数控机床编程与操作 第4版 数车 课件 15、16 轴套组合件、典型宏程序简介

轴套组合件的加工重点与难点1、机械加工工艺规程的制定；2、零件加工时，尺寸精度及形位公差的控制；3、外圆车刀、内孔镗刀及切槽刀的刀尖圆弧半径补偿；4、保证装配精度，使组合件转动灵活。数车综合练习——轴套组合件的加工数车综合练习——轴套组合件的加工教学目标调试程序，仿真加工该轴套组合件在制定正确的机械加工工艺的前提下，利用仿真软件①调试程序，加深对编程指令代码的理解；②学会数控车床的操作，保质保量加工合格的零件。一、组合件设计图一、组合件设计图件1轴套件2端盖一、组合件设计图件3轴装配图二、工艺分析1．毛坯的选择不同于企业的批量生产，从教学角度出发，为了提升专业技能，培养学生的独立操作能力，要求每位同学单独完成套件的加工，3个零件下料为连件，毛坯为φ50×145mm的铝棒。二、工艺分析2．工艺方案的确定

分析装配图可以看出该套件由轴套1、端盖2和轴3三个零件组成。其装配关系是轴套1的各孔要与轴3配合、外圆要与端盖2的孔配合；而端盖2的各孔既要与轴3的外圆配合又要与轴套1的外圆配合。由此可见轴套1为关键零件。为保证装配后套件灵活转动，件2轴套加工时必须保证外圆与内孔的同轴度要求，须一次装夹完成外圆与内孔的加工。从轴套的结构分析，要实现这一目标，外圆只能用切槽刀加工完成。加工顺序为件1→件2→件3。二、工艺分析工序号工序名称工序内容设备刀具量具一锯下料φ50×145mm（共3件）锯床二车1.夹毛坯校正（车件1、件2）CAK61400~125卡尺0~25外径尺25~50外径尺5~30内径尺30~50内径尺程序号O11.1粗车件1、件2外圆至φ48×70，留量0.7~0.8

精车件1右端面、倒角及φ48外圆至要求T01外圆刀1.2钻孔φ20×65Φ20钻头1.3粗车φ35f7、φ40f7外圆，留量0.1~0.2

精车各外圆，倒角T02切槽刀3mm宽1.4粗车件1各内孔及R10弧面，留量0.4~0.5

精车各内孔及R10，倒角T03内孔刀1.5切断件1至28+0.5+0.4T02切槽刀程序号O21.6平件2右端面，倒角T01外圆刀1.7粗车件2各内孔，留量0.4~0.5

精车各内孔及倒角至要求T03内孔刀1.8切断至28+0.5+0.4T02切槽刀3．套件的工艺过程工序号工序名称工序内容设备刀具量具二车2.夹毛坯校正（车件3）CAK61400~125卡尺0~25外径尺25~50外径尺5~30内径尺30~50内径尺程序号O32.1粗车件3左端φ35、φ48外圆，留量0.7~0.8

