数控车项目教学 模块三和数控机床编程及加工

模块三套类零件加工课题1通孔类零件加工①了解钻中心孔、钻孔循环指令及应用。②了解钻深孔循环指令及应用。③掌握G17、G18平面选择指令含义。④掌握通孔加工刀具选择。⑤会制定通孔加工工艺。①掌握钻中心孔、钻孔（深孔）方法。②掌握通孔加工方法及尺寸控制方法。[知识学习]

一、编程指令1.平面选择指令（G17、G18）（1）指令功能在圆弧插补、刀尖半径补偿、长度补偿（钻头类刀具）时必须首先确定一个平面，即确定一个由两个坐标轴构成的坐标平面；在此平面内可以进行圆弧插补、刀尖半径补偿、在所选平面的垂直坐标轴上进行刀具长度补偿。数控车床只有Z、X两个坐标轴，只能构成ZX平面，此外钻孔中还会用到XY平面，具体指令代码见表3-1和图3-3。表3-1坐标平面及代码指令代码坐标平面垂直坐标轴（钻削时长度补偿轴）G17XY平面ZG18ZX平面Y*G19YZ平面X图3-3坐标平面（2）指令使用数控车床零件加工在ZX平面内进行，即G18平面内；自动方式下钻中心孔、钻孔加工时，刀具是在XY平面垂直方向移动，即G17平面，西门子数控系统应指定G17平面。法那克系统用循环指令指定垂直坐标轴；此外，数控车床一般不用YOZ平面即G19指令。2.钻中心孔、钻孔循环指令

（1）指令功能刀具以编程指定的主轴转速和进给速度进行钻孔，直至达到给定的钻削深度，在到达最终钻削深度时可编程一个停留时间，退刀时以快速移动速度退回。

（2）指令格式法那克系统与西门子系统钻孔循环指令见表3-2。（3）指令使用说明1）调用钻孔循环G83（LCYC82）前应先指定主轴转速和方向。2）调用西门子钻孔循环（LCYC82）前应指定进给速度大小，法那克系统在循环指令（G83）中指定进给速度大小。3）调用西门子钻孔循环（LCYC82）前，刀具应处于钻孔位置,法那克系统钻孔位置由循环指令（G83）中X、C坐标值确定，刀具先运行到孔位置再进行钻孔。4）法那克系统钻孔循环（G83）中，当指定重复次数K时，只对第一个孔执行M代码；对第二或以后的孔，不执行M代码。5）西门子系统轴向钻孔时G17指令必须有效。法那克系统用G83表示端面（轴向）钻孔，用G87表示侧面（径向）钻孔。6）法那克系统G83为模态有效代码，西门子系统LCYC82为非模态代码

（1）指令功能通过分步钻入直至达到给定的钻削深度，在每步钻削时通过刀具退回且停顿一定时间达到断屑或排屑目的，最后刀具以快速移动速度退回。（2）指令格式法那克系统与西门子系统深孔钻削循环指令见表3-3。（3）指令使用说明

1）调用钻孔循环G83（LCYC83）前应先指定主轴转速和方向。2）调用西门子钻孔循环（LCYC83）前，刀具应处于钻孔位置；而法那克系统钻孔位置由循环指令（G83）中X、C坐标值确定，刀具先运行到孔位置再进行钻孔。3）法那克系统钻孔循环（G83）中，当指定重复次数K时，只对第一个孔执行M代码；对第二或以后的孔，不执行M代码。4）西门子系统轴向钻深孔时G17指令必须有效。法那克系统用G83表示端面（轴向）钻深孔，用G87表示侧面（径向）钻深孔。5）法那克系统G83指令指定每次钻削深度“Q”则为深孔钻削，无“Q”则为普通钻孔循环。二、加工工艺分析1.选择工、量、刃具（1）工具选择：工件装夹在三爪卡盘中，用划线盘校正，调头装夹时用百分表校正，其余工具见表3-4。（2）量具选择：外径、长度用游标卡尺测量，内孔用内径百分表测量，表面粗糙度用粗糙度样板比对，其规格、参数见表3-4。（3）刀具选择：选择外圆车刀车外圆、端面；内孔车刀车内孔，本课题为通孔可选择主偏角小于90°的通孔车刀，其结构形状如图3-4所示。

a)通孔车刀形状b)通孔车刀结构参数图3-4内孔（通孔）车刀形状、结构此外，车内孔前还需用中心钻钻中心孔及用麻花钻钻孔；内孔孔径为φ18，宜选取φ16麻花钻。具体见表3-4。

