数控加工工艺与编程（第3版）-单元3

单元3数控车削加工工艺设计及编程任务3.6分析内孔切削工艺及编程任务3.7分析切槽、切断加工工艺及编程任务3.8分析螺纹车削工艺及编程任务3.9编制典型零件车削工艺和程序上一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点3.1.1数控车床简介1.数控车床的分类1)按车床主轴位置分类

(1)立式数控车床立式数控车床简称数控立车，其车床主轴垂直于水平面，并有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件用。这类车床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件(也称盘类零件)。(2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。数控倾斜导轨卧式车床的倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点卧式数控车床以加工轴类零件为主，也可用于加工直径相对较小的盘类零件。2)按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床卡盘式数控车床未设置尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件，其夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调口爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。(2)顶尖式数控车床顶尖式数控车床配置有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的轴类零件及直径不太大的盘、套类零件。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点

3)按数控系统的技术水平分类

(1)经济型数控车床经济型数控车床一般是以普通车床的机械结构为基础，经过改进设计而得的，一般采用由步进电动机驱动的开环伺服系统，其控制部分采用单板机或单片机实现。此类车床的特点是结构简单，价格低廉，但缺少一些诸如刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。经济型数控车床一般只能进行两坐标联动。

(2)全功能型数控车床全功能型数控车床(见图3-1-1)就是我们一般日常所说的数控车床，它的控制系统是全功能型的，带有高分辨率的CRT(显示器)、通信和网络接口，有各种显示、图像仿真、刀具和位置补偿等功能。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点一般采用闭环或半闭环控制的数控系统可以进行多坐标联动。这类数控车床具有高精度、高刚度和高效率等特点。(3)车削中心车削中心是以全功能型数控车床为主体，配备刀库、自动换刀装置、分度装置和机械手等部件，实现多工序复合加工的机床。在车削中心上，工件一次装夹后可以完成回转类零件的车、铣、钻、铰、锁和螺纹加工等多种工序的加工。车削中心的功能全面，加工质量和速度很高，但价格较贵。(4)FMC车床FMC是英文FlexibleManufacturingCell(柔性加工单元)的缩写。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点FMC车床(见图3-1-2)实际就是一个由数控车床、机器人等构成的加工系统，它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化操作。2.数控车床的结构特点从总体上看，数控车床与普通车床的机械结构相似，但由于数控车床的特点与普通车床不同，其某些机械机构也有一定的改变。比如数控车床一般采用自动回转刀架(转塔式刀架)，如图3-1-3所示，转塔式刀架可以夹持4~12把或更多的刀具，并在加工中可实现自动换刀。回转刀架上的刀具工位数越多，加工的工艺范围越大，但同时刀位之间的夹角越小，在加工过程中刀具与工件的干涉越大。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点数控车床与普通车床相比，除了具有数控系统之外，还具有以下一些结构特点。1)运动传动链短，传动精度高2)总体结构刚性好，抗振性好3)运动副的耐磨性好，摩擦损失小，润滑条件好4)装有安全、方便的防护装置，冷却效果优于普通车床5)配有自动排屑装置3.数控车床的主要加工对象数控车床比较适合车削具有以下要求和特点的回转体零件:上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点1)精度要求高的零件零件的精度要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度和表面精度等要求，其中表面精度主要指表面粗糙度。另外，由于数控车床的运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，所以它能加工直线度、圆度和圆柱度等形状精度要求高的零件。

2)表面轮廓形状复杂的零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能(部分数控车床还有某些非圆弧曲线插补功能)，所以其可以车削由任意直线和各类平面曲线组成的形状复杂的回转体零件，包括通过拟合计算处理后的、不能用方程式描述的列表曲线。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点如图3-1-4所示壳体零件的内腔成型面在普通车床上很难加工，而在数控车床上则能很容易加工出来。3)带一些特殊类型螺纹的零件数控车床车削螺纹不必像普通车床那样交替变换主轴转向，它可以一刀又一刀地连续车削，而且可以使用较高的转速，所以车削螺纹的效率高，车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。3.1.2数控车床的车削工艺特点数控车床具有一般数控机床的加工特点，与普通车床相比，其加工优势更为明显。在车削工艺方面，数控车床加工与普通车床加工相比，应遵循的原则在许多方面都基本一致，在使用方法上也基本相同。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点但由于数控车床自动化程度较高，设备费用也高，故使数控加工相应形成了自身的工艺特点。1)工艺内容十分具体2)工艺设计相当严密工艺方案的好坏不仅会影响数控车床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。根据大量的加工实例分析，数控加工中失误的主要原因多为工艺方面考虑不周及计算和编程时的粗心大意。因此，编程人员必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验，对数控车床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法等都要非常熟悉。另外，还必须具有耐心和严谨的工作作风。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点除上述特点之外，数控加工还具有工序相对集中的特点。3.1.3认识典型数控车床CNC车床能自动控制完成对轴类与盘类零件内外圆柱面、圆锥面、圆弧面和螺纹等的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔和铰孔等工作。CNC车床由机床主轴带动工件旋转实现主运动，刀具并不旋转，切削刀具安装在转塔刀架或四方刀架上，沿平行于主轴轴向(Z)和垂直于主轴轴线横向(X)两个方向的导轨相对工件进给移动。1.数控车床的组成图3-1-2所示为一全功能卧式数控车床，其主要由以下五部分组成。上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点

1)车床主体车床主体指的是数控车床的机械部件，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座和进给传动机构等。2)数控系统数控系统(有时称为数控装置)是数控车床的核心部分，其主要由计算机组成，数控系统中的计算机与通常使用的计算机基本相同，包括CPU(中央处理器)、存储器、CRT(显示器)等，但其硬件的结构和控制软件与一般计算机又有较大区别。3)驱动系统上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点驱动系统又称为伺服系统，是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。驱动系统由伺服电路和驱动装置两大部分组成。伺服驱动电路的作用是接收指令，并进行软件处理，控制驱动装置运动。驱动装置主要由主轴电动机、进给电动机(步进电动机或交、直流伺服电动机)等组成。4)辅助装置辅助装置是指数控车床中一些为加工服务的配套部分，如液压、气动装置，冷却系统，润滑、防护、照明、排屑装置等。

5)机外编程器上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点机外编程器是指在普通的计算机上安装一套编程软件，使用这套软件以及相应的后置处理软件生成加工程序，并通过数控车床控制系统上的通信接口或其他存储介质，把生成的加工程序输入到数控车床的控制系统中，以用于零件的加工。机外编程器可大大缩短占机时间、减少编程错误，并可有效提高生产效率。

