项目一：阶梯轴编程与加工.

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1 项目一：阶梯轴编程与加工

2 任务一 短轴加工 任务二 阶台轴加工

3 知识目标 技能目标 任务一 短轴加工 1.了解车削外圆与端面的方法。 2.熟练掌握装刀与对刀操作。 3.了解切削用量的确定方法。
任务一 短轴加工 知识目标 1.了解车削外圆与端面的方法。 2.熟练掌握装刀与对刀操作。 3.了解切削用量的确定方法。 技能目标 1.掌握 G00、G01指令格式及其应用。 2.学会短轴加工的编程方法及其加工。

4 本任务加工下图 所示零件，毛坯尺寸为 φ 50 ×65 mm ，材料为 45 钢，单件。该零件外形简单，只需加工外圆和端面，试编写其数控加工程序并进行加工。

5 一、车削外圆与端面刀具的选用 1.车削外圆刀具的选用 （1）75°车刀：该车刀强度较好，常用于粗车外圆。
（2）45°车刀（弯头刀）：该车刀适用于车削不带台阶的光滑轴。 （3）90°车刀（偏刀）：该车刀适用于加工细长工件的外圆。

6 二、装刀与对刀 2.车削端面刀具的选用 1.安装车刀 在装夹车刀时需要注意以下事项：
（1）车刀装夹在刀架上的伸出部分应尽量短,长度应为刀杆厚度的 1~1.5 倍。 （2）车刀下面的垫铁要平整,数量要少（1~2片）,并与刀架对齐。车刀至少要用 2 个螺钉压紧在刀架上,以防振动。

7 （3）车刀刀尖应与主轴中心线等高。如图所示，以车削外圆（或横车）为例，当车刀刀尖高于工件轴线时，因其车削平面与基面的位置发生变化，使前角增大，后角减小；反之，前角减小，后角增大。
（4）车刀刀杆中心线应与进给方向垂直，如图所示。

8 刀位点是指在加工程序编制中用以表示刀具特征的点。常用车刀的刀位点如图所示。
2.刀位点和对刀 刀位点是指在加工程序编制中用以表示刀具特征的点。常用车刀的刀位点如图所示。 对刀：在执行加工程序前，需调整每把刀的刀位点，使其尽量与某一理想基准点重合，这一过程称为对刀。 对刀操作的目的是通过对刀操作建立工件坐标系，同时将刀具补偿值预置到系统中。

9 FANUC 0i 系统 T 指令对刀 用 T 指令对刀，采用的是绝对刀偏法对刀，实质就是使某一把刀的刀位点与工件原重合时，找出该刀的刀位点在机床坐标系中的坐标，并把它存储到刀补寄存器中。采用 T 指令对刀前，应注意回一次机床参考点（零点）。 对刀步骤如下： （1）在手动方式中试切端面，沿 X 轴方向上退刀，不要移动 Z 轴，停止主轴。 （2）测量工件坐标系的零点至端面的距离β（或0）。 （3）按 MDI 键盘中的［OFFSET/SETING］键，按［补正］和［形状］软键，进入刀具偏置参数窗口。

10 （1）确定对刀点位置 3.确定对刀点和换刀点位置
（4）移动光标键，选择与刀具号对应的刀补号，输入Zβ（或 0）。按测量软键，Z 向刀具偏置参数会自动存入。 （5）试切工件外圆，沿 Z 方向上退刀，不要移动 X 轴，停止主轴，测量被车削部分的直径 D ，输入 XD 。按测量 软键，X 向刀具偏置参数即自动存入。 （6）其他刀具按照相同的方法设定即可。 3.确定对刀点和换刀点位置 （1）确定对刀点位置 对刀点（又称起刀点）是指在数控车床上加工零件时，刀具相对零件做切削运动的起始点。对刀点位置的选择原则如下： 移动光标键，选择与刀具号对应的刀补号，输入Zβ（或 0）。按测量软键，Z 向刀具偏置参数会自动存入。

