3.1數(shù)控車床編程概述

3.1.1數(shù)控車床的編程特點1.直徑方向(X方向)系統(tǒng)默認(rèn)為直徑編程，即絕對坐標(biāo)編程時坐標(biāo)值為直徑值，增量坐標(biāo)編程時，取徑向位移的2倍。

在車削加工的數(shù)控程序中，X軸的坐標(biāo)值取為零件圖樣上的直徑值的編程方式。與設(shè)計、標(biāo)注一致、減少換算。當(dāng)然，也可以采用半徑編程，但必須更改系統(tǒng)設(shè)定。2.在一個程序段中，根據(jù)圖樣標(biāo)注特點，可以采用絕對值編程(用X、Z表示)、增量值編程(用U、W表示)或者二者混合編程。

在越來越多車床中，X、Z表示絕對編程U、W表示增量編程，且允許同一程序段中二者混合使用。對圖3-1編程加工可按下列幾種方式編程：絕對:G01X100.0Z50.0F80增量:G01U60.0W-100.0F80混用:G01X100.0W-100.0F80或G01U60.0Z50.0F80圖3-1絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)編程3.X向的脈沖當(dāng)量應(yīng)取Z向的一半。其目的是提高徑向尺寸精度。4.采用固定循環(huán)，簡化編程。5.編程時，常認(rèn)為車刀刀尖是一個點，而實際上為圓弧，因此，當(dāng)編制加工程序時，需要考慮對刀具進(jìn)行半徑補償。6.刀具位置補償分為長度補償和刀尖方位補償，且不需要刀具補償指令調(diào)用數(shù)據(jù)。而是在調(diào)用刀具指令中，同時調(diào)用刀補。7.第三坐標(biāo)指令I(lǐng)、K在圓弧插補和固定循環(huán)程序中都有使用，但作用不同。3.1.2數(shù)控車床的坐標(biāo)系統(tǒng)1.機(jī)床坐標(biāo)系

對于數(shù)控車床的機(jī)床原點一般定在機(jī)床主軸軸線與裝夾卡盤的法蘭盤端面的交點上，如圖3-2所示。在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都用回參考點的方式來確認(rèn)機(jī)床原點的位置。參考點一般設(shè)在各個坐標(biāo)軸的最大極限位置。圖3-2數(shù)控車床機(jī)床坐標(biāo)系與參考點之間關(guān)系2.工件坐標(biāo)系

理論上講，工件坐標(biāo)系原點可以選在任何位置，但為了編程方便，數(shù)控車床的工件坐標(biāo)系原點一般選在工件的左端面、右端面和卡盤前端面的主軸中心線交點上。如圖3-3所示。圖3-3數(shù)控車床加工工件坐標(biāo)的選擇3.起刀點和換刀點

數(shù)控車削加工時．因為有方刀架或者回轉(zhuǎn)刀架，經(jīng)常使用多把刀具進(jìn)行加工，換刀是不可避免的。換刀點的選擇也是應(yīng)當(dāng)注意的問題之一，換刀時既要保證刀架旋轉(zhuǎn)時不打壞刀具，同時，也要考慮換刀點離工件不宜太遠(yuǎn)，以提高加工效率，在批量生產(chǎn)時尤為重要。換刀點可以利用G00指令快速定位，自行指定換刀位置，或者用G28指令返回參考點換刀，也可以利用G30指令通過中間點快速移動到第2參考點處進(jìn)行換刀。3.2車床數(shù)控系統(tǒng)的功能

不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令是不同的，同一種系統(tǒng)不同的版本其編程指令也是有所差異的，即使是相同的系統(tǒng)裝在不同的機(jī)床上，其編程指令也不盡相同。

如果我們熟練掌握了一種系統(tǒng)基本編程方法，在學(xué)習(xí)其他系統(tǒng)會觸類旁通，很容易學(xué)會。本教材以FANUC-0iT為例介紹數(shù)控車削系統(tǒng)編程指令3.2.1常用功能指令1.準(zhǔn)備功能G指令書中表3.1給出了FANUC-0iT指令集G代碼的含義。下面我們著重介紹圓弧插補指令(G02／G03)。指令格式一：G02(G03)X(U)_Z(W)_R_F_；指令格式二：G02(G03)X(U)_Z(W)I_K_F_；說明：G02/G03—指定圓弧插補的運動方向，分別表示順時針／逆時針圓弧插補；

