《数控车床与加工工艺》笔记
数控车床与加工工艺
前言：本文是由Ding在大学课程“数控车床与加工工艺”一课整理的笔记，内容包括老师板书、教材资料和互联网资料（如有侵权请联系作者在24小时内删除），仅供参考。如有错误请在首页（关于页、评论区）联系作者指出。
基础认知
数控车床简述
- 概述参考数控车床（百度百科）
数控车床型号
数控车床型号表示方法遵守GB/T15375-2008《金属切削机床 型号编制方法》，由字母及一组数字组成。例如数控车床代号CK6140含义如下:
- CK6140
- “C”表示车床
- “K”表示数控
- “6”表示落地及卧式车床组
- “1”表示卧式车床系
- “40”表示床身最大回转直径（400mm）的1/10
- 5085
- “50”表示床身最大回转直径（500mm）的1/10
- “85”表示最大加工长度（850mm）的1/10
数控机床分类
- 按照数控系统分类
- Funuc(日)
- 西门子(德)
- 华中(中)
- 广数(中)
- 凯恩帝(中)
- 按照主轴系统分类
- 立式
- 卧式
- 水平导轨式
- 倾斜导轨式
数控车床用途（加工范围）
- 数控车床是使用较为广泛的 数控机床 之一。 它主要用于 轴类零件 或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工，并能进行切槽、 钻孔 、扩孔、铰孔及镗孔等。
数控车床主要系统
- Funuc(日)
- 西门子(德)
- 华中(中)
- 广数(中)
- 凯恩帝(中)
数控车五大指令
- G表示：准备功能。
- M表示：辅助功能。
- S表示：主轴功能。
- T表示：刀具功能。
- F表示：进给功能。
补充
第一台数控机床：美国麻省理工学院在1952年研制出第一台带有控制器的三轴铣床，标志着世界上第一台数控机床的诞生。
中国第一台数控机床：1958年，北京第一机床厂与清华大学合作，试制出中国第一台数控机床——X53K1三坐标数控机床。
编程
五大指令
G（FUNUC）
FANUC 0iMate-TD系统与SINUMERIK828D系统常用G代码功能
| G代码 | 发那科系统含义 | 西门子系统含义 |
|---|---|---|
| G00 | 快速点定位(快速移动) | 快速点定位(快速移动) |
| G01 | 直线插补 | 直线插补 |
| G02 | 顺时针圆弧插补 | 顺时针圆弧插补 |
| G03 | 逆时针圆弧插补 | 逆时针圆弧插补 |
| G04 | 暂停 | 暂停 |
| G28 | 返回参考点 | 用G74表示返回参考点 |
| G32 | 切削螺纹 | 用G33表示切削螺纹 |
| G40 | 取消刀尖圆弧半径补偿 | 取消刀尖圆弧半径补偿 |
| G41 | 刀尖圆弧半径左补偿 | 刀尖圆弧半径左补偿 |
| G42 | 刀尖圆弧半径右补偿 | 刀尖圆弧半径右补偿 |
| G70 | 精车复合循环 | 西门子毛坯循环用 CYCLE952 |
| G71 | 粗车复合循环 | |
| G72 | 端面粗车复合循环 | |
| G73 | 固定形状粗车复合循环 | |
| G74 | 端面深孔钻削、端面车槽复合循环 | 回参考点 |
| G75 | 径向沟槽复合循环 | 回固定点(西门子车槽循环用 CYCLE930、CYCLE940) |
| G76 | 螺纹切削复合循环 | 西门子螺纹切削复合循环用CYCLE99 |
| G90 | 外圆(内孔)单一固定循环 | 绝对值编程 |
| G92(重点) | 螺纹切削单一循环 | 未指定 |
| G96 | 主轴转速恒定切削速度 | 主轴转速恒定切削速度 |
| G97 | 取消主轴恒定切削速度 | 取消主轴恒定切削速度 |
| G98 | 每分钟进给量(mm/min) | 未指定 |
| G99 | 每转进给量(mm/r) | 未指定 |
M
FANUC 0i Mate 和 SINUMERIK 828D 系统常用辅助功能指令及含义
| 指令 | 含义 |
|---|---|
| M00 | 程序停止 |
| M01 | 计划停止 |
| M02 | 程序结束 |
| M03 | 主轴正转 |
| M04 | 主轴反转 |
| M05 | 主轴停 |
| M08 | 切削液开 |
| M09 | 切削液关 |
| M30 | 程序结束 |
（必考）M02和M30的区别:
M02和M30都是程序结束的指令
但是M02指的是程序结束且光标停止在程序结束处，而M30指的是程序结束且光标跳转到程序开头。
M02是停止指令，完成工件加工程序段的所有指令后，使主轴、进给和冷却液停止，程序光标停在程序末尾。
M30是复位指令，完成停止动作后，重新复位，完成M02指令功能外，还使储存器中的加工程序返回到初始状态。
S
- 不同材料加工转速