方案一：全功能数控车床（有C轴），先车外圆、端面，采用钻孔和钻深孔循环钻中心孔及钻孔；切断后，再调头装夹，车另一端面，粗、精车内孔。方案二：普通数控车床（不带C轴），先车外圆、端面，采用手动方式钻中心孔及钻孔；切断后，再调头装夹，车另一端面，粗、精车内孔。两种方案加工路线差不多。具体步骤见加工工艺（表3-5）。表3-5通孔零件加工工艺

工步号工步内容刀具号切削用量背吃量ap/(mm)进给速度f/(mm/r)主轴转速n/(r/min)1车右端面T011～20.26002粗、精车φ34、φ30外圆至尺寸T011～20.26003自动（手动）钻中心孔T021.50.18004自动（手动）钻φ16孔T0380.084005切断T0440.084006调头夹住φ30外圆，手动车左端面，控制长度尺寸40±0.1T0110.156007粗车φ18+0.0840内孔，留0.4mm精车余量T051～20.156008精车φ18+0.0840内孔至尺寸T060.20.08800

三、编写参考程序

加工右侧表面时取右端面与工件轴线交点为工件坐标系原点，如图3-1所示。调头装夹后则取左侧端面与工件轴线交点为工件原点。2.计算基点坐标（略）（1）车外圆、钻中心孔、钻孔程序法那克系统程序名“O0030”；西门子系统程序名“SKC0030．MPF”。若手动钻中心孔、钻孔则只编写车外圆程序，钻中心孔、钻孔不需编程，程序内容见表3-6。表3-6法那克系统与西门子系统参考程序程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G40G99G80G18G40G90G95G18设置初始状态N20T0101T01D1选择外圆车刀N30M3S600M3S600设置工件转速N40G00X0Z5G00X0Z5刀具移至进刀点N50G01Z0F0.2G01Z0F0.2刀具车削至工件原点N60X34.4X34.4车右端面N70Z-45Z-45粗车φ34外圆N80X36X36刀具沿+X方向退出N90G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N100X30.4X30.4刀具沿-X方向进刀N110G01Z-25G01Z-25粗车φ30外圆N120X32X32刀具沿+X方向退出N130G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N140X30S800X30S800刀具沿-X方向进刀，转速为800r/minN150G01Z-25F0.1G01Z-25F0.1精车φ30外圆N160X34X34精车台阶面N170Z-45Z-45精车φ34外圆N180X36X36刀具沿+X方向退出N190X100Z200X100Z200刀具退回至换刀点N200M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N210T0202T02D1换中心钻N220M3S800M3S800F0.1设置钻中心孔转速N230G00X0Z10G00X0Z10G17刀具移动至循环起点N240G98G83X0C0Z-4R5P2F0.1M31R101=10R102=2R103=0R104=-4R105=2设置循环参数，调用钻孔循环钻中心孔N245LCYC82N250G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至换刀点N260T0303T03D1换麻花钻N270M3S400M3S400设置钻孔速度N280G00X0Z10G00X0Z10钻头移动至循环起点N290G98G83X0C0Z-47R5Q6P2F0.08M31R101=10R102=2R103=0R104=-47R105=2R107=0.08R108=0.06R109=2R110=-8R111=4R127=1设置循环参数，调用深孔钻削循环钻φ16孔N295LCYC83N300X100Z200X100Z200G18刀具退至换刀点，N310T0404T04D1换切槽刀N320M3S400M3S400设置切槽转速N330G00X38Z-45G00X38Z-45刀具移近切断点N340G01X14F0.08G01X14F0.08切断工件N350X35F0.5X35F0.5刀具退出N360G00X100Z200G00X100Z200刀具退回N370M30M30程序结束（2）调头装夹,车内孔程序法那克系统程序名“O0031”；西门子系统程序名“SKC0031．MPF”。手动车端面控制总长，车内孔程序内容见表3-7。表3-7法那克系统与西门子系统车孔参考程序程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G40G99G80G18G40G90G95G18设置初始状态N20T0505T05D1选择刀具N30M3S600M3S600主轴正转，转速600r/minN40G00X17.6Z3G00X17.6Z3刀具快速接近内孔表面N50G01Z-43F0.15G01Z-43F0.15粗车内孔N60X17X17刀具沿-X方向退回N70G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N80X100Z200X100Z200刀具退回至换刀点N90M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N100T0606T06D1换内孔精车刀N110M3S800M3S800设置精车内孔转速N120G00X18.042Z3G00X18.042Z3刀具快速接近内孔表面N130G01Z-43F0.08G01Z-43F0.08精车内孔N140X17X17刀具沿-X方向退出N150G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退出N160X100Z200X100Z200刀具退回至换刀点N170M30M30程序结束

