第3章--数控车床编程与操作课件

第第3章章 数控车床编程与操作数控车床编程与操作 3.1 3.1 数控车床主要功能与分类数控车床主要功能与分类 3.2 3.2 数控车削加工工艺分析数控车削加工工艺分析 3.3 3.3 数控车床数控车床FANUC-0i Mate TCFANUC-0i Mate TC操作面板操作面板 3.4 F3.4 F、S S、T T功能指令功能指令 3.5 3.5 数控车床对刀方法实训数控车床对刀方法实训 3.6 3.6 刀尖圆弧半径补偿方法实训刀尖圆弧半径补偿方法实训 3.7 3.7 简单形面加工简单形面加工 3.8 3.8 切槽与切断切槽与切断 3.9 3.9 深孔钻循环深孔钻循环 3.10 3.10 螺纹加工螺纹加工 3.11 3.11 综合练习实训综合练习实训 习题三习题三 目录3.1 数控车床的主要功能与分类数控车床的主要功能与分类 按主轴的配置形式分按主轴的配置形式分按其数控系统的功能分按其数控系统的功能分简易数控车床简易数控车床经济型数控车床经济型数控车床多功能数控车床多功能数控车床车削中心车削中心卧式数控车床立式数控车床 3.2 数控车床加工工艺分析数控车床加工工艺分析 3.2.1 数控车削刀具类型数控车削刀具类型 在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、内孔车刀、在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、内孔车刀、在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、内孔车刀、在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、内孔车刀、钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等。钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等。钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等。钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等。（a）外圆车刀 (b)内孔车刀(c)螺纹车刀(d)切断（槽）车刀 图31 数控车削刀具 根据与刀体的联接固定方式不同，车刀可分为焊接式车刀机夹可转位车刀：机夹可转位车刀由刀杆、刀片、刀垫及夹紧元件组成。图32 焊接式车刀图33 机夹可转位车刀的夹紧方式根据切削刃的形状数控车削用的车刀分为尖形车刀圆弧形车刀成型车刀3.2.2 数控车削加工工艺分析数控车削加工工艺分析（一）确定工序和装夹方式 1、工序划分 （1）保持精度原则 （2）提高生产效率的原则 2、工件装夹方式 数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，工件毛坯装在主轴顶针和尾座顶针间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。图35 三爪自定心卡盘 图36 四爪单动卡盘 图37 工件找正（二）切削用量的选择（二）切削用量的选择 切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1、主轴转速n的确定 （1）光车时主轴转速 光车时主轴转速应根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具的耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床允许的切削速度范围内查阅有关切削用量手册选取。需要注意的是交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。实际编程中，切削速度Vc确定后，还要按式（31）计算出车床主轴转速n（r/min）：n=1000VC/D （31）式中 n主轴转速，单位为r/min D工件直径，单位为mm VC切削速度，单位为m/min （2）车螺纹时主轴转速 大多数经济型数控车床的数控系统推荐车螺纹时主轴转速n为：n（1200/p）k （32）式中 n主轴转速，单位为r/min P被加工螺纹螺距，单位为mm k保险系数，一般为802、进给速度Vf的确定 确定进给速度的原则如下：（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。（3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。计算进给速度时，可参考表3-2、表3-3或查阅切削用量手册选取每转进给量f，然后按式（33）计算进给速度。Vff n （33）式中 Vf进给速度，单位为mm/min f每转进给量，单位为mm/r n转速，单位为r/min表表3-2 3-2 硬硬质质合金合金车车刀粗刀粗车车外外圆圆及端面的及端面的进给进给量量工 件 材 料车刀刀杆尺寸BH/mm工件直径dw/mm背吃刀量ap/mm3355881212进给量f/mmr-1碳素结构钢、合金结构钢及耐热钢16252040601004000.30.40.40.50.50.70.60.90.81.20.30.40.40.60.50.70.71.00.30.50.50.60.60.80.40.50.50.6203025252040601004000.30.40.40.50.50.70.81.01.21.40.30.40.50.70.70.91.01.20.40.60.50.70.81.00.40.70.60.90.40.6铸铁及铜合金162540601004000.40.50.50.80.81.21.01.40.50.80.71.01.01.20.40.60.60.80.81.00.50.70.60.82030252540601004000.40.50.50.90.91.31.21.80.50.80.81.21.21.60.40.70.71.01.01.30.50.80.91.10.70.9注：1.