数控加工程序编制-数控车-4阶梯轴程序编制

数控加工程序编制--车削编程

(FANUC0i)任务三：阶轴轴的数控加工程序编制工作任务编制程序，仿真加工生产类型：中批毛坯：φ40×120材料45钢学习目标最终目标：能够熟练的编写阶梯轴类零件的数控加工程序。促成目标：1．会循环切除余量走刀路线的确定；2．会选择加工内凹轮廓的刀具；3．会应用复合固定循环指令G70/G71/G72/G73编程指令编制数控加工程序；相关知识分析零件图，找结构特点，技术要求找类似结构件的加工方案（加工顺序、走刀路线、刀具）、编程方案外圆表面的典型加工工艺路线浏览G功能，了解与刀具运动有关的指令有哪些？哪些指令可用于加工外轮廓？各有什么特点？学习复合循环指令G71\G72\G73\G70的格式及应用进一步学习指令中各参数的含义、注意事项及使用范围看例题，弄清楚指令的应用。继续学习刀尖圆弧半径补偿指令G41\G42\G40的应用寻找更多的工艺方案和编程方案，分析比较各方案。数控车床上加工过程：调头对刀可转位车刀的种类类型主偏角适用机床外圆车刀900、500、600、750、450普通车床和数控车床仿形车刀930、107.50仿形车床和数控车床端面车刀900、450、750普通车床和数控车床内圆车刀450、600、750、900、910、930、950、107.50普通车床和数控车床切断车刀普通车床和数控车床螺纹车刀普通车床和数控车床切槽车刀普通车床和数控车床选择刀片形状

1）刀尖角

刀尖角的大小决定了刀片的强度。在工件结构形状和系统刚性允许的前提下，应选择尽可能大的刀尖角。通常这个角度在35o到90o之间。

R型圆刀片，在重切削时具有较好的稳定性，但易产生较大的径向力。刀片强度渐增，振动趋于升高2)刀片形状的选择刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。A、正三角形刀片可用于主偏角为600或900的外圆车刀、端面车刀和内孔车刀。特点：刀尖角小、强度差、耐用度低、只宜用较小的切削用量。B、正方形刀片的刀尖角为900优点：强度和散热性能均有所提高，通用性较好。主要用于主偏角为450、600、750等的外圆车刀、端面车刀和镗孔刀。C、正五边形刀片的刀尖角为1080，优点：强度、耐用度高、散热面积大。缺点：切削时径向力大，只宜在加工系统刚性较好的情况下使用。D、菱形刀片和圆形刀片主要用于成形表面和圆弧表面的加工不同主偏角车刀车削加工示意图刀具与工件干涉加工凹形槽轮廓表面时，若主、副偏角选得太小，会导致加工时刀具主后刀面、副后刀面与工件发生干涉，因此，必要时需作图检验。轴向粗车复合循环(G71)该指令适用于用圆柱棒料粗车阶梯轴的外圆或内孔需切除较多余量时的情况。指令格式为：G71U(d)R(e)；G71P(ns)Q(nf)u(△u)w(△w)F(△f)s(△s)T(t)；N(ns)……；……S(s)F(f)；：：N(nf)……；G71循环指令中各项之意义说明如下：

d：每次切削背吃刀量，即x轴向的进刀，深度以半径值表示，一定为正值；e：每次切削结束的退刀量；ns：精车开始程序段的顺序号；nf：精车结束程序段的顺序号；△u：x轴方向精加工余量，以直径值表示；△w：z轴方向精加工余量；△f：粗车时的进给量；△s：粗车时的主轴功能t：粗车时所用的刀具s：精车时的主轴功能；f：精车时的进给量。注意事项在使用G71进行粗车循环时只有含在G71程序段中的或前面程序段中指定

的F、S、T功能才有效；而包含在ns～nf程序段中的F、S、T功能，只对精车循环有效，对粗车循环无效。用循环指令前，刀具必须先定位至循环起点；当循环加工结束时，刀具返回到循环起点。当使用G71指令粗车内孔轮廓时，须注意△u为负值精车开始程序段只能用G00或G01指令，且不可有Z轴方向移动指令。零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少，即不允许有内凹的轮廓外形。