X(U)_Z(W)_—指令的是圓弧終點位置坐標(biāo)，X、Z為終點位置的絕對坐標(biāo)值；U、W為終點位置的增量坐標(biāo)，可以混合編程；I_K_—指定圓心位置，分別為圓弧起點到圓弧中心在X、Z相應(yīng)坐標(biāo)軸的增量，它與圓弧終點坐標(biāo)位置是絕對值指令還是增量值指令無關(guān)，始終為增量值坐標(biāo)，同時，I值始終為半徑值，對于尺寸字I0、K0可以省略，指令時沒有順序要求；R—為帶符號的圓弧半徑。小于等于180°時R為正值，大于180°的圓弧R為負(fù)值。F—為圓弧插補方向的進(jìn)給速度。

數(shù)控車床圓弧插補方向的判別是，沿X軸負(fù)方向看過去．從圓弧起點到圓弧重點是順時針方向為G02，逆時針方向為G03。圖3-4是圓弧方向判斷示意圖。

對于前置刀架X軸的方向向下。

對于后置刀架，X軸的方向向上。前置刀架前置刀架

圖3-4圓弧順逆判斷圓弧插補指令使用時應(yīng)注意以下幾點（1）用R指定圓弧時，不能加工整圓，需要將整圓至少分為兩段。（2）I、K編程雖然可以編制出大于180°的圓弧，甚至編制出360°的圓弧．但對于車削加工，由于刀具結(jié)構(gòu)方面的原因，一般不超過180°。2.輔助功能M指令

輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為2位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動作，F(xiàn)ANUC-0iT常見輔助功能指令見表3.2。代碼功能

代碼

功能

M00程序停止

M13誤差檢測取消M01選擇性程序停止

M30紙帶結(jié)束M02程序結(jié)束

M40主軸齒輪在中間位置

M03主軸正轉(zhuǎn)

M41主軸齒輪在低速位置

M04主軸反轉(zhuǎn)

M42主軸齒輪在高速位置

M05主軸停

M68液壓卡盤夾緊

M07切削液啟動(霧狀)M69液壓卡盤松開

M08切削液啟動(液狀)M78尾架前進(jìn)

M09切削液停止

M79尾架后退

M10車螺紋450退刀M98子程序調(diào)用

M11車螺紋直退刀M99子程序結(jié)束

M12誤差檢測表3.2FANUC-0iTM功能字含義表3.2.2坐標(biāo)系設(shè)定功能

數(shù)控車床坐標(biāo)系設(shè)定有三種方法，用G50設(shè)定、用G54~G59偏置、用刀具功能指令T設(shè)定等。1.用G50設(shè)定工件坐標(biāo)系指令格式：G50X_Z_;說明：

式中X、Z為當(dāng)前刀具位置相對于將要建立的工件原點的坐標(biāo)值。X_Z_只能是絕對坐標(biāo)編程。

例:如圖3-5所示。刀具基準(zhǔn)點選在刀尖上，若執(zhí)行指令：G50X25.0Z350.0即建立了工件坐標(biāo)系X1O1Z1，若執(zhí)行指令：G50X25.0Z10.0即建立了工件坐標(biāo)系X2O2Z2圖3-5工件坐標(biāo)系設(shè)定

G50設(shè)置的工件原點是隨刀具當(dāng)前位置（起始位置）的變化而變化的。執(zhí)行G50指令時，是通過刀具當(dāng)前所在位置（刀具起始點）來設(shè)定工件坐標(biāo)系的。若起起刀點位置向左移動20mm，則執(zhí)行上述指令時，結(jié)果就會放生變化。所以這種坐標(biāo)系設(shè)定指令，實踐中已經(jīng)應(yīng)用很少了。用G50設(shè)定工件坐標(biāo)系時，X、Z取值要遵循一定原則：①方便數(shù)學(xué)計算和簡化編程；②容易找正對刀；③不要與機(jī)床、工件發(fā)生碰撞；④方便拆卸工件；⑤空行程不要太長；

將預(yù)建立的工件坐標(biāo)系原點在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值輸入相應(yīng)的刀具補償存儲器中，建立起工件坐標(biāo)系相對于機(jī)床坐標(biāo)系的補償矢量,其輸入在存儲器中的坐標(biāo)值就相當(dāng)于補償矢量在X和Z坐標(biāo)軸的矢量分量。如圖3-6所示。3.用刀具幾何補償設(shè)定工件坐標(biāo)系a）工件坐標(biāo)幾何偏設(shè)置原理b)兩把刀具的設(shè)置示意圖圖3-6刀具幾何補償建立工件坐標(biāo)3.2.3刀具功能

