数控车床编程.pptx

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1、 课题1 简单阶梯轴加工 1知识目标 掌握N、F、M、G等功能指令。掌握G00、G01指令及其应用。会编写简单数控加工程序。掌握阶梯轴加工工艺制定方法。2技能目标 熟练掌握工件、刀具的装夹。熟练机床基本操作。掌握零件的单段加工方法。第1页/共130页 图2-1 简单阶梯轴零件图第2页/共130页知识学习 一、程序指令 1.顺序号指令（或程序段号）地址：N 从N1N99999999，一般放在程序段首 功能：表示该程序段的号码，常间隔5至10，便于在以后插入程序时不会改变程序段号的顺序。如：N10 N20 N30 指令使用说明：顺序号指令不代表数控程序执行顺序，可以不连续，通常由小到大排列，仅用于

2、程序的校对和检索。第3页/共130页2.进给功能指令地址：F 功能：表示刀具切削加工时进给速度的大小，数控车床进给速度的单位为毫米/转（mm/r）；数控铣床进给速度的单位为毫米/分钟（mm/min）。如：N10 G1 X20 Z-10 F0.2 表示刀具进给速度为毫米/转（mm/r）。3.辅助功能指令 地址：M 从M00M99（或M999），前置的“0”可省略不写，如M02与M2、M03与M3可以互用。功能：表示数控机床辅助装置的接通和断开，由PLC（可编程序控制器）控制。常用FANUC（法那克）0i系统和SINUMERIK（西门子）802S/C系统辅助功能指令含义见表2-1。第4页/共130

3、页表表2-1华中世纪星数控华中世纪星数控系统辅助功能指令及含义系统辅助功能指令及含义第5页/共130页 4.准备功能指令（G代码或G功能）地址：G 从G00到G99（或G999），前置的“0”可以省略。如G00与G0，G01与G1等可以互用。功能：建立机床或控制系统工作方式的一种命令。指令使用说明：1）不同数控系统G代码各不相同，同一数控系统不同型号G代码也有变化，使用时应以数控机床使用说明书为准。2）G代码有模态代码和非模态代码两种，模态代码一经使用持续有效，直至同组的G代码出现为止。非模态代码仅在本程序段中有效，又称程序段有效代码。3）FANUC（法那克）0iMate TC系统G代码又有A

4、代码、B代码、C代码之分，如无特殊情况，均以A代码为例进行介绍。第6页/共130页表表2-2 FANUC 0i Mate TC系统与系统与 SINUMERIK 802S/C系统常用系统常用G代码功能代码功能第7页/共130页第8页/共130页第9页/共130页注：“*”为模态有效指令，西门子循环均为程序段有效代码。第10页/共130页5刀具快速定位指令G00（或G0）（1）指令功能 指刀具以机床规定的速度（快速）从所在位置移动到目标点，移动速度由机床系统设定，无需在程序段中指定。（2）指令格式 G00 X Z 其中X、Z 为目标点的坐标。例：G00 X60 Z100；刀具快速移动到点（100，

5、60）位置。图2-3车刀快速移动时安全距离第11页/共130页（3）指令使用说明 1）用G00指令快速移动时，地址F下编程的进给速度无效。2）G00为模态有效代码，一经使用持续有效，直到同组G代码（G01、G02、G03）取代为止。3）G00指令刀具运动速度快，容易撞刀，使用在退刀及空行程场合，能减少运动时间，提高效率。4）G00指令目标点不能设置在工件上，一般应离工件有25mm的安全距离，也不能在移动过程中碰到机床、夹具等，如图2-3所示。5）法那克系统与西门子系统指令格式一样。第12页/共130页6直线插补指令（G01或G1）（1）指令功能 刀具以进给功能F下编程的进给速度沿直线从起始点加

6、工到目标点。（2）指令格式 G01 X Z F 其中X、Z为直线插补目标点坐标，F为直线插补时进给速度，单位一般为毫米/转（mm/r）。例1：如图2-3所示，刀具起始为P点，车削30外圆。解：刀具从P点只能快速移动到A点，坐标为（4，30），Z方向留安全距离，然后直线加工到B点，B点坐标为（-45，30）。加工程序：N10 G00 X30 Z4图2-3车刀快速移动时安全距离第13页/共130页（3）指令使用说明1）G01用于直线切削加工，必须给定刀具进给速度，且程序中只能指定一个进给速度。2）G01为模态有效代码，一经使用持续有效，直到同组G代码（G00、G02、G03）取代为止。3）刀具空间

7、运行或退刀时用此指令则运动时间长，效率低。4）FANUC与西门子系统指令格式一样。第14页/共130页二、加工工艺分析1选择工、量、刃具 （1）工具选择：铝棒装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正并夹紧，其它工具见表2-3所示。（2）量具选择：外圆、长度精度要求不高，选用0150mm游标卡尺测量。（3）刀具选择：加工材料为硬铝，刀具选用90硬质合金外圆车刀，置于T01号刀位；另外，用切断刀手动切断工件，其规格、参数见表2-3。第15页/共130页表表2-3简单阶梯轴加工工、量、刃具清单简单阶梯轴加工工、量、刃具清单第16页/共130页2加工工艺路线 加工精度较低，不分粗、精加工；加工余量较大，需

