1、普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材数控加工技术数控加工技术吴明友吴明友 编编第第 十十 二二 讲讲（90 Min、2节课）节课）2022-12-41第四章第四章 数控车床（华中数控）编程与操作（二）数控车床（华中数控）编程与操作（二）第二节第二节 华中（华中（HNC-21/22T）系统基本编程指令（二）系统基本编程指令（二）1010刀具补偿功能指令刀具补偿功能指令（20Min）刀具偏置（几何）补偿和刀具磨损补偿。刀具偏置（几何）补偿和刀具磨损补偿。刀具的补偿包括刀具的偏置和磨损补偿、刀尖半径补偿。刀具偏置（几何）补偿和刀具磨损补偿。刀具偏置（几何）补偿和刀具磨
2、损补偿。编程时，设定刀架上各刀在工作位置时，其刀尖位置是一致的。但由于刀具的几何形状及安装的不同，其刀尖位置是不一致的，其相对于工件原点的距离也是不同的。因此需要将各刀具的位置值进行比较或设定，称为刀具偏置补偿。刀具偏置补偿可使加工程序不随刀尖位置的不同而改变。刀具偏置补偿有两种形式：2022-12-42 1）相对补偿形式。）相对补偿形式。如图4-9所示，在对刀时，通常先确定一把刀为基准（标准）刀具，并以其刀尖位置A为依据建立工件坐标系。这样，当其他各刀转到加工位置时，刀尖位置B相对基准刀刀尖位置A就会出现偏置，原来建立的坐标系就不再适用，因此应对非基准刀具相对于基准刀具之间的偏置值x、z进行
3、补偿，使刀尖位置B移至位置A。2）绝对补偿形式。即机床回到机床零点时，工件坐标系零点相对于刀架工作位置上各刀刀尖位置的有向距离。当执行刀偏补偿时，各刀以此值设定各自的加工坐标系，如图4-10所示。2022-12-432022-12-44图4-9 刀具偏置的相对补偿形式刀具使用一段时间后，会因磨损而使产品尺寸产生误差，因此需要对其进行补偿。该补偿与刀具偏置补偿存放在同一个寄存器的地址号中。各刀的磨损补偿只对该刀有效（包括基准刀）。刀具的补偿功能由T代码指定，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具偏置补偿号。例如T0303表示选用3号刀具和3号刀补。刀具补偿号是刀具偏置补偿寄存器的地址号，该寄存
4、器存放刀具的X轴和Z轴偏置补偿值、刀具的X轴和Z轴磨损补偿值。T加补偿号表示开始补偿功能。补偿号为00表示补偿量为0，即取消补偿功能。系统对刀具的补偿或取消都是通过拖板的移动来实现的。2022-12-452022-12-48图图4-11 刀尖圆角造成的少切和过切刀尖圆角造成的少切和过切G40为取消刀尖半径补偿。G41为左刀补（在刀具前进方向左侧补偿），G42为右刀补（在刀具前进方向右侧补偿），如图4-12所示。2022-12-49图图4-12 左刀补和右刀补左刀补和右刀补a）上手刀，刀架在操作者的外侧）上手刀，刀架在操作者的外侧 b）下手刀，刀架在操作者的内侧）下手刀，刀架在操作者的内侧注意：
5、注意：G41G42不带参数，其补偿号（代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值）由T代码指定。其刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应。刀尖半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不能用G02或G03。注意上手刀和下手刀G41/G42的区别，见图4-12。刀尖圆弧半径补偿寄存器中，定义了车刀圆弧半径及刀尖的方向号。车刀刀尖的方向号定义了刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系，从09有十个方向，如图4-13所示，表示刀具刀位点，表示刀尖圆弧中心位置。2022-12-4102022-12-411图4-13 车刀刀尖位置码定义a）上手刀，刀架在操作者的外侧 b）下手刀，刀架在操作者的内侧2022-12-412
6、例4-5 考虑刀尖半径补偿，编制图4-8所示工件的加工程序。图图4-8 圆弧插补编程实例圆弧插补编程实例 0005；程序名 N10 G92 X40 Z5 T0101；建立工件坐标系，换1号刀，定义起刀点的位置 N20 M03 S1000；主轴正转，转速1000r/min N30 G96 S80；恒线速度有效，线速度为80m/min N40 G00 X0；刀到中心，转速升高，直到主轴到最大限速 N50 G95 G01 G42 Z0 F0.1；加入刀具圆弧半径补偿，工进接触工件，每转进给 N60 G03 U24 W-24 R15；加工R15圆弧段 N70 G02 X26 Z-31 R5；加工R5圆
