考点3 数控车床编程知识《数控加工工艺与编程》四川省（对口招生）智能制造类 知识点讲解

四川省智能制造类对口高考复习讲义 《数控加工工艺与编程》 考点3 数控车床编程知识 ■考纲要求 1.掌握数控车程序编制的基本概念、编程格式。 2.熟悉数控车削编程的常用编程指令，能根据工艺要求编写合格的车削加工程序。 ■知识网络 一、知识树 图5-3-1 数控车床编程基本知识树 图5-3-2 数控车床编程常用代码知识树 二、重点知识梳理 （一）数控编程的内容及步骤 表5-3-1 数控编程的主要内容 序号 内容 说明 1 分析零件图样，确定工艺过程 要根据图样中零件的形状、尺寸、技术要求选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数，正确选择对刀点换刀点，减少换刀次数 2 数值计算 计算零件粗精加工的运动轨迹。当零件图样坐标系与编程坐标系不一致时，需要对坐标进行换算。对于形状比较简单的零件(直线和圆弧组成的零件)的轮廓加工，需要计算出几何元素的起点终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值 3 编写零件加工程序 根据数控系统的功能指令代码及程序段格式，编写加工程序单，填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡、数控刀具卡、数控加工程序单等 4 输入程序 手动输入数据或通过计算机传输程序至机床数控系统 5 程序校验与首件试切 在数控仿真系统上仿真加工过程，空运行观察走刀路线是否正确，但这只能检验出运动是否正确，不能检验出被加工零件的加工精度。因此，有必要进行零件的首件试切 （二）数控车编程常用的指令 表5-3-2 数控车编程常用的G指令 序号 常用指令 含义及格式 1 G00 快速点定位，格式：G00 X（U） Z（W） ； 2 G01 直线插补，格式：G01 X（U） Z（W） F ； 3 G02 顺时针圆弧插补，格式：G02 X（U） Z（W） R F ； 4 G03 逆时针圆弧插补，格式：G03 X（U） Z（W） R F ； 5 G20 英制输入 6 G21 米制输入 7 G28 返回参考点 8 G32 单行程螺纹切削，格式：G32 X（U） Z（W） F Q ； 9 G40 取消刀具半径补偿 10 G41 刀具半径左补偿 11 G42 刀具半径右补偿 12 G70 精加工循环，格式：G70 P Q F ； 13 G71 外圆/内孔粗加工复合循环，格式：G71 U R ； G71 P Q U W F ； 14 G72 端面粗加工循环，格式：G72 W R ； G72 P Q U W F ； 15 G73 固定形状粗加工循环，格式：G73 U W R ； G73 P Q U W F ； 16 G90 外圆/内孔粗加工单一固定循环， 圆柱面车削格式：G90 X（U） Z（W） F ； 圆锥面车削格式：G90 X（U） Z（W） R F ； 17 G92 螺纹切削循环，格式：G92 X（U） Z（W） F ； G92 X（U） Z（W） R F ； 18 G94 端面切削循环，格式：G94 X（U） Z（W） K F ； 19 G96 恒主轴线速度控制 20 G97 取消恒表面速度控制 21 G98 每分进给 22 G99 每转进给 表5-3-3 数控车编程常用的M指令 序号 常用指令 含义及格式 1 M00 程序停止 2 M01 程序有条件停止 3 M02 程序结束 4 M03 主轴正转 5 M04 主轴反转 6 M06 更换刀具 7 M08 切削液开 8 M09 切削液关 9 M30 程序结束并返回程序起点 10 M98 子程序调用 11 M99 子程序结束 二、相关知识梳理 （一）数控车床编程的基本知识 1.数控车床的坐标系 （1）坐标系的建立 对于数控机床坐标轴名称及其正负方向,我国已制定了GB/T 19660-2005《工业自动化系统与集成机床数值控制坐标系和运动命名》标准，它与ISO标准相同。标准坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系，如图5-3-3所示。 在坐标系中车床主轴纵向是Z轴，平行于横向运动方向为X轴，车刀远离零件的方向为正向，接近零件的方向为负向。卧式车床坐标系如图5-3-4所示。 图5-3-3 右手笛卡尔直角坐标系 图5-3-4 卧式车床坐标系 （2）编程坐标系与编程原点 为了方便编程,首先要在零件图上适当地选定一个编程原点,该点应尽量设置在零件的工艺基准与设计基准上，并以这个原点作为坐标系的原点，再建立一个新的坐标系 ,称为编程坐标系或零件坐标系。 