| 材料 | S转速（mm/min） |
|---|---|
| 钢（45#）、铁、铝 | S600——S1200 |
| 不锈钢 | S300——S500 |
| 尼龙 | 1000以上 |
T
| 代码 | 对应刀具 |
|---|---|
| T0101 | 一号刀具（90度外圆车刀） |
| T0202 | 二号刀具（切刀） |
| T0303 | 三号刀具（螺纹刀） |
| T0404 | 四号刀具（35度偏刀） |
F
- 常用的进给速度单位一般是每转进给量(mm/r),即G99
- 常用的进给速度一般是F（0.1——0.3），最常用的一般是0.15。（这里是指每转进给量）
粗车和精车的区别
简单来说：- 目的：粗车是为了快速去除材料，精车是为了提高精度和表面质量。
- 精度：粗车的精度较低，精车的精度较高。
- 切削用量：粗车使用较大的切削深度和进给量，精车使用较小的切削深度和进给量。
- 刀具：粗车刀具角度大，精车刀具角度小，更适合精细加工。
- 机床：粗车可以在普通机床上完成，精车则需要更精密的机床。
编程
从这里正式开始我们的编程部分
G00
在发那科数控机床中，G00指令代表的是“快速定位”。这个指令用于控制数控机床在两个指定点之间以最高速度进行快速移动，而不进行任何加工操作。G00指令的主要作用是实现机床的快速移动，可以大大缩短加工时间。在数控加工过程中，机床需要在不同的加工点之间进行移动，而G00指令则提供了一种快速移动的方式。使用G00指令时，机床会以最大速度移动到目标位置，不进行切削或加工操作。这种快速移动有助于提高生产效率和机床的运行速度。简而言之，G00是一个用于快速定位的G代码指令，它使得机床能够迅速从一个位置移动到另一个位置，以提高加工效率。
格式：
G00 X(U)_ Z(W)_这里，
X(U)和Z(W)分别代表目标点的绝对坐标或相对坐标位移。其中，X和Z表示目标点的绝对坐标，而U和W表示目标点相对于刀具当前位置的相对坐标位移。X(U)表示坐标按直径输入。在使用G00指令时，需要注意以下几点：- 该指令使刀具按照点位控制方式快速移动到指定位置。移动过程中不得对工件进行加工。
- 所有编程轴同时以参数所定义的速度移动，当某轴走完编程值便停止，而其他轴继续运动。
- 不运动的坐标无须编程。
- G00可以写成G0。
例如，如果有一个指令 G00 X75 Z200，它将使刀具快速移动到X轴75单位，Z轴200单位的位置。这种快速移动不会对工件进行加工，且各轴以最大速度独立移动，直到达到指定位置。
GO1
在发那科数控机床中，G01指令代表的是“直线插补”。这个指令用于控制数控机床的刀具沿直线路径从一个点移动到另一个点，通常用于切削加工。以下是G01指令的一些关键特点：
- 直线移动：G01指令使刀具以直线方式移动到指定的坐标位置。
- 速度控制：G01指令允许通过F指令参数来设置进给速度或切削速度。
- 坐标系设置：在使用G01指令之前，需要确保正确设置了坐标系，以保证机床的坐标系与编程中的坐标系一致。
- 运动路径规划：在编写G01指令时，需要仔细规划运动路径，确保路径是安全、稳定和符合加工要求的。
- 坐标值准确性：在编写G01指令时，要确保输入的坐标值准确无误，错误的坐标值可能导致机床运动到错误的位置。
- 格式：
G01 X(U) Z(W) F
G01指令的格式通常为G01 X(U) Z(W) F- 其中X、Z为要求移动到的位置的绝对坐标值；
- U、W为要求移动到的位置的增量坐标值；
- F为进给速率，即刀具移动的速度。
- G01也可以写成G1。
- 这个指令在数控加工中非常关键，因为它允许精确控制刀具的直线运动，从而实现精确的加工。
GO2&GO3
在发那科数控机床中，G02和G03指令分别代表顺时针和逆时针方向的圆弧插补。
G02指令：代表顺时针方向圆弧插补（Clockwise）。使用G02指令时，刀具会沿着顺时针方向的圆弧路径从一个点移动到另一个点。
G03指令：代表逆时针方向圆弧插补（Counter-Clockwise）。使用G03指令时，刀具会沿着逆时针方向的圆弧路径从一个点移动到另一个点。
G02和G03的格式:
- 这两个指令格式都是一样的:
G02(G03)) X终点坐标 Y终点坐标 R圆弧半径 F进给速率
G92指令
在发那科数控机床中，G92指令用于螺纹切削循环，它是一种简单螺纹循环指令，可以简化程序，用于切削加工圆柱螺纹和圆锥螺纹。
指令格式：
G92 X Z F- X、Z：分别代表螺纹终点的绝对坐标。
- F：公制螺纹的螺距（单位：mm/牙），必须为正数，默认值为1。
功能：G92指令可以切削加工圆柱螺纹，通过简化程序减少编程的复杂性。
通过使用G92指令，可以在数控车床上高效、准确地进行螺纹加工。
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