机床数控技术及应用2-3

MM
W
P
W
XX
ZZ XX
MM
RR
ZZ 机机 床床原原点点 参参 考考点点
WW
PP
工工 件件原原点点 程程 序序原原点点
RR
参参 考考点 点 定定位位开开关 关
ZZ
Y
M MR RX
Y X
WW
XX ZZ
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2.3.1 数控车床的编程基础
通用型转动刀架 为了防止刀具与卡盘相碰撞，并考虑到零件的加工工序，数控机床上 一般设置永久性夹具和可替换刀具，这样一方面可以保证加工精度， 另一方面可以通过一个刀架的转动完成零件上各道工序的加工。实现 上述功能的部件称为转动刀架，使用这种刀架，一方面可减少手动换 刀的麻烦，减轻操作者的劳动强度，另一方面可进一步提高生产率， 保证零件的加工精度。图2.3.2所示为12工位自动回转刀架的结构。
态码，一经指定一直有效，必须用同组G代码才能取代。
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2.3.3 数控车床的基本编程方法
1．刀具移动指令 (1)快速定位G00 G指令使刀具快速定位到目标点，它与以前程序段中由F代码指 定的进给速度无关，且在定位期间刀具不切削工件。 指令格式：G00 X(U) Z(W) 式中 X（U），Z（W）为直线的终点坐标，其中（X，Z）指定 绝对坐标；（U，W）指定增量坐标。 (2)直线插补功能G01 G0l功能用于切削内、外圆柱面、锥面、端面及倒角等，该用F 代码指定切削速度。 指令格式：G01 X(U) Z(W) F 式中X(U),Z(W)为直线的终点坐标。F代码指定进给速度，F为模 态码，从G00转换到G01时必须指定F代码。 另外不运动的坐标可以省略。
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2.3.3 数控车床的基本编程方法
图2.3.5b中B点到A点的圆弧插补程序 段为：
G02 X80.0 Z－10.0 R10.0 F 或 G02 U20.0 W－10.0 I10.0 F 或 G02 X80.0 Z－10.0 I10.0 K0 F 或 G02 U20.0 W－10.0 R10.0 F
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2.3.3 数控车床的基本编程方法
2.参考点返回功能G28 G28功能主要在加工中间换刀 时使用。
指令格式：G28 X(U) Z(W) 其中：X(U)，Z(W)为返回时
的插入点，当执行G28指令时， 所有轴均快速移到插入点， 再返回参考点，此时参考点 指示灯亮(见图2．3．6)。 如果指令为G28 U0 W0，则 当前点也是插入点，此时刀 具将直接返回参考点。
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2.3.1 数控车床的编程基础
2.机床参考点 机床参考点是机床上的一 个特殊点，一般机床安装 完毕．其位置便确定下来。 该点是编程的绝对零点， 也是机床各轴的返回点。 一般每次开机或机床急停 之后，各轴都要作参考点 返回，以确定机床坐标系。 编程时该点一般作为程序 的起点和换刀点。
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2.3.1 数控车床的编程基础
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2.3 数控车床的编程
机机械械 操操作 面作板 面 板
主主 轴轴
转转 位位刀刀架 架
防防 护护门 门
数 数控控 面面板板
数数控控 柜柜 光光 电电 读读带带 机机
床床 体体
CHANG CHENG
尾尾 座座
CK7815数控车床
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2.3.1 数控车床的编程基础
1．编程坐标系 如图2.3.1所示，数控车床的坐标 系包括X轴和Z轴．其中Z轴平行于 卡盘的中心线，其正方向为远离 卡盘的方向。X轴垂直于Z铀，其 正方向为刀架远离主轴轴线的方 向。编程原点一般设在工件端面 与主铀中心线的交点处，设为(X0， Z0)。为使编程尺寸与零件图纸尺 寸一致，其中X轴的坐标值取直径 尺寸，如图2.3.1中A，B点的坐标 分别为A(50，35)0.0 Z-52.0；
N0050
Z-80.0 F0.2；
N0060
X150.0；
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2.3.3 数控车床的基本编程方法
例2.3.1 试编写程序加工图2.3.4所示的工件。 下面的程序只编入了刀具的运动轨迹，实际应用中还要指定主轴功能、刀
具功能和辅助功能等。 增量坐标编程： N0010 G00 X90.0 Z5.0 N0020 G01 W-55.0 F0.3 N0030 U6.0； N0040 X100.0 W-2.0； N0050 W-28.0； N0060 G00 X150.0；
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2.3.3 数控车床的基本编程方法
例2.3.1 试编写程序加工图2.3.4所示的工件。
下面的程序只编入了刀具的运动轨迹，实际应用中还要指定主轴功能、刀 具功能和辅助功能等。
绝对坐标编程：
NO010 G00 X90.0 Z5.0；
N0020 G01 Z—50.0 F0.3；
NO030
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2.3.2 数控车床的基本编程功能
由于此时主轴转速在变，为了保证恒定的输出功率，可以用M40和M41选 择主轴转速范围。 例如，G96 S150；表示刀尖的线速度恒为150m／min。主轴的转速 可以由下式求出：
