校本教材《数控车床实训项目式教学》

国家中等职业教育改革发展示范学校建设项目校本教材数控车床实训项目式教学

数控车床实训项目式教学

顾问：郭旭东

柳臻（焦作市教育局职成教研室主任）

—主I—*编7nu.•高惠敏

副主编：李红利

行业专家：韩建国（中原活塞股份有限公司）

杜世武（河南省中原内配股份有限公司）

参编人员：杨明立刘生张明卓杨艳丽

张志兰郭建成崔东亮张山

孟州市职业中等专业学校

机电技术应用专业

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国家中等职业教育改革发展示范学校建设项目校本教材数控车床实训项目式教学

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国家中等职业教育改革发展示范学校建设项目校本教材数控车床实训项目式教学

前§

本教材是河南省孟州市职业中专数控车床实训项目式教学校本教材，依据教

育部颁发的相关教学指导方案，结合河南教育教学改革实践经验和职业中专学生

素质要求编写的。本书坚持“以服务为宗旨，以就业为导向”的职业教育办学方

针，采用“教学做合一”教学模式，充分体现以全面素质为基础，以能力为本位,

以满足学生需求和社会需求为目标的编写指导思想。在编写中力求突出以下特

色：

(1)与企业合作设计教学方案，体现校企合作优秀课改成果，编写适用教

材。

(2)体现以本专业企业岗位群典型工作过程为导向和以典型工作任务为我

体的学习领域课程设计理念。结合岗位群典型工作过程流程和典型工作案例，介

绍学生需要掌握的专业基础知识、专业技术知识。

(R)融入岗位职责、职业素质和技能培养.帮助学生建立良好的工作次序，

树立良好的工作作风，让学生从课堂中走出来，融入到真实的项目实训I中。学习

过程中的标准要求与企业对本专业岗位要求标准保持基本一致，从而有效的将

“教学”与“实践”，“学校训练”与“企业生产”紧密结合，使学生能快速适应

将来岗位要求。

(4)知识学习和技能训练模块化。每个学习模块有相对独立的专业理论知

识和专业专项技能，学习一个模块即掌握一项专业技能。学员可依据自身条件和

将来就业意向，选择性学习某些模块，赋予学生学习的可选择性和灵活性。

本教材共设有八个部分。依据数控中级车工国家职业标准，通过数控车床的

基本操作、轴类零件的加工、套类零件的加工、槽的加工、螺纹的加工、综合件

的加工、数控仿真软件操作、典型案例加工，由浅入深，由易到难，使学生掌

握数控车削技术。

本教材由机电技术应用专业教学主任李红利主持编写，机电技术应用专业教

研组长高惠敏主编，中原内配股份有限公司工程师刘治军、焦作市起重控制电器

厂部长杨志军、中原活塞股份有限公司办公室韩建国为特约编辑，实训处主任陈

顺心、数控专业教师崔东亮、薛建成审定，电脑制图专业教师刘生校订、排版。

本书学时数为198学时，在教学过程中可参考以下课时分配表：

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项目序号项目内容学时分配说明

1数控车床的基本操作12

2轴类零件的加工34

3套类零件的加工16采用教学做

4槽的加工12合一教学模式，每

5螺纹的加工20周集中安排一天

6综合件的加工30

7数控仿真软件操作20

8典型案例加工54

合计（学时）198

因编写仓促，能力有限，教材存在错误与不足之处敬请大家谅解和指正。

未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。

编者

2013年1月

4

国家中等职业教育改革发展示范学校建设项目校本教材数控车床实训项目式教学

目录

项目1数控车床的基本操作...........................................1

课题1认识数控车削加工............................................1

任务1组建学习团队......................................................1

任务2数控车床认知......................................................2

任务3认识数控车削加工过程.............................................3

任务4文明生产与安全操作...............................................5

课题2编程基础知识................................................7

任务1车床坐标系.......................................................7

任务2车刀的选用、夹具及工件的装夹....................................9

任务3数控车削加工工艺................................................10

任务4编程概述.........................................................12

项目2轴类零件的加工..............................................14

课题1阶梯轴的加工...............................................14

任务I轴类零件的加工工艺..............................................14

任务2程序结构.........................................................15

任务3相关编程知识.....................................................17

任务4绝对编程和增量编程指令..........................................19

任务5点位控制和直线插补指令..........................................20

课题2异形轴的加工...............................................21

任务1圆弧编程指令....................................................21

任务2刀尖圆弧自动补偿指令............................................24

任务3切削速度控制指令................................................24

任务4内、外圆粗车切削循环指令.......................................25

任务5端面粗车切削循环指令............................................27

任务6成形粗车切削循环指令............................................28

任务7安全操作和注意事项..............................................29

项目3套类零件的加工..............................................30

课题1套类零件的加工工艺.........................................30

任务1孔加工方案......................................................30

任务2孔加工质量分析与加工方法.......................................31

课题2单一固定循环指令...........................................32

任务1内、外圆车削循环指令............................................32

任务2端面切削循环指令与自动返回参考点指令...........................33

任务3钻孔循环指令....................................................34

任务4安全操作和注意事项..............................................35

项目4槽的加工....................................................36

任务1切槽的加工工艺..................................................36

任务2子程序的应汨....................................................37

任务3切槽循环指令....................................................38

任务4切槽安全操作和注意事项..........................................41

项目5螺纹的加工..................................................42

I

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任务1螺纹的基本要素和加工工艺.......................................42