11 移动光标键，选择与刀具号对应的刀补号，输入Zβ（或 0）。按测量软键，Z 向刀具偏置参数会自动存入。
尽量使加工程序的编制工作简单、方便； 便于用常规量具和测量仪在机床上进行找正； 该点的对刀误差应较小或可能引起的加工误差为最小； 尽量使加工程序中的引入（或返回）路线短，并便于换（转）刀； 应选择在与机床约定机械间隙状态（消除或保持最大间隙方向）相适应的位置上，避免在执行其自动补偿时造成“反补偿”； 必要时，对刀点可设定在工件的某一要素或其延长线上，或设定在与工件定位基准有一定坐标关系的夹具某位置上。

12 （2）确定换刀点位置 换刀点是指刀架转位换刀时的位置。换刀点的位置可设定在程序原点、机床固定原点或浮动原点上，其具体的位置应根据工序内容而定。 为了防止在换（转）刀时碰撞到被加工零件或夹具，除特殊情况外，换刀点都应设置在被加工零件的外面，并留有一定的安全区。 三、确定切削用量 1.切削用量的选用原则 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；充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。对不同的加工精度、不同材料的加工方法，需要选用不同的切削用量。

13 粗加工时，选择切削用量时应先选取尽可能大的背吃刀量，再根据机床动力和刚度的限制条件选取尽可能大的进给量，最后根据刀具使用寿命要求，确定合适的主轴转速。
精加工时，首先根据粗加工的余量确定背吃刀量，再根据已加工表面的粗糙度要求选取合适的进给量，最后在保证刀具使用寿命的前提下，尽可能选取较高的主轴转速。 2.背吃刀量 ap 的确定 背吃刀量是根据机床、工件和刀具等因素来确定的。在各方面条件允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少许精加工余量，一般为 0.2 mm ~ 0.5 mm。 3.主轴转速 n 的确定 车削加工主轴转速 n 应根据允许的切削速度 vc 和工件直径 d 来选择，按式 vc =πdn/1 000m/min计算。 切削速度 vc 的单位为 m/min ，由刀具的耐用度决定。

14 4 .进给速度 vf 的确定 进给速度 vf 是数控机床切削用量中的重要参数，其大小直接影响表面粗糙度值和车削效率。它主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。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 100 ~ 200 mm/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20 ~ 50 mm/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 20 ~ 50 mm/min范围内选取。 （4）刀具空行程时，特别是远距离 “回零”时，可设定该机床数控系统的最高进给速度。

15 四、指令介绍 1.快速点定位指令 G00 （1）指令格式 刀具目标点绝对坐标值 G00 X（U）__ Z（W）__；
刀具目标点相对于起始点的增量坐标

16 （2）指令说明 G00 只是快速定位，而无运动轨迹要求，且无切削加工过程。G00 为模态指令，可由G01、G02、G03 或 G33 功能注销。G00 一般用于加工前的快速定位或加工后的快速退刀。 移动速度不能用程序指令设定，而是通过机床系统参数预先设置的；快速移动速度可由机床面板上的快速进给倍率开关进行调节。 G00 的执行过程为：刀具由程序起始点加速到最大速度，然后快速移动，最后减速到终点，实现快速点定位。 刀具的实际运动路线有时不是直线，而是折线，使用时注意刀具是否和工件相干涉。

17 （3） 实例 如图所示，要求刀具快速从 A 点移动到 B 点。 绝对值方式编程为： G00 X25.0 Z35.0； 增量值方式编程为： G00 U-25.0 W0； 2 .直线插补指令 G01 G01 指令是直线运动命令，规定刀具在两坐标或三坐标间以插补联动方式按指定的进给速度做任意斜率的直线运动。

18 （1） 指令格式 刀具目标点绝对坐标值 G01 X（U）__ Z（W）__ F __； 刀具目标点相对于起始点的增量坐标 （2） 指令说明
G01 程序中必须含有 F 指令，进给速度由 F 指令决定。 F 指令也是模态指令，可由G00 指令取消。如果在 G01 程序段之前的程序段没有 F 指令，且现在的 G01 程序段中也没有 F 指令，则机床不运动。G01为模态指令，可由 G00、G02、G03 或 G33 功能注销。 程序中 F 指令进给速度在没有新的 F 指令以前一直有效，不必在每个程序段中都写入 F 指令。

19 （3） 实例 用 G01 编写如图所示从 A→B→C 的刀具轨迹。 绝对值方式编程为： G01 X25.0 Z35.0 F0.3； A→B
G01 X25.0 Z13.0； B→C 增量值方式编程为： G01 U-25.0 W0 F0.3； A→B G01 U0 W-20； B→C

20 1.零件图工艺分析 本任务中的零件需要加工两端面及 φ 40 mm、φ 45 mm 外圆柱面，同时还要控制长度尺寸（15±0.05）mm、（30±0.05）mm 。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为 45钢，无热处理和硬度要求。通过以上分析，可采用以下两点工艺措施： (1) 对图样上给定尺寸，编程时全部取其基本尺寸。 (2)为了便于确定总长，坯件左端面应先车出来，再夹持左端加工右端面及 φ 40 mm、φ 45 mm 外圆。

21 2.选择设备 3.确定零件的定位基准和装夹方式 4.确定加工顺序及进给路线 5.刀具选择
根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求，故选用 CK0630 型数控卧式车床。 3.确定零件的定位基准和装夹方式 （1）定位基准 确定坯料轴线和左端大端面为定位基准。 （2）装夹方法 采用三爪自定心卡盘定心夹紧。 4.确定加工顺序及进给路线 加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留 0.5 mm 精车余量），然后从右到左进行精车。 5.刀具选择 由于该零件批量为单件，平端面、粗车及精车均选用一把 90° 硬质合金右偏刀即可。

22 6.切削用量选择 （1）背吃刀量的选择 （2）主轴转速的选择 （3）进给速度的选择
轮廓粗车时选 ap = 2.25 mm ，精车时选 ap = 0.25 mm 。 （2）主轴转速的选择 查表 2-2 选粗车切削速度vc = 100 m/min 、精车切削速度vc=120m/min ，然后利用公式vc=πdn/1000计算主轴转速 n（粗车直径 d = 45 mm ，精车工件直径取平均值）：粗车600 r/min、精车 900 r/min。 （3）进给速度的选择 查表 2-3 、表 2-4 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为 0.4mm/r ，精车每转进给量为 0.15 mm/r ，最后根据公式 vf = nf 计算粗车、精车进给速度分别为 200 mm/min 和 120 mm/min。

23 7.确定工件坐标系、对刀点和换刀点 8.填写数控加工工艺卡片
确定以工件右端面与轴心线的交点 O 为工件原点，建立 XOZ 工件坐标系.采用手动试切对刀方法把点 O 作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下（X100，Z50）处。 8.填写数控加工工艺卡片 综合前面分析的各项内容，并将其填入下表所示的数控加工工艺卡片中。

24 O2001； 程序号 N10 G98 G40 G21 G18； 程序初始化 N20 S600 M03； 主轴正转 N30 T0101； 换1号刀，取1号刀具位置补偿 N40 G00 X52.0 Z2.0； 快速到达起刀点 N50 G01 X45.5 F200； 粗车φ45mm外圆，背吃刀量为2.25 mm N60 Z-30.0； N70 X52.0； N80 G00 Z2.0； N90 G01 X40.5 F200； 粗车φ40mm外圆，背吃刀量为2.5 mm N100 Z-15.0； N110 X46.0；

25 N120 G00 Z2.0； N125 M00； N130 G01 X40.0 F120 S900； 轮廓精车 N140 Z-15.0； N150 X45.0； N160 Z-30.0； N170 X52.0； N180 G00 X100.0 Z50.0； N190 M30； 程序结束

26 1.输入并检查程序 （1）设置主轴转动指令，使主轴转动 （2）X 向对刀 （3）Z 向对刀
将验证了的程序，通过面板输入到数控系统中，并检查输入正误。2.对刀 （1）设置主轴转动指令，使主轴转动 （2）X 向对刀 在手动/手轮方式下，车削外圆，沿 +Z 方向退刀，按下主轴停止按钮，测量切削外圆的直径；按功能键 ［OFFSET/SETING］→ 按软键 ［OFFSET］→ 按［形状］软键 → 将光标移动至 01 号偏置处，输入 XD ，按［测量］软键，完成 X 方向对刀。 （3）Z 向对刀 在手动/手轮方式下，车削端面，沿 +X 方向退刀，按下主轴停止键，测量工件的长度，在 01 号偏置处，输入 Z0 （根据工件长度确定），按［测量］软键，完成 Z 方向对刀。

27 加工尺寸的修正 对于试切的零件，在粗车后使用程序暂停指令M00 或 M01停止机床转动，测量零件尺寸是否符合要求，如有偏差，则要在精车前及时修正。如采用 T01 粗车后，实际尺寸比零件要求外径大 0.02 mm ，则按下［OFFSET/SETING］键，进入刀具补正界面，用↓键或↑键移动光标至 T01 对应的刀补号 001 ，输入 ，按［INPUT］输入，完成刀具磨损补偿；反之，若加工后的实际尺寸比工件要求尺寸小，则输入“+”数据。通过上述修正后，再进行精加工，即可达到尺寸要求。

28 数控机床操作注意事项 1.加工前的检查准备工作
（1）检查数控机床各手柄、变速杆是否处于正确的位置。在手动方式下，启动主轴，观察主轴运转情况是否正常。对于手动变速机床，变速时应搬动卡盘，确保主轴箱内变速齿轮正确啮合。 （2）检查冷却液、液压油、润滑油的油量是否充足，自动润滑装置、液压泵、冷却泵是否正常工作，液压系统的压力表是否指示在所要求的范围内，各控制箱的冷却风扇是否正常运转，空气滤清器是否有阻塞现象。 （3）检查机床导轨面是否清洁，切屑槽内的切屑是否已清理干净。 （4）在控制系统启动过程中，检查操作面板上的各指示灯是否正常；各按钮、开关是否处于正确位置。 CRT 显示屏上是否有报警信息显示，若有问题应及时处理。

29 2.加工程序的校验与修改 （1）程序输入后，应认真核对代码、指令、地址、数值、正负号、小数点及语法，确保无误。有图形模拟功能的，应在锁住机床的状态下，进行图形模拟，以检查加工轨迹的正确性。 （2）在程序运行中，要观察数控系统上的坐标显示，了解目前刀具运动点在机床坐标系及工件坐标系中的位置。 （3）程序修改时，对修改部分一定要仔细计算、认真核对。 3.刀具的装夹 （1）检查各刀的安装顺序是否合理，刀尖是否对中，伸出长度否合适，刀具是否夹紧。 （2）手动方式换刀时需检查换刀动作是否准确，注意刀具与工件、尾座是否有干涉现象。

30 5.首件试切 （3）每把刀首次使用时，必须先验证它的实际长度与所给刀补值是否相符。
（4）试切和加工中，刃磨或更换刀具后，一定要重新测量刀长并修改好刀补值和刀补号。 4.装夹工件、对刀及工件坐标系的设定、检查 （1）按工艺规程找正、装夹工件。 （2）正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行验证和验算。 （3）尽管不同的数控系统设定工件坐标系的指令各不相同，但基本原理是一致的。其实质是通过对刀及设定工件坐标系，将工件的位置传达给数控系统。 （4）将工件坐标系输入到偏置页面，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。 5.首件试切 （1）无论是首次加工的零件，还是周期性重复加工的零件，首件都必须对照图样工艺、程序和刀具调整卡，进行单程序段加工。

31 6.加工过程中 （2）单段试切时，快速倍率开关必须打到低挡，无异常情况后，再适当增大。
（3）刀具偏置及补偿量可由小到大，边试边修改，直至达到加工精度要求。 （4）手摇进给或手动连续进给操作时，必须检查各种开关所选择的位置是否正确，确认手动快速进给按键的开关状态，弄清正、负方向，认准按键，然后进行操作。 6.加工过程中 （1）加工过程中禁止用手接触刀尖和铁屑，铁屑应用毛刷和铁钩子清理。 （2）禁止用手或其他任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其他运动部位；严禁在主轴旋转时进行刀具或工件的安装、拆卸。

32 7.加工完成后 （3）自动加工过程中，不允许打开机床防护门。 （4）加工镁合金工件时，应戴防护面罩，及时清理加工中产生的切屑。
（1）一批零件加工完成后，应核对刀具号、刀补值，以及程序、偏置页面、调整卡和工艺中的刀具号、刀补值，并作必要的整理、记录。 （2）做好机床卫生清扫工作，擦净导轨面上的冷却液，并涂防锈油，以防止导轨生锈。 （3）检查润滑油、冷却液情况，及时添加或更换。 （4）依次关闭机床操作面板上的电源开关和总电源开关。

33 任务小结 一、车削外圆与端面刀具的选用 二、装刀与对刀 三、确定切削用量 1. 切削用量的选用原则 2.背吃刀量 ap 的确定
3.主轴转速 n 的确定 4.进给速度 vf 的确定 四、指令介绍 1.G00 2.G01 五、短轴加工

34 知识目标 技能目标 任务二 阶台轴加工 1.掌握 G90、G94 指令格式及应用。 2.掌握 G71、G73、G70 指令格式及应用。
任务二 阶台轴加工 知识目标 1.掌握 G90、G94 指令格式及应用。 2.掌握 G71、G73、G70 指令格式及应用。 技能目标 1.学会运用循环指令编制零件加工程序。 2.熟练掌握阶台轴加工的编程方法及加工。

35 如图所示中间轴零件图，毛坯尺寸为φ35×73mm，材料为 45 钢。本任务要求编写该零件的粗、精加工程序，并完成该零件的加工。该零件主要由外圆和端面组成，外圆尺寸精度要求较高，毛坯去除余量不均匀且较大，因此需要采用循环指令编写加工程序。

36 一、单一形状固定循环 1. 内外圆切削循环 G90 （1）指令格式 循环切削过程中的进给速度 G90 X（U）__ Z（W）__ F__；
循环切削终点处的坐标

37 （2）指令说明 如图所示为刀具的运动轨迹，刀具从循环起点 A 出发，第 1 段以 G00 指令快速移动 X 轴，到达 B 点；第 2 段以 F 指令的进给速度切削到达终点坐标处 C 点；第 3 段切削进给退到 D 点；第 4 段以 G00 指令快速退回到循环起点 A ，完成一个切削循环。 在固定循环切削过程中，M、S、T 等功能都不能改变；如需改变，必须在 G00 或G01 的指令下变更，然后再指令固定循环。 G90 循环每一次切削加工结束后刀具均返回循环起点。G90 循环第一步移动为 X 轴方向移动。 G90 指令将 AB、BC、CD、DA 四条直线指令组合成一条指令进行编程，从而达到了简化编程的目的。

38 （3）实例 加工如图所示的工件，编写加工程序。 其加工程序如下： ……
N50 G90 X40.0 Z20.0 F0.3； A→B→C→D→A N60 X30.0； A→E→F→D→A N70 X20.0； A→G→H→D→A

39 2.端面切削循环 G94 G94 与 G90 指令的使用方法类似，G90 主要用于轴类零件的内/外圆切削，G94 主要用于大小径之差较大而轴向台阶长度较短的盘类工件端面切削。 （1） 指令格式 G94 X（U）__ Z（W）__ F__； 式中，X、Z、U、W、F 的含义与 G90 相同。 这里的端面是指与 X 轴坐标平行的端面。

40 （2）指令说明 如图所示为刀具的运动轨迹，刀具从 A 点出发，第 1 段快速移动 Z 轴，到达 B点，第 2 段以 F 指令的进给速度切削到达 C 点，第 3 段切削进给退到 D 点，第 4 段快速退回到循环起点 A ，完成一个切削循环。 G94 的特点是选用刀具的端面切削刃作为主切削刃，以车端面的方式进行循环加工。G90 与 G94 的区别在于 G90 是在工件径向作分层粗加工，而 G94 是在工件轴向作分层粗加工，如下图所示。G94 第一步先走 Z 轴，而 G90 则是先走 X 轴。

41 （3）实例 加工如图 2-15 所示零件，编写加工程序。 其加工程序如下： O2002；
N10 M03 T0101 S500； 主轴正转，选择 1 号刀及 1 号刀补 N20 G00 X45.0 Z5.0； 快速移动到循环起点 A N30 G94 X20.0 Z-3.5 F0.3； 第一次循环加工，A→B→C→D→A N40 Z-7.0； 第二次循环加工，A→E→F→D→A N50 Z-10.0； 第三次循环加工，A→H→I→D→A N60 M05； 主轴停 N70 M30； 主程序结束并复位

42 二、复合形状固定循环 1.外圆粗车循环 G71 （1）指令格式
对于铸、锻毛坯的粗车或用棒料直接车削过渡尺寸较大的阶台轴，需要多次重复进行车削，使用 G90 或 G94 指令编程仍然比较麻烦，而用 G71、G72、G73、G70 等复合形状固定循环指令，只要编写出精加工进给路线，给出每次切除余量或循环次数和精加工余量，数控系统即可自动计算出粗加工时的刀具路径，完成重复切削直至加工完毕。 1.外圆粗车循环 G71 G71 指令用于粗车圆柱棒料，以切除较多的加工余量。 （1）指令格式 G71 U（Δd） R（e）； G71 P（ns ） Q（nf ） U（Δu） W（Δw） F __ S __ T __；

43 式中： Δd：径向背吃刀量，半径量，不带正负号； e：粗加工每次车削循环的 X 向退刀量，无符号； ns：精加工路线的第一个程序段号； nf：精加工路线的最后一个程序段号； Δu：X 向精加工余量（直径量）； Δw：Z 向精加工余量； F_ S _ T _：粗加工循环中的进给速度、主轴转速与刀具功能。

44 （2）指令说明 如上图所示为 G71粗车循环的运动轨迹，图中A点为粗加工循环起点，B点为精加工路线的第一点，D点为精加工路线的最后一点。在循环开始时，刀具首先由 A点退到C点，移动Δu/2和 Δw 的距离。刀具从C点平行于 AB 移动Δd，开始第一刀的切削循环。第1步的移动是由顺序号ns的程序段中G00或G01指定；第2步切削运动用G01指令，当到达本段终点时，以与 Z 轴夹角45°的方向退出；第3步以离开切削表面e的距离快速返回到 Z轴的出发点。再以切深为Δd进行第二刀切削，当达到精车余量时，沿精加工余量轮廓EF加工一刀，使精车余量均匀。最后从F点快速返回到A点，完成一个粗车循环。 只要在程序中，给出A→B→D之间的精加工形状及径向精车余量Δu 、轴向精车余量Δw 及每次切削深度 Δd 即可完成 ABDA 区域的粗车工序。

45 在 B→D 之间的移动指令中指令 F、S、T 功能，仅在精车中有效。粗车循环使用G71 程序段或以前指令的 F、S、T 功能。当有恒线速控制功能时，在 B→D 之间移动指令中指定的 G96 或 G97 也无效，粗车循环使用 G71 程序段或以前指令的 G96 或 G97 功能。 A→B之间的刀具轨迹，由顺序号ns的程序段中指定。可以用G00或G01指令，但不能指定Z 轴的运动。在程序段ns到nf 中，不能调用子程序。当顺序号 ns 的程序段用G00 移动时，在指令 A 点时，必须保证刀具在 Z 轴方向上位于零件之外。顺序号 ns 的程序段，不仅用于粗车，还要用于精车时的进刀，一定要保证进刀的安全。 B→D 之间的零件形状，X 轴和 Z 轴都必须是单调增大或减小的图形。 在编程时，A 点在 G71 程序段之前指令。

46 X 向和Z 向精加工余量Δu 和 Δw 的符号如下图 所示。
（3）实例 如下图所示为棒料毛坯的加工示意图。粗加工切削深度为2mm，进给量为0.3mm/r，主轴转速为500r/min ；精加工余量 X 向为 1 mm（直径值），Z向为 0.5 mm ；进给量为 0.15 mm ，主轴转速为 800 r/min ；程序起点如图所示，试编写加工程序。

