数控车削加工技术 教案全套 王振 项目1-11 数控车削工艺基础-编制典型零件车削工艺及程序

PAGEPAGE7数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目一数控车削工艺基础教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1.认知常见的数控车床2.掌握数控加工工艺的制定的方法3.了解数控加工技术的发展方向教学重点与难点：1.了解数控车床的组成和分类2.掌握数控车削工艺的特点3.学习数控加工工艺的制定教学内容备注1.1数控车床简介1.1.1数控车床的分类1．按数控系统的功能分（1）全功能型数控车床（2）经济型数控车床（3）车削中心2．按主轴的配置形式分类（1）卧式数控车床（2）立式数控车床3.按数控系统控制的轴数分类：（1）两轴控制的数控车床（2）四轴控制的数控车床（3）多轴控制的数控车床1.1.2数控车床的结构特点

与传统车床相比，数控车床的结构有以下特点：1.由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短。2.多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。3.数控车床的第三个结构特点是轻拖动。4.为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。5.由于数控机床的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨性好。6.数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，自动运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。7.数控车床一般还配有自动排屑装置。1.1.3数控车床用途及主要加工对象1．精度要求高的零件2．表面粗糙度值小的零件3．表面轮廓形状复杂的零件4．带特殊螺纹的零件5．淬硬回转体零件1.2数控车削工艺特点1.2.1数控车削工艺的基本特点1．车削外圆车削外圆是最常见、最基本的车削方法，如图1.12所示：图1.1275°外圆车刀车削外圆面2．车削内圆(孔)车削内圆(孔)是指用车削方法扩大工件的孔或加工工件的内表面。这也是常用的车削方法之一。孔的形状不同，车孔的方法也有差异。车通孔如图1.13(a)所示：在车削盲孔和台阶孔时，车刀要先纵向进给，当车到孔的根部时再横向进给，从外向中心进给车端面或台阶端面，如图1.13(c)、(d)所示：图1.13常见内圆加工方式3．车削平面车削平面主要指的是车端平面(包括台阶端面)，常见的方法有：(1)使用45°偏刀车削平面，可采用较大切削深度，切削顺利，表面光洁，大、小平面均可车削，如图1.14所示：图1.1445°车刀车削端面方式(2)使用90°左偏刀从外向中心进给车削平面，适用于加工尺寸较小的平面或一般的台阶端面，如图1.15(a)所示：(3)使用右偏刀车削平面，刀头强度较高，适用于车削较大平面，尤其是铸锻件的大平面，如图1.15(b)所示：图1.1590°左偏刀和右偏刀车削端面方式4．车削锥圆锥面可分为内锥面和外锥面，可以分别视为内圆、外圆的一种特殊形式，如图1.16所示：图1.16圆锥面车削方式5．车削螺纹车削螺纹也是最常见、最基本的一种车削工艺，如图1.17所示：图1.17螺纹车削方式1.2.2数控车削工艺分析的主要内容数控车削加工工艺包括以下主要内容：1.分析被加工零件的工艺性；2.拟定加工工艺路线，包括划分工序、选择定位基准、安排加工顺序和组合工序等；3.设计加工工序，包括选择工装夹具与刀具、确定走刀路线、确定切削用量等；4.编制工艺文件。1.3认识典型的数控车床1.3.1数控车床的组成1．机床本体

数控车床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加工中又是自动控制，不能像在普通车床那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新结构，以加强刚性、减小热变形、提高加工精度，如图1.19所示机床本体部件：

图1.19机床本体部件结构图2．数控装置（CNC）

数控装置是数控系统的核心，主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联接的各种接口等。数控机床的数控系统完全由软件处理输入信息，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高，如图1.20所示：图1.20数控装置3．输入/输出设备

键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。除此以外，还可以用串行通信的方式输入。

4．伺服单元

伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它将来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。

5．驱动装置

伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统，如图1.21所示伺服驱动器和伺服电机，它是机床工作的动力装置，数控装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施。图1.21伺服驱动器和伺服电机6.

可编程控制器

如图1.22所示可编程控制器（PLC）己成为数控机床不可缺少的控制装置。图1.22可编程控制器7.测量装置

测量装置也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。1.3.2数控车床技术参数数控车床的主要技术参数有:最大回转直径，最大车削直径，最大车削长度，最大棒料尺寸，主轴转速范围，X、Z轴行程，X、Z轴快速移动速度，定位精度，重复定位精度，刀架行程，刀位数，刀具装夹尺寸，

主轴头型式，主轴电机功率，进给伺服电机功率，尾座行程，

卡盘尺寸，

机床重量，轮廓尺寸(长×宽×高)等。数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目二制定数控车削工艺教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1.根据图纸能编制合理的加工工艺规程2.掌握如何分析零件图3.掌握加工顺序、走刀路径的安排和工量夹具的选择教学重点与难点：1.零件图的分析2.工艺参数的设定3.工艺流程的设定教学内容备注2.1分析零件图2.1.1零件图分析1.构成零件轮廓的几何要素分析图2.2几何要素缺陷示意图2.尺寸标注方法分析在数控车床的编程中，点、线、面的位置一般都是以工件坐标原点为基准的。如图2.3所示集中引注尺寸标注法：图2.3集中引注尺寸标注法3.精度及技术要求分析2.1.2结构工艺性分析表2.1零件结构工艺性分析示例序号零件结构工艺性不好工艺性好1孔离箱壁太近，钻头在圆角处易引偏；箱壁高度尺寸大，需加长钻头方能钻孔加长箱耳，不需加长钻头，只要使用上允许将箱耳设计在某一端，则不需加长箱耳，即可方便加工2车螺纹时，螺纹根部易打刀；且不能清根留有退刀槽，可使螺纹清根，避免打刀3插齿无退刀空间,小齿轮无法加工大齿轮可滚齿或插齿，小齿轮可以插齿加工4两端轴颈需磨削加工，因砂轮圆角而不能清根留有砂轮越程槽，磨削时可以清根5斜面钻孔，钻头易引偏只要结构允许留出平台，可直接钻孔6锥面加工时易碰伤圆柱面，且不能清根可方便地对锥面进行加工7加工面高度不同，需两次调整刀具加工，影响生产率加工面在同一高度，一次调整刀具可加工2个平面8加工键槽时，需调整方向两次加工将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对2个键槽加工9加工面大，加工时间长，平面度误差大加工面减小，节省工时，减少刀具损耗并且容易保证平面度要求10内壁孔出口处有阶梯面，钻孔时孔易钻偏或钻头折断内壁孔出口处平整，钻孔方便，易保证孔中心位置度2.2制订数控车削工艺方案2.2.1拟定工艺路线1.加工方法的选择1）数控车削外回转表面加工方法的选择表2.2外圆表面加工方案序号加

工

方

案经济精度级表面粗糙度Ra值／μm适用范围1粗车IT11以下50～12.5适用于淬火钢以外的各种金属2粗车一半精车IT8～106.3～3.23粗车一半精车一精车IT7～81.6～0.84粗车一半精车一精车一滚压（或抛光）IT7～80.2～0.0255粗车一半精车一磨削IT7～80.8～0.4主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车一半精车一粗磨一精磨IT6～70.4～0.17粗车一半精车一粗磨一精磨一超精加工（或轮式超精磨）IT50.1～Rz0.18粗车一半精车一精车一金刚石车IT6～70.4～0.025主要用于要求较高的有色金属加工9粗车一半精车一粗磨一精磨一超精磨或镜面磨IT5以上0.025～Rz0.05极高精度的外圆加工10粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨IT5以上0.1～Rz0.052）数控车削内回转表面加工方法的选择表2.3孔加工方案序号加

