2.3　基本编程指令

2.3.1　刀具快速定位指令G00

G00指令使刀具从所在点快速移动到目标点,用于使刀具快速定位。程序格式:

G00 X(U)_ Z (W)_;

程序中不需要指定快速移动速度,程序中的进给率F与G00不相关,用机床操作面板上的快速移动开关可以调整快速倍率,倍率值为:0、25%、50%、100%。G00指令可以准确控制刀具到达指定点的定位精度,但不控制刀具移动中轨迹,在程序中用于刀具的空行程,一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00是模态码,可被同组的其他指令G01、G02、G03或G33功能取代。

例2⁃1:如图2⁃13所示,刀具从P快进到A,分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编制程序。

解:

① 工件零点设定在左端面中心处

绝对坐标编程:　　　　　　　　　　

G54;　　设定左端面中心点为程序原点

G00 X30.0 Z100.0;　　刀具从P快进到A点

增量坐标编程:

G00 U⁃270.0 W⁃250.0;　　刀具从P快进到A点

② 工件原点设定在右端面中心处

绝对坐标编程:　　

G54;　　设定右端面中心点为程序原点

G00 X30.0 Z0;　　刀具从P快进到A点

增量坐标编程:

G00 U⁃270.0 W⁃250.0;　　刀具从P快进到A点

例2⁃2:如图2⁃14所示,工件零点设定在右端面中心处,刀具从P快进到A,分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编制程序。

解:刀具从P快进到A点(直径编程)

① 绝对坐标编程:G54 G90 G00 X20.0 Z0;

② 增量坐标编程:G00 U⁃80.0 W⁃150.0;

③ X轴绝对坐标编程,Z轴增量坐标编程:G00 X20.0 W⁃150.0;

上述三种表示方法效果等同。

2.3.2　直线插补指令G01

G01指令使刀具以F指定的进给速度沿直线移动到指定的位置。程序格式:

G01 X(U)_ Z(W)_ F_;

G01可用于刀具沿直线的切削运动。绝对坐标编程采用“X”“Z”,表示刀具运动终点在工件坐标系中的位置。增量坐标编程采用“U”“W”,表示刀具运动终点相对起点的移动距离。“F”码给定刀具沿直线运动的进给速度,“F”是模态码,指定的进给速度一直有效,直到指定新值,因此不必对每个程序段都指定“F”。如果没有指令“F”代码,进给速度被当成0,刀具不运动。

进给速度的钳制:用 1422号参数可设定进给速度的上限,如果实际进给速度(用了倍率后)超过指定的上限,就被钳制到上限值。

例2⁃3:图2⁃15中零件各表面已完成粗加工,试分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编写精车外圆的程序段。走刀路线:P→A→B→C→D→E→P。

解:

① 绝对坐标编程:　　

G54 G00 X150.0 Z100.0;　　设定坐标系,快速定位到P

G00 X18.0 Z5.0;　　快速定位P→A

G01 X18.0 Z⁃15.0 F0.2;　　切削A→B,进给速度200mm/min

G01 X30.0 Z⁃26 .0;　　切削B→C

G01 Z⁃36.0;　　切削C→D

G01 X42.0;　　切出退刀D→E

G00 X150.0 Z100.0;　　快速回到起点E→P

② 增量坐标编程(运动始点P):　　

G00 U⁃132.0 W⁃95.0;　　快速定位P→A

G01 W⁃20.0 F0.2;　　切削A→B,进给速度200mm/min

G01 U12.0 W⁃11.0;　　切削B→C

G01 W⁃10.0;　　切削C→D

G01 U12.0;　　切削D→E

G00 U108.0 W136.0;　　快速回到起点E→P

③ 绝对坐标和增量坐标混合编程:　　

G54 X150.0 Z100.0;　　设定坐标系,快速定位到P(绝对坐标编程)

G00 X18.0 W⁃95.0;　　快速定位到A(混合编程)

G01 W⁃20.0 F0.2;　　切削A→B,进给速度200mm/min(增量坐标编程)

G01 X30.0 W⁃11.0;　　切削B→C(混合编程)

G01 W⁃10.0;　　切削C→D

G01 X40.0;　　切削D→E

G00 X150.0 Z100.0;　　快速回到起点P(绝对坐标)