8、分层切削加工出零件；本课题共分三层切削，进刀点分别为A、B、C点，如图2-4所示，参考路线如下：刀具从起点快速移动至进刀点A直线加工至P5点沿+X方向退出至D点刀具沿+Z方向退回沿-X方向进刀至B点直线加工至P3点刀具沿+X方向退出至E点刀具沿+Z方向退回沿-X方向进刀至C点直线加工至P1点刀具沿+X方向退出至F点刀具退回至起点程序结束。图2-4车阶梯轴车刀进、退刀路线第17页/共130页3选择合理切削用量 加工材料为铝件，硬度较低，切削力较小，切削用量可选大些。因是首次加工，切削用量尽可能选择较小。背吃刀量：2mm 主轴转速：500r/min 进给速度：第18页/共130页三、编制参考加工程

9、序1建立工件坐标系 根据工件坐标系建立原则：数控车床工件原点一般设在右端面与工件轴线交点上，故工件坐标系设置在O点，如图2-1所示。2计算基点及工艺点坐标 零件各几何要素之间的连接点称为基点；如零件轮廓上二条直线的交点、直线与圆弧的交点或切点等，往往作为直线、圆弧插补的目标点，是编写数控程序的重要数据。坐标系建立后应计算基点坐标；数控车床，编程时X轴方向常用直径数据作为其编程数据。第19页/共130页工艺点如A、B、C等进刀点及外圆加工后沿X轴方向退刀点（D、E、F）。进刀点（A、B、C点）X坐标与各外圆X坐标相同，Z坐标距零件右端面应有25mm安全距离。D、E、F各点X坐标应比前一外圆直径大

10、24mm。如图2-4所示。具体各点坐标见表2-4。表表2-4基点及各工艺点坐标基点及各工艺点坐标第20页/共130页3编制程序 加工前必需做好各项准备工作，编程时这些准备工作的数控指令应编写在程序前面第一、二段程序内，然后开始编写加工程序。准备工作指令一般有：以机床坐标系原点为基准偏移的偏零偏置指令：G54、G55、G56、G57等（不用零件偏置指令对刀可不写该指令）。主轴启动及转速指令：M03主轴正转（M04主轴反转）、S指令代码等。加工所用的刀具号即：T指令代码如T01、T02等。切削液打开指令即：M08（如不用切削液可不编写）。法那克系统初始状态设置指令，如：取消刀尖半径补偿（G40）、

11、每转进给量（G99）、公制尺寸输入（G21）、取消固定循环（G80）等指令。西门子系统初始状态指令可不编写。刀具起点位置（可不设置刀具起点位置但必须保证刀具运行时不发生撞刀）。第21页/共130页以上加工准备指令可写在同一程序段内也可分别写在不同程序段内（有些法那克系统车床刀具号及补偿号需为一独立程序段）。大多数加工程序第一段、第二段程序内容差不多。如表2-5所示。表表2-5法那克系统与西门子系统程序示例法那克系统与西门子系统程序示例准备工作指令编好后接着编写其它加工程序段；各程序段中，模态有效指令除准备功能代码外，还包括尺寸指令、刀具指令、进给指令、主轴转速指令等；如指令或数值不发生变化，在

12、后面程序段中可省略不写。第22页/共130页4参考程序 表表2-6简单阶梯轴加工参考程序简单阶梯轴加工参考程序第23页/共130页技能训练 一、加工准备 1）按毛坯图检查坯料尺寸。2）开机、回参考点。3）刀具与工件装夹。外圆车刀按要求装于刀架的T01号刀位。铝棒夹在三爪自定心卡盘上伸出40，找正并夹紧。4）程序输入。把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。第24页/共130页二、对刀 X、Z轴均采用试切法对刀，通过对刀把操作得到的数据输入到刀具长度补偿存储器中，G54等零点偏置中数值输入0。第25页/共130页 三、空运行操作 1法那克系统 （1）空运行操作 法那克系统空运行是指机床按设定的运

13、动速度（快速）运行，可用快速运动开关来改变进给速度。用于不装夹工件时加工程序检验，空运行操作只需按下空运行开关即可，空运行结束后应使空运行按钮复位。（2）机床轴锁住及辅助功能锁住操作图2-5西门子系统空运行设置窗口 按下机床操作面板上的机床锁住开关，启动程序后，机床不移动，只显示刀具位移的变化，用于检查程序。另外还有辅助功能锁住，它使M、S、T代码被禁止输出并且不能执行，与机床锁住功能一样用于检查程序。第26页/共130页2西门子系统空运行操作 按 键选择自动加工模式，按 功能切换键，按 软键，按 软键，出现如图2-5画面，移动光标至DRY 空运行，并用 （回车键）选中，再移动光标至PRT 程

