数控车床实验教材（自编）

数控车床的程序编制 　　数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。 3.1 数控车床程序编制的基础 　　针对回转体零件加工的数控车床，在车削加工 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 、车削工艺装备、编程指令应用等方面都有鲜明的特色。为充分发挥数控车床的效益，下面将结合HM－077数控车床的使用，分析数控车床加工程序编制的基础，首先讨论以下三个问题：数控车床的工艺装备；对刀方法；数控车床的编程特点。 3.1.1数控车床的工艺装备 　由于数控车床的加工对象多为回转体，一般使用通用三爪卡盘夹具，因而在工艺装备中，我们将以WALTER系列车削刀具为例，重点讨论车削刀具的选用及使用问题。 1、数控车床可转位刀具特点 　　数控车床所采用的可转位车刀，与通用车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床所使用的刀具，具体要求和特点如表3.1所示。 表3.1可转位车刀特点 要求 特  点 目    的 精度高 采用M级或更高精度等级的刀片； 多采用精密级的刀杆； 用带微调装置的刀杆在机外预调好。 保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。 可靠性高 采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的车刀； 采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其他结构。 断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑； 适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。 换刀迅速 采用车削工具系统； 采用快换小刀夹。 迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。 刀片材料 刀片较多采用涂层刀片。 满足生产节拍要求，提高加工效率。 刀杆截形 刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。 刀杆与刀架系统匹配。 2、数控车床刀具的选刀过程 数控车床刀具的选刀过程，如图3.1所示。从对被加工零件图样的分析开始，到选定刀具，共需经过十个基本步骤，以图3.1中的10个图标来表示。选刀工作过程从第1图标“零件图样”开始，经箭头所示的两条路径，共同到达最后一个图标“选定刀具”，以完成选刀工作。其中，第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码、选择加工条件脸谱，这条路线主要考虑工件的情况。综合这两条路线的结果，才能确定所选用的刀具。下面将讨论每一图标的内容及选择办法。                      图3.1 数控车床刀具的选刀过程 (1)机床影响因素 “机床影响因素”图标如图3.2所示。为保证加工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的可行性、经济性，获得最佳加工方案，在刀具选择前必须确定与机床有关的如下因素： 1）机床类型：数控车床、车削中心； 2）刀具附件： 刀柄的形状和直径，左切和右切刀柄； 3）主轴功率； 4）工件夹持方式。 图3.2　机床影响因素 (2)选择刀杆 图3.3　选择刀杆 “选择刀杆”图标如图3.3所示。其中，刀杆类型尺寸见表3.2。 表3.2 刀杆类型尺寸 刀杆类型 外圆加工刀杆 内孔加工刀杆 柄部截面形状 刀杆尺寸 柄部直径 D 柄部长度 l1 主偏角 选用刀杆时，首先应选用尺寸尽可能大的刀杆，同时要考虑以下几个因素： 1）夹持方式； 2）切削层截面形状，即切削深度和进给量； 3）刀柄的悬伸。 (3)刀片夹紧系统 刀片夹紧系统常用杠杆式夹紧系统，“杠杆式夹紧系统”图标如图3.4所示。 图3.4　杠杆式夹紧系统 1） 杠杆式夹紧系统 杠杆式夹紧系统是最常用的刀片夹紧方式。其特点为：定位精度高,切屑流畅,操作简便,可与其它系列刀具产品通用。 2）螺钉夹紧系统 　特点：适用于小孔径内孔以及长悬伸加工 (4)选择刀片形状 图3.5　选择刀片形状 “选择刀片形状”图标如图3.5所示。主要参数选择方法如下： 1） 刀尖角 　　刀尖角的大小决定了刀片的强度。在工件结构形状和系统刚性允许的前提下，应选择尽可能大的刀尖角。通常这个角度在35o到90o之间。 　　图3.5中R型圆刀片，在重切削时具有较好的稳定性，但易产生较大的径向力。 表3.3　刀片形状适用场合 ----首选　　----次选 2） 刀片基本类型 　　刀片可分为正型和负型两种基本类型。正型刀片：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。负型刀片：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。选择方法见表3.3。 (5)工件影响因素 图3.6　工件影响因素 “工件影响因素”图标如图3.6所示。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）表面质量； 6）加工精度； 7）切削深度； 8）进给量； 9）刀具耐用度。 (6)选择工件材料代码 “选择工件材料代码”图标如图3.7所示。 图3.7 选择工件材料代码 表3.4　选择工件材料代码 加工材料组 代码 钢： 非合金和合金钢 高合金钢 不锈钢，铁素体，马氏体 P（蓝） 不锈钢和铸钢： 奥氏体 铁素体——奥氏体 M（黄） 铸铁： 可锻铸铁，灰口铸铁，球墨铸铁 K（红） NF金属： 有色金属和非金属材料 难切削材料： 以镍或钴为基体的热固性材料 钛，钛合金及难切削加工的高合金钢 S（棕） 硬材料： 淬硬钢，淬硬铸件和冷硬模铸件，锰钢 H（白） 　　按照不同的机加工性能，加工材料分成6个工件材料组，他们分别和一个字母和一种颜色对应，以确定被加工工件的材料组符号代码，见表3.4。 (7)确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码 负型刀片的断屑范围 正型刀片的断屑范围 　 图3.8　确定刀片断屑槽代码 　　“确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码”图标如图3.8所示。ISO 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 按切削深度ap和进给量的大小将断屑范围分为A、B、C、D、E、F六个区，其中A、B、C、D为常用区域，WALTER标准将断屑范围分为图中各色块表示的区域，ISO标准和WALTER标准可结合使用，如图3.8所示。根据选用标准，按加工的切削深度和合适的进给量来确定刀片的WALTER断屑槽型代码或ISO分类范围。 (8)选择加工条件脸谱 “选择加工条件脸谱”图标如图3.9所示，三类脸谱代表了不同的加工条件:很好、好、不足。表3.5表示加工条件取决于机床的稳定性、刀具夹持方式和工件加工表面。 图3.9 加工条件脸谱 表3.5　选择加工条件 机床，夹具和工件 系统的稳定性 加工方式 很好 好 不足 无断续切削加工表面已经过粗加工       带铸件或锻件硬表层，不断变换切深轻微的断续切削       中等断续切屑       严重断续切削       (9)选定刀具 “选定刀具”图标如图3.10所示。选定工作分以下两方面： 1）选定刀片材料 　　 根据被加工工件的材料组符号标记、WALTER槽型、加工条件脸谱，就可得出WALTER推荐刀片材料代号，见表3.6和表3.7。 2）选定刀具 　　根据工件加工表面轮廓，从刀杆订货页码中选择刀杆。 　　根据选择好的刀杆，从刀片订货页码中选择刀片 图3.10 选定刀具 表3.6　选定刀片材料（选择负型刀片） 工件材料组 ISO分类范围 WALTER槽代码 P（蓝） AB ...-NS4 WAK10 WAP20 WAM20 B ...-NS8 WAP10 WAP20 WAP30 BC ...-NM4 WAP10 WAP20 WAP30 C ...-NM7 WAP10 WAP20 WAP30 CD ...-NR7 WAP10 WAP20 WAP30 M（黄） AB ...-NS4 WAM20 WAM20 WAM20 BC ...-NM4 WAP30 WAM20 WAM20 CD ...-NR7 WAP30 WAP30 WAP30 K（红） - ...-NS4 WAK10 WAP20 WAP20 - ...-NS8 WAK10 WAP20 WAP30 - ...-NM4 WAK10 WAK10 WAP30 - .NMA WAK10 WAK10 - 表3.7　选定刀片材料(选择正型刀片） 工件材料组 ISO分类范围 WALTER槽代码 P（蓝） AB ...-PS4 WAK10 WAP20 WAM20 BC ...-PM5 WAP10 WAP20 WAP30 M（黄） AB ...-PS4 WAM20 WAM20 WAM20 BC ...-PM5 WAP30 WAP30 WAP30 K（红） - ...-PS4 WAK10 WAK20 WAP20 - ...-PM5 WAP10 WAP20 WAP30 N（绿） - ...-PM2 WK1 WK1 WK1 3.1.2对刀 　　数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。 1、一般对刀 　　一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见图3.11。 　　刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。 　　手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切--测量--调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。 2、机外对刀仪对刀 　　机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如图3.12所示。 3、自动对刀 　　自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。自动对刀过程如图3.13所示. 图3.11 相对位置检测对刀 图3.12 机外对刀仪对刀 图3.13 自动对刀 3.1.3数控车床的编程特点 1、加工坐标系 　　加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如图3.14所示： 　　 加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。 2、直径编程方式 　　在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图3.15所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。 3、进刀和退刀方式 　　对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如图3.16所示。 图3.14数控车床坐标系 图3.15 直径编程 图3 .16切削起始点的确定 3.2数控车床的基本编程方法 　　数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等，在分析了数控车床工艺装备和数控车床编程特点的基础上，下面将结合配置FANUC-0T数控系统的HM-077数控车床重点讨论数控车床基本编程方法。 