2.典型数控车床技术参数不同的数控车床有着各自不同的技术参数，以下是YC-K400数控车床的主要技术参数。该数控车床为两坐标、两联动，使用FANUCOi控制系统。数控车床主要技术参数:上一页下一页返回任务3.1分析数控车削工艺特点床身上最大工件回转直径拖板上最大工件回转直径最大工件长度主轴通孔直径滑板最大行程(x)主轴转速变频调速快速进给速度脉冲当量刀位数尾座顶尖套筒锥孔上一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺3.2.1分析零件图在制订车削工艺之前，必须先对被加工零件的图样进行分析，分析零件图的结果将直接影响到加工程序的编制及加工效果。分析零件图除按任务2.1的要求对工件尺寸、表面质量、加工精度等进行分析外，还要对工件材料要求和加工数量进行分析。图样上给出的零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具(材料、几何参数及使用寿命)、确定加工工序、切削用量及选择机床的重要依据。零件的加工数量对工件的装夹与定位、刀具的选择、工序的安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的参数。下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺另外，分析零件图还应熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的装配位置和作用，进而了解零件上各项技术要求制订的依据，找出主要技术要求和加工关键，以便在拟订工艺规程时采取适当的工艺措施加以保证。审查零件的结构工艺性，主要考虑:分析加工质量要求是否可以达到;分析零件加工的劳动量;分析零件结构加工方便性等因素。遇到工艺问题和设计问题有矛盾时，应与设计人员共同磋商解决方法。3.2.2制订工艺方案

1.确定加工内容上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺虽然数控车床是一种高效率的设备，但由于数控车床价格贵，维护费用高，导致零件加工成本增加，而且并非每个零件、每道工序都适合在数控车床上进行加工。因此，在制订一个零件的加工工艺时，首先应确定加工内容。在确定加工内容时，应对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序进行加工。在选择时，还应结合企业实际，立足于解决问题、攻克难关和提高生产效率，充分发挥数控车床的加工特点。具体选择一般可按下列顺序考虑:①优先选择普通车床无法加工的内容;②重点选择普通车床加工困难、质量难以保证的内容;③选择普通车床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺上述内容采用数控加工后，产品质量、生产效率及综合效益等都会得到明显提高。相比之下，占机调整时间长、按某些特定制造依据(如样板等)加工的型面轮廓、加工部位分散及需多次安装的零件，则不宜采用数控车床进行加工。此外，在确定数控车床加工内容时，也要考虑零件的生产批量、生产周期及工序间周转情况等，尽量做到合理安排。2.选择数控车床1)数控车床的类型选择不同类型的数控车床，其使用范围有一定的局限性，只有加工与工作条件相适合的工件，才能达到最佳的效果。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺

2)机床规格的选择根据被加工工件大小尺寸选用相应规格的数控车床。对数控车床主要考虑卡盘直径、顶尖间距、主轴孔尺寸、最大车削直径和加工长度及X向、Z向坐标进给行程等。3)机床精度的选择影响数控机床加工精度的因素有很多，如编程精度、插补精度、伺服系统跟随精度、机械精度等，在机床使用过程中还会有很多影响加工精度的因素发生，如温度、力、振动、磨损的影响，等等。对用户选用机床而言，主要考虑的是综合加工精度，即加工一批零件，然后进行测量、统计、分析误差分布情况。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位的加工精度要求来确定，一般来说，批量生产零件时，实际加工出的精度公差数值为机床定位精度公差数值的1.5~2倍。4)考虑主电动机功率及进给驱动力等使用数控车床加工时，常常是粗、精加工在一次装夹下完成。因此，选用时要考虑主电动机功率是否能满足粗加工要求，转速范围是否合适;对有恒车削速度控制的车床，其主动电动机功率要相当大，才能实现实时速度跟随。主电动机功率过大，会造成浪费，过小，又不能保证数控车床的正常运转，所以选择数控车床时，应选择合适的电动机功率及进给驱动力。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺

3.确定工序及装夹方式1)工序的划分一般数控车床都可装4~12把刀，有些甚至能装20把刀，所以无论轮廓怎么复杂，也无论毛坯是棒料还是铸、锻件，一般都能用两道工序完成车削加工。在数控车床上加工零件应按工序集中的原则划分工序。在批量生产中，常用下列两种方法来划分工序:(1)按粗、精加工划分数控加工要求工序尽可能集中，通常粗、精加工可在一次装夹下完成。(2)按所用刀具划分数控车削加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应尽量将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其他部位。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。工序的划分还有其他方法，如以一次装夹及加工作为一道工序;以加工部位划分工序等。在实际生产中，数控加工工序的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。

2)工件的装夹在数控车床上零件的安装方式与普通车床相似，在确定装夹方式时(夹具的选择见任务2.4)，应力求在一次装夹中尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。工件的装夹应根据零件图样的技术要求和数控车削的特点来选定。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺根据零件的结构形状不同，通常选择外圆、内孔或端面装夹工件，并力求设计基准、工艺基准和编程原点的统一。对于一个具体的零件，装夹方案往往有好几种，各种方案也各有利弊，编制工艺应尽可能选择最佳方案。

4.确定进给路线刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向称为进给路线，即刀具从对刀点开始运动起，直至加工结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等切削空行程。在数控车削加工中，因精加工的进给路线基本上都是沿零件轮廓的顺序进行，因此，确定进给路线的工作主要在于确定粗加工及空行程的进给路线。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺加工路线的确定必须在保证被加工零件的尺寸精度和表面质量的前提下，按最短进给路线的原则确定，以减少加工过程的执行时间，提高工作效率。在此基础上，还应考虑数值计算的简便，以方便程序的编制。确定数控车床加工进给路线，应按任务2.7的刀具进给路线设计思路进行。

5.选择切削用量切削用量(aD、vc、f)选择是否合理，对于能否充分发挥数控车床的潜力与刀具的切削性能，实现优质、高产、降低成本和安全操作具有很重要的作用。数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量，数控车床切削用量的选择原则如下:粗车时，首先应选择一个尽可能大的背吃刀量aD;其次选择一个较大的进给量f;最后确定一个合理的切削速度vc。增大背吃刀量可以减少进给次数，增大进给量有利于断屑。根据以上原则选择粗车切削用量，有利于提高生产效率，减少刀具损耗，降低加工成本。精车时，对工件精度和表面粗糙度有着较高要求，加工余量不大且较均匀，因此选择精车切削用量时，应着重考虑如何保证工件的加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。切削用量都应在机床说明书给定的允许范围内选择，并应考虑机床工艺系统的刚性和机床功率的大小。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺6.选择刀具选择数控车削刀具通常要考虑数控车床的加工能力、工序内容及工件材料等因素。根据工件被加工表面的形状以及用途不同，数控车刀可分为外圆车刀、内孔车刀、切断(切槽)刀、螺纹车刀及成型车刀等。根据与刀体的连接方式不同，数控车刀可分为焊接式车刀和机械夹固式可转位车刀;按车刀的类型不同又可分为尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀三类。1)尖形车刀尖形车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成，切削刃为一直线形。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺尖形车刀是数控车床加工中用得最为广泛的一类车刀。用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到，它与另外两类车刀加工时所得到的零件轮廓形状的原理是截然不同的。尖形车刀的选择方法与普通车削时基本相同，主要根据工件的表面形状、加工部位及刀具本身的强度等选择合适的刀具几何角度，并应适合数控加工的特点(如加工路线、避免加工干涉等)。2)圆弧形车刀圆弧形车刀的切削刃是一圆度误差或轮廓误差很小的圆弧，该圆弧上每一点都是圆弧形车刀的刀尖，其刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上(见图3-2-2)。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺当某些尖形车刀或成型车刀(如螺纹车刀)的刀尖具有一定的圆弧形状时，也可将其作为圆弧形车刀使用。圆弧形车刀是较为特殊的数控车刀，可用于车削工件内、外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。圆弧形车刀的选择，主要是选择车刀的圆弧半径，具体应考虑两点:一是车刀切削刃的圆弧半径应小于零件凹形轮廓的最小曲率半径，以免发生加工干涉;二是该半径不宜太小，否则不但制造困难，而且还会削弱刀具强度，降低刀体散热性能。3)成型车刀上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形切槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀，当确有必要选用时，应在工艺文件或加工程序单上进行详细说明。为减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化，数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。机夹刀由于刀柄、刀头都已标准化，所以每次换刀只需松开夹紧元件，更换刀片后便可继续使用。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺3.2.3分析典型零件数控加工工艺

