4-1

本章以配置FANUC-TD的MJ-50CNC数控车床为例介绍数控车床的编程与操作

一．数控车床的基本构成

MJ-50CNC数控车床由以下几部分组成

１．主机：数控车床的机械部分，包括主轴箱、床鞍与刀架、尾座、进给机构和床身等。

２．控制部分（CNC装置）：数控车床的控制核心，包括专用计算机显示器键盘输入输出装置等。

３．驱动装置：驱动装置是数控车床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机进给伺服电动机等。

４．辅助装置：是数控车床的一些配套部件包括对刀仪液压润滑气动装置冷却系统和排屑装置等。

二．机床的主要技术参数

允许最大工件回转直径：                500mm

最大车削直径：                        310mm

极限车削直径（调整刀具）：　　　　　　 350mm

最大加工长度：                        650mm

主轴驱动电机：                        AC(11kw，连续)／（15kw.30mm）

床鞍有效行程：                        X  182mm

                                     Y  675mm

床鞍快速移动速度：                    X  10m/min

                                     Y  15m/min

床鞍定位精度：                        X  0.015/100mm

                                     Z  0.025/300mm

床鞍重复定位精度：                    X  0.003

                                     Y  0.005

刀架装刀数：                          10把

刀架转位数：                          10位

刀架分度重复定位精度：                X  0.003

                                     Y  0.005

三．        数控装置

1．本机床采用FANUC-TD系统，数控系统的主要性能如下：

控制轴数                             2轴

同时控制轴数　                       2轴

最小输入增量                         X  0.001

                                    Y  0.001

最小指令增量                         X  0.0005mm/p

                                    Y  0.001mm/p

最大编程尺寸                         9 999.999mm

２．数控装置的功能：

直线插补功能、进给功能、刀具功能、刀具补偿、辅助功能、编程功能、安全功能、键盘式手动数据输入功能、CRT数据显示功能自诊断功能等。

§4-2 数控车床编程的方法和特点

一．数控车床手工编程的方法：

1．数控车床的编程知识

（1）程序段的构成

N____G____X(U)___Z(W)____F____M____S____T____

  ①    ②     ③      ④   ⑤    ⑥   ⑦   ⑧

N4   G1  X(U)±4.3Z(W)±4.3F3.4 M8   S4   T2

①N4：程序段顺序号，N4代表第四个程序段。

②G1：准备功能，G1代表直线插补（机动进给车外圆或圆锥等刀具直线进给车削）。

③X(U)±4.3：刀具移动的终点x坐标（x：表示绝对坐标值，u：表示相对坐标值）

④Z(W)±4.3：刀具移动的终点z坐标（z：表示绝对坐标值，w：表示相对坐标值）

⑤F3.4：进给量为3.4mm/r（或.4mm/min）一般默认每转进给，也可以设定为每分进给。    

⑥M8：辅助功能，M8表示启动冷却泵。

⑦S4：主轴功能，S4表示主轴转速选为S4。

⑧T2：工具功能。 T2表示选用2号刀。

（2）数控车床编程指令的种类和意义：

机  能

指 令 符 号

意    义

程序号码

O(EIA)

数控程序的编号

程序段号

N

程序段序号

准备功能

G

指定数控机床的运动形式

X、Z、U、W

在各个坐标轴上的移动指令

R

圆弧半径、倒圆角

C

倒角量

I、K

圆弧中心的坐标

进给功能

F

指定进给速度、指定螺纹的螺距

主轴功能

S

指定主轴的回转速度

工具功能

T

指定刀具编号、指定刀具补偿编号

辅助功能

M

指定辅助机能的开关控制

P、U、X

停刀的时间

指定程序号

P

指定程序执行的编号

指定程序段序号

P、Q

指定程序开始执行和返回的程序段序号

P

子程序的重复操作次数

(3)程序的构成

程序号：程序编号，程序的记录是靠程序号来辨别的，调用某个程序可通过调用程序号调出，编辑程序也要首先调出程序号。

程序号的结构如下：

O____；用四位数表示（1~9999），不允许为零，程序编号要单独使用一个程序段。

例如：

O3；

O03；

O103；

O1003；

O1234；

例1：

O100;……………………………………………程序编号

N10 _______;

N20_______;

N30_______;             加工指令程序段

_____________;

______________;

……

N200 M02………………………………程序结束

（4）程序段顺序号

N___  ……；

  ①   ②

①N___：顺序号，能够代表程序段执行顺序，也可以是特定程序段的代号。

②……：程序段的信息

2．数控车床编程的特点

(1)在一个程序段中，根据图纸上标注的尺寸，，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。

(2)由于被加工零件的径向尺寸在图纸上和在测量时都以直径表示，所以直径方向用绝对坐标编程时X以直径表示，用增量坐标编程时以径向实际位移的二倍值表示，并附上方向符号。

(3)为提高工件的经向尺寸精度，x向的的脉冲当量取z向的一半。

(4)由于车削加工常用棒料或锻料做毛坯，加工余量大，所以为简化数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。

