简单轴类零件的编程及加工课件

简单轴类零件的编程及加工知识、技能目标知识目标掌握G00、G01和G02/03指令的编程格式及特点。了解G90指令的编程格式及特点。掌握简单形面的程序设计思想和方法。技能目标通过对简单零件的加工，能熟练使用数控车床面板的各功能键。通过车削带圆柱、圆锥、倒角、倒圆及圆弧的工件，培养学生基本操作技能，养成安全、文明生产的习惯。

简单轴类零件的加工工艺1．轴类零件车削工艺分析（1）车短小的工件，一般先车某一端面，这样便于确定长度方向的尺寸，车铸锻件时，最好先适当倒角后再车削，这样刀尖就不易碰到型砂和硬皮，可避免车刀损坏。（2）轴类工件的定位基准通常选用中心孔。加工中心孔时，应先车端面后钻中心孔，以保证中心孔的加工精度。（3）在轴上车槽，一般安排在粗车或半精车之后、精车之前进行。如果工件刚度高或精度要求不高，也可在精车之后再车槽。（4）工件车削后还需磨削时，只需粗车或半精车，并注意留磨削余量。直线、圆弧插补指令简介1、G00指令格式：G00X（U）_Z（W）_式中：X、Z：绝对编程时，目标点在工件坐标系中的坐标；U、W：增量编程时刀具移动的距离。2、G00指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点。3、G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，所以快速移动速度不能在地址F中规定，快移速度可由面板上的快速修调按钮修正。4、在执行G00指令时，由于各轴以各自的速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因此联动直线轴的合成轨迹不一定是直线，操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。常见G00运动轨迹如图5-1所示，从A点到B点常见有以下两种方式：直线AB、折线AEB。折线的起始角

是固定的（如

=22.5°或45°），它取决于各坐标的脉冲当量。5、G00为模态功能，可由G01、G02、G03等功能注销。目标点位置坐标可以用绝对值，也可以用相对值，甚至可以混用。例如，需将刀具从起点S快速定位到目标点P，如图5-2所示，其编程方法如表5-1所示。绝对编程（G90）

G00X70Z40相对编程

G00U40W

60混合编程

G00U40Z40G00X70W

60图5-1G00定位轨迹图5-2绝对、相对、混合编程实例

表5-1绝对、相对、混合编程方法表

直线插补指令G01G01直线插补：G01代码用于刀具直线插补运动。功能：G01指令使刀具以一定的进给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。指令格式：G01X（U）_Z（W）_F式中：X、Z：为绝对编程时目标点在工件坐标系中的坐标；U、W：为增量编程时目标点坐标的增量；F：进给速度。G01倒角、倒圆功能：倒角控制功能可以在两相邻轨迹的程序段之间插入直线倒角或圆弧倒角。指令格式：G01X（U）Z（W）C＿（直线倒角）G01X（U）Z（W）R＿（圆弧倒角）式中：X、Z值为在绝对指令时，是两相邻直线的交点，即假想拐角交点（G点）的坐标值；U、W值为在增量指令时，是假想拐角交点相对于起始直线轨迹的始点E的移动距离。C值是假想拐角交点（G点）相对于倒角始点（F点）的距离；R值是倒圆弧的半径值，如图5-7所示图5-7倒角指令示意图顺/逆时针圆弧插补圆弧顺、逆的判断圆弧插补的顺、逆可按如图5-9所示的方向判断（点击箭头进入）

G02/G03指令编程格式①用I、K指定圆心位置：G02/G03X（U）Z（W）IKF②用圆弧半径R指定圆心位置：G02/G03X（U）Z（W）

RF

说明①用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示。当用增量值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用U、W表示。②圆心坐标（I,K）为圆弧起点到圆弧中心点所作矢量分别在X、Z坐标轴方向上分矢量（矢量方向指向圆心）。本系统I、K为增量值，并带有“±”号，当矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取“

”号。③R为圆弧半径，不与I、K同时使用。当用半径R指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别两者，规定圆心角

≦180°时，用“+R”表示，

≧180°时，用“

R”表示。用半径R指定圆心位置时，不能描述整圆。沿圆弧所在平面（如X-Z平面）的垂直坐标轴的负方向（

Y）看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴，那么如何判断圆弧的顺、逆呢？应按右手定则的方法将Y轴也加上去来考虑。观察者让Y轴的正方向指向自己（即沿Y轴的负方向看去），站在这样的位置上就可正确判断X-Z平面上圆弧的顺、逆了。圆弧的顺、逆方向可按如图5-9（a）所示的方向判断：沿与圆弧所在平面（如X-Z平面）相垂直的另一坐标轴的负方向（

Y）看出，顺时针为G02，逆时针为G03，如图5-9（b）所示为车床上圆弧的顺逆方向。

图5-9圆弧的顺、逆方向

圆弧插补示例【案例】

车削如图5-15所示的球头手柄。试设计一个精车程序，在

25mm的塑料棒上加工出该零件。图5-15圆弧插补实例解答过程解答过程

零件图工艺分析数值计算工件参考程序与加工操作过程安全操作和注意事项零件图工艺分析（1）技术要求分析。如图5-15所示，零件主要包括凹凸圆弧面、圆柱面。零件材料为塑料棒。（2）确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。毛坯为塑料棒，用三爪自定心卡盘软卡爪夹紧定位。工件零点设在距工件右端面45mm处，加工起点和换刀点可以设为同一点，在工件的右前方M点，如图5-15所示，距工件右端面Z向55mm，X向距轴心线50mm的位置。（3）制定加工工艺路线，确定刀具及切削用量。加工刀具的确定如表5-3所示。（4）确定刀具加工工艺路线。如图5-15所示，刀具从起点M（换刀点）出发，加工结束后再回到M点，走刀路线为：M→A→B→C→D→E→F→M。

