1.有关单位的设定
(1)尺寸单位指令(G21、G20)
功能：G21为米制(也称公制)尺寸单位设定指令,G20为英制尺寸单位设定指令。
说明：
①G20、G21必须在设定坐标系之前,并在程序的开头以单独程序段指定。在程序段执行期间,均不能切换米、英制尺寸输入指令。
②进给速度值、位置量、偏置量、手摇脉冲发生器的刻度单位、步进进给的移动单位、其他有关参数可能随G20、G21指令而发生变化。
③G20、G21均为模态有效指令。G21设定为参数缺省状态。
(2)进给速度单位设定指令(G94、G95)
①每分钟进给模式G94。
指令格式：G94 F_；
功能：该指令指定进给速度单位为每分钟进给量(mm/min),G94为模态指令。
②每转进给模式G95。
指令格式：G95 F_；
功能：该指令指定进给速度单位为每转进给量(mm/r),G95为模态指令。
例如 G94 G01 X10 F200；表示进给速度为200 mm/min。
G95 G01 X10 F0.2；表示进给速度为0.2 mm/r。
2.数控车床编程坐标系的建立
如图3-27所示(图中位置为仰视),XOZ为机床坐标系,Z轴与车床导轨平行(取卡盘中心线),正方向是离开卡盘的方向,X轴与Z轴垂直,正方向是刀架离开主轴轴线的方向。坐标原点取在卡盘后端面与中心线交点处。
图中O′点是机械零点(亦称机床原点),它一般设在刀架或移动工作台的最大行程处,处在机床坐标系的正方向,其定位精度很高,是机床调试和加工时十分重要的基准点。该点在机床坐标系中的坐标值为X＝400 mm(直径),Z＝500 mm。当刀架回到机械零点时,刀架上的对刀参考点与机械零点重合,实际是拖板上的触头碰到了机械零点行程开关。在手动状态控制下,屏幕上显示的是机床坐标系内刀具当前点的坐标值。
图3-27 车床坐标系与工件坐标系
X1O1 Z1为编程坐标系(亦称工件坐标系),它是以工件原点为坐标原点建立的X、Z轴直角坐标系。Z1轴与机床坐标系一般用G50来确定。
P0点(程序原点)是开始加工时刀尖的起始点及加工过程中的换刀点,程序原点位置由编程确定,一般应为正值。考虑到对刀的方便以及避免换刀时产生碰刀现象,程序原点应选在工件外合适的位置。进入自动加工状态时,屏幕上显示的是加工刀具刀尖在编程坐标系中的绝对坐标值。
(1)G50工件坐标系建立指令
指令格式：
G50 X_ Z_；
式中,为当前刀位点在新建工件坐标系中的初始位置。
说明：
①一旦执行G50指令建立坐标系,后续的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。
②G50指令必须跟坐标地址字,须由单独一个程序段指定,且一般写在程序开始。
③在执行指令之前必须先进行对刀,通过调整机床,将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上。
④执行此指令刀具并不会产生机械位移,只建立一个工件坐标系。
⑤用G50指令设定工件坐标系时,程序起点和终点必须一致,这样才能保证重复加工不乱刀。
⑥采用G50设定的工件坐标系,不具有记忆功能,当机床关机后,设定的坐标系立即失效。
如图3-28所示,工件坐标系的设定指令为：G50 X200.0 Z150.0；
(2)工件坐标系选择指令(G54～G59)
指令格式：G54～G59 G90 G00(G01)X_Y_(F_)；式中,G54～G59为工件坐标系选择指令,可任选一个。
指令说明：
①G54～G59是系统预置的六个坐标系,可根据需要选用。建立的工件坐标原点是相对于机床原点而言的,在程序运行前已设定好,在程序运行中是无法重置的。
②G54～G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用MDI方式输入,系统自动记忆。
图3-28 工件坐标系设定
③通过CRT/MDI面板,将工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标输入到选定的工件坐标系中(G54～G59中任一个),即可建立工件坐标系。
④G54～G59使用该组指令前,必须先回参考点。
⑤G54～G59为模态指令,可相互注销。
目前人们用G54～G59零点偏置指令代替G50指令,即使开始执行程序时刀具不在起始位置,也不会产生坐标混乱的现象。
