1.常用編程指令的應(yīng)用

車削加工編程一般包含X和Z坐標(biāo)運動及繞Z軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角坐標(biāo)C 。

(1)快速定位(G00或G0) 刀具以點位控制方式從當(dāng)前所在位置快速移動到指令給出的目標(biāo)位置。

指令格式：G00 X(U) Z(W) ；

(2)直線插補(bǔ)(G01或G1) 刀具以一定的進(jìn)給速度從當(dāng)前所在位置沿直線移動到指令給出的目標(biāo)位置。

指令格式：G01 X(U) Z(W) F ；

圖1  快速定位                       圖2  直線插補(bǔ)

                G00 X40.0 Z56.0；                    G01 X40.0 Z20.1 F0.2；

               /絕對坐標(biāo)，直徑編程；              /絕對坐標(biāo)，直徑編程，切削進(jìn)給率0.2mm/r

                 G00 U-60.0 W-30                     G01 U20.0 W-25.9 F0.2；

               /增量坐標(biāo)，直徑編程                /增量坐標(biāo)，直徑編程，切削進(jìn)給率0.2mm／r 

(3)圓弧插補(bǔ)(G02或G2，G03或G3) 

1)指令格式: G02 X(U)_Z(W)_I_K_F_ ；

G02 X(U) Z(W) R F ；

G03 X(U)_Z(W)_I_K_F_ ；

G03 X(U) Z(W) R F ； 　　

2)指令功能: G02、G03指令表示刀具以Ｆ進(jìn)給速度從圓弧起點向圓弧終點進(jìn)行圓弧插補(bǔ)。

3)指令說明:

①G02為順時針圓弧插補(bǔ)指令，G03為逆時針圓弧插補(bǔ)指令。圓弧的順、逆方向判斷見圖3左圖，朝著與圓弧所在平面相垂直的坐標(biāo)軸的負(fù)方向看，順時針為G02，逆時針為G03，圖3右圖分別表示了車床前置刀架和后置刀架對圓弧順與逆方向的判斷；

圖3  圓弧的順逆方向 

②如圖4，采用絕對坐標(biāo)編程，X、Z為圓弧終點坐標(biāo)值；采用增量坐標(biāo)編程，U、W為圓弧終點相對圓弧起點的坐標(biāo)增量，R是圓弧半徑，當(dāng)圓弧所對圓心角為0°～180°時，Ｒ取正值；當(dāng)圓心角為180°～360°時，R取負(fù)值。I、K為 圓心在X、Z軸方向上相對圓弧起點的坐標(biāo)增量（用半徑值表示），I、K為零時可以省略。

圖4  圓弧絕對坐標(biāo),相對坐標(biāo)

圖5  圓弧插補(bǔ)

              G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3；       G03 X87.98 Z50.0 I-30.0 K-40.0 F0.3； 
              G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3；                /絕對坐標(biāo)，直徑編程
              G02 X50.Z30.0 R25.0 F0.3；         G03 U37.98 W-30.0 I-30.0 K-40.0 F0.3；
              G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F0.3；              /相對坐標(biāo)，直徑編程 

(4)主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置(S)

車床主軸的轉(zhuǎn)速(r／min)為：

式中υ為圓周切削速度，單位缺省為m／min 、D為工件的外徑，單位為mm。

例如，工件的外徑為200mm，要求的切削速度為300m／min，經(jīng)計算可得

因此主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)為478r／min，表示為S478。

(5)主軸速度控制指令

    數(shù)控車削加工時，按需要可以設(shè)置恒切削速度(例如，為保證車削后工件的表面粗糙度一致，應(yīng)設(shè)置恒切削速度)，車削過程中數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)車削時工件不同位置處的直徑計算主軸的轉(zhuǎn)速。

恒切削速度設(shè)置方法如下：G96 S ； 其中S后面數(shù)字的單位為r／min。

設(shè)置恒切削速度后，如果不需要時可以取消，其方式如下:G97 S ； 其中S后面數(shù)字的單位為r／min。

   在設(shè)置恒切削速度后，由于主軸的轉(zhuǎn)速在工件不同截面上是變化的，為防止主軸轉(zhuǎn)速過高而發(fā)生危險，在設(shè)置恒切削速度前，可以將主軸最高轉(zhuǎn)速設(shè)置在某一個最高值。切削過程中當(dāng)執(zhí)行恒切削速度時，主軸最高轉(zhuǎn)速將被限制在這個最高值。

