第4章-数控车床编程-ppt课件

,*,第,4,章数控车床编程,*,了解数控车床的用途、布局和主要参数,了解数控车床的主要加工对象,掌握数控车削编程的特点,掌握数控车床,常用编程指令的使用,掌握,轴类零件的车削综合编程方法,学习目标,数控车床一般具有,两轴联动,的功能，其中,Z,轴平行于主轴，,X,轴在水平面上且垂直于主轴。,主要加工对象：,轴类、盘套类回转体,零件，可完成内外圆柱、圆锥、圆弧、螺纹等的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等。,是目前国内使用较广的一种数控机床，约占国内数控机床总数的,25%,。,数控车床的用途,数控车床的用途,车外圆,车端面,钻孔,车内孔,切槽,切断,车锥面,车型面,车螺纹,数控车床的布局,数控车床的布局,1.,绝对编程和增量编程,数控车床编程时绝对坐标和增量坐标可以在同一程序段中混用。,绝对坐标值常用,X,、,Z,表示。,增量坐标值常用,U,、,W,表示，使用时应注意,轨迹运动的方向,。,根据零件图纸的尺寸标注，以减少尺寸换算为选择原则。,数控车床的编程特点,2.,直径编程,数控车削加工时，由于图纸径向尺寸的标注,和测量都使用直径，所以编程时,径向坐标（,X,方,向）使用直径表示,。,数控车床的编程特点,3.,固定循环功能的应用,4.,刀具半径自动补偿功能（,G41,、,G42,）,5.,代码分组,不同组,G,代码可编写在同一程序段内均有效；,同组,G,代码若编写在同一程序段内，则最后一个,G,代码有效。,数控车床的编程特点,6.,切削起点的确定,车削加工时采用快速进刀至工件切削起点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。,切削起点的确定与工件毛坯大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。,一般在,X,方向上大于毛坯直径,5mm,，,Z,方向上离开毛坯端面,5mm,。,数控车床的编程特点,机床原点,机床上的一个固定的点，数控车床的机床原点一般,取卡盘前端面或后端面与主轴中心线的交点,。,机床坐标系,前置刀架和后置刀架,参考点,一般设在各轴,正向行程极限,位置。,数控车床编程坐标系,复习,返参考点（回零）可以建立机床坐标系。,数控车床编程坐标系,编程坐标系,编程人员为了编程方便自行设定的坐标系，又称工件坐标系。,用于确定工件几何图形上各几何要素的位置，一般供编程使用，与机床坐标系不重合。,编程坐标系的原点称为工件原点或程序原点。数控车床的工件原点一般设在,工件的左端面或右端面的中心点,。,数控车床编程坐标系,数控车床编程坐标系,机床坐标系与编程坐标系,数控编程常用功能指令,辅助功能,M,指令,进给功能,F,指令,数控编程常用功能指令,准备功能,G,指令,主轴功能,S,指令,刀具功能,T,指令,使数控机床或控制系统建立某种加工方式。,由地址符,G,和其后,2,位数字组成，从,G00,G99,。数字最前的,0,可省略不写，如,G01,可以写作,G1,。,G,指令可分为若干组，包括模态指令和非模态指令。,同一个程序段中可以输入几个不同组的,G,指令，当输入了两个或两个以上的同组,G,指令时，最后一个,G,指令有效。,复习：准备功能,G,指令,准备功能,G,代码,准备功能,G,代码,准备功能,G,代码,基本移动指令,基本功,能指令,单一固定,循环指令,复合固定,循环指令,G00,G01,G02,G03,G32,G04,G98,、,G99,G96,、,G97,G27,、,G28,G20,、,G21,G90,G94,G92,G70,G71,、,G72,G73,、,G74,G75,、,G76,格式：,G00 X,（,U,）,Z,（,W,）；,说明：,1,）,G00,指令使刀具在,点位控制方式,下从当前点以快移速度向目标点移动。