【正文】 第 5章 數(shù)控車床的編程與操作 （時(shí)間： 4次課， 8學(xué)時(shí)） 第 5章 數(shù)控車床的編程與操作 ? 教學(xué)目標(biāo)： ? 了解數(shù)控車削編程的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)數(shù)控系統(tǒng)的常用指令與代碼。掌握數(shù)控車床常用系統(tǒng)的規(guī)則及方法。尤其是循環(huán)指令的編程規(guī)則和方法。通過對數(shù)控車床的操作面板、操作步驟和方法的介紹，學(xué)會(huì)對數(shù)控車床的操作與零件加工。 第 5章 數(shù)控車床的編程與操作 ? 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)： ? 數(shù)控加工指令的特點(diǎn)。 ? 簡單循環(huán)指令。 ? 刀具補(bǔ)償指令。 ? CKA6150車床的面板功能，操作方法及步驟。 ? CJK6130數(shù)控車削系統(tǒng)操作面板及功能簡介。 第 5章 數(shù)控車床的編程與操作 ? 數(shù)控車床的編程特點(diǎn) ? 數(shù)控車床編程指令 ? 數(shù)控車床的基本操作 ? CJK6130數(shù)控車床系統(tǒng)操作面板及功能介紹 (華中世紀(jì)星 ) ? 實(shí)訓(xùn) ? 習(xí) 題 數(shù)控車床的編程特點(diǎn) ? 數(shù)控車床編程坐標(biāo)系的建立 ? 數(shù)控車床的編程特點(diǎn) 數(shù)控車床的編程特點(diǎn) ? 數(shù)控車床主要用于軸類、盤類回轉(zhuǎn)體零件的加工，以臥式數(shù)控車床的使用最為廣泛，本章主要討論臥式車床的程序編制。 數(shù)控車床編程坐標(biāo)系的建立 ? 數(shù)控加工中，對工件的加工是建立在一定的坐標(biāo)系上進(jìn)行的，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系分為機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。 ? 1. 機(jī)床坐標(biāo)系 ? 是以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)建立起來的一個(gè) Z軸與 X軸的直角坐標(biāo)系，車床的機(jī)床原點(diǎn)為車床上的一個(gè)固定點(diǎn)，車床的機(jī)床原點(diǎn)定義為主軸旋轉(zhuǎn)中心線與卡盤后端面的交點(diǎn)，如圖。機(jī)床原點(diǎn)在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來。 ? 2. 參考點(diǎn) ? 參考點(diǎn)也是機(jī)床上的一固定點(diǎn)，其位置由 Z向與 X向的機(jī)械擋塊或行程開關(guān)來確定，如圖。 ? 3. 工件坐標(biāo)系 ? 工件圖樣上存在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)，其主要尺寸是以此點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注的，該基點(diǎn)稱為工件原點(diǎn)。以工件原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立一個(gè) Z軸和 X軸的直角坐標(biāo)系成為工件坐標(biāo)系 (也稱編程坐標(biāo)系 )。 ? 加工工件時(shí)在車床上要建立一個(gè)與編程坐標(biāo)系對應(yīng)的工件原點(diǎn)，在車床上工件的原點(diǎn)可以選擇在工件左端面、右端面等位置，工件坐標(biāo)系的 Z軸一般與主軸軸線重合， X軸隨工件原點(diǎn)位置不同而不同。 ? 工件坐標(biāo)系應(yīng)與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)方向一致， X軸對應(yīng)徑向， Z軸對應(yīng)軸向， C軸 (主軸 )的運(yùn)動(dòng)方向則以從機(jī)床尾架向主軸看，逆時(shí)針為 +C向，順時(shí)針為 C向，如圖 。 