精加工循环指令(G70)当用G71、G72、G73指令粗车工件后，用G70指令精车循环，切除粗加工留得余量。指令格式为：G70P(ns)Q(nf)；其中：ns：开始精车程序段号；nf：完成精车程序段号。

循环结束时，刀具返回到循环起点。粗车刀1号，精车刀2号，刀尖半径为0．6mm。精车余量x轴为0.2mm，Z轴为0.05mm。粗车的切削速度为150m/min，精车为180m/min。粗车的进给量为0.2mm/r，精车为0.07mm/r。粗车时每次背吃刀量为3mm。外轮廓加工：循环起点X坐标≥毛坯直径径向粗车复合循环(G72)此指令用于当直径方向的切除余量比轴向余量大时。指令格式为：G72w(△d)R(e)；G72P(ns)Q(nf)U(△u)w(△w)F(△f)S(△s)T(t)；N(ns)……；……S(s)F(f)；：：N(nf)……；除了是平行于X轴切削加工外，本循环与G71相同。零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少仿形粗车循环(G73)

G73指令用于零件毛坯已基本成型的铸件或锻件的加工。铸件或锻件的形状与零件轮廓相接近，这时若仍使用G71或G72指令，则会产生许多无效切削而浪费加工时间。

对零件轮廓的单调性则没有要求。指令格式为：G73U(△i)W(△k)R(d)；G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(△F)S(△s)T(t)；N(ns)…………；…………s(s)F(f)；：：N(nf)…………；例如：按单边计算：锻件毛坯总余量7，精加工余量0.4mm，粗加工余量=7-0.4=6.6mm，分3次切削：6.6/3=2.2，粗加工总退刀量=6.6-2.2=4.4mm。

△i(x轴退刀距离)=(x轴粗加工余量)一(每一次切削深度)△k(z轴退刀距离)=(z轴粗加工余量)一(每一次切削深度)指令中各项的含义说明如下：△i：x轴方向退刀距离和方向，以半径值表示，当向+x轴方向退刀时，该值为正，反之为负；△k：z轴方向退刀距离和方向，当向+z轴方向退刀时，该值为正，反之为负；d：粗切削次数。其余各项含义与G71相同。△i及△k为第一次车削时退离工件轮廓的距离及方向，确定该值时应参考毛坯的粗加工余量大小，以使第一次走刀车削时就有合理的切削深度，计算方法如下：△i(x轴退刀距离)=(x轴粗加工余量)一(每一次切削深度)△k(z轴退刀距离)=(z轴粗加工余量)一(每一次切削深度)X轴方向的加工余量为4mm(半径值)，Z轴方向为4mm，粗加工次数为2次。1号为粗车刀，2号为精车刀，X轴方向精车余量为0.2mm，Z轴方向为0.05mm。注意事项——防止过切粗加工不执行刀具半径补偿G73加工凹槽时：轴向加工余量应为0；径向余量应该较大。刀尖圆弧半径应该较小数控车削用量推荐表主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度c(m/min)选取。式中：vc————切削速度D——工件直径(mm)。主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值。普通精度轧制件用于轴类（零件的数控车削加工余量模锻毛坯用于轴类零件的数控车削加工余量计划进行零件工艺分析→制定工艺→编制零件数控加工程序→仿真加工（1）机床的选择：选用FANUC0i-TC数控系统数控车床。（2）毛坯的的选择：棒料φ40×120。（3）夹具的选择：三爪卡盘。（4）刀具的选择：外圆车刀2把。（5）利用G71/G70/G73/G42/G40编制程序（6）采用试切法对刀完成坐标系设置操作及刀具补偿参数的设置，进行仿真加工。实施2填写数控加工工序卡4填写数控加工程序单3绘制数控加工走刀路线图1工艺分析5仿真加工6填写记录单1)分析加工图纸。

2)确定装夹方案3)分析走刀路线及工步顺序。4)选择刀具。5)确定切削用量。6)制定加工工艺。尺寸精度形位精度表面粗糙度结构分析精度分析材料分析技术要求分析工艺分析生产类型：中批毛坯：φ40×120材料45钢数控加工工序卡序号工艺内容刀具号补偿号刀具名称规格刀尖半径主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm123456数控加工走刀路线图车端面精车左端精车右端基点坐标——CAD软件