工

方

案经济精度级表面粗糙度Ra值/μm适

用

范

围1钻IT11～1212.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属（但表面粗糙度稍大，孔径小于15～20㎜)2钻—铰IT93.2～1.63钻—铰—精铰IT7～81.6～0.84钻—扩IT10～1112.5～6.3同上，但孔径大于15～20㎜5钻—扩—铰IT8～93.2～1.66钻—扩—粗铰—精铰IT71.6～0.87钻—扩—机铰—手铰IT6～70.4～0.18钻—扩—拉IT7～91.6～0.1大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）9粗镗（或扩孔）IT11～1212.5～6.3除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）IT8～93.2～1.611粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）IT7～81.6～0.812粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀精镗IT6～70.8～0.413粗镗（扩）—半精镗—磨孔IT7～80.8～0.2主要用于淬火钢也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨IT6～70.2～0.115粗镗—半精镗—精镗—金钢镗IT6～70.4～0.05主要用于精度要求高的有色金属加工16钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨；钻—（扩）—拉—珩磨；粗镗—半精镗—精镗—珩磨IT6～70.2～0.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述方案中的珩磨IT6级以上2.加工顺序的安排1）先粗后精2）先近后远3）内外交叉4）刀具集中5）基面先行2.2.2确定走刀路线（1）刀具引入、切出（2）确定最短的空行程路线1）灵活设置程序循环起点。2）合理安排返回换刀点。（3）确定最短的切削进给路线（4）零件轮廓精加工一次走刀完成2.2.3数控车削加工工序划分与设计1.数控车削加工工序划分方法数控车削加工工序划分常有以下几种方法：（1）按安装次数划分工序。（2）按加工部位划分工序。（3）按所用刀具划分工序。（4）按粗、精加工划分工序。2.数控车削加工工序设计（1）确定装夹方案1）三爪自定心卡盘装夹2）四爪单动卡盘装夹3）软爪装夹4）中心孔定位装夹5）利用其它工装夹具装夹（2）选用刀具1)常用数控焊接车刀2）机械夹固式可转位车刀①刀片形状②刀杆头部形式③成形加工刀具的选择（3）确定切削用量1）选择切削用量的一般原则①粗车切削用量选择②精车、半精车切削用量选择2）背吃刀量ap的确定在车床主体、夹具、刀具和零件这一系统刚度允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率。3）进给量f的确定粗加工时，进给量根据工件材料、车刀刀杆直径、工件直径和背吃刀量按表2.5进行选取。4）主轴转速的确定n=1000式中n──主轴转速（r/min）；Vc──切削速度（m/min）；d──工件加工表面或刀具的最大直径（mm）2.2.4数控车削加工工艺文件1.数控加工工序卡2.数控加工刀具卡3.数控加工走刀路线图2.3分析典型零件数控加工工艺2.3.1轴类零件数控车削加工工艺根据下图2.21所示的待车削零件，材料为45号钢，在数控车床上需要进行的工序为：切削Ф56mm、Ф34mm和Ф30mm的外圆；R50mm弧面、锥面、退刀槽、螺纹及倒角。要求分析工艺过程与工艺路线并制定工艺文件。图2.21轴类零件图1.零件图工艺分析2.零件的定位基准和装夹方式3.选择设备4.确定加工顺序及进给路线5.刀具的选择6.切削用量的选择表2.11数控加工工艺卡片单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001三爪卡盘和活动顶尖数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格㎜主轴转速r/mm进给速度mm/min背吃刀量mm备注1平端面T0225×25500手动2钻中心孔T015950手动3粗车轮廓T0225×255002003自动4精车轮廓T0325×2512001800.25自动5粗车螺纹T0325×253209600.4自动6精车螺纹T0325×253209600.1自动编制XXX审核XXX批准XXX年月日数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目三数控车削编程基础教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1.掌握程序文件的格式；2.掌握编程的步骤和规则3.掌握机床坐标系和工件坐标系的感念教学重点与难点：1.掌握坐标系规定原则及坐标轴确定方法；2.掌握机床坐标系和工件坐标系的感念；教学内容备注3.1数控编程概述3.1.1数控编程的步骤一般说来，数控编程的步骤为：分析零件图样→数控加工工艺设计→数值计算→编写零件加工程序单→程序存储→程序校验和试切。1.分析零件图样2.数控加工工艺设计3.数值计算4.编写程序单5.程序存储6.程序检验和试切3.1.2数控编程基础知识1.程序的结构与格式1）程序结构加工程序可分为主程序和子程序，无论是主程序还是子程序，每一个程序都是由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。程序的内容则由若干程序段组成，程序段是由若干程序字组成，每个程序字又由地址符和带符号或不带符号的数值组成，程序字是程序指令中的最小有效单位。2）程序格式数控机床有三种程序段格式：固定顺序，表格顺序，字地址格式。固定顺序格式和分隔符程序段格式现在已不使用。在字地址可变程序段格式中，程序字长是不固定的，程序字的个数也是可变的，程序字的顺序是任意排列的。N顺序号G准备功能X±坐标运动尺寸Y±坐标运动尺寸Z±坐标运动尺寸F进给速度S主轴转速M辅助功能附加指令N07G01Z－30F200程序段号地址符号数字地址符号符号数字地址符号数字3）程序中常用地址符及其含义由英文字母表示的地址符和若干位数字组成程序字。表3-1列出了编程中常用地址符的含义2.数控编程中的指令代码在数控编程中，我国的国际上都广泛使用G指令代码，M指令代码及Ｆ、Ｓ、Ｔ指令，来描述加工工艺过程和数控机床的运动特征特征。国际上采用的是ISO-1056-1975E标准，我国制订了与该标准等效的JB3208-83标准。（1）准备功能G指令（2）坐标功能字（3）进给功能指令（4）主轴功能指令（5）刀具功能指令（6）辅助功能指令3.2数控车床坐标系3.2.1数控机床坐标系的规定原则1.右手直角坐标系标准的坐标系为右手直角坐标系（图3-1）。它规定了X、Y、Z三座标轴的关系：用右手的拇指、食指和中指分别代表X、Y、Z三轴，三个手指互相垂直，所指方向分别为X、Y、Z轴的正方向。围绕X、Y、Z各轴的回转分别用A、B、C表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z、……+C相反的方向用带“′”的+X′、+Y′、+Z′……+C′表示。图3.1右手直角坐标系2.刀具运动坐标与工件运动坐标数控机床的坐标系是机床运动部件进给运动的坐标系。由于进给运动可以是刀具相对于工件的运动（车床），也可以是工件相对于刀具的运动（铣床），所以统一规定：有字母不带“′”的坐标表示刀具相对于“静止”工件而运动的刀具运动坐标；带“′”的坐标表示工件相对于“静止”刀具而运动的工件运动坐标。3.运动的正方向运动的正方向是使刀具与工件之间距离增大的方向。3.2.3数控机床的两种坐标系数控机床的坐标系包括机床坐标系和工件坐标系两种。1.机床坐标系机床坐标系又称为机械坐标系，是机床运动部件的进给运动坐标系，其坐标轴及方向按标准规定。其坐标原点的位置则由各机床生产厂设定，称为机床原点（或零点）。数控车床的机床坐标系（OXZ）的原点O，一般位于卡盘端面，或离爪端面一定距离处，或位于机床零点。2.工件坐标系工件坐标系又称编程坐标系，供编程用。为使编程人员在不知道是“刀具移近工件还是“工件移近刀具”的情况下，就可根据图纸确定机床加工过程，所以规定工件坐标是“刀具相对工件而运动”的刀具运动坐标系。3.绝对坐标与相对坐标运动轨迹的坐标相对于起点计量的坐标系，称为相对坐标系（或增量坐标系）。所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标原点计量的坐标系，称为绝对坐标系。3.2.4机床原点与机床参考点机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的，机床原点是由机床参考点体现出来的。机床参考点是一个硬件点。3.3FANUC车削系统常用G指令及应用1.3.1数控车床的组成3.3.1与坐标和坐标系有关的指令1.工件坐标系设定指令G92指令用来设定刀具在工件坐标系中的坐标值，属于模态指令，其设定值在重新设定之前一致有效。程序段格式为：G92XZX、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。2.工件坐标系选择指令工件坐标系选择指令有G54、G55、G56、G57、G58、G59。均为模态指令。3.局部坐标设定指令局部坐标设定指令为G52。属于非模态指令，仅在本程序段中有效。