3.2.1 F功能 F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。 1、 每转进给量 编程格式 G95 F~ F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。 例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。 2、每分钟进给量 编程格式G94 F~ F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。 例：G94 F100 表示进给量为100mm/min。 图3.17 恒线速切削方式 3.2.2 S功能 S功能指令用于控制主轴转速。 编程格式 S～ S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。 1、最高转速限制 编程格式 G50 S～ S后面的数字表示的是最高转速：r/min。 例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。 2、恒线速控制 编程格式 G96 S～ S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。 例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。 对图3.17中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为： A：n=1000×150÷(π×40)=1193 r/min B：n=1000×150÷(π×60)=795r/min C：n=1000×150÷(π×70)=682 r/min 3、恒线速取消 编程格式 G97 S～ S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。 例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。 3.2.3 T功能 T功能指令用于选择加工所用刀具。 编程格式 T～ T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。 例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。 3.2.4 M功能 M00： 程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效； M03：主轴顺时针旋转； M04：主轴逆时针旋转； M05：主轴旋转停止； M08：冷却液开； M09：冷却液关； M30：程序停止，程序复位到起始位置。 3.2.5加工坐标系设置 编程格式 G50 X～ Z～ 式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。G50使用方法与G92类似。 在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值，如图3.19所示。 例：按图3.18设置加工坐标的程序段如下： G50 X128.7 Z375.1 3.18设定加工坐标系 3.2.6倒角、倒圆编程 1、45°倒角 　　由轴向切削向端面切削倒角，即由Z轴向X轴倒角，i的正负根据倒角是向X轴正向还是负向,如图3.19a所示。 其编程格式为 G01 Z(W)～ I±i 。 　　由端面切削向轴向切削倒角，即由X轴向Z轴倒角，k的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图3.19b所示。 编程格式 G01 X(U)～ K±k。 a)Z轴向X轴 b)X轴向Z轴 图3.19 倒角 2、 任意角度倒角 　　在直线进给程序段尾部加上C～，可自动插入任意角度的倒角。C的数值是从假设没有倒角的拐角交点距倒角始点或与终点之间的距离，如图3.20所示。 例：G01 X50 C10 X100 Z-100 图3.20 任意角度倒角 3、 倒圆角 编程格式 G01 Z(W)～ R±r时，圆弧倒角情况如图3.21a所示。 编程格式 G01 X(U)～ R±r时，圆弧倒角情况如图3.21b所示。 a)Z轴向X轴 b)X轴向Z轴 图3.21 倒圆角 4、任意角度倒圆角 若程序为 G01 X50 R10 F0.2 X100 Z-100 则加工情况如图3.22所示。 图3.22 任意角度倒圆角 例：加工图3.23所示零件的轮廓，程序如下： G00 X10 Z22 G01 Z10 R5 F0.2 X38 K-4 Z0 图3.23 应用例图 3.2.7刀尖圆弧自动补偿功能 　　编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图3.24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、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，如图3.25所示。具有刀尖圆弧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，避免少切或过切现象的产生。 图3.24 刀尖圆角R 图3.25刀尖圆角R造成的少切与过切 图3.26 刀尖圆角R的确定方法 图3.27 刀具补偿编程 G40--取消刀具半径补偿，按程序路径进给。 G41--左偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给。 