1-2SINUMERIK系统任务5 使用宏指令编程的配合零件加工与操作SINUMERIK808系统第3版

数控加工编程与操作任务五使用宏指令编程的配合零件加工与操作一、任务导入（一）任务描述

试用FANUC系统的编程指令编制如图所示零件加工程序，已知毛坯为φ55mm×60mm和φ55mm×62mm棒料，要求正确选择刀具与切削用量，选择工件定位与夹紧方案，编制零件粗、精加工程序并加工出合格产品。

图1-41配合件（2）图1-40配合件（1）（二）知识目标1.掌握宏程序及变量的概念2.掌握B类宏程序的变量及使用方法3.掌握非圆曲线的加工原理4.掌握二次以上装夹零件的工艺方案的制5.掌握配合件精度控制方法

一、任务导入一、任务导入（三）能力目标1.会编制非圆曲线轮廓的加工程序。2.会对工件的质量进行检验。3.会选择刀尖圆弧半径补偿方式及刀尖补偿方位号。（四）素养目标1.通过配合零件加工方案优化与质量控制方法实施，尊重专业伦理价值规范，学用结合、知行合一，综合解决加工过程各种问题的能力。二、实训知识准备（一）刀尖圆弧半径补偿概念与选用

编程时，通常将车刀刀尖视为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图1-42所示，当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的，但在进行倒角、锥面和圆弧切削时，会产生欠切或过切现象，具有刀尖圆弧半径自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切的现象产生。卧式数控车床

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1-42刀尖圆弧半径补偿二、实训知识准备（一）刀尖圆弧半径补偿概念与选用

1．刀尖圆弧半径补偿格式、含义及应用卧式数控车床

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二、实训知识准备（一）刀尖圆弧半径补偿概念与选用

1．刀尖圆弧半径补偿格式、含义及应用卧式数控车床

立式数控车床

二、实训知识准备（一）刀尖圆弧半径补偿概念与选用

2．补偿方向判断在工件不动刀具移动的前提下，从第三轴（Y轴）负方向看去，沿着刀具移动方向看，刀具在工件轮廓左侧的为刀尖圆弧半径左补偿，用G41指令；在右侧的为刀尖圆弧半径右补偿，用G42指令。卧式数控车床

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图1-43G42车外圆应用图1-44G41车内孔应用二、实训知识准备（一）刀尖圆弧半径补偿概念与选用

2．补偿方向判断刀尖方向代码（图示为前置刀架代码）：用车刀刀尖作为刀位点编程时，必须正确指定刀尖方向代码，否则会出现加工误差。如图1-45所示为不同刀尖方向所对应的刀位代码。应用举例：G00G41X5.Z5.建立刀具左补偿G02X25.Z25.R25.

G00G40X10.Z10.取消刀具补偿卧式数控车床

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图1-45刀尖方位代码二、实训知识准备（二）计算参数R功能如果一个NC程序不仅仅适用于一次性特定数值，或者必须要计算出数值，则可以使用计算参数。在程序运行时，可以通过数控系统计算或者设置所需要的数值。编程R0=...到R299=...；赋值计算参数X=R0；为NC地址赋值计算参数，例如：X轴卧式数控车床

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二、实训知识准备（二）计算参数R赋值计算参数有以下的赋值范围：±(0.0000001...99999999)(8位小数，带符号和小数点)。R0=3.5678R1=-37.3R2=2R3=-7R4=-45678.123给其它地址赋值一个NC程序的灵活性主要体现在：可以把这些计算参数或者计算表达式用计算参数赋值给其它的NC地址。可以用数值、算术表达式或R参数对任意NC地址赋值；卧式数控车床

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二、实训知识准备（二）计算参数R计算操作/计算功能在使用运算符/计算功能时，必须要遵守通常的数学运算规则。优先执行的过程通过圆括号设置。其它情况下，按照先乘除后加减运算。在三角函数中单位使用“度”。编程示例：使用R参数计算N10R1=R1+1；新的R1等于旧的R1加1N20R1=R2+R3R4=R5-R6R7=R8*R9R10=R11/R12N30R13=SIN(25.3)；R13等同于正弦25.3度N40R14=R1*R2+R3；先乘除后加减R14=(R1*R2)+R3N50R14=R3+R2*R1；结果，与程序段N40相同N60R15=SQRT(R1*R1+R2*R2)；意义：N70R1=-R1；新的R1为原先R1的负值卧式数控车床

