阶梯轴数控加工工艺设计与编程

阶梯轴数控加工工艺设计与编程

摘要

数控车床是指采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机

床。数控机床一般由输入输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置及电气控

制装置辅助装置、机床本体测量反馈装置等组成。它以其卓越的柔性自动化的

性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产

品向机电一体化发展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术。

关键词：阶梯轴；数控加工；工艺设计；编程

目录

摘要..................................................................I

1相关概述............................................................1

1.1数控机床定义.................................................1

1.2轴类零件的加工工艺...........................................1

1.3数控机床组成.................................................3

1.4与传统车床相比，数控车床的结构特点..........................3

2数控的加工工艺......................................................5

2.1数控加工与通用机床加工工艺路线设计的区别...................5

2.2数控加工工艺路线设计中应注意的问题..........................5

2.2.1，序的划分.............................................5

2.2.2顺序的安排.............................................6

2.2.3切削条件的三要素.......................................6

3典型轴类零件的加工工艺..............................................7

3.1典型轴类零件的分析..........................................7

3.1•1......................................7

3.1.2加工精度分析...........................................8

3.1.3数控加工工艺内容的选择................................8

3.2工艺过程.....................................................8

3.3加工工序的划分...............................................9

3.4编制工艺过程卡...............................................9

3.4.1工件的装夹方式.........................................9

3.4.2切削用量的确定........................................10

3.4.3主轴转速的确定........................................11

3.5编制加工工序卡...............................................11

4加工路线图.........................................................16

4.1刀具加工进给路线的确定：....................................16

4.2绘制刀具加工路线图（见附录二）................................17

5数控刀具表/数控编程基础............................................17

5.1本零件加工所用刀具：........................................17

5.2编程基础.....................................................18

5.2.1直径编程和半径编程....................................18

5.2.2数控机床常用编程指令（功能字）........................18

结论...............................................................20

参考文献.............................................................20

附录一...............................................................22

附录二................................................................1

1相关概述

1.1数控机床定义

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。

该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译

码，从而使机床动作并加工零件。

数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者

劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控

机床是i种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、

精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、

要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。

数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。

1.2轴类零件的加工工艺

1.轴类零件的功用、结构特点

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿

轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为

阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。它主

要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度

大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者

之间。

本论文所加工的零件一一典型轴类冬件则属于阶梯轴。

2.轴类零件一般加工要求及方法

轴类零件加工工艺规程注意点

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。

在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。

(1)粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准，且选择平

整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使

用。

(2)精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作

为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可

能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。

轴类零件加工的技术要求

尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴

颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5〜

IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为

IT6-IT9o

几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度C

其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其儿

何形状精度。该典型轴类零件长度为145mm,螺纹大径为30mm、长度为25mm,

外圆锥面的锥度为20o、长度为29mm,圆弧总长为57mm＞半径分别有

24mm/9mm/8mm,所链的孔直径为28mm、长度为26mm。

相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端

面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。该典型轴类零件外圆相互位置精度为

0.02〜0.04之间，圆的径向跳动为0.02,端面与轴心线保持垂直，两端端面要保

持平行。孔的表面与外表面也应保持平行。

表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经

济性来确定。该典型轴类零件的直径为52mm的外圆、外圆锥度及孔的内表面的

粗糙度均为1.6,其它位置的粗糙度为3.2。

在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表而轮

廓时，必须保证0.5mm的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进

行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。

3.轴类零件加工的工艺路线

外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。

①粗车一半精车一精车

2

对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

②粗车一半精车一粗磨一精磨

③粗车—半精车一精车—金刚石车

④粗车一半精一粗磨一精磨一光整加工

1.3数控机床组成

1.主机

主机：他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部

件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

2.数控装置

数控装置：是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键

盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入

信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

3.驱动装置

驱动装置：他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单

元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实

现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间

曲线的加工。

4.辅助装置

辅助装置：指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，

如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液区和气动装置、排屑装置、交换

工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

1.4与传统车床相比，数控车床的结构特点

图1为一种普通车床的主轴结构

图2为NF520数控车床的主轴结构

1、传动短

由于数控车床刀架的两个方向分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链

短，不必使用挂轮、光杆等传动部件，用伺服电动机直接与丝杆连接带动刀架运

动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副连接。

2、刚度大

数控车床是直接采用直流或交流主轴，按控制指令做无级变速，主轴之间不

必用多级齿轮副来进行变速、为扩大变速范围，现在一般还要通过一级齿轮副，

一实现分段无级调速，即使这样床头箱内的结构已比传统车床简单得多。数控车

床得另一个结构特点是刚度大，这是为了与数控系统的高精度控制相匹配，以便

高精度的加工。

3、轻拖动

数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠

丝杠副是数控车床得关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装得滚动轴承是专用轴

承，它得压力角比较常用的向心推力球辆承要大得多。这种专用轴承配对安装，

是选配的，最好是出厂时就是成对的。

4、功能多

数控车床还具有加工冷却充分、防护比较严密等特点，自动运装时一般都处

于全封闭或半封闭状态。

5、自排屑

数控车床一般还配有自动排屑装置。

4

6、IWJ精度、IWJ稳定

数控车床加工精度高，具有稳定的加工质量，可进行多坐标的联动，能加工

形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备

时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为

普通机床的3〜5倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员要

求高，对维修人员的技术要求更高。

2数控的加工工艺

2.1数控加工与通用机床加工工艺路线设计的区别

数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往

往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具

体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于

零件加工的整个工艺过程中，因而要与普通加工工艺衔接好。

2.2数控加工工艺路线设计中应注意的问题

2.2.1工序的划分

根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：

（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的工

件，加工完后就能达到待检状态。

（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些工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），矶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。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一

道工序的内容不能太多。

（3）以加工部位划分工序。对丁加工内容很多的工件，可按其结构特点将

加工部位分成儿个部分，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）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于粗加