數(shù)控車床編程坐標(biāo)系的建立 圖 機(jī)床原點(diǎn)和參考點(diǎn) 圖 機(jī)床原點(diǎn)和參考點(diǎn) 數(shù)控車床編程坐標(biāo)系的建立 圖 車床上工件坐標(biāo)系 數(shù)控車床的編程特點(diǎn) ? (1) 數(shù)控車床工件坐標(biāo)的設(shè)定大都使用準(zhǔn)備功能 G50完成，也可以用 G54～G59預(yù)置工件坐標(biāo)系， G50與 G54～ G59不能出現(xiàn)在同一程序段中，否則 G50會(huì)被 G54～ G59取代。 ? (2) 在程序段中，坐標(biāo)值可以用絕對值或增量值，或二者混合編程。用坐標(biāo)地址 X、 Z為絕對編程方式，使用坐標(biāo)地址 U、 W時(shí)為增量編程方式。一般情況下，利用自動(dòng)編程軟件編程時(shí)，通常采用絕對值編程。 ? (3) 數(shù)控車床的編程有直徑、半徑兩種方法，直徑編程是指 X軸上的有關(guān)尺寸為直徑值，半徑編程是指 X軸上的有關(guān)尺寸為半徑值。采用直徑編程比較方便，F(xiàn)ANUCOi數(shù)控機(jī)床是采用直徑編程。 ? (4) 數(shù)控機(jī)床上的加工的工件常用棒料或鍛件作為毛坯，加工余量較大，為簡化程序，一般情況下，數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)中都有車外圓、車端面和車螺紋等不同形式的循環(huán)功能。 ? (5) 數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)中都有刀具補(bǔ)償功能 (G42/G41)，在加工過程中，對刀具位置的變化、刀具幾何形狀的變化及刀尖半徑的變化，都無需更改加工程序，只要將變化的尺寸或圓弧半徑輸入到存儲器中，刀具便能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，這類機(jī)床可以直接按工件的輪廓編程。 數(shù)控車床編程指令 ? 工件坐標(biāo)系的設(shè)定指令 ? S、 F和 T指令 ? 基本加工類指令 ? 螺紋加工指令 ? 簡單循環(huán)指令 ? 復(fù)合循環(huán)指令 ? 刀具補(bǔ)償類指令 ? 子程序指令 ? 車削編程實(shí)例 數(shù)控車床編程指令 ? 數(shù)控車床常用的功能指令有準(zhǔn)備功能指令、輔助功能指令、刀具指令、主軸轉(zhuǎn)速功能指令、進(jìn)給功能指令。數(shù)控車床的種類不同，系統(tǒng)的指令也不盡相同。 ? 下面介紹以 BEIJINGFANUC0i系統(tǒng)為例介紹數(shù)控車削系統(tǒng)的功能指令，表 BEIJINGFANUC0i系統(tǒng)常用 G指令，表 BEIJINGFANUC0i系統(tǒng)輔助 M指令。 數(shù)控車床編程指令 G代碼 A. 組 功 能 G代碼 A. 組 功 能 G00 01 快速定位 G65 00 調(diào)用宏指令 G01 直線插補(bǔ) (切削進(jìn)給 ) G70 精加工循環(huán) G02 圓弧插補(bǔ) (順時(shí)針 ) G71 外圓粗循環(huán) G03 圓弧插補(bǔ) (逆時(shí)針 ) G72 端面粗車循環(huán) G04 00 暫停 G73 多重車削循環(huán) G10 可編程數(shù)據(jù)輸入 G74 排屑鉆端面孔 G11 可編程數(shù)據(jù)輸入方式取消 G75 外徑 /內(nèi)徑鉆孔循環(huán) G20 06 英制輸入 G76 多頭螺紋循環(huán) G21 米制輸入 G80 10 固定鉆循環(huán)取消 G27 00 返回參考點(diǎn)檢查 G83 鉆孔循環(huán) G28 返回參考點(diǎn)位置 G84 攻絲循環(huán) G32 01 螺紋切削 G85 正面鏜循環(huán) G34 變螺距螺紋切削 G87 側(cè)鉆循環(huán) G36 00 自動(dòng)刀具補(bǔ)償 X G88 側(cè)攻絲循環(huán) G37 自動(dòng)刀具補(bǔ)償 Z G89 側(cè)鏜循環(huán) G40 07 取消半徑補(bǔ)償 G90 01 外徑 /內(nèi)徑循環(huán) G41 刀尖半徑左補(bǔ)償 G92 螺紋車削循環(huán) G42 刀尖半徑右補(bǔ)償 G94 端面車削循環(huán) G50 00 坐標(biāo)系設(shè)定或主軸最大速度設(shè)定 G96 02 恒表面切削速度控制 G52 局部坐標(biāo)系設(shè)定 G97 恒表面切削速度控制取消 G53 