任务2单行程螺纹切削指令..............................................43

任务3单一螺纹切削循环指令............................................47

任务4复合螺纹切削循环指令............................................48

任务5安全操作和注意事项..............................................51

项目6综合件的加工.................................................52

课题1FANUC01系统的宏程序.......................................52

任务1宏程序的调用、变量及编写格式...................................52

任务2算术和逻辑运算、转移和循环.....................................55

任务3宏程序编程示例.................................................60

课题2配合件的加工...............................................65

任务I配合件加工的基本要求............................................65

任务2操作注意事项....................................................66

项目7数控仿真软件操作............................................67

课题1界面及菜单介绍.............................................67

任务I进入数控加工仿真系统............................................67

任务2机床台面菜单操作................................................68

任务3FANUC0i数控系统仿真面板操作.................................80

课题2机床操作..................................................81

任务1机床的准备......................................................81

任务2对刀.............................................................82

任务3参数设置操作....................................................95

任务4数控程序处理....................................................100

任务5手动加工零件....................................................104

任务6自动加工方式....................................................105

任务7MDI工作模式..................................................107

项目8典型案例加工...............................................109

课题1FANUC01数控车床系统编程例题..............................109

任务1外轮廓卑削.....................................................109

任务2内轮廓车削......................................................ill

任务3沟槽和切断车削.................................................116

任务4螺纹车削........................................................118

课题2综合练习..................................................120

任务1加工综合零件一.................................................120

任务2加工综合零件二.................................................122

任务3加工综合零件三.................................................129

任务4加工综合零件四.................................................132

任务5加工综合零件五.................................................135

任务6加工综合零件六.................................................141

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项目1数控车床的基本操作

教学目标

一、了解数控车床的用途、分类和基本结构。

二、了解数控车削的主要加工对象。

三、正确建立机床坐标系与工件坐标系之间的联系，并能设定工件坐标系。

四、能正确使用车床的夹具并进行工件的装夹。

五、能正确安装刀具并熟练掌握数控车床的对刀。

六、了解数控车床日常维护保养及安全操作方法。

七、熟悉数控车削加工工艺过程的处理。

课题1认识数控车削加工

教学目标

一、建立学习团队，树立合作精神和安全文明生产意识，加强素质教育。

二、了解数控车床的用途、分类和基本结构。

三、了解数控车削的主要加工过程。

四、了解文明生产与安全操作办法。

任务1组建学习团队

1.组建学习团队

团队合作学习是一种富有创新意识，具有良好教学效果的学习方式。团队合

作学习已经成为老师课堂教学，学生的个体自学以外的第三种学习形式。在团队

之间形成赶、帮、超的良好风气，使课堂气氛生动活跃，学生在民主愉快的氛围

内自主探索。在团队合作学习中学生学会沟通、合作的技能，学会处理分歧，分

享学习成果，培养学生的社交能力和团队合作精神。在本课程的学习中有许多任

务、活动需要通过小组成员的合作来完成，所以需要分组组建学习团队。