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二、实训知识准备（二）计算参数R卧式数控车床

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算数函数含义算数函数含义+加COS()余弦-减TAN()正切*乘ASIN()反正弦/除ACOS()反余弦=等于ATAN2反正切2Sin()正弦SQRT()平方根ABS()绝对值二、实训知识准备（二）计算参数R程序跳转绝对程序跳转NC程序在运行时按写入时的顺序执行程序段。程序在运行时可以通过插入程序跳转指令改变执行顺序。跳转目标只能是有标记符或一个程序段号的程序段。该程序段必须在此程序之内。绝对跳转指令必须占用一个独立的程序段。编程GOTOFLabel；向前跳转（向程序结束的方向）GOTOBLabel；向后跳转（向程序开始的方向）标记符；所选择标记符的字符顺序(跳转标记)或程序段号卧式数控车床

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二、实训知识准备（二）计算参数R程序跳转卧式数控车床

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二、实训知识准备（二）计算参数R有条件程序跳转功能跳转条件在IF指令之后产生。如果满足跳转条件（值不为零），则会进行跳转。跳转目标只能是有标记符或一个程序段号的程序段。该程序段必须在此程序之内。条件跳转指令必须占用一个独立的程序段。数个条件跳转指令可位于同一程序段。如果必要，通过条件程序跳转还可以大幅缩减程序。卧式数控车床

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二、实训知识准备（二）计算参数R有条件程序跳转编程IF条件GOTOF标签；向前跳转IF条件GOTOB标签；向后跳转GOTOF；向前跳转（向程序结束的方向）GOTOB；向后跳转（向程序开始的方向）标记符；所选择标记符的字符顺序(跳转标记)或程序段号IF；跳转条件简介Condition；计算参数、条件生成计算表达式卧式数控车床

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二、实训知识准备（二）计算参数R比较运算卧式数控车床

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运算符含义==等于<>不等>大于<小于>=大于等于<=小于等于二、实训知识准备（三）椭圆编程思路用直线插补逼近非圆曲线当椭圆中心与工件原点不一致时其方程为其中（X0、Z0）为椭圆中心在工件坐标系坐标值，一般把Z坐标作自变量，X作因变量，其表达式为卧式数控车床

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表达式中+/-取值：在椭圆中心线上方取正，反之取负二、实训知识准备（三）椭圆编程思路

用直线插补逼近非圆曲线当Zi=0,求出Xi=0Zi=-0.1时,利用X表达式求出新的Xi=0.816Zi=-0.2时,利用X表达式求出新的Xi=1.155…….Zi=-15时,利用X表达式求出新的Xi=10通过运行G01Xi_Zi_实现用直线段逼近非圆曲线方法完成。卧式数控车床

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三、方案设计(一)零件图样分析本零件为具有非圆曲线的零件配合件，零件要求较高的部位是φ53mm、φ44mm，均有公差要求；椭圆及其他外圆表面粗糙度为Ra1.6μm。因此，必须安排精车，以达到图样要求。三、方案设计（二）制定加工方案加工顺序安排如下：（1）使用端面车刀车削配合件1左端端面。(手动车削)（2）使用外圆车刀粗、精车配合件1左端φ53mm、φ44mm外圆。（3）使用端面车刀车削配合件2左端端面。(手动车削)（4）使用外圆车刀、外切槽刀、外螺纹刀车削配合件2左端。（5）使用端面车刀车削配合件1右端面，并控制零件总长。(手动车削)三、方案设计（二）制定加工方案加工顺序安排如下：（6）使用中心钻在配合件1右端面钻中心孔。(手动车削)（7）使用φ22mm麻花钻在配合件1右端面手动钻孔、孔深26mm。（8）使用外圆刀、内孔刀、内切槽刀、内螺纹刀车削配合件1右端。（9）将配合件2左端外螺纹与配合件1右端内螺纹配合，使用端面车刀车削配合件2右端端面，并控制配合件2总长。(手动车削)（10）使用外圆车刀车削配合件2右端椭圆面。三、方案设计（三）确定刀具及切削用量

