《數(shù)控機(jī)床編程與操作》第一章

一、數(shù)控車床的概念數(shù)控機(jī)床是指采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床按用途進(jìn)行分類，用于完成車削加工的數(shù)控機(jī)床稱為數(shù)控車床。第一節(jié)

數(shù)控車床概述數(shù)控車床實(shí)物圖二、數(shù)控車床的分類1．按車床主軸位置分類

（1）臥式數(shù)控車床：主軸軸線平行于水平面。（2）立式數(shù)控機(jī)床：主軸軸線垂直于水平面。經(jīng)濟(jì)型臥式數(shù)控車床立式數(shù)控車床2．按功能分類

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床全功能型數(shù)控車床車削中心車銑復(fù)合加工中心

3．按其他方式分類加工零件的基本類型刀架數(shù)量數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式三、數(shù)控車床的特點(diǎn)1.適應(yīng)性強(qiáng)2.加工精度高3.生產(chǎn)效率高4.自動(dòng)化程度高，

勞動(dòng)強(qiáng)度低四、數(shù)控車床的加工對(duì)象適合數(shù)控車削加工的零件a）軸、套類零件b)盤類零件c)形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件d)帶特殊輪廓的回轉(zhuǎn)體零件第二節(jié)數(shù)控車床組成和典型數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控車床的組成數(shù)控車床主要由車床本體和數(shù)控系統(tǒng)兩大部分組成。車床本體由床身、主軸、滑板、刀架、冷卻裝置等組成；數(shù)控系統(tǒng)由程序的輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成。CKA61100型數(shù)控車床外形圖1—床身2—主軸箱3—電氣控制箱4—刀架5—數(shù)控裝置6—尾座7—導(dǎo)軌8—絲杠9—防護(hù)板1.床身

包括床身與床身底座。床身部分2.主軸箱

主軸箱用于固定機(jī)床主軸。主電動(dòng)機(jī)通過三角帶直接把運(yùn)動(dòng)傳給主軸。主軸與編碼器

3.電氣控制箱

電氣控制箱內(nèi)部用于安裝各種機(jī)床電氣控制元件、數(shù)控伺服控制單元、控制芯板和其他輔助裝置。機(jī)床電氣控制箱4.刀架

刀架固定在中滑板上。常用的有四工位立式電動(dòng)刀架和六工位電動(dòng)刀架，用于安裝車削刀具，通過自動(dòng)轉(zhuǎn)位來實(shí)現(xiàn)刀具的交換。數(shù)控車床刀架a)四工位立式刀架b)六工位刀架5.數(shù)控裝置

數(shù)控裝置主要由數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)組成。數(shù)控裝置6.尾座

尾座在長(zhǎng)軸類零件加工時(shí)起支撐等作用。7.進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控車床的縱向、橫向進(jìn)給均由伺服電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接來實(shí)現(xiàn)。伺服電動(dòng)機(jī)、彈性聯(lián)軸器和各種滾珠絲杠二、典型車床數(shù)控系統(tǒng)

1.FANUC數(shù)控系統(tǒng)

應(yīng)用于車床的數(shù)控系統(tǒng)主要有FANUC18iTA/TB、FANUC0iTA/TB/TC、FANUC0TD等。FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)操作界面

2.SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)

SIEMENS802D數(shù)控系統(tǒng)操作界面3.國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)

廣州數(shù)控系統(tǒng)，如GSK928T、GSK980T等。華中數(shù)控系統(tǒng)，如HNC–21T等。北京航天數(shù)控系統(tǒng)，如CASNUC2100等。南京仁和數(shù)控系統(tǒng)，如RENHE–32T/90T/100T等。廣數(shù)GSK980T系統(tǒng)操作界面華中HNC21T系統(tǒng)操作界面4.其他系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)使用較多的數(shù)控系統(tǒng)還有：日本三菱數(shù)控系統(tǒng)和大森數(shù)控系統(tǒng)。法國(guó)施耐德數(shù)控系統(tǒng)。西班牙的法格數(shù)控系統(tǒng)。美國(guó)的A–B數(shù)控系統(tǒng)。第三節(jié)

數(shù)控加工與數(shù)控編程概述一、數(shù)控加工1．?dāng)?shù)控加工的定義概念：數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行自動(dòng)加工零件的一種工藝方法。實(shí)質(zhì)：數(shù)控機(jī)床按照事先編制好的加工程序并通過數(shù)字控制過程，自動(dòng)地對(duì)零件進(jìn)行加工。

2．?dāng)?shù)控加工的內(nèi)容數(shù)控加工流程

（1）分析圖樣，確定加工方案。（2）工件的定位與裝夾。（3）刀具的選擇與安裝。（4）編制數(shù)控加工程序。（5）試運(yùn)行、試切削并校驗(yàn)數(shù)控加工程序。（6）數(shù)控加工。（7）工件的驗(yàn)收與質(zhì)量誤差分析。二、數(shù)控編程1．?dāng)?shù)控編程的定義

為了使數(shù)控機(jī)床能根據(jù)零件加工的要求進(jìn)行動(dòng)作，必須將這些要求以機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能識(shí)別的指令形式告知數(shù)控系統(tǒng)，這種數(shù)控系統(tǒng)可以識(shí)別的指令稱為程序，制作程序的過程稱為數(shù)控編程。2．?dāng)?shù)控編程的分類（1）手工編程手工編程是指所有編制加工程序的全過程，即圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗(yàn)都是由手工來完成。（2）自動(dòng)編程自動(dòng)編程是指通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)編制數(shù)控加工程序的過程。當(dāng)前常用的數(shù)控車床自動(dòng)編程軟件有：MastercamCAXAMastercamX5數(shù)控車床自動(dòng)編程界面CAXA數(shù)控車床自動(dòng)編程界面3．手工編程的步驟