实现快速点定位,，,不要求轨迹和速度，移动中刀具不切削,。,2,）,X,、,Z,为目标点绝对坐标，,U,、,W,为目标点相对于起点的增量，其中,X,、,U,的坐标值均为直径量。绝对坐标和增量坐标可以混编。,准备功能,G,代码,1.,快速定位指令,G00,3,）不运动的坐标可以省略，,G00,可以简写成,G0,。,4,）程序中只有一个坐标值,X,或,Z,时，刀具将沿该坐标方向移动；有两个坐标值,X,和,Z,时，刀具将先以,1:1,步数两坐标联动，然后单坐标移动，直到终点。,5,）,G00,快速移动速度由机床预先设定,，,可通过控制面板上的倍率按钮（旋钮）进行调节。,准备功能,G,代码,一般用于切削加工前的,快速定位,和切削,加工后的,快速退刀,。,例：,如图刀尖从,A,点,快进到,B,点，分别用,绝对坐标、增量坐标,和混合坐标方式写出,该,G00,程序段。,绝对坐标方式：,G00 X40 Z58,；,增量坐标方式：,G00 U-60 W-28.5,；,混合坐标方式：,G00 X40 W-28.5,；,或,G00 U-60 Z58,；,准备功能,G,代码,练习,1,绝对编程：,G00 X50 Z6,；,增量编程：,G00 U-70 W-84,；,准备功能,G,代码,练习,2,格式：,G01 X,（,U,）,Z,（,W,）,F, ；,说明：,1,）,G01,指令使刀具,以,F,指定的进给速度,沿,直线,移动到目标点，一般作为切削加工运动指令。,2,）,X,、,Z,为目标点的绝对坐标；,U,、,W,为目标点相对于起始点的增量，使用时注意增量的方向。,准备功能,G,代码,2.,直线插补,G01,数控编程常用功能指令,3,）,F,指定进给速度（进给率），为,模态指令,，有每转进给和每分钟进给两种。没有,F,指令则认为进给速度为零。,4,）程序中指定,F,后，实际进给速度可通过控制面板上的倍率按钮（旋钮）进行调节。以便操作者选取最佳的进给速度。,5,）可单坐标移动，也可以两坐标同时插补运动。,编程示例,1,：,G01 X60.0 Z-80.0 F0.5,；,或,G01 U0.0 W-80.0 F0.5,；,或,G01 X60.0 W-80.0 F0.5,；,或,G01 U0.0 Z-80.0 F0.5,；,或,G01 W-80.0 F0.5,；,或,G01 Z-80.0 F0.5,；,准备功能,G,代码,编程示例,2,绝对坐标：,G01 X40 Z-30 F0.5 ;,增量坐标：,G01 U20 W-30 F0.5 ;,混合坐标：,G01 X40 W-30 F0.5;,准备功能,G,代码,例：,如图刀具从,P0P1P2P3P0,点运动（图中为,G00,方式；,为,G01,方式）。加工程序为：,绝对坐标方式：,G00 X50 Z2,；（,P0P1,）,G01 Z-40 F0.1,；（,P1P2,）,X80 Z-60,；（,P2P3,）,G00 X200 Z100,；（,P3P0,）,增量坐标方式：,G00 U-150 W-98,；（,P0P1,）,G01 W-42 F0.1,；（,P1P2,）,U30 W-20,；（,P2P3,）,G00 U120 W160,；（,P3P0,）,准备功能,G,代码,练习,1,AB,G00 X40.0 Z6.0 ;,BC,G01 X40.0 Z-30.0 F0.5;,CD,X50.0 Z-30.0;,DE,X60.0 Z-70.0 ;,或,X60.0 W-40.0 ;,EF,X90.0 ;,FA,G00 X200.0 Z150.0 ;,准备功能,G,代码,编程示例,2,绝对坐标：,G01 X40 Z-30 F0.5 ;,增量坐标：,G01 U20 W-30 F0.5 ;,混合坐标：,G01 X40 W-30 F0.5;,准备功能,G,代码,控制刀具在,指定的坐标平面内,按照,一定的速度,作,圆弧,运动。