1、第第4章章 數控車床的編程數控車床的編程4.1數控車床編程基礎數控車床編程基礎4.2 數控車床常用指令及基本編程方法數控車床常用指令及基本編程方法4.3 典型零件的數控車削編程舉例典型零件的數控車削編程舉例練習與思考題練習與思考題4.1數控車床編程基礎數控車床編程基礎 一、數控車床的分類一、數控車床的分類 （1）按主軸布置形式分按主軸布置形式分 1）臥式數控車床）臥式數控車床 2）立式數控車床）立式數控車床 （2）按可控軸數分按可控軸數分 1）兩軸控制）兩軸控制 2）多軸控制）多軸控制 配備了動力銑頭，不但可以進行車削，還可配備了動力銑頭，不但可以進行車削，還可以進行銑削加工。以進行銑削加工。

2、 （3）按數控系統的功能分按數控系統的功能分 1）簡易數控機床）簡易數控機床 2）經濟型數控車床）經濟型數控車床 3）全功能數控車床）全功能數控車床 4）車削中心）車削中心 5）按特殊或專門工藝性能可分為螺紋數控車床、活塞數）按特殊或專門工藝性能可分為螺紋數控車床、活塞數控車床、曲軸數控車床、數控卡盤車床、數控管子車床等多種。控車床、曲軸數控車床、數控卡盤車床、數控管子車床等多種。4.1.1 數控車床的分類與特點數控車床的分類與特點臥臥式式數數控控車車床床 它有單軸臥式和雙軸它有單軸臥式和雙軸臥式之分。由于刀架拖板臥式之分。由于刀架拖板運動很少需要手搖操作，運動很少需要手搖操作，所以刀架一般安

3、放于軸心所以刀架一般安放于軸心線后部，其主要運動范圍線后部，其主要運動范圍亦在軸心線后半部，可使亦在軸心線后半部，可使操作者易接近工件。采用操作者易接近工件。采用短床身占地小，宜于加工短床身占地小，宜于加工盤類零件。雙軸型便于加盤類零件。雙軸型便于加工零件正反面。工零件正反面。臥臥式式數數控控車車床床傾斜式床身傾斜式床身 它在水平導軌床身上布置三角形截面的床鞍。其布它在水平導軌床身上布置三角形截面的床鞍。其布局兼有水平床身造價低、橫滑板導軌傾斜便于排屑和易局兼有水平床身造價低、橫滑板導軌傾斜便于排屑和易接近操作的優點。它有小規格、中規格和大規格三種。接近操作的優點。它有小規格、中規格和大規格三

4、種。 它分單柱立式和它分單柱立式和雙柱立式數控車床。雙柱立式數控車床。采用主軸立置方式，采用主軸立置方式，適用于加工中等尺寸適用于加工中等尺寸盤類和殼體類零件。盤類和殼體類零件。便于裝卸工件。便于裝卸工件。立式立式數數控控車車床床 單單主主軸單軸單刀架刀架 雙雙主主軸雙軸雙刀架刀架 經濟經濟型型數數控控車車床床 全功能全功能數數控控車車床床 車車削中心削中心 車車削中心削中心 車削中心可在一臺車削中心可在一臺車床上完成多道工序的車床上完成多道工序的加工，從而縮短了加工加工，從而縮短了加工周期，提高了機床的生周期，提高了機床的生產效率和加工精度。若產效率和加工精度。若配上機械手，刀庫料臺配上機械

5、手，刀庫料臺和自動測量監控裝置構和自動測量監控裝置構成車加工單元，用于中成車加工單元，用于中小批量的柔性加工。小批量的柔性加工。 車銑復車銑復合中心合中心 二、數控車床的特點二、數控車床的特點 （1）數控車床可以自動完成主軸變速、主軸正反轉、主軸啟動或）數控車床可以自動完成主軸變速、主軸正反轉、主軸啟動或停止、快速移動、刀架的松開、轉位和夾緊、切削液的開關等操作。停止、快速移動、刀架的松開、轉位和夾緊、切削液的開關等操作。 （2）通過控制主軸轉速保持切削點處的恒線速度切削，可獲得一）通過控制主軸轉速保持切削點處的恒線速度切削，可獲得一致的加工表面。致的加工表面。 （3）刀架的進給必須與主軸的旋

6、轉建立聯系。）刀架的進給必須與主軸的旋轉建立聯系。 （4）由于精度和頻率的需要，主軸必須有一個較大的調速范圍。）由于精度和頻率的需要，主軸必須有一個較大的調速范圍。 （5）具有刀具補償功能和具有執行跳步指令功能。）具有刀具補償功能和具有執行跳步指令功能。 （6）采用全封閉或半封閉防護裝置可防止切屑或切削液飛出。）采用全封閉或半封閉防護裝置可防止切屑或切削液飛出。 （7）采用斜床身結構布局，排屑方便，便于采用自動排屑機。）采用斜床身結構布局，排屑方便，便于采用自動排屑機。 （8）采用了液壓卡盤，夾緊力調整方便可靠，同時也降低了操作）采用了液壓卡盤，夾緊力調整方便可靠，同時也降低了操作工人的勞動強

7、度。工人的勞動強度。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 數控車床的主要內部結構數控車床的主要內部結構4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 數控車削中心及部件數控車削中心及部件4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎三、數控車床主要功能及加工對象三、數控車床主要功能及加工對象2.2.圓弧插補圓弧插補 1 1）可形成圓弧面、倒圓、非圓曲線回轉面）可形成圓弧面、倒圓、非圓曲線回轉面 2 2）一次插補，一次走刀）一次插補，一次走刀（一）主要功能（一）主要功能 1.1.直線插補直線插補 1 1）一般在）一般在XOZXOZ平面平面 2 2）可形成內外圓柱面、圓錐面、倒角）可形成內外圓柱面、圓錐面、倒角