程序段格式为：G52XZACX、Z为局部坐标系原点在工件坐标系中的有向距离，A、C是相对于X、Z三个轴的旋转坐标。立以后，绝对值方式编程的移动指令就是在该局部坐标系中的坐标值。4.直接机床坐标系编程指令直接机床坐标系编程指令G53，属于非模态指令，只在本程序段中有效。在含有G53指令的程序段中，利用绝对值编程的移动指令的坐标位置是相对于机床坐标系的。5.绝对值编程指令与增量值编程指令绝对值编程指令是G90，增量值编程指令是G91，它们是一对模态指令。3.3.2运动路径控制指令1.单位设定指令与单位有关的指令主要有尺寸单位设定指令和进给速度单位设定指令。2.快速定位指令G00为快速定位指令，该指令的功能是要求刀具以点位控制方式从刀具所在位置以各轴设定的最高允许速度移动到指定位置，属于模态指令。它只实现快速移动，并保证在指定的位置停止。程序段格式为：G00XZX、Z为目标点坐标。3.线性进给指令线性进给指令G01指令即直线插补指令，该指令的功能是指令刀具相对于工件以直线插补运算联动方式，按程序段中规定的进给速度F，由某坐标点移动到另一坐标点，插补加工出任意斜率的直线。4.圆弧进给及螺旋线进给指令G02、G03为圆弧插补指令，该指令的功能是使机床在给定的坐标平面内进行圆弧插补运动。5暂停指令G04为暂停指令，该指令的功能是使刀具作短暂的无进给加工(主轴仍然在转动)，经过指令的暂停时间后再继续执行下一程序段，以获得平整而光滑的表面。G04指令为非模态指令。其程序段格式为：G04X（或P或F或S）3.4FANUC车削系统常用M指令及应用1.M00—程序停止指令M00指令实际上是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切操作。即主轴停转、切削液关闭、进给停止。但模态信息全部被保存，在按下控制面板上的启动指令后，机床重新启动，继续执行后面的程序。该指令主要用于工件在加工过程中需停机检查、测量零件、手工换刀或交接班等。2.M01—计划停止指令M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。如果不按下“选择停止开关”按钮，程序执行到M01时不会停止，而是继续执行下面的程序。M01停止之后，按启动按钮可以继续执行后面的程序。该指令主要用于加工工件抽样检查，清理切屑等。3.M02—程序结束指令M02指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位。该指令写在程序的最后一段。4.M03、M04、M05—主轴正转、反转、停止指令M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；反之，则为反转。M05表示主轴停止转动。M03、M04、M05均为模态指令。要说明的是有些系统(如华中数控系统CJK6032数控车床)不允许M03和M05程序段之间写入M04，否则在执行到M04时，主轴立即反转，进给停止，此时按“主轴停”按钮也不能使主轴停止。5.M06—自动换刀指令M06为手动或自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、切削液不停。M06指令不包括刀具选择功能，常用于加工中心等换刀前的准备工作。6.M07、M08、M09—冷却液开关指令M07、M08、M09指令用于冷却装置的启动和关闭。属于模态指令。M07表示2号冷却液或雾状冷却液开。M08表示1号冷却液或雾状冷却液开。M09表示关闭冷却液开关，并注销M07、M08、M50及M51（M50、M51为3号、4号冷却液开）。且是缺省值。7.M30—程序结束指令M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。8.M98、M99—子程序调用与返回指令M98为调用子程序指令，M99为子程序结束并返回到主程序的指令。3.5数控车床的倒角功能任务导入：车削加工如图3.13所示的含倒角结构的轴类零件。图3.13含倒角结构的轴案例分析在FANUC0i车削数控系统中，G01指令还具有对回转体类工件的台阶和端面交接处，实现自动倒45︒倒角和倒圆角功能。完成此项任务，需掌握的知识如下：1.自动倒45︒倒角格式：G01X_C_F_用于由X轴向Z轴过度倒直角，C值有正负之分。倒直角指向Z轴负向，则C值为负；倒直角指向Z轴正向，则C值为正。格式：G01Z_C_F_用于由Z轴向X轴过度倒直角，C值有正负之分。倒直角指向X轴负向，则C值为负；倒直角指向X轴正向，则C值为正。2.自动倒圆角格式：G01X_R_F_用于X轴向Z轴向过渡圆角，R值有正负之分。倒圆角指向Z轴负向，则R值为负；倒直角指向Z轴正向，则R值为正。格式：G01Z_R_F_用于Z轴向X轴向过渡圆角，R值有正负之分。倒圆角指向X轴负向，则R值为负；倒直角指向X轴正向，则R值为正。数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目四数控车削仿真加工教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1.了解常见数控仿真软件的种类。2.掌握常见数控仿真软件的安装方法。3.掌握仿真软件的菜单功能。教学重点与难点：1.能根据加工工艺要求选择数控刀具。2.能对仿真软件进行安装工件和刀具的操作。3.能根据现有程序，直接输入数控系统。教学内容备注4.1数控车加工仿真软件简介4.1.1vnuc软件简介打开VNUC数控仿真系统，选择机床则进入图4.1所示主界面。显示屏上方为菜单栏，下方分为左右两部分，左侧为数控机床显示区，右侧为机床数控系统面板。功能简介如下。图4.1VNUC数控车床仿真系统操作界面1-主菜单2-数控操作面板3-报警信息栏4-机床显示工具条5-数控机床显示区1.菜单菜单栏有七个下拉式主菜单：“文件、显示、工艺流程、工具、选项、教学管理、帮助”。点击主菜单，则出现子菜单，其操作使用方法类似一般计算机软件。2.机床显示工具条（如图4.2所示）（1）移动机床（2）旋转机床（3）局部扩大（4）扩大和缩小机床图4.2机床显示工具条3.报警信息栏（如图4.3所示）图4.3报警信息栏4.数控机床显示区（如图4.4所示）数控机床显示区内真实再现了数控加工的动态过程，利用其左下角的操作键可以对三维视图扩大和缩小、局部扩大、旋转和移动等，以便从不同视角和比例显示机床、刀具、工件及加工区状况。5.数控装置及操作面板（如图4.4所示）图4.4操作面板6.仿真加工步骤：数控仿真加工通常按以下步骤进行：（1）针对加工对象进行工艺分析与设计。（2）按机床数控系统规定格式与代码编制NC程序并存盘。（3）打开仿真软件选择机床。（4）机床开机回参考点。（5）安装工件。（6）安装刀具。（7）建立工件坐标系。（8）编辑或上传NC语言。（9）校验程序。（10）自动加工。其中，前两项应在上机操作前充分准备。4.1.2上海宇龙数控仿真软件简介打开宇龙数控仿真系统，选择机床则进入图4.5所示主界面。显示屏上方为菜单栏，下方分为左右两部分，左侧为数控机床显示区，右侧为机床数控系统面板，功能简介如下。图4.5宇龙数控车床仿真系统操作界面1.主菜单菜单栏有九个下拉式主菜单：“文件、视图、机床、零件、塞尺检查、测量、互动教学、系统管理、帮助”。点击主菜单，则出现子菜单，其操作使用方法类似一般计算机软件。2.机床显示工具条（如图4.6所示）图4.6机床显示工具条3.报警信息栏（如图4.7所示）图4.7报警信息栏4.数控机床显示区（如图4.8所示）5.数控装置及操作面板（如图4.8所示）图4.8操作面板4.2数控车仿真加工实例4.2.1VNUC仿真加工实例任务导入给定加工程序，利用VNUC数控车削仿真加工软件完成仿真加工。仿真加工零件的零件图如图4.9所示，仿真加工零件仿真实物图如图4.10所示。图4.9仿真加工零件的零件图图4.10仿真加工零件仿真实物图实训1.启动数控加工仿真系统2.选择机床和数控系统3.仿真加工系统基本操作（1）启动机床并回零（2）确定零件毛坯及装夹工件4.对刀与偏置设置5.上传（NC语言）加工程序及自动加工4.2.2宇龙仿真加工实例任务导入给定加工程序，利用宇龙数控车削仿真加工软件完成仿真加工。仿真加工零件的零件图如图4.25所示，仿真加工零件仿真实物图如图4.26所示。图4.25宇龙仿真加工零件图实训1.启动数控加工仿真系统2.选择机床和数控系统3.仿真加工系统基本操作（1）启动机床并回零（2）装夹工件1）定义毛坯。2）单击“确定”按钮，将设定好的“毛坯1”添加到毛坯零件列表中。3）选择毛坯1，单击“安装按钮”按钮，然后调整毛坯到合适的位置后单击“确定”按钮即可。4）刀具安装。4.程序输入5.程序校验（1）单击操作面板上的按钮，将工作方式切换到自动加工状态。（2）单击编辑面板MDI键盘上的按钮，进入图形模拟界面，单击操作面板上的循环启动按钮，即可观察加工程序的运行轨迹4.程序输入数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目五数控车床的操作教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1.熟悉FANUC0iMate-TD系统面板，能通过系统面板输入并编辑程序。2.熟悉机床操作面板，能通过机床操作面板对机床进行基本操作。3.能熟练操作机床（包括开机、关机、回零、手动操作）。教学重点与难点：3.能熟练操作机床（包括开机、关机、回零、手动操作）。4.能熟练操作机床，掌握MDI输入、程序编辑、刀具参数设置、自动加工等机床操作方法。教学内容备注5.1FANUC0iMate-TD数控车床面板介绍5.1.1FANUC0iMate-TD系统面板5.1.2机床操作面板