序号加工面刀具号刀具规格主轴转速（r/min）进给速度(mm/r)类型材料1端面车削、外圆粗、精车T0193°外圆刀硬质合金600/10000.1、0.3、0.12外切槽刀T02刃宽3mm6000．083外螺纹刀T0360°40024内孔车刀T0493°内孔车刀600/10000.2、0.15内切槽刀T05刃宽4mm6000.086内螺纹刀T0660°4002三、方案设计（四)确定编程原点

配合件（1）和配合件（2）的加工均要进行掉头装夹，加工哪一端，就将工件坐标系原点选择在哪一端面与轴心线相交点上。三、方案设计(五）确定椭圆方程和变量由方程Xi2/262+（Zi+40）2/402=1得X表达式Xi=26×SQRT[402-（Zi+40）2]/40，其中Z变化范围为0～-40，对应X变化范围为0～26；设Z对应变量R1，其变化范围就是0～-40，每次递减0.1。设X对应变量R2，用变量表达式为R2=26*SQRT[402-（R1+40）2]/40椭圆编程如下

R1=0

LABEL1:R2=26*SQRT[40*40-[R1+40]*[R1+40]]/40G01X=2*R2Z=R1R1=R1-0.1IFR1>=-40GOTOBLABEL1:四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-35配合件1左端加工程序SK09101配合件1左端加工程序的程序名。N10G90G95G40G71

初始化N20T1D1S600M3

选择外圆粗加工刀具，建立刀补，设置主轴转速。N30G0X56Z3

定位到加工起点。N40CYCLE95（“FF:FF_E”，1，0.2，0.5，

，0.2，0.1，0.15，9，，，1，）N50G0X100Z100

快速退刀到换刀点。N60M5M0主轴停止，程序暂停（用于测量）。N70S800M3

设置精加工主轴转速。N80G0X56Z3定位到加工起点。N90CYCLE95（“FF:FF_E”，，，，，

，

，0.1，5，，，1，）四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-35配合件1左端加工程序N100G0X100Z100

快速退刀到换刀点。N110M5

主轴停止。N120G74X0Z0

自动返回参考点。N130M30

程序结束。N140FF:零件轮廓子程序开始。N150G0X42X方向快进。N160G1Z0定位到端面。N170X44Z-1倒角1×45。

N180Z-20车外圆φ44至Z-20。N190X56X方向快退。N200M2

程序结束。N210FF_E:

零件轮廓子程序结束。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-36配合件2左端加工程序SK09201配合件2左端加工程序的程序名。N10G90G95G40G71

初始化。N20T1D1S600M3

选择外圆粗加工刀具，建立刀补，设置主轴转速。N30G0X56Z2

定位到加工起点。N40CYCLE95（“FF:FF_E”，1，0.2，0.5，

，0.2，0.1，0.2，9，，，1，）N50G0X100Z100

快速退刀到换刀点。N60M5M0主轴停止，程序暂停（用于测量）。N70S800M3

设置精加工主轴转速。N80G0X56Z2定位到加工起点。N90CYCLE95（“FF:FF_E”，，，，，

，

，0.1，5，，，1，）外轮廓精加工轮廓循环。外轮廓精加工轮廓循环。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-36配合件2左端加工程序N100G0X100Z100

快速退刀到换刀点。N110T2D1S400M3选择切槽刀具，建立刀补，设置主轴转速。N120G0X56Z2

快速定位到进刀起点。N120CYCLE93(27，-20，5，2，，，，，，，，0.2，0.1，1，0.5，1，，)切槽循环。切槽循环。N140G0X100Z100

快速退刀到换刀点。N150T3D1S400M3选择外螺纹加工刀具，建立刀补，设置主轴转速。N160G0X56Z2定位到加工起点。N170CYCLE99（0，27，-18，27，2，2，1.3，0.05，30，0，4，1，2，300103，1，