7、弧段 N80 G01 Z-40；加工26外圆 N90 G00 G40 X40 Z5；取消半径补偿，快退回起刀点 N100 G97 S300；取消恒线速度功能，设定主轴按300r/min旋转 N110 M30；主轴停转、主程序结束并复位2022-12-4131111螺纹切削指令螺纹切削指令G32G32 （25Min25Min）指令格式为：指令格式为：G32 XG32 X（U U）_ Z_ Z（W W）_ R_ E_ P_ F_ R_ E_ P_ F_；螺纹切削分为单行程螺纹切削、螺纹切削循环和螺纹切削复合循环。单行程螺纹切削指令G32程序段格式为：G32 X（U）_ Z（W）_ R_ E_ P_
8、 F_；G32指令可以执行单行程螺纹切削，车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行，如图4-14所示。切削螺纹一般分四步形成一个循环：进刀（AB）切削（BC）退刀（CD）返回（DA）。这四个步骤均需编入程序。2022-12-414X、Z：绝对编程时，为有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标。U、W：增量编程时，为有效螺纹终点相对螺纹切削起点的增量。F：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对工件的进给值。R、E：螺纹切削的退尾量，R为Z向退尾量；E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其值如正表示沿Z、X正向回退，如负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E如省略，表示不用回
9、退功能。根据螺纹标准R一般取0.751.75倍的螺距，E取螺纹的牙型高。P为主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角，默认值为0。2022-12-4152022-12-416图4-14 圆柱螺纹加工 对圆柱螺纹，由于车刀的轨迹为一直线，所以X（U）为0，其格式为：G32 Z（W）_ R_ E_ P_ F_ 锥螺纹（见图4-15）的斜角在45以下时，螺纹导程以Z轴方向指定，在45以上至90时，以X轴方向指定，该指令一般很少使用。2022-12-4172022-12-418图4-15 圆锥螺纹加工螺纹切削时应注意的问题：从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数。在没有停止主轴的情况下，停止
10、螺纹的切削将非常危险，因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动。在螺纹加工中不使用恒定线速度控制功能。螺纹加工中，径向起点（编程大径）的确定决定于螺纹大径。径向终点（编程小径）的确定取决于螺纹小径。螺纹小径d可按经验公式dd2（0.550.6495）P确定。式中：d 为螺纹公称直径；d为螺纹小径（编程小径）；P为螺距。2022-12-419在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段（空刀导入量）1和降速退刀段（空刀导出量）2，如图4-15所示，以消除伺服滞后造成的螺距误差。1的数值与工件螺距和主轴转速有关，按经验，一般1取12倍螺距，2取0.5倍螺距以上。在
11、加工多头螺纹时，可先加工完第一条螺纹，然后在加工第二条螺纹时，车刀的轴向起点与加工第一条螺纹的轴向起点偏移一个螺距P即可。分层背吃刀量，如果螺纹牙型较深、螺距较大，可分几次进给。每次进给的背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。2022-12-420 例4-6。编制图4-16所示普通螺纹（M241.5）的加工程序，其中13mm，21mm（1）计算螺纹底径d：dd-20.62P（24-20.621.5）22.14mm（2）确定背吃刀量分布：1mm、0.5mm、0.3mm、0.06mm2022-12-4212022-12-422图4-16 圆柱螺纹加工（3）加工程序%0006；程