图3-0-1所示为一配合类零件，在数控车床上完成该零件的加工，首先要对该零件进行加工工艺规程的设计，工艺设计内容及过程如下:1.分析零件图此零件为工件1与工件2相配的配合件，工件材料为45钢，工件1毛坯为:Φ50mmx97mm;工件2毛坯为:Φ50mmx46mm。零件无热处理及硬度要求。由图3-0-1可知，工件1为一带内孔的轴类零件，外表面由圆柱面、圆锥面、圆弧、槽及直螺纹组成，内孔为一锥度与圆柱相连接的盲孔;工件2为一套类零件，外形为一椭圆曲面，内孔为一带螺纹和圆锥面的通孔。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺工件1与工件2为螺纹与锥面配合，配合锥面接触面积不小于65%(一般用涂色法检查)。该零件有着较高的精度和表面粗糙度要求，特别是工件1左端两密封槽，属于高精度尺寸，也是活塞杆的重要尺寸。工件2椭圆有较高的面轮廓度要求。该零件的尺寸标注完整、正确，零件轮廓描述清楚。

2.制订加工工艺1)工序的划分及加工工艺路线的制订根据本零件的结构，遵循先内后外、先粗后精和尽量减少装夹次数的加工原则，该零件需经三次装夹方可完成加工。夹具直接采用三爪自定心卡盘和顶尖，其加工工序可根据装夹次数进行划分。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺具体工序及工艺路线见表3-2-1.2)刀具及切削用量的选择根据工件各加工表面的形状、加工要求及工件材料，刀具选择见表3-2-2。在确定好加工的进给路线及加工刀具之后，为直观起见，可结合零件定位和加工的具体情况，绘制一份刀具调整图，来描述刀具的种类、形状、安装位置、刀尖类型及刀位点等情况，同时还能反映工件的装夹方式、待加工部位及工件的坐标原点等。切削用量的选择应根据切削用量选择原则及被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料进行选取，本例具体切削用量的选择见表3-2-3。上一页下一页返回任务3.2制订数控车削加工工艺3)填写工艺又件工艺文件主要包括加工工序卡片、刀具卡片、进给路线图等。工艺文件是编制零件数控加工程序的主要依据，加工工序卡片包括各工步的加工内容、所用刀具及切削用量等表3-2-3是本例的加工工序卡片。上一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础3.3.1数控编程概述1.数控编程的内容与方法数控加工是指按照事先编制好的零件加工程序，经机床数控系统处理后，使机床自动完成零件的加工。因此，使用数控机床加工零件时，程序编制是一项重要的工作。数控编程就是零件数控加工程序的编制，是指在数控机床上加工零件时，根据零件样图的要求，将加工零件的全部工艺过程、工艺参数、位移数据、辅助运动(如主轴准停、切削液开关、自动换刀等)，以规定的指令代码及程序格式编制成加工程序，经过调试后记录在控制介质上，是从分析零件图到程序检验的全过程。下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础一般说来，数控编程的步骤分为:分析零件图样→数控加工工艺处理→数值计算→编写零件加工程序单→程序存储→程序检验和试切。1)分析零件图样对零件的材料、形状、毛坯类型、加工精度以及技术要求等进行详细分析。分析零件的形状及加工表面所规定的加工质量和技术要求指标是否合理及其在加工中如何保证。分析零件图尺寸标注是否完整、正确。分析零件加工的可行性和经济性，为零件加工做好准备。2)工艺处理在零件分析的基础上，合理确定零件的加工方法、定位夹紧、加工顺序、使用刀具和切削用量等工艺内容。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础确定工艺内容时，要在保证零件加工质量的前提下，尽量降低加工成本，提高加工效率，充分发挥数控机床的功能。如减少零件的安装次数、缩短加工路线、采用高效刀具等。3)数值计算在确定好零件的工艺内容后，要根据零件的尺寸要求、加工路线及设定的编程坐标系，计算出刀具中心的运动轨迹。一般的数控系统具有直线插补和圆弧插补功能。因此，对于加工由直线段、圆弧组成的简单零件，只需计算出零件轮廓上相邻几何元素基点(如起点、终点、圆心坐标、切点等)的坐标值。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础当零件的形状比较复杂时，比如对非圆曲线等二次曲线，用仅有直线和圆弧插补功能的数控机床加工时，不仅需要计算基点，还要用直线段(或圆弧段)来逼近，并在满足加工精度的条件下计算出曲线上各逼近线段节点的坐标值。对于这种情况，一般要借助计算机来完成数值计算工作。4)编写程序单根据所计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的切削用量以及辅助动作，按数控系统规定使用的指令代码及程序段格式，编写零件加工程序单。5)程序存储上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础程序单编写好之后，程序可以直接保存在机床数控系统中，也可以通过数控机床上的通信接日保存至磁盘或与机床联机的计算机硬盘中。