加工断续表面及有冲击的工件时，表内进给量乘系数k=0.750.85。2.无外皮加工时，表内进给量应乘系数k=1.1。3.加工耐热钢及其合金时，进给量不大于1mm/r。4.加工淬硬钢时，进给量应减小。当钢的硬度为4456HRC时，乘系数k=0.8；当钢的硬度为57-62HRC时，乘系数k=0.5。表33 按表面粗糙度选择时给量的参值工 件 材 料表面粗糙度Ra/m切削速度范围Vc/mmin-1刀尖圆弧半径r/mm0.51.02.0进给量f/mmr-1铸铁、青铜、铝合金5102.551.252.5不限0.250.400.150.250.100.150.400.500.250.400.150.200.500.600.400.600.200.35碳钢及合金钢51050500.300.500.400.550.450.600.550.650.550.700.650.702.5550500.180.250.250.300.250.300.300.350.300.400.300.501.252.550501001000.100.110.160.160.200.110.150.160.250.200.250.150.220.250.350.250.35注：r=0.5mm，用于12mm12mm以下刀杆；r=1mm，用于30mm30mm以下刀杆；r=2mm，用于30mm45mm及以上刀杆。3 3、背吃刀量、背吃刀量a ap p的确定的确定 背吃刀量ap根据机床、工件和刀具的刚度来确定。在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少许加工余量，一般为0.20.5mm。在进行粗车、精车时，切削用量可采用以下原则：（1）粗车时，首先优选大的背吃刀量ap，其次选择较大的进给量f，最后确定合理的切削速度v。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，这样选择有利于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本。（2）精车时，应选用较小的切削深度和进给率，尽可能选用较高的切削速度。在切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，可选择低速来进行精车。精车时加工精度和表面质量要求较高，加工余量小而均匀。因此选择精车切削用量的出发点是在保证达到加工质量要求的前提下，尽可能提高生产率。提高切削速度，可使切削变形、切削力减小、而且能抑制积削瘤和鳞刺的产生。增大进给量，有利于断屑，但使残留面积高度和切削力增大。增大切削深度，会使切削力显著增加，对加工质量不利。（3）在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的手册并结合实际经验用模拟方法确定。同时，主轴转速n、进给速度Vf和背吃刀量ap三者能相互适应，以形成最佳切削用量。3.3 数控车床数控车床FANUC-0i Mate TC操作面板操作面板 3.3.1 数控系统操作面板数控系统操作面板 以大连机床厂FANUC0i Mate TC数控系统为例，介绍数控车床FANUC-0i Mate TC操作面板。操作面板由数控系统操作面板（也称CRT/MDI面板）和机床操作面板组成。图38 FANUC-0i Mate数控系统操作面板1 1、MDIMDI按键功能按键功能表35 MDI面板上按键的功能说明2 2、CRTCRT界面界面 （1）坐标位置界面 按 键进入坐标位置界面。按菜单软键绝对、菜单软键相对、菜单软键综合，CRT界面将对应出现绝对坐标界面（如图39a）、相对坐标界面（如图39b）、和综合坐标界面（如图39c）。（a）绝对坐标界面 （b）相对坐标界面 （c）综合坐标界面图39 坐标位置界面（2）程序管理界面按 进入程序管理界面。图310 程序管理界面（3 3）参数设置界面）参数设置界面在MDI键盘上按 键，进入参数设置界面。图311 参数设置界面3.3.2 机床操作面板机床操作面板 机床操作面板的开关功能、开关的形式（分按钮和旋钮开关等）及其排列与具体的数控车床的型号和生产厂家有关。大连机床厂的FANUC0i Mate TC数控机床操作面板如图312所示。图312 数控机床操作面板表表3 36 6 开关功能说明开关功能说明3.3.3 数控车床基本操作数控车床基本操作1、激活车床 按“系统启动”按钮 ，此时车床电机和伺服控制的指示灯变亮 。检查“急停”按钮是否松开至 ，若未松开，将其松开。2、手动操作（1）车床回参考点（2）手动/连续方式 将控制面板上的模式选择旋钮指向“JOG”，机床进入手动模式。分别按下 、键，控制刀架的移动方向。按进给方向按钮开始连续移动，松开则停止。按下快速按钮 ，进入手动快速移动状态。（3）手动脉冲方式 旋转控制面板上的模式选择旋钮指向“手轮/单步”，机床进入手动脉冲模式。旋转旋钮 ，选择坐标轴。旋转“手轮进给速度”旋钮 ，选择合适的脉冲当量。摇动手轮，精确控制机床的移动。（4）手动/点动方式 将控制面板上的模式选择旋钮指向“手轮/单步”，机床进入手动脉冲模式。旋转“手摇快速倍率”旋钮 ，可选择合适的点动步长。3、自动加工方式（1）自动/连续方式 自动加工流程如下：检查机床是否回参考点，若未回，先将机床回参考点。输入一段程序或打开机床内的现有程序。将控制面板上的模式选择旋钮指向“自动”，系统进入自动运行模式。（2）数控程序在运行过程中可根据需要暂停、急停和重新运行。数控程序在运行时，按“循环暂停”按钮，程序停止执行；再点击“循环启动”按钮，程序从暂停位置开始执行。数控程序在运行时，按下“急停”按钮，数控程序中断运行，继续运行时，先将急停按钮松开，再按“循环启动”按钮，余下的数控程序从中断行开始作为一个独立的程序执行。4、自动/单段方式 自动/单段加工流程如下：检查机床是否回参考点，若未回，先将机床回参考点。输入一段程序或打开机床内的现有程序。将控制面板上的模式选择旋钮指向“自动”，系统进入自动运行模式。旋转操作面板上的“单段”旋钮 ，使它指向“I”位置。按操作面板上的“循环启动”按钮 ，程序开始执行。自动/单段加工方式执行每一行程序均需点击一次“循环启动”按钮。3.3.4 数控程序管理数控程序管理 1、显示数控程序目录 旋转模式选择按钮指向“编辑”，进入编辑状态。