[技能训练]

一、加工准备1）按坯料图检查毛坯尺寸。2）开机、回参考点。3）输入程序：把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。4）装夹工件：把铝棒装入三爪卡盘，伸出约55mm左右，用划线盘校正并夹紧，调头加工用百分表校正。5）装夹刀具：把外圆车刀、中心钻、麻花钻、切断刀、内孔粗车刀、内孔精车刀按要求依次装入T01、T02、T03、T04、T05、T06号刀位（普通数控车床中心钻、麻花钻分别装夹在尾架套筒中）。其中中心钻、麻花钻应与工件轴线重合，内孔车刀刀尖也应与工件轴线等高。二、对刀内孔车刀对刀方法：（1）X方向对刀用内孔车刀试车一内孔，长度为3～5mm，然后沿+Z方向退出刀具，停车测出内孔直径，将其值输入到相应刀具长度补偿中，如图3-5所示。图3-5内孔车刀X方向对刀示意图

（2）Z方向对刀

移动内孔车刀使刀尖与工件右端面平齐，可借助直尺确定，然后将刀具位置数据输入到相应刀具长度补偿中，如图3-6所示。

图3-6内孔车刀Z方向对刀示意图

外圆车刀对刀方法同前面课题；中心钻、麻花钻只需对Z坐标，分别将中心钻、麻花钻钻尖与工件右端面对齐，再将其值输入到相应长度补偿中；若手动钻中心孔、钻孔则中心钻、麻花钻不需对刀。三、空运行及仿真

法那克系统：选择MEM（自动加工）模式，打开程序，按下空运行按钮及机床锁住开关，按循环启动按钮，观察程序运行情况；若按图形显示键再按循环启动键可进行加工轨迹仿真。空运行结束后使空运行按钮及机床锁住开关复位，重新回机床参考点。西门子系统：打开程序，选择AUTO（自动加工）模式，通过数控面板设置空运行和程序测试有效，按数控启动键，观察程序运行情况，若按“仿真”软键再按数控启动键可进行加工轨迹仿真，空运行及仿真结束后，取消空运行及程序测试有效等设置。四、零件自动加工及孔径尺寸控制打开程序，选择MEM（或AUTO）自动加工模式，调好进给倍率，按数控启动按钮进行自动加工。孔径尺寸控制：内孔尺寸通过设置刀具磨损量及加工过程中试切、试测来保证。执行调头车孔程序时，程序运行到N90段时停车测量，根据测量结果，设置刀具磨损量，运行精车内孔程序，内孔精加工结束后，测量孔径尺寸，根据测量结果，修调刀具磨损量，继续运行精车内孔程序段，直至符合尺寸要求为止。具体示例如下：内孔精车刀（T06）刀具磨损量设为-0.2mm，执行精车φ18内孔程序后测得内孔实际孔径为φ17.92，比孔径平均尺寸还小0.122，单边余量小0.061，则把刀具磨损量修调为-0.2+0.061=-0.139mm。[操作注意事项]1）中心钻、麻花钻安装时应严格与工件旋转轴线重合，预防因偏心而折断钻头。2）车内孔前应先检测内孔车刀是否会与工件发生干涉。3）车内孔时X轴退刀方向与车外圆刚好相反，且退刀距离不能太大，防止刀背面碰撞到工件。4）内孔车刀Z方向对刀时，工件应停转，避免对刀时发生安全事故。5）孔径尺寸控制时，刀具磨损量的设置、修改与外圆加工相反。6）调头加工，所用刀具都应重新对刀。练习题课题2阶梯孔、盲孔类零件加工①了解公、英制尺寸输入指令及应用。②掌握盲孔车刀、内沟槽车刀选择。③会制定盲孔加工工艺。④掌握钢件加工合理切削用量的选择。①掌握盲孔加工方法及尺寸控制方法。②掌握内沟槽加工方法。课题名称课题时数图号材料毛坯尺寸阶梯孔、盲孔类零件加工10课时SKC3-245钢φ50×45图3-8零件图