G42--右偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。 在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码，指定编码值的方法参考图3.26。 例：应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图3.27所示零件： 刀尖位置编码：3 N10 G50 X200 Z175 T0101 N20 M03 S1500 N30 G00 G42 X58 Z10 M08 N40 G96 S200 N50 G01 Z0 F1.5 N60 X70 F0.2 N70 X78 Z-4 N80 X83 N90 X85 Z-5 N100 G02 X91 Z-18 R3 F0.15 N110 G01 X94 N120 X97 Z-19.5 N130 X100 N140 G00 G40 G97 X200 Z175 S1000 N150 M30 3.2.8单一固定循环 图3.28圆柱面切削循环 图3.29 G90的用法（圆柱面） 图3.30 圆锥面切削循环 图3.31 端面切削循环 图3.32 锥面端面切削循环 图3.33 G94的用法（锥面） 单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。 1、圆柱面或圆锥面切削循环 圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环，圆柱面单一固定循环如图3.28所示，圆锥面单一固定循环如图3.30所示。 （1）圆柱面切削循环 编程格式 G90 X(U)～ Z(W)～ F～ 式中：X、Z- -圆柱面切削的终点坐标值； U、W--圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。 例：应用圆柱面切削循环功能加工图3.29所示零件。 N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S1000 N30 G00 X55 Z4 M08 N40 G01 G96 Z2 F2.5 S150 N50 G90 X45 Z-25 F0.2 N60 X40 N70 X35 N80 G00 X200 Z200 N90 M30 （2）圆锥面切削循环 编程格式 G90 X(U)～ Z(W)～ I～ F～ 式中：X、Z- 圆锥面切削的终点坐标值； U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标； I- 圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负，反之为正。如图3.30所示。 例：应用圆锥面切削循环功能加工图3.30所示零件。 …… G01 X65 Z2 G90 X60 Z-35 I-5 F0.2 X50 G00 X100 Z200 …… 2、端面切削循环 端面切削循环是一种单一固定循环。适用于端面切削加工，如图3.31所示。 （1）平面端面切削循环 编程格式 G94 X(U)～ Z(W)～ F～ 式中：X、Z- 端面切削的终点坐标值； U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。 例：应用端面切削循环功能加工图3.31所示零件。 …… G00 X85 Z5 G94 X30 Z-5 F0.2 Z-10 Z-15 …… （2）锥面端面切削循环 编程格式 G94 X(U)～ Z(W)～ K～ F～ 式中：X、Z- 端面切削的终点坐标值； U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标； K- 端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正。如图3.32所示。 例：应用端面切削循环功能加工图3.33所示零件。 …… G94 X20 Z0 K-5 F0.2 Z-5 Z-10 …… 3.2.9复合固定循环 　　在复合固定循环中，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。 1、外圆粗切循环 图3.34 外圆粗切循环 图3.35 G71程序例图 　　外圆粗切循环是一种复合固定循环。适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工，如图3.34所示。 编程格式： G71 U(△d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t) 式中： △d-背吃刀量； e--退刀量； ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号； △u--X轴向精加工余量； △w--Z轴向精加工余量； f、s、t--F、S、T代码。 注意： 1、ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。 2、零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少；X轴、Z轴方向非单调时，ns→nf程序段中第一条指令必须在X、Z向同时有运动。 例：按图3.35所示尺寸编写外圆粗切循环加工程序。 N10 G50 X200 Z140 T0101 N20 G00 G42 X120 Z10 M08 N30 G96 S120 N40 G71 U2 R0.5 N50 G71 P60 Q120 U2 W2 F0.25 N60 G00 X40 //ns N70 G01 Z-30 F0.15 N80 X60 Z-60 N90 Z-80 N100 X100 Z-90 N110 Z-110 N120 X120 Z-130 //nf N130 G00 X125 N140 X200 Z140 N150 M02 2、端面粗切循环 图3.36 端面粗加工切削循环 图3.37 G72程序例图 端面粗切循环是一种复合固定循环。