5.2数控车床基本操作5.2.1开机与关机开机：打开机床电器柜电源开关→按机床面板的“控制器通电”按钮→检查“急停”按钮是否至松开状态（若未松开，旋转“急停”按钮，将其松开）→按“机床准备”按钮，开启机床电源。关机：按“复位键”复位系统→按下“急停”按钮→按下机床操作面板上的“控制器断电”按钮→关闭机床总电源。5.2.2回零操作回零又叫回机床参考点。开机后，首先必须回零操作，其目的是建立机床坐标系。操作方法有两种：1.手动方式X轴回零：将“方式选择”开关旋转至“回零”状态→按“轴选择X”键→按“手动+”键。Z轴回零：按“轴选择Z”键→按“手动+”键。2.MDI操作将“方式选择”开关旋转至“MDI”状态，进入MDI操作界面，输入“G28U0W0”，再按“程序启动”按钮即可。回零操作时，应先回X轴，再回Z轴。5.2.3手动操作1．手动/连续方式进入手动操作模式:将机床面板上“方式选择”开关旋转至手动状态。手动操作轴的移动：通过“轴选择”按钮，选择需要移动的X或Z坐标轴，按“手动”按键，控制轴的正、负方向的移动。2．手轮操作刀架的运动可以通过手轮来实现。适用：微动、对刀、精确移动刀架等操作。（1）按下“轴选择”按钮中的X或Z，选择需要移动的坐标轴方向。（2）移动速度由“手动快速倍率”按钮进行调节，选择合适的倍率。倍率挡：“×1”——手轮每转动一格相应的坐标轴移动0.001mm；“×10”——手轮每转动一格相应的坐标轴移动0.01mm；“×100”——手轮每转动一格相应的坐标轴移动0.1mm。（3）旋转“手轮”，可精确控制机床进给轴的移动。顺时针转动手轮，坐标轴向正方向移动。逆时针转动手轮，坐标轴向负方向移动。5.2.4MDI操作MDI方式也叫数据输入方式，它具有从操作面板输入一个程序段或指令并执行该程序段或指令的功能。常用于启动主轴、换刀、对刀等操作中。操作步骤：1．将机床面板上“方式选择”开关旋转至MDI状态，进入MDI方式。在MDI键盘上按“PROG”键，进入编辑页面。2．按“程序启动”按钮运行程序。用“RESET”可以清除输入的数据。5.2.5编辑方式在编辑方式下，可以对程序进行编辑和修改。1．显示程序存储器的内容（1）将“方式选择”开关旋转至“编辑”状态。（2）按“PROG”键显示程式（PROGRAM）画面。（3）按【LIB】软键后屏幕显示。如图5.4所示：2．输入新的加工程序操作步骤如下：（1）将“方式选择”开关旋转至“编辑”状态。（2）按“PROG”键显示程式（PROGRAM）画面。（3）输入程序名O0001，按“INSERT”键确认，建立一个新的程序号。然后即可输入程序的内容。如图5.5所示：（4）每输入一个程序句后按“EOB”键表示语句结束，然后按“INSERT”键将该语句输入。输入结束，屏幕显示语句。如图5.6所示：3．编辑程序（1）检索程序1）将“方式选择”开关旋转至“编辑”状态。2）按“PROG”键，CRT显示程式画面。3）输入要检索的程序号（例O0100）。如图5-7所示：4）按【O检索】软键，即可调出所要检索程序。（2）检索程序段（语句）检索程序段需在已检索出程序的情况下进行。1）输入要检索的程序段号，如N6。2）按【检索↓】软键，光标即移至所检索的程序段N6所在的位置。如图5.8所示：（3）检索程序中的字1）输入所需检索的字Z-10.。2）以光标当前的位置为准，向前面程序检索，按【检索↑】软键；向后面程序检索，按【检索↓】软键。光标移至所检索的字第一次出现的位置。如图5.9所示：（4）字的修改例如：将Z-10.0改为Z1.0。1）将光标移至Z-10.0位置（可用检索方法）。2）输入要改变的字Z1.0。3）按“ALERT”键，Z1.0将Z-10.0替换。如图5.10所示：（5）删除字例如:“N1G00X122.0Z1.0；”删除其中的Z1.0。1）将光标移至要删除的字Z1.0位置。2）按“DELETE”键，Z1.0被删除，光标自动向后移。如图5.11，5.12所示：（6）删除程序段例如：删除此程序段O0100；N1G50S3000；……1）将光标移至要删除的程序段第一个字N1处。2）按“EOB”键。3）按“DELETE”键，即删除了整个程序段。（7）插入字例如：在程序段“G01Z20.0；”中插入X10.0改为G01X10.0Z20.0；。1）将光标移动至要插入的字前一个字的位置（G01）处。2）键入X10.0。3）按“INSERT”键，插入完成，程序段变为“G01X10.0Z20.0；”。（8）删除程序例如：删除程序号为O0100的程序。1）“方式选择”开关旋转至“编辑“状态。2）按“PROG”键选择显示程序画面。3）输入要删除的程序号O0100。4）按“DELETE”键程序O0100被删除。5.2.6刀具参数设置刀具参数设置如下，假设为1号刀。如图5.13所示：对X轴：先车工件端面，按，按软菜单键【形状】，显示刀补参数画面，在刀补号G001中输“Z0”，按软菜单键【测量】，则Z坐标方向设置好；对Z轴：试切外圆一刀，沿Z轴方向退刀，停主轴，测量工件直径（假设测量值为φ42.36mm），然后按，按软菜单键【形状】，显示刀补参数画面，在刀补号G001中输“X42.36”，按软菜单键【测量】，则X坐标方向设置好。如果有多把刀对刀，则其余刀具以同样的方法，分别碰外圆和端面，设置同样的数据并测量即可。5.2.7自动加工数控车床在启动、程序编辑、刀具安装、工件安装找正、对刀等一系列操作后，便可进入自动加工状态，完成工件最终的实际切削加工。循环运行启动时，还可以利用机床的相关功能，对加工程序、数据设置等进行进一步全面的检查校验，以确保自动加工时零件的加工质量和机床的安全运行。1．自动运行的启动（1）“方式选择”开关旋转至“AUTO”状态。（2）按“PROG”键，输入要运行的程序号，按“光标下移键”打开程序。（3）按复位键“RESET”，将程序复位，光标指向程序的开始。（4）按循环启动键，自动循环运行。如图5.14所示：图5.14自动加工前的状态2．自动加工在自动运行状态下按“功能选择键”中不同的方式按钮，可以选择进入不同的控制状态。（1）跳步自动加工时，系统可跳过某些指定的程序段，称跳步。在自动运行过程中，按“跳步”按钮，使跳步功能有效，机床将在运行中跳过带有“/”跳步符号的程序段向下执行程序。例如，在某程序段首加上“/”（如/N4G97……），且面板上按下“跳步”开关，则在自动加工时，N4、N5两句程序段被跳过不执行；而当释放此开关,“/”不起作用，该段程序被正常执行。如图5.15所示：（2）单步运行在自动加工试切时，出于安全考虑，可选择单段执行加工程序的功能。在自动运行中，按“单步”按钮，使单步运行有效，机床在执行完一个程序段后停止，每按一次数控启动键，仅执行一个程序段的动作，可使加工程序逐段执行。（3）空运行自动加工启动前，不将工件或刀具装上机床，进行机床空运转，以检查程序的正确性。按“空运行”按钮，使空运行有效，此时按程序启动按键，机床忽略程序指定的进给速度，空运转时的进给速度与程序无关，以系统设定的快速运行程序。此操作常与机床锁定功能一起用于程序的校验，不能用于加工零件。（4）MST锁定在自动执行程序时，若按下“MST锁定”按钮，可以锁定程序中的M、S、T功能，即程序中的M、S、T指令将不能执行任何动作。（5）机床锁定在自动执行程序时，若按下“机床锁定”按钮，可以锁定所有进给轴，只能运行程序，但机床不会有任何进给动作。通常，可以在空运行状态，将“MST锁定”和“机床锁定”功能设置有效，在图形轨迹显示面板上检查运行轨迹，以校验程序的正确性。（6）图形轨迹显示有图形模拟加工功能的数控车床，在自动加工前，为避免程序错误、刀具碰撞工件或卡盘，可对整个加工过程进行图形模拟加工，检查刀具轨迹是否正确。在自动运行过程中，按下图形“GRAPH”键可以进入程序轨迹图形模拟状态，在CRT上显示程序运行轨迹，以便对所使用的程序进行检验。如图5.16所示：3．自动运行的停止在自动运行过程中，除程序指令中的暂停（M00）、程序结束（M02、M30）等指令可以使自动运行停止外，操作者还可以使用操作面板上的“进给保持”按钮、“急停”按钮、复位键等功能来中断或停止机床的自动加工。数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目六外圆切削工艺及编程教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1。熟悉车削加工的工艺特点及应用范围；2。了解车床的类型及组成，并能熟练操作车床；3。熟悉车刀类型，正确使用车床夹具与安装方法；教学重点与难点：1.熟悉单一循环指令G90编程和相应的编程计算2.掌握复合循环指令G71/G70编程应用熟练掌握复合循环指令

