数控编程2经典案例

数控车削加工的根本知识1数控车加工2数控车削编程3编程举例一、数控车床加工1数控车床的分类1〕主轴布置形式：卧式、立式2〕数控轴数：两轴、四轴、多轴〔如车削加工中心〕2数控车床加工的特点1〕适应性强，用于单件、小批量生产；2〕加工精度高，加工零件互换性好；3〕具有较高的生产率和较低的加工本钱。3数控车床加工的范围小批量或单件的形状复杂的轴套类、盘类零件。一、数控车床加工4刀片根本类型

正型刀片：刀片后角不为零。对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。(精加工)负型刀片：刀片后角为零度。对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。〔粗加工〕选择刀具时，必需考虑以下与工件有关的因素：1〕工件形状：稳定性；2〕工件材质：硬度、塑性、韧性、可能形成的切屑类型；3〕毛坯类型：锻件、铸件等；4〕工艺系统刚性：机床夹具、工件、刀具等；5〕外表质量；6〕加工精度；7〕切削深度；8〕进给量；9〕刀具耐用度。主偏角、负偏角刀片前角、刀片后角刀具的选择：刀片编号、刀柄编号BACK二、数控车削编程1数控车床的坐标系2工件坐标系原点在工件的右端面或左端面与轴线的交点上。3圆弧加工顺逆的判别注意车床的Y轴方向是向下的，因此圆弧加工顺逆的判别与铣床加工相反。应该看上半部〔上刀位〕。容易出错二、数控车削编程4直径编程指令G36与半径编程指令G375进给单位变换G94、G95G94：每分钟进给〔mm/min〕。G95：每转进给〔mm/r〕。6恒线速度切削指令G96和恒转速度切削指令G97G96用于保证各不同直径的轴颈获得相同的外表粗糙度，单位：m/min。7切削用量的选择〔切削的三大要素〕：〔1〕切削速度(m/s)〔2〕进给量(mm/r,mm/min)〔3〕背吃刀量(mm)课本P32,很重要数控车床编程要点1绝对方式/增量方式灵活运用；2直径编程更方便；3常用固定循环；4按工作轮廓编程，采用刀具半径补偿；5进、退刀采用快速定位。BACK三、编程举例试编写除螺纹加工外的精加工程序。螺纹大径：15.8mm。O1234T0101N10G90G00X50Z50M03S700N20G01X5.8Z2.5F100N30X15.8Z-2.5N40X15.8Z-28N45X16N50X24Z-38N60Z-48N70G02X24Z-66R15N80G01Z-80N90G00X50N100Z50T0202N110G00X30Z-28S300N120G01X12F50N121X18N122X15.8Z-26.5N123X12.8Z-28N130G00X50N140Z50M05BACK1安装、进入系统：

〔路径不要改；选择“教师机〞；creck文件覆盖〕2选择机床：3定义毛坯，并且安装：

〔根据零件要求，直径+2~5mm，长度+20~50mm〕4选择车刀：

〔1〕工件有凹槽的，选用V型刀片，其他情况可以选用C\D型。

〔2〕刀杆型号：主偏角选90°~95°较适宜。

〔3〕刀尖半径〔学习刀补前暂时改为0〕。

〔4〕方案需要几把车刀加工。

例题P119图5.215机床回零：

数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。6试切对刀：

(1)手动靠近〔快进〕

(2)主轴正转，试切，主轴停止。〔此时不要移动刀具〕

(3)测量：1.试切直径x1；2.试切长度z1，

(4)先填刀补表，填刀偏表〔x1和z1〕

(5)先退刀，然后再对其他刀7输入程序，自动加工：

程序存放的路径，使用文本文档〔TXT文件〕，以字母O开头。注意：换刀、重新夹装刀具、改变毛坯尺寸时，一定要重新对刀！数控车削循环指令1单一固定循环2复合固定循环课本P101页

1、内(外)径切削循环G801)圆柱面内(外)径切削循环格式：G80XZF2)圆锥面内(外)径切削循环格式：G80XZIFI值为切削起点B与切削终点C的X坐标值之差〔半径值〕。一、单一固定循环

例1：如下图，用G80指令编程，毛坯直径ф34，工件直径ф24，分三次车削。用绝对值编程。O0080T0101N10G90G00X50Z50M03S700N15X36Z60；A点N20G80X32Z20F200N30G80X28Z20N40G80X24Z20N50G00X60Z80N60M05N70M30一、单一固定循环

