數控編程技術主編周平吳有恩副主編馮新紅揭曉金黎明第四章第4章數控車床程序編制數控車床編程根底數控車床的根本編程方法數控車床編程綜合舉例

4.1.1數控車床的分類

4.1數控車床編程根底第4章數控車床程序編制數控車床品種繁多，按數控系統的功能和機械構成可分:簡易數控車床〔經濟型數控車床〕、多功能數控車床和數控車削中心。〔1〕簡易數控車床〔經濟型數控車床〕：是低檔次數控車床，一般是用單板機或單片機進行控制，機械局部是在普通車床的根底上改進設計的。〔2〕多功能數控車床：也稱全功能型數控車床，由專門的數控系統控制，具備數控車床的各種結構特點。〔3〕數控車削中心：在數控車床的根底上增加其他的附加坐標軸。按結構和用途數控車床主要可分為數控臥式車床、數控立式車床和數控專用車床〔如數控凸輪車床、數控曲軸車床、數控絲杠車床等〕。

4.1.2數控車床的根本構成4.1數控車床編程根底第4章數控車床程序編制〔1〕數控系統：數控車床的數控系統是由CNC裝置、輸入輸出設備、可編程控制器〔PLC〕、主軸驅動裝置和進給驅動裝置以及位置測量系統等幾局部組成。〔2〕主軸箱〔3〕主軸伺服電機〔4〕夾緊裝置〔5〕往復拖板〔6〕刀架〔7〕控制面板

4.1.3數控車床的加工特點

4.1數控車床編程根底第4章數控車床程序編制數控車床加工具有如下特點。〔1〕加工生產效率高〔2〕減輕勞動強度、改善勞動條件〔3〕對零件加工的適應性強、靈活性好〔4〕加工精度高、質量穩定〔5〕有利于生產管理

4.1.4數控車床坐標系4.1數控車床編程根底第4章數控車床程序編制數控車床的坐標系以徑向為X軸方向，縱向為Z軸方向。指向主軸箱的方向為Z軸的負方向，指向尾架方向是Z軸的正方向。X軸是以操作者面向的方向為X軸正方向。X坐標和Z坐標指令，在按絕對坐標編程時，使用代碼X和Z；按增量坐標〔相對坐標〕編程時，使用代碼U和W。

4.1.5數控車削編程特點4.1數控車床編程根底第4章數控車床程序編制1、絕對、增量靈活運用2、直徑編程更方便3、常用固定循環4、按工作輪廓編程，采用刀具半徑補償5、進、退刀采用快速

4.2.1F代碼4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制指定進給功能的指令方法有如下兩種。〔1〕每轉進給量G99輸入格式：G99〔F〕；F：主軸每轉進給量〔進給速度mm/r〕。〔2〕每分鐘進給量G98輸入格式：G98(F)；F：每分鐘進給量〔進給速度mm/min〕。

4.2.2S代碼4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制主軸功能指令〔S指令〕和主軸轉速控制指令〔G96、G97、G50〕主軸功能指令〔S指令〕是設定主軸轉速的指令。〔1〕主軸最高轉速的設定〔G50〕。G50S；其中S為主軸最高轉速。〔2〕直接設定主軸轉速指令〔G97〕，主軸速度用轉速設定，單位為r/min。G97_____S_____：取消主軸線速度恒定功能。〔3〕設定主軸線速度恒定指令〔G96〕:主軸速度用線速度〔m/min〕值輸入，并且主軸線速度恒定。G96S______當工件直徑變化時主軸每分鐘轉數也隨之變化，這樣就可保證切削速度不變，從而提高了切削質量。

4.2.3T代碼4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制T功能也稱為刀具功能，表示選擇刀具和刀補號。輸入格式：T____4.2.4輔助功能指令〔M代碼〕M指令設定各種輔助動作及其狀態。常用M功能說明:M00：程序暫停，可用NC啟動命令〔CYCLESTART〕使程序繼續運行；

M01：方案暫停，與M00作用相似，但M01可以用機床“任選停止按鈕〞選擇是否有效；M02：程序結束，包括主程序和子程序結束都可使用；

M03：主軸順時針旋轉；M04：主軸逆時針旋轉；M05：主軸旋轉停止；

M08：冷卻液開；M09：冷卻液關；

M30：程序停止，程序復位到起始位置；M98：子程序調用；M99：子程序結束。

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.5準備功能指令準備功能也稱為G功能〔或稱G代碼〕，它是用來指令機床動作方式的功能。準備功能是用地址G及其后面的數字來指令機床動作的。4.2.6工件坐標系設定指令〔G50〕工件坐標系設定指令以程序原點為工件坐標系的中心〔原點〕，指定刀具出發點的坐標值。輸入格式：G50XZ，其中XZ為刀具出發點的坐標。如右圖中，設刀具T01的初始位置在A點。其坐標系設定程序為