基点ABCD坐标值11.886,-3.30235,-38.66626.420,-60.94625,-85工件坐标系原点工件右端面中心ABCD数控加工程序清单加工程序程序注释左端:(G54)根据平均尺寸编程数控加工程序清单加工程序程序注释右端:(G55)加工步骤1）开机；2）回参考点：先回X，后回Z3）导入程序；4）轨迹模拟，编辑与程序调试；（模拟顺序G54/G55/G54或G55/G54）5）装夹工件；6）安装刀具，设置刀尖圆弧半径补偿；7）对刀:两把刀调头对刀G54、G55或T0101、T0103，建立工件坐标系，设置刀具长度补偿（记录数据）8）运行程序加工工件；9）测量。数控程序管理

按机床面板“编辑”按钮此时已进入编辑状态按数控系统面板PROG按钮CRT界面转入编辑页面显示数控程序目录按[LIB]（软键），数控程序名列表显示在CRT界面上

选择一个数控程序输入“Ox”(x为数控程序目录中显示的程序号)按[O检索]（软键），系统开始搜索，搜索到后“OX”显示在屏幕首行程序号位置，NC程序将显示在屏幕上。删除一个数控程序输入“Ox”(x为要删除的数控程序在目录中显示的程序号)

按键，程序即被删除。删除全部数控程序利用MDI键盘输入“O-9999”，按键，全部数控程序即被删除。记录单车端面Z坐标（工件坐标）车外圆X直径工件坐标系X（机械坐标）Z（机械坐标）右端(G54)(G54)左端（测量的实际长度-零件长度）(G55)(G55)G54对刀记录表记录单刀补号XZRT0102刀补设置界面记录单报警记录

记录员签名______尺寸测量记录

记录员签名______问题分析及解决记录记录员签名______检查1．加工前，轨迹模拟检验程序、检查工件坐标系建立正确与否、检查各把刀的刀补值正确与否。2．在工件加工过程中，要注意以下几项内容检查：（1）工件加工前，必须再次检查空运行是否已经取消。（2）工件首次加工时，正常切削工件前，必须用单段方式运行程序，且检查一段运行一段。切入工件而且切削正常后，方可取消单段运行方式。3．加工完后，看工件的形状是否正确、测量尺寸是否合格总结、评价与提升问题评价拓展进一步思考整理实训报告预习问题倒角尺寸不正确——刀尖半径补偿不正确长度22不正确——换毛坯后没有Z向对刀，且没有切端面的程序X递减段的圆弧半径均不正确——粗加工时产生了过切圆柱与圆弧过渡部分产生了飞边——两端均未切向切出评价自我评价教师评价数控系统的编程指令是基础指令格式与应用是重点数控车削加工是难点批量生产，需加车端面程序，这样试切成功之后，换毛坯，则不需重新对刀。拓展一工件毛坯尺寸：Φ28×53拓展二材料45钢生产类型：大批大量G73不合适，G71无B功能G71：暂不加工凹槽；凹槽分层加工，然后沿凹槽轮廓（留精加工余量）加工；用基本指令加刀尖圆弧半径补偿精加工整个外轮廓。注意：1。规范绘制走刀路线图，求基点坐标；2。切削刃的长度大于点3到倒角边缘的半径距离。拓展三

