2-3数控系统车削指令体系

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、数控车床的用途回顾,数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，圆锥面、螺纹表面、成形回转体面等。对于盘类零件可以进行钻孔、扩孔、绞孔、镗孔等。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。,二、数控车削指令,车削程序结构与指令字格式与铣床相同。不再赘述,指令列表,1 主轴功能S,2 进给功能F,3 刀具功能T,4、快速定位G00,5、直线插补G01,6、顺圆插补G02、逆圆插补G03,7、刀尖半径补偿取消G40 、左偏刀尖半径补偿G41 ，右偏刀尖半径补偿G42,8、自动回参考点 G28,9、暂停指令 G04,10、单一固定循环指令G90、G92、G94,11、复合固定循环指令G70、G71、G72,1) 主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位由G96、G97决定 ；,2) G96 S_,表示主轴恒线速度旋转，S指定切削线速度，其后的数值单位为：米/每分钟(m/min)。常与G50 S_连用，以限制主轴的最高转速。(G96恒线速度有效，G97取消恒线速度)模态指令 。,3),G97 S_,表示主轴恒转速切削，S指定主轴转速，其后的数值单位为：转/每分(r/min)；模态指令，系统默认。,4) 设定恒线速度可以使工件各表面获得一致的表面粗糙度。因为线速度，半径小的角速度大，反之角速度小。所以使用G96指令主轴必须能自动变速。（如：伺服主轴、变频主轴）,5) S所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调。,1,主轴功能,S_,例1：,N5G96S600；,N10G50S1200；,例2：,N5G97S600,；,(主轴以600m/min的恒线速度旋转),(主轴的最高转速为1200r/min ),(主轴以600r/min的转速旋转),1） F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速,度，其后的数值表示刀具进给速度，单位由G99、G98,及G32、G76、G92决定。,2）,G98 F_,进给速度单位是每分钟进给量(mm/min)，范围,115000(mm/min)；,3）,G99 F_,进给速度单位是每转进给量(mm/r），范围,0.0001500.0000(mm/r)，系统默认；,4）,G32/G76/G92 F_,指定螺纹的螺距，范围0.0001,500.0000(mm/r)。,5） 借助于机床控制面板上的倍率按键，F可在一定范围内进,行修调，当执行螺纹切削循环G76、G92及螺纹切削G32,时，倍率开关失效，进给倍率固定在100%。,6） F为续效指令，直到被新的 F值所取代，而工作在 G00方,式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编 F无关。,2 进给功能 F,例3：,N5G98F10；,例4：,N5G99F0.2,；,(车削进给速度为10mm/min),(车削进给速度0.2mm/r),图1 每转进给量,图2 每分钟转进给量,图3 螺纹切削,例5：,N5G32F5,；,(螺纹螺距为5mm),M 代码及功能表,代码,模 态,功 能 说 明,代码,模态,功 能 说 明,M00,非模态,程序暂停,M03,模态,主轴正转,M02,非模态,程序结束,M04,模态,主轴反转,M30,非模态,程序结束并返回程序起点,M05,模态,主轴停止,M07,模态,冷却液打开,M98,非模态,调用子程序,M08,模态,冷却液打开,M99,非模态,子程序结束,M09,模态,冷却液关闭,说明：,1）T代码用于选刀，其后的 4 位数字分别表示选择,的刀具号和刀具补偿号；,2）执行 T 指令，转动转塔刀架，选用指定的刀具；,3）当一个程序段同时包含 T 代码与刀具移动指令时，,先执行 T 代码指令，而后执行刀具移动指令；,4）刀具的补偿包括刀具偏置补偿、刀具磨损补偿及刀,尖圆弧半径补偿，刀尖位置；,5）T指令同时调入刀补寄存器中的补偿值。刀尖圆弧补,偿号与刀具偏置补偿号对应；,6）取消刀补 T_00。,3 刀具功能T,准备功能G代码,准备功能 G指令由 G后一或二位数值组成，它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。,G 功能根据功能的不同分成若干组，其中 00组的G 功能（G04、G28、G70-G76）称非模态 G 功能，其余组的称模态G功能。