G50XAZA它表示T01號刀的刀尖點處在XOZ坐標系的XA和ZA處(通常規定車削的X數據用直徑值表示)。

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.7G54－G59——用零點偏移設定工件坐標系如左圖，G54程序的X12與Y20〔P1〕及G59程序的X35與Y10〔P2〕的偏置值用MDI方式存于系統中，并分別由G54和G59調用。又稱自動設定，是將機床零點〔參考點〕與要設定的工件零點間的偏置坐標值事先輸入系統并予以記憶，然后用G54－G59指令統一調用。

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.8G00定位定位指令命令刀具以點位控制方式從刀具所在點快速移動到目標位置，無運動軌跡要求，不需特別規定進給速度。輸入格式：G00X(U)Z(W)；〔1〕“X(U)Z(W)〞目標點的坐標〔下文同〕；〔2〕X(U)坐標按直徑值輸入；〔3〕“；〞表示一個程序段的結束。

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.9直線插補指令〔G01〕直線插補指令用于直線或斜線運動。可使數控車床沿x軸、z軸方向執行單軸運動，也可以沿x、z平面內任意斜率的直線運動。輸入格式：G01X(U)Z(W)F；

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.10圓弧插補指令〔G02G03〕輸入格式： G02XZIKF；或 G02XZRF； G03XZIKF；或 G03XZRF；〔1〕用增量坐標U、W也可以；〔2〕C軸不能執行圓弧插補指令。

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.11刀具半徑補償

圖1刀尖圓弧半徑和理想刀尖點

圖2刀尖圓弧半徑對加工精度的影響

圖3理想刀尖位置號

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.12刀具半徑補償功能〔G40、G41、G42〕G40：取削刀尖圓弧半徑補償，也可用T××00取消刀補；G41：刀尖圓弧半徑左補償〔左刀補〕。順著刀具運動方向看，刀具在工件左側，如圖〔a〕。G42：刀尖圓弧半徑右補償〔右刀補〕。順著刀具運動方向看，刀具在工件右側，如圖〔b〕。〔a〕〔b〕

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制1、G40、G41、G42指令為模態指令，G40為缺省值。要改變刀尖半徑補償方向，必須先用G40指令解除原來的左刀補或右刀補狀態。2、G40、G41、G42指令不能與G02、G03、G71、G72、G73、G76指令出現在同一程序段。G01程序段有倒角控制功能時也不能進行刀具補償。3、當刀具磨損、重新刃磨或更換新刀具后，刀尖半徑發生變化，這時只需在刀具偏置輸入界面中改變刀具參數的R值，而不需修改已編好的加工程序。4、可以用同一把刀尖半徑為R的刀具按相同的編程軌跡分別進行粗、精加工。設精加工余量為△，那么粗加工的刀具半徑補償量為R＋△，精加工的補償量為R。

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制例：車削如下圖工件。毛坯為鍛件，用一把90°偏刀分粗、精車兩次進給，刀尖圓弧半徑R＝0.2mm，精車余量△＝0.3mm。O0100主程序N10

G50X60

Z80N20

M03N30M06T0101N40M98P0111N50T0100N60M06T0102N70M98P0111L1N80T0100N90M05N100M02O0111子程序N120G01Z40N130X40Z15N140Z0N150G40G00X60Z80N160

M99

4.2數控車床的根本編程方法第4章數控車床程序編制4.2.13單一固定循環1、內(外)徑切削循環G90(1)圓柱面內(外)徑切削循環程序段格式為：G90XZF(2)圓錐面內(外)徑切削循環程序段格式為：G90XZIFI值為切削起點B與切削終點C的X坐標值之差〔半徑值〕。

第4章數控車床程序編制1、內(外)徑切削循環G904.2.13單一固定循環4.2數控車床的根本編程方法例：如下圖，用G90指令編程，毛坯直徑ф34，工件直徑ф24，分三次車削。用絕對值編程。O080N05M03S400N10G50X60Z80N15G00X40Z60N20G90X30Z20N30G90X27Z20N40G90X24Z20N50G00X60Z80N60M02