8、3.3.刀具補償刀具補償 1 1）可分別在）可分別在X X、Z Z方向進行位置補償，主要用于刀具磨損。方向進行位置補償，主要用于刀具磨損。 2 2）用于圓弧車刀車削以及刀尖圓弧半徑補償。）用于圓弧車刀車削以及刀尖圓弧半徑補償。4.4.車削固定循環車削固定循環 1 1）外圓粗車、精車）外圓粗車、精車 2 2）內孔粗車、精車）內孔粗車、精車 3 3）端面粗車、精車）端面粗車、精車 4 4）槽粗車、精車）槽粗車、精車 5 5）車螺紋）車螺紋5.5.恒線速度車削恒線速度車削 1 1）通過控制主軸轉速保持切削點處的切削速度恒定，）通過控制主軸轉速保持切削點處的切削速度恒定， 可獲得一致的加工表面。可獲得

9、一致的加工表面。 2 2）必須限定加工時主軸最高轉速）必須限定加工時主軸最高轉速 精密、復雜回轉體零件精密、復雜回轉體零件（二）、數控車床主要加工對象（二）、數控車床主要加工對象 1在一個程序段中，根據圖紙標注尺寸，可以是絕對值或增量在一個程序段中，根據圖紙標注尺寸，可以是絕對值或增量值編程，也可以是二者的值編程，也可以是二者的混合編程混合編程。 2由于圖紙尺寸的測量都是直徑值，因比，為了提高徑向尺寸由于圖紙尺寸的測量都是直徑值，因比，為了提高徑向尺寸精度和便于編程與測量，精度和便于編程與測量， 向脈沖當量取為向脈沖當量取為 向的一半，故直徑方向用向的一半，故直徑方向用絕對值編程時，絕對值編程

10、時， 以以直徑值表示直徑值表示。用增量編程時，以徑向實際位移量。用增量編程時，以徑向實際位移量的的2倍編程，并附上方向符號（正向省略）。倍編程，并附上方向符號（正向省略）。 3由于毛坯常用棒料或鑄鍛件，加工余量較大，所以數控車床由于毛坯常用棒料或鑄鍛件，加工余量較大，所以數控車床常具備不同形式的常具備不同形式的固定循環功能固定循環功能，可進行多次重復循環切削。，可進行多次重復循環切削。 4為了提高刀具的使用壽命和降低表面粗糙度，車刀刀尖常磨為了提高刀具的使用壽命和降低表面粗糙度，車刀刀尖常磨成半徑較小的圓弧，為此當編制圓頭車刀程序時需要對成半徑較小的圓弧，為此當編制圓頭車刀程序時需要對刀具半徑

11、進行刀具半徑進行補償補償。對具備。對具備 、 自動補償功能的機床，可直接按輪廓尺寸進行編程；自動補償功能的機床，可直接按輪廓尺寸進行編程；對不具備以上功能的機床編程時需要人工計算補償量，這種計算比較對不具備以上功能的機床編程時需要人工計算補償量，這種計算比較復雜，有時是相當繁瑣的。復雜，有時是相當繁瑣的。4.1.2 數控車床的編程特點數控車床的編程特點4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 5X、Z和和U、W分別為絕對坐標指令和增量坐標指令，其后的分別為絕對坐標指令和增量坐標指令，其后的數值為刀尖在程序段中終點的坐標位置，數值為刀尖在程序段中終點的坐標位置，X （U ）方向的脈沖當量為）方向的

12、脈沖當量為Z （W ）方向的一半。）方向的一半。 6第三坐標指令第三坐標指令I、K在不同的程序中作用也不相同。在不同的程序中作用也不相同。I、K在在圓弧切削時表示圓心相對圓弧起點的坐標位置，此時圓弧切削時表示圓心相對圓弧起點的坐標位置，此時I、K方向的脈方向的脈沖當量與沖當量與Z向一致；而在有自動循環的指令中，向一致；而在有自動循環的指令中，I、K坐標則用來表示坐標則用來表示每次循環的進刀量，此時每次循環的進刀量，此時I方向的脈沖當量與方向的脈沖當量與X方向的脈沖當量一樣方向的脈沖當量一樣為為Z方向的一半（即方向的一半（即I以二倍值編程），而以二倍值編程），而K方向的脈沖當量與方向的脈沖當量與

13、Z方向方向一致。一致。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 由于目前數控機床的形式和數控系統的種類較多，其指令代碼的由于目前數控機床的形式和數控系統的種類較多，其指令代碼的定義尚未完全統一。所以編程人員在編程之前要對數控系統的功能仔定義尚未完全統一。所以編程人員在編程之前要對數控系統的功能仔細加以研究。細加以研究。 1準備功能準備功能G指令指令 常用準備功能指令見書上，在后續的編程中將作詳細介紹。常用準備功能指令見書上，在后續的編程中將作詳細介紹。 2輔助功能輔助功能M指令指令 常用的常用的M功能簡介如下（和第功能簡介如下（和第2章一致的指令不再贅述）：章一致的指令不再贅述）： M00程序停

14、止程序停止 M01選擇停止選擇停止 M02程序結束程序結束 M03主軸正轉主軸正轉 M04主軸反轉主軸反轉 M05主軸停止主軸停止 M08切削液開切削液開 M09切削液關切削液關 M10車螺紋車螺紋45退刀退刀M11車螺紋直退刀車螺紋直退刀 M23自動螺紋倒角自動螺紋倒角 M24螺紋倒角關斷螺紋倒角關斷 注銷注銷M23代碼。代碼。 M30程序結束程序結束 M98子程序調用子程序調用4.1.3 數控系統的功能數控系統的功能4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 M99子程序結束并返回主程序子程序結束并返回主程序 M52主軸鎖緊主軸鎖緊 當執行銑削時當執行銑削時(除去除去X軸和主軸軸和主軸(C軸軸

15、)聯動或聯動或Z軸和主軸軸和主軸(C軸軸)聯動聯動)，必須使主軸固定在某一位置，這時就要用必須使主軸固定在某一位置，這時就要用M52指令。指令。 M53主軸松開，使動力從銑削軸轉回主軸主軸松開，使動力從銑削軸轉回主軸 當完成銑削以后，須確認使用當完成銑削以后，須確認使用M53指令解除了主軸的鎖緊狀態。指令解除了主軸的鎖緊狀態。 M54主軸主軸(C軸軸)離合器合上離合器合上 將動力從主軸齒輪換到將動力從主軸齒輪換到C軸齒輪準備銑削，可以控制軸齒輪準備銑削，可以控制C軸并使用軸并使用旋轉刀具進行切削，使用旋轉刀具進行切削，使用M54命令后，必須確認命令后，必須確認C軸返回參考點。軸返回參考點。 M