,格式：G00 X（U）_ Z（W）_,说明：,1）X、Z：为绝对编程时，快速定位终点在工件坐标系中的,坐标。,X向为直径编程,。因为测量和图纸上的零件尺寸均,以直径值表示，所以用直径值编程。为提高工件的径向,尺寸精度，X向的脉冲当量可取Z向的一半。,2）U、W：为增量编程时，快速定位终点相对于起点的位移,量。,U向为直径编程,。,3）G00 指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当,前位置快速移动到程序段指令的定位目标点，不能用 F-,规定。快移速度可由面板上 的“快速修调”修正。,4）,同一程序行中X、U、 Z、W可以混合编程,4、快速定位指令 G00,例：命令刀具从点A快速移动到点B，编程如下：,N20 G00 X25 Z30；或,N20 G00 U15 W20；或N20 G00 X25 W20；或N20 G00 U15 Z30；,图 G00移动方式,刀具的移动方式有三种： 1) 各轴以其最快的速度同时移动，通常情况下因速度和移动距离的不同先后到,达目标点，刀具移动路线为任意的。,2) 各轴按设定的速度以联动的方式移动到位，刀具移动路线为一条直线。 3) 各轴按输入的坐标字顺序分别快速移动到位，刀具的移动路线为阶梯形。,5、直线插补指令G01,格式：G01 X_ Z_ F_；（模态）,说明：,1）执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补,加工至目标点。移动路线为一直线。,2）该指令为模态指令。其它说明与“G00”相同。,编程举例： 如图所示，命令刀具从点A直线插补至点C，,1）绝对编程,N20G01 Z-30； 刀具由点A直线插补至点B,N30X60 Z-48； 刀具由点B直线插补至点C,2）相对编程,N20G01 W-30； 刀具由点A直线插补至点B,N30U20 W-18； 刀具由点B直线插补至点C,加工图1所示工件的锥面部分。,一、直径编程,%3351,N1 G01 X20 W-44;,N5 U30 Z50;,N10 G00 X180 Z254;,N15 M30;,图1 锥面加工,倒角、倒圆角,见P101,如图2 所示，用直线插补指令编程。,%3306,N10 G00 X16 Z2 M03； （移到倒角延长线）,N20 G01 U10 W-5 F300； （倒345角）,N30 Z-48； （加工 26 外圆）,N40 U34 W-10； （切第一段锥）,N50 U20 Z-73； （切第二段锥）,N60 X90； （退刀）,N70 G00 X100 Z10； （回对刀点）,N80 M05； （主轴停止）,N90 M30； （程序结束并复位）,图2 G01编程实例,6、G02顺圆插补、G03逆圆插补,格式：G02/G03 X_Z_I_K_(R_)F_,说明：,1) G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削;,2) 圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：利用右手定则为工作坐标系加上Y轴，沿Y轴正向往负向看去，顺时针方向用G02，反之用G03，如下图：,图2 G02/G03插补方向,3）I、K分别为平行于X、Z的轴，用来表示圆心的坐标，因为I，K后面数值为圆弧起点到圆心矢量的分量（,圆心坐标起点坐标,），故始终为增量值。,4) 当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的方式插补圆弧，R为圆弧半径，当圆心角小于180度时R为正；大于180度时R为负。,图 3 G02/G03 参数说明,例1： 如图所示，加工圆弧AB、BC，加工路线为CBA，,采用圆心和终点（I、K）的方式编程。,1)绝对编程,N20G03 X120 Z70 I0 K-40；加工BC,N30G02 X88 Z38 I0 K-20；加工AB,2) 相对编程,N10G00 X40 Z110；,N20G03 U80 W-40 I0 K-40 F200；（R40）,N30G02 U-32 W-32 I0 K-20；（R20）,7、G40、G41、G42 刀尖半径补偿取消，左偏刀尖半径补偿，右偏刀尖半径补偿,刀尖圆弧补偿的引出：,编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，按这个刀尖点或圆心来编程，如图1a所示的P点就是理论刀尖，图2为刀尖放大图。