数控机床操作加工技术实训（第二版） 课件 项目三 任务3：数控车削外圆的程序编写

数控机床操作加工技术实训项目三数控车床的编程技术训练任务3数控车削外圆的程序编写任务目标1.掌握数控车床程序编写步骤。2.掌握锥度的计算方法。3.掌握数控车床外圆程序的编写方法。4.认识外圆加工刀具。5.培养学生对外圆加工的工艺分析能力，养成思虑周全、细致缜密的职业素养。相关知识

数控程序编制（又称数控编程），是指编程人员根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控车床上运行，以完成规定加工任务的一系列指令的过程，即将零件图纸上的工程语言转变成机床所能识别的加工语言。一、数控程序编制步骤一般数控编程步骤如下：1.分析零件图样和工艺要求分析零件图样和工艺要求的目的是为了确定加工方法、制定加工计划、以及确定与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括：1）确定该零件安排在哪类或哪台数控机床上进行加工；2）采用何种夹具及装夹方法？3）确定采用何种刀具或采用多少把刀具来完成零件的加工；4）确定加工路线，即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线等；5）确定切削深度、进给速度、主轴转速等切削参数；6）确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。2.数值计算

根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路线，计算刀具运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。3.编写加工程序单

在完成以上两个步骤后，即可根据已经确定的加工方案及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序。编程者除了要了解所用数控车床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。4.将程序输入到CNC中

程序单完成后，编程人员或机床操作者可以通过CNC机床操作面板，在EDIT方式下，将程序信息输入到CNC系统程序存储器中。5.程序校验

编制好的加工程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需要做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查、修改、再检查、再修改……往往要多次反复进行，直到获得完全满足加工要求的程序为止。1.外圆车刀的种类1）根据加工方式不同，外圆车刀可分为外圆左偏粗车刀、外圆左偏精车刀、外圆右偏粗车刀、外圆右偏精车刀，刀具形状如图3-3-3所示。外圆右偏粗车刀外圆左偏粗车刀外圆左偏精车刀外圆右偏精车刀图3-3-3外圆车刀二、外圆车刀2）根据刀具刀片角度不同分类（1）主偏角Kr=95°该车刀主要用于外圆及端面的半精加工及精加工，其刀片为菱形，通用性好，如图3-3-4所示。

（2）主偏角Kr=45°45°主偏角车刀主要用于外圆及端面车削，主要用于零件粗加工，其刀片为四方形，所以可以转位八次，经济性好，如图3-3-5所示。

（3）主偏角Kr=75°75°主偏角车刀只能用于外圆粗车削，其刀片为四方形，所以可以转位八次，经济性好，如图3-3-6所示。

（1）（2）

（4）主偏角Kr=93°93°主偏角车刀，其刀片为D形刀片，刀尖角为55°，刀尖强度相对较弱，所以该车刀主要用于仿形精加工，如图3-3-7所示。

（4）主偏角Kr=90°90°主偏角车刀只能用于外圆粗精车削，其刀片为三角形，切削刃较长，刀片可以转位六次，经济性好，如图3-3-8所示。2.刀具大小选择1）尽可能选择大的刀具，因为刀具大则刚性高，刀片不易断，可以采用大的切削用量，提高加工效率，保证加工质量。2）根据加工的背吃刀量选择刀具，背吃刀量越大，刀具刚性越大。3）根据工件大小选择刀具，工件大的选大的刀具，反之选择小的刀具。2.数控车床外圆车刀的安装

数控车床车刀安装得正确与否，将直接影响切削能否顺利进行和工件加工质量。安装车刀时，应注意下列几个问题：

（1）车刀安装在刀架上，伸出部分不宜太长，伸出量一般为刀杆高度的1-1.5倍。伸出过长会使刀杆刚性变差，切削时易产生振动，影响工件的表面粗糙度。

（2）数控车床车刀垫铁要平整，数量要少，垫铁应与刀架对齐。车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并逐个轮流拧紧。

（3）数控车床车刀刀尖应与工件轴线等高，否则会因基面和切削平面的位置发生变化，改变车刀工作时的前角和后角的数值。1.快速点定位—G00指令1）功能使刀具从当前位置快速移动到终点位置，一般用于空行程运动，既可以单坐标运动，也可以两个坐标同时运动。2）格式G00X（U）_Z（W）_；三、小余量台阶轴零件程序编制3）格式说明X、Z:刀具每次移动的终点坐标值（绝对坐标）U、W:刀具每次移动的终点坐标相对于起点坐标差值（相对/增量坐标）4）走刀轨迹，如图3-3-9所示。5）刀具从A点快速定位到B点的加工程序为：①X、Z两个坐标同时走刀：G00X38Z2；（绝对坐标）或G00U-62W-98；（相对/增量坐标）②单坐标走刀：先Z向走刀，再X向走刀，如上图3-3-2所示第②种走刀轨迹，加工程序指令如下：G00Z2；（绝对坐标）或G00W-98；（相对/增量坐标）G00X38；（绝对坐标）或G00U-62；（相对/增量坐标）③单坐标走刀：先X向走刀，再Z向走刀，如上图3-3-2所示第③种走刀轨迹，加工程序指令如下：G00X38；（绝对坐标）或G00U-62；（相对/增量坐标）G00Z2；（绝对坐标）或G00W-98；（相对/增量坐标）6）注意事项（1）X（U）、Z（W）为指定终点坐标值，X、Z一般为绝对坐标值，U、W为增量坐标值，即刀具所到达的终点相对于起点的位移量（坐标差值）。（2）在数控加工程序中可用绝对坐标编写加工程序，也可用增量坐标编写加工程序，也可用绝对坐标和增量坐标混合编程，根据实际情况选择编程方式。（3）G00指令不需指定进给速度，其进给速度由参数设定，受快速倍率的控制。（4）G00指令中单独指定X或Z轴时，刀具沿该轴运动，如果同时指定X、Z轴时，在不同的数控系统中，刀具从当前点到目标点的轨迹可能为直线，也可能为折线，刀具将先以1：1步数两坐标联动，然后单坐标运动，编程时可采用单轴移动以防止干涉。（5）G00指令是指刀具在非加工状态下的快速移动，一般用于刀具快速靠近工件和远离工件的运动，这时进给速度F对G00指令无效。（6）G00指令为模态代码，可由G01、G02、G03或G32指令注销。2.直线插补指令—G01指令1）功能G01指令可将刀具按指定的进给速度沿直线移动到所需位置，一般做直线切削加工运动，既可单坐标（阶梯轴）运动，又可两坐标（锥面）同时插补运动。2）格式G01X（U）_Z（W）_F_；3）格式说明X、Z:刀具每次移动的终点坐标值（绝对坐标）U、W:刀具每次移动的终点坐标相对于起点坐标差值（相对/增量坐标）4）走刀轨迹，如图3-3-11所示。