6)程序检验和试切编制好的程序必须经过检验和试切才能正式使用。程序检验可以在不装夹工件的情况下空运行程序，以检查刀具的运动轨迹是否正确。在有图形模拟的数控机床上，可以通过显示进给轨迹或模拟刀具对工件的切削过程来检验程序。简单零件的加工还可以用笔代替刀具，用坐标纸代替工件，让机床空运转，画出加工轨迹。上述这些方法只能检验刀具的运动轨迹是否正确，不能保证零件的加工精度。因此，应对零件进行试切。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础若通过试切发现零件的精度达不到要求，则应对加工程序进行修改，或采用误差补偿等方法，直到加工出合格零件为止。2.数控编程的种类数控加工程序的编制方法有手工编程和自动编程两种。1)手工编程手工编程的步骤如图3-3-1所示。手工编程就是从分析零件图样、工艺处理、数值计算、编写零件加工程序单、程序存储到程序检验都由人工完成。对于几何形状不太复杂的零件，数值计算较为简单，所需的程序段不多，程序编制容易实现，这时用手工编程较为经济而且及时。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础手工编程被广泛用于点位直线加工和形状简单的轮廓加工中。2)自动编程对于一些形状较复杂的零件，特别是由非圆曲线、空间曲线等几何元素组成的零件，或者加工程序较长的零件，采用手工编程时，编程中的数值计算繁琐且程序量大，所费时间多且易出错，而且有时手工编程根本难以完成。所以为缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种复杂零件的编程问题，必须采用自动编程。自动编程是指由计算机完成程序编制中的大部分或全部工作的编程方法。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础在自动编程中，编程人员只需按零件图纸的要求，将加工信息输入到计算机中。计算机在完成数值计算和后置处理后，编制出零件加工程序单，通过存储设备存储，或将加工程序直接以通信方式送入数控系统，所编制的加工程序还可通过计算机或自动绘图仪进行刀具运动轨迹的检查。

3.程序的结构与格式1)程序结构数控加工程序的组成形式，随数控系统功能的强弱略有不同，对功能较强的数控系统，其加工程序可分为主程序和子程序，其结构见表3-3-1。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础不论是主程序还是子程序，一个完整的数控加工程序都由程序号、程序内容和程序结束三个部分组成。

(1)程序号程序号是程序的开始部分，一般由规定的英文字母或符号(0,P,%等)开头，后面紧跟若干位数字。不同的数控系统，其程序号命名也不同。为了区别存储器中的程序，每个程序必须有程序号。程序号的输入还有助于进行程序检索和调用。(2)程序内容程序内容由若干个程序段组成，表示机床要完成的加工内容，它是整个程序的核心。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

(3)程序结束程序结束可通过程序结束指令M02或M30实现，它位于整个主程序的最后。2)程序段格式程序段是组成程序的基本单元，它由若干个程序字(或称功能字)组成，用来表示机床执行的某一个动作或一组动作。程序段的格式有两种:一种是固定格式的程序段，用分隔符将每个程序字分开，由于其不直观，容易出错，故一般很少采用;另一种为可变程序段格式，其格式为上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础可变程序段格式的主要特点:①程序段中的程序字前后排列顺序不严格。但为了编辑和修改程序的方便，最好按上面顺序排列。②准备功能G指令可分为模态指令和非模态指令。模态指令是指一经使用，在同组其他指令出现前一直有效的指令;非模态指令是指只在本程序段中有效而在下一个程序段需要时必须重新写出的指令。模态指令在指令出现的后续程序段中可省略。另外，工艺性指令及辅助功能也具有类似模态指令的功能，所以在该指令出现的后续程序段中可省略。③程序段中一些没有必要的程序字可以省去。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础因此，可变格式程序段的长度是可变的，这使得程序书写更加简单，可读性强，易于检查。

3)加工程序地址符的种类及含义由英文字母表示的地址符和若干位数字组成程序字。表3-3-2列出了编程中常用地址符的含义。根据指令的地址符和指令功能的不同，加工程序地址符可分为以下几种。(1)顺序号字顺序号字也称程序段号，用来识别不同的程序段。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础顺序号字位于程序段之首，它由地址符N和随后的2~4位数字组成，一般以10为单位设置间隔(如N10,N20,N30…)，这主要是为了在程序修改时便于插入新的程序段号。顺序号的作用是便于程序的校对、检索和修改，也可用于程序的转移。顺序号只是程序段的名称，与程序的执行顺序无关。在程序段输入数控系统时，除用于程序转移以外，顺序号可以不输入。

(2)准备功能字准备功能字的地址符是G，所以又称为G功能、G指令或G代码。它是数控机床准备好某种运动方式的指令，一般由地址符G加两位数字(00~99)表示，也有些数控系统因功能扩大，原有两位数字不能满足使用要求，故采用G加三位数字表示。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础不同的数控系统都对G指令的功能作了不同规定，表3-3-3是FANUC数控系统常用G指令的含义。

(3)坐标尺寸字坐标尺寸字常用来指令机床在各坐标轴上的移动方向和位移量，由尺寸地址符和带正、负号的数字组成。数控编程时，坐标尺寸字可以通过参数设置使用小数点编程，也可以使用脉冲数编程。

(4)进给功能字进给功能字又称F功能或F指令，由地址符F和若干位数字组成。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础F指令用于指定机床切削的进给速度，具体的进给速度由F后跟的数字给出，其单位有mm/min(每分钟进给)和mm/r(每转进给)两种，可以通过相关G指令设定。当车削螺纹时，F指令表示螺纹导程，单位为mm/r。实际加工时的进给速度可以通过机床数控操作面板上的进给速度倍率开关进行调整。(5)主轴转速功能字主轴转速功能字又称s功能或s指令，由地址符s和若干位数字组成。s指令用于指定主轴的转速(r/min)或恒线速度(m/min)，具体转速由S后跟的数字给出，其单位的转换可以通过相关G指令设定。主轴的实际转速可用机床数控操作面板上的主轴转速倍率开关进行调整。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础(6)刀具功能字刀具功能字又称T功能或T指令，由地址符T和若干位数字组成。T指令用于指定加下所用刀具和刀具补偿号。(7)辅助功能字辅助功能字也称M功能、M指令或M代码。辅助功能字由地址符M和其后二位数字组成，有M00~M99共100种。M指令是控制机床在加工时做一些辅助动作的指令，如主轴的正反转、切削液的开关等。4.数控车床的编程特点数控车床的编程具有如下特点:上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础①在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程或增量值编程，也可采用混合编程。一般情况下，利用自动编程软件编程时，通常采用绝对值编程。绝对值编程是指刀具在运动过程中，所有的刀具位置坐标均以一个固定的程序原点为基准进行的编程方式。增量值编程是指刀具在运动过程中，刀具当前位置的坐标由前一位置度量得到，因此也叫相对值编程，数控车床用X,Z表示绝对值编程，U,W表示增量值编程如图3-3-2所示，用增量值编程可以表示为用绝对编程可表示为上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础有时在一个程序段中，可以同时使用绝对值和增量值进行编程，称为混合编程。②被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径表示，所以编程都采用直径尺寸编程(直径量编程)。③由于车削加工常采用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大。为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。④编程时，认为车刀刀尖是一个点。实际上，为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能(G41/G42)，这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。3.3.2数控车床坐标系1.坐标系的确定原则数控机床的坐标系包括机床坐标系和工件坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床制造和调整的基准，也是工件坐标系设定的基准。数控机床出厂时，生产厂家是通过预先在机床上设定一固定点来建立机床坐标系的，这个点就称为机床原点或机床零点。工件坐标系是编程时使用的坐标系，因此又称编程坐标系。工件坐标系坐标轴的意义必须与机床坐标轴相同。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础工件坐标系的原点，也称工件零点或编程零点，其位置由编程者自行确定。我国根据ISO国际标准制定了JB3052-1982《数控机床的坐标和运动方向的命名》标准，对数控机床的坐标轴及运动方向作了明文规定。它与IS0841标准等效，其命名原则和规定如下:1)刀具相对于静止的工件而运动的原则这一原则是为了使编程人员在不知道是刀具还是工件移动的情况下，能够根据零件图确定机床的加工过程。2)标准坐标系的规定国标中规定数控机床的坐标系采用标准右手笛卡儿直角坐标系。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础如图3-3-3所示，三个直角坐标轴X,Y,Z用以表示直线运动，三者的关系及其正方向由右手定则确定:大拇指的指向为X轴的正方向，食指的指向为Y轴的正方向，中指的指向为Z轴的正方向，三者在空间呈两两垂直状态。三个旋转坐标轴A,B,C分别表示其轴线平行于X,Y,Z轴的旋转运动，其正方向根据右手螺旋定则确定:大拇指的指向表示移动坐标轴的正方向，弯曲的其余四指的指向表示旋转坐标轴的正方向。3)运动方向的规定数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