3.熟悉G72/G73/G70编程和相应的编程计算教学内容备注6.1外圆车削工艺6.1.1任务分析本任务中，台阶零件表面主要是具有回转特性的外圆面，而车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，就其精度来说，一般适合于作为外圆表面粗加工和半精加工方法。为完成此项任务，需掌握的知识如下：

车削加工特点及应用；车削加工装备；外圆面车削加工工艺。6.1.2制定零件加工工艺过程1.车削加工工艺分析

车削台阶时，不仅要车削组成台阶的外圆，还要车削环形的端面，它是外圆车削和平面车削的组合。因此，车削台阶时既要保证外圆的尺寸精度和台阶面的长度要求，还要保证台阶平面与工件轴线的垂直度要求。车削台阶工件，一般分为粗车和精车，通常选用90°外圆车刀，车刀的装夹应根据粗车、精车和余量的多少来调整。

6.1.3实训按照图6.8要求训DD1LL1Φ430-0.08Φ390-0.08300-0.05150-0.15Φ410-0.05Φ370-0.05310-0.15160-0.15Φ390-0.05Φ350-0.05320-0.10170-0.101、工艺装备

1）刀具

90º45º硬质合金车刀各一把

2）设备

CA6140车床

3）量具

0

～150游标卡尺

25～50千分尺

2、操作步骤

1）用三爪卡盘夹住工件，外圆伸出长度45mm

2）先粗车外圆D+0.5mm和长度L，D1+0.5mm和长度L1。

3）再精车外圆至尺寸要求，倒角。6.2单一固定循环编程G906.2.1G90指令作用在外圆和内孔的粗加工中，每车削一刀外圆都必须经过进刀——切削——退刀——返回这四个步骤，在一个工件加工中如要粗车多刀外圆，则每车一刀工件都必有以上四个指令段，G90就是具有把这四个程序段合并成一个指令来完成的循环功能。该指令有外圆车削循环功能和圆锥车削功能。6.2.2G90内（外）径切削循环1.G90圆柱面切削循环格式：G90X（U）_Z（W）_F_说明：X，Z：绝对编程时，终点在工件坐标系中的坐标U，W：增量编程时，终点相对于起点的位移量F：进给速度图6.10G90圆柱面切削路线图例：A点为终点坐标，程序为：G90X35Z-40F100；车刀运行的轨迹为：先快速到达X坐标值，再以切削速度达到Z坐标值（车外圆），以切削速度垂直退刀至X起点坐标，再以快速移动返回到执行G90时的起刀点即回到Z坐标点。2.圆锥面切削循环格式：G90X（U）_Z（W）_R_F_说明：如图所示，R为锥体大小端的半径差。用增量值表示，其符号取决于刀具起于锥端面的位置，当刀具起于锥端大头时，R为正值；起于锥端小头时，R为负值。即起点坐标大于终点坐标时，R为正值，反之为负。图6.11G90圆锥面切削路线图例如：加工如图6.12所示零件的程序如下：图6.12G90圆锥面切削实例G90X40.Z20.R-5.F30；X30.；X20.；6.2.3G90指令特点1.单个指令即可运行4步。2.都是先快速到达X坐标位置，再切削进给到Z坐标位置，最后再以切削进给回到X坐标起刀点，再以快速运行到指令的起刀点。3.指令中的X、Z坐标值都是起刀点的对角点，即以起刀点和坐标点为对角点所形成的矩形就是车刀的运行轨迹图。4.执行该指令完成后车刀都会回到指令的起始位置。5.如指令中的X、Z坐标值比起刀点大，则运行方向就与上图相反。6.如指令中的X方向无增量变化，则运行的轨迹为Z方向车外圆的切削进给后再快速返回。7.在下一个程序段中，如无移动指令G00、G01等指令时，则可进行同前一样的固定循环。6.2.4程序编写程序编写的步骤：（1）设定工件坐标原点，给工件建立坐标系。一般工件坐标原点设在工件右端面的轴线上或加工截止线的轴线上。（2）根据图纸分析加工工艺，确定加工轮廓（3）制定加工方案，确定走刀路线。原则为：先粗后精、以最少的程序段，最短的走刀路线及最少的换刀次数完成工件的加工。（4）合理的工序及切削用量的合理选择6.2.5实训图6.13台阶轴实训图表6.1程序表数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称台阶轴零件图号图6.13材料45#车床型号CJK6240夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O8002编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010G50X100Z100建立工件坐标系N020M03S600T0101主轴正转，选择1号外圆粗车刀N030G98进给速度设为mm/minN040G00X45Z2快速定位至45直径，距端面正向2mmN050G94X-1Z0F100；切端面N060G90X35.5Z-35；进给加工至（X35.5，Z-35）的位置N070X30.5Z-20；进给加工至（X30.5，Z-20）的位置N080G00X100Z50；加工端面N090M03S600T0202；换精车刀N100G00X28Z1；精加工加工C1倒角起刀点N110G01Z0F60；从起刀点到工件表面N120X30Z-1；精车C1倒角N130Z-20；进给加工至（X30，Z-20）的位置N140X33；精车第二个台阶倒角起刀点N150X35W-1；精车第二个台阶C1倒角N160Z-35；进给加工至（X35.5，Z-35）的位置N170X42；X向退刀至42N180G00X100Z100；回换刀点N190M30；程序结束6.3多重复合形状粗车、精车循环编程指令—G71和G70任务导入:加工如图6.14所示零件，其毛坯为棒料。工艺设计为:粗加工时切深5mm，进给速度0.3mm/r，主轴转速500r/min;精加工余量为4mm（直径量），Z向2mm，进给速度为0.15mm/r，主轴转速为800r/min。图6.14G71走刀路线图6.3.1G71—外径/内径粗车循环该指令只需指定粗加工背吃刀量、精加工余量和精加工路线，系统便可自动给出粗加工路线和加工次数，完成各外圆表面的粗加工。如图6.15所示，该功能指定最终切削路径从起始点经A