機(jī)床坐標(biāo)系設(shè)定 G98 05 每分鐘進(jìn)給 G54～ G59 14 選擇工件坐標(biāo)系 1～ 6 G99 每轉(zhuǎn)進(jìn)給 數(shù)控車床編程指令 表 BEIJINGFANUCOi系統(tǒng)輔助 M指令 功 能 用 途 M00 程序暫停，可用 NC啟動(dòng)命令 (CYCLE START)使程序繼續(xù)運(yùn)行 M01 計(jì)劃暫停，與 M00作用相似，但 M01可以用機(jī)床“任選停止”按鍵選擇是否有效 M02 該指令編在程序的最后一條，表示執(zhí)行完程序內(nèi)所有指令后，主軸停止、進(jìn)給停止、切 削液關(guān)閉，機(jī)床處于復(fù)位狀態(tài) M03 主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn) M04 主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) M05 主軸旋轉(zhuǎn)停止 M08 M09 冷卻液開，冷卻液關(guān) M30 程序停止，程序復(fù)位到起始位置 工件坐標(biāo)系的設(shè)定指令 ? 1. 用 G50設(shè)定工件坐標(biāo)系 ? 對于刀架后置式 (刀架活動(dòng)范圍主要在回轉(zhuǎn)軸心線的后部 )的車床來說，X軸正向是由 軸心指向后方，如圖 (a)所示；而對于刀架前置式的車床來說， X軸的正向應(yīng)是由軸心指向前方，如圖 (b)所示。由于車削加工是圍繞主軸中心前后對稱的，因此無論是前置式還是后置式， X軸指向前后對編程來說并無多大差別。為適應(yīng)笛卡爾坐標(biāo)習(xí)慣，編程繪圖時(shí)都按如圖 (a)所示后置式的方式表示 (從俯視方向看 )，機(jī)床坐標(biāo)系在進(jìn)行回參考點(diǎn)操作后便開始在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)建立了。 ? 格式： G50 X__ Z__ ? 說明： X、 Z的值是起刀點(diǎn)相對于加工原點(diǎn)的位置。 G50使用方法與 G92類似。 ? 在數(shù)控車床編程時(shí)，所有 X坐標(biāo)值均使用直徑值。 ? 例如：按圖 。 ? G50 X180 。 工件坐標(biāo)系的設(shè)定指令 圖 刀架的位置 工件坐標(biāo)系的設(shè)定指令 圖 G50建立坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系的設(shè)定指令 ? 2. 預(yù)置工件坐標(biāo)系 G54～ G59 ? 具有參考點(diǎn)設(shè)定功能的機(jī)床還可用工件零點(diǎn)預(yù)置 G54～ G59指令來代替 G50建立工件坐標(biāo)系。它是先測定出欲預(yù)置的工件原點(diǎn)相對于機(jī)床原點(diǎn)的偏置值，并把該偏置值通過參數(shù)設(shè)定的方式預(yù)置在機(jī)床參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，因而該值無論斷電與否都將一直被系統(tǒng)所記憶，直到重新設(shè)置為止。當(dāng)工件原點(diǎn)預(yù)置好以后，便可用“ G54 G00 X_ Z_；”指令讓刀具移到該預(yù)置工件坐標(biāo)系中的任意指定位置。不需要再通過試切對刀的方法去測定刀具起刀點(diǎn)相對于工件原點(diǎn)的坐標(biāo)，也不需要再使用 G50指令了。很多數(shù)控系統(tǒng)都提供 G54～ G59指令，完成預(yù)置 6個(gè)工件原點(diǎn)的功能。 ? G54～ G59與 G50之間的區(qū)別是：用 G50時(shí)，后面一定要跟坐標(biāo)地址字；而用 G54～ G59時(shí)，則不需要后跟坐標(biāo)地址字，且可單獨(dú)作一行書寫。若其后緊跟有地址坐標(biāo)字，則該地址坐標(biāo)字是附屬于前次移動(dòng)所用的模態(tài) G指令的，如 G00， G01等。用 G54等設(shè)立工件原點(diǎn)可在【數(shù)據(jù)設(shè)定】 |【零點(diǎn)偏置】菜單中進(jìn)行。在運(yùn)行程序時(shí)若遇到 G54指令，則自此以后的程序中所有用絕對編程方式定義的坐標(biāo)值均是以 G54指令的零點(diǎn)作為原點(diǎn)的。