n 1000v
D
式中：v为切削线速度(m／min)；D为刀尖位置的工件直径(mm)；n 为主轴转速(rpm)。 由上式可知，切削速度恒定时，当D＝0(车端面至中心)时，主轴转速为 无穷大，会造成飞车现象，这是不允许的。因此在采用恒切削速度控制 时，必须限制主轴的最高转速。
执行该指令可自动将刀具号指定的刀具作为当前加工用刀具，同时使 用偏置号指定的值作为长度补偿值。如T0919表示选择9号刀具，19 号偏置量。偏置号00对应的X，Z的偏置量为零，即取消刀具偏置。
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2.3.2 数控车床的基本编程功能
2．辅助功能——M功能 (见书P25表2.3.1） M功能用于指令机床做一些辅助动作，如主轴的旋转、冷却液的开/关 等。在ISO标准中M功能有100种（M00－M99），这里只介绍几种常用 的辅助功能，见表2.3.1。 注意M05，M09必须在轴运动结束后指定，且在同一程序中，不能重复 使用M功能。 M00与M02的区别 M00：程序停止，在完成该程序段其它指令后，用以停止主轴转动、 进给和冷却液，以便执行某一固定手动操作，如变速、换刀等。以 后重新启动，才能继续执行以下程序。 M02：程序结束，它编在最后一条程序段中，用以表示加工结束它 使主轴冷却液都停止，并使数控系统处在复位状态。
4．如果同组代码在一个程序段中同时出现，则最后一个代码有效。例如： G01 G96 G00；相当于G96 G00。
5.“B”为基本选项，“O”为任选项。
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2.3.2 数控车床的基本编程功能
注； 1．* 代码为开机时的初始始状态； 2．* * G功能代码必须单独使用； 3．*** 代码为非模态码，只在本程序段中有效；其余为模
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2.3.2 数控车床的基本编程功能
(3)刀具功能——T功能: 由于数控车床一般采用转动刀架，而刀具安装后的伸出长度也不一样。 因此必须将刀尖离开基准点的距离(X，Z)测量出来(由对刀仪测量)， 并存储在刀具库(ToolData)中。给每把刀具对应一个偏置号(也可以 一把刀具对应几个偏置号)，编程时再由T功能调用偏置号，这样NC 系统便会自动补偿X，方向的偏移距离。
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2.3.2 数控车床的基本编程功能
②最高转速控制 G50 该指令用于在采用恒切削速度控制时限制主轴的最高转速。编程时一 般设在程序的开头 指令格式：G50 S口口口口； 例如，G50 S1800；表示在以下的程序段中主轴的最高转速为1800rpm。
③直接转速控制G97 采用G97代码编程，可直接指定主轴转速。电源接通时即为G97方式。 指令格式：G97 S口口口口； 例如，G97 S1000；表示主轴转速为1000rpm。
加工如图2．3．5所示圆弧的编程方法如下：
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2.3.3 数控车床的基本编程方法
图2.3.5a中B点到A点的圆弧插补程序段为：
G03 X80.0 Z-10.0 R10.0 F
或 G03 U20.0 W－10.0 R10.0 F
或 G03 U20.0 W－10.0 I0 K－10.0 F
或 G03 U20.0 W－10.0 K－10.0 F
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2.3.2 数控车床的基本编程功能
(2)主轴功能——S功能 主轴功能也称S功能，用来设定 主轴转速或切削速度； 具体设定方法如下： ①恒切削速度控制(G96) 指令格式：G96S口口口口； 车削如图2.3.3所示的阶梯轴 时，如果主轴转速不变,车刀 愈接近中心，其线速度愈低， 使工件表面粗糙度受到影响。 为此可以采用恒切削速度功 能G96避免上述现象。
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2.3.1 数控车床的编程基础
外圆车刀
座套 内孔刀具
(a) 普通转塔刀架；(b) 12位自动回转刀架
外圆车刀
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2.3.2 数控车床的基本编程功能
(1)进给功能——F功能 F指定切削进给速度，进给功能也称F功能，其单位有两种：用G99代 码时设为进给量(mm/r)；用G98代码时设为进给速度(mm／min)。 其设定方法如下： ①设定每转进给量(mm/r) 指令格式：G99 F口口口．口口； 例如，G99 F0.3表示进给速度为0.3mm/r。加工螺纹时F的值即为 螺距。 ②设定每分钟进给速度(mm／min) 指令格式：G98 F口口口.口口； 例如，G98 F200；表示进给速度为200mm／min。 要注意开机时即为G99状态，第一次使用G99时可以不用指定， 但G98代码必须指定。
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2.3.3 数控车床的基本编程方法
(3)圆弧插补功能G02，G03 在数控车床中，G02,G03功能用于加工球面。其中G02为顺时针圆弧插 补，G03为逆时针圆弧插补
其中：X，Z为圆弧的终点坐标；U，W为终点相对于始点的距离；R为 圆弧半径，当圆弧角大于180o时R为负值，否则R为正值；I，K为圆心 在X,Z轴方向上相对于始点的坐标增量，当I，K为零时可以省赂，当I， K和R同时编入程序段时，R优先，I，K无效；F为进给速度。