16、55主軸主軸(C軸軸)離合器打開離合器打開 將動力從將動力從C軸齒輪切換到主軸齒輪，通過控制執行銑削之后，一軸齒輪切換到主軸齒輪，通過控制執行銑削之后，一定要執行定要執行M55指令，并且在指令指令，并且在指令M55之前還必須使之前還必須使C軸返回一個參考軸返回一個參考點。點。 M82尾架體前進尾架體前進 M83尾架體后退尾架體后退4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 3進給功能進給功能 進給功能也稱進給功能也稱F功能，有兩種指令來指定其單位。功能，有兩種指令來指定其單位。 （1）G99設定每轉進給量（設定每轉進給量（mm/r） 格式：格式：G99 F 該指令指定在該指令指定在F后面的數值表示

17、主軸每轉一轉的刀具切削進給量（如圖后面的數值表示主軸每轉一轉的刀具切削進給量（如圖4- 1所示）或切螺紋時的螺距所示）或切螺紋時的螺距（如圖（如圖4-2所示）所示），編程時這種進給量指令方法有，編程時這種進給量指令方法有較多使用。較多使用。 （2）G98設定每分鐘進給速度（設定每分鐘進給速度（mm/min） 格式：格式：G98 F 該指令指定在該指令指定在F后面的數值表示刀具每分鐘的進給量（如圖后面的數值表示刀具每分鐘的進給量（如圖4-3所示）。所示）。G98為模態指令，在程序中指定后，直到為模態指令，在程序中指定后，直到G99被指定前一直有效。被指定前一直有效。4.1數數控控車車床床編編程程

18、基基礎礎 圖圖4-1 4-1 每轉進給每轉進給 圖圖4-2 4-2 切削螺紋中指定螺距切削螺紋中指定螺距 圖圖4-3 4-3 每分鐘進給每分鐘進給 4主軸功能主軸功能 進給功能也稱進給功能也稱S功能，用來設定主軸轉速或切削速度，有以下功能，用來設定主軸轉速或切削速度，有以下3種設定方種設定方法：法： （1）G96 恒線速度控制恒線速度控制 格式：格式：G96 S （M38或或M39） 車削直徑變化較大工件（如圖車削直徑變化較大工件（如圖4-4所示階梯軸）或做端面車削時，如果主所示階梯軸）或做端面車削時，如果主軸轉速不變，車刀越接近中心其線速度越低，是工件表面粗糙度受到較大影軸轉速不變，車刀越接

19、近中心其線速度越低，是工件表面粗糙度受到較大影響。因此可以采用恒線速度功能響。因此可以采用恒線速度功能G96來指定固定的切削速度，避免此現象。來指定固定的切削速度，避免此現象。主軸轉速連續變化主軸轉速連續變化M38設定主軸在低速范圍變化（粗加工），設定主軸在低速范圍變化（粗加工），M39設定主軸設定主軸在高速范圍變化（精加工）。在高速范圍變化（精加工）。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎圖圖4-4 4-4 車階梯軸車階梯軸 例：例：G96 S200 M03；表示主軸正轉，使切削位置刀尖的線速度；表示主軸正轉，使切削位置刀尖的線速度恒為恒為200m/min。線速度與主軸轉速的相互關系為：。線

20、速度與主軸轉速的相互關系為：4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎Dvn1000 在上述指令下，車削圖在上述指令下，車削圖4-4所示的工件時，可保持車刀在所示的工件時，可保持車刀在A、B、C各點的線速度恒定為各點的線速度恒定為200m/min，則各切削位置處主軸轉速為：，則各切削位置處主軸轉速為：min/1591min/40/2001000rrnAmin/1060min/60/2001000rrnBmin/909min/70/2001000rrnC 由上例可知，在線速度恒定下，當車較小直徑或車端面值中心時由上例可知，在線速度恒定下，當車較小直徑或車端面值中心時直徑直徑D趨于趨于0，主軸轉速趨于

21、無窮大，使得離心力太大，可能有飛車，主軸轉速趨于無窮大，使得離心力太大，可能有飛車的危險現象發生，并危及機床壽命。的危險現象發生，并危及機床壽命。為此采用恒線速度控制時，為此采用恒線速度控制時，必須必須限制主軸最高轉速。限制主軸最高轉速。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （2）G50 最高轉速限定最高轉速限定 格式：格式：G50 S G50除有坐標系設定功能外，還有主軸最高轉速設定功能，即用除有坐標系設定功能外，還有主軸最高轉速設定功能，即用S指定的數值設定主軸每分鐘的最高轉速。例如指定的數值設定主軸每分鐘的最高轉速。例如G50 S2000，表示把，表示把主軸最高轉速設定為主軸最高轉速設

22、定為2000r/min。 （3）G97 恒轉速控制恒轉速控制 格式：格式：G97 S（M38或或M39） 該指令可直接指定主軸轉速，一般用于車螺紋或工件直徑變化不該指令可直接指定主軸轉速，一般用于車螺紋或工件直徑變化不大時。大時。M38、M39的含義與在的含義與在G96中一樣。例如：中一樣。例如：G97 S800 M04；表；表示主軸以示主軸以800r/min轉速反轉。機床開機后默認為轉速反轉。機床開機后默認為G97恒轉速控制，并恒轉速控制，并可用于取消可用于取消G96恒線速度控制。恒線速度控制。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 5刀具功能刀具功能 刀具功能也稱為刀具功能也稱為T功能。功