2、端面切削循环G811)端平面切削循环格式：G81XZF2)端锥面切削循环格式：G81XZKF

K值为切削起点B与切削终点C的Z向有向距离。G81与G80的区别只是切削方向的不同，G81的切削方向是X轴方向，主要适用于Z向切削量大于X向切削量的情况〔如盘类零件〕。一、单一固定循环

例2：如下图，每次吃刀2mm，每次切削起点位距工件外圆面5mm。O0081T0101N10G90G00X60Z45M03S700N20G81X25Z31.5K-3F100N30X25Z29.5K-3N40X25Z27.5K-3N50X25Z25.5K-3N60M05N70M30一、单一固定循环BACK

1、内(外)径粗车复合循环G71格式：G71U(△d)R(e)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FST

其中：△d—切削深度(背吃刀量、每次切削量)，半径值，无正负号，方向由矢量AA′决定；e—每次退刀量，半径值，无正负；

ns—精加工路线中第一个程序段(即图中AA′段)的顺序号；nf--精加工路线中最后一个程序段(即图中BB′段)的顺序号；△u—X方向精加工余量，直径编程时为△u，半径编程为△u/2；△w—Z方向精加工余量；二、复合固定循环使用G71编程时的说明：1〕G71程序段本身不进行精加工，粗加工是按后续程序段ns～nf给定的精加工编程轨迹A→A′→B→B′，沿平行于Z轴方向进行；2〕G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、T只在循环时有效，精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效；3〕循环中的第一个程序段(即ns段)必须包含G00或G01指令，即A→A′的动作必须是直线或点定位运动，但不能有Z轴方向上的移动；4〕ns到nf程序段中，不能包含有子程序；5〕G71循环时可以进行刀具位置补偿，但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿。在ns到nf程序段中可以含有G41或G42指令，对精车轨迹进行刀尖半径补偿。二、复合固定循环

2、端面粗车复合循环G72格式：G72U(△d)R(e)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FSTN(ns)…………N(nf)

……

G72指令与G71指令的区别仅在于切削方向平行于X轴，在ns程序段中不能有X方向的移动指令，其它相同。

二、复合固定循环

3、封闭粗车复合循环G73格式：G73U(△i)W(△k)R(d)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FST

△i—X轴方向粗车的总退刀量，半径值；△k—Z轴方向粗车的总退刀量；d—粗车循环次数；其余同G71。在ns程序段可以有X、Z方向的移动。二、复合固定循环BACK粗加工G73适用于已初成形毛坯〔如模锻〕的粗加工。数控车削编程举例1掌握数控车削编程的根本方法；2学会复合车削编程指令的使用。用固定循环指令编程。如下图，粗车背吃刀量△d=3mm，退刀量e=1mm，X、Z轴方向精加工余量均为0.3mm。O0071T0101N10G90G00X70Z90M03S700N20X58Z62N30G71U3R1P40Q130X0.3Z0.3F200N40G00X13Z62N50G42G01X17Z60F50N55X20Z58.5N60X20Z43N70G02X26Z40R3N80G01X31N90X34Z38.5N100Z25N110X50Z15N120Z-2N130G01X70N135G40G00Z90N140M05N150M30复合固定循环举例一

如下图工件。粗车分三次循环进给，每次背吃刀量为3mm，X、Z轴方向的精加工余量为0.3mm。O0073T0101N10G00G90X70Z90M03S400N20G73U9W9R3P30Q110X0.3Z0.3F200N30G00X13Z62S700N40G01X20Z58.5F50N50Z43N60G02X26Z40R3N70G01X31N80X34Z38.5N90Z25N100X50Z15N110Z0N120G00X70Z90N130M05N140M30复合固定循环举例二复合固定循环举例三试加工如下图零件，毛坯已钻有孔φ50。O0012T0101N10G00X50Z10M03S700N20G71U2R1P30Q70X-0.3Z0.3F200N30G00X80Z10N40G41G01Z0F50N45Z-30N50X60Z-60N60Z-75N70X50N80G00Z10N90M05N100M30数控车削的刀具补偿1外圆车刀刀尖圆弧2刀尖圆弧半径补偿3加刀补的时机课题的引入试加工一工件:圆弧半径有误差圆柱直径无误差为什么?如何减小或消除?一、外圆车刀刀尖圆弧1实际刀尖外圆车刀的刀尖都有或大或小的圆弧。使用中刀尖的磨损厂家对刀具的设计延缓刀具磨损，提高外表质量刀尖位置改变，需要重新对刀实际刀尖圆弧就是车刀的有效切削区域。超出这个区域，车刀与工件将发生干预现象。2假想刀尖对刀时产生假想刀尖。端面对刀外圆对刀假想刀尖车刀实际刀尖一、外圆车刀刀尖圆弧轴X20Z0X20Z-20X30Z-50X30Z-40X50Z-60X50Z-70一、外圆车刀刀尖圆弧车刀车端面和圆柱车圆锥和圆弧实际刀尖没切削到轮廓产生误差不产生误差切削点与对刀点重合程序段：G01X20Z0G01X20Z-20G01X30Z-40G01X30Z-50G02X50Z-60R10G01X50Z-70如果不采取措施，数控车削加工是以假想刀尖来进行的。

