UG数控车床编程PPT演示文稿

青岛数码科技专修学院青岛民生职业学校数控车床编程基础初国勋主讲人：车削编程概述数控车床主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工。通过数控加工程序可完成圆柱面、圆弧面、成形表面、螺纹和端面等工序的加工，也可以进行车沟槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作，精车外圆如下图所示。车削类型车削加工，如下图所示。UG车削模块提供了粗车、多次走刀精车、车退刀槽、车螺纹和钻孔循环等加工类型。能准确控制进给量、主轴转速和加工余量等参数。而且能模拟仿真刀具轨迹，可检测参数设置是否正确等功能。车削流程单击【开始】｜【加工】按钮，弹出加工环境对话框，如图12.3所示。选择【CAM会话配置】为Lathe（车床）或cam_general，【要创建的CAM设置】为Turning（车削加工）。创建车削加工的步骤如下：（1）创建工件几何体和车削几何体。（2）创建、程序组和刀具。（3）创建车削加工操作。（4）设置操作参数。（5）生成刀具轨迹非切削移动非切削移动主要是刀具的进刀、退刀、逼近分离等。对于车削加工，逼近时采用快速进给接近工件切削起点附近的某个点，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余量大小相关联，应以刀具刀尖不与毛坯表面发生碰撞为原则，如图11.4所示。第一章数控车床编程基础1.1数控编程概述编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。第一章数控车床编程基础程序编制可分成手工编程和自动编程两类。手工编程时，整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作由计算机来实现。第一章数控车床编程基础我们熟悉的自动编程软件：1、CAXA制造工程师-----------北航海尔软件有限公司第一章数控车床编程基础2、Mastercam---------------------美国CNCSoftware公司第一章数控车床编程基础3、PRO/E--------------------------美国PTC公司第一章数控车床编程基础第一章数控车床编程基础1.2坐标系统1.2.1机床坐标轴为了简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制定了统一的，规定直线进给坐标轴用X、Y、Z表示，常称基本坐标轴。X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定，如图1.2.1所示，图中大拇指指向X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，以大拇指指向+X，+Y，+Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动+A，+B，+C方向。第一章数控车床编程基础数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。坐标轴正方向，是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的方向。机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局，对车床而言：——Z轴与主轴轴线重合，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向；——X轴垂直于Z轴，对应于转塔刀架的径向移动，刀具远离工件的方向为X轴的正方向；——Y轴（通常是虚设的）与X轴和Z轴一起构成遵循右手定则的坐标系统。第一章数控车床编程基础对于上位刀架（后置刀架）机床，其坐标系为：X轴向上为正，Z轴向右为正；对于下位刀架（前置刀架）机床，其坐标系为：X轴向下为正，Z轴向右为正。两种刀架方向的机床，其程序及相应设置相同。第一章数控车床编程基础1.2.2机床原点、机床坐标系机床原点也称为机床零点，它的位置通常由机床制造厂确定。在机床经过、制造和调整之后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控车床的机床原点的位置大多数规定在其主轴旋转中心与卡盘后端面的交点上；数控铣床的机床原点的位置大多数规定在其工作台上表面的中心点上。以机床原点作为坐标系原点建立的坐标系就是机床坐标系，它是制造和调整机床的基础，一般不允许随意变动。第一章数控车床编程基础1.2.3参考点、参考坐标系数控装置上电时并不知道机床原点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。通过参数指定机床参考点到机床原点的距离。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同建立的坐标系叫做参考坐标系，在实际使用中通常以参考坐标系计算坐标值。第一章数控车床编程基础1.2.4工件坐标系、程序原点工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。一般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准上。对车床编程而言，工件坐标系原点一般选在工件轴线与工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交点上。