[知识学习]一、公、英制尺寸输入指令（1）指令功能公、英制尺寸输入指令是指选定输入的尺寸是英制还是公制。（2）指令代码指令代码见表3-10。

表3-10法那克系统与西门子系统公、英制尺寸输入指令代码数控系统法那克系统西门子系统公制G21G71英制G20G70本教材所用数控系统采用公制尺寸输入指令，程序启动时指令生效。法那克系统与西门子系统公、英制尺寸输入编程示例见表3-11。表3-11法那克系统与西门子系统公、英制尺寸输入编程示例法那克系统西门子系统含义说明N10G20N10G00G70X10Z30开始输入英制尺寸N15G00X10Z30…G20（或G70）继续有效N20X40Z50N20X40Z50…………N80G21N80G71X19Z20开始输入公制尺寸N85X19Z10…继续为公制尺寸输入（3）指令使用说明1）法那克系统G20、G21指令必须在设定坐标之前，以单独程序段指定。2）西门子系统G70、G71指令不需要单独写一程序段。3）在程序执行期间，均不能切换公、英制尺寸输入指令。4）G20、G21（G70、G71）均为模态有效指令。5）在公制/英制转换之后，将改变下列值的单位制。①由F代码指定的进给速度。②位置指令。③工件零点偏移值。④刀具补偿值。⑤手摇脉冲发生器的刻度单位。⑥在增量进给中的移动距离。二、加工工艺分析1.选择工、量、刃具（1）工具选择：工件装夹在三爪卡盘中，用划线盘校正，其余工具见表3-12。（2）量具选择：外径、长度用游标卡尺测量，内孔用内径百分表测量，表面粗糙度用粗糙度样板比对，内沟槽用样板检测，其规格、参数见表3-12。（3）刀具选择：选择外圆车刀车外圆、端面；内孔车刀车内孔，本课题为盲孔，应选择主偏角大于等于90°的盲孔车刀；此外，刀尖到刀背距离应小于内孔半径才能车平底孔，如图3-10、3-11所示。

图3-10盲孔车刀形状图3-11盲孔车刀角度及尺寸要求内沟槽用内沟槽刀切削，刀头宽度等于槽宽，如图3-12所示。此外，车内孔前还需用中心钻钻中心孔及用麻花钻钻孔；内孔最小孔径为φ20，宜选取φ18麻花钻。具体见表3-12。图3-12内沟槽刀形状

方案一：全功能数控车床（有C轴），先车外圆、端面，采用钻孔和钻深孔循环钻中心孔及钻孔；再粗车内孔，车内沟槽，精车内孔；最后调头装夹车另一端面及外圆。方案二：普通数控车床（不带C轴），先车外圆、端面，手动方式钻中心孔及钻孔；再粗车内孔，车内沟槽，精车内孔；最后调头装夹车另一端面及外圆。两种方案加工路线差不多。具体步骤见加工工艺（表3-13）。