按MDI键盘上的 ，CRT界面转入编辑页面。按菜单软键LIB，数控机床现有的数控程序名列表显示在CRT界面上，如图314 所示。图314 数控程序目录界面 2、选择一个数控程序 按MDI键盘上的键 ，CRT界面转入编辑页面。利用MDI键盘输入“Ox”(X为数控程序目录中显示的程序号)，按 键开始搜索，搜索到后“OX”显示在屏幕首行程序号位置，NC程序将显示在屏幕上。3、删除一个数控程序 CRT界面进入编辑状态，利用MDI键盘输入“Ox”(x为要删除的数控程序在目录中显示的程序号)，按 键，程序即被删除。4、新建一个NC程序 CRT界面转入编辑页面，利用MDI键盘输入“Ox”（x为程序号，但不能与已有程序号的重复）按 键，CRT界面上将显示一个空程序，可以通过MDI键盘开始程序输入。5、删除全部数控程序 CRT界面转入编辑页面，利用MDI键盘输入“O9999”，按 键，全部数控程序被删除。3.3.5 数控程序编辑数控程序编辑1、移动光标2、插入字符3、删除输入域中的数据4、删除字符5、查找6、替换3.3.6 MDI模式运行模式运行 MDI(Manual Data Input)即手动数据输入。该功能允许手动输入一个命令或几个程序段（或多个程序段），按“循环启动”按钮，则立即运行。其操作步骤如下：旋转模式选择按钮指向“MDI”，进入MDI模式运行状态。按 键，则CRT画面显示如图315所示。编辑程序，其编辑方法同以上程序编辑方式。按“循环启动”按钮，则开始执行程序，此后程序自动消失（即暂时复位）。图315 MDI模式运行界面3.3.7 数控车床刀具补偿参数数控车床刀具补偿参数1、设定摩耗量补偿参数图316 设定摩耗量补偿参数2、设定形状补偿参数图317 设定形状补偿参数界面3、输入刀尖半径和方位号图318 输入刀尖半径和方位号 3.4 F、S、T功能指令功能指令 进给功能也叫F功能，用于表示进给速度。进给速度是用字母F和其后面的若干位数字来表示的。1、在G99码状态下，F后面的数值表示的是主轴每转一圈刀具的切削进给量。例如：G99 F0.5；表示进给量为0.5mm/r2、在G98码状态下，表示刀具每分钟的切削进给量。例如：G98 F150；表示进给量为150mm/min G99和G98均为模态指令，一旦指定G99（G98），直到G98（G99）指定之前它一直有效。当程序里没写G98和G99时，系统一般默认为G99。3.4.1 F功能功能3.4.2 S功能功能 用于控制带动工件旋转的主轴的转速。实际加工时，还受到机床面板上的主轴速度修调倍率开关的影响。1、主轴的最高转速限制（G50）编程格式：G50 S；例如：G50 S2000 表示最高转速为2000r/min 2、恒线速度控制（G96）指令格式：G96 S；例如：G96 S120；表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在120m/min。由线速度v可求得主轴转速如下：n=1000/（d）式中 表示：线速度（m/min）d表示：切削点的直径（mm）n表示：主轴的转速（r/min）3、恒线速度取消（G97）编程格式：G97 S；例如：G97 S1000；表示主轴的转速为1000r/min 当由G96转为G97时，应对S码赋值，未指令时，将保留G96指令的最终值。当由G97转为G96时，若没有S指令，则按前一G96所赋S值进行恒线速度控制。当系统没有指定G96和G97指令时，系统默认G97指令。3.4.3 T功能功能 刀具功能，表示选刀或换刀。用地址T和后面的四位数字来指定刀具号和刀具补偿号，其中前两位为刀具号，后两位为既是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。T0101表示1号刀具及1号刀具长度补偿和半径补偿。至于刀具的长度和刀尖圆弧半径补偿的具体值，应到1号刀具补偿位去查找和修改。如果后面两位数为零，如T0300；表示取消刀具补偿状态，调用第三号刀具。例例31 N10 S600 M03；N20 T0102；(1号刀具、2号补偿)N30 G01 Z50.0 F0.3；N40 T0100；(2号刀补取消)3.5 数控车床对刀方法实训数控车床对刀方法实训3.5.1 数控加工中与对刀有关的概念数控加工中与对刀有关的概念1、刀位点 代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。（a）车刀的刀位点 (b)钻头的刀位点 (c)圆柱铣刀的刀位点 （d）球头铣刀的刀位点图319 刀位点示意图2 2、对刀与对刀点、对刀与对刀点 对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定加工坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立加工坐标系。对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：（1）所选的对刀点应使程序编制简单；（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。3 3、对刀基准、对刀基准 对刀基准：对刀时为确定对刀点的位置所依据的基准，该基准可以是点、线或面，它可设在工件上(如定位基准或测量基准)、夹具上(如夹具定位元件的起始基准)或机床上。O1为加工坐标系原点、对刀基准点 A对刀点，也是此时的刀位点图320 有关对刀的点的关系 4、换刀点 换刀点是数控程序中指定用于换刀的位置点。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。换刀点的位置应避免刀具与工件、夹具和机床干涉。3.5.2 刀具安装刀具安装 数控车床常采用立式或卧式转塔刀架作为刀库，刀库容量一般为412把刀具，常按加工工艺顺序布置，由程序控制实现自动换刀。其特点是结构简单，换刀快速。（a）外径车削刀具的安装 （b）内径车削刀具的安装图3-21 卧式转塔刀架上刀具安装示意图3.5.3 对刀方法对刀方法 试切对刀法是数控车削加工中应用最多的一种对刀方法，下面主要介绍试切对刀法。