數控加工程序編制--車削編程

(FANUC0i)任務三：階軸軸的數控加工程序編制工作任務編制程序，仿真加工生產類型：中批毛坯：φ40×120材料45鋼學習目標最終目標：能夠熟練的編寫階梯軸類零件的數控加工程序。促成目標：1．會循環切除余量走刀路線的確定；2．會選擇加工內凹輪廓的刀具；3．會應用復合固定循環指令G70/G71/G72/G73編程指令編制數控加工程序；相關知識分析零件圖，找結構特點，技術要求找類似結構件的加工方案（加工順序、走刀路線、刀具）、編程方案外圓表面的典型加工工藝路線瀏覽G功能，了解與刀具運動有關的指令有哪些？哪些指令可用于加工外輪廓？各有什么特點？學習復合循環指令G71\G72\G73\G70的格式及應用進一步學習指令中各參數的含義、注意事項及使用范圍看例題，弄清楚指令的應用。繼續學習刀尖圓弧半徑補償指令G41\G42\G40的應用尋找更多的工藝方案和編程方案，分析比較各方案。數控車床上加工過程：調頭對刀可轉位車刀的種類類型主偏角適用機床外圓車刀900、500、600、750、450普通車床和數控車床仿形車刀930、107.50仿形車床和數控車床端面車刀900、450、750普通車床和數控車床內圓車刀450、600、750、900、910、930、950、107.50普通車床和數控車床切斷車刀普通車床和數控車床螺紋車刀普通車床和數控車床切槽車刀普通車床和數控車床選擇刀片形狀

1）刀尖角

刀尖角的大小決定了刀片的強度。在工件結構形狀和系統剛性允許的前提下，應選擇盡可能大的刀尖角。通常這個角度在35o到90o之間。

R型圓刀片，在重切削時具有較好的穩定性，但易產生較大的徑向力。刀片強度漸增，振動趨于升高2)刀片形狀的選擇刀片形狀主要依據被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉位次數等因素選擇。A、正三角形刀片可用于主偏角為600或900的外圓車刀、端面車刀和內孔車刀。特點：刀尖角小、強度差、耐用度低、只宜用較小的切削用量。B、正方形刀片的刀尖角為900優點：強度和散熱性能均有所提高，通用性較好。主要用于主偏角為450、600、750等的外圓車刀、端面車刀和鏜孔刀。C、正五邊形刀片的刀尖角為1080，優點：強度、耐用度高、散熱面積大。缺點：切削時徑向力大，只宜在加工系統剛性較好的情況下使用。D、菱形刀片和圓形刀片主要用于成形表面和圓弧表面的加工不同主偏角車刀車削加工示意圖刀具與工件干涉加工凹形槽輪廓表面時，若主、副偏角選得太小，會導致加工時刀具主后刀面、副后刀面與工件發生干涉，因此，必要時需作圖檢驗。軸向粗車復合循環(G71)該指令適用于用圓柱棒料粗車階梯軸的外圓或內孔需切除較多余量時的情況。指令格式為：G71U(d)R(e)；G71P(ns)Q(nf)u(△u)w(△w)F(△f)s(△s)T(t)；N(ns)……；……S(s)F(f)；：：N(nf)……；G71循環指令中各項之意義說明如下：

d：每次切削背吃刀量，即x軸向的進刀，深度以半徑值表示，一定為正值；e：每次切削結束的退刀量；ns：精車開始程序段的順序號；nf：精車結束程序段的順序號；△u：x軸方向精加工余量，以直徑值表示；△w：z軸方向精加工余量；△f：粗車時的進給量；△s：粗車時的主軸功能t：粗車時所用的刀具s：精車時的主軸功能；f：精車時的進給量。注意事項在使用G71進行粗車循環時只有含在G71程序段中的或前面程序段中指定

的F、S、T功能才有效；而包含在ns～nf程序段中的F、S、T功能，只對精車循環有效，對粗車循環無效。用循環指令前，刀具必須先定位至循環起點；當循環加工結束時，刀具返回到循環起點。當使用G71指令粗車內孔輪廓時，須注意△u為負值精車開始程序段只能用G00或G01指令，且不可有Z軸方向移動指令。零件輪廓必須符合X軸、Z軸方向同時單調增大或單調減少，即不允許有內凹的輪廓外形。