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、精加工的都要将

工序分开。

5

2.2.2顺序的安排

顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考

虑。顺序安排一般应按以下原则进行：

(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机

床加工工序的也应综合考虑。

(2)先进行内腔加工，后进行外形加工。

(3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以

减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。

2.2.3切削条件的三要素

切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀

尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高2()%,刀具寿

命会减少1/2,

进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度

上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响个。切深对刀具的影响虽然没有

切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影

响刀具的寿命。

在三坐标的测量中工件的摆放很关键，虽然工件的摆放对于最后的结论影响

微户其微，但是却关系到在测量中程序的如何编制，以及在最后编制完后对要测

测量数据的评值方式也不一样。在本例中工件的摆放是按图纸的主视图方向来摆

放的。

对于数控加工来说要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给

量、切深等选择使用的切削速度。如表1：

表1切削速度的选择

轻切削一般切削重切削

被切削材料名切深0.5到1.0mm切深1到4mm切深5到15mm

称进给量0.05到进给量0.2到进给量0.4到

0.3mm/rev().5mm/rev0.8mm/rev

优质碳素10#100-250150-25080-220

结构钢45#60-23070-22080-180

6

100-220100-23070-220

合金钢

70-22080-22080-200

最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的

磨损达到寿命才是理想的条件。

在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、

切削噪声、加工热量有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对

于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的个、刀

具。

3典型轴类零件的加工工艺

3.1典型轴类零件的分析

3.1.1技术要求

该典型轴类零件长度为145mm,螺纹大径为30mm、长度为25mm,外圆锥

面的锥度为20o、长度为29mm,圆弧总长为57mm、半径分别有24mm/9inm/8mm,

所镇的孔直径为28mm、长度为26mm。外圆相互位置精度为0.02〜0.04之间，

圆的径向跳动为0.02,端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。孔的表面

与外表面也应保持平行。直径为52mm的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度

均为1.6,其它位置的殂糙度为3.2。

7

在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮

廓时，必须保证0.5mm的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进

行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该冬件在加工精度方面的各种要求

3.1.2加工精度分析

（1）尽可能将工晔原点选择在工艺定位基础上，这样有利于加工精度的提

高。

（2）尽量将工件原点选择在零件的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，

减少误差率，尽量选择在精度较高的工件表面上，以提高被加工零件的加工精度。

（3）选用精度等级高的滚珠丝杆，以减小丝杆导程误差对机床加工精度的

影响。

（4）进给机构的矶械传动机构成由减速齿轮、连轴节、滚珠丝杆副及支承

轴组成，在这些环节当中存在间隙，影响到工作台进给精度，特别是在运动换向

时，这些间隙对机床加工精度影响更大，而减小各环节间的间隙，可以减小机床

加工精度的影响。

3.1.3数控加工工艺内容的选择

在选择时，一般可按下列顺序考虑：

（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容；

（2）通用机床难加工，质量也难保证的内容应作为重点选择的内容；

（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机

床尚存在富裕加工能力时选择。