23、能。 格式：格式：T 一般后面有四位數值，前兩位是刀具號（一般后面有四位數值，前兩位是刀具號（0116），后兩位是），后兩位是偏置器號（刀補號）（偏置器號（刀補號）（099）。）。圖圖4-5 4-5 刀具補償參數設定刀具補償參數設定4.1.4 數控車床刀具補償數控車床刀具補償4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 數控機床中刀具補償有兩種：數控機床中刀具補償有兩種：刀具位置尺寸補償刀具位置尺寸補償和和刀具半徑尺寸補償刀具半徑尺寸補償。 1刀具位置補償刀具位置補償 當采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓尺寸的零件，或同一名義尺寸的刀當采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓尺寸的零件，或同一名義尺寸的刀具因換刀

24、重調、磨損以及切削力使工件、刀具、機床變形引起工件尺寸變化具因換刀重調、磨損以及切削力使工件、刀具、機床變形引起工件尺寸變化時，為加工出合格的零件，必須進行刀具位置補償。時，為加工出合格的零件，必須進行刀具位置補償。 如圖如圖4-6所示，車床的刀架裝有不同所示，車床的刀架裝有不同尺寸的刀具。設圖示刀架的中心位置戶尺寸的刀具。設圖示刀架的中心位置戶為各刀具的換刀點，并以為各刀具的換刀點，并以l號刀具的刀尖號刀具的刀尖B點為所有刀具的編程起點。點為所有刀具的編程起點。 當換當換2號刀具加工時，號刀具加工時，2號刀具的刀號刀具的刀尖在尖在C點位置，要想運用點位置，要想運用A、B兩點的坐兩點的坐標值來

25、實現從標值來實現從C點到點到A點的運動，就必須點的運動，就必須知道知道B點和點和C點的坐標差值，利用這個差點的坐標差值，利用這個差值對值對B到到A的位移量進行修正，就能實現的位移量進行修正，就能實現從從C到到A的運動。的運動。圖圖4-6 4-6 刀具位置補償示意刀具位置補償示意4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 從以上分析可以看出，數控系統進行刀具位置補償，就是用刀補值對刀從以上分析可以看出，數控系統進行刀具位置補償，就是用刀補值對刀補建立程序段的增量值進行加修正，對刀補撤銷段的增量值進行減修正。補建立程序段的增量值進行加修正，對刀補撤銷段的增量值進行減修正。這里的這里的1號刀是標準刀，我

26、們只要在加工前輸入與標準刀的差號刀是標準刀，我們只要在加工前輸入與標準刀的差I、K就可以了。就可以了。在這種情況下，標準刀磨損后，整個刀庫中的刀補都要改變。為此，有的數在這種情況下，標準刀磨損后，整個刀庫中的刀補都要改變。為此，有的數控系統要求刀具位置補償的基準點為刀具相關點。因此，每把刀具都要輸入控系統要求刀具位置補償的基準點為刀具相關點。因此，每把刀具都要輸入I、K，其中，其中I、K是刀尖相對刀具相關點的位置差（圖是刀尖相對刀具相關點的位置差（圖4-7）。）。圖圖4-7 4-7 刀具位置補償刀具位置補償4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 2刀具半徑補償刀具半徑補償 （1）不具備刀具半徑

27、補償功能的系統補償）不具備刀具半徑補償功能的系統補償 在通常的編程中，將刀尖看作是一個點，然而實際數控切削加工中為了在通常的編程中，將刀尖看作是一個點，然而實際數控切削加工中為了提高刀尖的強度，降低加工表面粗糙度，刀尖處成圓弧過渡刃。在切削內孔、提高刀尖的強度，降低加工表面粗糙度，刀尖處成圓弧過渡刃。在切削內孔、外圓及端面時，刀尖圓弧不影響其尺寸、形狀，但在切削錐面和圓弧時，則外圓及端面時，刀尖圓弧不影響其尺寸、形狀，但在切削錐面和圓弧時，則會造成會造成過切或少切過切或少切現象（見圖現象（見圖4-8）。此時可以用刀尖半徑補償功能來消除誤）。此時可以用刀尖半徑補償功能來消除誤差。差。圖圖4-8

28、4-8 刀尖圓弧產生過切和少切的現象刀尖圓弧產生過切和少切的現象 簡易數控系統不具備半徑補償功能，因此，當零件精度要求較高且又有簡易數控系統不具備半徑補償功能，因此，當零件精度要求較高且又有圓錐或圓弧表面時，要么按刀尖圓弧中心編程，要么在局部進行補償計算，圓錐或圓弧表面時，要么按刀尖圓弧中心編程，要么在局部進行補償計算，來消除刀尖半徑引起的誤差。來消除刀尖半徑引起的誤差。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 1)按假想刀尖編程加工錐面按假想刀尖編程加工錐面 數控車床總是按數控車床總是按“假想刀尖假想刀尖”點來對刀，使刀尖位置與程序中的起刀點點來對刀，使刀尖位置與程序中的起刀點（或換刀點）重合

29、（或換刀點）重合。所謂假想刀尖如圖。所謂假想刀尖如圖4-9所示，所示，b為圓頭車刀，為圓頭車刀，P點為圓頭點為圓頭刀假想刀尖，相當于刀假想刀尖，相當于a圖中尖頭刀的刀尖點。圖中尖頭刀的刀尖點。圖圖4-9 4-9 圓頭車刀刀尖半徑和假象刀尖圓頭車刀刀尖半徑和假象刀尖4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎（a a） 補償前產生過切現象補償前產生過切現象 （b b）加入補償后的切削）加入補償后的切削圖圖4-10 4-10 圓頭車刀加工錐面補償示意圖圓頭車刀加工錐面補償示意圖 若假想刀尖加工如圖若假想刀尖加工如圖4-10所示工件輪廓所示工件輪廓AB移動，即移動，即P1P2與與AB重合，重合，并按并按A