编程坐标系用来确定编程和刀具的起点。在数控车床上，编程原点一般设在零件右端面与主轴回转中心线交点上，如图所示；也可设在零件的左端面与主轴回转中心线交点上，如图5-3-5所示。坐标系以机床主轴方向为Z轴方向，刀具远离零件的方向为Z轴的正方向。X轴位于水平面且垂直于零件旋转轴线的方向，刀具远离主轴轴线的方向为X轴正向。 图5-3-5 编程原点及零件坐标系 （二）数控车床编程的方法 1.手工编程 手工编程是指零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、程序输入及程序校验等均由人工完成。 2.自动编程 自动编程是指借助数控自动编程系统由计算机来辅助生成加工程序，常用软件有Mastercam、UG、Pro/E、CAXA等。 （三）数控车床编程规则 1.直径编程和半径编程 （1）直径编程 在绝对坐标方式编程中，值为零件的直径值；在增量坐标方式编程中，X为刀具径向实际位移量的两倍。由于零件在图样上的标注及测量多为直径值，所以大多数数控车削系统采用直径编程。常见FANUC系统采用直径编程。 （2）半径编程 采用半径编程时，X值为零件半径值或刀具实际位移量。 2.绝对值与增量值编程 （1）绝对值编程 根据事先预定的编程原点计算出绝对坐标值坐标尺寸进行编程的一种方法，即程序中的终点是相对于程序原点的(也就是刀具运动位置的坐标值表示为相对坐标原点的距离)。 （2）增量值编程 根据与前一个位置的坐标值增量表示的一种编程方法，即程序中的终点坐标是相对于起点而言的(也就是目标点绝对坐标值与当前点绝对坐标值的差值)。增量编程时U、W表示X轴、Z轴的坐标值，当行程方向与工件坐标轴方向一致时，则为正值，反之则为负。 在一个程序段中可采用绝对坐标方式或增量坐标方式编程，也可采用两者混合编程，编程中可根据图样尺寸的标注方式及加工精度要求选用。 （四）数控车床编程的主要步骤 图5-3-6 数控车床编程的主要步骤 （五）数控车床加工程序 1.数控车床程序结构 一个完整的程序，一般由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。 2.程序段格式 现在最常用的是可变程序段格式。每个程序段由若干个地址字构成，而地址字又由表示地址字的英文字母、特殊文字和数字构成，见表5-3-4。 表5-3-4 可编程序段格式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N G X U Y V Z W I J K R F S T M 程序段号 准备功能 坐标尺寸字 进给功能 主轴功能 刀具功能 辅助功能 例如：N50 G01 X30 Z40 F100 说明： （1）程序段中字的排列顺序并不严格，只是为了方便程序编辑与修改，按照上述格式顺序书写。 （2）没有必要的功能字符可以省略。 （3）有些字属于模态指令（模态指令是指一经使用，便一直有效，直到被同组的其他代码取代为止），所以，由前面程序段指定的某些G、F、S、T、M功能在本程序段有效时，可以省略。 （4）坐标值中可只写有效数字，省略前置零。 （5）程序段号也可以由数控系统自动生成，也可以由编程人员定义。 （六）刀尖圆弧半径补偿 1.刀尖圆弧半径补偿的概念 刀具车削过程中，刀具切削圆弧或锥面时实际切削点是过渡刃圆弧与工件轮廓表面的切点。因此，实际编程和对刀时，是以图b中点P为刀位点。 图5-3-7 带圆弧刀具及其切削位置 车削锥面时，实际切削点与点P之间在X、Z轴方向都存在位置偏差，以点P编程的轨迹P1P2为零件轮廓线（实线），刀尖圆弧实际切削轨迹为图中虚线，两者产生欠切误差δ。 图5-3-8 车圆锥产生偏差 在加工中，刀具实际切削点的位置，随着加工表面不同而变化，但不管如何变化，刀尖圆弧的圆心始终与实际切削点保持一个刀尖圆弧半径值，故采用刀尖圆弧圆心作为刀位点进行编程。 在加工前，通过数控系统可使刀具按指定方位偏离一个刀具半径值，这样刀具实际切削的轨迹即为零件轮廓线的轨迹，该功能称为刀尖圆弧半径补偿。 图5-3-9 刀具不经补偿原理 2.刀具半径补偿的方法 （1）在加工前，通过机床数控系统的操作面板向系统存储器中输入刀具半径补偿的相关参数； （2）编程时，按零件轮廓编程，并在程序中采用刀具半径补偿指令。 3.刀具半径补偿指令：G41、G42、G40 1） G41、G42、G40指令格式： 其中： X、Z 为建立（G41、G42）或取消（G40）刀具补偿程序段中，刀具移动的终点坐标。 图5.3.10 刀架前置情况下G41和G42的用法 2）G41、G42、G40指令说明： ①G41、G42、G40指令与G01、G00指令可在同程序段出现，通过直线运动建立或取消刀补； ②G41、G42、G40为模态指令； ③G41、G42 不能同时使用，即在程序中，前面程序段有了G41就不能继续使用G42，必须先用G40指令解除G41刀补状态后，才可使用G42刀补指令。 （七）编程举例 1.如图5-3-11所示工件，粗加工后留下1mm精加工余量，利用直线插补指令完成精车倒角及外圆轮廓的加工程序。 图5-3-11 绝对坐标方式 增量坐标方式 说明 ……； G00 X0.0 Z2.0； G01 Z0.0 F0.1； X20.0； X24.0 Z-2.0； Z-40.0； ……； ……； G00 X0.0 Z2.0； G01 W-2.0 F0.1； U20.0； U4.0 W-2.0； W-38.0； ……； 刀具快速移动至轴线 刀具慢速移至O点,设进给量为0.1mm/r， 车端面至A点 车倒角至B点, 车ф24的外圆至C点 2.如图5-3-12所示工件，FANUC系统加刀具半径补偿编写精加工轮廓程序，已知毛坯尺寸为φ60×75 ，材质为45钢，编制加工程序。 图5-3-12 参考程序： O0002； G40 G97 G99 M03 S300； T0101； M08； G42 G00 X51.0 Z2.0； G01 Z-40.0 F0.25； X55.0 Z-50.0； G00 Z2.0； X47.0； G01 Z-40.0； X55.0 Z-50.0； G00 Z2.0； X43.0； G01 Z-40.0； X55.0 Z-50.0； G00 Z2.0； X40.0； G01 Z-12.0； X45.0 Z-40.0； G00 Z2.0； X37.0； G01 Z-12.0； X45.0 Z-40.0； G00 Z2.0； X0.0； G01 Z0.0； X32.0 F0.1； X36.0 Z-2.0 S800； Z-12.0； X44.0 Z-40.0； X55.0 Z-50.0； G00 X200.0 Z100.0； M30； 3.如图5-5-13所示工件，毛坯尺寸为φ40×50的棒料，需加工φ25外圆至尺寸，试用单一外圆循环编写加工程序。 图5-3-13 参考程序： O0003； G40 G97 G99 M03 S300； T0101； M08； G42 G00 X40.0 Z2.0； G90 X35.0 Z-30.0 F0.2； X30.0； X25.5； G00 X25.0 Z2.0 S800； G01 Z-30.0 F0.1； X40.0； G40 G00 X41.0； G00 X200.0 Z100.0； M30； 4.如图5-3-14所示工件，已知工件毛坯尺寸为φ120×160，材料为45钢。采用G71、G70指令，编制如图所示零件的粗、精加工程序。 图5-3-14 参考程序： O0004； G97 G99 M03 S500 F0.2； T0101； M08； G42 G00 X120.0 Z2.0； G71 U2.5 R0.5； G71 P10 Q20 U0.5 W0.05 F0.2； N10 G00 X0.0 S500； G01 Z0.0 F0.15； X40.0； W-30.0； X60.0 W-30.0； W-20.0； X100.0 W-10.0； W-20.0； X120.0 Z-130.0； N20 G01 X121.0； M03 S1000 G70 P10 Q20 F0.08； G40 G00 X100.0 Z100.0； M30； ■真题练习 一、填空题（将最适当的词语或答案填写在横线上，每题2分，共26分） 1.数控编程分为 和 两种。 2.在数控车削编程中，X坐标值有两种表示方法，即 和 。 3.一个完整的程序由 、 和 三部分组成。 4.程序段中主要字的功能有G功能 ，M功能 ，T功能 、F功能 、S功能 。 5.G指令分为 和 两种。 6.T功能T0402指令中的04表示 ，02表示 。 7.数控车床CKA6150有 个坐标轴，分别为 轴和 轴。 8. 指令适合于零件毛坯已基本成型的铸件或锻件的加工。 9.前刀架使用刀具圆弧半径补偿车外圆，刀具向卡盘进刀时用 指令。 10.G90指令格式中R值 ，该值有正负号。若 ，R取负值；反之R取正值。 11.G97是 指令，G97是 指令。 12.G71和G73指令的精加工循环都可以采用 。 13.G71指令主要应用于 ，毛坯的加工，其格式中Δd为 ，e为 Δu为 ，Δw为 。 二、单选题（下面选项中只有一个答案是正确的，每题2分，共40分） 1.数控车床中，用于控制机床开、关功能的是（ ）。 A.F指令 B.M指令 C.S指令 D.T指令 2.数控车削加工编程时，应首先设定（ ）。 A.工件坐标系 B.机床坐标系 C.机床参考点 D.机床零点 3.用于指定数控车床加工方式的是（ ）。 