格式：G40(G41/G42)G01(G00)X_Z_F_G40：取消刀尖圆弧半径补偿。〔缺省值〕G41/G42：左/右刀补。二、刀具圆弧半径补偿指令（a）

（b）

G41G422刀补方向判断：上刀位车床顺着刀具运动方向看刀具在工件左侧右侧G41G42容易出错

3说明：在下刀位车床上，镜像处理。G41G40、G41、G42指令为模态指令，可以相互注销。G42G40G40G40、G41、G42指令只能与G01、G00在同一程序段才有效。×其他指令二、刀具圆弧半径补偿指令实际上，不管是上刀位还是下刀位车床，外圆车刀从左往右车削时，都用G41〔左刀补〕指令；从右往左车削时，都用G42〔右刀补〕指令。大多数情况下，外圆的车削方向是从右向左，用G42指令。二、刀具圆弧半径补偿指令外圆车刀刀尖方位：是指刀尖的朝向〔上刀位车床〕。172456830/9判断刀尖方位技巧：1、2、3、4号刀尖方位分别在第1、2、3、4象限。Z+Z-X+X-5、6、7、8号刀尖方位分别朝向Z+、X+、Z-、X-。外圆车刀从右向左车削，刀尖方位是3号。二、刀具圆弧半径补偿指令BACK三、加刀补的时机刀补指令应加在精车程序中适宜的地方。进刀退刀走刀回刀上刀位车床加G42加G40G71U2R1X0.5Z0.5F200P20Q80N90N20N80加刀补后，数控车床相应地调整刀尖的补偿方向和距离。轴X20Z0X20Z-20X30Z-50X30Z-40X50Z-60X50Z-70程序段：G01X20Z-20G01X30Z-40G01X30Z-50G02X50Z-60R10G01X50Z-70车刀G01X20Z0G01X0Z0G42G00X0Z10G01X60Z-70G40G00X60Z20进刀走刀退刀回刀三、加刀补的时机四、仿真验证1输入刀尖半径补偿值和刀尖方位号〔3号〕。3运行，测量，比较2在程序中加刀补指令。结论:在采取有效的刀补措施后，刀尖圆弧造成的误差被消除〔仿真〕或减小〔实操〕了。

实际刀尖半径值在加工前要根据测量获得。仿真系统会给出刀尖半径值。五、能力拓展与思考试加刀补车削带凹圆弧槽的工件，测量时注意观察凹圆弧槽的完整性，并分析原因。课本P119图5.25六、刀尖位置补偿T指令

指定使用刀位号并执行换刀操作。

格式：T____；后接四位：前两位是刀位号，后两位是刀具位置补偿号。如：T0101；一号刀位及该刀位刀具的补偿值。七、子程序例1：%0001N1T0101N2G90G00X50Z50M03S300N3X12Z2N6M98P1000L5N7G90G00X80Z10N8M30%1000N1G91G00X-2N2G01Z-2F100N3G03X24Z-24R15F50N4G02X2Z-7R5N5G01Z-9F100N6X12N7G00Z42N8X-38N9M99螺纹加工编程指令1螺纹车削的相关知识2单段车削螺纹加工指令G323车削螺纹单一固定循环G824螺纹车削复合循环G761.螺纹的形成螺旋线：一动点在一圆柱体的外表上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹：一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹线螺纹车削的相关知识⑴牙型在通过螺纹轴线的断面上，螺纹的轮廓形状，称为螺纹牙型。它有三角形、梯形、锯齿形和矩形等。不同的螺纹牙型，有不同的用途。矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹“螺纹的五要素〞螺纹车削的相关知识