加工材料为45钢，硬度较高，切削力较大，切削用量应选小些；因切削温度较高，加工中应充分浇注切削液。具体见表3-13。三、编写参考程序加工右侧表面时取右端面与工件轴线交点为工件坐标系原点，如图3-8所示。2.计算基点坐标（略）（1）车外圆、钻中心孔、钻孔程序法那克系统程序名“O0032”；西门子系统程序名“SKC0032．MPF”。若手动钻中心孔、钻孔则只编写车外圆、车孔及车内沟槽程序，钻中心孔、钻孔不需编程，程序内容见表3-14。表3-14法那克系统与西门子系统参考程序程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G40G99G80G21G18G40G90G95G71G18设置初始状态N20T0101T01D1换外圆车刀N30M3S500M08M3S500M08设置工件转速、切削液开N40G00X48Z3G00X48Z3刀具快速接近工件N50G01Z-25F0.2G01Z-25F0.2车φ40外圆N60X52X52刀具沿+X方向退出N70G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N80X44X44刀具沿-X方向进刀N90G01Z-25G01Z-25继续车φ40外圆N100X52X52刀具沿+X方向退出N110G00Z5G00Z5刀具沿+Z方向退回N120X0X0刀具沿-X方向进刀N130G01Z0F0.1G01Z0F0.1刀具车至工件端面N140X36X36车右端面N150X40Z-2X40Z-2车倒角N160Z-25Z-25车φ40外圆至尺寸N170X52X52刀具沿X方向退出N180G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至换刀点N190M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N200T0202T02D1换中心钻N210M3S700M3S700G17F0.1设置钻中心孔转速、进给速度N220G00X0Z10G00X0Z10刀具移至循环起点N230G98G83X0C0Z-5R5P2F0.1M31R101=10R102=2R103=0R104=-5R105=2设置循环参数，调用钻孔循环钻中心孔N235LCYC82N240G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至换刀点N250T0303T03D1换麻花钻N260M3S400M3S400设置钻孔速度N270G00X0Z10G00X0Z10钻头接近工件N280G98G83X0C0Z-29R5Q6P2F0.08M31R101=10R102=2R103=0R104=-29R105=2R107=0.08R108=0.06R109=2R110=-8R111=4R127=1设置循环参数，调用深孔钻削循环钻φ18孔N285LCYC83N290G00X100Z200G00X100Z200刀具退至换刀点N300T0404S500T04D1S500G18换内孔粗车刀，设置车孔转速N310G00X19.6Z3G00X19.6Z3刀具快速接近工件N320G01Z-29F0.15G01Z-29F0.15粗车φ20内孔N330X0X0刀具沿-X方向车至工件中心N340G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N350X23X23刀具沿+X方向进刀N360G01Z-14.7G01Z-14.7粗车φ25内孔N370X19X19刀具沿X方向车阶台面N380G00Z3G00Z3刀具沿+Z方向退回N390X24.6X24.6刀具沿X方向进刀N400G01Z-14.7G01Z-14.7继续粗车φ25内孔N410X19X19刀具沿X方向退出N420G00Z3G00Z3刀具沿Z方向退回N430X100Z200X100Z200刀具退至换刀点N440M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N450T0505T05D1换内沟槽刀N460M3S300M3S300设置主轴转速N470G00X19Z3G00X19Z3刀具快速接近工件N480G01Z-29F0.2G01Z-29F0.2刀具沿Z方向进刀N490X25F0.08X25F0.08切内沟槽N500G04X2G04F2槽底暂停2秒N510X19F0.2X19F0.2刀具沿X方向退出N520G00Z3G00Z3刀具沿Z方向退回N530X100Z200X100Z200刀具退至换刀点N540M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N550T0606T06D1换内孔精车刀N560M3S700M3S700设置精车转速N570X25.026Z3X25.026Z3刀具快速接近工件N580G01Z-15F0.1G01Z-15F0.1精车φ25内孔N590X20.026X20.026车内孔阶台N600Z-26Z-26精车φ20内孔N610X19X19刀具沿X方向退出N620G00Z3G00Z3刀具沿Z方向退回N630X100Z200X100Z200刀具退至换刀点N640M30M30程序结束[技能训练]一、加工准备1）检查毛坯尺寸。2）开机、回参考点。3）输入程序。把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。4）装夹工件，把坯料装入三爪卡盘，伸出约30mm左右，用划线盘校正并夹紧，调头装夹时用百分表校正。5）装夹刀具。把外圆车刀、中心钻、麻花钻、内孔粗车刀、内沟槽刀、内孔精车刀按要求依次装入T01、T02、T03、T04、T05、T06号刀位（普通数控车床中心钻、麻花钻分别装夹在尾架套筒中）。二、对刀每把刀依次采用试切法对刀，通过对刀把操作得到的零偏值分别输入到各自长度补偿中；手动钻中心孔、钻孔则中心钻、麻花钻不需对刀。

