模块二 数控车床编程入门知识
数控车床的程序编制必须严格遵守相关的标准，数控编程是一项很严格的工作，首先必须掌握一些基础知识，才能学好编程的方法并编出正确的程序。
一、数控车床的坐标系与运动方向的规定
（一）建立坐标系的基本原则
1．永远假定工件静止，刀具相对于工件移动。
2．坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系。如图1-28所示大拇指的方向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。在确定了X、Y、Z坐标的基础上，根据右手螺旋法则，可以很方便地确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。
图1-28 右手笛卡尔直角坐标系
3、规定Z坐标的运动由传递切削动力的主轴决定，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴，X轴为水平方向，平行于工件装夹面并与Z轴垂直。
4、规定以刀具远离工件的方向为坐标轴的正方向。
依据以上的原则，当车床为前置刀架时，X轴正向向前，指向操作者，如图1-29所示；当机床为后置刀架时，X轴正向向后，背离操作者，如图1-30所示。
学习目标
知识目标：●掌握数控车床坐标系的定义。
●掌握数控加工程序的格式与组成。
●熟悉数控车床编程常用符号及指令代码。
能力目标：●掌握数控车床编程的入门知识，并能灵活运用。
图1-29 水平床身前置刀架式数控车床的坐标系
图1-30 倾斜床身后置刀架式数控车床的坐标系
（二）机床坐标系
机床坐标系是以机床原点为坐标系原点建立起来的ZOX轴直角坐标系。
1．机床原点
机床原点（又称机械原点）即机床坐标系的原点，是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。数控车床的机床原点一般为主轴回转中心与卡盘后端面的交点，如图1-31所示。
图1-31 机床原点
2．机床参考点
机床参考点也是机床上的一个固定点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。作用主要是用来给机床坐标系一个定位。因为如果每次开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都把当前位置设定成（0，0），这就会造成基准的不统一。 数控车床在开机后首先要进行回参考点（也称回零点）操作。机床在通电之后，返回参考点之前，不论刀架处于什么位置，此时CRT上显示的Z与X的坐标值均为0。只有完成了返回参考点操作后，刀架运动到机床参考点，此时CRT上显示出刀架基准点在机床坐标系中的坐标值，即建立了机床坐标系。
如图2-16所示工件，毛坯为φ45㎜×120㎜棒材，材料为45钢，数控车削端面、外圆。
1．根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线
1）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ45外圆，使工件伸出卡盘80㎜，一次装夹完成粗精加工。
2） 工步顺序
① 粗车端面及φ40㎜外圆，留1㎜精车余量。
② 精车φ40㎜外圆到尺寸。
2．选择机床设备
根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CK0630型数控卧式车床。
3．选择刀具
根据加工要求，选用两把刀具，T01为90°粗车刀，T03为90°精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。
4．确定切削用量
切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点
确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如前页图2-16所示。
采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X55、Z20处。
6．编写程序(以CK0630车床为例)
按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：
N0010 G59 X0 Z100 ；设置工件原点
N0020 G90
N0030 G92 X55 Z20 ；设置换刀点
N0040 M03 S600
N0050 M06 T01 ；取1号90°偏刀，粗车
N0060 G00 X46 Z0
N0070 G01 X0 Z0
N0080 G00 X0 Z1
N0090 G00 X41 Z1
N0100 G01 X41 Z-64 F80 ；粗车φ40㎜外圆，留1㎜精车余量
数控车床编程
对于数控车床来说，采用不同的数控系统，其编程方法也不同。这一模块将以FANUC-0i数控系统为例，介绍FANUC系统数控车床的常用编程指令。
一、建立工件坐标系与坐标尺寸
（一）工件坐标系设定指令
是规定工件坐标系原点的指令，工件坐标系原点又称编程零点。
指令格式 ：G50 X Z
式中，X、Z为刀尖的起始点距工件坐标系原点在X向、Z向的尺寸。
执行G50指令时，机床不动作，即X、Z轴均不移动，系统内部对X、Z的数值进行记忆，CRT显示器上的坐标值发生了变化，这就相当于在系统内部建立了以工件原点为坐标原点的工件坐标系。
例如建立如图1-48所示零件的工件坐标系。
图1-48 工件坐标系设定实例
若选工件左端面O点为坐标原点时，坐标系设定的编程为：
G50 X150.0 Z100.0
若选工件右端面O点为坐标原点时，坐标系设定的编程为：
G50 X150.0 Z20.0 资 料 卡
用G50设定的工件坐标系，不具有记忆功能，当机床关机后，设定的坐标系立即消失，其建立过程在对刀部分有详细的讲述。
（二）尺寸系统的编程方法
1．绝对尺寸和增量尺寸
在数控编程时，刀具位臵的坐标通常有两种表示方式：一种是绝对坐标，另一种是增量（相对）坐标，数控车床编程时，可采用绝对值编程、增量值编程或者二者混合编程。
（1）绝对值编程：所有坐标点的坐标值都是从工件坐标系的原点计算的，称为绝对坐标，用X、Z表示。
（2）增量值编程：坐标系中的坐标值是相对于刀具的前一位臵（或起点）计算的，称为增量（相对）坐标。X轴坐标用U表示，Z轴坐标用W表示，正负由运动方向确定。
如图1-49所示的零件，用以上三种编程方法编写的部分程序如下：
图1-49 绝对值/增量值编程
用绝对值编程：X70.0 Z40.0
用增量值编程：U40.0 W-60.0
混合编程：X70.0 W -60.0
数控车床编程
数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等，本章结合配置FANUC 0i Mate TC数控系统的数控车床重点讨论数控车床编程方法。
第一节 编程的基本代码
1、工件坐标系设定指令G50
指令格式：G50 X_Z_；
参数含义：X、Z-刀具起始点在工件坐标系中的坐标值。
例：如图4-1所示。
图4-1工件坐标系设定
G50 X150.0 Z200.0；执行该指令后工件坐标原点即建立在图4-1所示位置。
2、G00快速点定位指令
指令格式：G00 X（U）__Z（W）__
X、Z-目标点坐标
G00是指令刀具从当前点快速运动至目标点的指令。在执行该指令时，刀具的运动路线由机床参数来确定。
图4-2 G00快速定位
例： 如图4-2所示，刀具从P1点快速移动至P2点
G00 X20 Z2 ； （绝对值编程）
或G00 U-20 W-30；（增量值编程）
3、 G01 直线插补指令
指令格式：X（U）_ Z（W）__F_
X、Z目标点坐标
F进给速度（单位：mm/r或mm/min） 直线插补是刀具以F指定的进给速度从当前点沿直线移动至目标点。
例：如图4-3所示，刀具由P1点切削至P2点，至P3点，至P4点。
G01 X20 Z-10 F0.2；（绝对值编程，F单位：mm/r）
G01 X32 Z-24；
G01 X40；
或：
G01 W-12 F0.2； （相对值编程，F单位：mm/r）
G01 U12 W-14；
G01 U8；
图4-3 G01直线插补
4、 圆弧插补指令
G02 顺圆插补指令
G03 逆圆插补指令
指令格式：G02/G03 X（U）_ Z（W）_ R_ F_； （起点、终点、半径）
G02/G03 X（U）_ Z（W）_ I_ K_ F_；（起点、终点、圆心）
