數(shù)控機(jī)床操作加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)（第二版） 課件 項(xiàng)目三 任務(wù)3：數(shù)控車削外圓的程序編寫

數(shù)控機(jī)床操作加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三數(shù)控車床的編程技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)3數(shù)控車削外圓的程序編寫任務(wù)目標(biāo)1.掌握數(shù)控車床程序編寫步驟。2.掌握錐度的計(jì)算方法。3.掌握數(shù)控車床外圓程序的編寫方法。4.認(rèn)識外圓加工刀具。5.培養(yǎng)學(xué)生對外圓加工的工藝分析能力，養(yǎng)成思慮周全、細(xì)致縝密的職業(yè)素養(yǎng)。相關(guān)知識

數(shù)控程序編制（又稱數(shù)控編程），是指編程人員根據(jù)零件圖樣和工藝文件的要求，編制出可在數(shù)控車床上運(yùn)行，以完成規(guī)定加工任務(wù)的一系列指令的過程，即將零件圖紙上的工程語言轉(zhuǎn)變成機(jī)床所能識別的加工語言。一、數(shù)控程序編制步驟一般數(shù)控編程步驟如下：1.分析零件圖樣和工藝要求分析零件圖樣和工藝要求的目的是為了確定加工方法、制定加工計(jì)劃、以及確定與生產(chǎn)組織有關(guān)的問題，此步驟的內(nèi)容包括：1）確定該零件安排在哪類或哪臺數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工；2）采用何種夾具及裝夾方法？3）確定采用何種刀具或采用多少把刀具來完成零件的加工；4）確定加工路線，即選擇對刀點(diǎn)、程序起點(diǎn)（又稱加工起點(diǎn)，加工起點(diǎn)常與對刀點(diǎn)重合）、走刀路線等；5）確定切削深度、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù)；6）確定加工過程中是否需要提供冷卻液、是否需要換刀、何時(shí)換刀等。2.數(shù)值計(jì)算

根據(jù)零件圖樣幾何尺寸，計(jì)算零件輪廓數(shù)據(jù)，或根據(jù)零件圖樣和走刀路線，計(jì)算刀具運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)。數(shù)值計(jì)算的最終目的是為了獲得編程所需要的所有相關(guān)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。3.編寫加工程序單

在完成以上兩個(gè)步驟后，即可根據(jù)已經(jīng)確定的加工方案及數(shù)值計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)，按照數(shù)控系統(tǒng)要求的程序格式和代碼格式編寫加工程序。編程者除了要了解所用數(shù)控車床及系統(tǒng)的功能、熟悉程序指令外，還應(yīng)具備與機(jī)械加工有關(guān)的工藝知識，才能編制出正確、實(shí)用的加工程序。4.將程序輸入到CNC中

程序單完成后，編程人員或機(jī)床操作者可以通過CNC機(jī)床操作面板，在EDIT方式下，將程序信息輸入到CNC系統(tǒng)程序存儲器中。5.程序校驗(yàn)

編制好的加工程序，在正式用于生產(chǎn)加工前，必須進(jìn)行程序運(yùn)行檢查。在某些情況下，還需要做零件試加工檢查。根據(jù)檢查結(jié)果，對程序進(jìn)行修改和調(diào)整，檢查、修改、再檢查、再修改……往往要多次反復(fù)進(jìn)行，直到獲得完全滿足加工要求的程序?yàn)橹埂?.外圓車刀的種類1）根據(jù)加工方式不同，外圓車刀可分為外圓左偏粗車刀、外圓左偏精車刀、外圓右偏粗車刀、外圓右偏精車刀，刀具形狀如圖3-3-3所示。外圓右偏粗車刀外圓左偏粗車刀外圓左偏精車刀外圓右偏精車刀圖3-3-3外圓車刀二、外圓車刀2）根據(jù)刀具刀片角度不同分類（1）主偏角Kr=95°該車刀主要用于外圓及端面的半精加工及精加工，其刀片為菱形，通用性好，如圖3-3-4所示。

（2）主偏角Kr=45°45°主偏角車刀主要用于外圓及端面車削，主要用于零件粗加工，其刀片為四方形，所以可以轉(zhuǎn)位八次，經(jīng)濟(jì)性好，如圖3-3-5所示。

（3）主偏角Kr=75°75°主偏角車刀只能用于外圓粗車削，其刀片為四方形，所以可以轉(zhuǎn)位八次，經(jīng)濟(jì)性好，如圖3-3-6所示。

（1）（2）

（4）主偏角Kr=93°93°主偏角車刀，其刀片為D形刀片，刀尖角為55°，刀尖強(qiáng)度相對較弱，所以該車刀主要用于仿形精加工，如圖3-3-7所示。

（4）主偏角Kr=90°90°主偏角車刀只能用于外圓粗精車削，其刀片為三角形，切削刃較長，刀片可以轉(zhuǎn)位六次，經(jīng)濟(jì)性好，如圖3-3-8所示。2.刀具大小選擇1）盡可能選擇大的刀具，因?yàn)榈毒叽髣t剛性高，刀片不易斷，可以采用大的切削用量，提高加工效率，保證加工質(zhì)量。2）根據(jù)加工的背吃刀量選擇刀具，背吃刀量越大，刀具剛性越大。3）根據(jù)工件大小選擇刀具，工件大的選大的刀具，反之選擇小的刀具。2.數(shù)控車床外圓車刀的安裝