精加工循環指令(G70)當用G71、G72、G73指令粗車工件后，用G70指令精車循環，切除粗加工留得余量。指令格式為：G70P(ns)Q(nf)；其中：ns：開始精車程序段號；nf：完成精車程序段號。

循環結束時，刀具返回到循環起點。粗車刀1號，精車刀2號，刀尖半徑為0．6mm。精車余量x軸為0.2mm，Z軸為0.05mm。粗車的切削速度為150m/min，精車為180m/min。粗車的進給量為0.2mm/r，精車為0.07mm/r。粗車時每次背吃刀量為3mm。外輪廓加工：循環起點X坐標≥毛坯直徑徑向粗車復合循環(G72)此指令用于當直徑方向的切除余量比軸向余量大時。指令格式為：G72w(△d)R(e)；G72P(ns)Q(nf)U(△u)w(△w)F(△f)S(△s)T(t)；N(ns)……；……S(s)F(f)；：：N(nf)……；除了是平行于X軸切削加工外，本循環與G71相同。零件輪廓必須符合X軸、Z軸方向同時單調增大或單調減少仿形粗車循環(G73)

G73指令用于零件毛坯已基本成型的鑄件或鍛件的加工。鑄件或鍛件的形狀與零件輪廓相接近，這時若仍使用G71或G72指令，則會產生許多無效切削而浪費加工時間。

對零件輪廓的單調性則沒有要求。指令格式為：G73U(△i)W(△k)R(d)；G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(△F)S(△s)T(t)；N(ns)…………；…………s(s)F(f)；：：N(nf)…………；例如：按單邊計算：鍛件毛坯總余量7，精加工余量0.4mm，粗加工余量=7-0.4=6.6mm，分3次切削：6.6/3=2.2，粗加工總退刀量=6.6-2.2=4.4mm。

△i(x軸退刀距離)=(x軸粗加工余量)一(每一次切削深度)△k(z軸退刀距離)=(z軸粗加工余量)一(每一次切削深度)指令中各項的含義說明如下：△i：x軸方向退刀距離和方向，以半徑值表示，當向+x軸方向退刀時，該值為正，反之為負；△k：z軸方向退刀距離和方向，當向+z軸方向退刀時，該值為正，反之為負；d：粗切削次數。其余各項含義與G71相同。△i及△k為第一次車削時退離工件輪廓的距離及方向，確定該值時應參考毛坯的粗加工余量大小，以使第一次走刀車削時就有合理的切削深度，計算方法如下：△i(x軸退刀距離)=(x軸粗加工余量)一(每一次切削深度)△k(z軸退刀距離)=(z軸粗加工余量)一(每一次切削深度)X軸方向的加工余量為4mm(半徑值)，Z軸方向為4mm，粗加工次數為2次。1號為粗車刀，2號為精車刀，X軸方向精車余量為0.2mm，Z軸方向為0.05mm。注意事項——防止過切粗加工不執行刀具半徑補償G73加工凹槽時：軸向加工余量應為0；徑向余量應該較大。刀尖圓弧半徑應該較小數控車削用量推薦表主軸轉速n(r/min)主要根據允許的切削速度c(m/min)選取。式中：vc————切削速度D——工件直徑(mm)。主軸轉速n要根據計算值在機床說明書中選取標準值。普通精度軋制件用于軸類（零件的數控車削加工余量模鍛毛坯用于軸類零件的數控車削加工余量計劃進行零件工藝分析→制定工藝→編制零件數控加工程序→仿真加工（1）機床的選擇：選用FANUC0i-TC數控系統數控車床。（2）毛坯的的選擇：棒料φ40×120。（3）夾具的選擇：三爪卡盤。（4）刀具的選擇：外圓車刀2把。（5）利用G71/G70/G73/G42/G40編制程序（6）采用試切法對刀完成坐標系設置操作及刀具補償參數的設置，進行仿真加工。實施2填寫數控加工工序卡4填寫數控加工程序單3繪制數控加工走刀路線圖1工藝分析5仿真加工6填寫記錄單1)分析加工圖紙。

2)確定裝夾方案3)分析走刀路線及工步順序。4)選擇刀具。5)確定切削用量。6)制定加工工藝。尺寸精度形位精度表面粗糙度結構分析精度分析材料分析技術要求分析工藝分析生產類型：中批毛坯：φ40×120材料45鋼數控加工工序卡序號工藝內容刀具號補償號刀具名稱規格刀尖半徑主軸轉速r/min進給速度mm/r背吃刀量mm123456數控加工走刀路線圖車端面精車左端精車右端基點坐標——CAD軟件