2、端面切削循環G944.2數控車床的根本編程方法(1)端平面切削循環程序段格式為：G94XZF第4章數控車床程序編制(2)端錐面切削循環程序段格式為：G94XZKFK值為切削起點B與切削終點C的X坐標值之差〔半徑值〕。G94與G90的區別只是切削方向的不同，G94的切削方向是X軸方向，主要適用于X向進給量大于Z向進給量的情況。

第4章數控車床程序編制2、端面切削循環G944.2.13單一固定循環4.2數控車床的根本編程方法例：如下圖，每次吃刀2mm，每次切削起點位距工件外圓面5mm。O0081N10G54G00X60Z45M03N20G94X25Z31.5K-3.5F100N30X25Z29.5K-3.5N40X25Z27.5K-3.5N50X25Z25.5K-3.5N60M05N70M02

第4章數控車床程序編制1、內(外)徑粗車復合循環G714.2.14復合固定循環4.2數控車床的根本編程方法程序段格式如下：G71U(△d)R(e)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FST

其中：△d—切削深度(背吃刀量、每次切削量)，半徑值，無正負號，方向由矢量AA′決定；e—每次退刀量，半徑值，無正負；ns—精加工路線中第一個程序段(即圖中AA′段)的順序號；nf--精加工路線中最后一個程序段(即圖中BB′段)的順序號；△u—X方向精加工余量，直徑編程時為△u，半徑編程為△u/2；△w—Z方向精加工余量；第4章數控車床程序編制1、內(外)徑粗車復合循環G714.2.14復合固定循環4.2數控車床的根本編程方法使用G71編程時的說明：(1)G71程序段本身不進行精加工，粗加工是按后續程序段ns～nf給定的精加工編程軌跡A→A′→B→B′，沿平行于Z軸方向進行。(2)G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、T只在循環時有效，精加工時處于ns到nf程序段之間的F、S、T有效。(3)循環中的第一個程序段(即ns段)必須包含G00或G01指令，即A→A′的動作必須是直線或點定位運動，但不能有Z軸方向上的移動。(4)ns到nf程序段中，不能包含有子程序。(5)G71循環時可以進行刀具位置補償，但不能進行刀尖半徑補償。因此在G71指令前必須用G40取消原有的刀尖半徑補償。在ns到nf程序段中可以含有G41或G42指令，對精車軌跡進行刀尖半徑補償。

1、內(外)徑粗車復合循環G714.2.14復合固定循環4.2數控車床的根本編程方法例：用G71指令編程。如下圖，粗車背吃刀量△d=3mm，退刀量e=1mm，X、Z軸方向精加工余量均為0.3mm。O0071N10G98G50X70Z90N20M06T0101N30M03S700N40G00X58Z62N50G71U3R1P60Q140X0.3Z0.3F200N60G41G00X13Z62F500N70G01X20Z58.5N80X20Z43N90G03X26Z40R3N100G01X31N110X34Z38.5N120Z25N130X50Z15N140Z-2N150G00X70Y90G40N160M05N170M02

第4章數控車床程序編制

第4章數控車床程序編制2、端面粗車復合循環G724.2.14復合固定循環4.2數控車床的根本編程方法程序段格式如下：G72U(△d)R(e)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FSTN(ns)…………N(nf)……

G72指令與G71指令的區別僅在于切削方向平行于X軸，在ns程序段中不能有X方向的移動指令，其它相同。

第4章數控車床程序編制3、封閉輪廓復合循環G73

復合固定循環

4.2數控車床的根本編程方法程序段格式如下：G73U(△i)W(△k)R(d)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FST

△i—X軸方向粗車的總退刀量，半徑值；△k—Z軸方向粗車的總退刀量；d—粗車循環次數；其余同G71。在ns程序段可以有X、Z方向的移動。G73適用于已初成形毛坯的粗加工。

第4章數控車床程序編制3、封閉輪廓復合循環G73

復合固定循環4.2數控車床的根本編程方法例：如下圖工件。粗車分三次循環進給，每次背吃刀量為3mm，X、Z軸方向的精加工余量為0.3mm。O0073N10G98G50X70Z90N20M03N30G73U9W9R3P40Q120X0.3Z0.3F200N40G00X13Z62F500N50G01X20Z58.5N60Z43N70G03X26Z40R3N80G01X31N90X34Z38.5N100Z25N110X50Z15N120Z0N130G00X70Z90N140M05N150M02