三、空运行及仿真法那克系统：选择MEM（自动加工）工作模式，打开程序，按下空运行按钮及机床锁住开关，按循环启动按钮，观察程序运行情况；若按图形显示键再按循环启动按钮可进行加工轨迹仿真。空运行结束后使空运行按钮和机床锁住开关复位，机床重新回参考点。西门子系统：打开程序，选择AUTO（自动加工）模式，通过数控面板设置空运行和程序测试有效，按数控启动键，观察程序运行情况；若按“仿真”软键再按数控启动键可进行加工轨迹仿真。空运行结束后，取消空运行及程序测试有效等设置。四、零件自动加工及尺寸控制

打开程序，选择MEM（或AUTO）自动加工模式，按数控启动按钮进行零件自动加工。尺寸控制：内孔孔径尺寸控制同上一课题，通过设置刀具磨损量及加工过程中试切、试测来保证。当程序运行到N540段时停车测量，根据测量结果，设置刀具磨损量，运行精车内孔程序，内孔精加工结束后，测量孔径尺寸，根据测量结果，修调刀具磨损量，继续运行精车内孔程序段，直至符合尺寸要求为止。[操作注意事项]

1）中心钻、麻花钻安装时应严格与工件旋转轴线重合，预防因偏心而折断刀具。2）车内孔、内沟槽前应先检测内孔车刀、内沟槽刀是否会与工件发生干涉。3）车内孔、内沟槽时，X轴退刀方向与车外圆刚好相反，且防止刀背面碰撞到工件。4）内孔尺寸控制时，刀具磨损量的修改与外圆加工相反。5）调头加工时，所用刀具都应重新对刀。练习题图3-15加工练习零件图课题3内轮廓综合加工①掌握恒定切削速度功能指令及应用。②掌握内轮廓综合加工工艺的制定。③掌握内轮廓加工循环参数的选择。①巩固数控机床上钻中心孔、钻孔方法。②巩固内孔车刀的对刀方法及验证。③熟练掌握内轮廓尺寸控制方法。课题名称课题时数图号材料毛坯内轮廓综合加工10课时SKC3-3硬铝φ35×45图3-16内轮廓加工零件图[知识学习]

一、恒定切削速度功能指令（G96、G97）使用恒定切削速度功能后，可以使刀具切削点切削速度始终为常数（主轴转速×直径=常数）。如图3-18所示。即切削速度不随刀具位置而发生变化，切削时工件直径发生变化，主轴转速随之变化，保证各点切削速度Va、Vb、Vc恒定。图3-18恒定切削速度主轴转速与直径关系

G96—恒定切削速度生效G97—取消恒定切削速度

表3-16法那克系统与西门子系统恒定切削速度功能指令格式系统法那克系统西门子系统格式G96S

；恒定切削速度生效。↑表示切削速度，单位：米/分钟G50S

；主轴转速上限。↑表示主轴转速，单位：转/分钟G97S

；取消恒定切削速度。↑表示主轴转速，单位：转/分钟G96S

LIMS=

；恒定切削速度生效，其中S：切削速度，单位米/分钟。LIMS：主轴转速上限，单位为转/分钟，只在G96中生效。G97；取消恒定切削速度。

1）主轴必须为受控主轴，该指令才能生效。2）当工件从大直径加工到小直径时，主轴转速可能提高得非常快，因此使用恒定切削速度时，必须设定主轴转速上限。3）用G00快速移动指令时，主轴转速不改变。4）取消恒定切削速度后，S地址下数值生效，单位为转/分钟，如果没有重新写地址S，则主轴以原先的G96功能生效前转速旋转。