第一章数控车床编程基础1.2.5对刀点对刀点是零件程序的起始点，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。可以通过CNC将相对于程序原点的任意点的坐标转换为相对于机床零点的坐标。加工开始时要设置工件坐标系，用G92指令可建立工件坐标系；用G54~G59及T指令（刀具指令）可选择工件坐标系。第一章数控车床编程基础1.2.6对刀操作1、进入“刀具偏置表”；2、试切长度（试切工件端面），+X方向退刀，不得有Z轴位移，输入此时刀具在将设立的工件坐标系下的Z轴坐标值；系统源程序公式：Z机’=Z机-ZI，自动计算并将结果保存到刀具偏置表中。3、用同一把刀试切直径（试切工件外圆），+Z方向退刀，不得有X轴位移，输入试切后工件的直径值；系统源程序公式：D机’=D机-DI,自动计算并将结果保存到刀具偏置表中。4、退出换刀后，用下一把刀重复第2~3的步骤。第一章数控车床编程基础图3.3.46刀具偏置的绝对补偿值设定第二章程序的结构一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。如图2.1所示。程序%1000N01G00U50W60N10G01U100W500F150S300M03N……程序段N200M30指令字图2.1程序的结构第二章程序的结构2.1指令字的格式一个指令字是由地址符（指令字符）和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G代码）的数字数据组成的。程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。%：零件程序号N：程序段号G：准备功能F：进给速度S：主轴机能T：刀具机能M：辅助机能D：补偿号第二章程序的结构2.2程序的一般结构一个零件程序必须包括起始符和结束符。一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的大小顺序执行的，但书写或输入程序时，建议按升序。程序的起始符：%（或O）符，后跟程序号；程序结束符：M02或M30；注释符：括号“（）”内或分号“；”后的内容为注释文字。第二章程序的结构2.3程序的文件名通常程序的文件名格式为：O××××（地址O后面必须有四位数字或字母），如日本FANUC系统。华中数控HNC-21/22T系统扩展了标识程序文件的方法，可以使用任意DOS文件名（既8+3文件名：1至8个字母或数字加小数点，再加0至3个字母或数字组成，如“MYPART.001”、“O1234”等）标识零件程序。第三章数控系统编程指令体系3.1辅助功能M代码辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成，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。M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。●非模态M功能（当段有效代码）：只在书写了该代码的程序段中有效；●模态M功能（续效代码）：一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。第三章数控系统编程指令体系模态M功能组中包含一个缺省功能，系统上电时将被初始化为该功能。M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能二类。●前作用M功能：在程序段编制的轴运动之前执行；●后作用M功能：在程序段编制的轴运动之后执行。第三章数控系统编程指令体系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模态冷却液关闭第三章数控系统编程指令体系M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC内定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，也就是说，与PLC程序无关；其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作，其功能不由CNC内定，而是由PLC程序指定，所以有可能因机床制造商不同而有差异（使用时须参考机床使用说明书）。第三章数控系统编程指令体系3.2主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为：转/每分钟(r/min)。恒线速度功能时S指定切削线速度，其后的数值单位为：米/每分钟(m/min)。（G96恒线速度有效，G97取消恒线速度）S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。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。第三章数控系统编程指令体系3.3进给功能FF指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(每转进给量mm/r)。当工作在G01，G02或G03方式下，编程的F一直有效，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。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、G82及螺纹切削G32时，倍率开关失效，进给倍率固定在100%。第三章数控系统编程指令体系3.4刀具功能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。执行T指令，转动转塔刀架，选用指定的刀具。