數(shù)控車床車刀安裝得正確與否，將直接影響切削能否順利進(jìn)行和工件加工質(zhì)量。安裝車刀時(shí)，應(yīng)注意下列幾個(gè)問題：

（1）車刀安裝在刀架上，伸出部分不宜太長，伸出量一般為刀桿高度的1-1.5倍。伸出過長會使刀桿剛性變差，切削時(shí)易產(chǎn)生振動，影響工件的表面粗糙度。

（2）數(shù)控車床車刀墊鐵要平整，數(shù)量要少，墊鐵應(yīng)與刀架對齊。車刀至少要用兩個(gè)螺釘壓緊在刀架上，并逐個(gè)輪流擰緊。

（3）數(shù)控車床車刀刀尖應(yīng)與工件軸線等高，否則會因基面和切削平面的位置發(fā)生變化，改變車刀工作時(shí)的前角和后角的數(shù)值。1.快速點(diǎn)定位—G00指令1）功能使刀具從當(dāng)前位置快速移動到終點(diǎn)位置，一般用于空行程運(yùn)動，既可以單坐標(biāo)運(yùn)動，也可以兩個(gè)坐標(biāo)同時(shí)運(yùn)動。2）格式G00X（U）_Z（W）_；三、小余量臺階軸零件程序編制3）格式說明X、Z:刀具每次移動的終點(diǎn)坐標(biāo)值（絕對坐標(biāo)）U、W:刀具每次移動的終點(diǎn)坐標(biāo)相對于起點(diǎn)坐標(biāo)差值（相對/增量坐標(biāo)）4）走刀軌跡，如圖3-3-9所示。5）刀具從A點(diǎn)快速定位到B點(diǎn)的加工程序?yàn)椋孩賆、Z兩個(gè)坐標(biāo)同時(shí)走刀：G00X38Z2；（絕對坐標(biāo)）或G00U-62W-98；（相對/增量坐標(biāo)）②單坐標(biāo)走刀：先Z向走刀，再X向走刀，如上圖3-3-2所示第②種走刀軌跡，加工程序指令如下：G00Z2；（絕對坐標(biāo)）或G00W-98；（相對/增量坐標(biāo)）G00X38；（絕對坐標(biāo)）或G00U-62；（相對/增量坐標(biāo)）③單坐標(biāo)走刀：先X向走刀，再Z向走刀，如上圖3-3-2所示第③種走刀軌跡，加工程序指令如下：G00X38；（絕對坐標(biāo)）或G00U-62；（相對/增量坐標(biāo)）G00Z2；（絕對坐標(biāo)）或G00W-98；（相對/增量坐標(biāo)）6）注意事項(xiàng)（1）X（U）、Z（W）為指定終點(diǎn)坐標(biāo)值，X、Z一般為絕對坐標(biāo)值，U、W為增量坐標(biāo)值，即刀具所到達(dá)的終點(diǎn)相對于起點(diǎn)的位移量（坐標(biāo)差值）。（2）在數(shù)控加工程序中可用絕對坐標(biāo)編寫加工程序，也可用增量坐標(biāo)編寫加工程序，也可用絕對坐標(biāo)和增量坐標(biāo)混合編程，根據(jù)實(shí)際情況選擇編程方式。（3）G00指令不需指定進(jìn)給速度，其進(jìn)給速度由參數(shù)設(shè)定，受快速倍率的控制。（4）G00指令中單獨(dú)指定X或Z軸時(shí)，刀具沿該軸運(yùn)動，如果同時(shí)指定X、Z軸時(shí)，在不同的數(shù)控系統(tǒng)中，刀具從當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的軌跡可能為直線，也可能為折線，刀具將先以1：1步數(shù)兩坐標(biāo)聯(lián)動，然后單坐標(biāo)運(yùn)動，編程時(shí)可采用單軸移動以防止干涉。（5）G00指令是指刀具在非加工狀態(tài)下的快速移動，一般用于刀具快速靠近工件和遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動，這時(shí)進(jìn)給速度F對G00指令無效。（6）G00指令為模態(tài)代碼，可由G01、G02、G03或G32指令注銷。2.直線插補(bǔ)指令—G01指令1）功能G01指令可將刀具按指定的進(jìn)給速度沿直線移動到所需位置，一般做直線切削加工運(yùn)動，既可單坐標(biāo)（階梯軸）運(yùn)動，又可兩坐標(biāo)（錐面）同時(shí)插補(bǔ)運(yùn)動。2）格式G01X（U）_Z（W）_F_；3）格式說明X、Z:刀具每次移動的終點(diǎn)坐標(biāo)值（絕對坐標(biāo)）U、W:刀具每次移動的終點(diǎn)坐標(biāo)相對于起點(diǎn)坐標(biāo)差值（相對/增量坐標(biāo)）4）走刀軌跡，如圖3-3-11所示。