,G02,为顺时针方向圆弧插补，,G03,为逆时针方向圆弧插补。,圆弧顺逆方向的判别：,沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向为,G02,，逆时针方向为,G03,。,准备功能,G,代码,3.,圆弧插补,G02,、,G03,准备功能,G,代码,准备功能,G,代码,格式：,G02,（,G03,）,X,（,U,）,Z,（,W,）,R,F,；,或,G02,（,G03,）,X,（,U,）,Z,（,W,）,I,K,F,；,说明：,1,）该指令控制刀具按所需圆弧运动。,G02,为顺时针圆弧插补，,G03,为逆时针圆弧插补。,2,）,X,、,Z,表示圆弧终点绝对坐标，,U,、,W,表示圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标。,准备功能,G,代码,3,）,I,、,K,表示,圆心相对圆弧起点的增量,坐标，分别对应,X,、,Z,。,I,、,K,带有“土”号，当增量方向与坐标轴的方向相反时取“,-”,号。,I,、,K,为零可省略，但不可同时为零。,准备功能,G,代码,4,）,R,表示圆弧半径，,I,、,K,和,R,同时输入时，,R,有效。,5,）,X,、,U,、,I,均采用直径量编程,6,）,F,表示进给速度。,例：图示工件，加工圆弧的程序为：,绝对坐标方式：,G01 X20 Z-30 F0.1,；,G02 X40 Z-40 R10 F0.08,；,增量坐标方式：,G01 U0 W-32 F0.1,；,G02 U20 W-10 I20 K0,；,准备功能,G,代码,绝对坐标方式：,G01 X28 Z-40 F0.1,；,G03 X40 Z-46 R6 F0.08,；,增量坐标方式：,G01 U0 W-42 F0.1,；,G03 U12 W-6 R6 F0.08,；,例：如图加工逆时针圆弧的程序为：,准备功能,G,代码,格式：,G04 X,；,或,G04 U,；,或,G04 P,；,说明：,1,）该指令按给定时间延时，不做任何动作，延时结束后再自动执行下一段程序。,2,）该指令主要用于车削环槽、盲孔及自动加工螺纹时使刀具在短时间无进给方式下进行光整加工。,3,）,X,、,U,表示秒，,P,表示毫秒。,4,）,G04,为非模态指令。,准备功能,G,代码,4.,程序延时（暂停）,G04,格式：,G20,（,G21,）,说明：,1,）,G20,表示英制输入，,G21,表示公制（米制）输入。,2,）,G20,和,G21,是同组模态代码，可以相互取代，不能在一个程序段中同时使用,。,3,）机床通电后,默认的状态为,G21,。,准备功能,G,代码,5,英制和公制（米制）输入,G20,、,G21,准备功能,G,代码,6.,进给速度控制,G98,、,G99,进给功能指令,F,由地址符,F,和数字表示，用于指定刀具向工件进给的相对速度，属于模态代码。,进给功能分为,每分钟进给（,mm/min,）,和,每转进给（,mm/r,）,两种方式，分别用,G98,和,G99,指令指定。,格式：,G98(G99),说明：,1,）,G98,指定每分钟进给,，即,G98,使进给量,F,的单位为,mm/min,。,G99,指定每转进给,，即,G99,使进给量,F,的单位为,mm/r,。,2,）,G98,一般用于镗铣类数控机床、加工中心等；,G99,一般用于数控车床，可以在工件表面形成均匀的切削纹路。,3,）,G98,、,G99,为同组的模态,G,指令,，只能一个有效。本校机床,CNC,上电时默认,G98,有效,。,准备功能,G,代码,准备功能,G,代码,7,参考点返回检测,G27,格式：,G27 X,（,U,）；,X,向参考点检查；,G27 Z,（,W,）；,Z,向参考点检查；,G27 X,（,U,）,Z,（,W,）；,X,、,Z,向参考点检查。