5）根据图3-3-1要求，要完成Φ38，长度为35的台阶轴加工，刀具走到轨迹如图3-3-11所示，刀具从B点沿直线插补到C点的加工程序为：G01X38Z-35F0.2；（绝对坐标）G01U0W-37F0.2；（相对/增量坐标，U0可以省略不写）6）注意事项

（1）X（U）、Z（W）为指定终点坐标值。F为进给速度，单位由G98、G99指令来指定，如用G98指令指定则F的单位为mm/min,如用G99指令指定则F的单位为mm/r。

（2）G01指令的实际进给速度由F指定的值来设定，在实际加工中也可以通过进给倍率控制，如图3-3-12所示。F是模态值，如果不改变的话可以省略不写。F实际进给速度=F设定进给速度X进给倍率。（3）G01指令为模态代码，可由G00、G02、G03或G32指令注销。3.完整加工程序如下：O0331；（程序号）G97S600M03

G99F0.2

T0101；主运动

进给运动

刀具G00X38Z2；（刀具快速定位靠近工件）G01X38Z-35；（刀具沿Z轴车削Φ38X35的台阶轴）G01X41Z-35；（刀具沿X轴退刀至Φ41处）G00X41Z2；（刀具沿Z轴退刀至端面2mm处）G00X36Z2；（刀具沿X轴进刀至Φ36）G01X36Z-20；（刀具沿Z轴车削Φ36X20的台阶轴）G01X38Z-20；（刀具沿X轴退刀至Φ38处）G00X100Z100；（刀具沿X轴、Z轴同时退刀）M30；（程序结束并返回）%

注：由于G00、G01指令是模态代码，它除了在本段程序中有效，在没有新的同组别代码替代的话，将一直有效，所以在下一个程序段中如果用的是同一种功能，可以省略不写。如果下个坐标没有改变的话，在下一个程序段中也可以省略不写。以上程序段可简写为：O0331；G97S600M03G99F0.2T0101；G00X38Z2；G01Z-35；X41；G00Z2；X36；G01Z-20；X38；G00X100Z100；M30；%如图3-3-13所示零件图纸，已知毛坯为Φ45mmX100mm的45#钢，要求使用G00、G01指令完成零件的程编制与加工。图3-3-13小余量锥面零件图四、小余量锥面零件程序编制程序编制步骤如下：1.分析零件图样和工艺要求1）从图3-3-13可以看出该零件为轴类零件，选择在数控车床上进行加工；2）在数控车床上使用三爪卡盘装夹工件，四工位刀架安装刀具。3）从图3-3-13可以看出该零件加工精度要求较低，只需要选择1把90度外圆车刀并安装在1号刀位，就可以完成零件的加工；4）加工路线选择如下：（1）对刀建立工件坐标系，将工件坐标系设在工件的右端面与主轴轴线的交点处。（2）定位点或刀具的起刀点设置在X坐标为42mm、Z向靠近工件端面2-5mm的位置，取X42Z2，如图3-3-14所示。图3-3-14起刀点设置（3）加工直径Φ42mm，长40mm的轴，如图3-3-15所示。图3-3-15加工Φ42X40轴（4）加工直径Φ38mm，长30mm的轴，如图3-3-16所示。图3-3-16加工Φ38X30轴（5）加工锥面，如图3-3-17所示。

图3-3-17加工锥面5）确定切削深度、进给速度、主轴转速等切削参数；6）由于零件加工余量较少，可以不使用冷却液。2．数值计算3．加工程序如下O0336；G97S600M03G99F0.2T0101；G00X42Z2；G01Z-40；X45；G00Z2；X38；G01Z-30；X40；G00Z2；X34；G01Z0；X38Z-20；G00X100Z100；M30；%4.将程序通过控制面板输入到CNC中，如图3-3-18所示。

图3-3-18加工程序5.程序校验运行数控加工程序，模拟仿真加工，根据模拟轨迹判断加工路线是否正确，是否存在干涉现象，如图3-3-19所示。图3-3-19程序校验任务实施

1.根据图3-3-2图纸要求