5）根據(jù)圖3-3-1要求，要完成Φ38，長度為35的臺階軸加工，刀具走到軌跡如圖3-3-11所示，刀具從B點(diǎn)沿直線插補(bǔ)到C點(diǎn)的加工程序?yàn)椋篏01X38Z-35F0.2；（絕對坐標(biāo)）G01U0W-37F0.2；（相對/增量坐標(biāo)，U0可以省略不寫）6）注意事項(xiàng)

（1）X（U）、Z（W）為指定終點(diǎn)坐標(biāo)值。F為進(jìn)給速度，單位由G98、G99指令來指定，如用G98指令指定則F的單位為mm/min,如用G99指令指定則F的單位為mm/r。

（2）G01指令的實(shí)際進(jìn)給速度由F指定的值來設(shè)定，在實(shí)際加工中也可以通過進(jìn)給倍率控制，如圖3-3-12所示。F是模態(tài)值，如果不改變的話可以省略不寫。F實(shí)際進(jìn)給速度=F設(shè)定進(jìn)給速度X進(jìn)給倍率。（3）G01指令為模態(tài)代碼，可由G00、G02、G03或G32指令注銷。3.完整加工程序如下：O0331；（程序號）G97S600M03

G99F0.2

T0101；主運(yùn)動

進(jìn)給運(yùn)動

刀具G00X38Z2；（刀具快速定位靠近工件）G01X38Z-35；（刀具沿Z軸車削Φ38X35的臺階軸）G01X41Z-35；（刀具沿X軸退刀至Φ41處）G00X41Z2；（刀具沿Z軸退刀至端面2mm處）G00X36Z2；（刀具沿X軸進(jìn)刀至Φ36）G01X36Z-20；（刀具沿Z軸車削Φ36X20的臺階軸）G01X38Z-20；（刀具沿X軸退刀至Φ38處）G00X100Z100；（刀具沿X軸、Z軸同時(shí)退刀）M30；（程序結(jié)束并返回）%

注：由于G00、G01指令是模態(tài)代碼，它除了在本段程序中有效，在沒有新的同組別代碼替代的話，將一直有效，所以在下一個(gè)程序段中如果用的是同一種功能，可以省略不寫。如果下個(gè)坐標(biāo)沒有改變的話，在下一個(gè)程序段中也可以省略不寫。以上程序段可簡寫為：O0331；G97S600M03G99F0.2T0101；G00X38Z2；G01Z-35；X41；G00Z2；X36；G01Z-20；X38；G00X100Z100；M30；%如圖3-3-13所示零件圖紙，已知毛坯為Φ45mmX100mm的45#鋼，要求使用G00、G01指令完成零件的程編制與加工。圖3-3-13小余量錐面零件圖四、小余量錐面零件程序編制程序編制步驟如下：1.分析零件圖樣和工藝要求1）從圖3-3-13可以看出該零件為軸類零件，選擇在數(shù)控車床上進(jìn)行加工；2）在數(shù)控車床上使用三爪卡盤裝夾工件，四工位刀架安裝刀具。3）從圖3-3-13可以看出該零件加工精度要求較低，只需要選擇1把90度外圓車刀并安裝在1號刀位，就可以完成零件的加工；4）加工路線選擇如下：（1）對刀建立工件坐標(biāo)系，將工件坐標(biāo)系設(shè)在工件的右端面與主軸軸線的交點(diǎn)處。（2）定位點(diǎn)或刀具的起刀點(diǎn)設(shè)置在X坐標(biāo)為42mm、Z向靠近工件端面2-5mm的位置，取X42Z2，如圖3-3-14所示。圖3-3-14起刀點(diǎn)設(shè)置（3）加工直徑Φ42mm，長40mm的軸，如圖3-3-15所示。圖3-3-15加工Φ42X40軸（4）加工直徑Φ38mm，長30mm的軸，如圖3-3-16所示。圖3-3-16加工Φ38X30軸（5）加工錐面，如圖3-3-17所示。

圖3-3-17加工錐面5）確定切削深度、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù)；6）由于零件加工余量較少，可以不使用冷卻液。2．?dāng)?shù)值計(jì)算3．加工程序如下O0336；G97S600M03G99F0.2T0101；G00X42Z2；G01Z-40；X45；G00Z2；X38；G01Z-30；X40；G00Z2；X34；G01Z0；X38Z-20；G00X100Z100；M30；%4.將程序通過控制面板輸入到CNC中，如圖3-3-18所示。

圖3-3-18加工程序5.程序校驗(yàn)運(yùn)行數(shù)控加工程序，模擬仿真加工，根據(jù)模擬軌跡判斷加工路線是否正確，是否存在干涉現(xiàn)象，如圖3-3-19所示。圖3-3-19程序校驗(yàn)任務(wù)實(shí)施

1.根據(jù)圖3-3-2圖紙要求