到

B。该命令以余量△d

为切削深度，以e为退刀量车掉指定的区域，留精加工预留量△u/2及△w

，最后在完成该切削进程后刀具返回到循环起点。图6.15G71加工示例图1.格式：G71U（Δd）R（e）G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F_S_T_N（ns）……N（nf）说明：（1）程序段中各地址符的含义为：e：回刀时的径向退刀量（由参数设定）；Δd：每次切削深度（沿AA′方向，半径给定）；ns：精加工程序第一程序段顺序号；nf：精加工程序最后程序段顺序号；Δu：径向（X轴方向）的精车余量；Δw：轴向（Z轴方向）的精车余量。2.G71指令运行特点：（1）指令运行前刀具先到达循环起点，一般设在比毛坯尺寸大1～2mm处；（2）指令运行中刀具依据给定的△d、e按矩形轨迹循环分层切削；（3）最后一次切削沿粗车轮廓连续走刀，留有精车余量△u、△w；（4）指令运行结束，刀具自动返回循环起点。6.3.2精加工循环指令—G70该指令用于切除G71指令粗加工后留下的余量，完成精加工。1.格式：G70PnsQnf；说明：（1）ns、nf含义与G71指令相同，并且数值应一致；（2）应与粗加工G71指令配合使用；（3）在G70状态下，ns～nf程序段中指定的F、S、T有效。2.G70指令运行特点：刀具按ns～nf程序段指定的精车路线进行一次连续切削，运行结束刀具返回循环起点。6.3.3程序编写1.G71/G70指令的编程方法（1）适用条件：适用于棒料毛坯且形状尺寸单向递增的零件；（2）编程要点：1）G71指令前应先定义循环起点（G00X_Z_;通常X取比毛坯直径大1～2mm，Z取1～2）；2）G71指令格式两段参数要正确合理（两段参数地址码分别是U、R、P、Q、U、W)；3）G71指令后紧跟精加工路线（根据零件图编写精车路线，首末两段要标记）；4）G70指令跟在精车路线之后（注意精车时F、S、T的变化）。2.指令的应用场合（1）适于用G71指令编程图6.16适用于G71加工图例不适于用G71指令编程图6.17不适用于G71加工图例3.程序清单表6.2程序表数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称台阶轴零件图号图6.15材料45#车床型号CJK6240夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O0053编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010G50X200Z220建立工件坐标系N020M03S500T0101；主轴正转，选择1号外圆刀N030G99进给速度设为mm/rN040G00X128.Z182.粗车循环起点N050G71U2.R2.；调用粗车循环，每次切深2mm，留精加工余量单边0.2mmN060G71P70Q130U0.2.W0.2.F0.3；N070G00X32.S800；(ns)精车循环起点N080G01Z140.F0.15；进给加工至（X32，Z140）的位置N090X48.Z110.进给加工至（X48，Z110）的位置N100Z90；进给加工至（X48，Z90）的位置N110X80.Z80.；进给加工至（X80，Z80）的位置N120Z60.；进给加工至（X80，Z60）的位置N130X112.Z40.；(nf)进给加工至（112，Z40）的位置N140G70P70Q130；精车循环N150G00X200.Z220.；回换刀点N160M30；程序结束6.4固定形状粗车循环编程指令—G73任务导入:加工如图6.18所示零件，其毛坯为棒料。工艺设计为：粗加工分三刀进行，第一刀留给后两刀加工X、Z方向单边余量均为14mm，进给速度0.3mm/r，主轴转速500r/min；精加工余量X向为4mm（直径量），Z向为2mm，进给速度0.15mm/r，主轴转速800r/min。图6.18G73加工实例图为完成此项任务，需掌握的知识如下：封闭切削循环是一种复合固定循环，加工过程如图6.19所示。封闭切削循环适于对铸、锻毛坯切削，对零件轮廓的单调性则没有要求。图6.19G73指令走刀路线图6.4.1G73—固定形状粗车循环（仿形循环）1.指令格式G73U（Δi）W（Δk）R（d）G73P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F_S_T_说明：(1)地址符除Δi、Δk、d之外，其余与G71中的含义相同。Δi：X轴方向的退出距离和方向，即粗车时的径向余量（半径值）。Δk：Z轴方向的退出距离和方向，即粗车时的轴向余量。d：粗车循环次数。(2)当Δi和Δk或Δu和Δw值分别由地址U和W规定时，它们的意义由G73程序段中的地址P和Q决定。当P和Q没有指定在同一个程序段中时，U和W分别表示Δi和Δk，当P和Q指定在同一个程序段中时，U和W分别表示Δu和Δw。(3)有P和Q的G73指令执行循环加工，不同的进刀方式Δu、Δw、Δi和Δk的符号不同，应予以注意，加工循环结束时，刀具返回到A点。指令特点：1)G73指令循环，可以按同一轨迹（仿形）重复切削，每次切削刀具向前移动一次。2）G73指令可用于X方向尺寸并非逐渐增大或减小的零件，即中间有内凹或外凸的零件。3）G71只能用于加工单调性的零件，能用G71加工的零件，用G73也能加工。6.4.2程序编写1.数控车床编程的步骤1）分析零件图样根据零件图样，分析零件的形状、尺寸、精度要求、毛坯形式、材料与热处理技术要求，选择合适的数控设备。2）确定工艺过程通过对零件图样的全面分析，拟定零件的加工方案，充分发挥数控机床的功能，提高数控机床使用的合理性与经济性。确定工件的装夹方式，减少工件的定位和夹紧时间，缩短生产准备周期。选择合理的加工顺序和走刀路线，保证零件的加工精度和加工过程的全性，避免发生刀具与非加工表面的干涉。合理选择刀具及其切削参数，充分发挥机床及刀具的加工能力，减少换刀次数，缩短走刀路线，提高生产效率。3）图形的数学处理根据零件的几何尺寸、工艺路线及设定的工件坐标系，计算零件粗、精加工的运动轨迹。对于形状比较简单的零件(如直线和圆弧构成的零件),要计算出各几何元素的起、终点、圆心点、交点和切点的坐标值。对于形状比较复杂的零件(如非圆曲线、曲面构成的零件),需要用直线段或圆弧段逼近，根据要求的精度计算出节点坐标值，这种情况一般要用计算机来完成数值计算的工作。4）编写程序单及程序的输入根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的工艺参数及辅助动作，按照数控系统指定的功能指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单。将编写好的程序单记录在控制介质上，通过手工输入或通信传输的方式输入到机床的数控系统。5）程序校验与首件试切程序必须经校验和首件试切才能正式使用。利用数控机床的空运行功能，观察刀具的运动轨迹和坐标显示值的变化，检验数控程序。2.程序清单表6.3程序表数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称台阶轴零件图号图6.18材料45#车床型号CJK6240夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O0054编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010G50X200Z200；建立工件坐标系N020M03S500T0101；主轴正转，选择1号外圆刀N030G99进给速度设为mm/rN040G00X160.Z40.；粗车循环起点N050G73U14.W14.R3；调用粗车循环，径向吃刀量14mm，留精加工余量单边2mmN060G73P70Q130U2.W2.F0.3；N070G00X20.Z0；(ns)精车循环起点N080G01Z-20.F0.15S800；进给加工至（X20，Z-20）的位置N090X40.Z-30；进给加工至（X40，Z-30）的位置N100Z-50；进给加工至（X40，Z-50）的位置N110G02X80.Z-70.R20；进给加工至（X80，Z-70）的位置N130G01X100.Z-80；(nf)进给加工至（100，Z-80）的位置N140G70P70Q130；精车循环N150G00X200.Z200；回换刀点N160M30；程序结束6.5典型外圆车削编程及仿真实践任务导入:如图6.20所示为一阶梯轴，以棒料为毛坯。图6.20阶梯轴6.5.1程序编写1.简单工艺分析1）车端面先用外圆车刀车φ30毛坯的右端面，建立工件坐标系。2）粗车外圆及圆弧粗车时主轴转速S设定为800r/min、进给速度F设定为100mm/min、被吃刀量设定为2mm。3）精车外圆及圆弧精车时主轴转速S设定为1000r/min、进给速度F设定为80mm/min、被吃刀量设定为0.8mm。