30、B尺寸編程，則必然產生圖尺寸編程，則必然產生圖a中欠切的區域中欠切的區域ABCD，造成殘留誤差。，造成殘留誤差。因此按圖因此按圖b所示，使車刀的切削點移至所示，使車刀的切削點移至AB，并沿，并沿AB移動，從而可避免殘留移動，從而可避免殘留誤差，但這時假想刀尖軌跡誤差，但這時假想刀尖軌跡P3P4與輪廓在與輪廓在X方向和方向和Z方向分別產生誤差方向分別產生誤差X和和Z。 4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎（a a）凸圓弧加工）凸圓弧加工 （b b）凹圓弧加工）凹圓弧加工圖圖4-11 4-11 圓頭車刀加工凸凹圓弧刀補示意圖圓頭車刀加工凸凹圓弧刀補示意圖 2）按假想刀尖編程加工圓弧按假想刀尖編程

31、加工圓弧 如果按假想刀尖編程車削半徑為如果按假想刀尖編程車削半徑為R的凸凹圓弧表面的凸凹圓弧表面AB時，會出現如圖時，會出現如圖4-11所示的情況。圖中（所示的情況。圖中（a）為車削半徑為）為車削半徑為R的凸圓弧，由于的凸圓弧，由于r的存在，則的存在，則刀尖刀尖P點所走的圓弧軌跡并不是工件所要求的圓弧形狀。其圓心為點所走的圓弧軌跡并不是工件所要求的圓弧形狀。其圓心為“O”，半徑為半徑為“Rr”，此時編程人員仍按假想刀尖，此時編程人員仍按假想刀尖P點進行編程，不考慮刀尖圓點進行編程，不考慮刀尖圓弧半徑的影響，即粗實線輪廓應按圖中虛實線參數進行編程。但要求加工弧半徑的影響，即粗實線輪廓應按圖中虛實

32、線參數進行編程。但要求加工前應在刀補拔碼盤上給前應在刀補拔碼盤上給 向和向和x向分別加一個補償量向分別加一個補償量r。同理，在切削凹圓弧，。同理，在切削凹圓弧，如圖如圖4-11（b）時，則在）時，則在x向和向和z向分別減一個補償量向分別減一個補償量r。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎圖圖4-12 4-12 按刀尖圓弧中心軌跡編程按刀尖圓弧中心軌跡編程 3）按刀尖圓弧中心軌跡編程按刀尖圓弧中心軌跡編程 不具備刀具半徑補償功能的數控系統，除按假想刀尖軌跡數據編程外，不具備刀具半徑補償功能的數控系統，除按假想刀尖軌跡數據編程外，還可以按刀心軌跡編程。如圖還可以按刀心軌跡編程。如圖4-12所示手

33、柄零件是由所示手柄零件是由3段凸圓弧和凹圓弧構段凸圓弧和凹圓弧構成的，這時可用輪廓虛線軌跡所示的成的，這時可用輪廓虛線軌跡所示的3段等距線跡進行編程，即段等距線跡進行編程，即O1圓半徑圓半徑為為R1+r，O2圓半徑為圓半徑為R2+t，O3圓半徑為圓半徑為R3-r，三段圓弧的終點坐標由等，三段圓弧的終點坐標由等距的切點關系求得。這種方法編程比較直觀，常被使用。距的切點關系求得。這種方法編程比較直觀，常被使用。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （2）具有刀具半徑補償功能的系統補償）具有刀具半徑補償功能的系統補償 在現在高級的數控車床控制系統，為使編程簡單方便，數控車床一般在現在高級的數控車床

34、控制系統，為使編程簡單方便，數控車床一般都設置了刀尖圓弧半徑補償功能，而且可以根據刀尖的實際情況，選擇刀都設置了刀尖圓弧半徑補償功能，而且可以根據刀尖的實際情況，選擇刀位點軌跡，編程和補償都十分方便。對于具有刀具半徑補償功能的數控系位點軌跡，編程和補償都十分方便。對于具有刀具半徑補償功能的數控系統，在編程時，只要統，在編程時，只要按零件的實際輪廓編程按零件的實際輪廓編程即可，而不必按照刀具中心運即可，而不必按照刀具中心運動軌跡編程。使用動軌跡編程。使用刀具半徑補償指令刀具半徑補償指令，并在控制面板上手工輸入刀具半徑，并在控制面板上手工輸入刀具半徑，數控裝置便能自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具

35、中心軌跡運動。即執數控裝置便能自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。即執行刀具半徑補償后，行刀具半徑補償后，刀具自動偏離工件輪廓一個刀具半徑值刀具自動偏離工件輪廓一個刀具半徑值，從而加工出，從而加工出所要求的工件輪廓。所要求的工件輪廓。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎P P代表刀具刀位點刀，代表刀具刀位點刀，S S代表刀尖圓弧圓心代表刀尖圓弧圓心圖圖4-13 4-13 車刀形狀和方位車刀形狀和方位 1）假定刀尖位置方向）假定刀尖位置方向 圖圖4-13即是以刀架在操作者內側為例的車刀形狀和方位。箭頭表示刀即是以刀架在操作者內側為例的車刀形狀和方位。箭頭表示刀尖方向，如果按刀尖圓弧

36、中心編程，則選用尖方向，如果按刀尖圓弧中心編程，則選用L0或或L9。刀架在操作者外側時。刀架在操作者外側時L1、L6、L2分別與分別與L4、L8、L3相反，相反，L5、L7、L9、L10則不變。則不變。 典型的車刀形狀、方位和參數的關系可參考表典型的車刀形狀、方位和參數的關系可參考表4-3。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎表表4-3 4-3 典型車刀形狀、位置與參數關系典型車刀形狀、位置與參數關系走刀方向走刀方向刀位代碼刀位代碼刀尖圓弧位置刀尖圓弧位置典型車刀形狀典型車刀形狀T3T8T4T5T1T6T2T74.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎圖圖4-14 4-14 刀具補償參數偏置量輸

37、入界面刀具補償參數偏置量輸入界面 （2）刀具補償量的確定）刀具補償量的確定 對應每一個刀具補償號，都有一組偏置量對應每一個刀具補償號，都有一組偏置量X、Z、刀尖半徑補償量、刀尖半徑補償量R和和刀尖方位號刀尖方位號T。根據裝刀位置、刀具形狀確定刀尖方位號。通過機床圖。根據裝刀位置、刀具形狀確定刀尖方位號。通過機床圖4-14所示控制面板上的功能鍵所示控制面板上的功能鍵OFFSET分別設定、修改這些在刀具數據庫（分別設定、修改這些在刀具數據庫（TOOL DATA）參數，數控加工中，根據相應的指令進行調用，提高零件的）參數，數控加工中，根據相應的指令進行調用，提高零件的加工精度。加工精度。OFFSET