要求：不使用复合循环指令（选购功能），编制手柄程序，仿真加工。

方法一：使用基本指令或单一固定循环指令（基本功能）及子程序。

方法二：改变刀具X方向偏置值，调用子程序。

方法三：……使用基本指令、单一固定循环指令及子程序宇龙仿真斯沃仿真与G73类似。但起点后退量=精加工余量+（粗加工次数-1）×背吃刀量×2（相对于图中的起点）起点后退量=精加工余量+粗加工次数×背吃刀量×2（相对于轮廓）起点后退量=精加工余量+（粗加工次数-1）×背吃刀量×2（相对于轮廓）本例中的子程序X方向必须是增量编程，Z方向可绝对编程也可增量编程子程序的第一个程序段的起点与最后一个程序段的目标点相差2倍背吃刀量6个7个6个程序又分主程序和子程序。CNC通常都是按主程序运行。但是，当遇到主程序中“调用子程序”的命令时，便由主程序控制。当遇到子程序中“返回主程序”的命令时，便又将控制返回主程序。子程序的使用场合和使用的目的：当一个程序中有固定加工操作或重复出现的形状时可通过将这部分操作或形状编为子程序，事先输入到程序中，在主程序中调用以简化编程。子程序的结构特点：子程序必须有一程序号，且以M99作为子程序的结束指令子程序用M98调用，M99从子程序中返回。子程序可以嵌套四重。调用子程序格式例如：M98P46666；(表示连续调用四次06666子程序)主程序调用同一子程序执行加工，最多可执行999次

以FANUC0I系统子程序指令，加工工件上的3个槽。分别编制主程序和子程序如下：主程序

O4014;G54T0101;G97S1200M03;M08;G00X30.0Z0;M98P35555;(调用子程序05555执行四次，切削3个凹槽)

X150.0Z200.0;M30;子程序O5555;W-10.0;G01X21.9805F0.07;G00X30.0;M99;拓展四工艺方案拓展五—宏程序编制带有非圆曲线的手柄的程序提示：可使用宏程序用户宏程序是FANUC数控系统及类似产品中的特殊编程功能。一组以子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序；调用宏程序的指令称为“用户宏程序指令”，或宏程序调用指令（简称宏指令）。宏程序与普通程序相比较，普通程序的程序字为常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和适用性。而在用户宏程序的本体中，可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理。通过使用宏程序能执行一些有规律变化（如非圆二次曲线轮廓）的动作。FANUC系统的变量由符号＃和变量序号组成，如：＃I（I=1，2,3，…，例如＃1，＃100，＃500等）。将跟随在地址符后的数值用变量来代替的过程称为引用变量，例如“G01X＃100Y-＃101F102；”，当＃100＝80.0、＃101＝50.0、＃102=60时，上式即表示为“G01X80.0Y-50.0F60；”1.宏程序中的变量表示2.宏程序变量的种类①公共变量：分为全局变量和局部变量。全局变量是在主程序和调用的各用户宏程序内都有效的变量，序号为#50～#199；局部变量仅在主程序和当前用户宏程序内有效，当前局部变量的序号为#0～#49，其它层变量序号为#200～#599。②

系统变量：系统变量为有固定用途的变量，它的值决定系统的状态，包括刀具偏置变量、接口的输入/输出信号变量、位置信号变量等,序号为#600以后。③常量宏程序中常量主要有三个：PI—圆周率、TRUE—条件成立（真）、FALSE—条件不成立（假）。变量分为局部变量、公共变量(全局变量)和系统变量三种。局部变量(#1～#33)是在宏程序中局部使用的变量。当宏程序P调用宏程序Q而且都有变量#1时，由于变量#1服务于不同的局部，所以P中的#1与Q中的#1不是同一个变量，因此可以赋予不同的值，且互不影响。公共变量(#100～#149、#500～#549)贯穿于整个程序过程。同样，当宏程序M调用宏程序N而且都有变量#100时，由于#100是全局变量，所以M中的#100与N中的#100是同一个变量。系统变量是指有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量包括刀具偏置值变量、接口输入与接口输出信号变量及位置信号变量等。宏程序编程中通常使用局部变量和公共变量。3.运算符（1）算术运算符算术运算符包括+、-、*、/。（2）条件运算符条件运算符包括EQ（＝）、NE(≠)、GT（＞）、GE（≥）、LT（＜）、LE（≤）。（3）逻辑运算符逻辑运算符包括AND（与）、OR(或)、NOT（非）。（4）函数函数包括SIN（正弦）、COS(余弦)、TAN（正切）、ATAN（反正切-90°～90°）、ABS（绝对值）、INT（取整）、ATAN2（反正切-180°～180°）、SIGN（取符号）、SQRT（平方根）、EXP（指数）。