上述三种编程方法效果相同。

例2⁃4:如图2⁃16所示工件,试编写车削圆锥面AB程序。走刀路线:P→A→B→P。

解:程序如下。

O304　　程序名

N10 G50 X180.0 Z245.0;　　设定坐标系,工件原点在工件的左端面,如图2⁃16所示

N20 M03 S500;　　启动主轴

N30 G00 X20.0 W⁃44.0;　　定位到A点

N40 G01 U30.0 Z50.0 F0.2;　　切削AB

N50 G00 X180.0 Z254.0;　　定位到P点

N60 M30;　　程序结束

2.3.3　圆弧插补指令G02、G03

指令刀具按顺时针(逆时针)进行圆弧加工用指令G02(G03)。程序格式:

 X(U)_ Z(W)_ F_;

G02(G03)指令刀具从圆弧起点向圆弧终点进行圆弧插补,沿圆弧的进给速度用F指令给定。程序段中各指令含义如下。

G02——顺时针方向圆弧插补 (CW);

　　G03——逆时针方向圆弧插补 (CCW);

　　X,Z——绝对坐标编程,数值为圆弧终点在工件坐标系中的坐标;

　　U,W——增量坐标编程,数值为圆弧终点相对圆弧起点的位移量;

　　I,K——X、Z轴上圆心相对于圆弧起点的增量(圆心的坐标减去圆弧起点的坐标获得的值),注意在直径或半径编程中,I都是半径值;

　　R——圆弧半径,当圆弧圆心角小于180°时R为正值,否则R为负值,程序段中同时编入R与I、K时,R有效;

　　F——沿圆弧轨迹的合成进给速度。

说明如下。

① G02为顺时针圆弧插补指令,G03为逆时针圆弧插补指令。圆弧的顺、逆时针方向规定是:朝着与圆弧所在平面垂直的坐标轴的负方向看,刀具沿圆弧顺时针运动为G02,沿圆弧逆时针运动为C03。后置刀架车床[图2⁃9(b)]刀具在机床上圆弧的顺、逆时针运动方向如图2⁃17(a)所示。前置刀架车床[图2⁃8(b)]由于Y轴正向指向纸内,规定观察方向是从纸里向外看确定圆弧的顺、逆时针运动方向,所以正面看如图2⁃17(b)所示。为避免出现错误,编程时不用考虑刀架位置,一律按后置刀架[图2⁃17(a)]的刀具位置编程,这样不会出错。

② 采用绝对坐标编程时X、Z为圆弧终点坐标值;采用增量坐标编程时U、W为圆弧终点相对圆弧起点的坐标增量(距离)。

③ I、K后面的数值分别是在X、Z轴方向上,圆弧起点到圆心的距离(用半径值表示,与绝对坐标编程和增量坐标编程无关),圆心在起点的正向是正值(+),圆心在起点的负向为负值(-),即I、K为圆弧起点到圆心的矢量分量,如图2⁃18所示(图中I、K都是负值)。I、K为零时可以省略。

④ R是圆弧半径,当圆弧所对圆心角为0°~180°时,R取正值;当圆心角为180°~360°时,R取负值。

例2⁃5:工件如图2⁃19所示,走刀路线为P→A→B→C→D,试分别用数据R和数据I、K编写圆弧程序。

解:

① 用数据R编写圆弧程序:　　

N10 G54;　　　　　　　　　　　　　　　设定左端面中心点为程序原点

N20 G00 X0 Z70.0;　　快速定位到切入点P

N30 G01 Z65.0 F0.1;　　切入到A

N40 G03 X30.0 Z50.0 R15.0 F0.1;　　切削弧AB

N50 G01 Z40.0;　　切削直线BC

N60 G02 X50.0 Z30.0 R10.0;　　切削弧CD

N70 M02;　　程序结束

② 用数据I、K编写圆弧程序:

N10 G54;　　设定左端面中心点为程序原点

N20 G00 X0 Z70.0;　　快速定位到切入点P

N30 G01 Z65.0 F0.1;　　切入到A

N40 G03 X30.0 Z50.0 I⁃5.0 F0.1;　　切削弧AB(程序中K=0,可不写)

N50 G01 Z40.0;　　切削直线BC

N60 G02 X50.0 Z30.0 K10.0;　　切削弧CD(程序中I=0,可不写)

