数控车床的基本操作与简单程序调试
一、实训目的
＜ 1 ＞ 掌握数控车削加工基本编程指令及其应用
＜ 2 ＞ 熟悉了解数控车床的操作面板和控制软件;
＜ 3 ＞ 掌握数控车床的基本操作方法和步骤；
＜ 4 ＞ 进一步了解数控车床的结构组成、加工控制原理；
＜ 5 ＞ 熟练掌握精车程序的输入调
二、预习要求
认真阅读数控车床组成、位置调整和坐标系设定及基本编程指令与调试的章节内容。
三、实训理论基础
1．基本编程指令功能介绍
1 ）． G 功能 ( 格式： G2 G 后可跟 2 位数 ）
常用 G 功能指令
代码 | 组 | 意义 | 代码 | 组 | 意义 | 代码 | 组 | 意义 |
*G00 | 01 | 快速点定位 | *G40 | 刀补取消 | G73 | 00 | 车闭环复合循环 | |
G01 | 直线插补 | G41 | 07 | 左刀补 | G76 | 车螺纹复合循环 | ||
G02 | 顺圆插补 | G42 | 右刀补 | G80 | 01 | 车外圆固定循环 | ||
G03 | 逆圆插补 | G52 | 00 | 局部坐标系设置 | G81 | 车端面固定循环 | ||
G32 | 螺纹切削 | G54 | 11 | 零 点 | G82 | 车螺纹固定循环 | ||
G04 | 00 | 暂停延时 | ～ G59 | 偏 置 | ＊G90 | 03 | 绝对坐标编程 | |
G20 | 02 | 英制单位 | G65 | 00 | 简单宏调用 | G91 | 增量坐标编程 | |
＊G21 | 公制单位 | G66 | 12 | 宏指令调用 | G92 | 00 | 工件坐标系指定 | |
G27 | 回参考点检查 | G67 | 宏调用取消 | ＊ G98 | 05 | 每分钟进给方式 | ||
G28 | 06 | 回参考点 | G71 | 00 | 车外圆复合循环 | G99 | 每转进给方式 | |
G29 | 参考点返回 | G72 | 车端面复合循环 | |||||
（1) 、表内 00 组为非模态指令，只在本程序段内有效。其它组为模态指令,一次指定后持续有效，直到被本组其它代码所取代.
(2) 、标有 * 的 G 代码为数控系统通电启动后的默认状态。
(2) 、标有 * 的 G 代码为数控系统通电启动后的默认状态。
2 ）． M 功能 ( 格式： M2 M 后可跟 2 位数 ）
车削中常用的 M 功能指令有：
M00—- 进给暂停 M01-- 条件暂停 M02—— 程序结束
M03-- 主轴正转 M04-- 主轴反转 M05—- 主轴停转
M98—— 子程序调用 M99-— 子程序返回.
M08-- 开切削液 M09—- 关切削液 M30—— 程序结束并返回到开始处
M03-- 主轴正转 M04-- 主轴反转 M05—- 主轴停转
M98—— 子程序调用 M99-— 子程序返回.
M08-- 开切削液 M09—- 关切削液 M30—— 程序结束并返回到开始处
3 ）． T 功能 （ 格式: T2 或 T4 )
有的机床 T 后只允许跟 2 位数字，即只表示刀具号,刀具补偿则由其它指令。
有的机床 T 后则允许跟 4 位数字，前 2 位表示刀具号，后 2 位表示刀具补偿号。如： T0211 表示用第二把刀具，其刀具偏置及补偿量等数据在第 11 号地址中。
有的机床 T 后则允许跟 4 位数字，前 2 位表示刀具号，后 2 位表示刀具补偿号。如： T0211 表示用第二把刀具，其刀具偏置及补偿量等数据在第 11 号地址中。
4 ）． S 功能 ( 格式： S4 S 后可跟 4 位数 ）
用于控制带动工件旋转的主轴的转速.实际加工时，还受到机床面板上的主轴速度修调倍率开关的影响。按公式： N=1000Vc / p D 可根据某材料查得切削速度 Vc ，然后即可求得 N. 例如：若要求车直径为 60mm 的外圆时切削速度控制到 48mm/min ，则换算得： N=250 rpm （ 转 / 分钟 ) 则在程序中指令 S250;
5 ）．车床的编程方式
（ 1 )．绝对编程方式和增量编程方式。
图 2—1 编程方式示例 |
绝对编程是指程序段中的坐标点值均是相对于坐标原点来计量的，常用 G90 来指定。增量 （ 相对 ） 编程是指程序段中的坐标点值均是相对于起点来计量的。常用 G91 来指定。如对图 2-1 所示的直线段 AB 编程
绝对编程： G90 G01 X100。0 Z50.0；
增量编程： G91 G01 X60.0 Z—100。0；
增量编程： G91 G01 X60.0 Z—100。0；
( 注:在某些机床中用 X 、 Z 表示绝对编程，用 U 、 W 表示相对编程，允许在同一程序段中混合使用绝对和相对编程方法.如上图直线 AB ， 可用：