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。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。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。第三章数控系统编程指令体系刀具偏置的绝对补偿形式第三章数控系统编程指令体系3.5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、G29、G92）称非模态G功能，其余组的称模态G功能。第三章数控系统编程指令体系3.5.1尺寸单位选择G20，G21G20：英制输入；G21：公制（米制）输入，其为缺省值。尺寸输入制式及其单位线性轴旋转轴英制（G20）英寸度公制（G21）毫米度第三章数控系统编程指令体系3.5.2进给速度的单位设定G94、G95G94[F-]：每分钟进给，其为缺省值；G95[F-]：每转进给。G94对于线性轴，F的单位依据G20/G21的设定而分别为mm/min或in/min；对于旋转轴，F的单位为度/min。G95为每转进给，即主轴转一周时刀具的进给量。F的单位依据G20/G21的设定而分别为mm/r或in/r。此功能只在主轴装有编码器时才能使用。第三章数控系统编程指令体系3.5.3绝对值编程G90与相对值编程G91G90：绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。G90为缺省值。G91：相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。绝对编程时，用G90指令后面的X、Z表示X轴、Z轴的坐标值；增量编程时，用U、W或G91指令后面的X、Z表示X轴、Z轴的增量值。第三章数控系统编程指令体系如图3.3.1所示，使用G90、G91编程：要求刀具由原点按顺序移动到1、2、3点，然后回到原点。绝对编程增量编程混合编程图3.3.1G90/G91编程%0001N1G92X0Z0N2G01X15Z20N3X45Z40N4X25Z60N5X0Z0N6M30%0001N1G91N2G01X15Z20N3X30Z20N4X-20Z20N5X-25Z-60N6M30%0001N1G92X0Z0N2G01X15Z20N3U30Z40N4X25W20N5X0Z0N6M30第三章数控系统编程指令体系3.5.4坐标系设定G92G92X-Z-X、Z：对刀点到工件坐标系原点的有向距离。G92指令建立工件坐标系。当执行G92XαZβ指令后，系统内部即对(α，β)进行记忆，并建立一个使刀具当前点坐标值为(α，β)的坐标系，系统控制刀具在此坐标系中按程序进行加工。执行该指令只建立一个坐标系，刀具并不产生运动。第三章数控系统编程指令体系3.5.5坐标系选择G54~G59G54、G55、G56、G57、G58、G59G54~G59是系统预定的六个坐标系，可根据需要选用。加工时其坐标系的原点，必须设为工件坐标系的原点在机床坐标系中的坐标值，否则加工出的产品就有误差或报废，甚至出现危险。这六个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值（工件零点偏置值）可用MDI方式输入，系统自动记忆。工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对于坐标系原点的值。G54~G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。第三章数控系统编程指令体系第三章数控系统编程指令体系如图3.3.4所示，使用工件坐标系编程：要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。当前点AB图3.3.4使用工件坐标系编程%3303N01G54G00G90X40Z30N02G59N03G00X30Z30N04M30第三章数控系统编程指令体系3.5.6直接机床坐标系编程G53G53是机床坐标系编程，绝对编程时的指令值是在机床坐标系中的坐标值。3.5.7直径方式和半径方式编程G36：直径编程G37：半径编程G36为缺省值，机床出厂一般设为直径编程。第三章数控系统编程指令体系按同样的轨迹分别用直径、半径编程，加工图3.3.5所示工件。一、直径编程%3351N1G92X180Z254（起刀点）N2G01X20W-44N3U30Z50N4G00X180Z254N5M30二、半径编程%3352N1G37N2G92X90Z254（起刀点）N3G01X10W-44N4U15Z50N5G00X90Z254N6M30第三章数控系统编程指令体系3.5.8快速定位G00G00X（U）-Z（W）-X、Z：为绝对编程时，快速定位终点在工件坐标系中的坐标。U、W：为增量编程时，快速定位终点相对于起点的位移量。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。第三章数控系统编程指令体系3.5.9线性进给（直线插补）G01G01X（U）-Z（W）-F-X、Z：为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标。U、W：为增量编程时终点相对于起点的位移量。F-：合成进给速度。G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线（联动直线轴的合成轨迹为直线）移动到程序段指令的终点。第三章数控系统编程指令体系如图3.3.6所示，用直线插补指令编程。