14、序测试有效，用 （回车键）选中，按 软键。打开程序，按 数控启动键即可空运行测试程序。空运行结束后，重复第一步，把移动光标至DRY 空运行，并用 回车键 取消；再移动光标至PRT 程序测试有效，用回车键 取消，按 软键结束空运行。图2-5西门子系统空运行设置窗口第27页/共130页四、零件单段运行加工 零件单段工作模式是按下数控启动按钮后，刀具在执行完程序中的一段程序后停止。通过单段加工模式可以一段一段地执行程序，便于仔细检查数控程序。（1）法那克系统操作步骤：打开程序，选择MEM（自动加工）工作模式，调好进给倍率，按 单段运行按钮，按循环启动按钮进行加工；每段程序运行结束后，继续按循环启动按

15、钮即可一段一段执行程序加工。（2）西门子系统操作步骤：打开程序，选择AUTO（自动加工）工作模式，调好进给倍率，按 单段运行按钮，按数控启动键进行加工；每段程序运行结束后，继续按数控启动按钮即可一段一段执行程序加工。第28页/共130页 操作注意事项1）刀具、工件应按要求装夹。2）加工前做好各项检查工作。3）加工时应关好防护门。4）法那克系统机床坐标系和工件坐标系的位置关系在机床锁住前后有可能不一致，故使用机床锁住功能空运行后，应手动重回参考点。5）法那克系统加工时，空运行按钮必须复位，否则会发生撞刀现象。6）首次切削禁止采用自动方式加工以避免意外事故发生 7）加工完毕，用切断刀手动切断工件，

16、手动切断时进给倍率为12%。8）如有意外事故发生，按复位键或紧急停止按钮，查找原因。第29页/共130页图2-6阶梯轴练习零件图练习题第30页/共130页课题2 槽加工及切断1.知识目标 掌握半径编程、直径编程含义及应用。掌握绝对尺寸、增量尺寸指令及应用。理解进给速度单位指令及含义。掌握暂停指令及应用。会编制外槽加工工艺。2.技能要求 掌握切槽刀装夹方法。掌握切槽刀对刀方法及验证。掌握程序断点加工方法。第31页/共130页 图2-7 槽加工零件图第32页/共130页知识学习 一、编程指令1.数控车床半径编程及直径编程 （1）功能 数控车床车削回转体类零件，一般以直径方式表示X坐标值，即采用直径

17、值编程比较方便。（2）使用方法 法那克系统通过参数设置实现半径、直径编程；西门子系统采用指令实现半径、直径编程。具体使用情况见表2-9。第33页/共130页表表2-92-9法那克系统与西门子系统半径、直径编程使用情况法那克系统与西门子系统半径、直径编程使用情况第34页/共130页2.绝对坐标、增量坐标指令（1）指令功能 绝对坐标：刀具运动过程中，刀具的位置坐标是以工件原点为基准计量的。增量坐标：刀具位置坐标是相对于前一位置的增量。（2）指令代码 法那克系统与西门子系统绝对坐标、增量坐标代码见表2-10。表表2-10 法那克系统与西门子系统绝对坐标、增量坐标代码法那克系统与西门子系统绝对坐标、增

18、量坐标代码注注：U、W分别为X、Z轴方向的坐标增量；另外，法那克0i Mate TC系统中B代码、C代码绝对坐标指令为G90，增量坐标指令为G91。第35页/共130页例：如图2-9零件，从A点加工至F点，用绝对坐标、增量坐标编程。图2-9绝对坐标、增量坐标编程零件图第36页/共130页（3）指令使用说明 1）增量坐标是指刀具起始位置到目标点移动增量；方向与坐标轴方向一致为正，方向与坐标轴方向相反为负。2）法那克系统中可以绝对、增量坐标混合编程，即在一段程序中X和W或U与Z同时存在。3）西门子系统G90、G91为模态有效代码，一经使用，持续有效。第37页/共130页3.进给速度单位控制指令（1

19、）指令功能 用于确定刀具进给速度为每分钟进给量还是每转进给量。（2）指令代码（表2-12）表表2-12法那克系统与西门子系统进给速度单位指令代码法那克系统与西门子系统进给速度单位指令代码第38页/共130页（3）指令使用说明 1）指令均为模态有效指令，一经使用，持续有效，当指定G99（G95）后，地址F后单位始终为每转进给量，直到指定G98（G94）指令为止。2）G99（G95）、G98（G94）指令更换后应重新写入一个新的地址F。3）数控车床上一般使用每转进给量即指定G99（G95）指令有效，且只有在主轴为旋转轴时才有意义。表表2-13法那克系统与西门子系统进给速度单位指令示例法那克系统与西

