数控车操作知识文档格式.docx
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数控坐标系是以刀具相对静止工件运动为原则
数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，如下图所示，规定了X、Y、Z三个直角坐标轴的方向，这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。
根据右手螺旋法则，我们可以确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。
z轴坐标的确定：
（1）与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。
（2）若无主轴则Z坐标垂直于工件装夹面。
（3）若有几个主轴，可选一个垂直于装夹面的轴作为主轴并确定为Z坐标。
Z轴的正方向-----增加刀具和工件之间距离的方向。
X轴坐标的确定：
（1）没有回转刀具或工件的机床上，X轴平行于主要切削方向且以该方向为正方向。
（2）在回转工件的机床上，X方向是径向的且平行于横向滑座，正方向为刀具离开工件回转中心的方向。
3）在回转刀具的机床上：
若Z坐标水平，由刀具主轴向工件看，X坐标正方向指向右方；
若Z坐标垂直，由刀具主轴向立柱看，X坐标正向指向右方。
Y轴坐标方向由右手笛卡尔坐标确定。
二、机床坐标系原点：
机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点或机床零位。
是机床制造厂家设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。
并用M表示。
该点是确定机床参考点的基准。
三、机床参考点：
用R表示，它是机床制造厂在机床上用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固定的，机床出厂前由机床厂精密测量确定的。
机床坐标系原点或机床零点是通过机床参考点间接确定的，机床参考点是机床上的一个固定点，其与机床零点间有一确定的相对位置，一般设置在刀具运动的X、Z正向最大极限位置。
在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。
这样，通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统部建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。
机床坐标系是机床固有的坐标系，一般情况下，机床坐标系在机床出厂前已经调整好，不允许用户随意变动。
四．刀位点：
车刀上可以作为编程和加工基准的点叫作刀位点.数控编程的实质就是描述刀具的刀位点在编程坐标系中运动的轨迹。
五．工件坐标系：
工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件原点的位置是人为设定的，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的，所以也称编程原点。
数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面与Z轴的交点上。
是以工件右端面与Z轴的交点作为工件原点的工件坐标系。
同一工件，由于工件原点变了，程序段中的坐标尺寸也随之改变。
因此，数控编程时，应该首先确定编程原点，确定工件坐标系。
编程原点的确定是在工件装夹完毕后，通过对刀确定。
O0001；
程序名：
不同的零件有不同的加工程序，用于区别不同零件的加工程序的代号称为程序号，不能重复，程序号写在程序的最前面，单独占用一行。
M03S1000；
T0101G99；
G00X45.Z10.M08;
Z0.;
G01X-2.F0.2;
G00X34.Z1.;
G01Z0.F0.25;
X36.Z-1.F0.12;
Z-30.F0.2;
X42.;
G00X100.Z50.M09;
T0100;
M05;
M30;
M代码：
主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。
辅助功能由地址M和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关、动作。
M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。
非模态M功能（当段有效代码）：
只在书写了该代码的程序段中有效；
模态M功能（续效代码）：
一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效；
代码模态功能说明
M00非模态程序停止
M03模态主轴正转起动
M02非模态程序结束
M04模态主轴反转起动
M30非模态程序结束并返回程序起点
M05模态主轴停止转动
M98非模态调用子程序
M08模态切削液打开
M99非模态子程序结束
M09模态▲切削液停止
其中：
M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，也就是说，与PLC程序无关；
PLC设定的辅助功能
主轴控制指令M03、M04、M05
冷却液打开、停止指令M08、M09
主轴功能S、进给功能F和刀具功能T
主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为/每分钟（r/min）