,图1 圆头刀假想刀尖,（a）,（b）,图2 刀尖圆弧放大图,图3 刀尖圆弧半径的影响,但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是0.21.6之间，球头车刀可达4mm），如图1b所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。很显然假想刀尖点P或圆心与实际切削点A、B是不同的点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差，如图3所示。,车刀刀具补偿功能由程序中指定的T代码来实现。,T代码由字母T后面跟4位(或2位)数码组成，其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号，刀具补偿号实际上是刀补偿寄器的地址号，该寄存中存放有刀具的X轴偏置和Z轴偏置量（各把刀具长度、宽度不同），刀尖圆弧半径，及假想刀尖位置序号，刀具补偿设定界面如图。(还包括磨损补偿),车刀补偿的应用:,图4 刀具补偿画面,格式：G40/G41/G42 (G00/G01)X_ Z_,说明：,1),补偿方向的判断：逆着Y轴看，沿着刀具前进的方向看，刀具在工件左侧为左刀补G41，在右侧为右刀补G42；,2) 在车床刀具补偿设定的画面中，包括刀具位置补偿、刀尖半径补偿、假想刀尖位置序号。即除了输入刀具位置，刀头圆角半径外，还应输入假想刀尖相对于圆头刀中心的位置，这是因为内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置不同，假想刀尖位置序号共有10个（18，0，9），如图5所示，均看成后置刀架。,3) 用圆头车刀进行车削加工时，实际切削点A和B分别决定了X向和 Z向的加工尺寸。如图3所示，车削圆柱面或端面（它们的母线与坐标轴Z或X平行）时，P点的轨迹与工件轮廓线重合；车削锥面或圆弧面（它们的母线与坐标轴Z或X不平行）时，P点的轨迹与工件轮廓线不重合；,4) G41、G42、G40指令不能与圆弧切削指令写在同一程序段里，与G00、G01写在同一段里；,在,G41,、,G42,指令模式中，不允许有两个连续的非移动指令，否则刀具在前面程序段终点的垂直位置停止，且产生过切或欠切现象。非移动指令包括：,M,，,S,，,G04,、,G96,等等；,6),在,G74,G76,、,G90,G92,固定循环指令中不用刀尖半径补偿，因为是端面或轴径固定循环，所以无需要刀补；,7),在,远离工件处建立、取消刀补。,图5 假想刀尖位置,用刀尖半径为0.8mm的车刀精加工外径。,O1,G00G40G97G99S500T0101M03;,X20.Z2.;,G41G01Z1.F0.15;,Z-25.R2.;,X40.C-2;,Z-10;,X50.W-10;,W-2.;,G40G00X52.Z3.;,M30;,图5 刀补应用实例,X,Z,20,40,50,R2,C2,2,25,35,45,8、自动回参考点 G28,格式：G28 X（U）- Z（W）-,说明：,1）G28指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点，然 后再从中间点返回到参考点。,2）X、Z： 绝对编程，中间点在工件坐标系中的坐标；,3）U、W：增量编程，中间点相对于起点的位移量；,4)T00（2位）或T_00(4位)指令必须写在G28指令的同一程序段或该程序段之前，即回原点之前取消刀补。,例：G28 U0 W0;,9、暂停指令 G04,格式：G04 U（P）_,说明：,1)G04 在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作；,2)在执行含 G04 的指令的程序段时，先执行暂停功能；,3)G04 可使刀具作短暂停留，以获得圆整而光滑的表面。如对不通孔做深度加工时，进到指定深度后，用G04可使刀具做非进给光整加工，然后退刀，保证孔底平整无毛刺。切沟槽时，在槽底让主轴空转几转再退刀，一般退刀槽都不须精加工，采用G04有利于槽底光滑，提高零件整体质量。该指令除用于钻、镗孔、切槽、自动加工螺纹外，还可用于拐角轨迹控制；,4)使用P的形式输入时，不能用小数点，P的单位是毫秒(ms)；,例：,G99 G04 U1.0（P1000） 主轴空转1转， G99表示暂停进刀的主轴回转数；,G98 G04 U1.0（P1000） 主轴空转1s，G98表示进刀暂停时间；,10、G90、G92、G94单一固定循环指令,101）G90内、外径切削循环,格式：G90 X(U)_ Z(W)_ (F_); （加工内、外圆柱面）,或 G90 X(U)_ Z(W)_ I_ (F_); （加工圆锥面）,说明:,1） X(U)_、Z(W)_为外径、内径切削终点坐标；,2） F_为切削进给量；,3） I_为圆锥半径差，I=圆锥起点半径圆锥终点半径。