(1)组建团队。科学合理的分组，是学习团队高效运作，达到良好学习效果

的基础。在组建团队时应按照“队内异质，队间同质“的原则进行组建，对于•

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个教学班，一般以每5-7个人为一个团队，组建若干个。

(2)确定队名和队长。每个学习团队都应确定一个有寓意和能够反映团队特

色的队名。每个团队都要确定一名有责任心和协调能力强的队员做队长。队长职

责是：负贲该团队的日常管理组织工作，领还物品、材料，了解、并记录学习团

队成员的任务完成情况，及时进行信息反馈，协调、督促、帮助本组成员完咸任

务。

2.本课程的教学特点

本课程的特色是项目引领，任务驱动，一体化教学。课程教学以项目实践教

学为主，理论课堂讲授为辅，在实践中讲解所应用的理论知识。课程的部分内容

可通过多媒体方式进行教学，应充分利用计算机开展仿真加工练习。整个教学过

程始终围绕以学生为主体，以教师为主导进行。

3.本课程的特点及学习方法

(1)实践性、实用性强。学习中要重视实践环节，枳极参与实训练习。

(2)综合性强。学习中要注意知识和技能的综合应用。

(3)有一定的灵活性利先进性。学习中要具体问题具体分析，要有创新精神，

勤于学习，勇于探索，要在知识转换为能力上下工夫。

任务2数控车床认知

1.数控车床的用途

其加工工艺类型主要包括车外圆、车端面、车锥面、车成形面、钻孔、像孔、

钱孔、切槽、车螺纹、滚花等。

2.数控车床的主要加工对象

(1)精度要求高的零件

(2)表面轮廓形状复杂的零件

(3)带•些特殊类型螺纹的零件

3.数控车床的分类

(1)按车床主轴位置分类

1)立式数控车床

其主轴垂直于水平面,主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型

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复杂零件。

2）卧式数控车床

其主轴轴线处于水平位置，它的床身和导轨有多种布局形式，是目前应用最

广泛的数控车床。

（2）按车床功能分类

D简易数控车床

2）经济型数控车床

3）全功能型数控车床

4）车削中心

4.数控车床的布局

（1）床身和导轨的布局

主要有平床身、斜床身、平床身斜滑板及立床身等。

（2）刀架的布局

数控车床配置自动换刀的四刀位回转刀架或多刀位转塔刀架。

5.数控车床的结构

数控乍床与普通乍床相比较，其结构仍然由床身、主轴箱、进给传动系统、

刀架以及液压、冷却、润滑系统等部分组成，只是数控车床的进给系统与普

通车床有着本质上的差别C数控车床进给系统大为简化，仅保留了由伺服电动机

控制的纵向、横向进给滚珠螺旋传动机构。数控车床的主轴脉冲发生器发出脉冲

信号给数控装置控制长丝杠，使长丝杠与主轴转速成一定比例的频率运行，以加

工出符合螺距的螺纹。

任务3认识数控车削加工过程

1.零件加工的一般过程

数控机床加工工件，首先要将被加工件图上的几何信息和工艺信息数字化，

用规定的代码和程序格式编写加工程序，井存储到程序载体上，然后通过相应输

入装置将所编的程序指令输入到CNC装置。CNC装置将程序（代码）进行译码、

运算后，向机床各坐标轴的伺服系统和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各

运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的工件。下图为零件加工

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的一般过程框图。

2.机床操作步骤为：

(1)开机。开启机床总电源一+按下系统启动按钮，启动数控装置一拧开急停

按钮一按RESET复位键使CNC复位。

(2)回零。因为机床在断电后就失去了对各坐标位置的记忆，所以在接通电

源后，必须让各坐标值回零(返回参考点)。操作步骤为：将方式选择旋钮置于

回零状态，再分别按下“-X”和“+Z”，回零完毕时“X”与“Z”指示灯相应变

亮，注意应先让X轴回零，再让Z轴回零。(有的机床具有自动记忆功能，因此

不需要回零，此步骤省略,)

提示：即使机床已进行回零操作，如出现下面几种情况之一仍必须重新进行

回零操作。

①机床关机后重新接通电源。

②机床解除急停状态后。

③机床超行程解除后,

④数控机床在机床“锁住”状态下进行程序的空运行操作后。

(3)在手动或手摇方式下，将刀架从零点移至合适位置。

(4)正确装夹工件：工件中心应尽量与机床主轴中心重合，伸出长度要考虑

零件加工长度及必要的安全间隙，夹紧牢固。

(5)正确安装刀具。

(6)试切对刀、设置刀具参数及工件坐标系。数控车床的对刀方法较多，详

细步骤以后讲解。

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(7)程序输入与编辑。

(8)程序调试与仿真模拟。

(9)程序自动运行加工。

(10)零件检测。

(11)程序结束，关机并清理机床。关机时先按“急停旋钮”再关系统停止按

钮，再关机床总电源。

任务4文明生产与安全操作

1.安全文明生产

安全文明生产是工厂管理的一项十分重要的内容，它直接影响着产品质量的

好坏及设备的使用寿命。作为企业的后备技术工人，从开始学习数控车床的操作

时就必须做到以下几点：

(1)操作前要戴好防护用品，穿工作服，袖口扎紧。女同志要戴工作帽，并

把头发塞人帽内。夏季禁止穿裙子、短裤和凉鞋上机操作。操作中不准戴手套。

(2)不允许在卡盘及床身土敲击或校正工件，床头箱上不准放置工具或工件。

(3)在车削铸铁工件时，导轨上润滑油要擦去；使用冷却液后，要再次在导

轨上涂润滑油。

(4)机床开始加工前，应关上机床防护门。

(5)加工过程中严禁西人或两人以上同时操作一台机床。

(6)凡装夹工件、更换刀具、测量加工表面以及主轴变换速度时，须先停机。

停机时不准用手刹住转动的卡盘。车床开动时不准用手摸工件表面，特别是加工

螺纹时，严禁用手摸螺纹面。

(7)工件和车刀必须装夹牢固，工件装夹完毕后，应及时取下卡盘扳手，以

防扳手在旋转中飞出发生事故。车削过程中清除切屑时应使用铁钩子，绝对不允

许用手直接去拿，或用量其去钩。

(8)每件工具都应放在规定的位置上，不可随便乱放"

(9)爱护量具，经常保持量具的清洁。

2.安全操作规程

(1)开机前，检查各开关、按钮是否正常、灵活，机床有无异常现象。

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(2)按顺序开、关机，开机时，先开机床电源再开系统电源，关机时，先关