S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效
进给速度F：
F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94（每分钟进给量mm/min）或G98（每分钟转进给量mm/r）
G99可以允许用F代码指定每转进给量；
这一指令要求主轴必须安装旋转编码器
G98：
每分钟进给（mm/min）（非同步进给）
G99：
每转进给（mm/rev）（同步进给）
因为G99是一个模态指令，执行后，在出现G99之前一直有效
T功能，也称作T代码，用于设定刀具号和刀具补偿号，T地址后有四位数字，高两位数和低两位数分别用于设定刀具号和刀具补偿号。
刀具号和刀具补偿号：
TOOXX
XX刀具补偿号
OO刀具号
指令同时调入刀补寄存器中的刀补值（刀补长度和刀补半径）。
T指令为非模态指令，但被调用的刀补值一直有效，一直到再次换刀调入新的刀补值。
准备功能G代码：
准备功能G指令由G后一或二位数值组成，它用来刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。
G功能有非模态G功能和模态G功能之分。
非模态G功能：
只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销。
模态G功能：
一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止。
定位（快速进给）指令：
G00
功能这个指令和坐标位置指令一起表示从当前点出发，经由直线路径向坐标指令规定位置快速移动。
编程格式G00Xx/UuZz/Ww
X，U，Z，W，a表示具体的坐标值
直线插补指令：
G01
功能这个指令如坐标位置指令以及进给指令一起，表示刀具由当前点，以地址F指定的速度，向指令位置直线移动（插补）。
当然，地址F指定的速度通常是指与刀具中心行进方向对应的线速度。
编程格式G01Xx/uuZz/WwFf；
X，u，Z，W和a表示具体坐标值。
•字——程序段的格式：
•N——G——X——Y——Z——F——S——T——M——LF
•
•程准尺进主刀辅结
•序备寸给轴具助束
•段功字功功功功标
•号能能能能能记
对刀
在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置。
即常说的对刀问题。
数控机床上，目前，常用的对刀方法为手动试切对刀。
数控车床对刀方法基本相同，首先将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下：
1）回参考点操作采用ZERO或HOME（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。
此时数控系统显示器上将显示刀架中心（对刀参考点）在机床坐标系中的当前位置的坐标值。
2）试切对刀先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，然后，停止主轴，测量工件外圆直径D,根据不同的数控系统输入刀具的X向刀具长度补偿。
如图1-22所示。
再将工件端面车一刀，z向尺寸不变，X向退刀，根据不同的数控系统输入刀具的z向刀具长度补偿。
3）建立工件坐标系程序运行时刀具添加相应对刀时的补偿值,刀具即处于编程的坐标系,工件坐标系即建立。
2、圆弧插补指令G02/G03
格式：
G02/G03X___Z___R___F___；
功能：
指令刀具以设定的进给速度作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。
G02——顺时针圆弧插补；
G03——逆时针圆弧插补；
R——圆弧半径：
圆心角α≤180°
时，用+R表示；
否则用-R表示。
注意：
①采用后置刀架车床编程。
。
1、功能
指令G02，G03用于使刀具沿圆弧进给。
2、编程格式
G02（G03）Xx/uuZz/Ww（IiKk）RFf；
终点坐标圆弧中心坐标进给速度
逆时针（CCW）
顺时针（CW）
X/U……X轴圆弧终点坐标（X：
工件坐标系绝对值；
U：
当前位置的起点的坐标增量值）
Z/W……Z轴圆弧终点坐标（Z：
W：
I……X轴圆弧中心（半径值，I为圆弧起点到圆弧中心的X坐标增量值）
K……Z轴圆弧中心（K：
为起点圆弧到圆弧中心的Z坐标增量值）
2、选择数控车切削用刀具
数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。
成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。
数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。
在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。
尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如900外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和孔车刀。
尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
确定切削用量
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
1、确定主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。
其计算公式为：
n=1000v/71D式中:
v?