工艺规程是指导施工的技术文件。一般包括以下内容：零件加工的工艺路线,

各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。

3.2工艺过程

在生产过程中，那些与有原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。

它包括毛坯制造、各件加工、热处理、质量检验和机器装配等。在工艺过程中，

以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性能等，直

至成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。

工艺过程可划分为不同层次的单元。它们是工序、安装、工位、工步和走刀。

其中工序是工艺过程中的基本单元。

8

(1)工序一个或一组工人，在一个工作地或一台机床上对一个或同时对

几个工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序,划分工序的依据是工作地点是

否变化和工作过程是否连续。

(2)安装在机械加工工序中，使工件在机床上或在夹具中占据某一正确

位置并被夹紧的过程，称为装夹。在数控车床上加工本零件将采用卡盘进行装夹,

在加工必要时将采用钻头进行辅助加工。

(3)工位简单来说，工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成

的那部分工序内容，称为工位。

(4)工步在加工表面不变，加工工具不变的条件下，所连续完成的那一

部分工序内容称为工步。生产中也常称为“进给”。

(5)走刀加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为走刀。

3.3加工工序的划分

数控加工工序的划分一般可按下列方法进行。

(1)刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件

上所有可以完成的部位。这样可减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定

位误差。

(2)以加工部位分序法一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单

的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求

较高的部位。

(3)以粗、精加二分序法对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能

发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。

本文中的零件则需采用“以加工部位分序法”，该零件由螺纹、圆锥、槽、

圆弧、镣孔五部分组成，分别用不同的加工刀具，所以用这种分序法最为合适。

运用编制加工工艺过程卡与工序卡的方式来叙述本零件的加工，显得简易明了，

通俗易懂，是数控加工本本件的必然要求。

3.4编制工艺过程卡

3.4.1工件的装夹方式

采用三角爪自定心卡盘两次装夹

第一次装夹，夹件655车削螺纹M30、圆锥、槽。

9

第二次装夹，掉头夹住①52,车削圆弧和孔,

产品

图号

名称

机械加工

数控车床典型

工艺卡零件

轴类共1页第1页

名称

零件

材料牌45号

毛坯种类圆钢毛坯尺寸①55mm*150mm

号钢

工具

序

工种工步工艺内容备注夹

号刀具量具

具

卡

1下料0)55x150

盘

2车端面、粗车一端面、外圆、倒角

外圆、倒外圆刀

3精车一端面、外圆、倒角

角

4粗车圆锥外圆车游标

车圆锥

5精车圆锥中刀卡

6车三角螺粗车螺纹心尺、

车卡螺纹刀

7纹精车螺纹钻千分

床盘

8粗车车槽尺

车槽切槽刀

9精车车槽

10粗车圆弧

车削圆弧尖刀

11精车圆弧

12粗车孔内孔车

车孔

13精车孔刀

3.4.2切削用量的确定

（1）背吃刀量ap的确定

10

在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以

减少进给次数。本零件属于典型轴类零件，其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、

像孔等工艺内容，其背吃刀量分别为：粗加工表面为1.5、精加工表面为0.1,加

工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表面时一样，粗像孔为1.25、精像孔为

0.25,螺纹则为:粗车1.25、精车0.1。

(2)进给量f(有些数控机床用进给速度Vf)

进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。粗车时，一般取仁0.3〜

0.8mm/r,精车时常取f=0.1〜0.3mm/r,切断时f=0.05〜0.2mm/r。本论文中加工该

典型轴类零件采用的进给量为：粗加工表面(圆锥、圆弧、切槽等)为0.14、精

加工表面为0.04,粗锋孔为0.09、精链孔为0.04,螺纹粗车为0.08、螺纹精车为

0.03o

343主轴转速的确定

①光车外圆时主轴转速

加工本零件时的主轴转速为：粗加工时500、精加工时800。

②车螺纹时主轴的转速

大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为：

nW(1200/P)-k(5-1)