精车留量外圆、端面及倒角至要求T01外圆刀3.调头夹φ35外圆，轴肩定位程序号O43.1粗车件3右端各外圆，留量0.7~0.8精车各留量外圆及倒角至要求T01外圆刀3.2车M10-6g螺纹T04螺纹刀4.夹φ48外圆，轴向定位（车件1）程序号O54.1车件1左端面至总长，倒角T01外圆刀5.夹φ48外圆，轴向定位（车件2）程序号O65.1车件2左端面至总长，倒角T01外圆刀3．套件的工艺过程（续）构成组合件的三个零件毛坯下料为连件，用5次装夹、6个程序、在一台数控车床上完成加工二、工艺分析组合件编程要点归纳：1、轴套1的编程采用内、外圆粗车复合循环G71指令加工内孔和外圆，而且内、外圆都进行刀尖圆弧半径补偿；2、考虑装夹工艺，轴套1的外圆阶梯由切槽刀用G75指令切削，同时由切槽刀车削阶梯轴的左倒角，并对切槽刀进行刀尖圆弧半径补偿；3、轴3的车削需要调头装夹，用G92指令车螺纹；4、轴套1、端盖2平左端面采用G94指令编程。三、加工程序O1;加工件1轴套T0101;外圆刀M3S666G0G99X99Z99X51Z4G71U2R1G71P1Q2U0.8W0.1F0.3N1G0G42X18G1Z0F0.15X47X48Z-0.5Z-70N2G40X51G0X99Z99T0101M3S800G0X99Z99X51Z3G70P1Q2G0X200M0;手工钻孔φ20×65G0Z99T0202;切槽刀，宽3mmM3S500G0G99X99Z99Z-13.2;28.05-17.95+3+0.1=13.2X49G75X40.15W-5.5P10000Q2750F0.07;粗车φ40f7G1Z-21.2F0.3;28.05-9.95+3+0.1=21.2G75X35.15Z-33P10000Q2500F0.07;粗车φ35f7G1Z-13.1F0.3X40F0.07;精车φ40f7W-7.45X39w-0.5;倒角X35Z-32;精车φ35f7X49F0.5G0X99Z99T0303;内孔刀G0G99X99Z99M3S500X19Z1;循环起点G71U1R0.5G71P3Q4U-0.4W0.05F0.2N3G0G41X35G1X32Z-0.5F0.05Z-10.05G3X25Z-17.65R10(28.05-10.4)G1Z-28.5N4G40X19G0Z99X99T0303G0G99X99Z99M3S900X19Z1G70P3Q4G0Z99X99T0202G0G99X99Z99M3S500Z-31.6X40G1X19F0.05;切断G0X99Z99M30三、加工程序O2;加工件2端盖T0105;件2对刀只对Z坐标M3S600G0G99X99Z99X50Z1.5G94X18Z0.2F0.25;粗车端面G1X50Z-1.5G41X47Z0F0.1;倒角X18;精车端面G0Z99G40X99T0307;内孔刀只对Z坐标G0G99X99Z99M3S600X19Z1G71U1R0.5G71P1Q2U-0.5W0.05F0.2N1G0G41X43G1X40Z-0.5F0.05Z-8.05X36X35W-0.5Z-18.05X23X22W-0.5Z-28.5N2G40X19G0Z99X99T0307G0G99X99Z99M3S900X19Z1G70P1Q2G0Z99X99T0206；切断只对Z坐标G0G99X99Z99M3S500Z-31.6X50G1X18F0.07G0X99Z99M30O3;

件3轴加工左端T0108;件3对刀只对Z坐标G0G99X99Z99M3S600X51Z3G71U2R1G71P1Q2U0.7W0.1F0.3N1G0G42X-2G1Z0F0.15X34X35W-0.5Z-13X47X48W-0.5W-6N2G40X51G0X99Z99T0108G0G99X99Z99M3S900X51Z1G70P1Q2G0X99Z99M30三、加工程序三、加工程序O4;

件3轴调头加工右端T0109;件3对刀只对Z坐标G0G99X99Z99M3S600X51Z6G94X0Z4F0.25;粗车端面Z2Z0.5X-2Z0F0.1;精车端面G0X51Z3G71U2R1G71P1Q2U0.8W0.1F0.3N1G0G42X-2G1Z0F0.1X6.8X9.8Z-1.5Z-18X21X22W-0.5W-9.5X24X25W-0.5W-9.9G3X32W-7.6R10G1W-9.95X47X49W-1N2G40X51G0X99Z99T0109G0G99X99Z99M3S900X51Z1G70P1Q2G0X99Z99T0404;车螺纹G0G99X99Z99M3S700X25Z5G92X9.2Z-14F1.5X8.6X8.2X8.04G0X99Z99M30三、加工程序O5;件1平左端面T0110;对刀只对Z轴G0G99X99Z99M3S600X40Z1.5G94X23Z0.2F0.2G41G0X38Z-2G1X34Z0F0.1X23G40G0Z99X99M30O6;件2平左端面T0111;对刀只对Z轴G0G99X99Z99M3S600X50Z1.5G94X20Z0.2F0.2G41G0X51Z-2G1X47Z-0.5F0.1X20G40G0Z99X99M301、制定复杂的、综合的组合件的机械加工工艺规程；