(5)编程时一般认为车刀刀尖是一个点，实际上刀尖为圆弧，编程时需进行刀具半径补偿（G41 G42）

二．数控车床常用各种指令

序号

功    能

指   令

1

设定工件坐标系及工件零点指令

G50

2

坐标值与尺寸指令

G90  G91  G21  G20

3

自动回原点指令

G28  G27

4

快速点定位指令

G00

5

直线插补指令

G01

6

圆弧插补指令

G02  G03

7

螺纹切削指令

G32

8

暂停指令

G04

9

进给功能指令

G98  G99

10

主轴功能指令

S   G50  G96  G97

11

刀具功能指令

T

12

进给功能指令

F

13

辅助功能指令

M

14   

刀具半径补偿功能指令

G40 G41 G42

15

单一固定循环指令

G90 G92 G94

16

复合固定循环指令

G70~G73

1．  设定工件坐标系及工件零点

(1)．机床坐标系和运动方向：Z轴：与主轴平行的方向，规定从卡盘中心至尾座顶尖中心的方向为正方向。

                    　　 X轴：水平面内与车床主轴轴线垂直的方向，规定刀具远离主轴旋转中心的方向为正方向。

图１ 为数控车床的坐标系，O为车床的原点，是机床固定点，

(2)．工件坐标系：通过刀具起点相对于工件的坐标值设定工件坐标系。刀具起点是加工开始时刀位点所处的位置，即刀具相对工件运动的起始点。

  图2  O为工件坐标原点

程序段指令：G50 Xa Zb；

例1：G50  x200 z200；

表示工件以刀具起点x200 z200建立的坐标系

2．  坐标值与尺寸

（１）   绝对坐标编程与增量坐标编程

G90：绝对坐标输入方式

G91：相对坐标输入方式

或X、Y表示绝对坐标，U、W表示相对坐标

  例 2. 图2： 刀具从A快速移动至B准备加工外圆,然后从B点机动进给至C点。

绝对坐标编程

N10  G50 X160 Z80;        设置工件坐标系

N20  G0 X120 Z-13;        刀具快速移动至对刀点

N30  G1 Z-80　F0.10;    直线插补（机动进给车外圆）进给量为每转0.10mm

相对坐标编程 

N10   G50 X160 Z80;

N20   G0 U-40 W-67;

N30   G1 W-95 F0.10;

（２）   小数点输入

数控编程可以用小数点编程也可以用脉冲数编程。

例3：图3中刀具从A(160,80)移动至B(120,-13),使用小数点编程时的表示方式为：x160.00 z-13.00，如用脉冲数表示，当脉冲当量为0.001时，表示方式为：x160 000  z-130 000。

（３）   直径值指令与半径值指令

数控车床编程时其经向尺寸可按半径值或直径值两种方法指定，分别称为直径编程和半径编程

（４）公制／英制变换(G21,G22)

3．  自动回原点指令：

（１）   功能

①     使刀架返回

②     使刀架返回换刀点或刀具起点

（２）   自动返回参考点（G28）

格式：G28 ____；

（３）   返回参考点检测(G27)

格式：G27____；

该指令用于参考点位置检测。执行该指令时刀具以快速运动方式在被指定位置上定位，到达的位置是参考点，则返回参考点灯亮。如没有返回参考点则出现报警。

4．  快速定位

格式：G00 ___；

例4： 如图.4刀尖从A(刀具起点)快进到B而准备车外圆,分别用绝对坐标增量坐标方式写出G00程序段(直径编程)。

绝对坐标方式：G00 X40 Z56；

增量坐标方式：G00 U-30 W-135；

　 混合编程方式：G00 X40 W-135；

              或   G00 U-30 Z56；

5．  直线和圆弧插补

（１）   直线插补（G01）

用于直线或斜线运动，可使数控车床沿x轴z轴方向执行单轴运动，也可以沿xy平面内任意斜线的直线运动。

格式：G01 P__F__；

F表示进给量，有两种方式转每分和毫米每分(G98 G99)。

（２）   圆弧插补(G02 G03)

該指令表示在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧运动,切削出圆弧轮廓。程序格式为： G02 X___Z___I___K___；或  G02 X___Z___R___F___；

G03X___Z___ I___K___；或  G03 X___Z___R___F___；

G02为顺时针加工指令（CW），G03为逆时针加工指令（CCW）

G02 G03程序段的含义

考虑的因素

指令

含义

1

回转方向

G02

刀具轨迹顺时针回转

G03

刀具轨迹逆时针回转

2

终点位置

X、 Z(U 、W)

加工坐标系中圆弧终点的X、Z(U、W)值

3

从圆弧起点到圆弧中心的距离

I、K

从圆弧起点到圆心的距离（经常用R值指定

圆弧半径

R

指圆弧的半径，取小于180°的圆弧部分

例5 车削图5所示工件，试编写数控加工程序。

绝对坐标编程：

……………

N0100 G01 X20.0 Z30.0 F0.080；

N0110 G02 X40.0 Z-40.0 I10.0 K0 F0.060

……………

增量坐标编程

……………

N0100 G01 U10.0 W-30.0 F0.080；

N0110 G02 U10.0 W-10.0 I10.0 K0 F00.60；

…………

例6 车削图6所示工件，试编写程序。

绝对坐标编程：

N0100 G01 X28.0 Z-40.0 F0.08;

N0110 G03 X40.0 Z-46 I0K-6 F0.06;

…………

增量坐标编程

N0100 G01 U0 W-40;

N0110 G03 I0 K-6 F0.06;

6．螺纹切削

G32指令能够车削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹

格式：G32 P___F___

例7：

7．暂停

8．进给功能指令

9．主轴功能指令 

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