直到再遇到新的坐標(biāo)系設(shè)定指令，如 G50、 G55～ G59等后，新的坐標(biāo)系設(shè)定將取代舊的。G54建立的工件原點(diǎn)是相對于機(jī)床原點(diǎn)而言的，在程序運(yùn)行前就已設(shè)定好而在程序運(yùn)行中是無法重置的， G50建立的工件原點(diǎn)是相對于程序執(zhí)行過程中當(dāng)前刀具刀位點(diǎn)的?？赏ㄟ^編程來多次使用 G50而重新建立新的工件坐標(biāo)系。 S、 F和 T指令 ? 1. 主軸轉(zhuǎn)速功能設(shè)定 ? 主軸功能指令由地址碼 S和其后面的若干數(shù)字組成，單位為 r/min、 m/min。 ? 例如： S1000表示主軸的轉(zhuǎn)速為 1000r/min。 ? 主軸轉(zhuǎn)速功能還有恒表面切削速度的控制、恒轉(zhuǎn)速控制，主軸最大速度控制，適用于具有主軸無級調(diào)速的數(shù)控機(jī)床。 ? (1) 恒表面切削速度的控制指令 G96(模態(tài)指令 ) ? 格式： G96S___ ? 說明：線速度的單位為 m/min。 ? 在切削過程中，如果主軸的轉(zhuǎn)速保持不變，則隨著加工零件的直徑減小，切削速度變小，影響切削質(zhì)量，采用此功能可使選擇的最佳切削速度保持不變。 ? (2) 恒表面切削速度的控制取消指令 G97 ? 格式： G97S___ ? 說明：主軸轉(zhuǎn)速單位為 r/min。 ? 該指令設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速并取消恒線速度控制。 ? (3) 主軸最高速度限制指令 G50 (模態(tài)指令 ) ? 格式： G50 S___ ? 單位： r/min。 ? 采用該指令可以限制執(zhí)行恒線速度指令時(shí)的最大主軸轉(zhuǎn)速，即主軸的轉(zhuǎn)速被限制在一個(gè)最大值的范圍內(nèi)，可以防止主軸的轉(zhuǎn)速過高，離心力過大，產(chǎn)生危險(xiǎn)及影響機(jī)床的壽命。 ? 例：設(shè)定主軸的轉(zhuǎn)速。 ? G96S100。 線速度恒定，切削速度 100m/min ? G50S2023。 設(shè)定主軸的最高轉(zhuǎn)速為 2023r/min ? G97S500。 取消線速度恒定功能，主軸的轉(zhuǎn)速 500r/min S、 F和 T指令 ? 2. 進(jìn)給功能設(shè)定 (G9 G9 G04) ? 進(jìn)給速度可用兩種方式指定。 ? (1) 每分鐘進(jìn)給量 G98(模態(tài)指令 ) ? 格式： G98 F__ ? 說明：單位為 mm/min。 ? 指定 G98后，在 F后用數(shù)值直接指定刀具每分鐘的進(jìn)給量。 ? (2) 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 G99 (模態(tài)指令 ) ? 格式： G99 F__ ? 說明：單位為 mm/r。 ? 指定 G99后，在 F后用數(shù)值直接指定刀具每轉(zhuǎn)的刀具進(jìn)給量。 G99為數(shù)控車床的初始狀態(tài)。 ? (3) 停刀功能 (G04)(非模態(tài) ) ? 格式： G04 P… 后跟整數(shù)值，單位 ms(毫秒 )。 ? 或 G04 X ( U )… 后跟帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)，單位 s(秒 )。 ? 由于在兩個(gè)不同的軸進(jìn)給程序段轉(zhuǎn)換時(shí)存在各軸的自動(dòng)加減速調(diào)整，可能導(dǎo)致刀具在拐角處的切削不完整。如果拐角精度要求很嚴(yán)，其軌跡必須是直角時(shí)，應(yīng)在拐角處使用暫停指令。按指令的時(shí)間延遲執(zhí)行下個(gè)程序段。 ? 例如：欲停留 ，程序段為： ? G04 。 ? 或： G04 P1200。 S、 F和 T指令 ? 3. 刀具功能指令 T(模態(tài)指令 ) ? 格式： T __ __ __ __ ? 說明：選擇刀具及刀具補(bǔ)償，地址字 T后接四位數(shù)字，前兩位是刀具號 (00～ 99)，后兩位是刀具補(bǔ)償值組別號。例如： ? T0202表示選擇第二號刀具，二號偏置量。 ? T0300表示選擇第三號刀具，刀具偏置取消。 ? 刀具號與刀具補(bǔ)償號不必相同，但為了方便一般選擇相同。刀具補(bǔ)償值一般作為參數(shù)設(shè)定并由手動(dòng)輸入 (MDI)方式輸入數(shù)控裝置。 基本加工類指令