表3-17法那克系统与西门子系统恒定切削速度功能编程示例程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10M3S500G97M3S500G97主轴转速500转/分，取消恒定切削速度N20T0101T01D1选T01号刀具N30G00X10Z2G00X10Z2刀具移至进刀点N40G50S2023G96S150LIMS=2023设置恒定切削速度功能，切削速度为150米/分钟，最高转速为2023转/分钟N50G96S150N60G01Z-15F0.2G01Z-15F0.2车外圆N70X18Z-20X18Z-20…N80Z-25Z-25…N90X24X24…N100Z-30Z-30…N110G97S600G97S600取消恒定转速功能，主轴转速为600转/分N120……二、加工工艺分析

1.工、量、刃具选择（1）工具选择：铝棒装夹在三爪自定心卡盘中，用划线盘校正，调头装夹用百分表校正，其余工具见表3-18。（2）量具选择：外圆尺寸精度要求不高，用游标卡尺测量，内孔精度较高用内径千分尺测量，内孔深度用深度千分尺测量，内锥面用万能角度量角器测量，具体规格见表3-18所示。（3）刀具选择：外圆加工选用90°硬质合金外圆车刀；内孔车削选用硬质合金内孔车刀（盲孔车刀）。车削内孔前还需用中心钻钻中心孔及用麻花钻钻孔。具体清单见表3-18。

本课题需加工端面、外圆、内孔，加工时采用调头装夹进行，先加工右端面、φ30外圆及内轮廓表面；然后调头加工左侧端面及φ34外圆。外圆精度要求不高，可不分粗、精车；内轮廓分粗、精加工完成，内轮廓粗车可采用编程方法分层切削也可采用毛坯循环加工，本课题采用毛坯循环完成内轮廓粗、精加工。具体路线见表3-19。

加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，切削用量可选大些。具体见表3-19。表3-19内轮廓综合加工工艺工步号工步内容刀具号切削用量背吃量ap/(mm)进给速度f/(mm/r)主轴转速n/(r/min)1夹住毛坯外圆，车右端面T011～20.26002车倒角及φ30外圆T011～20.26003自动（手动）钻中心孔T021.50.18004自动（手动）钻φ14孔T0380.084005粗车φ16+0.070、φ18+0.0840等内轮廓，留0.4mm精加工余量T041～20.156006精车φ16+0.070、φ18+0.0840等内轮廓至尺寸要求T050.20.18007调头装夹φ30外圆，车左端面，控制工件总长为40±0.1T011～20.156008车φ34外圆至尺寸T011～20.2600三、编写参考加工程序

加工右侧表面时取右端面与工件轴线交点为工件坐标系原点，如图3-16所示。加工左侧表面时则取左侧端面与工件轴线交点为工件原点，本课题左侧面加工程序略。基点坐标按各点极限尺寸的平均值进行计算，内轮廓各点坐标见表3-20。

表3-20基点坐标基点坐标（Z，X）基点坐标（Z，X）P1（0，24）P4（-28.125，16.035）P2（-20.075，18.042）P5（-40，16.035）P3（-28.125，18.042）

表3-21内轮廓综合加工参考程序程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N05G97G99M3S600G21M3G97S600G71设置初始状态N10T0101T01D1选择T01号外圆车刀N20G00X0Z5G00X0Z5刀具移近至进刀点N30G01Z0F0.2G01Z0F0.2刀具加工至工件原点N40X32X32车右端面N50Z-25Z-25粗车φ30外圆N60X36X36刀具沿X方向退出N70G00Z2G00Z2刀具沿Z方向退回N80X30X30刀具沿X方向进刀N90G01Z-25F0.1G01Z-25F0.1车φ30外圆至尺寸N100X36X36刀具沿X方向退出N110G00X100Z200G00X100Z200刀具沿Z方向退回N120M0M0程序停，手动钻中心孔、钻孔N130T0404T04D1换内孔粗车刀N135G50S1500恒定切削速度控制，切削速度为100m/min,主轴最高转速1500r/minN140G96S100G96S100LIMS=1500N150G00X12Z5G00X12Z5刀具移至循环起点N160G71U2R1