%3306N1G92X100Z10（设立工件坐标系）N2G00X16Z2M03（移到倒角延长线）N3G01U10W-5F300（倒3×45°角）N4Z-48（加工Φ26外圆）N5U34W-10（切第一段锥）N6U20Z-73（切第二段锥）N7X90（退刀）N8G00X100Z10（回对刀点）N9M05（主轴停止）N10M30（程序结束并复位）第三章数控系统编程指令体系3.5.10圆弧进给（圆弧插补）G02/G03G02I-K-顺时针圆弧插补X（U）-Z（W）-F-G03R-逆时针圆弧插补X、Z：为绝对编程时，圆弧终点在工件坐标系中的坐标。U、W：为增量编程时，圆弧终点相对于起点的位移量。I、K：圆心相对于圆弧起点的增加量（等于圆心坐标减去圆弧起点的坐标），在绝对、增量编程时都是以增量方式指定，在直径、半径编程时I都是半径值。见图3.3.8所示。R：圆弧半径（同时编入R与I、K时，R有效）F-：被编程的两个轴的合成进给速度。第三章数控系统编程指令体系图3.3.8G02/G03参数说明第三章数控系统编程指令体系圆弧插补G02/G03的判断，是在加工平面内，根据其插补时的旋转方向为顺时针/逆时针来区分的。加工平面为观察者迎着Y轴的指向，所面对的平面。见图3.3.7。第三章数控系统编程指令体系如图3.3.9所示，用圆弧插补指令编程。%3309N1G92X40Z5（设立工件坐标系）N2M03S400（主轴以400r/min）N3G00X0（到达工件中心）N4G01Z0F60（接触工件）N5G03U24W-24R15（加工R15圆弧段）N6G02X26Z-31R5（加工R5圆弧段）N7G01Z-40（加工Φ26外圆）N8X40Z5（回对刀点）N9M30（主轴停、主程序结束并复位）第三章数控系统编程指令体系3.5.11倒直角加工G01X（U）-Z（W）-C–该指令用于直线后倒直角，指令刀具从A点到B点，然后到C点。X、Z：绝对编程时，为未倒角前两相邻程序段轨迹的交点G的坐标值；U、W：增量编程时，为G点相对于起始直线轨迹的始点A的移动距离。C：倒角终点C，相对于相邻两直线交点G的距离。第三章数控系统编程指令体系3.5.12倒圆角加工G01X（U）-Z（W）-R–该指令用于直线后倒圆角，指令刀具从A点到B点，然后到C点。X、Z：绝对编程时，为未倒角前两相邻程序段轨迹的交点G的坐标值；U、W：增量编程时，为G点相对于起始直线轨迹的始点A的移动距离。R：是倒角圆弧的半径值。第三章数控系统编程指令体系如图3.3.12所示，用倒角指令编程。%3312N1G00U-70W-10（移到工件前端面中心）N2G01U26C3F100（倒3×45°角）N3W-22R3（倒R3圆角）N4U39W-14C3（倒边长为3等腰直角）N5W-34（加工Φ65外圆）N6G00U5W80（回到编程规划起点）N7M30第三章数控系统编程指令体系3.5.13圆弧后倒直角加工G02X（U）-Z（W）-R-RL=-G03该指令用于圆弧后倒直角，指令刀具从A点到B点，然后到C点。X、Z：绝对编程时，为未倒角前圆弧终点G的坐标值；U、W：增量编程时，为G点相对于圆弧始点A点的移动距离。R：是圆弧的半径值。RL=：是倒角终点C相对于未倒角前圆弧终点G点的距离第三章数控系统编程指令体系3.5.14圆弧后倒圆角加工G02X（U）-Z（W）-R-RC=-G03该指令用于圆弧后倒圆角，指令刀具从A点到B点，然后到C点。X、Z：绝对编程时，为未倒角前圆弧终点G的坐标值；U、W：增量编程时，为G点相对于圆弧始点A点的移动距离。R：是圆弧的半径值。RC=：是倒角圆弧的半径值。第三章数控系统编程指令体系%3315N1G92X70Z10（设立工件坐标系）N2G00X0Z4（到工件中心）N3G01W-4F100（接触工件）N4X26C3（倒3×45°角）N5Z-21（加工Φ26外圆）N6G02U30W-15R15RL=4（加工R15圆弧，并倒边长为4的直角）N7G01Z-70（加工Φ56外圆）N8G00U10（退刀，离开工件）N9X70Z10（返回程序起点位置）N10M05（主轴停止）N11M30（程序结束并返回到程序起点）如图3.3.15所示，用倒角指令编程。第三章数控系统编程指令体系3.5.15螺纹切削G32G32X（U）-Z（W）-R-E-P-F-X、Z：绝对编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标；U、W：增量编程时，有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量；F：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给量；R、E：螺纹切削的退尾量，R表示Z向退尾量，E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其为正表示沿Z、X正向回退，为负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E可以省略，表示不用回退功能（此时必须有退刀槽）。根据螺纹标准R一般取2倍的螺距，E取螺纹的牙型高。P：主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角。第三章数控系统编程指令体系图3.3.16螺纹切削参数第三章数控系统编程指令体系螺纹车削加工为成型车削，且切削进给量较大，刀具强度较差，一般要求分数次进给加工。螺距1.01.522.533.54牙深（半径量）0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598切削︻次直数径及量吃︼刀量1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.2第三章数控系统编程指令体系注：1.