設(shè)置方法如下：G50 S ； 其中S的單位為r／min。

圖6  主軸速度控制

例如：在刀具T01切削外形時用G96設(shè)置恒切削速度為200m／min，而在鉆頭T02鉆中心孔時用G97取消恒切削速度，并設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為1100r／min。

這兩部分的程序頭如下：

G50 S2500 T0101 M08； /G50限定最高主軸轉(zhuǎn)速為2500r／min；

G96 S200 M03； / G96設(shè)置恒切削速度為200m／min，主軸順時針轉(zhuǎn)動

G00 X48.0 Z3.0； / 快速走到點(48.0,3.0)

G01 Z-27.1 F0.3； /車削外形

G00 Ul.0 Z3.0； /快速退回

…

T0202； /調(diào)02號刀具

G97 Sll00 M03； /G97取消恒切削速度，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為ll00r／min

G00 X0.0 Z5.0 M08； /快速走到點(0，5.0)，冷卻液打開

G01 Z-5.0 F0.12； /鉆中心孔

…

(6)進(jìn)給率和進(jìn)給速度設(shè)置指令

在數(shù)控車削中有兩種切削進(jìn)給模式設(shè)置方法，即進(jìn)給率(每轉(zhuǎn)進(jìn)給模式)和進(jìn)給速度(每分鐘進(jìn)給模式)。

1)進(jìn)給率，單位為mm/r，其指令為：

  G99； / 進(jìn)給率轉(zhuǎn)換指令， 

  G01 X Z F ； / F的單位為mm／r

2)進(jìn)給速度，單位為mm／min，其指令為：

  G98； / 進(jìn)給速度轉(zhuǎn)換指令

  G01 X Z F ； / F的單位為mm／min

圖7  進(jìn)給率和進(jìn)給速度

a：G99 G01 Z-27.1 F0.3;           b：G98 G01 Z-10.0 F80;

                  表示進(jìn)給率為0.3mm／r               表示進(jìn)給速度為80mm／min

    CNC系統(tǒng)缺省進(jìn)給模式是進(jìn)給率，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給模式。

(7)工件原點設(shè)置

工件坐標(biāo)系的原點有兩種設(shè)置方法。

1)用G50指令進(jìn)行工件原點設(shè)置，分以下兩種設(shè)置情況：

圖8  工件原點設(shè)置

①坐標(biāo)原點設(shè)置在卡盤端面

如圖8a所示，這種情況下z坐標(biāo)是正值。

工件原點設(shè)置在卡盤端面：

G50 X85.Z210.；/* 將刀尖當(dāng)前位置的坐標(biāo)值定為工件坐標(biāo)系中的一點(85.，210.)。

②坐標(biāo)原點設(shè)置在零件右端面

如圖8b所示，這種情況下Z坐標(biāo)值是負(fù)值。

工件原點設(shè)置在工件右端面：G50 X85.0 Z90.0；

在這種情況下，如果設(shè)置指令寫成： G50 X0 Z0；

則刀尖當(dāng)前位置即為工件坐標(biāo)系原點。

(8)端面及外圓車削加工

    端面及外圓的車削加工要用到插補(bǔ)指令G01。

    為正確地編寫數(shù)控程序，應(yīng)在編寫程序前根據(jù)工件的情況選擇工件原點。確定好工件原點后，還必須確定刀具的起始點。

    編程時還應(yīng)考慮車削外圓的始點和端面車削的始點,這兩點的確定應(yīng)結(jié)合考慮工件的毛坯情況。如果毛坯余量較大，應(yīng)進(jìn)行多次粗車，最后進(jìn)行一次精車，因而每次的車削始點都不相同。

圖9  確定車削原點
a)工件原點在左端面時             b) 工件原點在右端面時

1)工件原點在左端面

o0001 /* 程序編號o0001

N0 G50 X85.0 Z210.0； /* 設(shè)置工件原點在左端面

N1 G30 U0 W0； /* 返回第二參考點

N2 G50 S1500 T0101 M08； /* 限制最高主軸轉(zhuǎn)速為1500r／min，調(diào)01號刀具，M08為打開冷卻液

N3 G96 S200 M03； /* 指定恒切削速度為200m／min

N4 G00 X40.4 Z153.0； /* 快速走到外圓粗車始點

N5 G01 Z40.2 F0.3； /* 以進(jìn)給率0.3mm/r車削外圓

N6 X60.4； /* 臺階車削

N7 Z20.0； /*φ60.4mm處長度為20.0mm的一段外圓

N8 G00 X62.0 Z150.2； /* 刀具快速退到點(62.0,150.2)