12、序名N100 S300 M03；主轴正转，转速300r/minN105 T0303；换3号螺纹刀N110 G00 X23 Z3；快速进刀至螺纹起点N115 G32 Z-23 F1.5；切削螺纹，背吃刀量1mm （或G32 W-26.5 F1.5）N120 G00 X30；X轴向快速退刀N125 G00 Z3；Z轴快速返回螺纹起点处N130 G00 X22.5；X轴快速进刀至螺纹起点处N135 G32 Z-23 F1.5；切削螺纹，背吃刀量0.5mmN140 G00 X30；X轴向快速退刀N145 G00 Z3；Z轴快速返回螺纹起点处2022-12-423N150 G00 X22.2；X轴快速进
13、刀至螺纹起点处N155 G32 Z-23 F1.5；切削螺纹，背吃刀量0.3mmN160 G00 X30；X轴向快速退刀N165 G00 Z3；Z轴快速返回螺纹起点处N170 G00 X22.14；X轴快速进刀至螺纹起点处N175 G32 Z-23 F1.5；切削螺纹，背吃刀量0.06mmN180 G00 X100；退回换刀点N185 G00 Z100；退回换刀点N190 M00；程序暂停2022-12-424 例4-7。编制图4-17所示圆锥螺纹的加工程序，其中螺距P2mm，13mm，22mm。（1）计算锥螺纹小端小径：d120.62P35-20.62232.52mm（2）计算锥螺纹大端小径
14、：d220.62P55-20.62252.52mm（3）确定背吃刀量分布：1mm、0.7mm、0.5mm、0.2mm、0.08mm2022-12-4252022-12-426图4-17 圆锥螺纹加工2022-12-427（4）加工程序：%0007；程序名N100 T0303；换3号螺纹刀N105 S300 M03；主轴正转，转速300r/minN110 G00 X70 Z3；快速进刀N115 G00 X34；X轴快速进刀至螺纹起点处N120 G32 X54 Z-42 F2；切削锥螺纹，背吃刀量1mmN125 G00 X70；X轴向快速退刀N130 Z3；Z轴快速返回螺纹起点处N135 X33.
15、3；X轴快速进刀至螺纹起点处N140 G32 X53.3 Z-42 F2；切削锥螺纹，背吃刀量0.7mmN145 G00 X70 Z3；快速退刀N150 X32.8；X轴快速进刀至螺纹起点处N155 G32 X52.8 Z-42 F2；切削锥螺纹，背吃刀量0.5mmN160 G00 X70 Z3；快速退刀N165 X32.6；X轴快速进刀至螺纹起点处N170 G32 X52.6 Z-42 F2；切削锥螺纹，背吃刀量0.2mmN175 G00 X70 Z3；快速退刀N180 X32.52；X轴快速进刀至螺纹起点处N185 G32 X52.52 Z-42 F2；切削锥螺纹，背吃刀量0.08mmN1
16、90 G00 X100 Z100；退回换刀点N195 M30；程序结束2022-12-4281212螺纹切削循环指令螺纹切削循环指令G82G82 （25Min25Min）直螺纹指令格式为：直螺纹指令格式为：G82 X G82 X（U U）_Z_Z（W W）_ R_ E_ C_ P_ F_ R_ E_ C_ P_ F_；锥螺纹指令为：锥螺纹指令为：G82 X G82 X（U U）_ Z_ Z（W W）_ I_R_ E_ C_ P_ F_ I_R_ E_ C_ P_ F_；螺纹切削循环指令G82可切削圆柱螺纹和圆锥螺纹。图4-18为圆柱螺纹循环，图4-19为圆锥螺纹循环。刀具从循环起点A开始，按A
17、BCDA进行自动循环。X、Z：绝对编程时，为有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标。U、W：增量编程时，为有效螺纹终点相对螺纹切削起点的增量。I：为锥螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。2022-12-429 R、E：螺纹切削的退尾量，R为Z向退尾量；E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其值如正表示沿Z、X正向回退，如负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E如省略，表示不用回退功能。C：螺纹头数，0或1时为切削单头螺纹。P：单头螺纹切削时，为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角（默认值为0）；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。F：螺纹导程