2、工件的装夹与对刀及刀偏值的设置；3、加工过程中利用刀具补偿（磨损补偿、刀尖圆弧半径补偿）功能控制尺寸精度。小

结：

FANUC0i系统数控车床编程难点重点1、宏程序的执行过程2、常见非圆二次曲线轮廓的宏程序编程1、宏程序的意义2、宏程序的数学运算3、宏程序的控制指令典型宏程序简介前面学习的数控程序的程序字为常量，如线和圆弧，一个程序只能描述一个几何形状，我们称之为普通程序，普通程序缺乏灵活性和适用性。对于非圆二次曲线如抛物线、椭圆等轮廓，使用G01、G02/G03指令已经无法满足编程的需要。使用宏程序能执行一些有规律变化的动作。如今的数控系统都具备特殊编程功能——宏程序。只要二次曲线具有函数关系（方程式），在用户宏程序的本体中，就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。FANUC0i及高版本的系统中，可以输入运算符进行赋值及数学运算，即按B类宏程序进行编程。课程导入1.变量

(1)变量的表示一个变量由符号#和变量序号组成，如：#100、#200等。还可以用表达式进行表示，但其表达式必须全部写入“[]”中，如：#［#1+#2+10］，当#1=10，#2=100时，该变量表示#120。(2)变量的引用引用变量也可以采用表达式。例：G01X[#100-30.0]Y-#101F[#101+#103]；当#100=100.0、#101=50.0、#103=80.0时，上式即表示为G01X70.0Y-50.0F130。(3)变量的赋值变量可以在操作面板上用MDI方式直接赋值，也可在程序中以等式方式赋值，但赋值号（=）左边不能用表达式。例：#100=100.0；#100=30.0+20.0；一、宏程序1.运算指令一、宏程序功能格

式备注与示例定义、转换#i=#j#100=#1，#100=30.0加法#i=#j+#k#100=#1+#2#100=100.0-#2#100=#1*#2#100=#1/30减法#i=#j-#k乘法#i=#j*#k除法#i=#j/#k正弦#i=SIN[#j]#100=SIN[#1]#100=COS[36.3+#2]#100=ATAN[#1]/[#2]反正弦#i=ASIN[#j]余弦#i=COS[#j]反余弦#i=A[#j]正切#i=TAN[#j]反正切#i=ATAN[#j]/[#k]平方根#i=SQRT[#j]#100=SORT[#1*#1–100]#100=EXP[#1]绝对值#i=ABS[#j]舍入#i=ROUND[#j]上取整#i=FIX[#j]下取整#i=FUP[#j]自然对数#i=LN[#j]指数函数#i=EXP[#j]或#i=#jOR#k逻辑运算一位一位地按二进制执行异或#i=#jXOR#k与#i=#jAND#kBCD转BIN#i=BIN[#j]用于与PMC的信号交换BIN转BCD#i=BCD[#j]功能格

式备注与示例表2-8变量的各种运算一、宏程序2.运算指令(1)函数SIN、COS等的角度单位是度，分和秒要换算成带小数点的度。如90º30'表示为90.5º，30º18'表示为30.3º。(2)宏程序数学计算的次序依次为：函数运算(SIN、COS、ATAN等)，乘和除运算(*、／、AND等)，加和减运算(+、-、OR、XOR等)。例：#1=#2+#3*SIN[#4]；(3)括号用于改变运算次序，函数中的括号允许嵌套使用，但最多只允许嵌套5层。例：#1=SIN［［［#2+#3］*4+#5／#6］；(4)在宏程序中的上、下取整运算CNC处理数值运算时，若操作产生的整数大于原数时为上取整，反之则为下取整。一、宏程序3.控制指令控制指令起到控制程序流向的作用。

(1)分支语句格式一：GOTOn；无条件转移例：GOTO10；执行该语句时，将无条件转移到N10程序段执行。格式二：IF[条件表达式]GOTOn；有条件转移例：IF[#1GT#100]GOTO10；如果条件成立，则转移到N10程序段执行；如果条件不成立，则执行下一程序段。条

件意

义示

例#iEQ#j等于(=)IF[#5EQ#6]GOTO100#iNE#j不等于(≠)IF[#5NE#6]GOTO100#iGT#j大于(＞)IF[#5GT#6]GOTO100#iGE#j大于等于(≥)IF[#5GE#6]GOTO100#iLT#j小于(＜)IF[#5LT#6]GOTO100#iLE#j小于等于(≤)IF[#5LE#6]GOTO100表2-9条件表达式的种类一、宏程序3.控制指令控制指令起到控制程序流向的作用。