基點ABCD坐標值11.886,-3.30235,-38.66626.420,-60.94625,-85工件坐標系原點工件右端面中心ABCD數控加工程序清單加工程序程序注釋左端:(G54)根據平均尺寸編程數控加工程序清單加工程序程序注釋右端:(G55)加工步驟1）開機；2）回參考點：先回X，后回Z3）導入程序；4）軌跡模擬，編輯與程序調試；（模擬順序G54/G55/G54或G55/G54）5）裝夾工件；6）安裝刀具，設置刀尖圓弧半徑補償；7）對刀:兩把刀調頭對刀G54、G55或T0101、T0103，建立工件坐標系，設置刀具長度補償（記錄數據）8）運行程序加工工件；9）測量。數控程序管理

按機床面板“編輯”按鈕此時已進入編輯狀態按數控系統面板PROG按鈕CRT界面轉入編輯頁面顯示數控程序目錄按[LIB]（軟鍵），數控程序名列表顯示在CRT界面上

選擇一個數控程序輸入“Ox”(x為數控程序目錄中顯示的程序號)按[O檢索]（軟鍵），系統開始搜索，搜索到后“OX”顯示在屏幕首行程序號位置，NC程序將顯示在屏幕上。刪除一個數控程序輸入“Ox”(x為要刪除的數控程序在目錄中顯示的程序號)

按鍵，程序即被刪除。刪除全部數控程序利用MDI鍵盤輸入“O-9999”，按鍵，全部數控程序即被刪除。記錄單車端面Z坐標（工件坐標）車外圓X直徑工件坐標系X（機械坐標）Z（機械坐標）右端(G54)(G54)左端（測量的實際長度-零件長度）(G55)(G55)G54對刀記錄表記錄單刀補號XZRT0102刀補設置界面記錄單報警記錄

記錄員簽名______尺寸測量記錄

記錄員簽名______問題分析及解決記錄記錄員簽名______檢查1．加工前，軌跡模擬檢驗程序、檢查工件坐標系建立正確與否、檢查各把刀的刀補值正確與否。2．在工件加工過程中，要注意以下幾項內容檢查：（1）工件加工前，必須再次檢查空運行是否已經取消。（2）工件首次加工時，正常切削工件前，必須用單段方式運行程序，且檢查一段運行一段。切入工件而且切削正常后，方可取消單段運行方式。3．加工完后，看工件的形狀是否正確、測量尺寸是否合格總結、評價與提升問題評價拓展進一步思考整理實訓報告預習問題倒角尺寸不正確——刀尖半徑補償不正確長度22不正確——換毛坯后沒有Z向對刀，且沒有切端面的程序X遞減段的圓弧半徑均不正確——粗加工時產生了過切圓柱與圓弧過渡部分產生了飛邊——兩端均未切向切出評價自我評價教師評價數控系統的編程指令是基礎指令格式與應用是重點數控車削加工是難點批量生產，需加車端面程序，這樣試切成功之后，換毛坯，則不需重新對刀。拓展一工件毛坯尺寸：Φ28×53拓展二材料45鋼生產類型：大批大量G73不合適，G71無B功能G71：暫不加工凹槽；凹槽分層加工，然后沿凹槽輪廓（留精加工余量）加工；用基本指令加刀尖圓弧半徑補償精加工整個外輪廓。注意：1。規范繪制走刀路線圖，求基點坐標；2。切削刃的長度大于點3到倒角邊緣的半徑距離。拓展三