图322 试切对刀示意图 以对刀实例说明试切对刀操作方法，如要车削的以对刀实例说明试切对刀操作方法，如要车削的零件最大直径为零件最大直径为40mm40mm，总长为，总长为80mm80mm，毛坯为直径，毛坯为直径为为45mm45mm长度为长度为85mm85mm的棒料，加工时要采用的的棒料，加工时要采用的1 1号号刀具为刀具为9090外圆车刀、外圆车刀、2 2号为切槽刀、号为切槽刀、3 3号刀为号刀为6060三角三角螺纹刀，在大连机床厂螺纹刀，在大连机床厂FANUC-0iMate TCFANUC-0iMate TC系统数控机床系统数控机床上加工，加工坐标系原点在试切端面的中心上。上加工，加工坐标系原点在试切端面的中心上。数控车床开机，回参考点：（1）转到JOG模式 （2）回零选项打开 （3）回零指示灯亮起来 （4）回零选项取消图323 回参考点操作步骤 工件装夹在三爪卡盘上，刀具安装在立式转塔刀架上，1号刀具90外圆车刀作为基准刀具。采用试切对刀法建立加工坐标系的方法主要采用试切对刀法建立加工坐标系的方法主要有：有：（1 1）采用设置各刀具相对于机床原点偏置值）采用设置各刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法；的对刀方法；（2 2）采用）采用G50G50设定加工坐标系的对刀方法；设定加工坐标系的对刀方法；（3 3）采用）采用G54G54G59G59设定加工坐标系的对刀方设定加工坐标系的对刀方法。法。1 1、方法、方法1 1：采用设置各刀具相对于机床原点偏置值的：采用设置各刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法对刀方法 （1）用1号基准刀具90外圆车刀手动沿工件端面切削，Z轴不动，端面切削后把刀具沿+X轴移开到工件外。步骤如下：转到MDI模式（如图324），按小键盘上的PROG键，转到编辑模式，输入“M03S300；”，按INSERT键插入，光标移至程序号处（如图325）。图324 MDI模式 图325 编辑程序 按“循环启动”按钮，主轴开始正转。图326 循环启动按钮转到JOG或手轮模式，开始试切工件端面，Z方向不移动，端面切削后把刀具沿+X轴移开到工件外。接着按键盘的OFFSET SETTING键，选择“形状”，光标移到刀具号01行。输入Z0，按“测量”，设置1号刀具刀尖位于加工坐标系原点在Z方向相对于机床原点偏置值，Z方向对刀完成。图327 光标移到刀具号01行 图328 1号刀具Z方向对刀（2 2）试切外圆，）试切外圆，X X方向对刀。步骤如下：方向对刀。步骤如下：试切外圆切一小段（长度约10mm左右，够测量外径即可），然后Z方向退刀(X方向一定不要移动),接着把主轴停下来。测量试切外圆直径，如为43.33mm。输入X43.33，按“测量”，设置1号刀具刀尖位于加工坐标系原点在X方向相对于机床原点偏置值，X方向对刀完成。图329 1号刀具X方向对刀 （3 3）2 2号切槽刀对刀号切槽刀对刀换2号切槽刀。转到MDI模式，按小键盘上的PROG键，转到编辑模式，输入“T0202；”，按INSERT键插入，光标移至程序号处。图330 换2号刀MDI输入操作按“循环启动”按钮，换上2号刀。操作让主轴正转，转到JOG或手轮模式，设置2号刀具刀尖位于加工坐标系原点在Z方向相对于机床原点偏置值。移动2号切槽刀刀尖正好碰到已试切端面上，Z方向不移动，把刀具沿+X轴移开到工件外。接着按键盘的OFFSET SETTING键，选择“形状”，光标移到刀具号02行。输入Z0，按测量，设置2号刀具刀尖位于加工坐标系原点在Z方向相对于机床原点偏置值，Z方向对刀完成。图331 2号刀具Z方向对刀 移动2号切槽刀刀尖正好碰到已试切外圆面上，根据前面测量的试切外圆直径值，输入X43.33，按测量，设置2号刀具刀尖位于加工坐标系原点在X方向相对于机床原点偏置值，X方向对刀完成。图332 2号刀具X方向对刀（4 4）3 3号螺纹刀对刀号螺纹刀对刀 与2号切槽刀对刀方法一样，在刀具形状偏置值设置界面刀具号03行设置偏置值。图333 3号刀具对刀 2 2、方法二：采用、方法二：采用G50G50设定加工坐标系的对刀方法设定加工坐标系的对刀方法 G50设定加工坐标系的方法是通过当前刀具所在位置来设定加工坐标系的，执行程序段“G50 X Z；”就建立了加工坐标系，其中X、Z的值是当前刀具位置在要建立的加工坐标系中的坐标值。采用G50设定加工坐标系对刀时，必须通过调整机床刀架，将刀尖放在程序所要求的起刀点位置。可通过试切端面和外圆并结合计算刀具的移动距离等方法确定当前刀具位置在要建立的加工坐标系中的坐标值。如图320中刀具所在位置，如要建立以O1点为原点的加工坐标系，则要执行程序段“G50 X100 Z50”；如要建立以O点为原点的加工坐标系，则要执行程序段“G50 X100 Z150”。采用G50设定加工坐标系的对刀方法使用起来不够方便。图3203 3、方法三：采用、方法三：采用G54G54G59G59设定加工坐标系的对刀方法设定加工坐标系的对刀方法 采用G54G59设定加工坐标系时，要先用试切端面和外圆等方法测定出要预置的加工坐标系原点在机床坐标系中的坐标值（即相对于机床原点的偏置值），并把该偏置值预置在G54G59中相应的X、Z值中。采用G54加工坐标系，执行程序指令“G54”即可。同理，采用G55、G56、G57、G58、G59加工坐标系要分别执行程序指令“G55”、“G56”、“G57”、“G58”、“G59”。采用G54设定加工坐标系时，可参照设置各刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法，将加工坐标系原点在机床坐标系中的坐标值赋值给G54。按键盘的OFFSET SETTING键，选择“坐标系”，光标分别移到G54加工坐标系的X、Z处，可把偏置值预置在G54相应的X、Z值中。图334 G54加工坐标系设定 3.6 刀尖圆弧半径补偿方法实训刀尖圆弧半径补偿方法实训3.6.1 刀尖半径补偿功能刀尖半径补偿功能 在编程时，通常将车刀刀尖作为一点考虑（即假想刀尖位置），但实际上刀尖部分通常是带有圆角的（如图335所示）。图335 刀尖半径与假想刀尖位置 我们编程时所指定的刀具轨迹就是假想刀尖的轨迹。