数控车床加工基础知识(数控车床编程入门知识)

Posted 2023-05-27

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数控车床加工基础知识(数控车床编程入门知识)

数控车床的程序编制必须严格遵守相关的标准，数控编程是一项很严格的工作，首先必须掌握一些基础知识，才能学好编程的方法并编出正确的程序。

一、数控车床的坐标系与运动方向的规定

（一）建立坐标系的基本原则

1．永远假定工件静止，刀具相对于工件移动。

2．坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系。如图1-28所示大拇指的方向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。在确定了X、Y、Z坐标的基础上，根据右手螺旋法则，可以很方便地确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。

图1-28 右手笛卡尔直角坐标系

3、规定Z坐标的运动由传递切削动力的主轴决定，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴，X轴为水平方向，平行于工件装夹面并与Z轴垂直。

4、规定以刀具远离工件的方向为坐标轴的正方向。

依据以上的原则，当车床为前置刀架时，X轴正向向前，指向操作者，如图1-29所示；当机床为后置刀架时，X轴正向向后，背离操作者，如图1-30所示。

图1-29 水平床身前置刀架式数控车床的坐标系

图1-30 倾斜床身后置刀架式数控车床的坐标系

（二）机床坐标系

机床坐标系是以机床原点为坐标系原点建立起来的ZOX轴直角坐标系。

1．机床原点

机床原点（又称机械原点）即机床坐标系的原点，是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。数控车床的机床原点一般为主轴回转中心与卡盘后端面的交点，如图1-31所示。

图1-31 机床原点

2．机床参考点

机床参考点也是机床上的一个固定点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。作用主要是用来给机床坐标系一个定位。因为如果每次开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都把当前位置设定成（0，0），这就会造成基准的不统一。

数控车床在开机后首先要进行回参考点（也称回零点）操作。机床在通电之后，返回参考点之前，不论刀架处于什么位置，此时CRT上显示的Z与X的坐标值均为0。只有完成了返回参考点操作后，刀架运动到机床参考点，此时CRT上显示出刀架基准点在机床坐标系中的坐标值，即建立了机床坐标系。

（三）工件坐标系

数控车床加工时，工件可以通过卡盘夹持于机床坐标系下的任意位置。这样一来在机床坐标系下编程就很不方便。所以编程人员在编写零件加工程序时通常要选择一个工件坐标系，也称编程坐标系，程序中的坐标值均以工件坐标系为依据。

工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定，一般设在图样的设计基准或工艺基准处。根据数控车床的特点，工件坐标系原点通常设在工件左、右端面的中心或卡盘前端面的中心。

二、数控车床加工程序结构与格式

（一）程序段结构

一个完整的程序，一般由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。

1．程序名

FANUC系统程序名是O××××。××××是四位正整数，可以从0000-9999。如O2255。程序名一般要求单列一段且不需要段号。

2．程序主体。

程序主体是由若干个程序段组成的，表示数控机床要完成的全部动作。每个程序段由一个或多个指令构成，每个程序段一般占一行，用“；”作为每个程序段的结束代码。

3．程序结束指令。

程序结束指令可用M02或M30。一般要求单列一段。

（二）程序段格式

现在最常用的是可变程序段格式。每个程序段由若干个地址字构成，而地址字又由表示地址字的英文字母、特殊文字和数字构成，见表1-2。

表1-2 可变程序段格式

I J K

程序段号

准备功能

坐标尺寸字

进给功能

主轴功能

刀具功能

辅助功能

例如：N50 G01 X30.0 Z40.0 F100

说明：

1、N××为程序段号，由地址符N和后面的若干位数字表示。在大部分系统

中，程序段号仅作为“跳转”或“程序检索”的目标位置指示。因此，它的大小及次序可以颠倒，也可以省略。程序段在存储器内以输入的先后顺序排列，而程序的执行是严格按信息在存储器内的先后顺序逐段执行，也就是说，执行的先后次序与程序段号无关。但是，当程序段号省略时，该程序段将不能作为“跳转”或“程序检索”的目标程序段。

2．程序段的中间部分是程序段的内容，主要包括准备功能字、尺寸功能字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字等。但并不是所有程序段都必须包含这些功能字，有时一个程序段内可仅含有其中一个或几个功能字，如下列程序段都是正确的程序段。