2.螺纹的牙顶与牙底螺纹车削的相关知识牙顶牙底⑵公称直径公称直径一般指螺纹的大径。大径〔d、D〕、小径〔d1、D1〕、中径〔d2、D2〕。d1d2d外螺纹内螺纹螺纹车削的相关知识⑶线数n螺纹有单线和多线之分。沿一条螺纹线形成的螺纹称为单线螺纹；沿轴向等距分布的两条或两条以上的螺旋线形成的螺纹为多线螺纹。螺纹车削的相关知识⑷螺距P与导程L〔Ph〕螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，为螺距P。

同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距，称为导程Ph。螺距=导程螺距导程中径中径单线螺纹多线螺纹导程(L)与螺距(P)的关系：P=L/n⑸螺纹的旋向螺纹的旋向分右旋和左旋。螺纹车削的相关知识螺纹五要素：牙型直径螺距线数旋向内、外螺纹连接时，螺纹的上述五项要素必须一致。注意：螺尾倒角牙顶牙底牙型中径圆牙型大径小径螺距螺距螺纹车削的相关知识外螺纹(加工在回转体外外表)内螺纹(加工在回转体内外表)3车削加工方法外螺纹(加工在回转体内外表)内螺纹(加工在回转体内外表)卡盘车刀螺旋线工件旋转方向移动方向视频左旋或右旋？怎么实现？螺距由什么因素决定？车削时转速能不能高？退尾有什么问题？螺纹车削的相关知识思考几个问题：螺纹车削的相关知识左旋或右旋？怎么实现？螺距由什么因素决定？外螺纹右螺纹左螺纹右手刀柄左手刀柄

内螺纹右螺纹左螺纹右手刀柄左手刀柄

1〕退刀槽φb与轴线成30°2〕退尾4螺纹的收尾螺纹车削的相关知识退尾有什么问题？车削时转速能不能高？BACK

1格式：G32X(U)Z(W)REPF终点坐标Z向退尾量X向退尾量脉冲起点转角螺纹导程2路径：直线〔有效螺纹段〕。3加工范围：圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹。4本卷须知：*车削螺纹时，自动转换为每转进给量F〔一般取：导程mm/r〕。*螺纹车削加工一般要求分几次进给加工，表4-3。*在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段δ和降速退刀段δ′，以消除伺服滞后造成的螺距误差。单段车削螺纹加工指令G32例子格式：G82X(U)Z(W)RECPF

其中：C—螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；格式：

G82X(U)Z(W)IRECPF

其中：I—螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。圆柱螺纹锥面螺纹车削螺纹单一固定循环G82例子1格式：G76C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(△dmin)Q(△d)P(p)F(l)c—螺纹精加工次数；a—螺纹牙型角；k—螺纹牙型高度〔半径值〕；d—精加工余量；△dmin—最小背吃刀量(半径值)；△d—第一次背吃刀量〔半径值〕。说明:*G76为单刃切削，减小了刀尖的受力。*第一次切削时切削深度为，第n次的切削总深度为，每次循环的背吃刀量为每次的吃刀量由数控系统自动计算。

螺纹车削复合循环G76每次循环的背吃刀量为??

车削以下图所示工件，车削M16×1的螺纹局部，总背吃刀量为0.65

mm，三次进给背吃刀量〔直径值〕分别为ap1=0.7mm、ap2=0.4mm、ap3=0.2mm，进退刀段取δ1=2mm、δ2＝1mm，进刀方法为直进法。O0032T0303N10G90G00X50N20M03S70N30X30Z2N40G00X15.3N50G32Z­26F1N60G00X30N70Z2N80X14.9N90G32Z-26F1N100G00X30N110Z2N120X14.7N130G32Z26F1N140G00X30N150Z2N160X50Z50N170M05N180M30O0082T0303N10G90G00X50M03S70N20X30Z2N40G82X15.3Z-26F1N50G82X14.9Z-26F1N60G82X14.7Z-26F1N70G00X50Z50N80M05N90M30O0076T0303N10G00X50M03S70N20G76C2A60X14.7Z-26K0.65U0.1V0.1Q0.35F1N30G00X50Z50N40M05N50M02