2.坐标轴的确定确定机床坐标轴时，一般应先确定Z轴，再依次确定X轴和Y轴。1)Z轴规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴，并取刀具远离工件的方向为其正方向。如图3-3-4和图3-3-5所示，在车床和铣床上加工零件，主轴方向为Z轴方向，其进给切削方向为Z轴的负方向，而退刀方向为Z轴的正方向。对于没有主轴的机床，则取垂直于装夹工件的工作台的方向为Z轴方向。如果机床有几个主轴，则选择其中一个与装夹工件的工作台垂直的主轴为主要主轴，并以它的方向作为Z轴方向，例如龙门铣床。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

2)X轴X轴位于与工件装夹平面相平行的水平面内，且垂直于Z轴。对于工件旋转的机床，例如图3-3-4所示车床，X轴的运动方向是径向的，且平行于横向滑座，以刀具离开工件旋转中心的方向为X轴的正方向。对于刀具旋转的机床，若主轴是水平的，当从主轴向工件看时，X轴的正方向指向右方;若主轴是垂直的，当从主轴向立柱看时，X轴的正方向指向右方。因此，当面对机床看时，立式铣床与卧式铣床的X轴正方向相反。对于无主轴的机床(如牛头刨床)，则主要切削方向为X轴正方向。3)Y轴上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础Y轴及其正方向可根据已确定的Z轴、X轴及其正方向，用右手定则来确定。4)附加坐标若机床除有X,Y,Z的主要直线运动坐标外，还有平行于它们的坐标运动，可分别建立相应的第二辅助坐标系U,V,W坐标及第三辅助坐标系P,Q、R坐标。3.坐标系及参考点1)坐标系数控车床坐标系没有Y轴坐标，是笛卡尔坐标系的一个特例，但仍遵守笛卡尔坐标系的相关规定。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础数控车床平行于主轴轴线的运动方向为Z轴方向，横滑座上导轨方向为X轴方向，且规定刀架离开工件方向为正方向，如图3-3-6所示。如图3-3-7(a)所示，数控车床把机床坐标零点设在主轴线与卡盘定位面交点M处，即建立了以M为原点的数控车床坐标系。有的数控车床生产厂把机床坐标零点M设在X,Z正向的极限行程点，如图3-3-7(b)所示。2)参考点对于增量式测量系统的数控车床，机床厂家设置另一固定的点—机床参考点，机床参考点通常设在X,Z正向的极限行程点，用于标定进给测量系统的测量起点。机床参考点相对机床零点具有准确坐标值，出厂前由机床厂家精密测量并固化存储在数控装置的内存里。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础一些机床将机床参考点和机床原点不设为同一点。如图3-3-7(a)所示，机床参考点在机床坐标系中坐标值为(X600,Z1010)。一些机床将机床参考点和机床原点设为同一点。如图3-3-7(b)所示，机床参考点在机床坐标系中的坐标值为(X0,Z0)。3)回参考点操作增量式测量的数控机床开机后，首先要执行回参考点操作，让刀架参考点与机床参考点重合，确立进给测量系统的测量起点及坐标值，然后机床具有在坐标系上对测量目标的位置进行测量的功能。若机床将机床参考点和机床原点设为同一点，则起始坐标值为零坐标值，返回参考点操作又称为回零操作。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础4)数控车床工件坐标系工件坐标系是编程时使用的坐标系，又称编程坐标系。目的是在不知工件在机床坐标系中位置的情况下便于编程。工件坐标系坐标轴的意义必须与机床坐标轴相同。工件坐标系的原点，也称工件零点或编程零点，其位置由编程者自行确定。编程零点的确定原则是简化编程计算，便于找正，故应尽量将编程零点设在零件图的尺寸基准或工艺基准处。一般来说，数控车床的编程零点一般选在主轴中心线与工件右端面或左端面的交点处，如图3-3-7(a)和图3-3-7(b)所示。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础3.3.3FANUC车削系统常用G指令及应用FANUC数控系统常用G指令见表3-3-3。常用指令介绍如下:1.设定工件坐标系指令G50G50指令(有些数控系统采用G92指令)可将工件坐标系设定在相对于刀具起始点的某一空间位置上，并把这个设定值寄存在数控系统的存储器中，作为后续各程序段绝对尺寸的基点。1)编程格式上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础2)注意事项①设定工件坐标系时，机床(刀具或工作台)实际并未产生运动，只是显示屏上的坐标值发生了变化。②G50指令通常出现在程序第一段，用于首次设定工件坐标系;也可出现在程序中，用于重新设定工件坐标系。③设定工件坐标系前机床应进行过返回参考点和对刀操作。④如果G50用增量值编程，则当前的刀具位置就与原来刀具位置加上指定的增量值的结果相符;如果在刀具偏置期间用G50设定坐标系，那么在设定的坐标系中，刀偏前的位置与G50规定的位置相符。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础2.返回参考点指令G27,G28,G291)返回参考点校验—G27G27指令用于检查机床能否准确返回参考点，准确返回时各轴参考点的指示灯亮，否则指示灯不亮。这样可以检测程序中指令的参考点坐标值是否正确。

(1)格式(2)参数说明X,Z—返回运动中间点的坐标值。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

(3)注意事项①使用G27指令时应取消刀具补偿功能，且执行前需返回过一次参考点，否则指示灯不亮。②G27指令使用后执行后续程序段时，若需要机床停止，则应在G27指令程序段后加M00或M01等辅助功能，或在单段功能情况下运行。2)自动返回参考点—G28G28指令能使受控的坐标轴从任何位置以快速定位方式经中间点自动返回参考点，到达参考点时，相应坐标轴的指示灯亮。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础(1)格式G28X~Z~(2)参数说明X,Z—返回运动中间点的坐标值。(3)注意事项①返回运动中间点的坐标值取值应避免与工件、机床和夹具相碰撞。②G28指令常用于刀具自动换刀，G28指令执行前需取消刀具补偿。3)从参考点自动返回—G29(1)格式G29X~Z~上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础(2)参数说明X,Z—返回点坐标值。