在实际当中，以假想刀尖编程在加工端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面时，是不会产生误差的。但在进行倒角、斜面、圆弧面切削时就会产生欠切或过切，造成零件加工精度误差，如图336所示。图336 刀具切削与欠切过切现象 利用机床自动进行刀尖圆弧半径补偿时，需要使用利用机床自动进行刀尖圆弧半径补偿时，需要使用G40G40、G41G41、G42G42指令。指令。G40：取削刀尖圆弧半径补偿，通常写在程序开始的第一个程序段及取消刀尖圆弧半径补偿的程序段，也可用T00取消刀补。G41：刀尖圆弧半径左补偿（左刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图337（a）。G42：刀尖圆弧半径右补偿（右刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图337（b）。编程格式为：G41（G42）G01（G00）XZ；G40 G01（G00）XZ；（a）G41指令 （b）G42指令图337 G41、G42指令 由于不同的数控车床用刀具在工作中假想刀尖的位置不同，由于不同的数控车床用刀具在工作中假想刀尖的位置不同，所以在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编所以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码，指定编码值的方法参考图3 33838。图338 刀尖圆弧位置编码 在使用在使用G40G40、G41G41、G42G42指令时，要注意以下几点：指令时，要注意以下几点：（1）G40、G41、G42指令为模态指令，G40为缺省值。要改变刀尖圆弧半径补偿方向，必须先用G40指令解除原来的左刀补或右刀补状态。（2）G40、G41、G42指令不能与G02、G03、G71、G72、G73、G76指令出现在同一程序段。G01程序段有倒角控制功能时也不能进行刀具补偿。（3）当刀具磨损、重新刃磨或更换新刀具后，刀尖圆弧半径发生变化，这时只需在刀具偏置输入界面中改变刀具参数的R值，而不需修改已编好的加工程序。（4）可以用同一把刀尖圆弧半径为R的刀具按相同的编程轨迹分别进行粗、精加工。设精加工余量为，则粗加工的刀具圆弧半径补偿量为R，精加工的补偿量为R。3.6.2 刀尖圆弧半径补偿方法训练刀尖圆弧半径补偿方法训练 以精车如图以精车如图3 33939工件表面轮廓为例，说明实现刀尖圆弧半径补偿的方法。工件表面轮廓为例，说明实现刀尖圆弧半径补偿的方法。图339 工件加工表面、编程轨迹、补偿轨迹示意图1、对刀，建立加工坐标系。采用设置刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法建立加工坐标系。2、输入程序 考虑刀尖圆弧半径补偿，精车工件表面轮廓程序编写如下：以右端面中心点为加工坐标系原点，精车刀具刀尖圆弧半径为0.3。O0010 T0101；G00 X100 Z10；M03S600；G00 X50 Z5；G42 G01 X30 Z1 F0.2；G01 Z30；X50.0 Z45；Z49；G02 X62 Z55 R6；G01 X80；G40 G00 X100；Z10；M30；3、设置刀尖圆弧半径补偿值 刀尖圆弧半径为0.3，刀尖圆弧位置编码为3。按键盘的OFFSET SETTING键，选择“形状”，光标移到刀具号01行的R、T处，分别输入0.3和3，并按“INPUT”键完成设置，设置界面如图340。图340 刀尖圆弧半径补偿值设置界面4、运行程序，完成轮廓精车加工。3.7 简单形面加工简单形面加工3.7.1 倒角、倒园编程倒角、倒园编程 1、45倒角（1）由Z轴向X轴倒角 编程格式为：G01 Z（W）Ii；由轴向切削向端面切削倒角，用一个绝对尺寸或增量尺寸指令表示从起点A到b点的移动，i的正负根据倒角是向X轴正向还是负向，如图341所示。图341 由Z轴向X轴倒角 （2）由X轴向Z轴倒角 编程格式为：G01 X（U）Kk；由端面切削向轴向切削倒角，k的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图342所示。图342 由X轴向Z轴倒角图343 任意角度倒角 2、任意角度倒角 编程格式为：G01 XZC；XZ；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343所示。例例32 图343刀具轨迹编程如下：G01 X50 C10；X100 Z100；3 3、倒圆角倒圆角（1）由Z轴向X轴倒圆角 编程格式为：G01 Z(W)Rr；用一个绝对尺寸或增量尺寸指令表示从起点A到b点的移动，倒圆情况如图344所示。（2）由X轴向Z轴倒圆角 编程格式为：G01 X(U)Rr；用一个绝对尺寸或增量尺寸指令表示从起点A到b点的移动，倒圆情况如图345所示。图344 由Z轴向X轴倒圆角 图345 由X轴向Z轴倒圆角 4、任意角度倒圆角 编程格式为：G01 X Z R；X Z；例例33 程序为：G01 X50 R10 F0.2；X100 Z-100；则加工情况如图346所示。图346 任意角度倒圆角 例例例例3 34 4 编制精加工如图编制精加工如图3-473-47所示零件的轮廓程序。所示零件的轮廓程序。其轮廓程序编制如下：G00 X15 Z0；G01 Z-15 R5 F0.2；X40 K-4；Z-29；3.7.2 固定循环功能固定循环功能（一）单一固定循环（一）单一固定循环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、外径/内径单一车削循环G90 G90指令用于在零件的外圆柱面（圆锥面）或内孔面（内锥面）上毛坯余量较大或直接从棒料车削零件时进行精车削前的粗车削，以去除大部分毛坯余量。（1）单一圆柱面切削循环 编程格式为：G90 X(U)Z(W)F；式中：X、Z为圆柱面切削终点坐标值；U、W为圆柱面切削终点相对于循环起始点坐标分量。循环过程如图348所示，包括刀具的“切入切削退刀返回”一系列连续动作。