4．?dāng)?shù)控車床的編程特點(diǎn)與要求（1）混合編程（2）徑向尺寸以直徑量表示（3）徑向加工精度高

（4）固定循環(huán)簡(jiǎn)化編程（5）刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

（6）采用刀具位置補(bǔ)償

第四節(jié)

數(shù)控車床編程基礎(chǔ)知識(shí)一、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系1．機(jī)床坐標(biāo)系（1）機(jī)床坐標(biāo)系的定義為了確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和移動(dòng)距離，就要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系就叫機(jī)床坐標(biāo)系，又稱標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。（2）機(jī)床坐標(biāo)系中的規(guī)定

1）確定機(jī)床坐標(biāo)系的方向時(shí)規(guī)定：永遠(yuǎn)假定刀具相對(duì)于靜止的工件而運(yùn)動(dòng)。

2）對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的方向，統(tǒng)一規(guī)定增大工件與刀具間距離的方向?yàn)檎较颉?/p>

3）數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用符合右手定則規(guī)定的笛卡兒坐標(biāo)系。右手笛卡兒坐標(biāo)系（3）機(jī)床坐標(biāo)系的方向1）Z坐標(biāo)方向Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)由主要傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定。2）X坐標(biāo)方向X坐標(biāo)一般為水平方向并垂直于Z軸。

3）Y坐標(biāo)方向Y坐標(biāo)垂直于X、Z坐標(biāo)軸。4）旋轉(zhuǎn)軸方向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C對(duì)應(yīng)表示其軸線分別平行于X、Y、Z坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。數(shù)控車床的坐標(biāo)系

a）前置刀架式數(shù)控車床的坐標(biāo)系b）后置刀架式數(shù)控車床的坐標(biāo)系b）（4）機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)

1）機(jī)床原點(diǎn)

機(jī)床原點(diǎn)（又稱為機(jī)床零點(diǎn)）是機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定的點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)的位置

a）機(jī)床原點(diǎn)位于卡盤中心b）機(jī)床原點(diǎn)位于刀架正向運(yùn)動(dòng)極限點(diǎn)2）機(jī)床參考點(diǎn)

數(shù)控車床的第一參考點(diǎn)一般位于刀架正向移動(dòng)的極限點(diǎn)位置，并由機(jī)械擋塊來確定其具體的位置。

機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn)O—機(jī)床原點(diǎn)O1—機(jī)床參考點(diǎn)

2．工件坐標(biāo)系（1）工件坐標(biāo)系的定義為了便于尺寸計(jì)算與檢查，加工程序的坐標(biāo)原點(diǎn)一般都盡量與零件圖樣的尺寸基準(zhǔn)相一致。這種針對(duì)某一工件并根據(jù)零件圖樣建立的坐標(biāo)系稱為工件坐標(biāo)系（又稱編程坐標(biāo)系）。（2）工件坐標(biāo)系原點(diǎn)

工件坐標(biāo)系原點(diǎn)又稱編程原點(diǎn)，指工件裝夾完成后，選擇工件上的某一點(diǎn)作為編程或工件加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在圖中以符號(hào)“

”表示。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的選取二、數(shù)控加工程序的格式與組成1．程序的組成一個(gè)完整的程序由程序號(hào)、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。O0001；程序號(hào)

N10G99G40G21；

N20T0101；

N30G00X100.0Z100.0；程序內(nèi)容

N40M03S800；

……N200G00X100.0Z100.0；

N210M30；程序結(jié)束（1）程序號(hào)每一個(gè)存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的程序都需要指定一個(gè)程序號(hào)以相互區(qū)別，這種用于區(qū)別零件加工程序的代號(hào)稱為程序號(hào)。O0001；程序號(hào)

N10G99G40G21；

N20T0101；

N30G00X100.0Z100.0；程序內(nèi)容

N40M03S800；

……N200G00X100.0Z100.0；

N210M30；程序結(jié)束（2）程序內(nèi)容程序內(nèi)容是整個(gè)加工程序的核心，它由許多程序段組成，每個(gè)程序段由一個(gè)或多個(gè)指令構(gòu)成，它表示數(shù)控機(jī)床中除程序結(jié)束外的全部動(dòng)作。O0001；程序號(hào)N10G99G40G21；N20T0101；N30G00X100.0Z100.0；程序內(nèi)容N40M03S800；

……N200G00X100.0Z100.0；N210M30；程序結(jié)束（3）程序結(jié)束結(jié)束部分由程序結(jié)束指令構(gòu)成，它必須寫在程序的最后?？梢宰鳛槌绦蚪Y(jié)束標(biāo)記的M指令有M02和M30，它們代表零件加工程序的結(jié)束。O0001；程序號(hào)

N10G99G40G21；

N20T0101；

N30G00X100.0Z100.0；程序內(nèi)容

N40M03S800；

……N200G00X100.0Z100.0；

N210M30；程序結(jié)束2．程序段的組成（1）程序段基本格式例N50G01X30.0Z30.0F100S800T01M03；（2）程序段的組成1）程序段號(hào)程序段號(hào)由地址符“N”開頭，其后為若干位數(shù)字。2）程序段內(nèi)容程序段的中間部分是程序段的內(nèi)容，程序內(nèi)容應(yīng)具備六個(gè)基本要素：準(zhǔn)備功能字、尺寸功能字、進(jìn)給功能字、主軸功能字、刀具功能字、輔助功能字。例如圖所示，為了將刀具從P1點(diǎn)移到P2點(diǎn)，必須在程序段中明確以下幾點(diǎn)：①移動(dòng)的目標(biāo)是那里？②沿什么樣的軌跡移動(dòng)？③移動(dòng)速度有多快？④刀具的切削速度是多少？⑤選擇哪一把刀移動(dòng)？⑥機(jī)床還需要哪些輔助動(dòng)作?