20、门子系统进给速度单位指令示例第39页/共130页4.进给暂停指令G04（或G4）（1）指令功能 执行本指令进给暂停至指定时间后，执行下一段程序。常用于车槽、镗平面、锪孔等场合，以提高表面质量。（2）指令格式表表2-14法那克系统与西门子系统进给暂停指令法那克系统与西门子系统进给暂停指令第40页/共130页例：法那克系统G04 X5（U5）表示暂停5s；G04 P50表示暂停50ms，即暂停；西门子系统表示暂停；G04 S5表示暂停主轴转过5转的时间。第41页/共130页二、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上，用划线盘校正，其它工具见表2-15。（2）

21、量具选择：尺寸精度要求不高，选用0150mm游标卡尺测量。（3）刀具选择：加工材料为硬铝，刀具选用90硬质合金外圆车刀车外圆并置于T01号刀位；切槽和切断工件选用硬质合金切槽刀，刀头宽度为4mm，刀头长度应大于10mm,安装在T02刀位，具体见表2-15。第42页/共130页表表2-152-15切槽、切断工、量、刃具清单切槽、切断工、量、刃具清单第43页/共130页2.加工工艺方案（1）窄槽加工方法 当槽宽度尺寸不大，可用刀头宽度等于槽宽的切槽刀，一次进刀切出，如图2-10所示。编程时还可用G04指令在刀具切至槽底时停留一定时间，以光整槽底。本课题中右端四个窄槽即采用这种方法加工。图2-10窄

22、槽加工方法第44页/共130页（2）宽槽加工方法 当槽宽度尺寸较大（大于切槽刀刀头宽度），应采用多次进刀法加工，并在槽底及槽壁两侧留有一定精车余量，然后根据槽底、槽宽尺寸进行精加工。具体路线如图2-11所示。本课题左侧宽度为6mm的槽采用这种方法加工。图2-11宽槽加工方法第45页/共130页（3）切槽加工应注意的问题切槽刀有左、右两个刀尖及切削刃中心处等三个刀位点，在整个加工程序中应采用同一个刀位点，一般采用左侧刀尖作为刀位点，对刀、编程较方便。如图2-12所示。切槽过程中退刀路线应合理，避免产生撞刀现象；切槽后应先沿径向（X向）退出刀具，再沿轴向（Z向）退刀。如图2-13所示。图2-12切

23、槽刀刀位点图2-13切槽后退刀实例第46页/共130页（4）加工工艺路线 先用T01号外圆车刀粗、精加工外圆，然后换T02号切槽刀切槽，最后切断工件。切槽时右侧四个窄槽用刀头宽度等于槽宽的切槽刀直进法切出，左侧宽槽采用分次进给切出，具体步骤见加工工艺（表2-16）。3.选择合理切削用量 加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，切削用量可选大些；但切槽时，由于切槽刀强度较低，转速及进给速度应选择小一些。具体见表2-16。第47页/共130页表表2-16切槽及切断零件加工工艺切槽及切断零件加工工艺第48页/共130页三、编写参考加工程序 1.建立工件坐标系 根据工件坐标系建立原则，工件原点设在右端面

24、与工件轴心线交点上，如图2-7所示。2.计算基点坐标 车外圆采用直径编程，基点P1、P2、P3坐标分别为（0，16）、（-1，18）、（-52，18）。切槽、切断时均选择左侧刀尖为刀位点，第一槽Z方向坐标为-9，以后每个槽Z方向递减9mm，采用增量编程方式比较方便。外圆自20切至15，用增量方式编程X方向递减5mm。第49页/共130页 3.参考程序 表表2-17切槽、切断零件参考程序切槽、切断零件参考程序第50页/共130页第51页/共130页第52页/共130页技能训练 一、加工准备 1）按毛坯图检查坯料尺寸。2）开机、回参考点。3）刀具与工件装夹。工件装夹在三爪自定心卡盘上，伸出60mm

25、，找正并夹紧。90外圆车刀，装于刀架的T01号刀位，伸出一定长度，刀尖与工件中心等高，夹紧。切槽刀安装在T02号刀位，伸出不能太长，严格保证刀尖与工件等高、严格保证刀头与工件轴线垂直，防止因干涉而折断刀头。4）程序输入。把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。第53页/共130页二、对刀 1.外圆车刀对刀 外圆车刀通过试切工件右端面对Z轴，通过试切外圆对X轴，并把试切对刀操作得到的数据输入到刀具相应补偿存储器中。2.切槽刀的对刀 切槽刀对刀时采用左侧刀尖为刀位点，与编程采用的刀位点一致。对刀操作步骤：第54页/共130页（1）Z轴对刀 手动方式下，使主轴正转。或MDA（MDI）方式中输入M3