图348 圆柱面切削循环 G90指令及指令中参数均为模态值，每指定一次，车削循环一次，指令中的参数，包括坐标值，在指定另一个G指令（G04指令除外）前保持不变。用G90进行粗车时，每次车削一层余量，再次循环时只需按车削深度依次改变X的坐标值，则循环过程依次重复进行。例例例例3 35 5 如图如图3 34949所示，工件的毛坯尺寸为所示，工件的毛坯尺寸为40mm40mm，请编制请编制3030圆柱面切削循环程序。圆柱面切削循环程序。图349 圆柱面切削循环例图 圆柱面切削循环程序编制如下：N40 G00 X50 Z2；N50 G90 X36 Z-25 F0.2；N60 X33；N70 X30；N80 G00 X200 Z200；（2)2)单一锥面切削循环单一锥面切削循环 编程格式为：G90 X(U)Z(W)R F；式中：X、Z为圆柱面切削终点坐标值；U、W为圆柱面切削终点相对于循环起始点坐标分量；R为圆锥面起始点半径减去终点半径的差值，有正负号。单一锥面切削循环过程与圆柱面车削过程相似，如图350所示。图350 圆锥面切削循环 例例36 如图351所示，工件的毛坯尺寸为55mm，请编制圆锥面切削程序。图351 圆锥面切削循环例图程序编制如下：N40 G01 X65 Z2 F0.4；N50 G90 X60 Z-35 R-5.286 F0.2；N60 X50；N70 G00 X200 Z200；在N50程序段中，R=(D-d）/2（37/35）=(50-40)/2（37/35）=5.286mm。2 2、端面切削循环、端面切削循环G94G94 G94指令用于一些短、面大的零件的垂直端面或锥面端面的加工，直接从毛坯余量较大或棒料车削零件时进行的粗加工，以去除大部分毛坯余量。其程序格式也有加工平面端面、锥面端面之分。（1）平面端面切削循环 编程格式为：G94 X(U)Z(W)F；式中：X、Z为端面切削的终点坐标值；U、W为端面切削的终点相对于循环起点的坐标。平面端面切削循环过程如图352所示。图352 平面端面切削循环 例例37 应用端面切削循环功能加工如图353所示零件。程序编制如下：G00 X85 Z5 G94 X25 Z-5 F0.2 Z-10 Z-15 图353 平面端面切削循环例图（2 2）锥面端面切削循环）锥面端面切削循环编程格式为：G94 X(U)Z(W)R F；式中：X、Z为 端面切削的终点坐标值；U、W为端面切削的终点相对于循环起点的坐标；R为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R为负，反之为正。锥面端面切削循环过程如图354所示。图354 锥面端面切削循环例例38 请编制如图355所示零件的锥面端面切削循环程序。程序编制如下：G00 X65 Z15；G94 X20 Z0 R-5 F0.2；Z-5；Z-10；图355 锥面端面切削循环例图（二）复合固定循环（二）复合固定循环（G70G70G73G73）1 1、G71G71外圆粗车复合循环外圆粗车复合循环 外圆粗车复合循环适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工。如图356所示，工件成品轮廓形状为AB，若留给精加工的余量为u/2和w，每次切削用量为d，则程序格式为：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的开始程序段号；nf精加工轮廓程序段中的结束程序段号；uX轴方向精加工余量；wZ轴方向的精加工余量；f进给速度；s主轴的转速；t刀具号。图356 外圆粗车复合循环应注意：（1）在使用G71进行粗加工时，只有含在G71程序段或前面程序段中的F、S、T功能才有效。而包含在nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环也无效。（2）AB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。（3）AA之间的刀具轨迹在顺序号为ns的程序段中用G00或G01指定，且在该程序段中不能指定沿Z轴方向的移动，即第一段刀具移动指令必须垂直于Z方向，车削过程中是平行于Z轴方向进行的。（4）精加工余量U和W的符号与刀具轨迹移动的方向有关，即沿刀具轨迹方向移动时如果X方向坐标值单调增加，则U为正，相反为负；如果Z方向坐标值单调减小，则U为正，相反为负。（5）在顺序号为nsnf之间的程序段不能调用子程序。2 2、G72G72端面粗车复合循环端面粗车复合循环 端面粗车复合循环是沿着平行于X轴进行切削循环加工的，适用于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工。如图357所示，工件成品轮廓形状为AB，若留给精加工的余量为u/2和w，每次切削用量为d，则编程格式为：G72 W(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的开始程序段号；nf精加工轮廓程序段中的结束程序段号；uX轴方向精加工余量；wZ轴方向的精加工余量；f进给速度；s主轴的转速；t刀具号。图357 端面粗车复合循环应注意：应注意：（1）在使用G72进行粗加工时，只有含在G72程序段或前面程序段中的F、S、T功能才有效。而包含在nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环也无效。（2）AB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。（3）AA之间的刀具轨迹在顺序号为ns的程序段中用G00或G01指定，且在该程序段中不能指定沿X轴方向的移动，即第一段刀具移动指令必须垂直于X方向，车削过程中是平行于X轴方向进行的。（4）精车余量U和W的符号与刀具轨迹移动的方向有关，即沿刀具轨迹方向移动时如果X方向坐标值单调增加，则U为负，相反为正；如果Z方向坐标值单调减小，则U为负，相反为正。（5）在顺序号为nsnf之间的程序段不能调用子程序。3 3、G73G73封闭切削循环封闭切削循环 封闭切削循环每次粗切的轨迹形状都和成品形状类似，只是在位置上由外向内环状地向最终形状靠近。如图358所示，工件成品形状为AB。