切削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定;
n一一主轴转速，单位为r/min,D为工件直径或刀具直径，单位为mm。
计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速。
2、确定进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
确定进给速度的原则:
当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100一200mm/min围选取;
在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20一50mm/min围选取;
当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20--50mm/min围选取;
刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
3、确定背吃刀量
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5mm,总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。
所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能（功率、扭矩），在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
固定切削循环
在切削过程中，当执行粗加工和其它的操作时，通常需要设定几个程序段的加工程序可以用下述的一个程序段来代替，这样可以简化加工程序。
可以使用的固定切削循环。
固定循环指令是模态指令，因此如果没有取消该指令或再次指令同一模态组的其它指令之前，该指令始终是有效的。
外圆切削循环：
G90
•直线切削
•使用下述指令可以在外圆方向进行连续的直线切削
•G90X/U_Z/W_F_；
锥度切削
•使用下述指令可以在外圆方向进行连续的锥度切削
•G90X/U_Z/W_Ｒ_F_；
螺纹循环
•使用下述指令可以进行连续I螺纹切削
•G92X/U_Z/WF/E_；
锥螺纹
•使用下述指令可以进行连续锥螺纹切削
•G92X/U_Z/W_R_F/E_；
（1）螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2。
（2）在螺纹切削过程中，进给速度修调功能和进给暂停功能无效，若此时进给暂停键按下，刀具将在螺纹段加工完后才停止运动。
（3）在螺纹（锥螺纹）加工过程中不要使用恒线速控制功能。
从粗加工到精加工，主轴转速必须保持一常数。
否则，螺距将发生变化。
（4）对锥螺纹的F指令值，当锥度斜角在45°
以下时，螺距以Z轴方向的值指令；
45～90°
时，以X轴方向的值指令。
（5）螺纹起点与终点径向尺寸的确定
Ø
径向起点（螺纹大径）由外圆车削保证。
按螺纹公差确定其尺寸围。
径向终点（螺纹小径）一般分数次进给达到。
常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量见列表。
螺纹牙型高和编程小径。
牙型理论高度：
H=0.866P
实际牙型高度：
h=H－2（H/7）=0.6186P
由螺纹车刀刀尖半径：
螺纹加工常用切削循环方式。
两种方式：
直进法（G32、G92）
斜进法（G76）
一般应用：
直进法：
导程小于3mm的螺纹加工
斜进法：
导程大于3mm的螺纹加工
（斜进法使刀具单侧刃加工减径负载）
端面切削循环：
G94
•使用下述指令可以在端面方向进行连续直线切削
•G94X/U_Z/W_F_；
•使用下述指令可以在端面方向进行连续锥度切削
•G94X/U_Z/W_R_F_；
•在单程序段运行的方式下，刀具将在运行段1，2，3和4的结束点停止，或者只完成一个循环。
程序暂停G04
G04X_____;
U_____;
P_____;
式中：
X、U、P——暂停时间（s）。
但P不能用小数点表示法（ms）。
功能：
指令控制系统按指定时间暂时停止执行后续程序段。
暂时停止
时间结束则继续执行。
适用：
①在车削沟槽或钻孔时，为使槽底或孔底得到准确的尺寸精度
及光滑的加工表面，在加工到槽底或孔底时，应该暂停一适当
时间，使工件回转一周以上。
②使用G96（主轴恒线速度回转）车削工件轮廓后，改成G97（Z
主轴恒转速回转）车削螺纹时，指令暂停一段时间，使主轴转
速稳定后再自行车削螺纹，以保证螺距加工精度要求