38、 01 O000N0040NO. X Z R T01 025.036 002.006 000.400 102 024.052 003.500 000.800 203 015.036 004.082 001.000 004 010.030 -002.006 000.602 405 002.030 002.400 000.350 306 012.450 000.220 001.008 507 004.000 000.506 000.300 6ACUTUAL POSITION （RELATIVE）U 22.400 W -10.000刀補號刀補號刀位補償刀位補償刀尖半徑大小刀尖半徑大小 假想刀尖方位假

39、想刀尖方位4.1.5 數控車床坐標系統數控車床坐標系統4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 在數控車床加工和編程時，首先應確定工件的加工原點，以建立準確的在數控車床加工和編程時，首先應確定工件的加工原點，以建立準確的加工坐標系；同時還要考慮不同尺寸對加工的影響，這些都需要通過對刀來加工坐標系；同時還要考慮不同尺寸對加工的影響，這些都需要通過對刀來解決。解決。 1對刀對刀 對刀是數控車床在加工之前必須要進行的步驟。對刀是數控車床在加工之前必須要進行的步驟。 數控車床常用的對刀方法有四種：數控車床常用的對刀方法有四種：一般試切對刀一般試切對刀、機外對刀儀對刀機外對刀儀對刀（接（接觸式）、觸式）、

40、光學對刀儀對刀光學對刀儀對刀（非接觸式）、（非接觸式）、自動對刀自動對刀。 （1）一般試切對刀）一般試切對刀圖圖4-15 4-15 一般相對位置檢測對刀一般相對位置檢測對刀4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （2）機外對刀儀對刀）機外對刀儀對刀 有的機床具有刀具探測功能，機外對刀是將刀具的刀尖與對刀儀的百分有的機床具有刀具探測功能，機外對刀是將刀具的刀尖與對刀儀的百分表測頭接觸，測量出刀具假想刀尖點到刀具臺基準之間表測頭接觸，測量出刀具假想刀尖點到刀具臺基準之間X及及Z方向的距離，方向的距離，即兩個方向的刀偏量。如圖即兩個方向的刀偏量。如圖4-16所示。所示。圖圖4-16 4-16 機外對

41、刀儀機外對刀儀4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （3）光學對刀儀對刀（）光學對刀儀對刀（ATC對刀）對刀） 這種方法是在數控機床上利用對刀顯微鏡自動地計算出車刀長度的簡稱。這種方法是在數控機床上利用對刀顯微鏡自動地計算出車刀長度的簡稱。 （4）自動對刀）自動對刀 自動對刀又叫刀具檢測功能，是利用數控系統自動精確地測量出刀具兩自動對刀又叫刀具檢測功能，是利用數控系統自動精確地測量出刀具兩個坐標方向的長度，并自動修正刀具補償值，然后直接開始加工零件。自動個坐標方向的長度，并自動修正刀具補償值，然后直接開始加工零件。自動對刀是通過刀尖檢測系統實現的，如圖對刀是通過刀尖檢測系統實現的，如圖4-1

42、7所示。所示。圖圖4-17 4-17 自動對刀自動對刀4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 2數控車床坐標系統數控車床坐標系統 數控車床是以機床主軸線方向為數控車床是以機床主軸線方向為Z軸方向，刀具遠離工件的方向為軸方向，刀具遠離工件的方向為Z軸的軸的正方向。正方向。X軸位于與工件安裝面相平行的水平面內，垂直于工件旋轉軸線的軸位于與工件安裝面相平行的水平面內，垂直于工件旋轉軸線的方向，且刀具遠離主軸軸線的方向為方向，且刀具遠離主軸軸線的方向為X軸的正方向。軸的正方向。數控車床坐標系統可分為機床坐標系統和工件坐標系統。數控車床坐標系統可分為機床坐標系統和工件坐標系統。 （1）原點、參考點和機床

43、坐標系）原點、參考點和機床坐標系 機床原點為機床上固定點。車床的機床原點定義為主軸旋轉中心線與車機床原點為機床上固定點。車床的機床原點定義為主軸旋轉中心線與車頭端面的交點，見圖頭端面的交點，見圖4-18，O點即為機床原點。點即為機床原點。 參考點也是機床上的一固定點。參考點也是機床上的一固定點。 如果以機床原點為坐標原點，建立一個如果以機床原點為坐標原點，建立一個Z軸與軸與X軸的直角坐標系，則此軸的直角坐標系，則此坐標系就稱為機床坐標系。坐標系就稱為機床坐標系。圖圖4-17 4-17 機床原點和參考點機床原點和參考點4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （2）工件原點和工件坐標系）工件原點和

44、工件坐標系 工件坐標系是在編程時使用的坐標系，所以又稱為編程坐標系。數控編工件坐標系是在編程時使用的坐標系，所以又稱為編程坐標系。數控編程時，應該首先確定工件坐標系和工件原點。程時，應該首先確定工件坐標系和工件原點。 在車床上工件原點的選擇如圖在車床上工件原點的選擇如圖4-18所示，所示，Z向應取在工件的回轉中心即向應取在工件的回轉中心即主軸的軸線上；主軸的軸線上；X向一般在左端面或右端面兩者之中選擇，即工件的原點選向一般在左端面或右端面兩者之中選擇，即工件的原點選在便于測量或對刀的基準位置，一般在主軸回轉中心與工件右端面的交點在便于測量或對刀的基準位置，一般在主軸回轉中心與工件右端面的交點O

