第4章 数控车削编程基础知识
4.1 数控车削编程内容
通常程序的编制过程包括以下几个内容: 1．分析零件图，确定加工工艺。
编程人员首先要根据加工零件图纸及技术文件，对零件的材料、几何形状、尺寸精度、表面粗糙度、热处理要求等进行分析，从而确定零件加工工艺过程以及设备、工装、加工余量、切削用量等。 2．数值计算
根据零件图中的加工尺寸和确定的工艺路线，建立工件坐标系，计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素交点或切点得坐标值，便于编程使用。
3.编写零件加工程序单
根据加工路线、工艺参数、刀具号、辅助动作以及数值计算的结果等，按所使用的机床系统规定的功能指令及程序段格式，编写零件加工程序单。 4．程序输入数控系统
把编制好的程序输入数控系统中，通常有三种输入方法：手动数据输入、利用数控介质输入、通过车床通信接口输入。 5．程序校对和首件试切
输入的程序必须进行校对，校验的方法有：启动车床进行空运转绘图，检查车床运动轨迹的正确性；在具有CRT屏幕显示功能的车床上进行图形模拟加工，检查工件图形的正确性；用易加工的材料代替零件材料进行试切削。
当发现问题后，应分析原因，调整刀具或改变装夹方式，或进行尺寸补偿。首件试切之后，才能进行正式加工。
4.2 编程的种类
数控编程有三种：手工编程、自动编程、计算机辅助编程（CAD/CAM）。采用哪种编程方法根据加工零件的难易程度而定。
4.3 程序的构成
1. 程序的组成
由于每一种数控车床的控制系统不同，结合车床的本身特点及编程需要，都
有一定的程序格式。一个完整的程序，一般由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。 例如：
O0010；-----------------------程序号 N010 G54； N020 S800 M03；
N030 M08； --------------程序内容 N040 T0101；
N050 G00 X50.0 Z5.0； N060 G94 X0 Z0 F0.15
?? ?? N180 M05
N190 M30-----------------------程序结束 2. 程序字
程序字通常是由地址和跟在地址后面的若干位数字组成（数字前可缀以符号“+”、“-”）。程序字又分尺寸字和非尺寸字两种。
机 能 程序段顺序号 准备功能 进给功能 主轴转速功能 刀具功能 辅助功能 地 址 N G F S T M 意 义 顺序地址符字母 由G后面两位数字决定该程序段意义 刀具进给功能 指定主轴转速 指定刀具号 指定车床上的辅助功能 表（4-1） 非尺寸字地址字母表
机 能 尺寸字 地址字母 地 址 X、Y、Z U、V、W A、B、C I、J、K 意 义 坐标轴地址指令 附加轴地址指令 附加回转轴地址指令 圆弧起点相对于圆弧中心的坐标指令 表（4-2） 尺寸字地址字母表
3. 主程序和子程序
在一个加工过程中，如果有多个程序段完全相同，为了缩短程序，可将这些重复的程序段单独抽出，按规定格式编程子程序，并事先存储在子程序存储器中。子程序以外的就是主程序。
4.4 典型数控编程指令代码
1. G 代码指令 G代码 G00 *G01 G02 G03 GO4 G28 G32 G50 G70 G71 G72 G73 G74 G75 G76 G90 G92 G94 G96 G97 *G98 G99 0 3 0 2 0 1 0 0 O O 0 1 0 0 0 0 组 别 0 1 功 能 定位（快速移动） 直线插补（切削进给） 圆弧插补（顺时针） 圆弧插补（逆时针） 暂停、准停 回参考点（机械原点） 螺纹切削 坐标系设定 精加工循环 外圆粗加工循环 端面粗加工循环 封闭切削循环 端面深孔加工循环 外圆、内圆切槽循环 复合型螺纹切削循环 外圆、没内圆车削循环 螺纹切削循环 端面切削循环 恒线速开 恒线速关 每分钟进给 每转进给 表（4-3） 常用的G代码指令
注 1：带有*记号的G代码，当电源接通时，系统处于这个G代码的状态。 2：00组的G代码是非模态G代码。
3: 一个程序段中可以指令几个不同组的G代码，如果在同一个程序段中指令了两个以上的同组G代码时，后一个G代码有效。
4: 恒线速控制下，可设定主轴最大转速(G50) 。 5: 码分别用各组号表示。
6: G02，G03的顺逆方向由坐标系方向决定。 2 M功能代码
MO3 M04 M05 M08 M00
主轴正传 主轴反转 主轴停止 开冷却泵 程序暂停 M09 M10 M11 M12 M98 关冷却泵 尾坐进 尾坐退 卡盘夹紧 调子程序 M13 M32 M33 M30 M99 卡盘松开 润滑开 润滑关 程序结束，程序返回开始 子程序返回 表（4-4）常用的M功能代码指令
4.5 数控车床的坐标系统
1．机床坐标方向的规定
卧式数控车床的刀架结构有前置和后置两种。
数控车床的主轴轴线方向作为Z轴，其正方向为刀具远离工件的方向，X轴位于与工件安装面平行的水平平面内，垂直于主轴轴线方向，刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向。
2．机床坐标系
机床坐标系是用来确定工件坐标的基本坐标系。 机床原点：机床原点为机床上的一个固定点。数控车床将其定义在主轴旋转轴线与卡盘后端面的交点上。
机床参考点：数控车床的参考点是刀架相对于机床原点沿X、Z轴正向退至极限的一个固定点，其位置分别由X向与Z向的机械档块来确定，且机床在出厂之前由制造商采用精密测量方法确定。
3．工件坐标系的设定
工件原点又称为程序原点。工件原点要尽量选择在工件图样的设计基准上，同时要便于编程计算
设定工件坐标系有两种方法，一种是以G50的方式，另一种是以G54～ G59的方式， 用50设定工件坐标系是数控车削常用的方法。G50是一个非运动指令，只起预置寄存数据的作用，一般放在零件加工程序的第一个程序段位置上，其指令格式为：G50 X __ Z__ ；
第5章 数控车削零件加工
5.1 零件图
轴承套图（5-1）
5.2 零件图样工艺分析
1. 零件图样分析
该零件为轴承套。表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。
零件图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺寸即可。左、右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左、右端面车出来。 2. 确定装夹方案
内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。