程序段的內(nèi)容對(duì)于圖中的直線刀具軌跡，其程序段可寫成如下格式：N10G90G01X100.0Z60.0F100S300T01M03；如果在該程序段前已指定了刀具功能、轉(zhuǎn)速功能、輔助功能，則該程序段可寫成：N10G01X100.0Z60.0F100；3）程序段結(jié)束程序段以結(jié)束標(biāo)記“CR（或LF）”結(jié)束，實(shí)際使用時(shí)，常用符號(hào)“；”或“＊”表示“CR（或LF）”。（3）程序的斜杠跳躍有時(shí)，在程序段的前面有“/”符號(hào)，該符號(hào)稱為斜杠跳躍符號(hào)，該程序段稱為可跳躍程序段。例/N10G00X100.0；（4）程序段注釋例O0000；（程序號(hào)）G98G40G21；（程序初始化）T0101；（換1號(hào)刀，取1號(hào)刀具補(bǔ)償）……第五節(jié)數(shù)控機(jī)床的有關(guān)功能及規(guī)則

一、準(zhǔn)備功能準(zhǔn)備功能也稱G功能或G指令，是用于數(shù)控機(jī)床做好某些準(zhǔn)備動(dòng)作的指令。它由地址G和后面的兩位數(shù)字組成，從G00到G99共100種，如G01、G41等。二、輔助功能輔助功能也稱M功能或M指令。它由地址M和后面的兩位數(shù)字組成，從M00到M99共100種。輔助功能主要控制機(jī)床或系統(tǒng)的開、關(guān)等輔助動(dòng)作，如開、停冷卻泵，主軸正反轉(zhuǎn)，程序的結(jié)束等。

三、其他功能1．坐標(biāo)功能坐標(biāo)功能字（又稱尺寸功能字）用來設(shè)定機(jī)床各坐標(biāo)的位移量。它一般以X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R（用于指定直線坐標(biāo)）和A、B、C、D、E（用于指定角度坐標(biāo)）及I、J、K（用于指定圓心坐標(biāo)）等地址為首，在地址符后緊跟“+”或“－”號(hào)及一串?dāng)?shù)字。2.刀具功能刀具功能是指系統(tǒng)進(jìn)行選刀或換刀的功能指令，也稱為T功能。刀具功能用地址T及后綴的數(shù)字來表示，常用刀具功能指定方法有T4位數(shù)法和T2位數(shù)法。（1）T4位數(shù)法例T0101；表示選用1號(hào)刀具及選用1號(hào)刀具補(bǔ)償存儲(chǔ)器號(hào)中的補(bǔ)償值；T0102；表示選用1號(hào)刀具及選用2號(hào)刀具補(bǔ)償存儲(chǔ)器號(hào)中的補(bǔ)償值。（2）T2位數(shù)法

T2位數(shù)法僅能指定刀具號(hào)，目前絕大多數(shù)的加工中心采用T2位數(shù)法。例T05D01；表示選用5號(hào)刀具及選用1號(hào)刀具補(bǔ)償存儲(chǔ)器號(hào)中的補(bǔ)償值。3．進(jìn)給功能用來指定刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的速度功能稱為進(jìn)給功能，由地址F和其后綴的數(shù)字組成。（1）每分鐘進(jìn)給例G98G01X20.0F100；表示進(jìn)給速度為100mm/min。（2）每轉(zhuǎn)進(jìn)給例G99G01X20.0F0.2；表示進(jìn)給速度為0.2mm/r。在編程時(shí)，進(jìn)給速度不允許用負(fù)值來表示，一般也不允許用F0來控制進(jìn)給停止。

4．主軸功能用來控制主軸轉(zhuǎn)速的功能稱為主軸功能，又稱為S功能，由地址S和其后綴數(shù)字組成。（1）轉(zhuǎn)速S

例G97S1000；表示主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。（2）恒線速度V

例G96S100；表示主軸轉(zhuǎn)速為100m/min。例G96S100；表示主軸轉(zhuǎn)速為100m/min。線速度v與轉(zhuǎn)速n之間可以相互換算：V=πDn/1000n=1000V/πD式中V——切削線速度，m/min；D——刀具直徑，mm；n——主軸轉(zhuǎn)速，r/min。線速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系（3）主軸的啟、停M03表示主軸正轉(zhuǎn)，M04表示主軸反轉(zhuǎn)，M05表示主軸停轉(zhuǎn)。例G97M03S300；表示主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為300r/min。M05；表示主軸停轉(zhuǎn)。四、坐標(biāo)功能指令規(guī)則1．絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)（1）FANUC系統(tǒng)中的絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)（2）SIEMENS系統(tǒng)中的絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)

B點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)G90X20Z10；增量坐標(biāo)G91X-20Z-20。D點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)G90X40Z0；增量坐標(biāo)G91X40Z-20。絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)用符號(hào)“AC”和“IC”通過賦值的形式來表示絕對(duì)坐標(biāo)和增量坐標(biāo)：=AC（）（絕對(duì)坐標(biāo)，賦值必須要有一個(gè)等于符號(hào)，數(shù)值寫在括號(hào)中）=IC（）