系统电源再关机床电源。

(3)机床通电后，CNC装置尚未出现位置显示前，不能碰控制面板上的任何

键，以免让机床出现非正常状态。参数都是机床出厂时厂家设置好的，通常不能

修改。

(4)开机后，应检查系统显示、机床润滑系统是否正常；开机预热机床5分

钟后，进行零点回零操作,

(5)各坐标轴手动回参考点，建立机床坐标系。回零时首先将X坐标轴手动

回零，再使Z轴回零。如某轴在回零前已在零位，必须先沿该轴负方向移动一段

距离后，再进行手动回零C

(6)确定符合加工工艺要求的刀具系统，进行正确安装，并输入相应刀具补

偿值。

(7)装夹工件，确定对刀点和换刀点，通过对刀操作建立工件坐标系。

(8)输入加工程序，应认真检查核对加工程序。可通过数控车床的图形加工

模拟和空运行功能对程序进行校核。

(9)手轮和手动操作时，必须检查各种开关所选的位置是否正确，弄清X、Z

坐标轴的正负方向、轴的移动方向、移动倍率，认准按键，然后再进行操作。

(10)试加工时，快速倍率开关置于低档，切人工件后再加大倍率。首先应采

用单段执行方式进行加工，这样可以及时处理突发情况，验证加工程序、对刀操

作和刀具补馁的正确性，并在后续加工中作适当的调整。

(11)在加工进行中，需细心观察加工情况，如果出现意外情况应及时按下“进

给保持”、“复位”或“急停按钮”。

(12)刀具重新磨刃或更换后，要重新进行对刀并修改刀具补偿值。加工时应

使排屑装置畅通无阻，无卡塞。

3.机床的清理与保养

(1)在每天操作前要给机床加润滑油后方可工作。

(2)每天工作结束后，应清除切屑，擦拭机床外表，保持内外洁净，无锈蚀，

无油污，清理现场，保持地面清洁，使机床与环境保持清洁状态。

(3)每天工作完毕后，对所有相对运动部位进行加油润滑，并在手动方式下，

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将各坐标轴进行往复运动后置于相应行程的中间偏正向位置。

(4)刀具、量具、夹具等用完要归还，并按要求擦净、涂油。

(5)清洁保养后，先按下急停开关，再关闭系统电源，最后关闭机床电源，

得到指导老师许可后方可离开。

(6)检查润滑油、冷却液的状态，及时添加或更换。按规定定期对机床进行

保养、维护。

课题2编程基础知识

教学目标

一、正确建立机床坐标系与工件坐标系之间的联系，井能设定工件坐标系。

二、能正确使用车床的夹具并进行工件的装夹。

三、了解数控车削加工工艺。

四、了解编程方法。

任务1车床坐标系

1.机床坐标系

目前我国执行的行也数控标准《数控机床一坐标和运动方向的命名》

JB/T3051-1999与国际标准IS0841等效。标准坐标系采用右手笛卡尔坐标系，

如图所示。

右手宜角笛卡尔坐标系

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标准规定：平行于车床主轴（传递切削力）的刀具运动坐标轴为Z轴，旦取