(3)注意事项①G29指令一般跟在G28指令后使用，用于刀具自动换刀后返回所需加工的位置。②执行G29指令时，机床从参考点快速移动到G28指令设定的中间点，再从中间点快速移动到G29指令的指定点。3.单位转换的相关指令1)英制输入和米制(公制)输入—G20,G21上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

(1)格式G20/G21。(2)注意事项①G20或G21指令必须在程序开始设定坐标系之前在一个单独的程序段中指定，在程序执行时，绝对不能切换G20和G21。②在公/英制转换的G代码指定后，输入数据的尺寸距离单位发生变换，但角度单位不变。③机床断电后公/英制转换的G代码被保存，通电后延续其断电前设定功能。2)恒线速度的设定与取消—G96,G97上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

G96指令表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在指定值，单位为m/minG97指令用于取消主轴恒线速度，G97指令后跟的主轴转速的单位为r/min(恒转速)。格式:G96/G97S~3)每分钟进给和每转进给—G98,G99在G99状态下，F后面的数值表示主轴每转的切削进给量或切螺纹时的螺距，单位为mm/r,G98表示的是主轴每分钟的切削进给量，单位为mm/min。格式:G98/G99F~上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础4.最高主轴速度限制—G50G96指令指定主轴转速时，主轴的转速会随工件直径的变化而变化，直径越小，转速越高。当直径接近零时，转速理论上接近无穷大，此时需通过预先设置最高主轴速度加以限制，其单位为r/min。设置的最高主轴速度不得超过机床最高允许速度。格式:G50S~

5.快速定位—G00快速定位运动的目的就是缩短非切削操作时间，即刀具跟工件没有接触的移动时间，指令刀具从起点按机床提供的最快速度移到规定的目标位置(非切削状态)。编程时只需给出定位目标点的坐标。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

1)编程格式

G00X~Z~或G00U~W~2)参数说明X~,Z~为刀具到达点在工件坐标系中的绝对值，U~、W~为刀具到达点相对刀具起点的增量值。在执行G00指令的过程中，刀具的运动轨迹若不平行于坐标轴直线轨迹，则CNC控制的点定位轨迹为一折线。在点定位过程中，刀具先以双轴联动的方式快速移动到某一坐标位置，然后再沿单轴终点运动。

G00的快速进给速度由各数控系统设定，不能用F指令指定。生产中可通过操作面板上的快速进给速率调整旋钮来调整。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

6.直线插补—G01G01指令指刀具从起点到终点做直线切削运动。1)编程格式G01X(U)~Z(W)~F~2)参数说明X~Z~表示刀具到达点的绝对坐标值;U~W~表示刀具到达点相对刀具起点的增量值;F~表示刀具的进给速度。7.圆弧插补—G02/G03圆弧插补指令G02/G03用来指令刀具以进给速度F进行圆弧加工。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础G02用于顺圆弧加工，G03用于逆圆弧加工。描述圆弧插补运动，程序段应表达清楚圆弧起点、终点位置、圆弧回转方向、圆心位置或半径等几个方面的信息。1)编程格式G02/G03X(U)~Z(W)~I~K~(或R~)F~

2)参数说明X~Z~表示圆弧终点;U~W~表示圆弧终点相对起点的增量值;I~K~表示圆心相对圆弧起点的增量值;R~表示圆弧半径。

8.程序暂停(延时)指令G04上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础在进行车槽、车阶梯轴等加工时，常要求刀具在短时间内实现无进给光整加工，此时可以用G04指令实现刀具暂时停止进给。1)格式G04X(U)~或G04P~2)参数说明①x(U)—暂停时间，可用小数点编程，其指令值范围为0.001~99999.999s②P暂停时间，3)注意点G04为非模态指令，用整数编程，其指令值范围为1~99999999，单位为0.001s或只在本程序段中有效。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础3.3.4FANUC车削系统常用M指令及应用分析表3-3-4,M功能常常有两种状态的选择模式，比如“开”和“关”，“进”和出”，“向前”和“向后”，“进”和“退”,“调用”和“结束”，“夹紧”和“松开”等相对立的辅助功能。1.M00、M01、M02、M301)M00—程序停当执行M00完成编有M00指令程序段中的其他指令后，主轴和进给停止，冷却液关断，程序停止，此时可执行某一手动操作，如数控车的工作调头、手动变速、数控铣的手动换刀等，重新按“循环启动”按钮，机床将继续执行下一程序段。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

2)M01—计划停止当执行到这一条程序时，以后还是否执行下一条程序取决于操作人员是否事先按了面板上的计划停止按钮，如果没按，那么这一代码无效，继续执行下一段程序。所以采用这种方法是给操作者一个机会，可以对关键尺寸或项目进行检查，这样在程序编制过程中就留下这样一个环节，如果不需要的话，只要不按计划停止按钮即可。3)M02—加工程序结束M02是程序中最后一段，它能使主轴、进给、冷却液都停下来，并使数控系统处于复位状态。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础

4)M30—程序结束并返回M30指令与M02有类似的作用，但M30可以使程序返回到开始状态。2.M03、M04和M05M03,M04分别是主轴正转和反转。对于数控车床，从尾座往主轴方向看过去，顺时针是主轴正转，逆时针为反转。MO5—主轴停，表示在执行完所在程序段的其他指令之后停止主轴。3.M07、M08和M09M08,M07—冷却液开。M09—冷却液关。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础4.M98和M99M98调用子程序。M99—子程序结束，返回主程序3.3.5数控车床的倒角功能

1.自动倒45°倒角格式:G01X~C~F~用于由X轴向Z轴过渡倒直角，G值有正负之分。倒直角指向Z轴负向，则G值为负;倒直角指向Z轴正向，则G值为正。上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础格式