,说明：,1,）该指令,用于参考点位置检测,，执行后刀具以快速运动方式在被指定的位置上定位，到达的位置如果是参考点，则返回参考点灯亮。,2,）若定位结束后被指定的轴没有返回参考点则出现报警。执行该指令前也应取消刀具位置偏置。,3,）,X,、,Z,为参考点的坐标值，,U,、,W,表示到参考点的距离。,4,）执行指令的前提是机床在通电后必须返回过一次参考点。,准备功能,G,代码,6.,自动返回参考点,G28,格式：,G28 X,（,U,）；,X,向返回参考点；,G28 Z,（,W,）；,Z,向返回参考点；,G28 X,（,U,）,Z,（,W,）；,X,、,Z,向同时返回参考点。,说明：,1,）该指令可使被指定的轴以快速移动的速度经过,指定的中间,点后再返回参考点。,2,）,X,、,Z,是中间点的绝对坐标，,U,、,W,是中间点相对于起点的增量坐标。,3,）中间点不能超过参考点。有时为保证返回参考点的安全，应先,X,向返回参考点，然后,Z,向再返回参考点。,准备功能,G,代码,主轴功能指令,S,由地址符,S,和数字表示，用于指定主轴的转速或切削速度，但不能启动主轴，属于模态代码。,程序中指定,S,后，实际主轴转速可通过控制面板上的主轴倍率按钮（旋钮）进行调节。,主轴功能分为,恒转速（,r/min,）,和,恒线速度,(m/min),两种控制模式。分别用,G97,和,G96,指令指定。,9,主轴控制,G96,、,G97,准备功能,G,代码,格式：,G96 S,；,G97 S,；,说明：,1,）,G96,是机床恒线速控制,，此时,S,指定的数值表示切削速度，单位,m/min,。,设定恒线速可以使工件各表面获得一致的表面粗糙度。,2,）,G97,是取消恒线速控制（恒转速控制）,，此时,S,指定数值是主轴转速，单位,r/min,。,3,）,G96,常用于车削端面或工件直径变化较大的工件，,G97,用于镗铣加工和轴径变化较小的轴类零件车削加工；,4,）,G96,、,G97,为同组的模态,G,代码,，只能一个有效。其中，,CNC,上电时默认,G97,有效。,准备功能,G,代码,4,）主轴转速与切削速度的计算公式如下：,式中,v,切削速度，单位为,m/min,；,n,主轴转速，单位为,r/min,；,D,工件或刀具直径，单位为,mm,。,由此可知，当刀具逐渐靠近工件中心时（工件直径越来越小），主轴转速会越来越高，此时工件有可能因卡盘调整压力不足而从卡盘中飞出。为防止这种事故，在建立,G96,指令之前，最好使用,G50,来限制主轴最高转速。,n=1000v/D,准备功能,G,代码,10,主轴最高转速设定,G50,格式：,G50 S,；,说明：,1,）,S,后的数值表示主轴最高转速（,r/min,）。,2,）,使用,G96,指令前，为防止主轴转速过高而发生危险，,必须设定主轴最高转速。切削过程中当执行恒线速,度时，主轴最高转速将被限制在此最高值。,补充：数控程序编制的一般顺序规律,O0001,G99 M03,S,600 ;,T,0101;,G00 X_ Z_ ;,G01 X40,F,0.5 ;,Z-20 ;,G03 X45 Z-22.5 R2.5;,G00 X_ Z_ ;,M05 ;,M30 ;,程序号,设定主轴旋转方向和转速,指定加工刀具和刀补,设定刀具切削起始点,指定加工运行轨迹（直线）和参数，,并设定进给速度,圆弧加工,返回换刀点,停止主轴,程序结束,简单数控程序编制,切削用量的选择原则,粗加工,以提高生产率为主,进给量,f,一般选取为,0.2,0.8 mm/r,，主轴转速选,500,600r/min,精加工,保证加工质量为主,进给量,f,一般,0.08,0.2 mm/r,，主轴转速一般,选,700,1000r/min,数控加工切削用量的确定,大背吃刀量，大进给量，低主轴转速,小进给量，高主轴转速,编程练习,1,：,简单数控程序编制,编程练习,2,：,简单数控程序编制,编程练习,3,：,简单数控程序编制,1.,单一固定循环,G90,、,G94,在一个程序段中完成如下循环：,快速进刀,切削加工,切削退刀,快速退刀,循环完成后刀具回到循环起点,单一固定循环指令,数控车削毛坯多为棒料，加工余量较大，需多,次进给切除，此时可采用固定循环指令，,缩短程序,长度，节省编程时间,。