CNAME=“L25”设置循环参数，调粗加工循环N170G71P180Q240U-0.4W0.2R105=3R106=0.4R108=2R109=0R110=1R111=0.2R112=0.1N175LCYC95N180G00X24F0.1法那克系统精加工内轮廓程序段。西门子系统轮廓定义子程序见“L25”N190G01Z0N200X18.042Z-20.075N210Z-28.125N220X16.035N230Z-42N240X14N250G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至换刀点N260M0M5M0M5主轴停、程序停、测量N270T0505T05D1换内孔精车刀N275G50S2023恒定切削速度控制，切削速度为120m/min,最高工件转速2023r/minN280G96S120G96S120LIMS=2023N290G00X12Z5G00X12Z5刀具移至循环起点N300G70P180Q240R105=7R106=0调用精加工循环，精加工内轮廓N305LCYC95N310G00G97X100Z200G00G97X100Z200取消恒定切削速度控制N320M30M30程序结束

表3-22西门子轮廓定义子程序“L25.SPF”程序段号程序内容动作说明N10G01X24Z0直线加工至P1N20X18.042Z-20.075直线加工至P2N30Z-28.125直线加工至P3N40X16.035直线加工至P4N50Z-42直线加工至P5N60X14直线加工至毛坯N70M17子程序结束

[技能训练]一、加工准备1）按毛坯图检查坯料尺寸。2）开机、回参考点。3）程序输入。将编写好的数控程序通过数控面板输入数控机床。4）装夹工件。将工件装夹在三爪卡盘中，伸出30mm，用划线盘校正后夹紧，调头装夹用百分表校正。5）装夹刀具。将外圆车刀、中心钻、麻花钻、内孔粗车刀、内孔精车刀分别安要求装在刀架的T01、T02、T03、T04、T05号刀位。普通数控车床，则将中心钻、麻花钻依次装入尾座套筒中。二、对刀内孔精车刀采用试切法（通过车端面、车内孔）进行对刀，并把操作得到的数据输入到T05号刀具补偿中；外圆粗车刀和内孔粗车刀对刀时，分别将刀位点移至工件右端面和外圆（或内孔）处进行对刀操作，并把操作得到的数据输入到T01、T04号刀具补偿中。三、空运行及仿真法那克系统：打开程序，选择自动（MEM）加工模式，按下空运行按钮和机床锁住开关，按数控启动键，观察程序运行情况；若按图形显示键再按数控启动键可进行加工轨迹仿真。空运行结束后，将空运行和机床锁住开关复位，并重新回机床参考点。西门子系统：打开程序，选择自动（AUTO）加工模式，设置空运行和程序测试有效，按数控启动键，观察程序运行情况；若按“仿真”软键再按数控启动键可进行加工轨迹仿真。空运行结束后，取消空运行和程序测试有效等设置。四、零件自动加工及尺寸控制方法选择自动加工模式，打开程序，调好进给倍率，按循环启动按钮进行自动加工。内孔尺寸仍然采用试切和试测方法控制精度，具体做法：当程序运行到N260程序段时，停车测量精加工余量，根据精加工余量设置精加工刀具（T05号）磨损量，避免因对刀不准确而使精加工余量不足出现缺陷。然后运行精加工程序，程序运行结束后，停车测量；根据测量结果，修调精加工内孔车刀磨损值，再次运行精加工程序，直至尺寸符合要求为止。内轮廓长度尺寸控制同外轮廓长度控制方法，通过修调刀具长度方向磨损值进行控制。[操作注意事项]

1）加工前应先检查内孔车刀是否会与工件发生碰撞。2）手动钻中心孔及钻孔时，进给量要均匀，防止中心钻及麻花钻折断。3）车内轮廓刀具进刀方向、刀具磨损补偿值等均与车外轮廓相反。4）内孔精车刀车端面对刀后，其它刀具不能再通过车端面对刀，否则长度尺寸将无法控制。5）工件调头加工左侧外圆及左侧面时，刀具都应重新对刀。6）套类零件夹紧力不能过大，以防止工件变形。图3-19练习零件图练习题机械工程实验教学中心数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。数控编程的目的机械工程实验教学中心数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出