数控车床基本知识

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数控车床基本程序指令及应用

1.数控车床坐标系

数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。 如图1-1所示

数控车床有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。它是在机床装配、调试时已经确定下来的，是机床加工的基准点。在使用中机械坐标系是由参考点来确定的，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。编程坐标系是编程序时使用的坐标系，一般把我们把Z轴与工件轴线重合，X轴放在工件端面上。工件坐标系是机床进行加工时使用的坐标系，它应该与编程坐标系一致。能否让编程坐标系与工件坐标系一致，是操作的关键。

图1-1

2.数控车床加工工艺制定方法

在数控车床上加工零件时，应该遵循如下原则：

（ 1 ）选择适合在数控车床上加工的零件。

（ 2 ）分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。

（ 3 ）确定工件坐标系原点位置。原点位置一般选择在工件右端面和主轴回转中心交点 P ，也可以设在主轴回转中心与工件左端面交点 O 上，如图 1-2所示。

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图 1-2 编程原点

（ 4 ）制定加工工艺路径，应该考虑加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的位置，起使点应便于检查和装夹工件；应该考虑粗车、半精车、精车路线，在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能以最少的进给路线完成零件的加工，缩短单件的加工时间；应考虑换刀点的位置，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在换刀过程中不发生干涉现象，且换刀路线尽可能短，加工起始点和换刀点可选同一点或者不选同点。

（ 5 ）选择切削参数。在加工过程中，应根据零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度、和切削深度。

（ 6 ）合理选择刀具。根据加工的零件形状和表面精度要求，选择合适的刀具进行加工。

（ 7 ）编制加工程序，调试加工程序，完成零件加工。

3.数控加工程序的构成

在数控车床上加工零件，首先要编制程序，然后用该程序控制机床的运动。数控指令的集合称为程序。在程序中根据机床的实际运动顺序书写这些指令。

一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干程序段、程序结束部分组成。一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。

下面是一个完整的数控加工程序，该程序由程序号开始，以M30结束。 程序 说明

O1234 程序开始

N10 T0101 G95 M3 S500 程序段1

N20 G0 X100 Z100 程序段2

N30 G0 X26 Z0 程序段3

N40 G1 X0.0 F0.1 程序段4

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N50 Z1 程序段5

N60 G0 X100 程序段6

N70 Z100 程序段7

N80 M30 程序结束

（1） 程序号

零件程序的起始部分一般由程序起始符号%（或O）后跟1—4位数字组成，如：%123，O1234等。

（2）程序段的格式和组成

程序段的格式可分为地址格式、分割地址格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。其中以可变程序段格式应用最为广泛，所谓可变程序段格式就是程序段的长短是可变的。

例如：

N10 G01 X40.0 Z-30.0 F200 ；

程序段号 功能字 坐标字 进给速度功能字 程序段结束

（3）“字”

一个“字”的组成如下所示：

Z - 30.0

地址符 符号（正、负号） 数据字（数字）

程序段号加上若干程序字就可组成一个程序段。在程序段中表示地址的英文字母可分为地址和非尺寸地址两种。表示尺寸地址的英文字母有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、DERH共18个字母。表示非尺寸地址有N、G、F、S、T、M、L、O等8个字母。

4.模态指令与非模态指令的区分

（1）模态指令：称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到后面出现同组另一指令或被其他指令取消时才有效。编写程序时，与上段相同的模态指令可以省略不写。不同组模态指令编在同一程序段内，不影响其续效。

（2）非模态指令：称非续效指令，其功能仅在出现的程序段有效。

5.常用M指令

M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅

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助动作。M指令有模态还非模态之分，常用M指令的功能及应用如下：

（1） 程序停止

指令：M00

功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重新开始。

（2） 选择停止

指令：M01

功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止自动运行，只是当机床机床操作面板上的选择停开关压下时，这个代码才有效。

（3） 主轴正转、反转、停止

指令：M03、M04、M05

功能：M03、M04可使主轴正、反转，与同段程序其他指令一起开始执行。M05指令可使主轴在该程序段其他指令执行完成后停止转动。

格式：M03 S

M04 S

M05

（4） 冷却液开、关

指令：M08、M09

功能：M08表示开启冷却液，M09表示关闭冷却液。

（5） 程序结束

指令：M02或M30

功能：该指令表示主程序结束，同时机床停止自动运行。CNC装置复位。M30还可使控制返回到程序的开始，故程序结束使用M30比M02方便些。 说明：该指令必须编在最后一个程序段中。

6.主轴功能、进给功能和刀具功能

（1）主轴功能S

主轴转速功能表示机床主轴的转 速大小，由S和后面的若干数字组成。 格式：M03 S600 主轴以600r/min的速度正转。

（2） 进给功能F

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进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，，由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方式。

1. 每分钟进给量

格式：G94 F---

说明：G94为数控车床的初始状态。

2. 每转进给量

格式：G95 F---

使用下式可以实现每转进给量和每分钟进给量的转化。

Fm=Fr×S

Fm为每分钟的进给量，Fr为每转的进给量，S为主轴转速

（3） 刀具功能

刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的四位数字组成。

格式：T XX XX

说明：前两位不表示刀具序号，后面两位表示刀具补偿号。

刀具的序号要与刀架上的刀位号相对应。

刀具序号和刀具补偿号不必相同，但为了方便通常他们一致。

取消刀具补偿的T指令格式为：T0000。

7.基本G功能代码

1.快速定位G00

G00指令使刀具快速移动到指定的位置。

指令格式：G00 X（U）＿ Z（W）＿；其中X（U） Z（W）为指定的坐标值。 快速定位指令的实例：图（1-3）

Ф

Z轴