26、S500使主轴正转。手动方式下，移动刀具，使切槽刀左侧刀尖刚好接触工件右端面。注意刀具接近工件时，进给倍率为12%左右，如图2-14所示。刀具沿+X方向退出，然后进行面板操作，面板操作同外圆车刀对刀。注意刀具号为T02。图2-14 Z方向对刀示意图 第55页/共130页（2）X轴对刀 手动方式下，使主轴正转。或MDA（MDI）方式中输入M3 S500使主轴正转。手动方式下，移动刀具，使切槽刀主刀刃刚好接触工件外圆（或车一段外圆）。注意刀具接近工件时，进给倍率为12%左右。刀具沿+Z方向退出，如图2-15所示，停车测出外圆直径，然后进行面板操作，面板操作同外圆车刀对刀。注意刀具号为T02。图2-

27、15 X方向对刀示意图 第56页/共130页三、空运行及仿真 1.法那克系统 打开程序，选择MEM方式，打开机床锁住开关，按下空运行键，按循环启动按钮，观察程序运行情况；按图形显示键再按数控启动键可进行轨迹仿真，观察加工轨迹。空运行及仿真结束后，使空运行、机床锁住功能复位，机床重新回参考点。2.西门子系统 选择AUTO自动加工方式，通过数控面板设置空运行和程序测试有效，打开程序，按数控启动键，观察程序运行情况。按右侧扩展软键几次，出现“仿真”软键，按“仿真”软键，再按数控启动键可进行轨迹仿真。空运行及仿真结束后，取消空运行及程序测试有效等设置。第57页/共130页四、零件自动加工方法 打开程序

28、，选择MEM（或AUTO）自动加工方式，调好进给倍率，按数控启动键进行自动加工。当程序运行到N190段停车测量，继续按数控启动键，程序从N200开始往下加工。第58页/共130页五、程序断点加工方法 当需要从程序某一段开始运行加工，需采用断点加工方法，具体操作步骤为：法那克系统按 EDIT键，选择编辑工作模式。将光标移至要加工的程序段（断点处），切换成MEM自动工作模式，按数控启动键，程序便从断点处往后加工。西门子系统需搜索断点，并启动断点加工才能从断点处往后加工，否则会从第一段程序执行加工。操作步骤如下：（AUTO）自动加工方式按 功能切换键按 软键按 软键将光标移动到断点处按 （启动B搜索

29、）软键按数控启动键 （连按2次）。第59页/共130页 操作注意事项1）切槽刀刀头强度低，易折断，安装时应按要求严格装夹。2）加工中使用两把车刀，对刀时每把刀具的刀具号及补偿号不要弄错。3）对刀时，外圆车刀采用试切端面、外圆方法进行，切槽刀不能再切端面，否则，加工后零件长度尺寸会发生变化。4）首件加工时仍尽可能采用单步运行，程序准确无误后再采用自动方式加工以避免意外。5）对刀时，刀具接近工件过程中，进给倍率要小，避免产生撞刀现象。6）切断刀采用左侧刀尖作刀位点，编程时刀头宽度尺寸应考虑在内。第60页/共130页练习题图2-16练习零件图 第61页/共130页课题3 外圆锥面加工 1.知识目标

30、了解锥面的标注及尺寸计算。掌握子程序及应用。掌握刀尖半径补偿指令及应用。会编制外圆锥零件加工工艺。2.技能要求 掌握锥面零件的加工。掌握刀尖圆弧半径补偿功能的使用。熟练掌握零件自动加工方法。第62页/共130页 图2-17外圆锥面加工零件图第63页/共130页知识学习一、圆锥面基本参数的计算（表2-20）表表2-20圆锥面基本参数及计算圆锥面基本参数及计算备注：圆锥具有4个基本参数（C、D、d、L），只要已知其中三个参数，便可以通过公式：第64页/共130页 例1：图2-17，P2点直径为18mm，圆锥长度为15mm，锥度C=1：5，试确定P3点直径。解：根据公式：C=（D-d）/Ld=D-L

31、C=18-15/5=15(mm)例2：图2-17，P5点直径为15mm，P6点直径为18mm，圆锥角为60，试求P5P6圆锥长度。解：（mm）第65页/共130页二、子程序1子程序功能 对经常需要进行重复加工的轮廓形状，或零件上相同形状轮廓的加工可编制子程序，在程序适当的位置进行调用、运行。原则上子程序和主程序之间没有区别。2子程序名子程序与主程序一样也应给程序命名，以供调用。法那克系统与西门子系统子程序名见表2-21。表表2-21法那克系统与西门子系统子程序名法那克系统与西门子系统子程序名第66页/共130页3子程序结构 子程序结构与主程序结构完全相同，由程序段组成。4子程序结束及返回（见表