从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；2.在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险，因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动；3.在螺纹加工中不使用恒线速度控制功能；4.在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段δ和降速退刀段δ′，以消除伺服滞后造成的螺纹误差。第三章数控系统编程指令体系3.5.16自动回参考点G28G28X（U）-Z（W）-X、Z：绝对编程，中间点在工件坐标系中的坐标；U、W：增量编程，中间点相对于起点的位移量。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。在G28的程序段中不仅产生坐标轴移动指令，而且记忆了中间点坐标值，以供G29使用。第三章数控系统编程指令体系3.5.17自动从参考点返回G29G29X（U）-Z（W）-X、Z：绝对编程时，为定位终点在工件坐标系中的坐标；U、W：增量编程时，为定位终点相对于G28中间点的位移量。G29可使所有的编程轴以快速进给经过由G28指令定义的中间点，然后再到达指定点。通常该指令紧跟在G28指令之后。第三章数控系统编程指令体系3.5.18暂停指令G04G04P-P：暂停时间，单位为S（秒）G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。在执行含G04的指令的程序段时，先执行暂停功能。G04可使刀具作短暂停留，以获得圆整而光滑的表面。该指令除用于切槽、钻镗孔外，还可用于拐角轨迹控制。第三章数控系统编程指令体系3.5.19恒线速度指令G96、G97G96S-G97S-G96：恒线速度有效G97：取消恒线速度功能S：G96后面的S值为切削的恒线速度，单位为m/min;G97后面的S值为取消恒线速度后指定的主轴转速，单位为r/min；G96为缺省值。使用恒线速度功能，主轴必须能自动变速。（如：伺服主轴、变频主轴）在系统参数中已设定主轴最高限速（1800r/min）。第三章数控系统编程指令体系3.5.20内（外）径切削循环G80圆柱面内（外）径切削循环G80X-Z-F-X、Z：绝对编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标；增量编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示，其符号由轨迹1和2的方向确定。该指令执行如图3.3.20所示A→B→C→D→A的轨迹动作。U、W表示程序段中X、Z字符的相对值，程序段中不得用U、W编程。R表示快速移动；F表示以指定进给速度F移动。第三章数控系统编程指令体系图3.3.20圆柱面内（外）径切削循环第三章数控系统编程指令体系圆锥面内（外）径切削循环G80X-Z-I-F-X、Z：绝对编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标；增量编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示。I：为切削起点B与切削终点C的半径差。其符号为差的符号（无论是绝对值编程还是增量值编程）。该指令执行如图3.3.21所示A→B→C→D→A的轨迹动作。U、W表示程序段中X、Z字符的相对值，程序段中不得用U、W编程。R表示快速移动；F表示以指定进给速度F移动。第三章数控系统编程指令体系图3.3.21圆锥面内（外）径切削循环第三章数控系统编程指令体系如图所示，用G80指令编程，点画线代表毛坯%3322N1M03S400N2G91G80X-10Z-33I-5.5F100（第一次循环，吃刀深3mm)N3X-13Z-33I-5.5（第二次循环，吃刀深3mm)N4X-16Z-33I-5.5（第三次循环，吃刀深3mm)N5M30图3.3.22G80切削循环编程实例第三章数控系统编程指令体系3.5.21端面切削循环G81端平面切削循环G81X-Z-F-X、Z：绝对编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标；增量编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示，其符号由轨迹1和2的方向确定。该指令执行如图3.3.23所示A→B→C→D→A的轨迹动作。U、W表示程序段中X、Z字符的相对值，程序段中不得用U、W编程。R表示快速移动；F表示以指定进给速度F移动。第三章数控系统编程指令体系图3.3.23端平面切削循环第三章数控系统编程指令体系圆锥端面切削循环G80X-Z-K-F-X、Z：绝对编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标；增量编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示。K：为切削起点B与切削终点C的有向距离。该指令执行如图3.3.24所示A→B→C→D→A的轨迹动作。U、W表示程序段中X、Z字符的相对值，程序段中不得用U、W编程。R表示快速移动；F表示以指定进给速度F移动。