数控车床的编程指令及用法

4.1.3　数控车床的编程指令及用法

数控车床的编程指令除第二章介绍的G00、G01等通用G、M、S、T功能指令外，还有一些其他的常用指令，下面以FANUC 0系统为主介绍其用法。

1.参考点指令

（1）G27：返回参考点检测指令

指令格式：G27 X（U）_Z（W）_T0000

本指令执行前必须使刀架回零一次。若指定的两个坐标值分别是机床参考点的坐标值，且机床面板上的两个回零参考点指示灯都亮，则说明机床零点正确。否则，机床定位误差过大。

（2）G28：返回参考点指令

指令格式：G28 X（U）_Z（W）_

式中：X（U）、Z（W）为中间点的坐标，G28指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点，然后从中间点回参考点。

2.工件坐标系设定或主轴转速钳制指令：G50

指令格式：G50 X_Z_或 G50　S

前者为坐标系设定指令，X、Z值为机床零点在设定的工件坐标系中的坐标；后者为主轴转速钳制指令，S为最高转速。

3.G32：螺纹切削指令

指令格式：G32 X（U）_Z（W）_F

F为螺纹长轴方向的导程（即进给速度采用mm/r）。

4.车削加工固定循环指令

（1）直线车削固定循环

如图4-4所示，刀具从循环起点开始按矩形循环，最后又回到循环起点。图中虚线轨迹1、4为快速运动，实线轨迹2、3为切削进给。

指令格式：G90 X（U）_Z（W）_F_

式中：X、Z为圆柱面切削终点坐标值，可用增量值U、W，也可用绝对值X、Z。U、W的符号取决于轨迹1、2的方向，图中U、W均为负值。注意用绝对坐标编程时，X以直径值表示；用增量坐标值编程时，U为实际径向位移量的两倍值。F为进给速度。

图4-4　直线切削固定循环

图4-5　直线切削固定循环实例

如图4-5所示零件，选工件左端面为坐标原点，其程序为：

（2）锥度切削固定循环

锥度切削固定循环的方式如图4-6所示。

指令格式：G90 X（U）_Z（W）_R_F_

式中：坐标X（U）、Z（W）的用法与直线切削固定循环相同，U和W的符号仍根据轨迹1和2的方向确定。R是锥度大、小端的半径差，用增量坐标表示，当沿轨迹使锥度值（即R的绝对值）增大的方向与X轴正向一致时，R取正号，反之取负号。图中R为负值。

图4-6　锥度切削固定循环

（3）端面切削固定循环：G94

指令格式：G94 X（U）_Z（W）_F_　　（加工端平面）

G94 X（U）_Z（W）R_F_　　（加工圆锥端面）

式中：坐标X（U）、Z（W）的用法与直线切削固定循环相同，R是锥度大、小端的半径差。端面切削固定循环如图4-7所示。

图4-7　端面切削固定循环

（4）直螺纹切削固定循环

直螺纹切削固定循环的方式如图4-8所示。

指令格式：G92　X（U）_Z（W）_F_

式中：X（U）和Z（W）与前面相同，F是螺纹的导程。

（5）锥螺纹切削固定循环

锥螺纹切削固定循环的方式如图4-9所示。

指令格式：G92　X（U）_Z（W）_R_F_

式中：F表示螺纹导程，其余参数与锥度切削循环相同。

图4-8　直螺纹循环

图4-9　锥螺纹循环

（6）复合固定循环切削

数控车床复合固定循环指令，与前述单一形状固定循环指令一样，它可以用于必须重复多次加工才能加工到规定尺寸的典型工序。主要用于铸、锻毛坯的粗车和棒料车阶梯较大的轴及螺纹加工。利用复合固定循环功能，只要给出最终精加工路径、循环次数和每次加工余量，机床能自动决定粗加工时的刀具路径。在FANUC 0系统中，G70～G76为复合固定循环指令，其中G70是G7l 、G72、G73粗加工后的精加工指令，G74是深孔钻削固定循环指令，G75是切槽固定循环指令，G76是螺纹加工固定循环指令。

图4-10　外径粗车固定循环G71

① 外径粗车循环：G71

外径粗车固定循环G71，它适用于毛坯料粗车外径和粗车内径。如图4-10所示为粗车外径的加工路径。图中C是粗加工循环的起点，A是毛坏外径与端面轮廓的交点。只要在程序中，给出A→A'→B之间的精加工形状及径向精车余量ΔU/2、轴向精车余量ΔW及每次切削深度Δd即可完成AA'BA区域的粗车工序。如图4-10所示e为退刀量，它是模态指令，用参数设定。以直径编程方式的粗车外径循环指令编程格式为：