3.绝对值方式及增量值方式编程
编写程序时,可以用绝对值方式G90编程,也可以用增量值方式G91编程,或者二者混合编程。
说明：
①实际编程时采用哪种坐标方式由数控车床当时的状态设定,FANUC系统绝对坐标方式为(X,Z),增量坐标方式为(U,W),不需要用指令G90、G91指定。而有的系统(如华中世纪星系统)常用G90、G91设定。
②当用绝对坐标编程时,其数值为工件坐标系中点的坐标(X,Z)。当用增量坐标编程时,其数值为刀具当前点与目标点的坐标增量(U,W)。
③X、U坐标为直径方式输入,且有正负号；Z、W坐标值为实际位移量。
④G90、G91为模态功能,可相互注销,G90为缺省值。
4.回程序原点
程序原点是程序的起点,也是开始加工时刀尖的起始点,FANUC-12T系统用G28、G29两个指令来实现自动返回程序原点和从原点自动返回加工处的刀具运动。
G28指令可以使刀具从任何位置以快速点定位方式经过中间点返回程序原点。
程序格式：
G28 X_Z_；其中,X、Z为返回路径中间点的坐标值。
G29指令可以使刀具从程序原点以快速点定位方式经过G28指定的中间点自动返回加工处。
程序格式：
G29 X_Z_；其中,X、Z为返回点的坐标值。
说明：
①G28和G29这两个指令常成对使用；
②执行G28指令前,应取消刀具补偿功能。
例如,图3-29中,G28 X180.0 Z95.0 T0300程序段表示由点A快速移动到点B,再移到点R换3＃刀；G29 X60.0 Z135.0程序段表示由点R先返回至点B,再到执行点C。
图3-29 G28、G29应用实例
5.快速点位运动指令G00
程序格式：
G00 X(U)_Z(W)_；
式中,X(U)、Z(W)为绝对编程时目标点在工件坐标系中的坐标；增量编程时刀具移动的距离。
G00是指令刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标点位置。
说明：
①G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。操作时,快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正,进行适当的控制。移动速度不需在程序中设定,其速度已由生产厂家预先调定。
②G00为模态指令。
③初学者要注意,在执行G00指令时,由于各轴以各自速度移动,不能保证各轴同时到达终点,因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线,通常为折线。为避免刀具与工件发生碰撞,通常是先单动X轴,将X轴移动到安全位置后,再执行G00指令。
6.直线插补指令G01
程序格式：
G01 X(U)_Z(W)_F_；
式中,X(U)、Z(W)为目标点坐标,F为进给速度。
直线插补也称直线切削,它的特点是,刀具以直线插补运算联运方式同某坐标点移动到另一坐标点,移动速度由进给功能指令F来设定。机床执行G01指令时,在该程序段中必须含有F指令。
说明：
①G01指令使刀具从当前点出发,在两坐标间以插补联动方式按指定的进给速度直线移动到目标点。G01指令是模态指令。
②G01指令后面的坐标值取绝对尺寸还是取增量尺寸,由尺寸地址决定。
③进给速度由模态指令F指定。如果在G01程序段之前的程序段没有F指令,而现在的G01程序段中也没有F指令,则机床不运动。因此,G01程序中必须含有F指令。它可以用G00指令取消。
例3-1 如图3-30所示,利用绝对和增量、G00、G01编写零件加工程序。选右端面与轴线交点O为工件坐标系原点。(www.xing528.com)
图3-30 G90、G91、G00、G01的应用
绝对值编程：
例3-2 如图3-31所示,刀尖从A点直线移动到B点,完成车外圆、车槽、车倒角编程。
图3-31 G01功能指令应用
(a)车外圆；(b)车槽；(c)车倒角
程序编制如下：
7.圆弧插补指令G02/G03
圆弧插补指令是使刀具在指定平面内按给定的进给速度做圆弧插补运动,切削出圆弧曲线。逆着第三轴(垂直于圆弧所在的平面)看,如果圆弧是顺时针方向移动,用G02,称为顺时针圆弧插补,如果圆弧是逆时针方向移动,用G03,称为逆时针圆弧插补。
加工圆弧时,经常采用两种编程方法,现介绍如下。
(1)用圆弧终点坐标和半径R编写圆弧加工程序
程序格式：