表5-4案例刀具卡实训课题直线、圆弧插补指令编程及加工零件名称简单形面零件图号图5-15序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面备注1T0101刀尖角35°精车外圆刀0.4mm1外圆、圆弧面等数值计算（1）设定程序原点，以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。（2）计算各节点位置坐标值。①计算圆弧起点、终点坐标。如图5-15所示，两圆弧相切于C点。在直角三角形Rt△DIH中：DH2=HI2+DI2=242+112DH=26.401Sin∠DHI=DI/DH=11/26.401∠DHI=24.62°根据余弦定理：DG2=GH2+HI2

2DG×HI×cos∠DHG112=26.4012+232

2×26.401×12×cos∠DHG故∠DHG=24.51°所以，∠CHJ=90°

∠DHI

∠DHG=90°

24.62°

24.51°

=40.87°HJ=CH×cos∠CHJ=12×cos40.87°=9.075CJ=CH×sin∠CHJ=12×sin40.87°=7.852所以X(C)=2HJ=18.15，Z(C)=33

CJ=25.148，圆弧切点C坐标为（X18.15，Z25.148）②根据图5-15得各点绝对坐标值为：M（100,100）、A（0,47）、B（0,45）、C（18.15,25.148）；D（22,9）、E（22,0）、F（26,0）。

工件参考程序与加工操作过程（1）工件的参考程序，如表5-5所示。（2）输入程序。（3）数控编程模拟软件对加工刀具轨迹仿真，或数控系统图形仿真加工，进行程序校验及修整。（4）安装刀具，对刀操作，建立工件坐标系。（5）启动程序，自动加工。（6）停车后，按图纸要求检测工件，对工件进行误差与质量分析。安全操作和注意事项（1）选刀时，刀尖角一定要控制在40°以下，如果刀尖角过大，凹圆弧将过切。（2）装刀时，刀尖同工件中心高对齐，对刀前，先将工件端面车平。（3）为保证精加工尺寸准确性，可分半精加工、精加工。（4）由于暂不计刀尖圆弧半径，因此实际圆弧存有过切或欠切现象。数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期

零件名称圆弧插补实例零件图号图5-15材料塑料棒车床型号CAK6150DJ夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O6001编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010G50X100Z100建立工件坐标系N020M03S800T0101主轴正转，选择1号外圆刀N030G99进给速度为mm/rN040G00X0Z47刀具快进（M→A）N050G01Z45F0.1正常进给到圆弧起点（A→B）N060G03X18.15Z25.148R12车凸圆（C→D）N070G02X22Z9R11车凹圆（D→E）N080G01Z0车外圆（E→F）N090G01X26车平面（F→A）N110G00X100Z1001号刀返回刀具起始点MN120M05停主轴N130M30程序结束表5-5案例程序卡（供参考）注：刀尖圆弧半径忽略不计单一切削循环指令G90G90是单一形状固定循环指令，该循环主要用于轴类零件的外圆、锥面的加工。外圆切削循环指令G90

指令格式：G90X（U）__Z(W)__F__

式中：X、Z取值为圆柱面切削终点坐标值；

U、W取值为圆柱面切削终点相对循环起点的坐标分量。如图5-20所示的循环，刀具从循环起点开始按矩形1R→2F→3F→4R循环，最后又回到循环起点。图中虚线表示按R快速移动，实线表示按F指定的工件进给速度移动。锥面切削循环指令G90指令格式：G90X（U）__Z(W)__R__F__

式中：X、Z取值为圆锥面切削终点坐标值；

U、W取值为圆锥面切削终点相对循环起点的坐标分量；

R取值为圆锥面切削始点与圆锥面切削终点的半径差，有正、负号。如图5-21所示的循环，刀具从循环起点开始按梯形1R→2F→3F→4R循环，最后又回到循环起点。图中虚线表示按R快速移动，实线表示按F指定的工件进给速度移动。

图5-20外圆切削循环

图5-21锥面切削循环

小结所有不同型号的数控车床、铣床都必须用到G00、G01、G02、G03指令，这四个指令在所有数控系统中都通用。在数控车、铣床自动编程中，任何平面、曲面加工的路径最后都是由直线、圆弧插补组成。所以说，这四个指令是数控编程的最基本组成单元。用G02、G03指令加工圆弧面时，要注意顺、逆方向及圆弧半径和圆心坐标编程的不同之处。通过实训项目的学习，了解数控车床对刀与工件坐标系之间的关系；通过半精加工、精加工掌握如何控制工件尺寸。高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min以上。不足之处在于功率受到限制，其制造成本较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比拟的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的功效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的不足，还大大降低了成本。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度达到25～30m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008～0.01mm，重复定位精度0.004～0.005mm。落地式铣镗床铣刀由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术发展