式中P-----被加工螺纹螺距，mm；

k一一保险系数，一般取为80。

加工该典型轴类零件时的主轴转速为：粗车时500、精车时800。

3.5编制加工工序卡

数控加工工序卡

零件名称典型轴类零件图号图1

设备名称及型号数控车床CNC6140D

材料名称及牌号45号钢硬度HRC68工序名称加工

11

6

4

0

耳

X

】45908

切削用量

工步号工步内容

nfap编

1粗车端面5000.141.51

2精车端面8000.040.11

3粗车外圆5000.141.51

4精车外圆8000.040.11

5倒加5000.141.51

6粗车螺纹5000.081.252

7精车螺纹8000.030.12

数控加工工序卡

零件名称典型轴类零件图号图2

设备名称及型号数控车床CNC6140D

材料名

称及牌45号钢硬度HRC68工序名称加工圆锥

号

12

工切削用量刀:

步工步内容

nfaP编号

号

1

1粗车外圆5000.14*T0101

5

0

2精车外圆8000.04T0101

1

I

3倒角5000.14*T0101

5

1

4粗车圆锥5000.14•T0101

5

0

5精车圆锥8000.04*T0101

1

13

数控加工工序卡

零件名称典型轴类零件图号图3夹

设备名称及型号数控车床CNC6140D

材料名45号钢硬度HRC68工序名称切槽

称及牌

号

工工步内容切削用量刀P

步nfaP编号

号

1车槽（粗车）5000.141.5T0303

2车槽（精车）8000.040.01T0303

数控加工工序卡

零件名称典型轴类零件图号图4夹J

设备名称及型号数控车床CNC6140D

材料名称及45号钢WS.HRC68工序名车圆弧

14

牌号称

|©|00025|川—

2x45)