（增量坐標(biāo)）混合坐標(biāo)表示方法如下：B點(diǎn)的混合坐標(biāo)G90X20Z=IC（-20）D點(diǎn)的混合坐標(biāo)G91X40Z=AC（0）2．公制與英制編程坐標(biāo)功能字是使用公制還是英制，多數(shù)系統(tǒng)用準(zhǔn)備功能字來選擇。其中G21或G71表示公制，而G20或G70表示英制。例G91G20G01X20.0；（或G91G70G01X20.0；）表示刀具向X正方向移動(dòng)20in。G91G21G01X50.0；（或G91G71G01X50.0；）則表示刀具向X正方向移動(dòng)50mm。公英制對(duì)旋轉(zhuǎn)軸無效，旋轉(zhuǎn)軸的單位總是度（deg）。3．小數(shù)點(diǎn)編程數(shù)字單位以公制為例分為兩種，一種是以毫米為單位，另一種是以脈沖當(dāng)量即機(jī)床的最小輸入單位為單位，現(xiàn)在大多數(shù)機(jī)床常用的脈沖當(dāng)量為0.001mm。如從A點(diǎn)（0，0）移動(dòng)到B點(diǎn)（50，0）有以下三種表達(dá)方式：X50.0X50.（小數(shù)點(diǎn)后的零可省略）X50000（脈沖當(dāng)量為0.001mm）4．平面選擇指令（G17/G18/G19）當(dāng)機(jī)床坐標(biāo)系及工件坐標(biāo)系確定后，對(duì)應(yīng)地就確定了三個(gè)坐標(biāo)平面，即XY平面、ZX平面和YZ平面，可分別用G代碼G17、G18、G19表示這三個(gè)平面。平面選擇指令第六節(jié)數(shù)控車床編程中的常用功能指令

一、常用插補(bǔ)指令1．快速點(diǎn)定位指令（G00）（1）指令格式G00X

Z

；X

Z

為刀具目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。例G00X30.0Z10.0；（2）指令說明G00不用指定移動(dòng)速度,其移動(dòng)速度由機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定?？焖僖苿?dòng)的軌跡通常為折線型軌跡，

圖中快速移動(dòng)軌跡OA和BD的程序段如下：OA：G00X20.0Z30.0；BD：G00X60.0Z0；G00軌跡實(shí)例2．直線插補(bǔ)指令（G01）（1）指令格式G01X

Z

F

；X

Z

為刀具目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，F(xiàn)

為刀具切削進(jìn)給的進(jìn)給速度。例圖中切削運(yùn)動(dòng)軌跡CD的程序段為：G01X40.0Z0F0.2；G01軌跡實(shí)例（2）

指令說明G01指令是直線運(yùn)動(dòng)指令，它命令刀具在兩坐標(biāo)軸間以插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)的方式按指定的進(jìn)給速度做任意斜率的直線運(yùn)動(dòng)。在G01程序段中必須含有F指令。如果在G01程序段中沒有F指令，而在G01程序段前也沒有指定F指令，則機(jī)床不運(yùn)動(dòng)，有的系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警。（3）編程實(shí)例例試采用G00和G01指令編寫如圖所示工件右端輪廓的精加工程序。G00及G01指令應(yīng)用實(shí)例FANUC0i系統(tǒng)程序SIEMENS802D系統(tǒng)程序程序說明O0001；AA01.MPF；程序號(hào)G21；G40；程序初始化T0101；T1D1；換刀G00X100.0Z100.0；G00X100.0Z100.0；M03S600；M03S600；主軸正轉(zhuǎn)，600r/minG00X34.0Z2.0；

G00X34.0Z2.0；

刀具定位X15.0；X15.0；G01Z－0.2；G01Z－0.2；進(jìn)給速度為/rX24.0Z-25.0；X24.0Z-25.0；車圓錐面X34.0；X34.0；X向切出G00X100.0Z100.0；G00X100.0Z100.0；刀具快速退刀M05；M05；主軸停轉(zhuǎn)M02；M02；程序結(jié)束加工程序

3．圓弧插補(bǔ)指令（G02/G03）

（1）指令格式G02（03）X

Z

R(CR=)

；G02（03）X

Z

I

K

；G02表示順時(shí)針圓弧插補(bǔ)；G03表示逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。X

Z

為圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)值，其值可以是絕對(duì)坐標(biāo)，也可以是增量坐標(biāo)。R

為圓弧半徑。在SIEMENS系統(tǒng)中，圓弧半徑用符號(hào)“CR=”表示。I

J

K

為圓弧的圓心相對(duì)其起點(diǎn)并分別在X、Y和Z坐標(biāo)軸上的增量值。（2）指令說明1）順逆圓弧判斷圓弧順逆判斷a)后置刀架，Y軸朝上b）前置刀架，Y軸朝下2）I、J、K值判斷圓弧編程時(shí)的I、K值R及I、K編程舉例例如圖所示軌跡

AB，用圓弧指令編寫的程序段如下所示：（AB）1G03X40.0Z2.68R20.0；G03X40.0Z2.68I-10.0K-17.32；（AB）2G02X40.0Z2.68R20.0；G02X40.0Z2.68I10.0K-17.32；3）圓弧半徑的確定例如圖中軌跡AB，用R指令格式編寫的程序段如下：（AB）1G03X60.0Z40.0R50.0F100；（AB）2G03X60.0Z40.0R-50.0F100；圓弧半徑正負(fù)值的判斷（3）圓弧編程舉例例試編寫下圖所示工件的圓弧加工程序（外圓輪廓已加工完成）。圓弧編程實(shí)例FANUC0i系統(tǒng)程序SIEMENS802D系統(tǒng)程序程序說明O0002；AA02.MPF；程序號(hào)G21；G40；程序初始化G28U0W0；G74X0Z0；T0101；T1D1；換刀G00X100.0Z100.0；G00X100.0Z100.0；M03S1000；M03S1000；主軸正轉(zhuǎn)，1000r/minG00X22.0Z7.0；