45、上，也可選在主軸回轉中心與工件左端面的交點上，也可選在主軸回轉中心與工件左端面的交點O上；上；C軸（主軸）的運軸（主軸）的運動方向則以從機床尾架向主軸看，逆時針為動方向則以從機床尾架向主軸看，逆時針為C向，順時針為向，順時針為C向；工件向；工件坐標系（編程坐標系）也隨之建立起來了。坐標系（編程坐標系）也隨之建立起來了。圖圖4-184-18 工件坐標系工件坐標系4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （3）工件坐標系設定）工件坐標系設定 編程人員在確定起刀點的位置后，還應通過編程人員在確定起刀點的位置后，還應通過G50坐標設定指令坐標設定指令（有的機床用（有的機床用G92指令）告訴系統，刀尖相對

46、于工件原點的位置，即指令）告訴系統，刀尖相對于工件原點的位置，即設定一個工件坐標系。設定一個工件坐標系。G50是一個非運動指令，只起預置寄存作用，是一個非運動指令，只起預置寄存作用，一般作為第一條指令放在整個程序的前面。一般作為第一條指令放在整個程序的前面。 指令格式：指令格式：G50 X Z ； 當當X、Z為絕對指令時，就可直接得到刀具在當前設定工件坐標為絕對指令時，就可直接得到刀具在當前設定工件坐標中的位置。當中的位置。當X、Z為相對指令時，則指令前的刀具坐標值和當前指為相對指令時，則指令前的刀具坐標值和當前指令值相加所得的坐標值就是刀具在該坐標系中的位置。令值相加所得的坐標值就是刀具在該

47、坐標系中的位置。 執行執行G50后，系統內部即對（后，系統內部即對（、）進行記憶，并顯示在顯示）進行記憶，并顯示在顯示器上，這樣就相當于在工件內部建立了一個以工件原點為坐標原點的器上，這樣就相當于在工件內部建立了一個以工件原點為坐標原點的工件坐標系。工件坐標系。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 一下舉例說明，如圖一下舉例說明，如圖4-19所示，若工件選不同的工件原點時定義坐標系所示，若工件選不同的工件原點時定義坐標系不同。不同。圖圖4-19 4-19 工件坐標系設定設定工件坐標系設定設定坐標原點設置坐標原點設置設在工件左端面設在工件左端面設在工件右端面設在工件右端面設在卡盤端面設在卡盤端

48、面程程 序序G50 X200.0 Z180.0G50 X200.0 Z110.0G50 X200.0 Z150.0刀尖距原點距離刀尖距原點距離X=200，Z=180X=200，Z=110X=200，Z=150 由上可知，同一工件由于工件原點變了，所以程序段中的坐標尺寸也隨由上可知，同一工件由于工件原點變了，所以程序段中的坐標尺寸也隨之改變，因此，在編制加工程序前必須首先確定工件坐標系（編程坐標系）之改變，因此，在編制加工程序前必須首先確定工件坐標系（編程坐標系）和工件原點（編程原點）。和工件原點（編程原點）。表表4-4 4-4 坐標原點設置的坐標原點設置的3 3種方法種方法說明：說明：(1)在

49、執行在執行G92(G50) 前必須先對刀，通過調整機床，將刀放在程序所前必須先對刀，通過調整機床，將刀放在程序所要求的起刀點位置上。此指令并不會產生機械移動，只是讓系統要求的起刀點位置上。此指令并不會產生機械移動，只是讓系統內部用新的坐標值取代舊的坐標值，從而建立新的坐標系。內部用新的坐標值取代舊的坐標值，從而建立新的坐標系。(2) G92(G50)指令與指令與G54G59指令都是用于設定工件坐標系的，指令都是用于設定工件坐標系的， 但使用中有區別。但使用中有區別。 G92(G50)通過程序來設定、選用工件坐標系，它所設定的工件通過程序來設定、選用工件坐標系，它所設定的工件 坐標系原點與當前刀

50、具所在的位置有關，坐標系原點與當前刀具所在的位置有關，這一工件原點在機床這一工件原點在機床 坐標系中的位置是隨當前刀具位置的不同而改變的。坐標系中的位置是隨當前刀具位置的不同而改變的。G54G59通過通過MDI在設置參數方式下設定工件坐標系，一旦在設置參數方式下設定工件坐標系，一旦 設定，工件原點在機床坐標系中的位置是不變的，它與刀具當設定，工件原點在機床坐標系中的位置是不變的，它與刀具當 前位置無關，除非再通過前位置無關，除非再通過MDI方式修改。方式修改。常見錯誤見錯誤：p 當執當執行程序段G92 X10 Y10時時，常會認為會認為是刀具在運運行程序后到達達X10 Y10 點上。其實實，G

51、92指令程序段只是設設定工件坐標標系，并并不產產生任何動動作，這時這時刀具已在加工坐標標系中的 X10 Y10點上。p G54G59指令程序段可以和G00、G01指令組組合，如G54 G01 X10 Y10時時，運動運動部件在選選定的工件坐標標系中進進行移動動。無論論刀具當當前點在哪哪里，它它都會會移動動到加工坐標標系中的X10 Y10點上。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （4）絕對編程法和增量編程法）絕對編程法和增量編程法 X軸和軸和Z軸移動量的指令方法有絕對指令和增量指令兩種。軸移動量的指令方法有絕對指令和增量指令兩種。 1）絕對值編程）絕對值編程 絕對值編程是根據預先設定的編程原

52、點計算出絕對值坐標尺寸絕對值編程是根據預先設定的編程原點計算出絕對值坐標尺寸（各軸移動到終點的坐標值）進行編程的一種方法。用地址（各軸移動到終點的坐標值）進行編程的一種方法。用地址X、Z進進行編程（行編程（X為直徑值）。為直徑值）。 2）增量值編程）增量值編程 增量值編程是用相對于前一個位置的坐標值（各軸的位移量）直增量值編程是用相對于前一個位置的坐標值（各軸的位移量）直接編程的方法。用接編程的方法。用U、W的正負由行程方向確定。的正負由行程方向確定。 3）混合編程）混合編程 絕對值編程與增量值編程混合起來進行編程的方法。編程時也必絕對值編程與增量值編程混合起來進行編程的方法。編程時也必須先設