4）切断切断时，径向要留余量，余量大小根据零件的质量大小来取值，不能让工件掉落到切屑托盘上，又要确保用手能取下工件。工件上留的毛刺最后批量处理。2.程序清单表6.4程序表数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称台阶轴零件图号图6.17材料45#车床型号CJK6240夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O1234编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010M03S500主轴正转N020T0101；选择1号外圆刀N030G98进给速度设为mm/minN040G00X32.Z2.M08;粗车循环起点N050G71U1.R1.；调用粗车循环，每次切深1mm，留精加工余量单边0.1mmN060G71P70Q130U0.1.W0.1.F150；N070G00X6；(ns)精车循环起点N080G01Z10.Z-2F100；进给加工至（X6，Z-2）的位置N090Z-20.进给加工至（X6，Z-20）的位置N100G02X20Z-25R5；进给加工至（X20，Z-25）的位置N110G01Z-35.；进给加工至（X20，Z-35）的位置N120G03X30Z-40R5；进给加工至（X30，Z-40）的位置N130G01Z-55.；(nf)进给加工至（X30，Z-55）的位置N140G70P70Q130；精车循环N150G00X200.Z220.M09；回换刀点N160M30；程序结束6.5.2仿真实践第一步，打开数控仿真系统。图中包括：机床本体、操作面板、控制面板等内容，呈现的界面如下：图6.21斐克仿真开机界面第二步，松开急停按钮，进入编辑状态，将实验研究用的图纸程序编写完整并输入系统。输入程序后CRT的显示如图6.22所示：图6.22斐克仿真编辑界面第三步、装入工件并选择所需刀具，装入工件并选择刀具后机床的状态如图6.23所示：图6.23斐克仿真装刀界面第四步：试切对刀试切对刀界面显示：试切工件，工件和刀具装夹好以后要在手动状态下让主轴转动，然后移动刀具对工件进行试切。如图6.24所示：图6.24斐克仿真对刀界面测量，对试切过的零件端面进行测量，在工具菜单中选择测量命令，然后进入测量界面。如图6.25所示：图6.25对刀测量界面将测得的X和Z的值输入到指定位置并点击测量命令，到此为止对刀工作就完成了。输入后的结果如图6.26所示：图6.26对X轴参数界面第五步：选择自动加工功能，并按自动加工按钮对零件进行加工。加工中的图像显示如图6.27所示，工件加工过程中既有声音又有动态画面显示，非常逼真，给人一种身临其境的感觉。图6.27斐克仿真加工界面图6.28是加工后的图像显示，通过图像显示可以大致看出加工后的零件与所给图纸是否相符。图6.28斐克仿真加工完成界面第六步加工后的测量测量如图6.29所示，通过对加工后的工件测量发现程序的错误或不足之处，对程序进行修改。图6.29斐克仿真测量界面通过对工件加工程序的测试，会发现很多问题，比如，刀具在粗车和精车中的走刀速度快慢；加工的图形是否正确等，把发现的问题纠正以后再进行对刀车削，直至程序没有问题为止。然后把加工程序输入到数控机床的数控系统当中，按照模拟对刀的步骤进行对刀之后就可以进行实际加工了。6.6宏程序的应用任务导入:如何采用手工编程完成图6.30所示的椭圆手柄的数控车削编程及加工图6.30椭圆手柄三维图6.6.1任务分析前面学过的各种数控编程指令，其功能都是固定的，使用者只需按规定编程即可。但有时这些指令满足不了用户的要求，如加工椭圆、双曲线等，这时就需要使用用户宏程序功能，用户可以自己扩展数控系统的功能。6.6.2相关知识学习用宏程序指令编程来加工如上图所示工件。需掌握以下知识内容。宏程序简单地解释利用变量编程的方法，即用户利用数控系统提供的变量、数学运算、逻辑判断、程序循环等功能，来实现一些特殊型面的编程。用户宏程序是提高数控车床性能的一种特殊功能，使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。用户宏功能主体是一系列指令，相当于子程序体。既可以由车床生产厂家提供，也可以由车床用户自己编制。特点:用户宏程序的最大特点是：可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。虽然子程序对编制相同加工操作的程序非常有用；用户宏程序由于允许使用变量算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同加工操作的程序更方便、更容易，可将相同加工操作编为通用程序。1.数学运算功能加法：#i=#j+#k减法：#i=#j-#k乘法：#i=#j*#k除法：#i=#j/#k2.函数运算功能正弦#i=SIN[#j] 单位：度余弦#i=COS[#j]单位：度正切#i=TAN[#j] 单位：度反正切#i=ATAN[#j]/[#k] 单位：度平方根#i=SQRT[#j]绝对值#i=ABS[#j]取整#i=ROUND[#j]3.逻辑判断功能等于:EQ格式：#jEQ#k不等于：NE 格式：#jNE#k大于： GT 格式：#jGT#k小于： LT 格式：#jLT#k大于等于：GE 格式：#jGE#k小于等于：LE 格式：#jLE#k4.宏程序编程模板（万能公式）#2=Z1(给自变量#2赋值Z1：Z1是公式曲线自身坐标系下起始点的坐标值）WHILE#2GEZ2(自变量#2的终止值Z2：Z2是公式曲线自身坐标系下终止点的坐标值）#1=f(#2)（函数变换：确定因变量#1(X)相对于自变量#2(Z)的宏表达式）#11=±#1+△X（计算工件坐标系下的X坐标值#11：编程中使用的是正轮廓，#1前加正，反之加负；△X为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的X轴偏移量）#22=±#2+△Z（计算工件坐标系下的Z坐标值#22；△Z为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的Z轴偏移量）G01X[2*#11]Z[#22];（直线插补，X为直径编程）#2=#2-△W（自变量以步长△W变化）ENDW（循环结束）5.分析图纸图6.31椭圆手柄尺寸图椭圆方程X=#1Z=#2#1=15X=#1Z=#2#1=15*SQRT[1-#2*#2/900]6.6.3实训加工如图6.32所示的零件。工艺条件：工件材质为45#钢或铝；毛坯为直径30mm，长100mm的棒料。图6.32手柄1.数值计算设定程序原点，以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。计算各节点位置坐标值。C点（X14，Z37.321），其余略。椭圆方程2.程序清单表6.4程序表数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称阶梯轴零件图号图6.32材料45#车床型号CJK6240夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O0056编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N020M03S500T0101；主轴正转，选择1号外圆刀N030G99进给速度设为mm/rN040G00X32Z2;粗车循环起点N050G71U2.R2.；调用粗车循环，每次切深2mm，留精加工余量单边0.2mmN060G71P60Q120U0.5.W0.2.F180；N070G00X0.S800；(ns)精车循环起点N080G01Z0.F80；进给加工至（0，0）的位置N090#2=20;椭圆长半轴赋值N100WHILE#2GE[-17.321];条件判断N110#1=14*SQRT[1-#2*#2/400];椭圆标准方程N120#11=#1+0;步数计算N130#22=#2-20;条件判断N140G01X[2*#11]Z[#22];直线插补N150#22=#2-0.06;步长变化N160ENDW;循环结束N170Z-45;进给加工至（14，45）的位置N180X28;进给加工至（28，45）的位置N190Z-65;进给加工至（28，65）的位置N200M03S1000;设定精车转速N210G70P10Q20;精车循环N220G00X100Z100;回换刀点N230M30;程序结束切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加工中又是自动控制，不能像在普通车床那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新结构，以加强刚性、减小热变形、提高加工精度，如图1.19所示机床本体部件：