,4） G90指令循环车削外圆柱,如图3,、外圆锥,如图4,所示：,循环起点循环终点；,图3 G90指令循环车削外圆柱示意图,为切削加工,为快速移动,循环起点,循环终点,Z,X,.,.,.,.,图4 G90指令循环车削外圆锥示意图,循环起点,循环终点,Z,X,.,.,.,.,I,为切削加工,为快速移动,102） G94端面切削循环,格式： G94 X(U)_ Z(W)_ (F_)；(车削直端面）,或 G94 X(U)_ Z(W)_ K_ (F_); （车削锥度端面）,说明：,1）X(U)_、Z(W)_为端面切削终点坐标；,2）F_为切削进给量。,3）K_为锥面轴向尺寸，K=圆锥起点Z坐标圆锥终点Z,坐标。,4）G94指令循环车削直端面,如图5,、锥端面,如图6,所示：,循环起点循环终点,循环起点,循环终点,.,.,.,Z,X,图5 G94指令循环车削直端面示意图,为切削加工,为快速移动,.,循环起点,循环终点,Z,X,图6 G94指令循环车切锥端面示意图,为切削加工,为快速移动,.,.,.,.,K,103） G92螺纹切削循环,格式：圆柱螺纹G92 X(U)_ Z(W)_ F_；,圆锥螺纹G92 X(U)_ Z(W)_ R_ F_；,说明:,1） X(U)_、Z(W)_螺纹切削终点坐标；,2） F_为螺纹螺距；,3） R_为螺纹的锥度：,R=圆锥起点半径圆锥终点半径。,图7 G92直进式螺纹加工切削路线,图8 G92直进式螺纹加工,图10 斜进式加工,图9 G76螺纹切削循环路线,复合螺纹循环加工指令G76,切削深度递减公式计算：,；,；,每次粗切深：,在G76螺纹切削循环中，螺纹刀以斜进的方式进行螺纹切削。总的螺纹切削深度（牙高）一般以递减的方式进行分配，螺纹刀单刃参与切削。每次的切削深度由数控系统计算给出，,G92与G76的比较：,G92螺纹切削循环采用,直进式,进刀方式，由于刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙形精度较高，因此一般多用于,小螺距高精度,螺纹的加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长。由于刀刃在加工中易磨损，因此在加工中要经常测量。,G76螺纹切削循环采用,斜进式,进刀方式，由于单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式，因此，此加工方法一般适用于,大螺距低精度,螺纹的加工。此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为简捷方便。,如果需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进行精加工。需要注意的是粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。,图11螺纹切削循环示意图,加工图11螺纹(注:螺纹的牙深=0.6螺纹导程（经验公式）,G00 X40.0 Z5.0；,G92 X29.0 Z-42.0 F2.0；(加工螺纹第1刀),X28.2； (加工螺纹第2刀),X27.8； (加工螺纹第3刀),X27.62； (加工螺纹第4刀),G00 X150.0 Z200.0;,11、G70、G71、G72复合固定循环指令,111）G71外圆粗加工（复合固定）循环指令,格式：G71 U(d) R(e);,G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F_ S_ T_;,说明:,d背吃刀量（切削深度）(25)；,e 退刀量(13)；,ns精加工形状程序段中的开始程序段号；,nf精加工形状程序段中的结束程序段号；,uX轴方向精加工余量（0.20.5）；,wZ轴方向的精加工余量(0.51)；,F、S、T分别是进给量、主轴转速、刀具号地址符。,注意：,在顺序号为ns 到顺序号为nf的程序段中，不应包含,子程序。,图7中AB是粗加工后的轮廓，为精加工留下X方向余量u 、Z方向余量w ，A,B,是精加工轨迹。（A为粗加工切入点）,图7 G71外圆粗加工示意图,112) G72端面粗加工（复合固定）循环指令(用法与G71相同),格式： G72 U(d) R(e);,G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F_ S_ T_;,说明:,1)d背吃刀量；,2)e 退刀量；,3)ns精加工形状程序段中的开始程序段号；,4)nf精加工形状程序段中的结束程序段号；,5)uX轴方向精加工余量；,6)wZ轴方向的精加工余量；,7)F、S、T分别是进给量、主轴转速、刀具号地,址符。