G01Z~C~F~用于由Z轴向X轴过渡倒直角，C值有正负之分。倒直角指向X轴负向，则C值为负;倒直角指向X轴正向，则C值为正。

2.自动倒圆角格式:G01X~R~F~用于X轴向Z轴向过渡倒圆，R值有正负之分。倒圆指向Z轴负向，则R值为负;倒圆指向Z轴正向，则R值为正上一页下一页返回任务3.3熟悉数控车削编程基础格式:G01Z~R~F~用于Z轴向X轴向过渡倒圆，R值有正负之分。倒圆指向X轴负向，则R值为负;倒圆指向X轴正向，则R值为正。注意:自动过渡倒直角和圆角指令用于精加工编程时较为方便，但应注意符号的正负必须准确，否则会发生不正确的动作。上一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程3.4.1分析外圆车削工艺外圆表面是轴类零件的主要工作表面，数控车削在外圆表面的加工中得到了广泛的应用。数控车削不仅是外圆表面粗加工、半精加工的主要方法，而且也可实现外圆表面的精密加工。外圆车削工艺相对较为简单，其装夹方式一般采用三爪自定心卡盘进行夹持或采用一夹一顶的装夹方式;刀具均按单元二相关要求进行选择;工序大都按照粗、精加工进行划分。粗车可采用较大的背吃刀量和进给量，用较少的时间切去大部分加工余量，以获得较高的生产率。下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程半精车可以提高工件的加工精度，减小表面粗糙度，因而可以作为中等精度表面的最终工序，也可以作为精车或磨削的预加工。精车可以使工件表面具有较高的精度和较小的表面粗糙度。通常采用较小的背吃刀量与进给量和较高的切削速度进行加工，可作为外圆表面的最终工序或精密加工的预加工。精细车削常用作某些精密外圆表面的终加工工序。数控车削外形常用的加工路线在遵守进给路线确定原则的基础上，根据零件外形的复杂程度，兼顾工件的刚性和加工工艺性等要求进行选择。上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程在安排轮廓精车进给路线时，应妥善考虑刀具的进、退刀位置，避免在轮廓中安排切入和切出及换刀和停顿，以免因切削力突然发生变化而造成弹性变形，致使在光滑连续的轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。合理的轮廓精车进给路线应是一刀连续加工而成。零件加工的进给路线应综合考虑数控系统的功能、数控车床的加工特点及零件的特点等多方面的因素，灵活使用各种进给方法，可在确保质量的同时提高生产效率。3.4.2单一固定循环编程——G901.圆柱体切削循环1)编程格式上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程

2)运行轨迹用G90功能切削圆柱体时，其刀具运行轨迹如图3-4-1所示，由4个步骤组成。刀具从定位点A点开始分别沿AB,BC,CD,DA方向运动，最后回到A点，即完成一个指令动作。3)各地址字的含义刀具在运行过程中，X,Z表示循环起点的对角点C的绝对坐标尺寸;U,W表示循环起点的对角点C相对于起点A的增量坐标尺寸;F表示第2和第3步的切削进给量，第1和第4步按系统设置的快速移动速度运动。2.圆锥体切削循环1)编程格式上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程G90X(U)~Z(W)~R~F~2)运行轨迹用G90功能切削圆锥体时，其刀具运行轨迹与切削圆柱体类似，只是刀具走BC线段时，走的是与圆锥体母线相平行的一条斜线，如图3-4-3所示。3)各地址字的含义在切削圆锥体时，地址字X,Z,U,W,F的含义与切削圆柱体一样，这里不再重复地址字R表示圆锥体切削起点B与切削终点C的半径差。3.4.3多重复合循环编程——G70/G711.精车固定循环—G70上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程该指令用于G71,G72,G73指令粗车工件后的精车循环，同时也是用来指定G71G72,G73粗加工循环路径的指令。编程格式:2.外径粗车循环—G71该指令只需指定精加工轮廓路线，CNC系统便会根据G71给定的参数自动生成粗加下路线，将粗加工加工余量切削完成。它适用于毛坯料粗车内、外径。1)编程格式上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程2)G71功能指令的循环加工路线CNC装置可根据编写的精加工轮廓，在预留出精加工余量△u和△ω后，计算出粗加下实际轮廓的各坐标值，并按分层切削法将余量切除，具体走刀路线如图3-4-5所示。3.4.4固定形状粗车循环编程—G73固定形状粗车循环也称为封闭切削循环，它是按照一定的切削形状逐渐地接近最终形状的车削方式。这种方式对于加工铸件、锻件类毛坯零件是一种效率很高的方法。1)编程格式上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程2)G73功能指令的循环加工路线如图3-4-7所示，在描述精加工走刀路径时应封闭，加工循环结束时，刀具返回到A点。在具体工件加工时，不同的进刀方式，其△u、△ω和△i,△k的符号不同，在加工外形时，△u,△i取正值，反之取负值;当从右向左加工时，△ω,△k取正值，反之取负值。3.4.5典型外圆车削编程实践上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程1.加工方案设计1)加工过程①端面切削。②用G90循环方式切削、圆柱面和Φ24.5表面。③用G73指令粗加工工件圆弧轮廓外圆面。④用G70指令精加工工件外圆面。2)装夹方案拟用三爪自定心卡盘进行装夹，夹持左端Φ40min面，伸长100mm。工件坐标的零点选在右端面的中心。上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程3)刀具及切削用量选择选用刀尖角为80°、主偏角为93°的外圆车刀，切削圆柱面、Φ24.5表面，粗加工工件圆弧轮廓外圆面。选用刀尖角为35°、主偏角为93°的外圆车刀精加工工件圆弧轮廓外圆面。背吃刀量的选择。粗车轮廓时选用aD=2mm，精车轮廓时选用aD=0.5mm.主轴转速的选择。主轴转速的选择与工件材料、刀具材料、工件直径的大小及加工精度和表面粗糙度要求等都有联系，一般选择外轮廓粗加工转速为800r/min，精车转速为1500r/min。进给量选择。选择外轮廓粗精车的进给量为0.3mm/r和0.1mm/r。上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程刀具及切削参数见表3-4-1。4)刀具路线①用G90切削、圆柱面和Φ24.5表面。②由图3-4-10可见，圆弧轮廓由圆弧1→2,2→3和3→4组成。为控制刀具安全地切入、切出工件，增设接近工件的点S、轮廓切入点尸和切出点口。以右端面中心为零点建立XOZ直角坐标系，可得各点坐标(见表3-4-2)。2.加工程序填写参考加工程序见表3-4-3。上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程3.4.6宏程序的应用1.宏程序的概念在FANUC系统中，包含变量、转向、比较判别等功能的指令称为宏指令，用户宏程序是指包含有宏指令的子程序，简称宏程序。宏指令通常作为子程序存放在存储器中，主程序需要时可使用呼叫子程序的方式随时调用，宏程序具有变量运算、判断和条件转移等功能，因此可以编制出更简单、通用性更强的程序。这里以FANUCSeries0iMate-TC系统的宏程序为例进行介绍。图3-4-11所示为加工程序中调用用户宏程序的格式。上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程编写宏程序时，可以根据工件加工要求先用宏指令列出加工点坐标值的计算过程，计算过程中的数据可以用变量暂代，在加工时根据工件的具体尺寸要求，由加工主程序输入相应数据，宏指令根据输入数据进行计算，与主程序配合，使数控机床自动运行加工出所需形状和尺寸。由此可见，宏程序的主要特点是:①可以在宏程序主体中使用变量。②可以进行变量之间的演算。③可以用宏程序命令对变量进行赋值。上一页下一页返回任务3.4分析外圆切削工艺及编程使用宏程序的方便之处在于可以用变量代替具体数值，因此在加工同一类不同尺寸的下件时，不需要对每一个零件都编写一个程序，只需将实际的值赋予变量即可。除了上面介绍的宏程序的编写方法外，还可以将宏程序直接编写在主程序中。如图3-4-13所示，现编写该零件右侧表面的精加工程序。上一页返回任务3.5分析端面切削工艺及编程3.5.1分析端面车削工艺端面加工是数控车削常见的加工内容之一，工件端面主要有平直端面和带一些台阶的复杂端面，有些套类零件也可以用端面车削的方式进行加工。不同的端面，所选择的数控加工工艺各不相同，所选择的刀具也不相同。车削平直端面时，可以采用偏刀或450端面车刀，也可采用左、右偏刀进行车削。当用右偏刀由外圆向中心进给车削端面时，起主要切削作用的是副切削刃，由于其前角较小，切削不顺利，且受切削力方向的影响，刀尖容易扎人工件而形成凹面，影响表面质量，如图3-5-1(a)所示。下一页返回任务3.5分析端面切削工艺及编程用左偏刀由外圆向中心进给车削端面，切削刃进行切削的，故切削如图3-5-1(b)所示，这时是用主切削刃进行切削，切削顺利，同时切屑流向待加工表面，加工后工件表面粗糙度值较小，适于车削较大平面的工件。用45°车刀车削端面，如图3-5-1(c)所示，是用主顺利，工件表面粗糙度值较小，工件中心的凸台是逐步切去的，不易损坏刀尖。45°车刀的刀尖角为90°，刀头强度较高，适于车削较大的平面，并能倒角。车削端面时，刀具为横向车削，由于车刀刀尖在工件端面上的运动轨迹是一条阿基米德螺旋线，故刀具越接近中心或进给量越大时，车刀实际工作前角越大，后角越小。上一页下一页返回任务3.5分析端面切削工艺及编程前角过大、后角过小容易让刀尖断裂并影响加工质量。刀具车削端面时，不宜选用过大的横向进给量。恒线速度模式可以使主轴旋转随直径的改变而自动发生改变，适合用恒线速度方式切削，此时需注意限制主轴的最高转速。3.5.2端面车削方法与编程1.G01单刀车削端面一般的平直端面加工余量较小时，可直接采用G01单刀车削端面。采用G01车削端面时，对刀具快速接近工件加工部位的点应精心设计，以保证刀具在该点与工件的轮廓间有足够的安全间隙。上一页下一页返回任务3.5分析端面切削工艺及编程2.单一固定循环车削圆柱面G94单一固定循环车削圆柱面主要用于加工长径比较小的盘类零件，且其既可加工平直的端面，也可加工带有一定锥度的端面。用G94功能切削时，其刀具运行轨迹如图3-5-2所示，刀具从定位点A点开始，第一刀沿Z向快速走刀，第二刀车削工件端面，第三刀为Z向退刀并光整工件外圆，第四刀再快速退回起点A，即完成一个循环动作。1)端面加工编程格式:G94X(U)~Z(W)~F~上一页下一页返回任务3.5分析端面切削工艺及编程各地址字含义同G902)锥面加工编程格式:

G94和G90加工锥度轴有所区别，G94是在工件的端面上加工出斜面，而G90是在工件的外圆上加工出锥度。G94指令格式中R地址字表示圆台的高度，圆台左大右小时，R取正值，反之为负值3.多重复合循环车端面G72端面粗车循环方式适用于对长径比较小的盘类零件的粗车。上一页下一页返回任务3.5分析端面切削工艺及编程该指令的含义与G71相类似，不同之处是刀具平行于X轴方向切削，它是由外径方向向轴心方向切削工件端面，具体走刀路线如图3-5-4所示。1)格式2)说明在使用G72循环功能进行端面切削时，刀具轨迹沿X轴和Z轴方向都必须单调变化，即不能用于加工端面内凹的形体。上一页返回任务3.6分析内孔切削工艺及编程3.6.1分析内孔车削工艺在数控车床上加工零件内孔的方法通常有钻孔、扩孔和镗孔等。生产中应根据零件内结构尺寸和技术要求的不同，选择相应的加工方法。1.钻孔钻孔是孔类零件加工最基本的加工内容，钻孔加工工艺简单，可以通过手工完成，也可以编写数控加工程序自动完成。钻孔钻头主要有麻花钻钻头和硬质合金可转位钻头(见图3-6-1)。1)麻花钻钻头钻孔麻花钻头一般用高速钢制造，麻花钻钻孔的主要工艺特点是:钻头的两个主刀刃不易磨得完全对称，切削时受力不均衡;钻头刚性较差，钻孔时钻头容易发生偏斜。下一页返回任务3.6分析内孔切削工艺及编程通常用麻花钻钻孔前，先用中心钻钻一个小孔，用于麻花钻的定位和引正钻削方向。用麻花钻钻孔时，切下的切屑体积大，排屑困难，产生的切削热大，且冷却效果差，使得刀刃容易磨损，因而限制了钻孔的进给量和切削速度，降低了钻孔的效率。其钻孔加工精度低(IT12~IT13)、表面粗糙度值大(Ra12.5)，一般只能作粗加工。钻孔后，可以通过扩孔、铰孔或镗孔等方法来提高孔的加工精度和减小表面粗糙度值。2)硬质合金可转位钻头钻孔在钻孔加工时，数控车床经常使用安装硬质合金刀片的可转位钻头。可转位刀片钻孔的切削速度比麻花钻高很多，但需要较高的功率和高压冷却系统。上一页下一页返回任务3.6分析内孔切削工艺及编程硬质合金可转位钻头适用于直径为16~80mm的孔的粗加工。2.扩孔扩孔是指用扩孔钻对已钻或铸、锻出的孔进行再加工。扩孔常用作铰孔等孔精加工的准备工序，也可作为要求不高孔的最终加工。扩孔时背吃刀量为0.85~4.5mm，切屑体积小，排屑较为方便。因而扩孔钻的容屑槽较浅而钻心较粗，刀具刚性好;一般有3~4个主刀刃，每个刀刃的切削负荷较小;扩孔钻的棱刃多，导向性好，切削过程平稳。扩孔能修正孔轴线的歪斜，扩孔钻无端部横刃，切削时轴向力小，因而可以采用较大的进给量和切削速度。扩孔的加工质量和m生产率比钻孔高，加工精度可达IT10，表面粗糙度值为Ra6.3~3.2µm。上一页下一页返回任务3.6分析内孔切削工艺及编程采用镶有硬质合金刀片的扩孔钻，切削速度可以提高2~3倍，大大地提高了生产率.3.镗孔镗孔是用镗孔刀将已有孔扩大到指定直径的加工方法，可用于加工精度、直线度及表面精度要求较高的孔。数控车床镗孔的优点是工艺灵活，适用广泛。一把结构简单的单刃镗刀，既可进行孔的粗加工，又可进行半精加工和精加工，加工精度范围为IT10以下至IT7IT6;表面粗糙度值为Ra12.5~((0.8~0.2)µm,孔还可以校正原有孔轴线歪斜或位置偏差。镗孔可以加工中、小尺寸的孔，更适于加工大直径的孔。上一页下一页返回任务3.6分析内孔切削工艺及编程镗孔时，单刃镗刀的刀头截面尺寸要小于被加工的孔径，而刀杆的长度要大