N70 M02;　　程序结束

例2⁃6:工件如图2⁃20所示,精车外圆,走刀路线为P→A→B→C→D→E→F,试分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编程。

解:精车外圆(走刀一次)程序如下。

① 绝对坐标编程程序:　　

G54　　设定右端面中心点为程序原点

G00 X12.0 Z5.0;　　快速定位到切入点P

G01 Z0 F0.1;　　切入到A

G03 X34.0 Z⁃5.0 K⁃5.0(或R5.0) F0.1;　　切削弧AB

G01 Z⁃20.0;　　切削BC

G02 Z⁃40.0 R20.0;　　切削弧CD

G01 Z⁃58.0;　　切削DE

G02 X50.0 Z⁃66.0 I8.0(或R8.0);　　切削弧EF

M02;　　程序结束

② 增量坐标编程:　　

G54;　　设定右端面中心点为程序原点

G00 X24 .0 Z5.0;　　快速定位到切入点P

G01 Z0 F0.1;　　切入到A

G03 U10.0 W⁃5.0 K⁃5.0(或R5.0) F0.1;　　增量坐标编程切削弧A→B

G01 W⁃15.0;　　切削B→C

G02 W⁃20.0 R20.0;　　切削弧C→D

G01 W⁃18.0;　　切削D→E

G02 U16.0 W⁃8.0 I8.0(或R8.0);　　切削弧E→F

M02;　　程序结束

③ 绝对坐标和增量坐标混合编程:　　

G54;　　设定右端面中心点为程序原点

G00 X24.0 Z5.0　　快速定位到切入点P;

G01 Z0 F0.1;　　切入到A

G03 X34.0 W⁃5.0 K⁃5.0(或R5.0)F0.1;　　混合编程切削弧A→B

G01 W⁃15.0;　　切削B→C

G02 W⁃20.0 R20.0;　　切削弧C→D

G01 W⁃18.0;　　切削D→E

G02 X50.0 W⁃8.0 I8.0(或R8.0);　　切削弧E→F

M02;　　程序结束

例2⁃7:工件如图2⁃21所示,编写精车孔程序。

解:程序如下。　　

O320　　程序名

N10 T0101;　　选车刀和刀具补偿

N20 G50 M03 S600;　　选择工件坐标系(原点在右端面),启动主轴

N30 G00 X80.0 Z10.0;　　定位到起始点P

N40 X30.0 Z3.0;　　定位到切入点A

N50 G01 Z⁃20.0 F0.1;　　切削直线AB

N60 G02 X26.0 Z⁃22.0 R2.0;　　切削圆弧BC

N70 G01 Z⁃40.0;　　切削直线CD

N80 X24.0;　　径向退刀DE

N90 G00 Z3.0;　　退出工件外

N100 X80 Z10.0;　　返回到始点P

N110 M30;　　程序结束

2.3.4　程序暂停指令G04

G04指令用于暂停进给,其指令格式如下。

G04 P_;或G04 X(U)_;

暂停时间的长短可以通过代码“X(U)”或“P”来指定。其中“P”后面的数字为整数,单位是ms;“X(U)”后面的数字为带小数点的数,单位为s。有些机床,“X(U)”后面的数字表示刀具或工件空转的转数。

该指令可以使刀具做短时间的无进给光整加工,在车槽、钻镗孔时使用,也可用于拐角轨迹控制。例如,如图2⁃22所示,用径向进给车削环槽,若径向进给到位后立即退刀,其环槽外形为螺旋面,用暂停指令G04可以使工件空转几秒钟,将环形槽外形光整圆,例如欲空转2.5s时其程序段为:“G04 X2.5”或“G04 U2.5”或“G04 P2500”。G04为非模态指令,只在本程序段中才有效。

2.3.5　返回参考点指令

参考点是机床上的固定点,用参数(1240~1243)可在机床坐标系中设定4个参考点。返回参考点指令是使刀具移动到该位置,该指令用于回到建立机床坐标系的位置(G28),或用作回到自动换刀点位置(G30)等。

(1)返回到参考点指令(G28、G30)

① 返回第1参考点指令G28,格式如下。

G28 X(U)_ Z(W)_;

第1参考点位置由参数1240设定。程序段中的“X(U)”“Z(W)”是返回参考点时的中间点坐标,如图2⁃22所示。

② 返回第2、3、4参考点指令G30,格式如下。

G30 P2 X(U)_ Z(W)_;　　返回第2参考点(该点位置由参数1241设定),P2可省略

G30 P3 X(U)_ Z(W)_;　　返回第3参考点(该点位置由参数1242设定)