A.F指令 B.G指令 C.S指令 D.T指令 4.确定数控机床坐标轴，一般先确定（ ）。 A.X轴 B.Y轴 C.Z轴 D.全部 5.数控机床上有一个机械原点，该点到机床坐标原点在进给坐标轴方向上的距离可以在机床出厂时设定。该点称（ ）。 A.机床零点 B.零件原点 C.工件零点 D.编程原点 6.在数控机床上设置限位开关的作用是（ ）。 A.线路开关 B.过载保护 C.位移控制 D.安全防护 7.辅助功能M指令中（ ）用于主轴正转。 A.M03 B.M04 C.M05 D.M06 8.辅助功能M指令中（ ）用于主轴反转。 A.M03 B.M04 C.M05 D.M06 9.辅助功能M指令中（ ）用于主轴停转。 A.M03 B.M04 C.M05 D.M06 10.程序校验与首件试切的作用是（ ）。 A.检查机床是否正常 B.提高加工质量 C.提高生产率 D.检查程序是否可行及零件的加工精度是否满足图样要求 11.用于机床刀具编号的指令是（ ）。 A.F指令 B.T指令 C.M指令 D.G指令 12.FANUC系统中（ ）用于程序全部结束，机床所有动作停止。 A.M01 B.M00 C.M02 D.M03 13.前刀架使用刀具圆弧半径补偿车内圆，刀具向卡盘进刀时用（ ）指令。 A.G40 B.G41 C.G42 D.G43 14.数控车削加工中，若未考虑刀具圆弧半径补偿值，会影响车削工件的（ ）精度。 A.外径 B.长度 C.锥度 D.圆弧 15.（ ）是G71、G74、G73粗加工后精加工指令。。 A.G75 B.G76 C.G70 D.G90 16.G90可以完成（ ）个指令动作。 A.1 B.2 C.3 D.4 17.用于机床刀具编号的指令是（ ）。 A.F指令 B.M指令 C.S指令 D.T指令 18.FANUC系统中（ ）用于程序全部结束，机床所有动作停止。 A.M00 B.M01 C.M02 D.M03 19.程序段“G90 X48.0 W-10.0 F0.25 ”用的是（ ）编程方法。 A.绝对坐标 B.增量坐标 C.混合坐标 D.极坐标 20.G71、G73指令中的F、S、T,只对（ ）循环时有效。 A.粗加工 B.半精加工 C.精加工 D.超精加工 三、判断题（正确的画“✓”，错误的画“×”，每题2分，共40分） 1.（ ）数控机床可加工形状复杂的回转体零件。 2.（ ）G指令为辅助功能指令。 3.（ ）数控车床坐标轴只有X、Y轴两个。 4.（ ）工件坐标系是编程时使用的坐标系。 5.（ ）加工程序中的F指令，只指定切削速度，不指定其他内容。 6.（ ）M03指令表示程序停止。 7.（ ）不同的数控机床可能选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。 8.（ ）同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一。 9.（ ）数控机床上的坐标系采用右手笛卡儿坐标系。 10.（ ）Z轴是首先确定的坐标轴，为机床上提供切削力的主轴的轴线方向。 11.（ ）辅助功能中表示选择停止的指令是M01。 12.（ ）M00指令主要用于工件关键尺寸的停机抽样检查等情况。 13.（ ）数控机床编程有绝对值编程和增量值编程，使用时不能将它们放在同一程序段中。 14.（ ）由于零件在图样上的标注及测量多为直径值，所以大多数数控车削系统采用直径编程。 15.（ ）用C90指令编程可以缩短刀具的走刀路线。 16.（ ）G90指令的切削速度由机床生产厂家指定。 17.（ ）G71指令粗加工最后一步刀具路线是轮廓线的平行线。 18.（ ）循环主体中指定的F指令在C71粗加工中不起作用。 19．（ ）G41为刀具半径左补偿，即刀具沿工件左侧运动方向时的半径补偿。 20.（ ）G40为取消刀具补偿指令。 考点3 真题练习 参考答案 一、填空题 1.手工编程#自动编程 2.直径#半径 3.程序号#程序内容#程序结束 4.准备功能#辅助功能#刀具功能#进给功能#主轴功能 5. 模态指令#非模态指令 6.四号刀具#二号刀补 7.两#X#Z 8.G73 9.G42 10.车圆锥面时切削起点与终点的半径差值#起点半径值小于终点半径值 11.取消恒表面速度控制#模态 12.G70 13.背吃刀量 退刀量#X向的精加工余量#Z向的精加工余量 二、单选题 1-5：BABCA 6-10：CABCD 11-15：BCBCC 16-20：DCDCA 三、判断题 1-5：对错错对错 6-10：错错对对对 11-15：对对错对对 16-20：错对对对对 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $