第五章 数控车床编程 理论学时：6学时 主 讲：程胜文 湖北职业技术学院机电工程系.

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1 第五章 数控车床编程 理论学时：6学时 主 讲：程胜文 湖北职业技术学院机电工程系

2 第5章　数控车床编程 概述 数控车床的刀具补偿 固定循环 数控车床加工编程实例

3 第5章　数控车床编程 5.1 概述 数控车削加工的对象 主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件 、精度要求高的零件 、特殊的螺旋零件 、淬硬工件的加工等等。 数控车削编程要点 1、绝对、增量灵活运用 、进、退刀采用快速 2、直径编程更方便 3、常用固定循环 4、按工作轮廓编程，采用刀具半径补偿

4 刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿
第5章　数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.1   刀具位置补偿 图5.1 基准刀 图5.2 刀具位置补偿 刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿

5 第5章 数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.2 刀具半径补偿 图5.3 刀尖圆弧半径和理想刀尖点
第5章　数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.2  刀具半径补偿 图5.3 刀尖圆弧半径和理想刀尖点 图5.4 刀尖圆弧半径对加工精度的影响 图5.5 理想刀尖位置号

6 第5章 数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.3 刀具圆弧半径补偿的实现 G40(G41/G42) G01(G00) X Z F
第5章　数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.3  刀具圆弧半径补偿的实现 G40(G41/G42) G01(G00) X Z F G40：取削刀尖圆弧半径补偿，也可用T××00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（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（b）。 （a） （b）

7 第5章 数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.3 刀具圆弧半径补偿的实现
第5章　数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.3  刀具圆弧半径补偿的实现 1、G40、G41、G42指令为模态指令，G40为缺省值。要改变刀尖半径补偿方向，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△，则粗加工的刀具半径补偿量为R＋△，精加工的补偿量为R。

8 第5章 数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.3 刀具圆弧半径补偿的实现
第5章　数控车床编程 5.2 数控车床的刀具补偿 5.2.3  刀具圆弧半径补偿的实现 例：车削如图所示工件。毛坯为锻件，用一把90°偏刀分粗、精车两次进给，已知刀尖圆弧半径R＝0.2mm，精车余量△＝0.3mm。 O 主程序 N10 G90 G92 X60 Z80 N20　M03 N30　M06　T0101 N40　M98　P0111 N50　T0100 N60　M06　T0102 N70　M98　P0111　L1 N80　T0100 N90　M05 N100　M02 O 子程序 N120 G01 Z40 N130 X40 Z15 N140 Z0 N150 G40 G00 X60 Z80 N160　M99

9 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1 简单固定循环 1、内(外)径切削循环G80 (1) 圆柱面内(外)径切削循环
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1  简单固定循环 1、内(外)径切削循环G80 (1) 圆柱面内(外)径切削循环 程序段格式为： G80 X Z F (2) 圆锥面内(外)径切削循环 程序段格式为： G80 X Z I F I值为切削起点B与切削终点 C的X坐标值之差（半径值）。

10 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1 简单固定循环 1、内(外)径切削循环G80
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1  简单固定循环 1、内(外)径切削循环G80 例：如图所示，用G80指令编程，毛坯直径ф34，工件直径ф24，分三次车削。用绝对值编程。 O080 N05 M03 S400 N10 G90 G92 X60 Z80 N15 G00 X40 Z60 N20 G80 X30 Z20 N30 G80 X27 Z20 N40 G80 X24 Z20 N50 G00 X60 Z80 N60 M02

11 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1 简单固定循环 2、端面切削循环G81 (1) 端平面切削循环 程序段格式为：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1  简单固定循环 2、端面切削循环G81 (1) 端平面切削循环 程序段格式为： G81 X Z F (2) 端锥面切削循环 程序段格式为： G81 X Z K F K值为切削起点B与切削终点 C的X坐标值之差（半径值）。 G81与G80的区别只是切削方向的不同，G81的切削方向是X轴方向，主要适用于X向进给量大于Z向进给量的情况

12 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1 简单固定循环 2、端面切削循环G81
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.1  简单固定循环 2、端面切削循环G81 例：如图所示，每次吃刀2mm，每次切削起点位距工件外圆面5mm 。 O0081 N10 G54 G90 G00 X60 Z45 M03 N20 G81 X25 Z31.5 K-3.5 F100 N30 X25 Z29.5 K-3.5 N40 X25 Z27.5 K-3.5 N50 X25 Z25.5 K-3.5 N60 M05 N70 M02

13 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2 复合固定循环 1、内(外)径粗车复合循环G71 程序段格式如下：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2  复合固定循环 1、内(外)径粗车复合循环G71 程序段格式如下： G71 U(△d) R(e) P(ns) Q(nf) X(△u) Z(△w) F S T 其中： △d—切削深度(背吃刀量、每次切削量)，半径值，无正负号，方向由矢量AA′决定； e—每次退刀量，半径值，无正负； ns—精加工路线中第一个程序段(即图中AA′段)的顺序号； nf--精加工路线中最后一个程序段(即图中BB′段)的顺序号； △u—X方向精加工余量，直径编程时为△u，半径编程为△u/2； △w—Z方向精加工余量；

14 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2 复合固定循环 1、内(外)径粗车复合循环G71 使用G71编程时的说明：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2  复合固定循环 1、内(外)径粗车复合循环G71 使用G71编程时的说明： (1)G71程序段本身不进行精加工，粗加工是按后续程序段ns～nf给定的精加工编程轨迹A→A′→B→B′，沿平行于Z轴方向进行。 (2)G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、T只在循环时有效，精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。 (3)循环中的第一个程序段(即ns段)必须包含G00或G01指令，即A→A′的动作必须是直线或点定位运动，但不能有Z轴方向上的移动。 (4) ns到nf程序段中，不能包含有子程序。 (5)G71循环时可以进行刀具位置补偿，但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿。在ns到nf程序段中可以含有G41或G42指令，对精车轨迹进行刀尖半径补偿。

15 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2 复合固定循环 1、内(外)径粗车复合循环G71
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2  复合固定循环 1、内(外)径粗车复合循环G71 例：用G71指令编程。如图5.13所示，粗车背吃刀量△d=3mm，退刀量e=1mm，X、Z轴方向精加工余量均为0.3mm。 O0071 N10 G98 G92 X70 Z90 N20 M06 T0101 N30 M03 S700 N40 G00 X58 Z62 N50 G71 U3 R1 P60 Q140 X0.3 Z0.3 F200 N60 G41 G00 X13 Z62 F500 N70 G01 X20 Z58.5 N80 X20 Z43 N90 G03 X26 Z40 R3 N100 G01 X31 N110 X34 Z38.5 N120 Z25 N130 X50 Z15 N140 Z-2 N150 G00 X70 Y90 G40 N160 M05 N170 M02

16 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2 复合固定循环 2、端面粗车复合循环G72 程序段格式如下：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2  复合固定循环 2、端面粗车复合循环G72 程序段格式如下： G72 U(△d) R(e) P(ns) Q(nf) X(△u) Z(△w) F S T N(ns) …… …… N(nf) …… G72指令与G71指令的区别仅在于切削方向平行于X轴，在ns程序段中不能有X方向的移动指令，其它相同。

17 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2 复合固定循环 3、封闭轮廓复合循环G73 程序段格式如下：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2  复合固定循环 3、封闭轮廓复合循环G73 程序段格式如下： G73 U(△i) W(△k)R(d) P(ns) Q(nf) X(△u) Z(△w) F S T △i—X轴方向粗车的总退刀量，半径值； △k—Z轴方向粗车的总退刀量； d—粗车循环次数； 其余同G71。 在ns程序段可以有X、Z方向的移动。 G73适用于已初成形毛坯的粗加工。

18 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2 复合固定循环 3、封闭轮廓复合循环G73
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.2  复合固定循环 3、封闭轮廓复合循环G73 例：如图5.16所示工件。粗车分三次循环进给，每次背吃刀量为3mm，X、Z轴方向的精加工余量为0.3mm。 O0073 N10 G98 G92 X70 Z90 N20 M03 N30 G73 U9 W9 R3 P40 Q120 X0.3 Z0.3 F200 N40 G00 X13 Z62 F500 N50 G01 X20 Z58.5 N60 Z43 N70 G03 X26 Z40 R3 N80 G01 X31 N90 X34 Z38.5 N100 Z25 N110 X50 Z15 N120 Z0 N130 G00 X70 Z90 N140 M05 N150 M02

19 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3 螺纹切削循环 1、螺纹切削G32 程序段格式：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3  螺纹切削循环 1、螺纹切削G32 程序段格式： G32 X(U) Z(W) R E P F 使用G32指令能加工圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹。程序段中地址X省略为圆柱螺纹车削，地址Z省略为端面螺纹车削，地址X、Z都不省略为圆锥螺纹车削。F为螺纹导程。 注意：螺纹车削加工为成型车削，且切削进给量大，刀具强度较差，一般要求分数次进给加工。在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段δ和降速退刀段δ′，以消除伺服滞后造成的螺距误差。

20 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3 螺纹切削循环 1、螺纹切削G32
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3  螺纹切削循环 1、螺纹切削G32 例：车削图5.18所示工件，车削M16×1的螺纹部分，螺纹大径为ф16mm，总背吃刀量为0.65 mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，进退刀段取1=2mm、2＝1mm，进刀方法为直进法。 O032 N10 G90 G92 X30 Z2 N20 M06 T0302 N30 M03 S100 N40 G00　X15.4 N50 G32 Z­26 F1 N60 G00 X30 N70 Z2 N80 X15 N90 G32 Z-26 F1 N100 G00 X30 N110 Z2 N120 X14.7 N130 G32 Z26 F1 N140 G00 X30 N150 Z2 N160 T0300 N170 M05 N180 M02

21 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3 螺纹切削循环 2、螺纹切削循环G82 程序段格式： 程序段格式：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3  螺纹切削循环 2、螺纹切削循环G82 程序段格式： G82 X(U) Z(W) R E C P F 其中：C—螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹； 程序段格式： G82 X(U) Z(W) I R E C P F 其中：I—螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。其符号为差的符号

22 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3 螺纹切削循环 2、螺纹切削循环G82
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3  螺纹切削循环 2、螺纹切削循环G82 例：车削图5.18所示工件，车削M16×1的螺纹部分，螺纹大径为ф16mm，总背吃刀量为0.65 mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，进退刀段取1=2mm、2＝1mm，进刀方法为直进法。 O0082 N10 G90 G92 X30 Z2 N20 M03 N30 M06 T0302 N40 G82 X15.4 Z-26 F1 N50 G82 X15 Z-26 F1 N60 G82 X14.7 Z-26 F1 N70 T0300 N80 M05 N90 M02

23 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3 螺纹切削循环 2、螺纹切削循环G82
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3  螺纹切削循环 2、螺纹切削循环G82 例：车削如图所示圆锥螺纹。螺距为3.5mm，螺纹大径为16mm，总背吃刀量为3mm，三次进给背吃刀量（半径值）均为1mm，进退刀段取1=3mm、2＝1.5mm，进刀方法为直进法。用G82指令编程。 O0082 N10 M06 T0303 N20 M03 N30 G82 G91 X-9 Z-44.5 I-12.5 F3.5 N40 X-11 Z-44.5 I-12.5 F3.5 N50 X-13 Z-44.5 N60 T0300 N70 M05 N80 M02

24 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3 螺纹切削循环 3、螺纹车削复合循环G76 程序段格式为：
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3  螺纹切削循环 3、螺纹车削复合循环G76 程序段格式为： G76C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(△dmin)Q(ap1)P(p)F(l) c—螺纹精加工次数 r—螺纹Z向退尾长度， e—螺纹X向退尾长度 a—螺纹牙型角 i—螺纹两端的半径差 k—螺纹牙型高度（半径值）； d—精加工余量； △dmin—最小背吃刀量(半径值) ap1—第一次背吃刀量（半径值）； p—主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角； l—螺纹导程。

25 第5章 数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3 螺纹切削循环 3、螺纹车削复合循环G76
第5章　数控车床编程 5.3 固定循环 5.3.3  螺纹切削循环 3、螺纹车削复合循环G76 例：车削如图所示工件的M30×3.5螺纹。取精加工次数2次，螺纹退尾长度为7mm，螺纹车刀刀尖角度60°，最小背吃刀量取0.1mm，精加工余量取0.3mm，螺纹牙型高度为2.3mm，第一次背吃刀量取0.6mm，螺纹小径为25.4mm。前端倒角2×45°。 O0076 N10 G92 X80 Z50 N20 M03 N30 M06 T0101 N40 G90 G00 X22 Z2 N50 G01 X30 Z-2 F100 N60 Z-40 N70 X34 N80 Z-55 N90 G00 X80 Z50 N100 T0100 N110 M06 T0202 N120 G00 X45 Z10 N130 G76 C2 R7 A60 X-24.6 Z-35 I0 K2.3 U0.3 V0.1 Q0.6 F3.5 N140 G00 X80 Z50 N150 T0200 N160 M05 N170 M02

26 第5章　数控车床编程 5.4 数控车床加工编程实例 例1：用G71和G82指令编写车削如图所示工件的加工程序。毛坯直径为ф28mm。工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为0.4mm（直径值），在Z轴方向为0.1mm。粗车时背吃刀量1mm，退刀量0.7mm。根据普通螺纹标准和加工工艺，M16粗牙普通螺纹的大径尺寸为15.8mm，螺距为2mm，总背吃刀量1.3mm（半径值），用高速钢螺纹车刀低速七次进给车削，背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.4mm、ap2=ap3=ap4=0.2mm，ap5=ap6=ap7=0.1mm，进退刀段取1=2mm、2=1mm。1号刀为90°外圆车刀，基准刀；2号刀为车槽刀，主切削刃宽3mm，左刀尖为刀位点；3号刀为60°螺纹车刀；4号刀为切断刀，主切削刃宽3mm，刀头长30mm，左刀尖为刀位点。 N210 G01 X12.8 N220 X18.8 Z-25　 N230 G00 X70 Z30 N240 T0200 N250 M06 T0303 N260 S150 N270 G00 X24 Z2 N280 G82 X15 Z-26 F2 N290 X14.6 Z-26 F2 N300 X14.2 Z-26 F2 N310 X13.8 Z-26 F2 O0001 N10 G92 X70 Z30 N20 M06 T0100 N30 M03 S500 N40 G90 G00 X40 Z2 N50 G01 X28 F200 N60 G71 U1 R0.7 P70 Q130 X0.4 Z0.1 F150 N70 G01 X6.8 Z2 N80 X15.8 Z-2.5 F100 N90 X15.8 Z-28 N320 X13.6 Z-26 F2 N330 X13.4 Z-26 F2 N340 X13.2 Z-26 F2 N350 G00 X70 Z30 N360 T0300 N370 M06 T0404 N380 S200 N390 G00 X30 Z83 N400 G01 X-1 F50 N410 G00 X30 N420 G00 X70 Z30 N100 X24 Z-38 N110 Z-48 N120 G02 X24 Z-66 R15 N130 G01 Z-80 N140 G00 X70 Z30 N150 M06 T0202 N160 S200 N170 G00 X30 Z-28 N180 G01 X20 F300 N190 X12 F50 N200 G04 X1 N430 T0400 N440 M05 N450 M02

27 第5章 数控车床编程 5.4 数控车床加工编程实例 例2：完成如图5.26所示零件的加工。毛坯尺寸ф50×114。 2．工艺处理
第5章　数控车床编程 5.4 数控车床加工编程实例 例2：完成如图5.26所示零件的加工。毛坯尺寸ф50×114。 2．刀具确定 T0101——外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深2mm，主轴转速800r/min,进给速度150mm/min。 T0202——外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.5mm，主轴转速1500r/min,进给速度80mm/min。 T0303——切槽：刀宽4mm，主轴转速450r/min,进给速度20mm/min。 T0404——加工螺纹：刀尖角60°，主轴转速400r/min,进给速度2mm/r（螺距）。 T0505——钻孔：钻头直径16mm，主轴转速450r/min。 T0606——内轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深1mm，主轴转速500r/min,进给速度100mm/min。 T0707——内轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.4mm，主轴转速800r/min,进给速度60mm/min。 2．数值计算 未知点坐标计算： P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36) 螺纹尺寸计算：螺纹外圆＝32-0.2=31.8 4．编程 设经对刀后刀尖点位于（120，200），加工前各把刀已经完成对刀。装夹ф50外圆，探出65mm，手动平端面。 %0001 N10 T0101 M03 S800 G00 X60 Z30 G01 X51 Z5 F150 G71 U2 R2 P20 Q30 X0.5 Z0.1 F150 G00 X120 Z200 T0202 M03 S1500 N20 G00 X40 Z2 G01 X Z-2 F80 Z-22 N30 Z-53 G00 X120 Z200 T0303 M03 S450 N40 G00 X38 Z-30 G01 X28 F20 G04 X4 G01 X38 T0404 M03 S400 N50 G00 X38 Z5 G82 X31.2 Z-27 F2 G82 X30.6 Z-27 F2 G82 X30.2 Z-27 F2 G82 X29.9 Z-27 F2 G82 X Z-27 F2 M05 M02 2．工艺处理 （1）工步和走刀路线的确定： ·装夹ф50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：2×45°倒角，ф48外圆，R20，R16，R10圆弧。 *精加工上述轮廓。 *手工钻孔，孔深至尺寸要求。 *粗加工孔内轮廓。 *精加工孔内轮廓。 *调头装夹ф48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：2×45°倒角，螺纹外圆，ф36端面，锥面，ф48外圆到圆弧面。 *切槽。 *螺纹加工。 （2）刀具的选择和切削用量的确定 1．图纸分析 （1）加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。 （2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面） *装夹ф50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。 *调头装夹ф48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上） （3）换刀点：（120，200） （4）公差处理：尺寸公差取中值。 N30 X15 G00 Z200 X120 M05 M02 %0003 N10 T0101 M03 S800 G00 X60 Z30 G01 X51 Z5 F150 G71 U2 R2 P20 Q30 X0.5 Z0.1 F150 G00 X120 Z200 T0202 M03 S1500 N20 G00 X23.8 Z2 G01 X31.8 Z-2 F80 Z-30 X Z-42 G03 X40.7 Z R20 F60 G02 X42.95 Z R16 N30 G03 X48 Z-60 R10 G00 X120 Z200 M05 M   %0002 N10 T0606 M03 S500 G00 X15 Z10 G71 U1 R1 P20 Q30 X-0.4 Z0.1 F100 G00 Z200 X120 T0707 M03 S800 N20 G00 X Z2 G01 Z-10 F60 X Z-28 Z-45