G71 P（NS）_Q（NF）_U（ΔU）_W（ΔW）_D（Δd）_F_S_T_；

N（NS）…

…

N（NF）…；

程序段中各地址字含义如下：

NS——循环开始的程序段号；

NF——循环结束的程序段号；

ΔU——径向（X向）精车余量（直径值）；

ΔW——轴向（Z向）精车余量；

Δd——切削深度（沿AA'方向）。

在NS—NF程序段内（即自循环开始至循环结束）指令F、S、T不起作用。在整个粗车循环中，只执行循环开始前指令的F、S、T功能。即进给速度、主轴转速、刀具均不能改变。在G71指令的程序段中，F、S、T是有效的。G71循环方式的特点是：循环切削过程中，最初的切深（Δd）方向，刀具切削平行于Z轴。

② 端面粗车循环：G72

指令格式：G72 P（NS）_Q（NF）_U（ΔU）_W（ΔW）_D（Δd）_F_S_T_

图4-11　端面粗车循环G72

图4-12　固定形状粗车循环G73

如图4-11所示，G72指令的含义与G71相同，不同之处是刀具平行于X轴方向切削，它是从外径方向往轴心方向切削端面的粗车循环，该循环方式适于圆柱棒料毛坯端面方向粗车。

③ 固定形状粗车循环：G73

固定形状粗车循环是适用于铸、锻件毛坯零件的一种循环切削方式。由于铸、锻件毛坯的形状与零件的形状基本接近，只是外径、长度较成品大一些，形状较为固定，故称之为固定形状粗车循环。这种循环方式的走刀路径如图4-12所示。G73固定形状粗车循环编程指令格式为：

G73 P（NS）_Q（NF）_I（ΔI）_K（ΔK）_U（ΔU）_W（ΔW）_D（Δd）_F_S T_

在程序段中，除地址I、K、D外，其余均与G71相同。

ΔI——径向切除余量（半径值）；

ΔK——轴向切除余量；

Δd——粗车循环次数。

④ 精车固定循环：G70

在用G71、G72、G73粗车工件后，用G70来指定精车循环、切除粗加工中留下的余量。G70精车循环编程指令格式为：G70P （NS）_Q（NF）_

在G70状态下，从（NS）至（NF）程序中指定F、S、T有效。当（NS）至（NF）程序中不指定F、S、T时，原在粗车循环前指定的F、S、T仍有效。

⑤ 螺纹切削复合循环：G76

如图4-13所示，螺纹切削复合循环G76较G32、G92指令简捷，其指令格式为：

G76 X（U）_Z（W）_R_K_D_F_A_

图4-13　螺纹切削复合循环G76

式中：F表示螺纹导程，K为螺纹的高度（X方向的距离指定，用半径值），D为第一刀切深（用半径值），R是锥度大、小端的半径差，R为零时为圆柱螺纹，A为其余参数与锥度切削循环相同。

⑥ 复合固定循环应用举例

G71与G70复合固定循环编程示例

图4-14　G71与G70复合固定循环

加工如图4-14所示零件，其毛坯为棒料。工艺设计规定：粗加工时切深为7mm，进给速度0.3mm/r，主轴转速500r/min；精加工余量为4mm（直径上 ），z向2mm，进给速度为0.15mm/r，主轴转速800r/min。程序设计如下：

刀具快速从起点（X200.0 Z220.0）运动至X160.0、Z180.0点处，从N03程序段开始进入G71固定循环，并指令粗车循环参数（F、S），规定了粗车（最后一刀）应留给精加工的加工余量（U4.0W2.0），粗加工切削深度（D7.0）及“通知”控制系统如何计算（从N04至N10程序段）循环过程中的运动路线。N11程序段是用G70指令的精加工循环程序，指令刀具在精加工轮廓尺寸时，按P04至Q10程序段运动指令确定。

G72与G70复合固定循环编程示例

加工如图4-15所示零件，其毛坯为棒料，工艺设计规定与上例相同。程序设计如下所示：

G73与G70复合固定循环编程示例

加工如图4-16所示零件，其毛坯为锻件。工艺设计规定：粗加工分三刀进行，第一刀留给后两刀加工单边余量（XZ向）均为14mm，进给速度0.3mm/r，主轴转速500r/min；精加工余量X向为4mm（直径上），Z向2mm，进给速度为0.15mm/r，主轴转速800r/min。程序设计如下：

图4-15　G72与G70复合固定循环

图4-16　G73与G70复合固定循环