N9 X41.0； /*刀具快速走到點(41.0，150.2)

N10 G01 X-1.6； /* 車削右端面

N1l G00 Zl52.0； /* 刀具快速退到點（-1.6，152.0）

N12 G30 U0 W0； /* 直接回第二參考點以進(jìn)行換刀

N13 (Finishing)； /*精車開始,括號為程序說明

N14 G50 S1500 T0202； /*限制最高主軸轉(zhuǎn)速為1500r／min，調(diào)02號刀具

N15 G96 S250； /* 指定恒切削速度為250m／min

N16 G00 X40.0 Z153.0 ；/*快速走到外圓精車始點(40.0，153)

N17 G42 G01 Z151.0 F0.15; /*調(diào)刀尖半徑補(bǔ)償，右偏

N18 Z40.0； /*φ40.4mm一段外圓的精車

N19 X60.0； /*臺階精車

N20 Z20.0； /*φ60.0mm處長度為20.0mm外圓的精車

N21 G40 G00 X62.0 Z150.0； /*取消刀補(bǔ)

N22 X41.0； /*刀具快速走到點(41.0，150.0)

N23 G41 G01 X40.0； /*調(diào)刀尖半徑補(bǔ)償，左偏

N24 G01 X-1.6； /*精車右端面

N25 G40 G00 Zl52.0 M09； /*取消刀補(bǔ),切削液關(guān)

N26 G30 U0 W0 M05； /*返回第二參考點，主軸停止

N27 M30； /*程序結(jié)束

2)工件原點在右端面：工件原點設(shè)置在右端面與設(shè)置在左端面的區(qū)別僅在于Z坐標(biāo)為負(fù)值，程序編寫過程完全相同。

O0002 ； /* 程序編號

N0 G50 X85.0 Z90.0 /* 設(shè)置工件原點在右端面

N2 G30 U0 W0； /* 返回第二參考點

N4 G50 S1500 T0101 M08； /* 限制最高主軸轉(zhuǎn)速

為1500r／min，調(diào)1號刀具，M08為打開冷卻液

N6 G96 S200 M03； /* 指定恒切削速度為

200m／min，主軸逆時針旋轉(zhuǎn)

N8 G00 X30.4 Z3.0； /*快速走到點(30.4，3.0)

N10 G01 W-33.0 F0.3； /*以進(jìn)給率0.3mm/r粗車φ30.4處外圓

N12 U30.0 W-50.0； /*粗車錐面

N14 W-10.0； /*粗車φ60.4mm處長度為10的一段外圓

N16 G00 Ul.6 W90.2; /*刀具快速走到點(62.0，0.2)

N18 U-31.0； /*刀具快速走到點(3l，0.2)

N20 G01 U-32.6； /*粗車端面

N22 G00 W2.0； /*刀具快速走到點(-1.6，2)

N24 G30 U0 W0； /*返回第二參考點

N26 (Finishing)； /*精車開始

N28 G50 S1500 T0202; /*設(shè)置主軸最高轉(zhuǎn)速1500r／min，調(diào)2號刀具

N30 G96 S250； /* 指定恒切削速度為250m／min

N32 G00 X30.0 Z3.0；/*刀具快速走到精車始點(30.0，3.0)

N34 G42 G01 W-2.0 F0.15; /*調(diào)刀尖半徑補(bǔ)償，右偏

N36 W-31.0； /*精車ф30.4mm處外圓

N38 U30.0 W-50.0； /*精車錐面

N40 W-10.0； /*精車ф60.0mm處外圓

N42 G40 G00 U2.0 W90.0； /*取消刀補(bǔ)，刀具快速走到點(62，0.0)

N44 U-31.0； /*刀具快速走到點(31，0.0)

N46 G41 G01 U-1.0； /*調(diào)刀尖半徑補(bǔ)償，左偏

N48 G01 U-32.6； /*精車端面

N50 G40 G00 W2.0 M09； /*取消刀補(bǔ)，刀具快速走到點(1.6，2.0)

N52 G30 U0 W0 M30； /*返回參考點，程序結(jié)束

實例：

    如圖10所示零件

圖10  數(shù)控車削綜合編程實例

N0050 G01 X32 Z0;       N0110 G02 X16 Z-15 R2;

N0060 G01 X-0.5;        N0120 G01 X20;

N0070 G00 Z1;           N0130 G01 Z35;

N0080 G00 X10;          N0140 X26;

N0090 G01 X12 Z1;       N0150 Z50;

N0100 G01 X12 Z1;       N0160 X32;