第三章数控系统编程指令体系图3.3.24圆锥端面切削循环第三章数控系统编程指令体系如图3.3.25所示，用G81指令编程，点画线代表毛坯%3325N1G54G90G00X60Z45M03S400（选定坐标系，主轴正转，到循环起点）N2G81X25Z31.5K-3.5F100（第一次循环，吃刀深2mm)N3X25Z29.5K-3.5（第二次循环，吃刀深2mm)N4X25Z27.5K-3.5（第三次循环，吃刀深2mm)N5X25Z25.5K-3.5（第四次循环，吃刀深2mm)N6M30第三章数控系统编程指令体系3.5.22螺纹切削循环G82直螺纹切削循环G82X-Z-R-E-C-P-F-X、Z：绝对编程时，有效螺纹终点C在工件坐标系中的坐标；增量编程时，有效螺纹终点相对于循环起点A的有向距离；F：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给量；R、E：螺纹切削的退尾量，R表示Z向退尾量，E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其为正表示沿Z、X正向回退，为负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E可以省略，表示不用回退功能（此时必须有退刀槽）。根据螺纹标准R一般取2倍的螺距，E取螺纹的牙型高。C：螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；P：单头螺纹切削时，为主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角（缺省为0）；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。第三章数控系统编程指令体系图3.3.26直螺纹切削循环第三章数控系统编程指令体系锥螺纹切削循环G82X-Z-I-R-E-C-P-F-X、Z：绝对编程时，有效螺纹终点C在工件坐标系中的坐标；增量编程时，有效螺纹终点相对于循环起点A的有向距离；I：螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。F：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给量；R、E：螺纹切削的退尾量，R表示Z向退尾量，E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其为正表示沿Z、X正向回退，为负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E可以省略，表示不用回退功能（此时必须有退刀槽）。根据螺纹标准R一般取2倍的螺距，E取螺纹的牙型高。C：螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；P：单头螺纹切削时，为主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角（确省为0）；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。第三章数控系统编程指令体系图3.3.27锥螺纹切削循环第三章数控系统编程指令体系如图3.3.28所示，用G82指令编程，毛坯外形已加工完成。%3328N1G55G00X35Z104（选定坐标系G55，到循环起点）N2M03S300（主轴正转）N3G82X29.2Z18.5C2P180F3（第一次循环切螺纹，切深0.8mm)N4X28.6Z18.5C2P180F3（第二次循环切螺纹，切深0.6mm)N5X28.2Z18.5C2P180F3（第三次循环切螺纹，切深0.4mm)N6X28.04Z18.5C2P180F3（第四次循环切螺纹，切深0.16mm)N7M30第三章数控系统编程指令体系3.5.23内（外）径粗车复合循环G71无凹槽内（外）径粗车复合循环G71U(△d)R(r)P(ns)Q(nf)X(△x)Z(△z)F(f)S(s)T(t)△d：切削深度（每次切削量）；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA′）的顺序号；nf：精加工路径最后程序段（即图中的B′B）的顺序号；△x：X方向精加工余量△z：Z方向精加工余量；f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。注意：ns的程序段必须为G00/G01指令；在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中，不应包含子程序。第三章数控系统编程指令体系图3.3.29内、外径粗车复合循环第三章数控系统编程指令体系图3.3.30G71复合循环下X（△U）和Z（△W）的符号第三章数控系统编程指令体系有凹槽内（外）径粗车复合循环G71U(△d)R(r)P(ns)Q(nf)E(e)F(f)S(s)T(t)△d：切削深度（每次切削量）；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA′）的顺序号；nf：精加工路径最后程序段（即图中的B′B）的顺序号；e：精加工余量，其为X方向的等高距离；外径切削时为正，内径切削时为负；f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。注意：ns的程序段必须为G00/G01指令；在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中，不应包含子程序。第三章数控系统编程指令体系图3.3.33内（外）径粗车复合循环G71第三章数控系统编程指令体系3.5.23端面粗车复合循环G72G72W(△d)R(r)P(ns)Q(nf)X(△x)Z(△z)F(f)S(s)T(t)△d：切削深度（每次切削量）；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA′）的顺序号；nf：精加工路径最后程序段（即图中的B′B）的顺序号；△x：X方向精加工余量△z：Z方向精加工余量；f，s，t：粗加工时G72中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。注意：ns的程序段必须为G00/G01指令，且该程序段中不应编有X向移动指令；在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中，不应包含子程序。第三章数控系统编程指令体系图3.3.35端面粗车符合循环G72第三章数控系统编程指令体系图3.3.36G72复合循环下X（△U）和Z（△W）的符号第三章数控系统编程指令体系3.5.24闭环车削复合循环G73G73U(△I)W(△k)R(r)P(ns)Q(nf)X(△x)Z(△z)F(f)S(s)T(t)△I：X轴方向的粗加工总余量；△k：Z轴方向的粗加工总余量；r：粗切削次数；ns：精加工路径第一程序段（即图中的AA′）的顺序号；nf：精加工路径最后程序段（即图中的B′B）的顺序号；△x：X方向精加工余量△z：Z方向精加工余量；f，s，t：粗加工时G73中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。注意：△I和△k表示粗加工时总的切削量，粗加工次数为r，则每次X，Z方向的切削量为△I/r，△k/r；注意△x和△z，△I和△k的正负号。该指令能对铸造、锻造等粗加工已初步形成的工件，进行高效率切削。第三章数控系统编程指令体系图3.3.39闭环车削复合循环G73第三章数控系统编程指令体系3.5.25螺纹车削复合循环G76G76C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(△dmin)Q(△d)P(p)F(L)c：精整次数（1~99），为模态值；r：螺纹Z向退尾长度（00~99），为模态值；e：螺纹X向退尾长度（00~99），为模态值；a：刀尖角度（二位数字），模态值；在80°、60°、55°、30°、29°和0°六个角度中选一个。x、z：绝对编程时，有效螺纹终点C的坐标；增量编程时，有效螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离；i：螺纹两端的半径差，如i=0，为直螺纹（圆柱螺纹）切削方式；k：螺纹高度；该值由X轴方向上的半径值指定；△dmin：最小切削深度（半径值）；当第n次切削深度（△dn-△dn-1）小于△dmin时，则切削深度设定为△dmin；d：精加工余量（半径值）；△d：第一次切削深度（半径值）；P：主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角；L：螺纹导程；第三章数控系统编程指令体系图3.3.42螺纹切削复合循环G76第三章数控系统编程指令体系图3.3.43G76循环单边切削及其参数第三章数控系统编程指令体系3.5.26刀尖圆弧半径补偿G40，G41，G42G40G00G41X-Z-G01G42由于刀尖不是一理想点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖圆弧半径补偿功能来消除。刀尖圆弧半径补偿是通过G41、G42、G42代码及T代码指定的刀尖圆弧半径补偿号，加入或取消半径补偿。G40：取消刀尖半径补偿；G41：左刀补（在刀具前进方向左侧补偿）；G42：右刀补（在刀具前进方向右侧补偿）。X，Z：G00/G01的参数，即建立刀补或取消刀补的终点。注意：刀尖圆弧半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。第三章数控系统编程指令体系图3.3.51左刀补和右刀补第三章数控系统编程指令体系刀尖圆弧半径补偿寄存器中，定义了车刀圆弧半径及方向号。车刀刀尖的方向号定义了刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系，其从0~9有十个方向。图3.3.52车刀刀尖位置码定义第三章数控系统编程指令体系考虑刀尖半径补偿，编制所示零件的加工程序。%3309N1T0101（换第一号刀）N2M03S400（主轴400r/min正转）N3G00X40Z5（到程序起点）N4G00X40（到达工件中心）N5G01G42Z0F60（加入补偿，接触工件）N6G03U24W-24R15（加工R15圆弧段）N7G02X26Z-31R5（加工R5圆弧段）N8G01Z-40（加工Φ26外圆）N9G00X30（退出已加工表面）N10G40X40Z5（取消补偿，回程序起点）N11M30图3.3.53刀尖圆弧半径补偿编程实例第四章切削用量的选择1.确定合理切削用量的意义切削用量包括切削速度、进给量和切削深度。数控加工时对同一加工过程选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。合理的切削用量应能保证工件的质量要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大限度地发挥刀具的切削性能，并保证刀具具有一定的使用寿命。第四章切削用量的选择2.选择切削用量的一般原则(1)粗车时切削用量的选择粗车时一般以提高效率为主，兼顾经济性和加工成本。提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产率。其中切削速度对刀具寿命的影响最大，切削深度对刀具寿命的影响最小，所以考虑粗加工切削用量时首先应选择一个尽可能大的切削深度，以减少进给次数，其次选择较大的进给速度，最后在刀具使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。第四章切削用量的选择（2）精车、半精车时切削用量的选择精车和半精车的切削用量要保证加工质量，兼顾生产效率和刀具寿命。精车和半精车的切削深度是根据零件加工精度和表面粗糙度要求及粗车后留下的加工余量决定的，一般情况是一次去除余量。当零件精度要求较高时，通常留0.2~0.4mm（直径值）的精车余量。精车和半精车的切削深度较小，产生的切削力也较小，所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量。第四章切削用量的选择3.如何选择切削用量1）切削用量一般可以根据刀具供应商所提供的刀具样本数据来确定，这是比较快捷而稳妥的方法；也可以根据经验或试切来确定。2）查阅切削用量手册。3）生产实践经验。第四章切削用量的选择4.关于螺纹车削的主轴转速1）数控车螺纹时，会受到以下几方面的影响：a.螺纹加工程序段中的导程值，相当于进给量f(mm/r)，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度F(mm/min)则必定大大超过正常值。b.刀具在其位移过程的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升/降频率特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求。c.车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即需要主轴编码器。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱纹（俗称“烂牙”）。第四章切削用量的选择2）鉴于上述原因，不同的数控系统车螺纹时推荐不同的主轴转速范围，大多数经济型数控车床的数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下：n≤1200/P–k式中P——被加工螺纹导程，mm；k——保险系数，一般为80。第四章切削用量的选择5.关于实操考试中切削用量的选择切削用量45#钢铝合金、尼龙粗加工精加工切槽、切断粗加工精加工切槽、切断切削深度(mm)10.11~20.2进给速度(mm/min)100~12080~10030100~12080~10030~50转速(r/min)6001500~18006006001000~1200600切削用量的选择5.关于实操考试中切削用量的选择切削用量45#钢铝合金、尼龙粗加工精加工切槽、切断粗加工精加工切槽、切断切削深度(mm)10.11~20.2进给速度(mm/min)100~12080~10030100~12080~10030~50转速(r/min)6001500~18006006001000~1200600数控车床固定循环车削固定循环指令概述车削循环指令是指用含G功能的一个程序段来完成本来需要用多个程序段指令的编程指令，使程序简化。车削循环一般用在去除大部分余量的粗加工中。一、车削循环指令分类二、单一形状固定循环1、外圆切削循环—G90指令格式:G90X（U）...Z（W）...I...F...X、Z表示切削终点位置I表示切削起点与切削终点的半径差值。F切削速度外圆车削循环第三章G指令3.8.1轴向切削循环G90指令功能：从切削点开始，进行径向（X轴）进刀、轴向（Z轴或X、Z轴同时）切削，实现柱面或锥面切削循环。指令说明：G90为模态指令切削起点：直线插补（切削进给）的起始位置；切削终点：直线插补（切削进给）的结束位置；X：切削终点X轴绝对坐标，单位：mmU：切削终点与起点X轴绝对坐标的差值，单位：mm；Z：切削终点Z轴绝对坐标，单位：mm；W：切削终点与起点Z轴绝对坐标的差值，单位：mm指令格式：G90X（U）__Z（W）__F__；（圆柱切削）G90X（U）__Z（W）__R__F__；（圆锥切削）第三章G指令R：切削起点与切削终点X轴绝对坐标的差值（半径值），带方向，当R与U的符号不一致时，要求│R│≤│U/2│；R＝0或缺省输入时，进行圆柱切削，如下图，否则进行圆锥切削，如图3-13。第三章G指令第三章G指令循环过程：①X轴从起点快速移动到切削起点；②从切削起点直线插补（切削进给）到切削终点；③X轴以切削进给速度退刀，返回到X轴绝对坐标与起点相同处；④Z轴快速移动返回到起点，循环结束。第三章G指令指令轨迹：U、W、R反应切削终点与起点的相对位置，U、W、R在符号不同时组合的刀具轨迹，如下图：第三章G指令示例：毛坯Φ125×110第三章G指令第三章G指令3.8.2径向切削循环G94指令功能：从切削点开始，轴向（Z轴）进刀、径向（X轴或X、Z轴同时）切削，实现端面或锥面切削循环，指令的起点和终点相同。指令说明：G94为模态指令切削起点：直线插补（切削进给）的起始位置，单位：mm；切削终点：直线插补（切削进给）的结束位置，单位：mm；X：切削终点X轴绝对坐标，单位：mm；U：切削终点与起点X轴绝对坐标的差值，单位：mm；Z：切削终点Z轴绝对坐标，单位：mm；W：切削终点与起点Z轴绝对坐标的差值，单位：mm；指令格式：G94X（U）__Z（W）__F__；（端面切削）G94X（U）__Z（W）__R__F__；（锥度端面切削）第三章G指令R：切削起点与切削终点Z轴绝对坐标的差值，当R与U的符号不同时，要求│R│≤│W│，径向直线切削如左下图,径向锥度切削如右下图。第三章G指令指令轨迹：U、W、R反映切削终点与起点的相对位置，U、W、R在符号不同时组合的刀具轨迹：