G02(G03)X(U)_Z(W)_R_F_；
说明：
①首先分清圆弧的加工方向,确定是顺时针圆弧,还是逆时针圆弧；顺时针圆弧用G02加工,逆时针圆弧用G03加工,圆弧加工方向如图3-32所示。
图3-32 车圆弧的顺、逆方向
②X、Z后跟绝对尺寸,表示圆弧终点的坐标值；U、W后跟增量尺寸,表示圆弧终点A到终点B有两个圆弧的可能性,为区分两者,规定圆心角小于等于180°时,用“＋R”表示,如图3-33中的圆弧1；反之,用“－R”表示,如图3-33中的圆弧2。不能用R进行整圆插补。
图3-33 圆弧插补时圆弧的两种处理
(2)用分矢量I、K和圆弧终点坐标编写圆弧加工程序
程序格式：
G02(G03)X(U)_Z(W)_I_K_F_；
说明：
①I,K的值为圆弧起点指向圆心的矢量沿X轴和Z轴上的矢量投影,与坐标轴的方向一致时取正号,反之为负号。用I,K可以指定整圆,在G90/G91时都是以增量方式指定。
②X(U)_Z(W)_与前一种方法定义相同,X轴上的分矢量I也用直径值编程；不能与R同时使用。
(3)编程举例
例3-3 加工如图3-34所示零件,试编制加工程序。对圆弧插补,分别用两种方法加工。
图3-34 圆弧插补应用图例
方法一：用分矢量和圆弧终点坐标来加工圆弧。
方法二：用圆弧半径R和终点坐标来加工圆弧。
O002；
N01 G50 X100.0 Z100.0；
N02 M03 S800；
N03 G00 X6.0 Z2.0；
N04 G01 Z－20.0 F80；
N05 G02 X14.0 Z－24.0 R4.0 F60；
N06 G01 W－8.0 F80；
N07 G03 X20.0 W－3.0 R3.0 F60；N08 G01 W－37.0 F80；
N09 G02 U20.0 W－10.0 R10.0 F60；
N10 G01 W－20.0 F80；
N11 G03 X52.0 W－6.0 R6.0 F60；
N12 G00 U2；
N13 S100.0 Z100.0；
N14 M05；
N15 M02；
8.暂停指令G04
指令格式：
G04 X_；或者G04 P_；
该指令可使刀具作进给上的停顿,实现无进给光整加工,一般适用于镗平面、锪孔、车槽等场合。暂停时间一般不长,为几秒或几十毫秒。
说明：X指定时间,后面可用带小数点的数,单位为：秒(s)；P指定时间,不允许用小数点,单位为毫秒(ms)。
应用场合：
①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,作无进给光整加工。
②使用G96恒线速度切削轮廓,改成G97后,加工螺纹时,可暂停适当时间,使主轴转速稳定后再执行车螺纹,以保证螺距加工精度要求。
例 若要暂停1 s,可写成如下格式：G04 X1.0；或G04 P1000；
9.圆锥的切削
(1)切削原理
圆锥分为正锥和倒锥,在数控车床上车外圆锥时,有两种加工路线。图3-35所示为车正锥的两种加工路线示意图,当按图3-35(a)所示的加工路线车正锥时,需要计算终刀距L′。假设锥的大端直径为D,小端直径为d,吃刀深度为L,锥长为A,则由相似三角形可得
(D－d)/(2A)＝L/L′
即
L′＝2AL/(D－d)
当按图3-35(b)所示的走刀路线车正锥时,则不需要计算。但必须确定背吃刀量L。由图可见,只要确定了背吃刀量L,就确定了下一个目标点的值,即可车出圆锥轮廓。但在每次切削中,背吃刀量L是变化的,而切入目标点始终是固定的。这种加工方法由于只确定一个目标点,所以编程比较简单。
图3-36所示为车倒锥的两种加工路线,车锥原理与车正锥的相同,此处不再赘述。
图3-35 车正锥加工路线
图3-36 车倒锥加工路线
图3-37 车锥编程实例
(2)车锥编程实例
例3-4 已知毛坯棒料尺寸为φ30 mm,加工如图3-37所示零件,试编写车削正锥加工程序。
解 选用外圆车刀,分三次走刀进行加工。L′＝2AL/(D－d),A＝20,D＝30,d＝20,前两次背吃刀量L＝2 mm,最后一次背吃刀量L＝1 mm。
按第一种车锥路线进行加工,终刀距：
程序编制如下：
按第二种车锥路线进行加工,就不需要计算了。前两次背吃刀量L＝2 mm,最后一次背吃刀量L＝1 mm。具体程序如下：
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