端面粗切循环适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工，如图3.36所示。 编程格式 G72 U(△d) R(e) G72 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t) 式中： △d-背吃刀量； e-退刀量； ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号； △u-X轴向精加工余量； △w-Z轴向精加工余量； f、s、t-F、S、T代码。 注意： （1）ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环无效。 （2）零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少。 例：按图3.37所示尺寸编写端面粗切循加工程序。 N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S800 N30 G90 G00 G41 X176 Z2 M08 N40 G96 S120 N50 G72 U3 R0.5 N60 G72 P70 Q120 U2 W0.5 F0.2 N70 G00 X160 Z60 //ns N80 G01 X120 Z70 F0.15 N90 Z80 N100 X80 Z90 N110 Z110 N120 X36 Z132 //nf N130 G00 G40 X200 Z200 N140 M30 3、封闭切削循环 　　封闭切削循环是一种复合固定循环，如图3.38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。 编程格式 G73 U(i) W(k) R(d) G73 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t) 式中：i--X轴向总退刀量； k--Z轴向总退刀量（半径值）； d--重复加工次数； ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号； △u--X轴向精加工余量； △w--Z轴向精加工余量； f、s、t--F、S、T代码。 图3.38 封闭切削循环 图3.39 G73程序例图 例：按图3.39所示尺寸编写封闭切削循环加工程序。 N01 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S2000 N30 G00 G42 X140 Z40 M08 N40 G96 S150 N50 G73 U9.5 W9.5 R3 N60 G73 P70 Q130 U1 W0.5 F0.3 N70 G00 X20 Z0 //ns N80 G01 Z-20 F0.15 N90 X40 Z-30 N100 Z-50 N110 G02 X80 Z-70 R20 N120 G01 X100 Z-80 N130 X105 //nf N140 G00 X200 Z200 G40 N150 M30 4、精加工循环 由G71、G72、G73完成粗加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns----nf程序段中的F、S、T才有效。 编程格式 G70 P(ns) Q(nf) 式中：ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。 例：在G71、G72、G73程序应用例中的nf程序段后再加上“G70 Pns Qnf”程序段，并在ns----nf程序段中加上精加工适用的F、S、T，就可以完成从粗加工到精加工的全过程。 3.2.10 深孔钻循环 深孔钻循环功能适用于深孔钻削加工，如图3.40所示。 编程格式 G74 R(e) 图3.40深孔钻削循环 G74 Z(W) Q(△k) F 式中：e - -退刀量； Z(W) -- 钻削深度； ∆ k -- 每次钻削长度（不加符号）。 例：采用深孔钻削循环功能加工图3.40所示深孔，试编写加工程序。其中：e=1，∆ k=20，F=0.1。 N10 G50 X200 Z100 T0202 N20 M03 S600 N30 G00 X0 Z1 N40 G74 R1 N50 G74 Z-80 Q20 F0.1 N60 G00 X200 Z100 N70 M30 3.2.11 外径切槽循环 外径切削循环功能适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工。 图3.41 切槽加工 编程格式 G75 R(e) G75 X(U) P(△i) F~ 式中：e - 退刀量； X(U) - 槽深； △i - 每次循环切削量。 例：试编写进行图3.41所示零件切断加工的程序。 G50 X200 Z100 T0202 M03 S600 G00 X35 Z-50 G75 R1 G75 X-1 P5 F0.1 G00 X200 Z100 M30 3.2.12螺纹切削指令 该指令用于螺纹切削加工。 1 、基本螺纹切削指令 基本螺纹切削方法见图3.42所示。 编程格式 G32 X(U)~ Z(W)~ F~ 式中： X(U)、 Z(W) - 螺纹切削的终点坐标值；X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削；(X坐标值依据《机械设计手册》查表确定) F - 螺纹导程。 螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2。 例：试编写图3.42所示螺纹的加工程序。（螺纹导程4mm，升速进刀段δ1=3mm，降速退刀段δ2=1.5mm，螺纹深度2.165 mm）。 …… G00 U-62 G32 W-74.5 F4 G00 U62 W74.5 U-64 G32 W-74.5 G00 U64 W74.5 …… 图3.42 圆柱螺纹切削 图3.43圆锥螺纹切削 例：试编写图3.43所示圆锥螺纹的加工程序。（螺纹导程3.5mm，升速进刀段δ1=2mm，降速退刀段δ2=1mm，螺纹深度1.0825 mm）。 G00 X12 G32 X41 W-43 F3.5 G00 X50 W43 X10 G32 X39 W-43 G00 X50 W43 2、 螺纹切削循环指令 螺纹切削循环指令把“切入-螺纹切削-退刀-返回”四个动作作为一个循环（如图3.44所示），用一个程序段来指令。 编程格式 G92 X(U)~ Z(W)~ I~ F~ 式中：X(U)、 Z(W) - 螺纹切削的终点坐标值； I - 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，I=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。 例：试编写图3.45所示圆柱螺纹的加工程序。 图3.44螺纹切削循环 图3.45 圆柱螺纹切削循环   图3 .46圆锥螺纹切削循环应用 …… G00 X35 Z104 G92 X29.2 Z53 F1.5 X28.6 X28.2 X28.04 G00 X200 Z200 …… 例：试编写图3.46所示圆锥螺纹的加工程序。 …… G00 X80 Z62 G92 X49.6 Z12 I-5 F2 X48.7 X48.1 X47.5 X47 G00 X200 Z200 …… 3、 复合螺纹切削循环指令 　　复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。它的进刀方法有利于改善刀具的切削条件，在编程中应优先考虑应用该指令，如图3.47所示。 图3.47 复合螺纹切削循环与进刀法 编程格式 G76 P (m) （r） （α） Q（△dmin） R(d) G76 X(U) Z(W) R(I) F(f) P(k) Q(△d) 式中： m - 精加工重复次数； r - 倒角量； α - 刀尖角； △ dmin--最小切入量； d-精加工余量； X(U) Z(W) - 终点坐标； I - 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，i=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。 k - 螺牙的高度 （X轴方向的半径值）； △ d - 第一次切入量（X轴方向的半径值）； f - 螺纹导程。 图3.48 复合螺纹切削循环应用 例：试编写图3.48所示圆柱螺纹的加工程序,螺距为6mm。 G76 P 02 12 60 Q0.1 R0.1 G76 X60.64 Z23 R0 F6 P3.68 Q1.8 3.3数控车削加工综合举例 图3.49 典型零件图 下面以图3.49所示的零件来分析数控车削工艺制订和加工程序的编制。  3.3.1确定工序和装夹方式 　　该零件（如图3.49所示）毛坯是直径145mm的棒料。分粗精加工两道工序完成加工。夹紧方式采用通用三爪卡盘。 　　根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件左端面。 3.3.2设计和选择工艺装备 1、选择刀具 　　以选用WALTER的刀具为例： （1）刀杆选择 根据零件轮廓选择图示刀杆类型，见图3.50。 根据切削深度，机床刀夹尺寸，从产品目录样本中选择刀杆型号PDJN R/L 2525 M11，见表3.8。 图3.50 刀杆选择 表3.8 刀杆型号 （2）工件材料45钢 选择工件材料组P,见表3.9。 表3.9 工件材料组 工件材料组 代码 钢 非合金和合金钢 高合金钢 不锈钢，铁素体，马氏体 P（蓝） 不锈钢和铸钢 奥氏体 铁素体——奥氏体 M（黄） 铸铁 可锻铸铁，灰口铸铁，球墨铸铁 K（红） NF金属 有色金属和非金属材料 N（绿） 难切削材料 以镍或钴为基体的热固性材料 钛，钛合金及难切削加工的高合金钢 S（棕 硬材料 淬硬钢，淬硬铸件和冷硬模铸件，锰钢 H（白） （3）加工条件 加工条件见表3.10。 表3.10 加工条件 机床，夹具和工件 系统的稳定性 加工方式 很好 好 不足 无断续切削加工表面已经过粗加工       带铸件或锻件硬表层，不断变换切深轻微的断续切削       中等断续切屑       严重断续切削       （4）断屑槽型 　　断屑槽型选择见图3.51。 　　根据粗加工切削深度3mm，进给量0.4mm/r，选择负型刀片NM7槽型。 根据精加工切削深度0.5mm，进给量0.1mm/r，选择正型刀片NS4槽型。 图3.51 断屑槽型 （5）刀具材料 　　粗加工材料为WAP10，精加工材料为WAK10，见表3.11。 表3.11刀具材料 工件材料组 ISO分类范围 WALTER槽代码 P（蓝） AB ...-NS4 WAK10 WAP20 WAM20 B ...-NS8 WAP10 WAP20 WAP30 BC ...-NM4 WAP10 WAP20 WAP30 C ...-NM7 WAP10 WAP20 WAP30 CD ...-NR7 WAP10 WAP20 WAP30 M（黄） AB ...-NS4 WAM20 WAM20 WAM20 BC ...-NM4 WAP30 WAM20 WAM20 CD ...-NR7 WAP30 WAP30 WAP30 K（红） - ...-NS4 WAK10 WAP20 WAP20 - ...