复合固定循环指令
外径（轴向）粗车复合循环G71
仿形粗车复合循环G73
精车复合循环G70
轴向粗车复合循环G71
G71U（△d）R（e）；
G71P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）F（△f）S（△s）T（t）；
N（ns）……；
……F（f）S（s）；
…………
N（nf）……；
适合于使刀具从当前点，以系统预先设定好的速度移
动定位至所指定的目标点用圆柱棒料粗车阶梯轴的外
圆或孔需切除较多余量时的情况。
其中：
△d——每次切削背吃刀量，即x轴向的进刀，深度以半径值表
示，一定为正值；
e——每次切削结束的退刀量；
ns——精车开始程序段的顺序号；
nf——精车结束程序段的顺序号；
△u——x轴方向精加工余量，以直径值表示；
△w——z轴方向精加工余量；
△f——粗车时进给量；
△s——粗车时主轴功能（在G71之前即已指令，大都省略）；
t——粗车时所用刀具（在G71之前即已指令，故大都省略）；
s——精车时主轴功能；
f——精车时进给量。
G71指令的刀具循环路径
注意：
①由循环起始点C到A点的移动只能用G00或G01，且不能有z轴方向
移动指令。
②车削的路径必须是单调增大或减小，即不可有凹的轮廓外形。
轴向粗车复合循环G71加工孔
格式：
△u为负值。
仿形粗车复合循环G73
G73U（△i）W（△k）R（d）；
G73P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）F（△f）S（△s）T（t）；
适用于零件毛坯已基本成型的铸件或锻件的加工。
△i——粗车时径向切除的余量（半径值）。
△k——粗车时轴向切除的余量。
d——粗切削次数。
G73指令的刀具循环路径
精车复合循环G70
G70P（ns）Q（nf）；
注意：
必须先使用G71、G72或G73指令后，才可使用G70指令。
G70指令的ns至nf之间精车程序段中，不能调用子程序。
ns至nf之间精车程序段所指令的F、S是给G70精车时使用的，且S指令的位置比较灵活。
使用G71、G72、G73或G70指令的程序必须存储于CNC控制器存中，即有复合循环指令的程序不能通过计算机以边传边加工的方式控制CNC机床。
刀具补偿的种类
几何位置补偿
刀具的几何补偿
（TXXXX实现）磨损补偿
刀具补偿
刀尖圆弧半径补偿
（G41、G42实现）
1、几何位置补偿
刀具几何位置补偿是用于补偿各刀具安装好后，其刀位点（如刀尖）与编程时理想刀具或基准刀具刀位点的位置偏移的。
通常是在所用的多把车刀中选定一把车刀作基准车刀，对刀编程主要是以该车刀为准。
1、刀具半径补偿的目的
若车削加工使用尖角车刀，刀位点即为刀尖，其编程轨迹和实际切削轨迹完全相同。
若使用带圆弧头车刀（精车时），在加工锥面或圆弧面时，会造成过切或少切。
为了保证加工尺寸的准确性，必须考虑刀尖圆角半径补偿以消除误差。
由于刀尖圆弧通常比较小（常用r0.2～1.6mm）,
故粗车时可不考虑刀具半径补偿.
2、刀具半径补偿的方法
•人工预刀补：
人工计算刀补量进行编程
•机床自动刀补
3、机床自动刀具半径补偿
（1）机床自动刀补原理
当编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动轨迹，只按零件轮廓编程。
使用刀具半径补偿指令。
在控制面板上手工输入刀具补偿值。
执行刀补指令后，数控系统便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。
即刀具自动偏离工件轮廓一个补偿距离，从而加工出所要求的工件轮廓。
（2）刀尖方位的设置
车刀形状很多，使用时安装位置也各异，由此决定刀尖圆弧所在位置。
要把代表车刀形状和位置的参数输入到数据库中。
以刀尖方位号表示。
5、刀具半径补偿指令:
G00/G01G41/G42X___Z___;
G00/G01G40X___/Z____;
具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。
G41——刀具左补偿：
站在刀具路径上，向切削前进方向
看，刀具在工件的左方。
G42——刀具右补偿：
看，刀具在工件的右方。
G40——取消刀尖圆弧半径补偿，即按程序路径进给。
1、G41或G42指令必须和G00或G01指令一起使用，且当切削完轮廓后即用指令G40取消补偿。
2、工件有锥度、圆弧时，必须在精车锥度或圆弧前一程序段建立半径补偿（空运行程序段上），一般在切入工件时的程序段建立半径补偿。
3、指令刀尖半径补偿G41或G42后，刀具路径必须是单向递增或单向递减。
即指令G
升级会员 