项目二轴类零件的典型表面数控车削加工和数控机床编程及加工

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工任务2-2端面及阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工

项目二轴类零件的典型表面数控车削加工全国高职高专规划教材技能型紧缺人才培养及“双证制”教改教材国家示范性高职院校建设项目成果中国电子教育学会推荐教材

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工任务目标：（1）掌握数控车床仿真软件的基本功能与操作。（2）掌握数控车床工件坐标系的设定。（3）掌握数控车床的常用指令及编程方法。任务引领：制定如图2-1所示车削零件的数控加工刀具及加工工序卡，并编写精加工程序。图2-1简单型面加工零件图2.1.1坐标系及坐标方向

一、标准坐标系

数控车床的坐标系是以径

向为Ｘ轴方向，纵向为Ｚ轴方向。

指向主轴箱的方向为Ｚ轴的负方

向，而指向尾座的方向为Ｚ轴的

正方向。Ｘ轴是以操作者面向的

方向为Ｘ轴正方向。故，根据右

手法则，Ｙ轴正方向指向地（数

控车床编程中不涉及Y轴坐标）。

数控车床坐标系如右图（后置刀

架）所示。上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工二、机床坐标系

机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械挡块决定，不能随意改变。

三、工件坐标系

１、工件原点

编制加工程序的基准点（零点）称为

工件原点。数控车床的工件原点一般定为

零件精加工右端面与轴心线的交处。

２、工件坐标系

以程序原点为原点，所构成的坐标系称为工件坐标系。XZ上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工2.1.2基本编程指令

一、编程常识：

1、程序的构成

在数控装置中，程序的记录是由程序号来辩别的，调用某个程序可通过程序号来调出，编辑程序也要首先调出程序号。程序号由字母“O”接4位数（1～9999）表示。

程序编号方式为：O

；

2、程序段的构成

程序段的构成主要是由程序段序号和各种功能指令构成的：

NGX（U）Z（W）FMST；

其中，N为程序段序号；上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工

G

为准备功能；

X（U）

Z（W）

为工件坐标系中X、Z轴移动终点位置；

F

为进给功能指令；

M

为辅助功能指令；

S

为主轴功能指令；

T

为刀具功能指令。

3、坐标的选取：

绝对坐标：X、Z

相对坐标：U、W

注：

X、Z与U、W在一个程序段内可以混用

X方向坐标值使用直径值上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工

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任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工二、工件坐标系设定

具有参考点设定功能的机床可用工件零点预置G54～G59指令来代替G50建立工件坐标系。它是先测定出欲预置的工件原点相对于机床原点的偏置值，并把该偏置值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中，因而该值无论断电与否都将一直被系统所记忆，直到重新设置为止。当工件原点预置好以后，便可用“G54G00XZ；”指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置，不需要再通过试切对刀的方法去测定刀具起刀点相对于工件原点的坐标，也不需要再使用G50指令了。很多数控系统都提供G54～G59指令，完成预置六个工件原点的功能。三、插补功能

1、快速点定位（G00）

格式：G00XZ；

G00UW；

其中（X，Z）（U，W）为定位点

例：如图所示快速进刀指令

；

或；上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工2、G01（直线插补指令）

格式:G01XZF；

G01UWF；

其中（X，Z）（U，W）为直线终点位置

F进给指令单位：mm/r（毫米/转）

例：如图所示G01外圆柱切削

使用绝对值编程：（O点为工件原点）从A→B

G01X45.0Z13.0F30；

使用增量值编程：从A→B

G01U20.0W-20.0F30；

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任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工图2-16直线插补实例3、G02/G03（圆弧插补指令）

格式：G02为顺时针圆弧插补指令；

G02XZIKF；

或

G02XZRF；

G03为逆时针圆弧插补指令。

G03XZIKF；

或

G03XZRF；

其中X，Z为圆弧终点位置坐标，

也可使用增量坐标U，W；

I，K为圆弧起点到圆心在X，Z轴方向上的增量；

R为圆弧的半径值，当圆弧≤180º

时R取正值；

当圆弧>180º

时R取负值。上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工方法一：用I、K表示圆心位置。

①绝对值编程。

；

N10G01Z-30.0F80；

N15G02X40.0Z-40.0I10.0K0F60；

……

②增量值编程。

；

N10G01U0W-32.0F80；

N15G02U20.0W-10.0I10.0K0F60；

……

方法二：用R表示圆心位置。

；

N10G01Z-30.0F80；

N15G02X40.0Z-40.0R10.0F60；上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工图2-18顺时针圆弧插补

四、暂停指令（G04）

格式：G04X；

G04U；

G04P；*使用P不能有小数点

（G99）G04；指令暂停进刀的主轴回转数；

（G98）G04；指令暂停进刀的时间（秒数）；

例：（G99）G04X（U）；

或（G99）G04P1000；

主轴停转一转后执行下一个程序段

（G98）G04X（U）；

或（G98）G04P1000；

主轴停转一秒钟后执行下一个程序段上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工五、进给功能指（F功能）