第4章數控車床程序編制1、螺紋切削G32

螺紋切削指令4.2數控車床的根本編程方法程序段格式：G32X(U)Z(W)REPF使用G32指令能加工圓柱螺紋、錐螺紋和端面螺紋。程序段中地址X省略為圓柱螺紋車削，地址Z省略為端面螺紋車削，地址X、Z都不省略為圓錐螺紋車削。F為螺紋導程。

注意：螺紋車削加工為成型車削，且切削進給量大，刀具強度較差，一般要求分數次進給加工。在螺紋加工軌跡中應設置足夠的升速進刀段δ和降速退刀段δ′，以消除伺服滯后造成的螺距誤差。

第4章數控車床程序編制1、螺紋切削G32

螺紋切削指令4.2數控車床的根本編程方法例：車削右圖所示工件，車削M16×1的螺紋局部，螺紋大徑為ф16mm，總背吃刀量為0.65

mm，三次進給背吃刀量〔半徑值〕分別為ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，進退刀段取1=2mm、2＝1mm，進刀方法為直進法。O032N10G50X30Z2N20M06T0302N30M03S100N40G00X15.4N50G32Z-26F1N60G00X30N70Z2N80X15N90G32Z-26F1N100G00X30N110Z2N120X14.7N130G32Z26F1N140G00X30N150Z2N160T0300N170M05N180M02

第4章數控車床程序編制2、螺紋切削循環G92

螺紋切削指令4.2數控車床的根本編程方法程序段格式：G92X(U)Z(W)F

其中：F為螺紋的導程程序段格式：

G92X(U)Z(W)IF

其中：I—螺紋起點與螺紋終點的半徑差。其符號為差的符號

第4章數控車床程序編制2、螺紋切削循環G92

螺紋切削指令4.2數控車床的根本編程方法例：車削右圖所示工件，車削M16×1的螺紋局部，螺紋大徑為ф16mm，總背吃刀量為0.65

mm，三次進給背吃刀量〔半徑值〕分別為ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，進退刀段取1=2mm、2＝1mm，進刀方法為直進法。O0082N10G50X30Z2N20M03N30M06T0302N40G92X15.4Z-26F1N50G92X15Z-26F1N60G92X14.7Z-26F1N70T0300N80M05N90M02

第4章數控車床程序編制2、螺紋切削循環G92

螺紋切削指令4.2數控車床的根本編程方法例：車削如下圖圓錐螺紋。螺距為3.5mm，螺紋大徑為16mm，總背吃刀量為3mm，三次進給背吃刀量〔半徑值〕均為1mm，進退刀段取1=3mm、2＝1.5mm，進刀方法為直進法。用G82指令編程。O0082N10M06T0303N20M03N30G92G91X-9Z-44.5I-12.5F3.5N40X-11Z-44.5I-12.5F3.5N50X-13Z-44.5I-12.5F3.5N60T0300N70M05N80M02

第4章數控車床程序編制3、螺紋車削復合循環G76

螺紋切削指令4.2數控車床的根本編程方法程序段格式為：G76C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(△dmin)Q(ap1)P(p)F(l)c—螺紋精加工次數r—螺紋Z向退尾長度，e—螺紋X向退尾長度a—螺紋牙型角i—螺紋兩端的半徑差k—螺紋牙型高度〔半徑值〕；d—精加工余量；△dmin—最小背吃刀量(半徑值)ap1—第一次背吃刀量〔半徑值〕；p—主軸基準脈沖處距離切削起始點的主軸轉角；l—螺紋導程。

第4章數控車床程序編制

螺紋切削指令4.2數控車床的根本編程方法例：車削如下圖工件的M30×3.5螺紋。取精加工次數2次，螺紋退尾長度為7mm，螺紋車刀刀尖角度60°，最小背吃刀量取0.1mm，精加工余量取0.3mm，螺紋牙型高度為2.3mm，第一次背吃刀量取0.6mm，螺紋小徑為25.4mm。前端倒角2×45°。O0076N10G50X80Z50N20M03N30M06T0101N40G90G00X22Z2N50G01X30Z-2F100N60Z-40N70X34N80Z-55N90G00X80Z50N100T0100N110M06T0202N120G00X45Z10N130G76C2R7A60X-24.6Z-35I0K2.3U0.3V0.1Q0.6F3.5N140G00X80Z50N150T0200N160M05N170

