇小的快速移動倍率按住回參考點相應的進給軸按鈕對其他軸也執行同樣的操作

2．回參考點操作按下回參考點模式按鈕§3—4數控車床的操作3．手動進給（JOG進給）操作（1）按下JOG模式按鈕，若指示燈亮，系統進入手動進給模式。（2）按住選定進給軸移動按鈕，刀具沿選定坐標軸及選定方向及按參數設定的進給速度移動，按鈕一釋放機床就停止移動。（3）手動進給速度可由進給速度倍率旋鈕調整。（4）若在按下進給軸和方向選擇開關期間，按下了快速移動按鈕，刀具將按快速移動速度運動。在快速移動期間，快速移動倍率按鈕有效。4．手輪進給操作

（1）按下手輪模式按鈕，若指示燈亮，系統進入手輪進給操作模式。（2）選擇一個機床要移動的軸。（3）選擇合適的手輪進給倍率。（4）旋轉手搖脈沖發生器，機床沿選擇軸移動?！?—4數控車床的操作

5．刀架的轉位操作

在JOG或手輪模式下，按手動換刀按鈕，則回轉刀架上的刀臺逆時針轉動一個刀位。

6．主軸手動操作

按手動操作按鈕CW、CCW、STOP控制主軸正轉、反轉、停止。調節主軸轉速修調開關，對主軸轉速進行