G76举例：BACK

用G71和G82指令编写车削如下图工件的加工程序。毛坯直径为ф28mm。工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为0.4mm〔直径值〕，在Z轴方向为0.1mm。粗车时背吃刀量1mm，退刀量0.7mm。根据普通螺纹标准和加工工艺，M16粗牙普通螺纹的大径尺寸为15.8mm，螺距为2mm，总背吃刀量1.3mm〔半径值〕，用高速钢螺纹车刀低速七次进给车削，背吃刀量〔半径值〕分别为ap1=0.4mm、ap2=ap3=ap4=0.2mm，ap5=ap6=ap7=0.1mm，进退刀段取1=2mm、2=1mm。1号刀为90°外圆车刀，基准刀；2号刀为车槽刀，主切削刃宽3mm，左刀尖为刀位点；3号刀为60°螺纹车刀；4号刀为切断刀，主切削刃宽3mm，刀头长30mm，左刀尖为刀位点。O0001T0101N10G90G00X50Z50N20M03S500N40G00X40Z2N50G81X28F200N60G71U1R0.7P70Q140X0.4Z0.1F150N70G41G00X6.8Z2S700N80G01X15.8Z-2.5F100N90X15.8Z-28N95X16N100X24W-10N110W-10N120G02X24W-18R15N130G01Z-80N140G00X50N150Z50T0202N160S200N170G00X30N175Z-28N180G01X20F300N190X12F50N200G04X1N210G01X12.8N220X18.8Z-25N230G00X50Z50T0303N260G00X50S70N270G00X24Z2N280G82X15Z-26F2N290X14.6Z-26F2N300X14.2Z-26F2N310X13.8Z-26F2N320X13.6Z-26F2N330X13.4Z-26F2N340X13.2Z-26F2N350G00X50Z50T0404N380G00X50S200N390G00X30Z-83N400G01X-1F30N410G00X50N420G00X50Z50N430M05N440M30例一

完成如下图零件的加工。毛坯尺寸ф50×114。1．图纸分析〔1〕加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。〔2〕工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面〔精加工面〕*装夹ф50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。*调头装夹ф48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点〔设在精加工端面上〕〔3〕换刀点：〔120，200〕〔4〕公差处理：尺寸公差取中值。2．工艺处理〔1〕工步和走刀路线确实定：·装夹ф50外圆外表，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：2×45°倒角，ф48外圆，R20，R16，R10圆弧。*精加工上述轮廓。*手工钻孔，孔深至尺寸要求。*粗加工孔内轮廓。*精加工孔内轮廓。*调头装夹ф48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：2×45°倒角，螺纹外圆，ф36端面，锥面，ф48外圆到圆弧面。*精加工上述轮廓。*切槽。*螺纹加工。〔2〕刀具的选择和切削用量确实定3．刀具确定T0101——外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深2mm，主轴转速800r/min,进给速度150mm/min。T0202——外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.5mm，主轴转速1500r/min,进给速度80mm/min。T0303——切槽：刀宽4mm，主轴转速450r/min,进给速度20mm/min。T0404——加工螺纹：刀尖角60°，主轴转速400r/min,进给速度2mm/r〔螺距〕。T0505——钻孔：钻头直径16mm，主轴转速450r/min。T0606——内轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深1mm，主轴转速500r/min,进给速度100mm/min。T0707——内轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.4mm，主轴转速800r/min,进给速度60mm/min。4．数值计算未知点坐标计算：P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36)螺纹尺寸计算：螺纹外圆＝32-0.2=31.85．编程设经对刀后刀尖点位于〔120，200〕，加工前各把刀已经完成对刀。装夹ф50外圆，探出65mm，手动平端面。%0001N10T0101M03S800G00X60Z30G01X51Z5F150G71U2R2P20Q30X0.5Z0.1F150G00X120Z200T0202M03S1500N20G00X40Z2G01X47.985Z-2F80Z-22G03X40.7Z-33.52R20F60G02X42.95Z-53.36R16N30G03X48Z-60R10G00X120Z200M05M30

%0002N10T0606M03S500G00X15Z10G71U1R1P20Q30X-0.4Z0.1F100

G00Z200X120T0707M03S800N20G00X36.015Z2G01Z-10F60X20.015Z-28Z-45N30X15G00Z200X120M05M30

%0003N10T0101M03S800G00X60Z30G01X51Z5F150G71U2R2P20Q30X0.5Z0.1F150

G00X120Z200T0202M03S1500N20G00X23.8Z2G01X31.8Z-2F80Z-30X47.985Z-42N30Z-53G00X120Z200T0303M03S450N40G00X38Z-30

G01X28F20G04X4G01X38G00X120Z200T0404M03S400N50G00X38Z5G82X31.2Z-27F2G82X30.6Z-27F2G82X30.2Z-27F2G