绝对 ： G01 X100.0 Z50。0； 相对 : G01 U60.0 W—100。0;
混用 ： G01 X100。0 W-100.0； 或 G01 U60。0 Z50.0；
混用 ： G01 X100。0 W-100.0； 或 G01 U60。0 Z50.0；
这种编程方法不需要在程序段前用 G90 或 G91 来指定。 ）
( 2 ）．直径编程与半径编程
当地址 X 后所跟的坐标值是直径时,称直径编程.如前所述直线 AB 的编程例子。
当地址 X 后所跟的坐标值是半径时，称半径编程。则上述应写为 ： G90G01X50。0Z50.0；
当地址 X 后所跟的坐标值是半径时，称半径编程。则上述应写为 ： G90G01X50。0Z50.0；
注：( 1 )直径或半径编程方式可在机床控制系统中用参数来指定。
（ 2 ）无论是直径编程还是半径编程,圆弧插补时 R 、 I 和 K 的值均以半径值计量。
（ 2 ）无论是直径编程还是半径编程,圆弧插补时 R 、 I 和 K 的值均以半径值计量。
图 2—2 点、线控制 |
2．基本编程指令及其用法
1 )． G00 、 G01 —-——— 点、线控制。
格式： G90 (G91） G00 X.。. Z。..
G90 (G91) G01 X。.. Z..。 F。。.
G90 (G91) G01 X。.. Z..。 F。。.
G00 用于快速点定位、 G01 用于直线插补加工.
如图 2—2 所示从 A 到 B ，其编程计算方法如下:
如图 2—2 所示从 A 到 B ，其编程计算方法如下:
绝对 ： G90 G00 X xb Z zb ;
增量 : G91 G00 X （xb —xa ） Z (zb —za ） ;
增量 : G91 G00 X （xb —xa ） Z (zb —za ） ;
绝对 : G90 G01 X xb Z zb F f ；
增量: G91 G01 X（xb —xa ） Z(zb -za ) F f ；
增量: G91 G01 X（xb —xa ） Z(zb -za ) F f ；
说明：
（ 1 ） G00 时 X 、 Z 轴分别以该轴的快进速度向目标点移动，行走路线通常为折线。图示
（ 1 ） G00 时 X 、 Z 轴分别以该轴的快进速度向目标点移动，行走路线通常为折线。图示
AB 段， G00 时，刀具先以 X 、 Z 的合成速度方向移到 C 点,然后再由余下行程的某轴单独地快速移动而走到 B 点。
（ 2 ） G00 时轴移动速度不能由 F 代码来指定，只受快速修调倍率的影响。一般地, G00 代码段只能用于工件外部的空程行走,不能用于切削行程中。
( 3 ) G01 时,刀具以 F 指令的进给速度由 A 向 B 进行切削运动，并且控制装置还需要进行插补运算,合理地分配各轴的移动速度，以保证其合成运动方向与直线重合。 G01 时的实际进给速度等于 F 指令速度与进给速度修调倍率的乘积。
（ 2 ） G00 时轴移动速度不能由 F 代码来指定，只受快速修调倍率的影响。一般地, G00 代码段只能用于工件外部的空程行走,不能用于切削行程中。
( 3 ) G01 时,刀具以 F 指令的进给速度由 A 向 B 进行切削运动，并且控制装置还需要进行插补运算,合理地分配各轴的移动速度，以保证其合成运动方向与直线重合。 G01 时的实际进给速度等于 F 指令速度与进给速度修调倍率的乘积。
另外 G01 指令还可用于在两相邻轨迹线间自动插入倒角或倒圆控制功能。在指定直线插补或圆弧插补的程序段尾,若
加上 C ，则插入倒角控制功能；
加上 R ，则插入倒圆控制功能。
加上 R ，则插入倒圆控制功能。
C 后的数值表示倒角起点和终点距未倒角前两相邻轨迹线交点的距离， R 后的值表示倒圆半径。
如图 2—3 所示几段轨迹间，可使用倒角或倒圆控制功能编程。对应部分程序为：
O0001
G91 G01 Z—75.0 R6.0;
X40.0 Z—10.0 C3。0;
Z—80。0；
M02;
G91 G01 Z—75.0 R6.0;
X40.0 Z—10.0 C3。0;
Z—80。0；
M02;
注:
（ 1 ）第二直线段必须由点 B 而不是从点 C 开始；
（ 2 ）在螺纹切削程序段中不得出现倒角控制指令;
（ 3 ) X 、 Z 轴指定的移动量比指定的 R 或 C 小时，系统将报警。
（ 1 ）第二直线段必须由点 B 而不是从点 C 开始；
（ 2 ）在螺纹切削程序段中不得出现倒角控制指令;
（ 3 ) X 、 Z 轴指定的移动量比指定的 R 或 C 小时，系统将报警。
图 2—4 圆弧控制 |
2 ）． G02 、 G03 —-——- 圆弧控制.