(2)循环指令WHILE［条件表达式］DOm(m=1，2，3，…)；…ENDm；当条件满足时，就做第m个循环（m可取1,2…），即循环执行WHILE与END之间的程序段；当条件不满足时，就执行ENDm的下一个程序段。条

件意

义示

例#iEQ#j等于(=)IF[#5EQ#6]GOTO100#iNE#j不等于(≠)IF[#5NE#6]GOTO100#iGT#j大于(＞)IF[#5GT#6]GOTO100#iGE#j大于等于(≥)IF[#5GE#6]GOTO100#iLT#j小于(＜)IF[#5LT#6]GOTO100#iLE#j小于等于(≤)IF[#5LE#6]GOTO100表2-9条件表达式的种类二、宏程序编程实例【例2-21】已知毛坯是直径φ30mm的铝棒，试用宏程序编制图示椭圆零件的加工程序，其椭圆方程为X2/132+Z2/202=1。O1；T0101；80°外圆粗车刀M3S500；G0G40G99X99.0Z99.0;X32.0Z3.0;循环起点G71U2.0R1.0;G71P1Q2U0.5W0.2F0.3;N1G42G0X-2.0;

G1Z0F0.1;X0;#1=20.0;#1是Z方向的变量，初值为20，Z坐标作为自变量WHILE[#1GE0]DO1;当#1≥0时执行循环1，20、0均相对于椭圆原点而言#2=13*SQRT[400-#1*#1]/20;#2是X方向的变量，X坐标作为因变量G01X[2*#2]Z[#1-20];因椭圆原点在工件坐标系Z-20处，故Z坐标值为[#1-20]#1=#1-0.1;步长为0.1，该值越小，表面粗糙度越好END1;

循环1结束G1Z-30.0;N2X32.0;G0G40X99.0Z99.0;T0202M3S1200;外圆精车刀G0G99X99.0Z99.0;X32.0Z3.0;G70P1Q2;G0G40X99.0Z99.0;M30;二、宏程序编程实例【例2-22】已知毛坯是φ40mm的铝棒，试用宏程序编制图示零件的加工程序，其椭圆方程为X2/62+Z2/102=1。分析：该阶梯轴包含一段不对称的椭圆，仍然以Z坐标作为自变量，X坐标作为因变量，椭圆上的X、Z坐标值均相对于椭圆原点而言，将Z=6代入椭圆方程解得X=4.8，从而可求得椭圆与圆柱面交点A的坐标为29.4。O1;T0101M3S500;

80°外圆粗车刀G0G40G99X99.0Z99.0;X40.0Z3.0;G71U2.0R1.0;G71P1Q2U0.5W0.2F0.3;N1G42G0X-2.0;G1Z0F0.1;X20.0;Z10.0;X29.4;(4.8+9.9)×2=29.4#1=6.0;#1是Z方向的变量，初值为6WHILE[#1GE-3.6]DO1;当#1≥-3.6时执行循环1#2=6*SQRT[100-#1*#1]/10;#2是X方向的变量，由椭圆方程得到的函数关系G01X[19.8+2*#2]Z[#1-23]；#1=#1-0.1；END1；G1Z-36.0F0.1；N2X40.0;G0G40X99.0Z99.0;T0202M3S1200；外圆精车刀G0X99.0Z99.0;X40.0Z3.0;G70P1Q2G0G40X99.0Z99.0;M30;二、宏程序编程实例【例2-23】已知毛坯是φ50mm的铝棒，试用宏程序编制零件的加工程序，其椭圆方程为X2/242+Z2/402=1。O1;T0101M3S500;80°外圆粗车刀G0G40G99X99.0Z99.0;X55.0Z3.0;G71U2.0R1.0; G71P1Q2U0.5W0.2F0.3;N1G42G0X-2.0;G1Z0F0.1;X30.0;Z-15.0X38.21;

将Z=12代入椭圆方程得X=22.895，故A点X值为(42-22.895)×2=38.21#1=12.0;#1是Z方向的变量，初