其编程格式为：iX轴向总退刀量；kZ轴向总退刀量；d重复加工次数；ns精加工轮廓程序段中的开始程序段号；nf精加工轮廓程序段中的结束程序段号；uX轴向精加工余量；wZ轴向精加工余量；f进给速度；s主轴的转速；t刀具号。G73 U（i）W（k）R(d)；G73 P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）；图358 封闭切削循环 应注意：（1）在使用G73进行粗加工时，只有含在G73程序段或前面程序段中的F、S、T功能才有效。而包含在nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环也无效。（2）G73精车余量U和W的符号与G71指令的确定方法相同。（3）在顺序号为nsnf之间的程序段不能调用子程序。式中：4 4、G70G70精加工循环精加工循环 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nsnf程序段中的F、S、T才有效。编程格式为：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。在G71、G72、G73程序应用中的nf程序段后再加上“G70 Pns Qnf”程序段，并在nsnf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。3.7.3 简单形面加工实训简单形面加工实训1 1、单一固定循环加工训练、单一固定循环加工训练例例39 试在40零件基础上加工20轮廓。图 359 例39图 以右端面中心点为加工坐标系原点，刀具用93外圆车刀。（1）对刀，建立加工坐标系。工件装夹在三爪卡盘上，采用设置刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法建立加工坐标系。（2）编程输入程序 O0010 T0101；（选择加工刀具）M03 S600；G00 X42 Z3；（快速移动刀具到加工起点位置）G90 X36 Z20 F0.2；（第一次切削循环）X32；（第二次切削循环）X28；（第三次切削循环）X24；（第四次切削循环）X20；（第五次切削循环）G00 X100 Z200；（刀具退刀）M30；（程序结束）（3）程序运行加工。2 2、外圆粗车复合循环加工、精加工训练、外圆粗车复合循环加工、精加工训练例例310 试按图360加工零件右端图示尺寸部分，右端毛坯尺寸为85。图 360 例310图 以右端面中心点为加工坐标系原点，粗、精加工刀具用93外圆车刀。（1）对刀，建立加工坐标系。工件装夹在三爪卡盘上，采用设置刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法建立加工坐标系。（2）编程输入程序 O0020 T0101；M03 S800；G42 G00 X87 Z3；G71 U2 R1；G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.2；N10 G00 X30；G01 Z0；Z20；X40；X60 Z40；Z-60；X80 Z90；Z125；N20 G01 X87；G70 P10 Q20 S1200 F0.08;G40 G00 X100 Z200；M30；（3）程序运行加工。3 3、端面粗车复合循环加工、精加工训练、端面粗车复合循环加工、精加工训练例例311 试按图361加工零件右端图示尺寸部分，160尺寸已加工。图361 例311图 以右端面中心点为加工坐标系原点，粗、精加工用同一把刀具。（1）对刀，建立加工坐标系。工件装夹在三爪卡盘上，采用设置刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法建立加工坐标系。（2）编程输入程序 O0030 T0101；M03 S800；G41 G00 X162 Z3;G72 W2 R1;G72 P10 Q20 U0.6 W0.1 F0.2；N10 G00 Z-72；G01 X160 Z-70；X120 Z-60；Z-50；X80 Z-40；Z-20；N20 X40 Z0；G70 P10 Q20 S1200 F0.08;G40 G00 X200 Z200；M30；（3）程序运行加工。4 4、封闭切削循环加工、精加工训练、封闭切削循环加工、精加工训练 例例312 试按图362加工零件右端图示尺寸部分，右端毛坯尺寸为85。图362 例312图 以右端面中心点为加工坐标系原点，粗、精加工用同一把刀具。（1）对刀，建立加工坐标系。工件装夹在三爪卡盘上，采用设置刀具相对于机床原点偏置值的对刀方法建立加工坐标系。（2）编程输入程序 O0040 T0101；M03 S800；G42 G00 X90 Z3；G73 U33 R30；G73 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.2；N10 G00 X20 Z1；G01 Z-20；X40 Z-35；Z-50；G02 X80 Z-70 R20；N20 G01 Z-80；G70 P10 Q20 S1200 F0.08;G40 G00 X150 Z200；M30；（3）程序运行加工。3.8 切槽与切断切槽与切断3.8.1 切槽与切断编程格式切槽与切断编程格式 编程格式为：G75 R(e)；G75 X(U)Z(W)P(i)Q(k)R(d)F(f)；式中 e退刀量 X(U)槽深位置 Z(W)C点的Z方向位置 iX方向循环切削量（不带符号）kZ方向移动量（不带符号）d刀具在切削底部的退刀量 f进给速度图363 切槽与切断编程 进行径向切断或Z方向无移动切槽的编程格式为：G75 R(e)；G75 X(U)P(i)F(f)；3.8.2 切槽与切断加工编程实例切槽与切断加工编程实例 例例例例3 31313 用用4mm4mm宽的切槽刀编程宽的切槽刀编程加工如图加工如图3 36464所示所示4545宽外圆槽。宽外圆槽。