T代碼用于選刀，T代碼與刀具的關(guān)系是由機(jī)床制造廠規(guī)定的。數(shù)控車床上的T指令調(diào)用時，同時調(diào)入刀補寄存器中的刀補值，T指令是模態(tài)指令，調(diào)入的刀補值也一直有效，直到被其它刀具或刀補指令取代。在刀具補償號指定的存儲器中，操作者可以實現(xiàn)存入希望的刀具補償值(又稱刀補、刀偏即刀具補償)。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)的刀具工作時，數(shù)控系統(tǒng)會將刀具移動指令指定的移動位置加上相應(yīng)的刀具半徑補償和位置補償，最終確定刀具的實際位置。數(shù)控車床程序中刀具指令通常有以下兩種格式指令格式：1.TXXXX（FANUC）2.TXXDXX（SIEMENS）說明：(1)前兩位代表刀具號，后兩位代表刀具補償號；(2)數(shù)控車床上換刀指令直接用T指令完成。這是因為一般車床上都是用回轉(zhuǎn)或者方刀架自動換刀，而不是機(jī)械手換刀，所以只有自動選刀T指令而沒有機(jī)械手換刀指令M06；應(yīng)當(dāng)注意的是：當(dāng)?shù)毒咛枮?0時．則不選擇刀具。當(dāng)?shù)毒哐a償號為00時，其補償值為0，即相當(dāng)于取消刀具補償。同一把刀具可以調(diào)用不同的補償號。一般來說，刀具的補償存儲器的數(shù)量遠(yuǎn)大于刀具數(shù)。1.刀具長度補償1)刀具幾何位置補償由于刀具的幾何尺寸不同和刀具安裝位置的不同而產(chǎn)生的。確定刀具幾何位置補償方法：找出一把刀作為基準(zhǔn)刀如圖3-7所示（a），計算其它刀具的位置與基準(zhǔn)刀的差值（比基準(zhǔn)刀具短取負(fù)值）并輸入到指定的存儲器內(nèi)，程序執(zhí)行刀具補償指令后，刀具的實際位置就代替了原來位置。3.2.4數(shù)控車床的刀具補償

包括長度補償和刀尖圓弧半徑補償。（a）基準(zhǔn)刀選擇（b）刀補數(shù)值的計算圖3-7刀具幾何位置補償2）刀具磨損補償

磨損補償主要是針對某把車刀而言，當(dāng)某把車刀批量加工一批零件后，刀具自然磨損后而導(dǎo)致刀尖位置尺寸的改變，此即為該刀具的磨損補償。3）刀具總補償?shù)毒叩目傃a償值等于幾何補償值與磨損補償值的矢量和，其各軸的矢量分量是代數(shù)和。如圖3-8所示。字母G和W分別代表幾何補償值和磨損補償值。LX=GX+WX；LZ=GZ+WZ；式中LX、LZ是刀具X、Z軸的總補償。3-8刀具總補償圖

數(shù)控車床調(diào)用刀具指令可直接調(diào)用刀具位置補償，所以在車床上不使用刀具長度補償指令G43、G44。

編程時，通常都將車刀刀尖作為一點來考慮，但實際上刀尖處存在圓角，如圖3-9所示，圖中理想刀尖點是在對刀時與工件坐標(biāo)系原點重合的點，也即為車刀的刀位點。