,图8 G72端面粗加工示意图,11-3) G70精加工循环指令,格式：G70 P(ns) Q(nf);,说明:,1) ns精加工形状程序段中的开始程序段号；,2) nf精加工形状程序段中的结束程序段号；,3) G70指令在粗加工完后使用。,图8 G70、G71指令运用示例,G70、G71指令综合运用实例,(1) 毛坯：130200,(2)编写加工程序,0100,N10 G90G54G00 X150.0 Z100.0; （起刀点）,N20 M03 S1200 T0101 G98；（主轴正转1200转、1号刀1号补偿）,N30 G00 X130.0 Z10.; （快移到切入点）,N30 G71 U5.0 R1.0; （粗加工循环）,N40 G71 P50 Q120 U0.2 W0.2 F160;,N50 G00 X50.0 Z10;,（精加工开始段）,N60 G01Z45.0 F60,； （加工45圆柱面）,N70 X70.0Z65.0;,（加工圆锥面）,N120 X150 Z100 (退刀),12、 G73封闭切削循环指令,格式：G73 U(i) W(k) R(d),G73 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F_ S_ T_;,说明:,i X方向总退刀量（,i毛坯X向最大加工余量,）；,k Z方向总退刀量（可,与i相等,）；,d 粗切次数（,d=i/(1 - 2.5),）；,ns 精加工形状程序段中的开始程序段号；,nf 精加工形状程序段中的结束程序段号；,u X轴方向精加工余量（0.2 - 0.5）；,w Z轴方向的精加工余量(0.5-1)；,图9 封闭切削循环示例,图中AB是粗加工后的轮廓，为精加工留下X方向余量u 、Z方向余量w ，A,B,是精加工轨迹。（,C为粗加工切入点,）,图12 G73指令运用示例,二 G73指令运用实例,（1）样图,图12 G73指令运用实例,编写加工程序,0100,N10 G40G97G00G98X150.0 Z100.0; （起刀点）,N20 M03 S1200 T0101 ；（主轴正转1200转、1号刀1号补偿）,N35 G00 X150.0 Z10. （快移到切入点）,N30,G73 U15.0 W15.0 R8.0; （封闭加工循环）,N40,G73 P50 Q110 U0.2 W0.2 F80；,N50 G00 X80.0 Z0 F60;,（精加工开始段）,N60 G01 Z35.0 F60,； （加工35圆柱面）,N110 X150. Z10. (退刀),stop,2 G74端面深孔切削循环指令,格式：G74 R(e);,G74 X,Z,P(i),Q(k),R(d) F；,式中: e 返回量；,i X方向的移动量；,k Z方向的切深量；,d 孔底的退刀量；,X X轴方向孔的深度；,Z Z轴方向孔的深度；,图10 端面深孔切削示意图,3 G75端面深孔切削循环指令,格式：G75 R(e);,G74 X,Z,P(i),Q(k),R(d) F ；,式中: e 返回量；,i X方向的移动量；,k Z方向的切深量；,d 孔底的退刀量；,X X轴方向孔的深度；,Z Z轴方向孔的深度；,F 进给速度。,4 G76 复合螺纹切削循环指令,格式：G76 P(m)(r) (a) Q(dmin) R(d);,G76 X(u) Z(w) R(i) P(k) Q(d) F(l) ;,式中: m 最终精加工重复次数为199；,r 螺纹的精加工量；,a 刀尖的角度（螺牙的角度）；,m、r、a 同用地址P一次指定；,dmin X轴方向孔的深度；,i 螺纹部分的半径差；,k 螺牙的高度；,d 第一次切深量；,l 螺纹导程；,d 精加工余量。,图11 复合螺纹切削循环示意图,图6 车削加工零件图样分析,（1）分析图样,二 零件精加工各指令综合运用实例,(2) 加工顺序,（外圆车刀）切端面倒角加工40圆柱面加工圆锥面加工50圆柱面加工R8圆弧加工66圆柱面（换切刀）切槽（换螺纹刀）加工螺纹（换切刀）切断,(3) 刀具,T010190度外圆车刀；,T02023mm宽切刀；,T0303螺纹刀。,(4) 编写加工程序,0100,G90,G54,G00 X100.0 Z100.0;（起刀点）,M03 S1200 T0101;（主轴正转、1200转、1号刀1号补偿）,G00 Z0.0； （快移到端面处）,G98G01X0.0 F60; （加工右端面）,X36 F120； （光端面）,X40.0Z2.0; （倒角）,Z35.0； （加工40圆柱面）,X50.0Z60.0; （加工圆锥面）,Z82.0； （加工50圆柱面）,