要求：不使用復合循環指令（選購功能），編制手柄程序，仿真加工。

方法一：使用基本指令或單一固定循環指令（基本功能）及子程序。

方法二：改變刀具X方向偏置值，調用子程序。

方法三：……使用基本指令、單一固定循環指令及子程序宇龍仿真斯沃仿真與G73類似。但起點后退量=精加工余量+（粗加工次數-1）×背吃刀量×2（相對于圖中的起點）起點后退量=精加工余量+粗加工次數×背吃刀量×2（相對于輪廓）起點后退量=精加工余量+（粗加工次數-1）×背吃刀量×2（相對于輪廓）本例中的子程序X方向必須是增量編程，Z方向可絕對編程也可增量編程子程序的第一個程序段的起點與最后一個程序段的目標點相差2倍背吃刀量6個7個6個程序又分主程序和子程序。CNC通常都是按主程序運行。但是，當遇到主程序中“調用子程序”的命令時，便由主程序控制。當遇到子程序中“返回主程序”的命令時，便又將控制返回主程序。子程序的使用場合和使用的目的：當一個程序中有固定加工操作或重復出現的形狀時可通過將這部分操作或形狀編為子程序，事先輸入到程序中，在主程序中調用以簡化編程。子程序的結構特點：子程序必須有一程序號，且以M99作為子程序的結束指令子程序用M98調用，M99從子程序中返回。子程序可以嵌套四重。調用子程序格式例如：M98P46666；(表示連續調用四次06666子程序)主程序調用同一子程序執行加工，最多可執行999次

以FANUC0I系統子程序指令，加工工件上的3個槽。分別編制主程序和子程序如下：主程序

O4014;G54T0101;G97S1200M03;M08;G00X30.0Z0;M98P35555;(調用子程序05555執行四次，切削3個凹槽)

X150.0Z200.0;M30;子程序O5555;W-10.0;G01X21.9805F0.07;G00X30.0;M99;拓展四工藝方案拓展五—宏程序編制帶有非圓曲線的手柄的程序提示：可使用宏程序用戶宏程序是FANUC數控系統及類似產品中的特殊編程功能。一組以子程序的形式存儲并帶有變量的程序稱為用戶宏程序，簡稱宏程序；調用宏程序的指令稱為“用戶宏程序指令”，或宏程序調用指令（簡稱宏指令）。宏程序與普通程序相比較，普通程序的程序字為常量，一個程序只能描述一個幾何形狀，所以缺乏靈活性和適用性。而在用戶宏程序的本體中，可以使用變量進行編程，還可以用宏指令對這些變量進行賦值、運算等處理。通過使用宏程序能執行一些有規律變化（如非圓二次曲線輪廓）的動作。FANUC系統的變量由符號＃和變量序號組成，如：＃I（I=1，2,3，…，例如＃1，＃100，＃500等）。將跟隨在地址符后的數值用變量來代替的過程稱為引用變量，例如“G01X＃100Y-＃101F102；”，當＃100＝80.0、＃101＝50.0、＃102=60時，上式即表示為“G01X80.0Y-50.0F60；”1.宏程序中的變量表示2.宏程序變量的種類①公共變量：分為全局變量和局部變量。全局變量是在主程序和調用的各用戶宏程序內都有效的變量，序號為#50～#199；局部變量僅在主程序和當前用戶宏程序內有效，當前局部變量的序號為#0～#49，其它層變量序號為#200～#599。②

系統變量：系統變量為有固定用途的變量，它的值決定系統的狀態，包括刀具偏置變量、接口的輸入/輸出信號變量、位置信號變量等,序號為#600以后。③常量宏程序中常量主要有三個：PI—圓周率、TRUE—條件成立（真）、FALSE—條件不成立（假）。變量分為局部變量、公共變量(全局變量)和系統變量三種。局部變量(#1～#33)是在宏程序中局部使用的變量。當宏程序P調用宏程序Q而且都有變量#1時，由于變量#1服務于不同的局部，所以P中的#1與Q中的#1不是同一個變量，因此可以賦予不同的值，且互不影響。公共變量(#100～#149、#500～#549)貫穿于整個程序過程。同樣，當宏程序M調用宏程序N而且都有變量#100時，由于#100是全局變量，所以M中的#100與N中的#100是同一個變量。系統變量是指有固定用途的變量，它的值決定系統的狀態。系統變量包括刀具偏置值變量、接口輸入與接口輸出信號變量及位置信號變量等。宏程序編程中通常使用局部變量和公共變量。3.運算符（1）算術運算符算術運算符包括+、-、*、/。（2）條件運算符條件運算符包括EQ（＝）、NE(≠)、GT（＞）、GE（≥）、LT（＜）、LE（≤）。（3）邏輯運算符邏輯運算符包括AND（與）、OR(或)、NOT（非）。（4）函數函數包括SIN（正弦）、COS(余弦)、TAN（正切）、ATAN（反正切-90°～90°）、ABS（絕對值）、INT（取整）、ATAN2（反正切-180°～180°）、SIGN（取符號）、SQRT（平方根）、EXP（指數）。