-NS8 WAK10 WAP20 WAP30 - ...-NM4 WAK10 WAK10 WAP30 - ... NMA WAK10 WAK10 - 工件材料组 ISO分类范围 WALTER槽代码 P（蓝） AB ...-PS4 WAK10 WAP20 WAM20 BC ...-PM5 WAP10 WAP20 WAP30 M（黄） AB ...-PS4 WAM20 WAM20 WAM20 BC ...-PM5 WAP30 WAP30 WAP30 K（红） - ...-PS4 WAK10 WAK20 WAP20 - ...-PM5 WAP10 WAP20 WAP30 N（绿） - ...-PM2 WK1 WK1 WK1 （6）刀片选择 　　粗加工，从产品目录样本中选择DNMG 110408-NM7；精加工，从产品目录样本中选择DNMG 110408-NS4，见表3.12。 表3.12 刀片选择 2、决定切削用量 　　材料的切削性能、毛坯余量、零件精度等见表3.13。 　　根据粗加工切削深度3mm，进给量0.4mm/r，查WALTER（所选刀具的供应商）加工数据得切削速度320m/min。 　　根据精加工切削深度0.5mm，进给量0.1mm/r，查WALTER（所选刀具的供应商）加工数据得切削速度400 m/min。 表3.13切削用量 材料组 工件材料 布尔硬度 加工组 切削速度Vc[m/min] WAP10 WAP20 WAP30 F[mm] F[mm] F[mm] 0.1 0.4 0.6 0.1 0.4 0.6 0.1 0.4 0.6 P 非合金钢 大约0.15%C退火 125 1 520 390 300 480 350 280 450 300 250 大约0.45%C退火 190 2 440 320 260 400 280 220 380 250 200 大约0.45%C回火 250 3 320 240 200 280 220 170 250 200 150 大约0.75%C退火 270 4 350 280 240 310 250 210 270 220 180 大约0.75%C退火 300 5 270 200 180 240 170 150 210 150 120 3.3.3程序编制 G50 X200 Z150 T0101 M03 S600 G00 X101 Z0 G95 G01 Z32 F0.1 G71 U1.5 R1 G71 P10 Q20 N10 G00 X99 Z0.1 G01 X100 Z-0.4 F0.1 Z-10 X109 X110 Z-10.5 Z-20 X119 X120 Z-20.5 Z-30 X110 Z-50 Z-65 X129 X130 Z-65.5 Z-75 G02 X131.111 Z-105.714 R25 (I20 K-15) G03 X140 Z-118.284 R20 (I-15.555 K-12.571) G01 Z-125 X145 Z-130 N20 X150 F0.35 G00 U80 W218 T0202 G70 P10 Q20 G00 U80 W218 M30 思考题与练习题 一、判断题 1．（ ）数控车床与普通车床用的可转位车刀，一般有本质的区别，其基本结构、功能特点都是不相同的。 2. （ ）选择数控车床用的可转位车刀时，钢和不锈钢属于同一工件材料组。 3. （ ）使用G71粗加工时，在ns----nf程序段中的F、S、T是有效的。 4. （ ）450倒角指令中不会同时出现X和Z坐标。 5. 刀尖点编出的程序在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象。 二、选择题 1．G96 S150 表示切削点线速度控制在________ A、150m/min； B、150r/min； C、150mm/min； D、150mm/r。 2．程序停止,程序复位到起始位置的指令_______。 A、M00；B、M01； C、M02； D、M30。 3．圆锥切削循环的指令是____ A、G90； B、G92； C、G94； D、G96。 4. 900外圆车刀的刀尖位置编号_______ A、1； B、2； C、G3； D、4。 5. 从提高刀具耐用度的角度考虑，螺纹加工应优先选用___________ A、G32； B、G92； C、G76； D、G85。 三、简答题 图3.52 习题图1 图3.53 习题图2 图3.54 习题图3 1. 试分析数控车床X方向的手动对刀过程。 2. 选择加工图3.52、3.53、3.54所示零件所需刀具, 编制数控加工程序。 3. 简述刀尖圆弧半径补偿的作用？ 4. 设置假设刀尖点位置编码的方法？ 5. 简述圆锥切削循环指令中I的指定方法？ 6. 试写出普通粗牙螺纹M48×2复合螺纹切削循环指令。 7. 简述G71,G72,G73指令的应用场合有何不同。 8. 用固定循环指令加工如图3.55所示零件，试分析下述程序并填充完成该加工程序。 G50 X200 Z350 T0101 M03 S1000 G00 X60 Z2 G73 U9.5 W0 R4 ___ P10 Q20 U1 W0.5 F0.2 _____ G00 X41.9 Z292 M08 G01 X47.9 ____ F0.1 Z227 X50 X62 W____ Z155 ____ X80 W-1 W-19 G02 _______ I63.25 K_____ G01 Z65 _____ X90 G00 X200 Z350 T0202 M03 S315 G00 X51 Z227 G01 ____ F0.15 G00 X51 X200 Z350 T0303 G00 ____ ____ G76 P01 2 60 Q0.1 R0.1 ____ X______ Z_____ P1.299 Q0.8 F______ G00 X200 Z350 M30 图3.55 习题图4 PAGE 40