G00X22.0Z7.0；

刀具定位X0.0；X0.0；加工程序FANUC0i系統(tǒng)程序SIEMENS802D系統(tǒng)程序程序說明G03X20.0Z－3.0R0.2；G03X20.0Z－3.0CR=0.2；圓弧Z向偏移并分多刀去除余量G00X22.0Z4.0；G00X22.0Z4.0；X0.0；X0.0；G03X20.0Z－6.0R10.0；G03X20.0Z－6.0CR=10.0；G00X22.0Z1.0；G00X22.0Z1.0；X0.0；X0.0；G03X20.0Z－9.0R10.0；G03X20.0Z－9.0CR=10.0；G00X22.0Z0.0；G00X22.0Z0.0；精加工圓弧G01X0.0；G01X0.0；G03X20.0Z－10.0R50；G03X20.0Z－10.0CR=0.1；G00X100.0Z100.0；G00X100.0Z100.0；刀具退出M05；M05；主軸停轉(zhuǎn)M02；M02；程序結(jié)束續(xù)表二、與坐標(biāo)系相關(guān)的功能指令1．工件坐標(biāo)系零點(diǎn)偏置指令（G54～G59）（1）指令格式G54；（程序中設(shè)定工件坐標(biāo)系零點(diǎn)偏移指令）G53；（程序中取消工件坐標(biāo)系設(shè)定，即選擇機(jī)床坐標(biāo)系）（2）指令說明工件坐標(biāo)系零點(diǎn)偏置指令的實(shí)質(zhì)是：

通過對(duì)刀找出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值，并將這些值通過機(jī)床面板操作,輸入機(jī)床偏置存儲(chǔ)器(參數(shù))中，從而將機(jī)床原點(diǎn)偏移至該點(diǎn)。工件坐標(biāo)系零點(diǎn)偏置O0050；……G54G00X0Z0；（選擇與機(jī)床坐標(biāo)系重合的G54坐標(biāo)系，快速定位到O點(diǎn)）M98P100；G55X0Z0；（選擇G55坐標(biāo)系，重新快速定位到A點(diǎn)）M98P100；G57X0Z0；（選擇G57坐標(biāo)系，重新快速定位到B點(diǎn)）M98P100；G59X0Z0；（選擇G59坐標(biāo)系，重新快速定位到C點(diǎn)）M98P100；M02；（程序結(jié)束）

2．FANUC系統(tǒng)工件坐標(biāo)系設(shè)定指令（G50）（1）指令格式G50X

Z

；X

Z

為刀具當(dāng)前位置相對(duì)于新設(shè)定的工件坐標(biāo)系的新坐標(biāo)值。G50X80.0Z60.0；（工件坐標(biāo)系零點(diǎn)設(shè)為O點(diǎn)）G50X40.0Z40.0；（工件坐標(biāo)系零點(diǎn)設(shè)為O1點(diǎn)）（2）指令說明用G50指令設(shè)定工件坐標(biāo)系3．返回參考點(diǎn)指令FANUC系統(tǒng)與返回參考點(diǎn)相關(guān)的編程指令主要有G27、G28、G30三種，這三種指令均為非模態(tài)指令。（1）返回參考點(diǎn)校驗(yàn)指令G271）指令格式G27X(U)

Z(W)

；X

Z

為參考點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

2）

指令說明返回參考點(diǎn)校驗(yàn)指令G27用于檢查刀具是否正確返回程序中指定的參考點(diǎn)位置。（2）自動(dòng)返回參考點(diǎn)指令G281）指令格式G28X(U)

Z(W)

；(FANUC系統(tǒng)返回參考點(diǎn)指令)G74X0Z0；(SIEMENES系統(tǒng)返回參考點(diǎn)指令)X(U)

Z(W)為返回過程中經(jīng)過的中間點(diǎn)。X0Y0為SIEMENS系統(tǒng)返回參考點(diǎn)指令中的固定格式，該值不是指返回過程中經(jīng)過的中間點(diǎn)坐標(biāo)值，當(dāng)編入其他坐標(biāo)值時(shí)也不被識(shí)別。例G28X50.0W0；刀具先快速定位到工件坐標(biāo)系的中間點(diǎn)（50.0，-20.0）

處，再返回機(jī)床X軸、Z軸的參考點(diǎn)。2）指令說明在返回參考點(diǎn)過程中，設(shè)定中間點(diǎn)的目的是防止刀具與工件或夾具發(fā)生干涉。自動(dòng)返回參考點(diǎn)指令G28（3）從參考點(diǎn)返回指令G29

1）指令格式G29X

Y

Z

；X

Y

Z

從參考點(diǎn)返回后刀具所到達(dá)的終點(diǎn)坐標(biāo)。2）指令說明執(zhí)行G29指令時(shí)，刀具從參考點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過一個(gè)中間點(diǎn)到達(dá)G29指令后X_Y_Z坐標(biāo)值所指定的位置。（4）返回固定點(diǎn)指令G301）指令格式G30P2/P3/P4X

Z

；（FANUC系統(tǒng)返回固定點(diǎn)指令）G75X0Y0；（SIEMENS系統(tǒng)返回固定點(diǎn)指令）P2為第二參考點(diǎn)，P3、P4分別表示第三和第四參考點(diǎn)。X

Z

為中間點(diǎn)坐標(biāo)值。2）指令說明執(zhí)行這條指令時(shí)，可以使刀具從當(dāng)前點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過一個(gè)中間點(diǎn)到達(dá)第二、第三、第四參考點(diǎn)位置。三、常用M功能指令序號(hào)代碼功

能序號(hào)代碼功

能1M00程序暫停7M30程序結(jié)束2M01程序選擇停止8M08冷卻液開3M02程序結(jié)束9M09冷卻液關(guān)4M03主軸正轉(zhuǎn)10M98調(diào)用子程序5M04主軸反轉(zhuǎn)