32、2-22）表表2-22法那克系统与西门子系统子程序结束及返回法那克系统与西门子系统子程序结束及返回第67页/共130页5子程序调用主程序可以在适当位置调用子程序，子程序还可以再调用其它子程序。法那克系统与西门子系统子程序调用见表2-23。表表2-23法那克系统与西门子系统子程序调用法那克系统与西门子系统子程序调用第68页/共130页调用子程序时程序运行过程见图2-19 图2-19程序运行路线第69页/共130页 6子程序使用说明1）主程序调用子程序，子程序还可再调用其它子程序，这被称为子程序嵌套，一般子程序嵌套深度为三层，也就是有四个程序界面（包括主程序界面）。注意固定循环是子程序的一种特殊形

33、式也属于四个程序界面中的一个。2）子程序可以重复调用，最多999次。3）在子程序中可以改变模态有效的G功能。在返回调用程序时注意检查所有模态有效的功能指令，并按照要求进行调整。西门子系统中R参数也需要注意，不要无意识地用上级程序界面中所使用的计算参数来修改下层程序界面的计算参数。本课题中两个圆锥体形状完全一样，可编写一个子程序，在需要的时候调用，以简化程序结构。第70页/共130页三、刀尖半径补偿指令G41、G42、G401指令功能 编写数控程序和对刀，车刀刀位点为假想刀尖点，如图2-20所示。车削时，实际切削点是刀尖过渡刃圆弧与零件轮廓表面的切点。车外圆、端面时并无误差产生，因为实际切削刃的

34、轨迹与零件轮廓一致。车锥面时，就会出现欠切削和过切削，而引起加工形状和尺寸误差，使锥面精度达不到要求。如图2-21所示。图2-20刀尖圆弧半径及假想刀尖图2-21存在刀尖圆弧半径加工锥面时产生欠切削和过切削情况第71页/共130页采用刀尖半径补偿功能后，按零件轮廓线编程，数控系统会自动沿轮廓方向偏置一个刀尖圆弧半径，消除了刀尖圆弧半径加工圆锥产生的欠切削和过切削现象。如图2-22所示。图2-22采用刀尖半径补偿功能后刀具轨迹第72页/共130页 2指令代码 G41刀尖半径左补偿（沿加工方向看，刀具位于轮廓左侧时为左补偿）G42刀尖半径右补偿（沿加工方向看，刀具位于轮廓右侧时为右补偿）G40取消

35、刀尖半径补偿 左补偿、右补偿通常是在补偿平面内判别，即从+Y轴往-Y轴方向看到的XOZ平面。机床采用前置刀架和后置刀架时刀尖半径补偿平面不同，补偿方向也不同。如图2-23及图2-24所示。但判别结果是一样的，即车外圆时采用右补偿G42，车内孔时采用左补偿G41指令。第73页/共130页图2-23前置刀架补偿平面及刀具半径补偿方向图2-24后置刀架补偿平面及刀具半径补偿方向第74页/共130页 采用刀尖半径补偿时，车刀形状不同，决定刀尖圆弧所处的位置不同，刀具自动偏离零件轮廓的方向也就不同，前置刀架和后置刀架的刀尖位置也有一定区别，如图2-25和图2-26所示为各种刀具的假想刀尖位置及编号。当用

36、假想刀尖编程时，假想刀尖号设为18；当用假想刀尖圆弧中心编程时，假想刀尖号设为0或9。加工时，需把代表车刀形状和位置的参数输入到存储器中。第75页/共130页图2-25前置刀架刀尖位置示意图 图2-26后置刀架刀尖位置示意图第76页/共130页3指令格式 G00/G01 G41 X Z；建立刀尖半径左补偿 G00/G01 G42 X Z；建立刀尖半径右补偿 G00/G01 G40 X Z；取消刀尖半径补偿第77页/共130页4指令使用说明 1）X、Z为建立或取消刀尖补偿程序段中，刀具移动的终点坐标。2）G41、G42、G40指令应与G01或G00指令出现在同一程序段中，通过刀尖补偿所在平面的直

37、线运动建立或取消刀尖补偿。3）G41、G42、G40为模态指令。4）G41、G42指令不能同时使用，使用G41后不能直接使用G42指令，必须先用G40解除G41刀补状态后，才可以使用G42刀补指令。5）刀尖半径补偿指令使用前，须通过机床数控系统的操作面板向系统存储器中输入刀尖半径补偿的相关参数：刀尖圆弧半径R和假想刀尖位置T，作为刀尖圆弧半径补偿的依据。刀尖圆弧半径粗加工一般取，半精加工取，精加工取。若粗、精加工采用同一把刀，刀尖半径取。刀尖位置号如图2-25、2-26所示。第78页/共130页 例：加工如图锥面，使用刀尖半径补偿功能编程。图2-27例题零件图；建立刀尖半径右补偿 N50 X2