，0，0，0，0，0，0，0，1，

，，

，0，）

螺纹加工循环。螺纹加工循环。N180G0X100Z100快速退刀到换刀点。N190M5

主轴停止。N200G74X0Z0

自动返回参考点。N210M30

程序结束。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-36配合件2左端加工程序N220FF:零件轮廓子程序开始。N230G0X23X方向快进。N240G1Z0

定位到端面。N250X27Z-2车倒角N260Z-20车φ27外圆至Z-20。N270X56快速退刀到换刀点。N280M2

程序结束。N290FF_E:

零件外轮廓子程序结束。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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SK09102配合件1右端加工程序的程序名。N10G90G95G40G71

初始化。N20T1D1S600M3

选择外圆粗加工刀具，建立刀补，设置主轴转速。N30G0X56Z2

定位到加工起点。N40CYCLE95（“FF:FF_E”，1，0.2，0.5，

，0.2，0.1，0.2，9，，，1，）外轮廓粗加工轮廓循环。外轮廓粗加工轮廓循环。N50G0X100Z100

快速退刀到换刀点。N60M5M0主轴停止，程序暂停（用于测量）。N70S800M3

设置精加工主轴转速。N80G0X56Z2定位到加工起点。N90CYCLE95（“FF:FF_E”，，，，，

，

，0.1，5，，，1，）外轮廓精加工轮廓循环。外轮廓精加工轮廓循环。N100G0X100Z100

快速退刀到换刀点。表1-37配合件1右端加工程序四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-37配合件1右端加工程序N110T4D1S600M3

选择内孔镗刀，建立刀补，设置主轴转速。N120G0X20Z2

定位到加工起点。N130CYCLE95（“HH:HH_E”，1，0.1，0.3，

，0.15，0.1，0.08，11，，，1，）内轮廓粗加工轮廓循环。内轮廓粗加工轮廓循环。N140G0Z100

快速退刀到换刀点Z值。N150X100快速退刀到换刀点X值。N160M5M0主轴停止，程序暂停（用于测量）。N170S1000M3

设置精加工主轴转速。N180G0X20Z2定位到加工起点。190CYCLE95（“HH:HH_E”，，，，，

，

，0.1，7，，，1，）内轮廓精加工轮廓循环。内轮廓精加工轮廓循环。N200G0Z100

快速退刀到换刀点Z值。N210X100快速退刀到换刀点X值。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-37配合件1右端加工程序N250G0Z100

快速退刀到换刀点。N260G0X100

N270T3D1S400M3选择内螺纹加工刀具，建立刀补，设置主轴转速。N280G0X24Z2定位到加工起点。N290CYCLE99（0，25，-33，25，2，2，1.08，0.05，30，0，4，1，2，300104，1，

，0，0，0，0，0，0，0，1，

，

，

，0，）螺纹加工循环。螺纹加工循环。N300G0X100Z100快速退刀到换刀点。N310M5

主轴停止。N320G74X0Z0

自动返回参考点。N330M30

程序结束。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-37配合件1右端加工程序N340FF:零件外轮廓子程序开始。N350G0X53X方向快进。N360G1Z0

定位到端面。N370G2X53Z-30CR=30车R30圆弧。N380G1Z-40车外圆φ53至Z-40。N390X56X方向快退。N400M2

程序结束。N410FF_E:

零件轮廓子程序结束。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

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表1-37配合件1右端加工程序N420HH:零件内轮廓子程序开始。N430G0X29X方向快进。N440G1Z0

定位到端面。N450G1X25Z-2车倒角。N460Z-24车内孔φ25至-24。N470X22车端面N480Z-26车内孔φ22至Z-26。N490X20X方向快进。N500M2

程序结束。N510HH_E:

零件内轮廓子程序结束。四、任务实施（一）编写零件加工程序卧式数控车床

立式数控车床

表1-38配合件2右端加工程序Sk09202配合件2右端加工程序N10G95G90G40G71

初始化N20T1D1S600M