刀具远离工件方向为+Z方向；X轴垂直于Z轴且平行于工件的装夹面，取刀具远

离工件的方向为+X方向，如图所示。

数控车床坐标轴及方向

2.机床坐标系和机床原点

机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零

点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是机床上固定

的一个点。数控车床一般将机床原点定义在卡盘后端面与主轴旋转中心的交点

上。

3.机床参考点

数控装置通电时并不知道机床零点位置，为了正确地在机床工作时建立机床

坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内（一般在X轴和Z轴的正向最大行程处）

设置一个机床参考点（测量起点）。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不

重合。机床回到了参考点位置，CNC就建立起了机床坐标系。

通常在以下三种情况下，数控系统会失去对机床参考点的记忆，必须进行返

回机床参考点的操作：

（1）机床超程报警信号解除后。

（2）机床关机以后重新接通电源开关时。

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（3）机床解除急停状态后。

4.编程坐标系和工件坐标系

编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系，数控程序

中的坐标值均以此坐标系为依据。编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控

机床相应的机床坐标轴方向一致，一旦确定也就确定了数控加工时零件的安装方

向。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。编程坐标系也称工件

型标系，熨际上工件原点是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中

的位置。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立

编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人

员来说，则应在装夹工件、调试程序时，通过对刀将编程原点转换为工件原点，

并确定工件原点的位置，在数控系统中给予设定。

任务2车刀的选用、夹具及工件的装夹

1.车刀分类

（1）车刀按刀刃形状一般分为三类，即：尖形车刀、圆弧形车刀和成型车

刀。

（2）车刀按结构分有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种类型。

（3）车刀按特征可分为：外圆车刀、切槽刀、镇孔刀、螺纹刀、麻花钻等。

2.车刀的选用

数控车床上车刀的选用与普通车削用的刀具基本相同，需遵循效率原则和精

度原则。此外，在数控车床上应尽可能多地使用可转位机夹车刀。

3.夹具及工件的装夹

1）三爪自定心卡盘装夹工件。这种方法装夹工件方便、省时，自动定心好，

但夹紧力较小。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。

2）两顶尖之间装夹工件。这种方法装夹工件不需找正，每次装夹的精度高。

适用于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件装夹。

3）卡盘和顶尖之间装夹工件。这种方法装夹工件刚性好，轴向定位准确，

能承受较大的轴向切削力，比较安全。适用于车削质量较大的工件，一般在卡盘

内装一限位支承或利用工件台阶限位，防止工件由于切削力的作用而产生轴向位

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移。

4）花盘装夹工件。当加工表面的回转轴线与基准垂直时，外形复杂的零件

可以装夹在花盘上加工。

任务3数控车削加工工艺

1.零件图样分析

零件图分析是制定数控车削工艺的首要工作，主要包括以下内容。

（1）尺寸标注应适应数控车床加工的特点。零件图上尺寸标注应以同•基

准标注尺寸或直接给出坐标尺寸，这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、

工艺基准、测量基准和编程原点的统%

（2）轮廓几何要素应完整、准确。在手工编程时，要计算每个节点坐标；

在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图

时，要分析几何元素的给定条件是否充分。

（3）正确分析精度及技术要求。对被加工零件的精度及技术要求进行分析，

是零件工艺性分析的重要内容，分析的主要内容如下：

1）分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理c

2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取

其他措施（如磨削）弥补时，则应给后续工序留有余量。

3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在•次安装下完成。

4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。

（4）结构工艺的合理性分析。零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适

应性，即所设计的零件结构应便于加工成形。在数控车床上加工零件时，应根据

数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。

2.工序的划分

（1）按安装次数划分。对于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检

状态，可以一次安装、加工作为一道工序。

（2）按刀具划分。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，

但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），

机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等，可以同一

1()

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把刀具加工的内容划分工序。

（3）按加工部位划分。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工

部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道

工序。

（4）按粗、精加工划分。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工

后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都

要将工序分开。

3.工序顺序的安排

（1）基面先行。先加工定位基准面，减少后面工序的装夹误差。如轴类零

件，先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。

（2）先粗后精。先对各表面进行粗加工，然后再进行半精加工和精加工，

逐步提高加工精度。

（3）先近后远。离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以

便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。同时有利于保持工件的刚性，改善切削

条件。

（4）内外交叉。先进行内、外表面的粗加工，后进行内、外表面的精加工。

不能加工完内（或外）表面后，再加工外（或内）表面。

4.进给路线的确定

进给路线是刀具在加工过程中相对于工件的运动轨迹，也称走刀路线。它既

包括切削加工的路线，又包括刀具切入、切出的空行程。不但包括了工步的内容，

也反映出工步的顺序，是编写程序的依据之一。因此，以图形的方式表示进给路

线图，可为编程带来很大方便。

（1）粗加工进给路线的确定

a.矩形循环进给路线。利用数控系统的矩形循环功能，确定矩形循环进给

路线。这种进给路线刀具切削时间最短，刀具损耗最小，为常用的粗加工时进给

路线。

b.三角形循环进给路线。利用数控系统的三角形循环功能，确定三角形循

环进给路线。

c.沿工件轮廓循环进给路线。利用数控系统的复合循环功能，确定沿工件

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轮廓循环进给路线。这种进给路线刀具切削总行程最长，一般只适用于单件小批