4.語句表達式1）賦值語句格式：宏變量=常數或表達式把常數或表達式的值送給一個宏變量稱為賦值。例如：#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180];#3=120.0;（2）條件判別語句格式1：IF條件表達式…條件成立（真）ELSE…條件不成立（假）ENDIF格式2：IF條件表達式…條件成立（真）ENDIF（3）循環語句格式：WHILE條件表達式…條件成立（真）ENDW（4）調用方式宏程序的調用方式類似于調用子程序，即同樣采用M98調用，采用M99結束。但在宏程序時，應給出所需要的參數值。（二）用宏程序加工拋物線曲面例題：編制圖示非圓曲線的程序將本例中的非圓曲線分成120條線段后，用直線進行擬合，每段直線在Z軸方向的間距為0.lmm。如圖2-12所示，根據曲線公式，以Z坐標作為自變量，X坐標作為因變量，Z坐標每次遞減0.lmm,計算出對應的X坐標值為“”（直徑量）。由于G71指令中不能包含宏程序，因此粗加工該曲線時，以R12的圓弧代替該曲線，用圓弧代替曲線時應注意保證有足夠的精加工余量。精加工時再采用宏程序或參數進行編程，宏程序或參數編程時使用以下變量進行運算：＃101非圓曲線中的Z坐標值，初始值為0；＃102非圓曲線中的X坐標值（直徑量），初始值為0。1.編程思路2.參考程序主程序：T0101;S500M03;G00X35.0Z0;G01X-1.0;X26.;Z2.0;G71U1.0R0.5;粗加工輪廓部分G71P10Q20U0.4W0.2;N10G00X0Z0;G03X24.0Z-12.0R12.0;N20G00X30.0;M98P0002調用宏程序G00X100.0Z100.0;M05;M30;子程序O0002;#101=0;Z坐標變量N100#102=SQRT[-#101*12.0]*2;對應的X坐標變量G01X#102Z#101F0.1;直線擬合曲線#101=#101-0.1;Z坐標增量為－0.10mmIF[#101GE-12.0]GOTO100;條件判斷G00X30.0;M99;（三）用宏程序加工橢圓曲面

例題：編制圖示橢圓曲線的程序1.編程思路將本例中的非圓曲線分成200條線段后，用直線進行擬合，每段直線在Z軸方向的間距為0．1mm。如圖2—15所示，根據曲線公式，以Z坐標作為自變量，X坐標作為因變量，Z坐標每次遞減0．1mm，計算出對應的X坐標值。宏程序編程時使用以下變量進行運算：#1非圓曲線公式中的Z坐標值，初始值為20；#2非圓曲線公式中的X坐標值(半徑量)，初始值為0；#3非圓曲線在工件坐標系中的Z坐標值，其值為#101—20·0；#4非圓曲線在工件坐標系中的x坐標值(直徑量)，其值為#2×22.參考程序精加工程序O5T0101;S500M3;G0X0Z50.0G42G1Z10.0;G1Z0;#1=20.0;N100#2=9.0*SQRT[400.0-#1*#1]/20.0;#3=#1-20.0;#4=#2*2.0;G01X#4Z#3F0.1;#1=#1-0.1;IF[#1GE0]GOTO100;G01X30.0;G0X100.0Z100.0;M05;M30;斯沃仿真結果宇龍仿真結果問題及思考1.加工凹槽時，選擇刀具時應如何避免刀具的副后刀面與工件干涉？2.G71/G72/G73分別適用什么場合？3.在哪個程序段建立刀尖圓弧半徑補償？在哪個程序段取消刀尖圓弧半徑補償？4.G71/G72/G73指令為什么能簡化程序？5.應用G73指令加工凹槽時如何防止過切？實訓報告每小組寫1份，雷同者全部0分紙張統一A4紙內容：實訓課題——曲面軸的程序編制班級、小組、組長、成員時間：2009.12.10～2009.12.16地點：CAD/CAM實訓室（268機房）、多媒體教室分工一、課題要求：1．掌握加工凹槽時刀具的選擇2．掌握調頭對刀3．掌握刀具補償的應用4．掌握指令G71/G72/G73/G70的格式及應用,曲面軸的數控加工程序編制5．掌握輸入、編輯程序、調試程序