1、G99：每转进给量

格式：G99（F）；

G99使进给量F的单位为mm/r。如图所示。

2、G98：每分钟进给量

格式：G98（F）；

G98使进给量F的单位为mm/min。如图所示。

*数控车床中，当接入电源时，机床进给方式默认G99。上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工六、主轴转动功能(S功能)

G50：主轴最高转速设定

格式：(G50)S；

其中S指令给出主轴最高转速；

G97：主轴转速直接设定

格式：(G97)S(M38或M39)；

设定主轴转数恒定（r/min）；

G96：主轴转速线速度恒定设定

格式：(G96)S(M38或M39)；

设定主轴线速度，即切削速度恒定（m/min)。

其中M38设定主轴在低速范围内变化(粗加工)；

M39设定主轴在高速范围内变化(精加工)。上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工七、刀具功能指令(T功能)

该指令可指定刀具号及刀具补偿号。

格式：

T；

前两位指定刀具序号；

后两位指定刀具补偿号。

*刀具序号尽量与刀塔上的刀位号相对应；

*刀具补偿包括几何补偿和磨损补偿；

*为使用方便，尽量使刀具序号和刀具补偿号保持一致；

*取消刀具补偿，T指令格式为：

T或T00。上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工2.1.2数控车床仿真软件基本操作

使用“数控加工仿真与远程教学系统VNUC”软件可以很方便地进行教学和练习，采用数控车床的仿真软件进行模拟加工，如图2-22所示。软件中包括国内外大部分数控系统。主要有三大系统：Fanuc、西门子、华中数控，还有其他的一些如：广州数控、阿贝尔信浓ASINASeries205-TCNC数控系统等。图2-22数控加工仿真与远程教学系统上一页下一页

任务2-1简单型面程序编制在数控车床仿真软件上的加工思考题

（1）说明G00、G01指令的功用与区别？（2）分析模态代码与非模态代码有何特点?（3）试述数控车床常用的对刀方法？任务目标：（1）掌握数控车床仿真软件的基本功能与操作。（2）掌握数控车床单一形状端面切削固定循环指令及编程方法。（3）掌握数控车床单一形状外圆切削固定循环指令及编程方法。任务引领：制定如图2-33所示车削零件的数控加工刀具及加工工序卡，并编写加工程序。图2-33单一形状端面及外圆加工零件

任务2-2端面及阶梯轴在数控车床仿真软件的加工

2.2.1内、外径切削循环指令（G90）格式：切削圆柱面：G90X（U）Z（W）（F）；其中X，Z（U，W）为外径、内径切削终点坐标如图所示，G90指令循环动作N05G90X40.020.0F30.0；（A—B—C—D—A）； （A—E—F—D—A）； （A—G—H—D—A）

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任务2-2端面及阶梯轴在数控车床仿真软件的加工

图2-35外圆切削循环加工实例2.2.2端面切削循环指令（G94）

格式：

G94X（U）Z（W）（F）；

其中X，Z（U，W）为端面切削终点坐标

例：如图所示的程序

……；

G00X85.0Z10.0T0101M03；

G01G96Z5.0F3.0S120；

；①

；②

循环部分

；③

G00G97X200.0Z200.0S450T0100；

M01；

……；上一页下一页

任务2-2端面及阶梯轴在数控车床仿真软件的加工

任务2-2端面及阶梯轴在数控车床仿真软件的加工

2.2.3数控车床仿真软件的程序创建与编辑

1．创建程序

2．字的检索

3．跳到程序头

4．字的插入

5．字的替换

6．字的删除

7．输入过程中的删除

8．程序号检索

9．删除程序

10．输入加工程序

11．保存代码程序

思考题

（1）说明在使用数控车床单一形状端面切削固定循环指令时，K值是如何确定的？（2）说明在使用数控车床单一形状外圆切削固定循环指令时，I值是如何确定的？（3）编制如图2-42所示车削零件的数控加工刀具、加工工序卡和加工程序，并在VNUC数控加工仿真软件上模拟加工路线轨迹。

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工任务目标：（1）熟练掌握数控车床仿真软件的基本功能与操作。（2）掌握数控车床外圆复合形状多重粗车固定循环指令及编程方法。（3）掌握数控车床端面复合形状多重粗车固定循环指令及编程方法。（4）掌握数控车床轮廓复合形状多重粗车固定循环指令及编程方法。（5）掌握数控车床精车固定循环指令及编程方法。任务引领：制定如图2-43所示车削零件的数控加工刀具及加工工序卡，并编写加工程序。图2-43加工零件图2．3．1外圆复合形状多重粗车固定循环（G71）

格式：G71U△dRe；

G71PnsQnfU△uW△w（FST）；

其中

△d：每次切削深度（半径值，无正负值符号）

e：每次切削的退刀量

ns：精加工程序第一个程序段的序号

nf：精加工程序最后一个程序段的序号

△u：X向的精加工余量

△w：Z向的精加工余量

G71循环指令的刀具切削路径如图所示：

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工图2-44外圆粗车循环G71图2-44外圆粗车循环G71上一页下一页U和W的符号确定规则