38、2 Z-14；加工锥面 N60 G00 G40 X30 Z2；取消刀尖半径补偿第79页/共130页四、加工工艺分析 1选择工、量、刃具 （1）工具选择：铝棒用三爪自定心卡盘装夹，其它工具见表2-24。（2）尺寸精度要求不高，外圆及长度尺寸选用游标卡尺测量，锥度用万能角度量角器测量，具体规格见表2-24。（3）刀具选择：刀具选用90硬质合金外圆车刀，刀具副偏角应足够大，防止车倒锥时，副刀刃与锥面发生干涉。副刀刃与倒锥面干涉情况如图2-28所示。零件加工结束后用切断刀切断工件，刀具清单见表2-24。第80页/共130页表表2-24外圆锥面加工工、量、刃具清单外圆锥面加工工、量、刃具清单第81页/共

39、130页2加工工艺路线 分粗、精加工进行。粗加工后留（直径）余量，精加工设置刀尖半径补偿功能，减少锥面尺寸和形状误差。具体步骤见加工工艺（表2-25）。粗加工进刀路线如图2-29所示。图2-29粗加工路线图第82页/共130页3选择合理切削用量加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，切削用量可选大些。具体见表2-25。表表2-25车削外圆锥面加工工艺车削外圆锥面加工工艺第83页/共130页五、编制参考加工程序 1建立工件坐标系 根据工件坐标系建立原则：工件坐标系原点设在右端面与工件轴线交点上。如图2-17所示。2计算基点坐标 本课题，两段圆锥形状相同，采用子程序编程，需计算出P2（P4）点相对P

40、1（P3）点的增量坐标、P3（P5）点相对于P2（P4）点的增量坐标及P6、P7点绝对坐标。具体各点坐标见表2-26。表表2-26基点坐标基点坐标第84页/共130页 3参考程序（见表2-27）表表2-27车削外圆锥参考程序车削外圆锥参考程序第85页/共130页第86页/共130页法那克系统子程序，程序名“O0010”，程序内容见表2-28。表表2-28法那克系统子程序法那克系统子程序西门子系统子程序，程序名“L10SPF”，程序内容见表2-29。表表2-29西门子系统子程序西门子系统子程序第87页/共130页 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）刀具与工件

41、装夹。分别将外圆粗车刀、外圆精车刀、切断刀装夹于刀架T01、T02、T03号刀位，毛坯装夹在三爪自定心卡盘上，伸出60mm，找正并夹紧。4）程序输入。把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。第88页/共130页二、对刀 外圆精车刀采用试切法（通过车端面、车外圆）进行对刀，并把操作得到的数据输入到T02号刀具补偿中；外圆粗车刀和切断刀对刀时，分别将刀位点移至工件右端面和外圆处进行对刀操作，并把操作得到的数据输入到T01、T03号刀具补偿中。第89页/共130页 三、空运行及仿真1.法那克系统 打开程序，选择MEM（自动）工作方式，打开机床锁住开关，按空运行键，按循环启动按钮，观察程序运行情况；若

42、按图形显示键再按数控启动键可进行轨迹仿真，观察加工轨迹。空运行结束后，使空运行及机床锁住功能复位，机床重回参考点。2.西门子系统 选择AUTO自动加工方式，通过数控面板设置空运行和程序测试有效，打开程序，按数控启动键，观察程序运行情况。按右侧扩展软键几次，出现“仿真”软键；按“仿真”软键，再按数控启动键可进行轨迹仿真。空运行和仿真结束后，取消空运行及程序测试有效等设置。第90页/共130页四、零件自动加工及锥度控制打开程序，选择MEM（或AUTO）自动加工方式，调好进给倍率，按数控启动键，进行零件自动加工，加工过程中通过试切和试测方法进行锥度控制。具体方法为：当程序运行至N140程序段，停车测

43、量锥角大小，根据测量结果，调整圆锥大小端直径数值（一般调整比图纸尺寸大的那一端直径），然后运行精加工程序，直至尺寸符合要求为止。第91页/共130页操作注意事项 1）外圆粗、精车刀选择及安装应避免副刀刃与锥面产生干涉。2）切断刀安装应严格按要求进行，防止切断过程中发生干涉而折断刀头。3）外圆精车刀采用试切端面和外圆进行对刀，外圆粗车刀及切断刀对刀时不能再采用切端面对刀，只能将刀位点移近至工件右端面进行对刀，否则会使轴向尺寸产生误差。4）使用刀尖圆弧半径补偿指令，应注意在机床参数中设置该刀具的刀尖圆弧半径值及刀具位置参数。5）车刀刀尖与工件轴线严格等高，否则车出圆锥面会产生双曲线误差。第92页/

44、共130页练习题图2-30练习零件图第93页/共130页课题4 多阶梯轴加工 1.知识目标 掌握法那克系统G71、G70循环指令及应用。掌握西门子系统LCYC95毛坯切削循环指令及应用。会进行编程尺寸的计算。2.技能目标 熟练零件自动加工方法。掌握尺寸控制方法。会使用斯沃数控仿真软件进行仿真练习。第94页/共130页图2-31多阶梯轴加工零件图第95页/共130页知识学习一、编程指令 1.法那克系统外圆、内孔粗加工复合循环指令（G71）（1）指令功能 只需指定粗加工背吃量、精加工余量和精加工路线等参数，系统便可自动计算出粗加工路线和加工次数，完成外圆、内孔表面的粗加工。如图2-33所示。图中A