M023、螺紋車削復合循環G76

第4章數控車床程序編制4.3數控車削編程舉例例1：用G71和G92指令編寫車削如下圖工件的加工程序。毛坯直徑為ф28mm。工件外圓分粗、精車，精車余量在X軸方向為0.4mm〔直徑值〕，在Z軸方向為0.1mm。粗車時背吃刀量1mm，退刀量0.7mm。根據普通螺紋標準和加工工藝，M16粗牙普通螺紋的大徑尺寸為15.8mm，螺距為2mm，總背吃刀量1.3mm〔半徑值〕，用高速鋼螺紋車刀低速七次進給車削，背吃刀量〔半徑值〕分別為ap1=0.4mm、ap2=ap3=ap4=0.2mm，ap5=ap6=ap7=0.1mm，進退刀段取1=2mm、2=1mm。1號刀為90°外圓車刀，基準刀；2號刀為車槽刀，主切削刃寬3mm，左刀尖為刀位點；3號刀為60°螺紋車刀；4號刀為切斷刀，主切削刃寬3mm，刀頭長30mm，左刀尖為刀位點。O0001N10G50X70Z30N20M06T0100N30M03S500N40G00X40Z2N50G01X28F200N60G71U1R0.7P70Q130X0.4Z0.1F150N70G01X6.8Z2N80X15.8Z-2.5F100N90X15.8Z-28N100X24Z-38N110Z-48N120G02X24Z-66R15N130G01Z-80N140G00X70Z30N150M06T0202N160S200N170G00X30Z-28N180G01X20F300N190X12F50N200G04X1

第4章數控車床程序編制4.3數控車削編程舉例N210G01X12.8N220X18.8Z-25N230G00X70Z30N240T0200N250M06T0303N260S150N270G00X24Z2N280G92X15Z-26F2N290X14.6Z-26F2N300X14.2Z-26F2N310X13.8Z-26F2N320X13.6Z-26F2N330X13.4Z-26F2N340X13.2Z-26F2N350G00X70Z30N360T0300N370M06T0404N380S200N390G00X30Z83N400G01X-1F50N410G00X30N420G00X70Z30N430T0400N440M05N450

M02

第4章數控車床程序編制例2：完成如以下圖所示零件的加工。毛坯尺寸ф50×114。1．圖紙分析〔1〕加工內容：此零件加工包括車端面，外圓，倒角，圓弧，螺紋，槽等。〔2〕工件坐標系：該零件加工需調頭，從圖紙上尺寸標注分析應設置2個坐標系，2個工件零點均定于裝夾后的右端面〔精加工面〕*裝夾ф50外圓，平端面，對刀，設置第1個工件原點。此端面做精加工面，以后不再加工。*調頭裝夾ф48外圓，平端面，測量總長度，設置第2個工件原點〔設在精加工端面上〕〔3〕換刀點：〔120，200〕〔4〕公差處理：尺寸公差取中值。

第4章數控車床程序編制2．工藝處理〔1〕工步和走刀路線確實定：·裝夾ф50外圓外表，探出65mm,粗加工零件左側外輪廓：2×45°倒角，ф48外圓，R20，R16，R10圓弧。*精加工上述輪廓。*手工鉆孔，孔深至尺寸要求。*粗加工孔內輪廓。*精加工孔內輪廓。*調頭裝夾ф48外圓，粗加工零件右側外輪廓：2×45°倒角，螺紋外圓，ф36端面，錐面，ф48外圓到圓弧面。*精加工上述輪廓。*切槽。*螺紋加工。

第4章數控車床程序編制(2〕刀具的選擇和切削用量確實定T0101——外輪廓粗加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深2mm，主軸轉速800r/min,進給速度150mm/min。T0202——外輪廓精加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深0.5mm，主軸轉速1500r/min,進給速度80mm/min。T0303——切槽：刀寬4mm，主軸轉速450r/min,進給速度20mm/min。T0404——加工螺紋：刀尖角60°，主軸轉速400r/min,進給速度2mm/r〔螺距〕。T0505——鉆孔：鉆頭直徑16mm，主軸轉速450r/min。T0606——內輪廓粗加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深1mm，主軸轉速500r/min,進給速度100mm/min。T0707——內輪廓精加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深0.4mm，主軸轉速800r/min,進給速度60mm/min。3.數值計算未知點坐標計算：P1(40.7,-33.52