量生产。

d.阶梯切削路线。当零件毛坯的切削余量较大时，可采用阶梯切削进给路

线。

（2）精加工进给路线的确定

a.各部位精度要求一致的进给路线。在多刀进行精加工时，最后一刀要连

续加工，并且要合理确定进、退刀位置，尽量不要在光滑连接的轮廓上安排切入

和切出或换刀及停顿，以免因切削力变化造成弹性变形，产生表面划伤、形状突

变或滞留刀痕等缺陷。

b.各部位精度要求不一致的进给路线。当各部位精度要求相差不大时，要

以精度高的部位为准，连续加工所有部位；当各部位精度要求相差很大时，可将

精度相近的部位安排在同一进给路线，并旦先加工精度低的部位，再加工精度高

的部位。

c.切入、切出及接刀点位置的选择。应选在工件上有空刀槽或表面间有拐

点、转角的位置，不应选在曲线相切或光滑连接的部位。

5.切削用量的选择

切削用量的选择原则是：粗车时，首先考虑选择尽可能的背吃刀量ap,其

次选择较大的进给速度F,最后确定一个合适的切削速度uc。增大背吃刀量ap

可使走刀次数减少，增大进给速度F有利于断屑。精车时，加工精度和表面粗糙

度要求较高，加工余量不大且较均匀，选择切削用量时应着重考虑如何保证加工

质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精乍时应选用较小（但不能太小）

的背吃刀量ap和进给速度F,并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以

尽可能提高切削速度uc。

以上完成后可以制订数控车削工艺文件，包括数控编程任务书、数控加工工

序卡利数控加工刀具卡

任务4编程概述

1.数控加工程序编制

数控加工程序编制包括从零件图纸到制成控制介质的全过程。

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将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数（F、S、T）及

辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数

字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制

介质的整个过程。

2.常用的程序编制方法

常用的程序编制方法芍：手工编程和自动编程两种。

手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数

控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）

自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规

定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机白动进行程序的

编制，编程系统能白动打ER出程序单和制备控制介质。手工编程适用于：几何形

状不太复杂的零件。白动编程适用于：形状复杂的零件；虽不复杂但编程工作量

很大的零件（如有数千个孔的零件）；虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓

加工时，非圆曲线的计算）。

3.手工编程的内容和步骤

（1）图纸工艺分析：这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在

对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线

路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。

（2）计算运动轨迹：根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐

标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位

（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。

（3）编制程序及初步校验:根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀

具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编

写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。

（4）制备控制介质:将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数

控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。

（5）程序的校验和试切：所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试

切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，

进行相应的修改

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项目2轴类零件的加工

教学目标：

一、了解简单轴类零件的数控车削工艺，会制订轴类零件的数控加工工艺。

二、正确选择和安装刀具，掌握对刀的方法并能进行对刀正确性的检验。

三、理安排数控加工工艺路线，正确进行轴类加工常用切削参数的选择。

四、了解数控程序的基本结构，正确运用编程指令编制轴类零件的加工程序。

五、掌握数控车床的操作流程，培养操作技能和文明生产的习惯。

六、初步掌握检测量具的使用，能对轴类工件作简单质量分析。

课题1阶梯轴的加工

教学目标

一、掌握轴类工件的加工方法、程序结构

二、了解英制指令和公制指令、直径编程和半径编程以及F、S、T指令

三、掌握绝对编程和增量编程指令、点位控制和直线插补指令

任务1轴类零件的加工工艺

1.数控车削外圆柱面的加工方案

根据毛坯的制造精度和工件的加工要求，外圆柱面车削一般可分为粗车、半

精车、精车、精细车。

粗车的目的是切去毛坯硬皮和大部分余量。加工后工件尺寸精度IT111T13

级,表面粗糙度Ral2.5~50nnu

半精车的尺寸精度可达IT8口T10级，表面粗糙度Ra3.2~6.3um。半精车可

作为中等精度表面的终加工，也可作为磨削或精加工的预加工。

精车后的尺寸精度可达IT7~IT8级，表面粗糙度RaO.8~1.6nmo

精细车后的尺寸精度可达IT6~IT7级,表面粗糙度RaO.025%.4Hm。精细

车尤其适合于有色金属加工，有色金属•般不宜采用磨削，所以常用精细车代替

磨削。

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因此，可选择以下加工方案：

（1）加工精度为IT8-IT10级、Ra3.2-6.3um的除淬火钢以外的常用金