图1.19机床本体部件结构图2．数控装置（CNC）

数控装置是数控系统的核心，主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联接的各种接口等。数控机床的数控系统完全由软件处理输入信息，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高，如图1.20所示：图1.20数控装置3．输入/输出设备

键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。除此以外，还可以用串行通信的方式输入。

4．伺服单元

伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它将来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。

5．驱动装置

伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统，如图1.21所示伺服驱动器和伺服电机，它是机床工作的动力装置，数控装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施。图1.21伺服驱动器和伺服电机6.

可编程控制器

如图1.22所示可编程控制器（PLC）己成为数控机床不可缺少的控制装置。图1.22可编程控制器7.测量装置

测量装置也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。1.3.2数控车床技术参数数控车床的主要技术参数有:最大回转直径，最大车削直径，最大车削长度，最大棒料尺寸，主轴转速范围，X、Z轴行程，X、Z轴快速移动速度，定位精度，重复定位精度，刀架行程，刀位数，刀具装夹尺寸，

主轴头型式，主轴电机功率，进给伺服电机功率，尾座行程，

卡盘尺寸，

机床重量，轮廓尺寸(长×宽×高)等。数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目七端面切削工艺及编程教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1.理解端面切削的特点，根据特点进行工艺设计；2.端面车削应认真分析切削区域，合理设计切削路线和切削用量；3.认真理解G72的外圆切削指令的应用；教学重点与难点：1.端面车削应认真分析切削区域，合理设计切削路线和切削用量；2.认真理解G72的外圆切削指令的应用；教学内容备注7.1端面车削工艺任务导入：加工如图所示轴类零件图7.1轴7.1.1工艺分析端面是轴类零件组成的基本要素，要掌握轴类零件的加工，首先要掌握端面加工的知识。图所示的轴正是由外圆与端面组成的，其加工工艺过程如下：7.1.2相关工艺知识1.外圆与端面的技术要求1）尺寸精度分析：外圆尺寸有φ470-0.10mm，它的上偏差为0mm，下偏差为-0.10mm,公差为0.10，长度尺寸有40±1mm、122±0.1mm，如图7.1所示：2）形位精度分析：外圆有圆度○、圆柱度形状要求，端面有平面度形状要求。外圆的两素线与端面有垂直度⊥要求。3）表面粗糙度分析：零件各表面的表面粗糙度公差为Ra=3.2μm,

车削加工可以达到。2.车削外圆与端面的车刀车削该轴可选用90°、45°车刀。90°车刀可