,指令格式：,圆柱面车削循环：,G90 X,（,U,）,Z,（,W,）,F,；,圆锥面车削循环：,G90 X,（,U,）,Z,（,W,）,R,F,；,单一固定循环指令,外径、内径车削循环,G90,单一固定循环指令,说明：,1,）,X,、,Z,为切削终点绝对坐标，,U,、,W,为切削终点相对于循环起点坐标值的增量。,2,）锥面车削循环中的,R,表示圆锥体大小端的差，即,切削起点,与,切削终点,在,X,轴,上的,绝对坐标的差值（半径值）,。,3,）,G90,可用来车削外径，也可用来车削内径。,4,）,G90,是模态代码，可以被同组的其他代码（,G00,、,G01,等）取代。,G90,编程示例,1,：,应用圆柱面车削循环功能加工图示零件。,O0001,G99 M03 S600 ;,T0101;,G00 X55 Z2 ;,G90 X45 Z-25 F0.5；,X40；,X35；,G00 X100 Z100；,M05;,M30；,单一固定循环指令,G90,实训加工,单一固定循环指令,G90,编程示例,2,：,应用圆锥面车削循环功能加工图示零件。,单一固定循环指令,O0001,G99 M03 S600 ;,T0101;,G00 X65 Z2 ;,G90 X60 Z-25 R-5,F0.5；,X50；,G00 X100 Z100；,M05;,M30；,G90,应用综合练习,单一固定循环指令,单一固定循环指令,指令格式：,直端面车削循环：,G94 X,（,U,）,Z,（,W,）,F,；,锥端面车削循环：,G94 X,（,U,）,Z,（,W,）,R,F,；,端面车削循环,G94,单一固定循环指令,说明：,1,）,X,、,Z,为切削终点绝对坐标，,U,、,W,为切削终点相对于循环起点坐标值的增量。,2,）锥面车削循环中的,R,表示圆锥体大小端的差，即,切削起点,与,切削终点,在,Z,轴,上的,绝对坐标的差。,3,）,G94,是模态代码，可以被同组的其他代码（,G00,、,G01,等）取代。,4,）,G90,常用于,长轴类零件,切削（,X,向切削半径小于,Z,向切削长度），,G94,一般用于,盘类零件,切削。,G00 X65. Z21. ;,G94 X20. Z16. F0.5 ;,Z13 ;,Z10 ;,G00 X100. Z100. ;,参考程序,G00 X125.0 Z2.0 ;,G94 X60.0 Z-10. F0.5 ;,Z-20. ;,Z-30. ;,G00 X120.0 Z-28.0 ;,G94 X110.0 Z-30. R-10.0 ;,X100. R-18. ;,X90. R-26. ;,X80. R-34. ;,X70. R-42. ;,X60. R-50. ;,G00 X100. Z100. ;,要把程序应用到机床上，编程原点在机床坐标系中的坐标是多少，必须让机床的数控系统知道，即建立工件坐标系。方法是对刀。数控车床对刀方法有手动对刀和自动对刀。,数控车床试切对刀步骤（外圆车刀）：,Z,轴对刀,（,1,）刀具,X,向进刀切削工件端面；,（,2,）刀具,X,向退刀离开工件；,（,3,）形状刀补界面中输入,Z0,。,X,轴对刀,（,1,）刀具,Z,向进刀切削工件外圆；,（,2,）刀具,Z,向退刀离开工件；,（,3,）测量工件外圆直径；,（,4,）形状刀补界面中对应的刀补号上输入,X,测量值。,