N10 G01 X100.0 F100；

N80 M05；

3．程序段号也可以由数控系统自动生成，程序段号的递增量可以通过“机床参数”进行设置，一般可设定增量值为10，以便在修改程序时方便进行“插入”操作。

三、数控车床的编程指令体系

FANUC0i系统为目前我国数控机床上采用较多的数控系统，其常用的功能指令分为准备功能指令、辅助功能指令及其它功能指令三类。

1．准备功能指令

常用的准备功能指令见表1-3

表1-3 FANUC系统常用准备功能一览表

G指令	组别	功能	程序格式及说明
▲G00	01	快速点定位	G00 X(U) Z(W) ；
G01		直线插补	G01 X(U) Z(W) F ；
G02		顺时针方向圆弧插补	G02 X(U) Z(W) R F ； G02 X(U) Z(W) I K F ；
G03		逆时针方向圆弧插补	G02 X(U) Z(W) R F ； G02 X(U) Z(W) I K F ；
G04	00	暂停	G04 X ；或G04 U ；或G04 P ；
G20	06	英制输入	G20；
G21	06	米制输入	G21；
G27	00	返回参考点检查	G27 X Z ；
G28		返回参考点	G28 X Z ；
G30		返回第2、3、4参考点	G30 P3 X Z ；或 G30 P4 X Z ；
G32	01	螺纹切削	G32 X Z F ；(F为导程)
G34	01	变螺距螺纹切削	G34 X Z F K ；
▲G40	07	刀尖半径补偿取消	G40 G00 X(U) Z(W) ；
G41		刀尖半径左补偿	G41 G01 X(U) Z(W) F ；
G42		刀尖半径右补偿	G42 G01 X(U) Z(W) F ；
G50	00 14	坐标系设定或主轴最大速度设定	G50 X Z ；或 G50 S ；
G52		局部坐标系设定	G52 X__Z__；
G53		选择机床坐标系	G53 X__Z__；
▲G54		选择工件坐标系1	G54；
G55		选择工件坐标系2	G55；
G56		选择工件坐标系3	G56；
G57		选择工件坐标系4	G57；
G58		选择工件坐标系5	G58；
G59		选择工件坐标系6	G59；
G65	00	宏程序调用	G65 P L <自变量指定>；
G66	12	宏程序模态调用	G66 P L <自变量指定>；
▲G67	12	宏程序模态调用取消	G67；
G70	00	精车循环	G70 P Q ；
G71		粗车循环	G71 U R ； G71 P Q U W F ；
G72		端面粗车复合循环	G72 W R ； G72 P Q U W F ；
G73		多重车削循环	G73 U W R ； G73 P Q U W F ；
G74		端面深孔钻削循环	G74 R ； G74 X(U) Z(W) P Q R F ；
G75	00	外径/内径钻孔循环	G75 R ； G75 X(U) Z(W) P Q R F ；
G76	00	螺纹切削复合循环	G76 P Q R ； G76 X(U) Z(W) R P Q F ；
G90	01	外径/内径切削循环	G90 X(U) Z(W) F ； G90 X(U) Z(W) R F ；
G92		螺纹切削复合循环	G92 X(U) Z(W) F ； G92 X(U) Z(W) R F ；
G94		端面切削循环	G94 X(U) Z(W) F ； G94 X(U) Z(W) R F ；
G96	02	恒线速度控制	G96 S ；
▲G97	02	取消恒线速度控制	G97 S ；
G98	05	每分钟进给	G98 F ；
▲G99	05	每转进给	G99 F ；

说明：①打▲的为开机默认指令。

②00组G代码都是非模态指令。

③不同组的G代码能够在同一程序段中指定。如果同一程序段中指定了同组G代码，则最后指定的G代码有效。

④G代码按组号显示，对于表中没有列出的功能指令，请参阅有关厂家的编程说明书。

2．辅助功能指令

FANUC系统常用的辅助功能指令见表1-4

表1-4 常用M指令一览表

序号	指令	功能	序号	指令	功能
1	M00	程序暂停	7	M30	程序结束并返回程序头
2	M01	程序选择停止	8	M08	冷却液开
3	M02	程序结束	9	M09	冷却液关
4	M03	主轴顺时针方向旋转	10	M98	调用子程序
5	M04	主轴逆时针方向旋转	11	M99	返回主程序
6	M05	主轴停止

3．其他功能指令

常用的其他功能指令有刀具功能指令、主轴转速功能指令、进给功能指令，这些功能指令的应用，对简化编程十分有利，将在后面的内容中详细介绍。