属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车方案加工。

（2）加工精度为IT7〜IT8级、RaO.8~1.6um的除淬火钢以外的常用金属,

可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。

（3）加工精度为IT6-IT7级、Ra0.025~0.4um的除淬火钢以外的常用金

屈，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精细车的方案加工。

（4）加工精度高于IT5级、Ra<0.08um的除淬火钢以外的常用金属，可

采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精细车的方案加工。

（5）对淬火钢等难车削材料，其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火

后安排磨削加工；对最终二序有必要用数控车削方法加工的难切削材料，可参考

有关难加工材料的数控车削方法进行加工。

2.轴类工件的加工方法

（1）车短小的工件时，一般先车某一端面，以便于确定长度方向的尺寸；

乍铸锻件时，最好先适当倒角后再年削，以免刀尖轻易碰到型砂利硬皮而使军刀

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）工件乍削后还需磨削时，只需粗车或半精车，并注意留磨削余量。

任务2程序结构

数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同。因

此，编程人员在针对某•台数控机床编制加工程序时，应该严格按照机床编程手

册中的规定进行程序编制<

1.程序的组成

程序的组成：程序名：02000刀具T01程序名是该加工程序的标识：程

序段是一个完整的加工工步单元，它以N（程序段号）指令开头，LF指令结尾；

M02作为整个程序结束的指令，有些数控系统可能还规定「一个特定的程序开头

和结束的符号，如%、EM等例如下图：

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指令字

程序名----------►)00001)：V

NOO10G50区力00|Z1OCQ^-------程序段结束符

程序段选跳符——►QN0020GOX40Z5：

/^OO25G】50：_____________

ZOO30GoiX10Z-30F200：------------—------程序段

程序段号--------»|N0040|G01U50W20Fl00：

*

*

N0200M30：

一___________________________

网.—程序结束符

-------程厅

（1）程序名写在程序的最前面，FANLC系统的程序号由英文字母。和1〜4

位正整数组成，例00002。程序号一般要求单列一段。

（2）程序内容是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。程序结

束指令可以用M02或M30,它必须写在程序的最后。一般要求单列一段。

2.程序段的组成

一个数控加工程序是由若干个程序段组成的。现在一般使用的地址符程序段

格式中，每个程序段乂由若干个程序字组成，各个程序段中的长度和字的个数都

是可变的。

地址符程序段格式：N—G—X—Y—Z—F—S—T—M—

在这种格式中，字的排列顺序无严格的要求，字的位数可多可少，与上段相

同的续效数字可以省略。

例如：N0030G00X10Y20F0.2；

N0040G01X20（Y20）（F0.2）；

可见N0040中Y20和F0.2可省略，可写为：

N0040G01X20；

3.字的功能

组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以FANUC-0iT数控

系统的规范来介绍，实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。

（1）顺序号字N

顺序号又称程序段号,位于程序段之首，顺序号字N是地址符，后续数一般为

1〜4位的正整数。数控加工中的顺序号实际上是程序段的名称，与程序执行的

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先后次序无关。

顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转

向目的程序段的名称。

（2）准备功能字G

准备功能字G,又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方

式的一种，数控车床常用的G功能字见表2.1。

<3）尺寸字

尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置，共有三组。其中，第一组

X,Y,Z,U,V,