图364 例313图O0020N10 T0101；(刀宽4mm)N20 M03 S800；N30 G00 X100 Z150；N40 X63 Z29；（定位到加工起点）N50 G75 R2；（退刀量2mm）N60 G75 X45 Z45 P3000 Q3000 R0 F0.15；N70 G00 X100 Z150；N80 M05；N90 M30；采用4mm切槽刀，工件、刀具装夹后进行对刀，编程如下：例例例例3 31414 用用4mm4mm宽的切断刀径向切断加工如图宽的切断刀径向切断加工如图3 36565所示零件。所示零件。图365 例314图O0030N10 T0202；(刀宽4mm)N20 M03 S600；N30 G00 X100 Z150；N40 X45 Z40；（定位到加工起点）N50 G75 R1；（退刀量1mm）N60 G75 X1 P5000 F0.2；N70 G00 X100 Z150；N80 M05；N90 M30；采用4mm宽的切槽刀，工件、刀具装夹后进行对刀，编程如下：3.9 深孔钻循环深孔钻循环3.9.1 深孔钻循环编程格式深孔钻循环编程格式 编程格式为:G74 R(e)G74 Z(w)Q(k)F(f)式中 e退刀量；Z(W)钻削深度；k每次钻削行程长度（无符号指定）；f进给速度图366 深孔钻循环3.9.2 深孔钻循环加工编程实例深孔钻循环加工编程实例例例例例3 31515 加工如图加工如图3 36767中中2020孔。孔。图367 深孔钻循环加工例图 选用20麻花钻，工件、刀具装夹后进行对刀，编程如下：O0010 N10T0101G99；（选择1号刀具麻花钻）N20 M03S400;（主轴转动）N30 G00 X0Z200；（刀具移动到安全位置）N40 M08 G00Z5；（刀具移动到加工起点，开冷却液）N50 G74R1；N60G74Z-40Q5000F0.1；（钻孔到要求位置）N70 G01 5；（刀具移动到加工起点）N80 G00 Z200；（刀具移动到安全位置）N90 M09；（关冷却液）N100M30；（结束程序）3.10 螺纹加工螺纹加工3.10.1 螺纹加工编程格式螺纹加工编程格式 1 1、基本螺纹车削指令基本螺纹车削指令基本螺纹车削指令基本螺纹车削指令G32G32（1）加工锥螺纹 编程格式为：G32 X（U）Z（W）F 其中 X（U）Z（W）：螺纹段切削终点位置；F：螺纹的螺距(即导程)，单位为mm/r(转)。图368 锥螺纹切削 螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段1和降速退刀段2。G32指令完成单行程螺纹切削，车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行，但车入、切出、返回均需输入程序。如果螺纹牙型深度较深、螺距较大时，可分数次进给，每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。例例例例3 31616 试编写如图试编写如图3 36969所示锥螺纹加工程序，锥所示锥螺纹加工程序，锥螺纹螺距为螺纹螺距为4mm4mm，升速进刀段，升速进刀段113.5mm3.5mm和降速退刀和降速退刀段段223.5mm3.5mm。图369 例316图编程如下：G00 X28 Z3；（第一次切入0.5mm）G32 X51 W-77 F4；（锥螺纹第一次切削）G00 X55；（刀具退出）W77；（刀具回Z向起点）X27；（第一次再切入0.5mm）G32 X50 W-77 F4；（锥螺纹第二次切削）G00 X55；（刀具退出）W77；（刀具回Z向起点）（2 2）加工圆柱螺纹）加工圆柱螺纹编程格式为：G32 Z（W）F 其中 Z（W）：螺纹段切削终点位置；F：螺纹的螺距(即导程)，单位为mm/r(转)。例例317 试编写如图370所示螺纹的加工程序。螺纹螺距为为1.0 mm。图3-70 例317图 O0010G00 X70 Z25 S160 M03；X40 Z2.0 M08；X29.3；G32 Z46 F1；G00 X40；Z2；X28.9；G32 Z46；如图3-70所示，建立工件坐标系，编程如下：G00 X40；Z2；X28.7；G32 Z46；G00 X40；Z2；X70 Z25；M30；2 2、螺纹固定循环指令、螺纹固定循环指令、螺纹固定循环指令、螺纹固定循环指令G92G92 （1）加工圆柱螺纹 编程格式为：G92 X（U）Z(W)F；其中 X（U）Z(W)：螺纹终点坐标值；F：螺纹的导程。圆柱螺纹循环如图371。图371 圆柱螺纹循环（2）加工锥螺纹 编程格式为：G92 X（U）Z(W)R F；其中 X（U）Z(W)：螺纹终点坐标值；R：圆锥螺纹切削起点和切削终点的半径差。F：螺纹的导程。圆锥螺纹循环如图372所示。图372 圆锥螺纹加工循环 3 3、复合螺纹切削循环指令复合螺纹切削循环指令复合螺纹切削循环指令复合螺纹切削循环指令G76G76编程格式为：G76P（m）(r)()Q(d min)R(d)；G76X(U)_Z(W)_R(i)P(k)Q(d)F(L)；其中 m：精车重复次数，从0199，用两位数表示，该参数为模态量；r：螺纹尾端倒角值，该值的大小可设置在0.09.9L之间，系数应为0.1的整倍数，用0099之间的两位整数来表示，其中L为导程，该参数为模态量；：刀尖角度，用两位整数来表示，该参数为模态量；m、r、用地址P同时指定，例如，m=2,r=1.2L,=60，表示为P021260；dmin：最小车削深度，用半径编程指定，单位：微米。车削过程中每次的车削深度为（），当计算深度小于此极限值时，车削深度锁定在这个值，该参数为模态量；d：精车余量，用半径编程指定，单位：微米，该参数为模态量；X(U)Z(W)：螺纹终点绝对坐标或增量坐标；I：螺纹锥度值，用半径编程指定。如果i=0则为直螺纹，可省略；k：螺纹高度，用半径编程指定，单位：微米；d：第一次车削深度，用半径编程指定，单位：微米；L：螺纹的导程。图373 复合型螺纹切削循环 G76螺纹切削复合循环指令较G92指令简捷，可节省程序设计与计算时间，只需指定一次有关参数，则螺纹加工过程自动进行。如图373所示为复合螺纹切削循环的刀具加工路线。3.10.2 3.10.2 螺纹加工实训螺纹加工实训螺纹加工实训螺纹加工实训 例例318 如图374所示，在已加工外表面的零件上分别用螺纹固定循环指令和复合型螺纹切削循环指令加工M301.5螺纹，材料为45#钢。图374