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工图2-45G71粗车循环时U、W数值的符号2．3．2精加工循环指令（G70）

格式：G70PnsQnf；

其中ns：循环开始的第一个程序段的序号

n循环结束最后一个程序段的序号

注：

﹡在ns-nf之间的程序段中的F、S、T指令对精加工有效；

﹡G70切削后刀具会回到G71-G73的开始切削点；

﹡G71、G72循环切削之后必须使用G70指令执行精加工，以达到所要求的尺寸；

﹡在没有使用G71、G72指令时，G70指令不能使用。上一页下一页

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工2．3．3端面粗加工循环指令（G72）

格式：G72W△dRe；

G72PnsQnfU△uW△w（FST）；

其中

△d：每次Z向切削深度（无正负值符号）

e：每次切削的退刀量

ns：精加工程序第一个程序段的序号

nf：精加工程序最后一个程序段的序号

△u：X向的精加工余量

△w：Z向的精加工余量

G72循环指令的刀具切削路径如图所示：上一页下一页

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工U和W的符号确定规则

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工图2-48平端面粗车时,U、W指定值的符号

2.3.4闭环切削循环指令（G73）

格式：G73U△iW△kRd；

G73PnsQnfU△uW△w（FST）；

其中

△i：X方向粗加工毛坯的预留量（半径值）

△k：Z方向粗加工毛坯的预留量（半径值）

d：切削次数

ns：精加工程序第一个程序段的序号

nf：精加工程序最后一个程序段的序号

△U：X向的精加工余量

△W：Z向的精加工余量

G73循环指令的刀具切削路径如图所示：上一页下一页

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工设粗加工分三刀进行，第一刀后余量（X和Z向）均为单边14mm，三刀过后，留给精加工的余量X方向（直径上）为，Z向为；粗加工进给量为0.3mm/r,主轴转数为500r/min；精加工进给量为0.15mm/r,主轴转数为800r/min；其加工程序如下：图2-51固定形状粗车循环G73实例

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工N05G54；N10G00X220.0Z160.0M03S800；；N16G73P20Q45U4.0W2.0F0.30S500；N20G00X80.0W-40.0S800；；；；；；N50G70P20Q45；；N60M05；N65M30；

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工2．3．5使用内、外圆复合固定循环(G71、G72、G73、G70)时的注意事项

（1）如何选用内、外圆复合固定循环，应根据毛坯的形状、工件的加工轮廓及其加工要求来选取。

①G71固定循环主要用于对径向尺寸要求比较高、轴向切削尺寸大于径向切削尺寸这类毛坯工件进行粗车循环。②G72固定循环主要用于对端面精度要求比较高、径向切削尺寸大于轴向切削尺寸这类毛坯工件进行粗车循环。③G73固定循环主要用于已成形工件的粗车循环。（2）使用内、外圆复合固定循环进行编程时，在其ns～nf之间的程序段中，不能含有以下指令。①除G04(暂停)以外的00组的非模态G代码（如参考点返回和G71～G76固定循环指令等）；②除G00G01G02和G03外的所有01组G代码（如G90、G92、G94等切削指令）；③06组G代码；④宏程序调用或子程序调用指令。

任务2-3阶梯轴在数控车床仿真软件上的加工2．3．5使用内、外圆复合固定循环(G71、G72、G73、G70)时的注意事项

（3）执行G71、G72、G73循环时，只有在C71、G72、G73指令的程序段中F、S、T是有效的，在调用的程序段ns～nf之间编入的F、S、T功能将被全部忽略。相反，在执行G70精车循环时，G71、G72、G73程序段中指令的F、S、T功能无效，这时，F、S、T值决定于程序段ns～nf之间编入的F、S、T功能。（4）在MDI方式不能指令G70、G71、G72或G73，如果指令了会产生67号P/S报警。在MDI方式可以指令G74、G75或G76。（5）当执行G70、G71、G72或G73时，用地址P和Q指定的顺序号不应当在同一程序中指定两次以上。（6）在C71、G72、G73程序段中，系统是根据C71、G72、G73程序段中是否指定P、Q来区分Δd（Δi）、Δu及Δk、Δw的。当程序段中没有指定P、Q时，该程序段中的U和W分别表示Δd（Δi）和Δk；当程序段中指定了P、Q时，该程序段中的U、W分别表示Δu和Δw。（7）在C71、G72、G73程序段中的ΔW、ΔU是指精加工余量值，该值按其余量的方向有正、负之分。另外，G73指令中的Δi、Δk值也有正、负之分，其正、负值是根据刀具位置和进、退刀方式来判定的。思考题

（1）说明数控车床的复合形状多重固定循环加工指令的功用？（2）试述外圆复合形状多重粗车固定循环（G71）和轮廓复合形状多重粗车固定循环（G73）的区别？（3）编制如图2-52所示车削零件的数控加工刀具、加工工序卡和加工程序，并在VNUC数控加工仿真软件上模拟加工路线轨迹。数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28