格式 ： G90 (G91) Z.。。 R。.。 （ I 。.. K.。.） F。..
G90 (G91) Z.。。 R。.. ( I ..。 K.。。 ) F。。.
G90 (G91) Z.。。 R。.. ( I ..。 K.。。 ) F。。.
如图 2—4 所示弧 AB ，编程计算方法如下：
绝对 : G90 G02 X xb Z zb R r1 F f ; —- R 编程
或 G90 G02 X xb Z zb I （x1 —xa )/2 K(z1 -za ） F f ；
或 G90 G02 X xb Z zb I （x1 —xa )/2 K(z1 -za ） F f ；
增量 ： G91 G02 X(xb -xa ） Z(zb —za ） R r1 F f ；
或 G91G02 X（xb -xa ） Z（zb -za ） I （x1 -xa )/2 K（z1 —za ） F f ;
或 G91G02 X（xb -xa ） Z（zb -za ） I （x1 -xa )/2 K（z1 —za ） F f ;
图示弧 BC ,编程计算方法如下：
绝对 : G90 G03 X xc Z zc R r2 Ff ；-—R 编程
或 G90 G03 X xc Z zc I (x2 —xb ）/2 K(z2 —zb ) Ff ;
或 G90 G03 X xc Z zc I (x2 —xb ）/2 K(z2 —zb ) Ff ;
增量 ： G91 G03 X(xc -xb ） Z(zc —zb ) R r2 F f ;
m98调用子程序格式 或 G91 G03 X(xc -xb ） Z（zc —zb ） I （x2 —xb ）/2 K(z2 -zb ） F f ;
m98调用子程序格式 或 G91 G03 X(xc -xb ） Z（zc —zb ） I （x2 —xb ）/2 K(z2 -zb ） F f ;
说明：
（ 1 ） G02 、 G03 时，刀具相对工件以 F 指令的进给速度从当前点向终点进行插补加工，
（ 1 ） G02 、 G03 时，刀具相对工件以 F 指令的进给速度从当前点向终点进行插补加工，
G02 为顺时针方向圆弧插补， G03 为逆时针方向圆弧插补。
（ 2 )圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为 0 ～ 180 °时, R 取正值,当圆心角为 180 ~ 360 °时， R 取负值。同一程序段中 I 、 K 、 R 同时指令时， R 优先， I 、 K 无效。
( 3 ） X 、 Z 同时省略时,表示起终点重合，若用 I 、 K 指令圆心，相当于指令了 360 °的弧,若用 R 编程时,则表示指令为 0 °的弧.
（ 2 )圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为 0 ～ 180 °时, R 取正值,当圆心角为 180 ~ 360 °时， R 取负值。同一程序段中 I 、 K 、 R 同时指令时， R 优先， I 、 K 无效。
( 3 ） X 、 Z 同时省略时,表示起终点重合，若用 I 、 K 指令圆心，相当于指令了 360 °的弧,若用 R 编程时,则表示指令为 0 °的弧.
G02 (G03) I .。。 ; 整圆 G02 （G03） R。.. ； 不动。
( 4 ）无论用绝对还是用相对编程方式， I 、 K 都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略. ( 也有的机床厂家指令 I 、 K 为起点相对于圆心的坐标增量 )
3 ）． G04 ——-—- 暂停延时
格式： G04 P.。。 后跟整数值,单位 m s （ 微秒 ）
或 G04 X ( U ) ..。 后跟带小数点的数，单位 s （ 秒 ）
或 G04 X ( U ) ..。 后跟带小数点的数，单位 s （ 秒 ）
由于在两不同轴进给程序段转换时存在各轴的自动加减速调整，可能导致刀具在拐角处的切削不完整。如果拐角精度要求很严,其轨迹必须是直角时，应在拐角处使用暂停指令。
如：欲停留 1.5s 时，程序段为: G04 X1.5 ； 或： G04 P1500 ;
4 ）． G20 、 G21 --——— 输入数据单位设定，即单位制式 ( 英制和米制 ） 的设定。
G20 和 G21 是两个互相取代的 G 代码，机床出厂时将根据使用区域设定默认状态，但可按需要重新设定,在我国一般均以米制单位设定（如 G21 ），常用于米制 ( 单位 : mm ） 尺寸零件的加工。如果一个程序开始用 G20 指令，则表示程序中相关的一些数据均为英制 （ 单位 : in/10 ） ；在一个程序内,不能同时使用 G20 与 G21 指令,且必须在坐标系确定之前指定。系统对本指令状态具有断电记忆功能，一次指定，持续有效，直到被另一指令取代。
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