11M99返回主程序6M05主軸停轉(zhuǎn)常用M指令及其功能四、倒角與倒圓指令1．FANUC系統(tǒng)的倒角與倒圓指令

（1）倒角指令格式

G01X（U）_C_F；G01Z（W）

C

F

；X（U）

為倒角前輪廓尖角處（圖中A、C點(diǎn)）在X向的絕對(duì)坐標(biāo)或增量坐標(biāo)；Z（W）

為倒角前輪廓尖角處（圖中A、C點(diǎn)）在Z向的絕對(duì)坐標(biāo)或增量坐標(biāo)；C

為倒角的直角邊邊長(zhǎng)。倒角與倒圓（2）倒圓指令格式G01X（U）

R

F

；G01Z（W）

R

F

；X（U）

為倒圓前輪廓尖角處（圖中B點(diǎn)）在X向的絕對(duì)坐標(biāo)或增量坐標(biāo)；Z（W）

為倒圓前輪廓尖角處（圖中B點(diǎn)）在Z向的絕對(duì)坐標(biāo)或增量坐標(biāo)；R

為倒圓半徑。倒角與倒圓（3）使用倒角與倒圓指令時(shí)的注意事項(xiàng)1）倒角與倒圓指令中的R值與C值有正負(fù)之分。當(dāng)?shù)菇桥c倒圓的方向指向另一坐標(biāo)軸的正方向時(shí)，其R值與C值為正，反之則為負(fù)。2）FANUC系統(tǒng)中的倒角與倒圓指令僅適用于兩直角邊間的倒角與倒圓。3）倒角與倒圓指令格式可用于凸、凹形尖角輪廓。（4）編程實(shí)例例采用倒角與倒圓指令格式編寫如圖所示刀具從O點(diǎn)到D點(diǎn)的加工程序。O0302；……G01X30.0C-5.0F100；（倒角指向另一軸Z的負(fù)方向，C為負(fù)值）W-20.0R5.0；（倒圓指向另一軸X的正方向，R為正值）X50.0C-2.0；（倒角指向另一軸Z的負(fù)方向，C為負(fù)值）……倒角與倒圓2．SIEMENS系統(tǒng)的倒角與倒圓指令格式（1）倒角指令G01X

Z

CHF=

F

；X

Z

為倒角前輪廓尖角處的坐標(biāo)值（圖中的A點(diǎn)）；CHF=

為倒角輪廓的邊長(zhǎng)。倒角與倒圓（2）倒圓指令G01X

Z

RND=

F

；X

Z

為倒圓前輪廓尖角處的坐標(biāo)值（圖中的C點(diǎn)）；RND=

為倒圓半徑。倒角與倒圓（3）使用倒角與倒圓指令時(shí)的注意事項(xiàng)1）編寫倒角、倒圓程序段時(shí)，應(yīng)注意在其指令“CHF”、“RND”與其數(shù)值間，必須寫入“=”，否則出錯(cuò)。2）應(yīng)特別注意“CHF”為指令倒角后得到新輪廓的邊長(zhǎng)，不是指令被倒去原輪廓上兩條邊的邊長(zhǎng)。如倒角C1時(shí)，應(yīng)指令“CHF=1.414”。3）倒角后得到的新輪廓邊的中垂線，必通過倒角前輪廓尖角處。4）倒圓的圓弧均與原輪廓形成相切關(guān)系。5）SIEMENS系統(tǒng)的倒角與倒圓指令格式適用面很廣，既可用于任意角度的兩相交直線及兩相交圓弧的編程，也可用于直線與圓弧相交輪廓的編程。（4）編程實(shí)例例采用SIEMENS系統(tǒng)規(guī)定的倒角與倒圓指令，編寫如圖所示刀具從O點(diǎn)到E點(diǎn)的加工程序。AA302；……G01X0Z0F100；X30CHF=4；X40Z-20RND=5；X50；……倒角與倒圓五、程序開始與結(jié)束程序號(hào)FANUC0i系統(tǒng)程序SIEMENS802D系統(tǒng)程序程序說明O0021；AA21.MPF；程序號(hào)N10G21；G40；程序初始化N20T0101；T1D1；換刀并設(shè)定刀具補(bǔ)償N30M03S

；

M03S

；

主軸正轉(zhuǎn)N40G00X100.0Z100.0；G00X100.0Z100.0；刀具至目測(cè)安全位置N50X

Z

；X

Z

；刀具定位至循環(huán)起點(diǎn)……………工件車削加工N150G00X100.0Z100.0；（或G28U0W0；）G00X100Z100；（或G74X0Z0；）刀具退出N160M05；M05；主軸停轉(zhuǎn)N170M30；M02；程序結(jié)束注：N10～N50為程序內(nèi)容的開始段，N150～N170即為程序結(jié)束段程序開始部分與結(jié)束部分第七節(jié)基礎(chǔ)編程綜合實(shí)例

一、繪制刀具軌跡例

根據(jù)數(shù)控車削加工程序，畫出刀具在Z－X坐標(biāo)平面內(nèi)從輪廓車削的起點(diǎn)A到其終點(diǎn)H的刀具軌跡并描繪加工后工件的輪廓形狀。數(shù)控車削加工程序解該加工程序從A點(diǎn)到H點(diǎn)的刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖a所示，加工后的輪廓形狀如圖b所示。刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡和加工后的輪廓形狀a)刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡b)輪廓形狀二、加工外圓柱面例

如圖所示工件，毛坯為φ50mm×55mm的45鋼，試編寫其數(shù)控車加工程序。簡(jiǎn)單零件編程實(shí)例零件圖

三維立體圖1．加工準(zhǔn)備（1）選擇數(shù)控機(jī)床加工本例工件時(shí)，選用的機(jī)床為CK6140型FANUC0i（或SIEMENS802D）系統(tǒng)數(shù)控車床，刀架為前置刀架。（2）選擇刀具及切削用量選擇如圖所示硬質(zhì)合金端面、外圓車刀。加工過程中的切削用量推薦值如下：粗加工時(shí)，n=1000r/min，f=0.1～0.2mm/r，ap=1～2mm。精加工時(shí)，n=1500r/min，f=0.05～0.1mm/r，ap=0.1～0.3mm。95°端面、外圓車刀2．設(shè)計(jì)加工路線加工本例工件時(shí)，采用分層切削的方式進(jìn)行加工，先粗加工，再精加工，精加工余量為0.3mm。切削軌跡3．編制加工程序加工外圓柱面參考程序

三、加工外圓弧面例如圖所示的工件內(nèi)孔已加工完成，外圓輪廓已加工至?50mm，以內(nèi)孔定位裝夾加工外形輪廓，試編寫其數(shù)控加工程序。圓弧類零件編程實(shí)例a)零件圖b)三維立體圖1．加工準(zhǔn)備（1）選擇數(shù)控機(jī)床加工本例工件時(shí)，選用的機(jī)床為CK6140型FANUC0i（或SIEMENS802D）系統(tǒng)數(shù)控車床，刀架為前置刀架。（2）選擇刀具及切削用量選擇如圖所示硬質(zhì)合金外圓車刀。加工過程中的切削用量推薦值如下：粗加工時(shí)，n=1000r/min，f=0.1～0.2mm，ap=1～2mm。精加工時(shí)，n=1500r/min，f=0.05～0.1mm/r，ap=0.1～0.3mm。外圓車刀2．設(shè)計(jì)加工路線采用X向偏移的方法進(jìn)行分層切削，分3次粗加工和一次精加工，其切削軌跡如圖所示，精加工余量為0.3mm。切削軌跡3．編制加工程序加工外圓弧面參考程序

第八節(jié)數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償功能

一、數(shù)控車床用刀具的交換功能1．刀具的交換指令格式一：T0101；該指令為FANUC系統(tǒng)轉(zhuǎn)刀指令，前面的T01表示換1號(hào)刀，后面的01表示使用1號(hào)刀具補(bǔ)償。指令格式二：T04D01；該指令為SIEMENS系統(tǒng)轉(zhuǎn)刀指令，T04表示換4號(hào)刀，D01表示使用4號(hào)刀的1號(hào)刀沿作為刀具補(bǔ)償存儲(chǔ)器。2．換刀點(diǎn)所謂換刀點(diǎn)是指刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位時(shí)的位置。二、刀具補(bǔ)償功能1．刀具補(bǔ)償功能的定義

定義：數(shù)控機(jī)床根據(jù)刀具實(shí)際尺寸，自動(dòng)改變機(jī)床坐標(biāo)軸或刀具刀位點(diǎn)位置，使實(shí)際加工輪廓和編程軌跡完全一致的功能。分類：刀具偏移（也稱為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償）、刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。2．刀位點(diǎn)的概念

概念：指編制程序和加工時(shí)，用于表示刀具特征的點(diǎn)，也是對(duì)刀和加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。數(shù)控車刀的刀位點(diǎn)三、刀具偏移補(bǔ)償

1．刀具偏移的含義含義：用來補(bǔ)償假定刀具長(zhǎng)度與基準(zhǔn)刀具長(zhǎng)度之長(zhǎng)度差的功能。車床數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定X軸與Z軸可同時(shí)實(shí)現(xiàn)刀具偏移。分類：刀具幾何偏移、刀具磨損偏移。刀具偏移補(bǔ)償功能示例刀具項(xiàng)目T01（基準(zhǔn)刀具）T02T04X（直徑）ZX（直徑）ZX（直徑）Z長(zhǎng)度差值00-1051010刀具移動(dòng)距離203030251020圖中的代碼“T”指刀沿類型，不是指刀具號(hào)，也不是指刀補(bǔ)號(hào)。FANUC系統(tǒng)的刀具幾何偏移補(bǔ)償參數(shù)設(shè)置2．利用刀具幾何偏移進(jìn)行對(duì)刀操作（1）對(duì)刀操作的定義定義：調(diào)整每把刀的刀位點(diǎn)，使其盡量重合于某一理想基準(zhǔn)點(diǎn)。（2）對(duì)刀操作的過程1）手動(dòng)操作加工端面，記錄下刀位點(diǎn)的Z向機(jī)械坐標(biāo)值。2）手動(dòng)操作加工外圓，記錄下刀位點(diǎn)的X向機(jī)械坐標(biāo)值，停機(jī)測(cè)量工件直徑，計(jì)算出主軸中心的機(jī)械坐標(biāo)值。3）將X、Z值輸入相應(yīng)的刀具幾何偏移存儲(chǔ)器中。數(shù)控車床的對(duì)刀過程