45、为刀具循环起点，执行粗车循环时，刀具从A点移动到C点，粗车循环结束后，刀具返回A点。图2-33法那克系统外圆粗加工路线第96页/共130页（2）指令格式 G71 Ud Re G71 Pns Qnf Uu Ww N（ns）F S T 从顺序号ns到nf的程序段为A点到B点的运行指令 N（nf）格式中各代号的含义如下：d：每刀背吃刀量，半径值。一般45钢件取12mm,铝件取1.53mm。e：退刀量，半径值。一般取0.51mm。ns：为指定精加工路线的第一个程序段的段号。nf：指定精加工路线的最后一个程序段的段号。u：X方向精加工余量，直径值；一般取左右。加工内轮廓时，为负值。w：Z方向精加工余量，

46、一般取。第97页/共130页（3）指令使用说明 1）粗加工循环由带有地址P和Q的G71指令实现。在ns和nf程序段中指定的F、S、T功能无效，在G71程序段中或前面程序段中指定的F、S、T功能有效。2）区别外圆、内孔；正、反阶梯由X、Z方向精加工余量（u、w）正负值来确定，具体如图2-34所示。3）使用G71指令时，工件径向尺寸必须单向递增或递减。4）调用G71前，刀具应处于循环起点A处，A点位置随加工表面不同而不同。5）顺序号ns到nf之间程序段不能调用子程序。第98页/共130页图2-34前置刀架和后置刀架加工不同表面时u、w正负值情况第99页/共130页 2.法那克系统外圆、内孔精加工循

47、环指令（G70）（1）指令功能 用G71、G73粗车完毕后，用精加工循环指令，使刀具进行AAB的精加工。（2）指令格式 G70 Pns Qnf 其中：nS为指定精加工路线的第一个程序段的段号。nf为指定精加工路线的最后一个程序段的段号（3）指令使用说明 1）在精车循环G70状态下，nS至nf程序中指定的F、S、T有效；当nS至nf程序中不指定F、S、T时，粗车循环（G71、G73）中指定的F、S、T有效。2）G70循环加工结束时，刀具返回到起点并读下一个程序段。3）G70中ns到nf间的程序段不能调用子程序。第100页/共130页3.西门子系统毛坯切削循环指令LCYC95（1）指令功能 LCY

48、C95循环通过调用轮廓子程序获得精加工路线，根据给定的加工参数，可以进行纵向和横向加工及各种内、外表面的粗加工、精加工和综合加工。加工路线如图2-35所示。（2）指令格式 CNAME=“轮廓子程序名”R105=R106=R108=R109=R110=R111=R112=LCYC95其中R105R112为毛坯切削循环参数。循环参数含义见表2-31。图2-35毛坯循环加工路线第101页/共130页表表2-31西门子系统毛坯切削循环参数含义西门子系统毛坯切削循环参数含义第102页/共130页R105为加工方式参数，可确定以下加工方式：纵向加工/横向加工内部加工/外部加工粗加工/精加工/综合加工 纵向

49、加工时进刀总是在横向坐标轴方向进行；横向加工时进刀则在纵向坐标轴方向；综合加工指先粗加工再精加工。R105为各数值时表示的加工方式见表2-32。表表2-32切削加工方式切削加工方式第103页/共130页（3）指令使用说明 1）可以在任意位置调用此循环，但应保证刀具运行到循环起点不发生碰撞。2）直径编程G23指令必须有效。3）执行毛坯循环必须要有两个程序。一个是具有调用循环的程序，一个是轮廓定义子程序。4）毛坯径向尺寸必须单向递增或单向递减才可以调用此循环。5）系统中必须已装入文件SGUDDEF。6）程序嵌套中至多可以从第三级程序界面中调用此循环（两级嵌套）。第104页/共130页二、加工工艺分

50、析 1.编程尺寸处理 单件小批量生产，为便于控制零件轮廓尺寸精度要求，编程时常取极限尺寸的平均值作为编程尺寸，即：第105页/共130页例1：如图2-36所示，计算50、30外圆的编程尺寸。图2-36编程尺寸计算图例解：50的编程尺寸=30的编程尺寸=第106页/共130页2.工、量、刃具选择（1）工具选择：铝棒装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正，其它工具见表2-33。（2）量具选择：长度尺寸选用游标卡尺测量、外圆选用外径千分测量；圆锥面用万能角度量角器测量，粗糙度用粗糙度样板比对，具体规格见表2-33。（3）刀具选择：加工材料为硬铝，选用硬质合金外圆车刀进行粗、精车，并分别置于T01、T0