G30 P4 X(U)_ Z(W)_;　　返回第4参考点(该点位置由参数1243设定)

程序段中的“X(U)”“Z(W)”同G28指令,是返回参考点时的中间点坐标。

(2)返回参考点检查(G27)

G27用于检验X轴与Z轴是否正确返回参考点。指令格式如下。

G27 X(U)_ Z(W)_;

“X(U)”“Z(W)”为参考点的坐标。执行G27指令的前提是机床通电后必须曾经手动返回一次参考点。

(3)从参考点返回(G29)

使刀具由机床参考点经过中间点到达目标点。

指令格式:G29 X_ Z_;

其中,“X”“Z”后面的数值是指刀具的目标点坐标,中间点就是G28指令所指定的中间点,刀具经过中间点到达目标点位置。在用G29指令之前,必须先用G28指令,否则G29不知道中间点位置,而发生错误,如图2⁃22所示。

例2⁃8:如图2⁃23所示,刀具运行到A点,编程由当前点A经过中间点B返回到参考点R,然后再从参考点R,经由中间点B,到目标点C。

解:程序如下。　　

O412;　　程序名

N10 G54 T0101;　　选择坐标系,选择1号刀

N20 G00 X50.0 Z100.0;　　快速移动到A点

N30 G28 X80.0 Z200.0;　　由A点到达中间点B,再快速到达参考点R

N40 G29 X40.0 Z250.0;　　从参考点R,经由中间点B,到达目标点C

N50 G00 X50.0 Z100.0;　　回A点

N60 M30;　　程序结束

2.3.6　恒表面切削速度控制指令G96、G97

主轴回转中在“S”后指定表面速度(刀具与工件间的相对速度)保持恒定,与刀具位置无关,称为恒表面切削速度控制。指令格式如下。

G96 S××××(恒表面切削速度控制。S指定值为切削的恒表面切削速度,单位m/min。)

G50 S××××(极限主轴转速限定。S指定值为最大主轴速度,单位r/min。)

G97 S××××[取消恒表面切削速度控制。S指定值为取消恒线速度后,指定的主轴转速(r/min),如未给出S指定值,执行G96指令前的主轴转速。]

恒表面切削速度控制指令G96是模态代码。指定G96指令后程序进入恒表面速度控制方式(G96方式),以S指定值作为表面速度。在恒表面切削速度控制时,主轴速度若大于“G50 S_ ”(最大主轴转速)中规定的值,就被限定在最大主轴转速。G97指令取消G96方式。

注意:

① 使用恒表面切削速度控制功能,主轴必须能自动变速(如伺服主轴、变频主轴)。

② 为执行恒表面切削速度控制,设定工件坐标系必须使X轴(用恒表面切削速度控制的轴)的中心坐标值为0,如图2⁃24所示。

③ 在指定的快速移动G00的程序段中,恒表面切削速度控制不是根据刀具位置的瞬间变化计算表面速度,而是根据该段的终点计算的表面速度实现控制的,因为快速移动时不切削。

例2⁃9:零件如图2⁃24所示,已粗车完毕,编写用恒表面切削速度控制功能精车外圆的程序。

解:程序如下。　　

O528;

N1G54 T0101;　　设立坐标系,选一号刀

N2 G00 X40.0 Z5.0;　　移到起始点的位置

N3 M03 S460;　　启动主轴,转速460r/min

N4 G96 S80;　　恒表面切削速度控制有效,切削速度为80m/min

N5 G50 S900;　　限定主轴最大转速900r/min

N6 G00 X0;　　刀定位到中心,转速升高,直到主轴到最大限速900r/min

N7 G01 Z0 F60.0;　　工进接触工件

N8 G03 U24.0 W⁃24.0 R15.0;　　车“R15”圆弧段

N9 G02 X26.0 Z⁃31.0 R5.0;　　车“R5”圆弧段

N10 G01 Z⁃40.0;　　车“ϕ26”外圆

N11 X40.0 Z5.0;　　回对刀点

N12 G97 S300;　　取消恒表面切削速度控制功能,设定主轴按300r/min旋转

N13 M30;　　主轴停,主程序结束并复位