4.语句表达式1）赋值语句格式：宏变量=常数或表达式把常数或表达式的值送给一个宏变量称为赋值。例如：#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180];#3=120.0;（2）条件判别语句格式1：IF条件表达式…条件成立（真）ELSE…条件不成立（假）ENDIF格式2：IF条件表达式…条件成立（真）ENDIF（3）循环语句格式：WHILE条件表达式…条件成立（真）ENDW（4）调用方式宏程序的调用方式类似于调用子程序，即同样采用M98调用，采用M99结束。但在宏程序时，应给出所需要的参数值。（二）用宏程序加工抛物线曲面例题：编制图示非圆曲线的程序将本例中的非圆曲线分成120条线段后，用直线进行拟合，每段直线在Z轴方向的间距为0.lmm。如图2-12所示，根据曲线公式，以Z坐标作为自变量，X坐标作为因变量，Z坐标每次递减0.lmm,计算出对应的X坐标值为“”（直径量）。由于G71指令中不能包含宏程序，因此粗加工该曲线时，以R12的圆弧代替该曲线，用圆弧代替曲线时应注意保证有足够的精加工余量。精加工时再采用宏程序或参数进行编程，宏程序或参数编程时使用以下变量进行运算：＃101非圆曲线中的Z坐标值，初始值为0；＃102非圆曲线中的X坐标值（直径量），初始值为0。1.编程思路2.参考程序主程序：T0101;S500M03;G00X35.0Z0;G01X-1.0;X26.;Z2.0;G71U1.0R0.5;粗加工轮廓部分G71P10Q20U0.4W0.2;N10G00X0Z0;G03X24.0Z-12.0R12.0;N20G00X30.0;M98P0002调用宏程序G00X100.0Z100.0;M05;M30;子程序O0002;#101=0;Z坐标变量N100#102=SQRT[-#101*12.0]*2;对应的X坐标变量G01X#102Z#101F0.1;直线拟合曲线#101=#101-0.1;Z坐标增量为－0.10mmIF[#101GE-12.0]GOTO100;条件判断G00X30.0;M99;（三）用宏程序加工椭圆曲面

例题：编制图示椭圆曲线的程序1.编程思路将本例中的非圆曲线分成200条线段后，用直线进行拟合，每段直线在Z轴方向的间距为0．1mm。如图2—15所示，根据曲线公式，以Z坐标作为自变量，X坐标作为因变量，Z坐标每次递减0．1mm，计算出对应的X坐标值。宏程序编程时使用以下变量进行运算：#1非圆曲线公式中的Z坐标值，初始值为20；#2非圆曲线公式中的X坐标值(半径量)，初始值为0；#3非圆曲线在工件坐标系中的Z坐标值，其值为#101—20·0；#4非圆曲线在工件坐标系中的x坐标值(直径量)，其值为#2×22.参考程序精加工程序O5T0101;S500M3;G0X0Z50.0G42G1Z10.0;G1Z0;#1=20.0;N100#2=9.0*SQRT[400.0-#1*#1]/20.0;#3=#1-20.0;#4=#2*2.0;G01X#4Z#3F0.1;#1=#1-0.1;IF[#1GE0]GOTO100;G01X30.0;G0X100.0Z100.0;M05;M30;斯沃仿真结果宇龙仿真结果问题及思考1.加工凹槽时，选择刀具时应如何避免刀具的副后刀面与工件干涉？2.G71/G72/G73分别适用什么场合？3.在哪个程序段建立刀尖圆弧半径补偿？在哪个程序段取消刀尖圆弧半径补偿？4.G71/G72/G73指令为什么能简化程序？5.应用G73指令加工凹槽时如何防止过切？实训报告每小组写1份，雷同者全部0分纸张统一A4纸内容：实训课题——曲面轴的程序编制班级、小组、组长、成员时间：2009.12.10～2009.12.16地点：CAD/CAM实训室（268机房）、多媒体教室分工一、课题要求：1．掌握加工凹槽时刀具的选择2．掌握调头对刀3．掌握刀具补偿的应用4．掌握指令G71/G72/G73/G70的格式及应用,曲面轴的数控加工程序编制5．掌握输入、编辑程序、调试程序