工步切削用量刀具量具

工步内容

号

nfap编号名称名称

1粗车端面5000.141.5TO101外圆车

游标卡尺

刀

2精车端面8000.040.01T0101外圆车

千分尺

刀

3粗车外圆5000.141.5T0101外圆车

游标卡尺

刀

4精车外圆8000.040.01T0101外圆车

千分尺

刀

5粗车圆弧5000.141.5T0404尖刀游标卡尺

6精车圆弧8000.040.01T0404尖刀千分尺

数控加工工序卡

零件名称典型轴类零件图号图5夹具名称卡盘

设备名称及型数控车床CNC6140D

号

材料45号硬度HRC68工序名称像孔工序5

名称钢号

及牌

号

|@|我025网

2x45

工工步内容切削用量刀具量具

步nfap编号名称名称

_________________

1镂孔（粗车）5000.091.25TOI05镖刀游标卡尺

2锤孔（精车）8000.040.25TOI05镇刀千分尺

4加工路线图

4.1刀具加工进给路线的确定：

（1）合理安排-“回零”路线在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其

计算过程尽量简化，既不易出错•，又便于校核，在合理安排“回零”路线时，应

使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线

为最短的要求。

16

（2）切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗

加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工

艺性等要求，不要顾此失彼

（3）粗车工件时几种不同切削进给路线。利用数控系统具有的封闭式复合循

环功能而控制车刀“沿着工件轮廓”进行走刀的路线；利用其程序循环功能安排

的“三角形”走刀路线；利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。

本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”，因为本零件属于典型

轴类零件，结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺，如果采用“矩形”走刀

或“三角形”走刀，不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦，而采用“沿工

件轮廓走刀”就会避免这样的问题，使整个加工过程变得简单易操作。

4.2绘制刀具加工路线图（见附录二）

5数控刀具表/数控编程基础

5.1本零件加工所用刀具：

外圆车刀（T01外）、切槽刀（T02外）、尖刀（T0303）、螺纹刀（T0404）、

像刀（T0105）车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽

刀等多种形式。外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面，它分为直头和弯头两种。

弯头车刀通用性较好，可以车削外圆、端面和倒棱。

车刀在结构上可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀。整体车刀主要

是整体高速钢车刀，截面为正方形或矩形，整体主刀耗用刀具材料较多，一股只

用作切槽，切断刀使用。

序号名称刀具号

1外圆车刀T0101

2螺纹刀T0202

3切槽刀T0303

4尖刀T0404

5锤刀T0105

17

5.2编程基础

5.2.1直径编程和半径编程

数控车床加：工件是回转体类零件，其横截面为圆形，所以尺寸有直径指定

和半径指定两种方法。当用直径值编程时，称为直径编程法：用半径值编程时，

称为半径编程法。用半径、直径编程法编辑其程序如下：

半径编程：G90G01（绝对指令编程）

G91G01X**Z**（增量指令编程）

直径编程：G90G01X**Z**（绝对指令编程）

G91G01X**Z**（增量指令编程）

注：当用半径或直径编程法时，系统参数中（机床参数）“直径编程

/半径编程”，要设为“「’或"0”了。

5.2.2数控机床常用编程指令（功能字）

（1）F功能

F功能指令用于控制切削进给量。在程序中表示每分钟进给量

F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。

（2）S功能

S功能指令用于控制主轴转速。

S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。

⑶T功能

T功能指令用于选择加工所用刀具。

T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前

两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。

（4）M功能

M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLESTART）使程序继续运行；

M03：主轴顺时针旋转；

M05：主轴旋转停止；

M08：冷却液开；

M30：程序停止，程序复位到起始位置。

（5）G指令

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①快速定位指令G00

G00指令命令机床以最快速度运动到下一个目标位置，运动过程中有加速和

减速，该指令对运动轨迹没有要求。

②直线插补指令G01

G01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指

令给出的目标位置。

③圆弧插补指令G02、G03

圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧插补运动，

用于加工圆弧轮廓。园弧插补命令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧

插补指令G03两种。其指令格式如下：

顺时针圆弧插补的指令格式：

G02X(IJ)7.(W)TKF:

G02X(U)Z(W)_RF；

逆时针圆弧插补的指令格式：

G03X(U)Z(W)IKF；；

G03X(U)Z(W)_RF；

使用圆弧插补指令，可以用绝对坐标编程，乜可以用相对坐标编程。绝对坐

标编程时，X、Z是圆弧终点出标值；增量编程时，U、W是终点相对始点的距

离。圆心位置的指定可以用R,也可以用I、K,R为圆弧半径值。

④外圆粗车固定循环G71

1.格式G71U(△d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△

w)F(f)S(s)T(t)N(ns)....................F_从序号ns至nf的程序段，指定A及B间的移

动指令。.S_.T_N(nf)……△<!:切削深度(半径指定)不指定正负符号。切削方向

依照AA珀勺方向决定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数(NO.0717)

指定。e:退刀行程本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系

统参数(NO.0718)指定。ns:精加工形状程序的第一个段号。nf:精加工形状程序

的最后一个段号。△□：X方向精加工预留量的距离及方向。(直径/半径)Aw:

Z方向精加工预留量的距离及方向。

⑤螺纹切削循环G82指令

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直螺纹切削循环

G82XZRECPF;

其中

X、Z：在绝对指令时为螺纹终点C的坐标位：增量指令时为螺纹终点C

相对循环起点A的移动距离。R、E：螺纹收尾长度在Z、X轴方向上的回退量,

其为增量。省略时，表示不收尾。C:螺纹头数，取0.1或省略时，为单头螺纹。

P：单头螺纹时，为主轴基脉冲处距离切削起点的主轴转角(缺省值为0)；多

头螺纹时为相邻螺纹头的切削起改之间对应的主轴转角。F：为螺纹导程.

结论

通过本文，我们可以对数控机床有更多的认识。通过这一零件的加工，我们

可以更清楚的了解数控车床的加工过程和方法。目前，我们通过这些方法为生产

节约了时间；也缩短了生产周期；提高了生产效率；并取得了很好的效果。还能

很好的控制产品质量、提高市场竞争力。

数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的，同时也是根据

生产发展的需要而发展的。现在数控技术已经成熟，发展将更深更广更快。未来

的CNC系统将会使机械更好用，更便宜。

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附录一（采用西门子编程系统）

零件加工程

00904N022x52z-36F70

N001GOOG97S500T0101N023Z-53F100

N002MO3N024x41.75z-84F70

N003M08N025GOOxlOO

N004G00x58z2N026zlOO

N005G01Z-2F50N027M05

N006x25N028MOO

N007