（3）利用刀具幾何偏移進(jìn)行對(duì)刀操作的實(shí)質(zhì)利用刀具幾何偏移進(jìn)行對(duì)刀的實(shí)質(zhì)就是利用刀具幾何偏移使工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合。3．刀具偏移的應(yīng)用利用刀具偏移功能，可以修整因?qū)Φ恫徽_或刀具磨損等原因造成的工件加工誤差。例加工外圓表面時(shí)，如果外圓直徑比要求的尺寸大了0.2mm，此時(shí)只需將刀具偏移存儲(chǔ)器中的X值減小0.2，并用原刀具及原程序重新加工該零件，即可修整該加工誤差。同樣，如出現(xiàn)Z方向的誤差，則其修整辦法相同。四、刀尖圓弧半徑補(bǔ)償（G40、G41、G42）1．刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)亩x為確保工件輪廓形狀，加工時(shí)不允許刀具刀尖圓弧的圓心運(yùn)動(dòng)軌跡與被加工工件輪廓重合，而應(yīng)與工件輪廓偏移一個(gè)半徑值，這種偏移稱為刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。圓弧形車刀的刀刃半徑偏移也與其相同。2．假想刀尖與刀尖圓弧半徑在理想狀態(tài)下，我們總是將尖形車刀的刀位點(diǎn)假想成一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)即為假想刀尖（圖中的A點(diǎn)）。假想刀尖示意圖所謂刀尖圓弧半徑是指車刀刀尖圓弧所構(gòu)成的假想圓半徑（圖中的r）。實(shí)踐中，所有車刀均有大小不等或近似的刀尖圓弧，假想刀尖在實(shí)際加工中是不存在的。假想刀尖示意圖3．未使用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償時(shí)的加工誤差分析（1）加工臺(tái)階面或端面時(shí)，對(duì)加工表面的尺寸和形狀影響不大，但在端面的中心位置和臺(tái)階的清角位置會(huì)產(chǎn)生殘留誤差，如圖所示。（2）加工圓錐面時(shí)，對(duì)圓錐的錐度不會(huì)產(chǎn)生影響，但對(duì)錐面的大小端尺寸會(huì)產(chǎn)生較大的影響，通常情況下，會(huì)使外錐面的尺寸變大，而使內(nèi)錐面的尺寸變小，如圖所示。（3）加工圓弧時(shí)，會(huì)對(duì)圓弧的圓度和圓弧半徑產(chǎn)生影響。加工外凸圓弧時(shí)，會(huì)使加工后的圓弧半徑變小，其值=理論輪廓半徑R–刀尖圓弧半徑r，如圖所示。加工內(nèi)凹圓弧時(shí)，會(huì)使加工后的圓弧半徑變大，其值=理論輪廓半徑R+刀尖圓弧半徑r，如圖所示。4．刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令（1）指令格式G41G01/G00X

Y

F

；（刀尖圓弧半徑左補(bǔ)償）G42G01/G00X

Y

F

；（刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償）G40G01/G00X

Y

；（取消刀尖圓弧半徑補(bǔ)償）（2）指令說明刀尖圓弧半徑補(bǔ)償偏置方向的判別：刀尖圓弧半徑補(bǔ)償偏置方向的判別a）后置刀架，+Y軸向外b）前置刀架，+Y軸向內(nèi)5．圓弧車刀刀沿位置的確定數(shù)控車刀的刀沿位置a）后置刀架，+Y軸向外b）前置刀架，+Y軸向內(nèi)c）具體刀具的相應(yīng)刀沿號(hào)P–假想刀尖點(diǎn)S–刀沿圓心位置r–刀尖圓弧半徑部分典型刀具的刀沿號(hào)a）后置刀架的刀沿位置號(hào)b）前置刀架的刀沿位置號(hào)6．刀尖圓弧半徑補(bǔ)償過程刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)倪^程分為三步：即刀補(bǔ)的建立，刀補(bǔ)的進(jìn)行和刀補(bǔ)的取消。刀尖圓弧半徑補(bǔ)償過程FC—刀補(bǔ)建立CDE—刀補(bǔ)執(zhí)行EF—刀補(bǔ)取消O0010；N10G99G40G21；（程序初始化）N20T0101；（轉(zhuǎn)1號(hào)刀，執(zhí)行1號(hào)刀補(bǔ)）N30M03S1000；（主軸按1000r/min正轉(zhuǎn)）N40G00X85.0Z10.0；（快速點(diǎn)定位）N50G42G01X40.0Z5.0F0.2；（刀補(bǔ)建立）N60Z－18.0；（刀補(bǔ)進(jìn)行）N70X80.0；（刀補(bǔ)進(jìn)行）N80G40G00X85.0Z10.0；（刀補(bǔ)取消）N90G28U0W0；（返回參考點(diǎn)）N100M30；補(bǔ)償過程加工程序如下：7．進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)（1）刀具圓弧半徑補(bǔ)償模式的建立與取消程序段只能在G00或G01移動(dòng)指令模式下才有效。（2）G41／G42不帶參數(shù)，其補(bǔ)償號(hào)(代表所用刀具對(duì)應(yīng)的刀尖半徑補(bǔ)償值)由T指令指定。該刀尖圓弧半徑補(bǔ)償號(hào)與刀具偏置補(bǔ)償號(hào)對(duì)應(yīng)。（3）采用切線切入方式或法線切入方式建立或取消刀補(bǔ)。對(duì)于不便于沿工件輪廓線方向切向或法向切入切出時(shí)，可根據(jù)情況增加一個(gè)過渡圓弧的輔助程序段。（4）為了防止在刀具半徑補(bǔ)償建立與取消過程中刀具產(chǎn)生過切現(xiàn)象，在建立與取消補(bǔ)償時(shí)，程序段的起始位置與終點(diǎn)位置最好與補(bǔ)償方向在同一側(cè)。（5）在刀具補(bǔ)償模式下，一般不允許存在連續(xù)兩段以上的補(bǔ)償平面內(nèi)非移動(dòng)指令，否則刀具也會(huì)出現(xiàn)過切等危險(xiǎn)動(dòng)作。（6）在選擇刀尖圓弧偏置方向和刀沿位置時(shí)，要特別注意前置刀架和后置刀架的區(qū)別。8．使用刀具補(bǔ)償功能時(shí)的加工實(shí)例例試用刀具補(bǔ)償功能等指令編寫圖所示工件外輪廓的加工程序（內(nèi)輪廓已加工完成,以內(nèi)孔定位與裝夾）。刀具補(bǔ)償功能加工實(shí)例參考程序

刀具補(bǔ)償功能編程實(shí)例a)零件圖b)三維立體圖第九節(jié)數(shù)控車床的日常維護(hù)和保養(yǎng)一、數(shù)控車床的使用要求1.對(duì)工作環(huán)境的要求2.對(duì)所用電源