53、定編程原點。須先設定編程原點。4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 4）編程舉例）編程舉例 如如4-20所示，采用上述三種不同方法編程時程序如下：所示，采用上述三種不同方法編程時程序如下：圖圖4-20 4-20 工件坐標系設定設定工件坐標系設定設定4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 4）編程舉例）編程舉例 如如4-20所示，采用上述三種不同方法編程時程序如下：所示，采用上述三種不同方法編程時程序如下：圖圖4-20 4-20 工件坐標系設定設定工件坐標系設定設定（a）絕對值編程）絕對值編程N04 G01 X30.0 Z0 F60；N05 X40.0 Z-25.0；N06 X60.0 Z-4

54、0.0；（b）增量值編程）增量值編程: N05 G01 U10. W-25. F60；N06 U20. W-15.0；（c）混合編程）混合編程N05 G01 U10. W-25. F60；N06 X60. W-15.0；4.1數數控控車車床床編編程程基基礎礎 （5）直徑編程法和半徑編程法）直徑編程法和半徑編程法 編制軸類工件的加工程序時，因其截面為圓形，所以尺寸有直徑指定和編制軸類工件的加工程序時，因其截面為圓形，所以尺寸有直徑指定和半徑指定兩種方法，采用哪種方法要由系統的參數決定。采用直徑編程時稱半徑指定兩種方法，采用哪種方法要由系統的參數決定。采用直徑編程時稱為直徑編程法；采用半徑編程時稱

55、為半徑編程法。為直徑編程法；采用半徑編程時稱為半徑編程法。 在車削加工的數控程序中，在車削加工的數控程序中，X軸的坐標值取為零件圖樣上的直徑值，如軸的坐標值取為零件圖樣上的直徑值，如圖圖4-21所示：圖中所示：圖中A點的坐標值為（點的坐標值為（30，80），），B點的坐標值為（點的坐標值為（40，60）。）。采用直徑尺寸編程與零件圖樣中的尺寸標注一致，這樣可避免尺寸換算過程采用直徑尺寸編程與零件圖樣中的尺寸標注一致，這樣可避免尺寸換算過程中可能造成的錯誤，給編程帶來很大方便。中可能造成的錯誤，給編程帶來很大方便。圖圖4-21 4-21 直徑編程法直徑編程法4.2 數控車床常用指令及基本編程方法

56、數控車床常用指令及基本編程方法 不同的數控系統，其指令功能也不相同。不同的數控系統，其指令功能也不相同。表表4-5以以FANUC 0i、SIMENS 802S、FAGOR 8055T、華中世紀星、華中世紀星HNC-21/22T等系統為例介紹數控車床的等系統為例介紹數控車床的常用常用G指令，輔助功能指令，輔助功能M指令見本章第一節。指令見本章第一節。4.2.1 數控車床的常用指令數控車床的常用指令代碼代碼FANUC 0iFANUC 0iSIMENS 802SSIMENS 802SFAGOR 8055TFAGOR 8055THNC-21/22THNC-21/22TG00G00G01G01G02G0

57、2G03G03G04G04G05G05快速點定位快速點定位直線插補直線插補順時針圓弧插補順時針圓弧插補逆時針圓弧插補逆時針圓弧插補延遲延遲( (暫停暫停) ) 中間點圓弧插補中間點圓弧插補 圓角過渡圓角過渡 G06G06G07G07G08G08絕對圓心坐標絕對圓心坐標方角過渡方角過渡圓弧切于前一路徑圓弧切于前一路徑G09G09G10G10G11G11G12G12G13G13準確定位準確定位可編程數據輸入可編程數據輸入取消取消G10G10三點定義圓弧三點定義圓弧圖像鏡像取消圖像鏡像取消對對X X軸鏡像軸鏡像對對Y Y軸鏡像軸鏡像對對Z Z軸鏡像軸鏡像G20G20G21G21英制輸入英制輸入公制輸

58、入公制輸入定義工作區下限定義工作區下限定義工作區上限定義工作區上限 表表4-5 4-5 不同數控系統常用指令表不同數控系統常用指令表后續指令表見書后續指令表見書 1快速點定位（快速點定位（G00） 格式：格式：G00 X(U) _Z(W) _； 例如：圖例如：圖4-22所示，表示刀具從起點所示，表示刀具從起點A快速運動到目標點快速運動到目標點B。 其絕對編程方式編程為：其絕對編程方式編程為：G00 X 60.0 Z 6.0； 其增量編程方式編程為：其增量編程方式編程為：G00 U 60.0 W-84.0；4.2.2 數控車床基本編程方法數控車床基本編程方法4.2 數數控控車車床床常常用用指指令

59、令及及基基本本編編程程方方法法圖圖4-22 G004-22 G00快速進刀快速進刀注意：1）G00移動動速度是機床設設定的空行程速度，程序段中F對對G00指令無效。2）車車削時時，快速定位目標標點不能直接選選在工件上，一般要離開開工件12mm。3）有的數數控系統統用G00編編程時時，也可以寫寫成G0。類類似地，像G01、G02、等指令，前面的0均可省略。 由于運動軌跡不確定，所以使用由于運動軌跡不確定，所以使用G00指令時要注意刀指令時要注意刀具是否和工件及夾具發生干涉，忽略這一點，就容易發具是否和工件及夾具發生干涉，忽略這一點，就容易發生碰撞，而在快速狀態下的碰撞更加危險。生碰撞，而在快速狀

60、態下的碰撞更加危險。 指令刀具先沿一個軸運動，再沿另一個軸運動。指令刀具先沿一個軸運動，再沿另一個軸運動。 2直線插補（直線插補（G01） （1）直接用法）直接用法 G01指令命令刀具在兩坐標或三坐標間以指令命令刀具在兩坐標或三坐標間以F指令的進給速度進行直線插指令的進給速度進行直線插補運動。補運動。 格式：格式：G01 X（U） Z（W） F ；4.2 數數控控車車床床常常用用指指令令及及基基本本編編程程方方法法 （a a） （b b） （c c） 圖圖4-23 4-23 直線插補直線插補 a) a)縱切縱切 b)b)橫切橫切 c)c)錐切錐切圖圖a指令為：指令為：G01 Z-10.0 F0