2．刀尖圓弧半徑補償

圖3-9刀尖圓角R▲當(dāng)用理想刀尖點根據(jù)編出的程序進(jìn)行端面、外徑、內(nèi)徑等與軸線平行或垂直的表面加工時，不會產(chǎn)生誤差的?！谶M(jìn)行倒角、錐面及圓弧切削時，則會產(chǎn)生少切或過切現(xiàn)象，如圖3-10所示。圖3-10刀尖圓角R造成的少切與過切為解決車削加工過程中的少切與過切問題，數(shù)控系統(tǒng)均設(shè)置有刀尖圓弧半徑補償功能，自動計算并進(jìn)行補償，以補償這種誤差。1)．理想刀尖的方位理想刀尖的方位是刀尖圓弧的中心相對于理想刀尖的位置，它由切削時刀具的方位決定，系統(tǒng)用T表示理想刀尖的方位號，并事先與刀尖半徑補償值一同存儲在刀具補償存儲器中。a)后置刀架圖3-11理想刀尖方位號b)前置刀架圖3-11理想刀尖方位號2）刀尖半徑補償指令(G41/G42/G40)。指令格式：G00(G01)G41(G42)X(U)_Z(W)_；式中:G41—刀尖半徑左補償 G42—刀尖半徑右補償X(U)_Z(W)—為建立刀補或取消刀補的終點坐標(biāo)；G41、G42都是模態(tài)代碼,可相互注銷。

取消刀補用G40，也是模態(tài)代碼。注意:（1)G41G42不帶參數(shù),其補償號(代表所用刀具對應(yīng)的刀尖半徑補償值和刀尖方位)由T代碼指定；（2)左補償和右補償?shù)呐卸?從虛擬軸Y正方向看,沿著刀具前進(jìn)方向,刀具在工件的左側(cè)為左補償,在右側(cè)為右補償，如圖3-12所示；a)后置刀架b)前置刀架圖3-20刀具補償指令G41與G42判定（3）G40、G41、G42指令不能與G02、G03、G71、G72、G73、G76指令出現(xiàn)在同一程序段。G01程序段有倒角控制功能時也不能進(jìn)行刀具補償。（4）在刀尖圓弧半徑補償存儲器中,定義了車刀刀尖圓弧半徑值及刀尖的方位號；加入刀尖半徑補償指令后，刀具在運動過程中，刀尖圓弧始終保持與工件接觸。（5）當(dāng)?shù)毒吣p、重新刃磨或更換新刀具后，刀尖半徑發(fā)生變化，這時只需在刀具補償輸入界面中改變刀具參數(shù)的R值，而不需修改已編好的加工程序。（6）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(jìn)行粗、精加工。設(shè)精加工余量為△，則粗加工的刀具半徑值為R＋△，精加工的刀具半徑值為R。

由于數(shù)控車床刀尖半徑存在引起的加工誤差，只在加工與坐標(biāo)軸不平行的斜線，圓弧或曲線加工時才產(chǎn)生。因為刀劍圓弧半徑很?。ǔＳ玫毒咧卸酁?.2㎜、0.4㎜、0.6㎜、0.8㎜、1.0㎜等），所以只有在加工精度要求高時，調(diào)用刀尖圓弧半徑補償指令加左刀補或者右刀補，而刀具補償值在刀具指令中已經(jīng)調(diào)用。這里不再涉及補償號。

例1應(yīng)用刀尖圓弧自動補償功能加工圖3-13所示零件：圖3-13刀尖半徑補償實例2O3015N10T0101N20M03S1500N30G00G42X58.0Z10.0M08N40G96S200N50G01Z0.0F1.5N60X70.0F0.2N70X78.0Z-5.0N80X83.0N90X85.0Z-5.0N100Z-15.0N110G02X91.0Z-18.0R3.0F0.15N120G01X94.0N130X97.0Z-19.5N140X100.0N150G00G40G97X200.0Z175.0S1000N160M05N170M303.2.5坐標(biāo)值與尺寸單位設(shè)定功能1.絕對值／增量值指令數(shù)控車床刀具移動量的指令方法有絕對值指令與增量值指令兩種，在絕對值指令中，刀具運動的終點位置相對的是編程原點或工件原點；在增量值指令中，

刀具運動的終點位置相對的是前一個運動點位置，

絕對值和增量值編程的指令地址字分別為X_Z_和U_W_。數(shù)控車床編程可以用絕對編程或增量編程，也可以絕對與增量混合編程。

2.英制／公制指令(G20／G21)程序中G代碼的單位可以是英制或公制，具體可由指令G20/G21指定。

英制單位指令：G20，單位為inc(1in＝25.4mm)。公制單位指令：G21，單位為mm。注意：1）英制(G20)轉(zhuǎn)換為公制(G21)以及相反轉(zhuǎn)換時，刀具補償值必須重新設(shè)置。但是當(dāng)5006號參數(shù)的O位(0IM)是1時，刀具補償值自動變換而不需要重新設(shè)置。2）國內(nèi)機(jī)床的默認(rèn)設(shè)置一般是米制單位(由參數(shù)0000設(shè)定)。也可通過MDI面板上OFFSET/SETTING鍵進(jìn)入設(shè)定數(shù)據(jù)SETTING畫面進(jìn)行設(shè)定。因此很多人編程時往往省略不寫G21指令。3.尺寸字?jǐn)?shù)值的小數(shù)點編程

尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運動終點的坐標(biāo)位置。1）用小數(shù)點表示法。即數(shù)值的表示用小數(shù)點“．”明確地標(biāo)示出個位的位置?！癤12.89”其中“2”為個位，故數(shù)值大小很明確。2）不用小數(shù)點表示法。即數(shù)值中沒有小數(shù)點者，這時數(shù)控裝置會將此數(shù)值乘以最小移動量（米制：0．001mm,英制：0．0001in）作為輸入數(shù)值。如“Ｘ35”，則數(shù)控裝置會將35×0．001=0．035mm作為輸入數(shù)值。4.直徑編程與半徑編程使用直徑編程時的注意事項：1）坐標(biāo)系設(shè)定(G50)用直徑值指定坐標(biāo)值。2）固定循環(huán)參數(shù)，如沿X軸切深U(△d)、P（△i）用半徑值指定。3）圓弧插補中的I值用半徑值指定。3.3數(shù)控車床基本編程指令3.3.1G00、G01指令的簡單應(yīng)用圖3-14G00G01編程實例程序(絕對值編程)如下：O0301N010G50X200.0Z100.0；N020G00X30.0Z5.0S800T0101M03；N030G01X50.0Z-5.0F1.3；N040Z-45.0；N050X80.0Z-65.0；N060G00X200.0Z100.0T0100；N070M05；N080M02；程序(增量值編程)如下：O0312；N010G00U-170.0W-95.0S800T0101M03N020G01U20.0W-10.0F1.3；N030W-40.0；N040U30.0W-20.0；N050G00U120.0W165.0T0100；N060M05；N070M02；3.3.2圓弧插補G02、G03的簡單應(yīng)用

如圖3-15所示零件，試編制其外表面精加工程序。

已知：刀具T0101，主軸轉(zhuǎn)速800r／min,進(jìn)結(jié)速度0.2mm/r，工件坐標(biāo)系設(shè)定在工件右端面中心，基于刀具幾何補償設(shè)定工件坐標(biāo)系，起刀點為(100，200)。圖3-15圓弧插補G02、G03編程實例精加工程序如下：O0334M03S800；G00X100.0Z200.OT0101GOOX62.0ZO.0；G01X0.0F0.2；C00X5.0Z2.0；G01X15.OZ-3.O；X15.OZ-14.5；G02X38.0Z-26.0R11.5；G01Z-45.0；G03X58.OZ-63.OR20.0G01Z-71.0；X62.；G00X100.0Z200.O；T0100；M05M30；3.3.4暫停指令G04簡單應(yīng)用指令格式：G04X(P)_；其中:X(P)為暫停時間。X后用小數(shù)表示，單位為秒；P后用整數(shù)表示，單位為毫秒。如：G04X2.0表示暫停2秒；G04P1000表示暫停1000毫秒。

如圖3-16為車槽加工，采用G04指令時主軸不停止轉(zhuǎn)動，刀具停止進(jìn)給3秒。程序如下:G01X8.0F0.8；G04X3.0；

G00U8.0；圖3-16暫停指令G04實例3.3.5G01自動倒角、倒圓

1.自動倒角、倒圓指令（G01）1)45°倒角(1)Z軸向X軸倒角Z軸向X軸倒角,即由軸向切削向端面切削倒角。編程格式:G01Z(W)_I±i。

式中：Z_為虛交點B的絕對坐標(biāo)值，W_為點A到虛交點B的坐標(biāo)增量。i為B到C或C’的距離。i的正負(fù)根據(jù)倒角是向X軸正向還是負(fù)向。

如圖3-17a所示從圖中可以看出：從虛交點B到C方向為X軸正向,i值為正,從虛交點B到C’方向為X軸負(fù)向,i值為負(fù)。a)Z軸向X軸圖3-1745°倒角(2)X軸向Z軸倒角X軸向Z軸倒角,即由端面切削向軸向切削倒角。編程格式G01X(U)_K±k。

式中：X_為虛交點B的絕對坐標(biāo)值，