18、，即主轴每转一圈，刀具相对工件的进给值。2022-12-4302022-12-431 图4-18 圆柱螺纹切削循环2022-12-432图4-19 圆锥螺纹切削循环 例4-8 用G82螺纹循环指令编制图4-17所示圆锥螺纹的加工程序。0008；程序名 N100 T0303；换3号螺纹刀 N105 S300 M03；主轴正转，转速300r/min N110 G00 X70 Z3；快速进刀 N115 G82 X54 Z-42 I-10 F2；锥螺纹切削循环1，背吃刀量1mm2022-12-433 N120 X53.3；锥螺纹切削循环2，背吃刀量0.7mm N125 X52.8；锥螺纹切削循环3，背
19、吃刀量0.5mm N130 X52.6；锥螺纹切削循环4，背吃刀量0.2mm N135 X52.52；螺纹切削循环5，背吃刀量0.08mm N140 G00 X100 Y100；退回起刀点 N145 M30；程序结束 例4-9。用G82螺纹循环指令编制图4-20所示双头螺纹的加工程序。14mm，21.5mm。2022-12-4342022-12-435图4-20 G82切削双头螺纹0009 程序名N5 G55 G00 X35 Z104；建立G55工件坐标系，快进至循环起点N10 S300 M03；主轴正转，转速300r/minN15 T0303；换3号螺纹刀N20 G82 X29.2 Z18.
20、5 C2 P180 F3；螺纹切削循环1，背吃刀量0.8mmN25 X28.6 Z18.5 C2 P180 F3；螺纹切削循环2，背吃刀量0.6mmN30 X28.2 Z18.5 C2 P180 F3；螺纹切削循环3，背吃刀量0.4mmN35 X28.14 Z18.5 C2 P180 F3；螺纹切削循环4，背吃刀量0.06mmN40 M30；正转停转，主程序结束并复位2022-12-436 1313螺纹切削复合循环指令螺纹切削复合循环指令G76G76 （20Min）G76G76指令格式为：指令格式为：G76 CG76 C（c c）R R（r r）E E（e e）A A（a a）X X（x x）
21、Z Z（z z）I I（i i）K K（k k）U U（d d）V V（dmindmin）Q Q（d d）P P（p p）F F（L L）螺纹切削固定循环指令G76执行如图4-21所示的加工轨迹。其单边切削及参数如图4-22所示。其中：c：精整次数（199），模态值。r：螺纹Z向退尾长度（0099），模态值。e：螺纹X向退尾长度（0099），模态值。a：刀尖角度（螺纹牙型角），模态值；一般为60。2022-12-437x、z：绝对值编程时，为有效螺纹终点C在工件坐标系中的坐标。增量值编程时，为有效螺纹终点C相对于循环起点A的增量。i：锥螺纹始点与终点的半径差；如I0，为直螺纹（圆柱螺纹）切削方
22、式。k：螺纹高度，该值由X轴方向上的半径值指定。dmin：最小背吃刀量（半径值）；当第n次背吃刀量（d d），小于dmin时，则背吃刀量设定为dmin。d：精加工余量（半径值）。d：第一次背吃刀量（半径值）。p：主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角。L：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对工件的进给值。2022-12-4382022-12-439 图4-21 螺纹切削复合循环指令G76 2022-12-440图4-22 G76循环单边切削及其参数 注意：按G76程序段中的X（x）和Z（z）指令实现循环加工，增量编程时，要注意u 和w的正负（由刀具轨迹AB和CD段的方向决定）。G76循环进行单边切削，减小了刀尖的受力。第一次切削时背吃刀量为d，第n次的切削总深度为d，每次循环的背吃刀量（d d）。2022-12-441 图4-21中，B到C点的切削速度由F代码指定，其他轨迹均为快速进给。例如：图4-16所示圆柱螺纹的加工程序为：G76 C2 A60 X22.14 Z-22 K0.93 U0.1 V0.1 Q0.9 F1.5。图4-17所示圆锥螺纹的加工程序为：G76 C2 A60 X52.52 Z-40 I-10 K1.24 U0.1 V0.1 Q0.9 F2。2022-12-442