47 其加工程序如下： O2003； N10 M03 S800； N15 T0101； N20 G00 X72.0 Z10.0； N30 G71 U2.0 R1.0； N40 G71 P50 Q110 U1.0 W0.5 F0.3； N50 G00 X20.0； N60 G01 Z-15.0 F0.15； N70 X30.0； N80 Z-30.0； N90 X40.0； N100 Z-45.0； N110 X72.0； N120 M00； N130 G70 P50 Q110； N140 G00 X100.0 Z100.0； N150 M05； N160 M30；

48 2. 端面粗车循环 G72 （1）指令格式 G72 W（Δd） R（ e ）；
G72 P（ns） Q（ nf ） U（Δu） W（Δw） F _ S _ T _； 式中，Δd：粗加工每次车削深度（正值）； e：粗加工每次车削循环的 Z 向退刀量； ns：精加工程序的第一个程序段的顺序号； nf：精加工程序的最后一个程序段的顺序号； Δu：X 向精加工余量（直径量）； Δw：Z 向精加工余量。 （2）指令说明 端面粗车循环指令 G72 的含义与 G71 类似，不同之处是刀具平行于 X 轴方向切削，它是从外径方向往轴心方向切削端面的粗车循环，该循环方式适用于长径比较小的盘类工件端面粗车。

49 （3）实例 如图 2-19 所示为棒料毛坯的加工示意图。粗加工背吃刀量为 4 mm ，进给量为 0.3 mm/r ，主轴转速为 500 r/min ；精加工余量 X 向为 1 mm（直径值），Z 向为 0.5 mm ，进给量为 0.15 mm ，主轴转速为 800 r/min ，程序起点如图所示，用端面粗车循环 G72 指令编写加工程序。

50 其加工程序如下： O2004； N10 M03 S800； N15 T0101； N20 G00 X72.0 Z2.0； N30 G72 W4.0 R1.0； N40 G72 P50 Q110 U1.0 W0.5 F0.3； N50 G00 Z-45.0； N60 G01 X50.0 F0.15； N70 Z-30.0； N80 X40.0； N90 Z-15.0； N100 X30.0； N110 Z2.0； N120 G70 P50 Q110； N130 G00 X100.0 Z100.0； N140 M05； N150 M30；

51 3 .固定形状粗车循环G73 G73 指令适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近的毛坯件的粗车，如一些锻件、铸件的粗车。 （1）指令格式
G73 U（Δi） W（Δk） R（Δd）； G73 P（ ns ） Q（nf ）U（Δu）W（Δw） F _ S _ T_； 式中，Δi：粗切时径向切除的总余量（半径值）； Δk：粗切时轴向切除的总余量； Δd：循环次数； 其他参数含义同 G71 指令。 （2）指令说明 如图 所示为 G73 循环指令的运动轨迹。执行 G73 功能时，每一刀的切削路线的轨迹形状是相同的，只是位置不同。每走完一刀，就把切削轨迹向工件移动一个位置，因此对于经锻造、铸造等粗加工已初步成型的毛坯，可高效加工。

52 G73 循环加工的轮廓形状没有单调递增或单调递减形式的限制。
（3）实例 如图所示为棒料毛坯的加工示意图。粗加工切削深度为 9mm ，进给量为 0.3 mm/r，主轴转速为500r/min ；精加工余量 X向为1mm（直径值），进给量为 0.15mm，主轴转速为 800 r/min ，用固定形状粗车循环 G73 指令编写加工程序。

53 其加工程序如下： O2005； N10 M03 S800 T0101； N20 G00 X Z20.0； N30 G73 U9.0 W1.0 R3； N40 G73 P50 Q130 U1.0 W0.5 F0.3； N50 G00 X30.0 Z5.0； N60 G01 Z-15.0 F0.15； N70 X40.0； N80 Z-30.0； N90 X50.0； N100 Z-45.0； N110 X70.0； N120 Z-60.0； N130 X82.0； N140 G70 P50 Q130； N150 G00 X100.0 Z100.0； N160 M05； N170 M30；

54 采用 G71、G72、G73 指令进行粗车后，用 G70 指令可进行精车循环车削。
（1）指令格式 G70 P（ ns ） Q（ nf ）； 式中，ns：精加工程序的第一个程序段号； nf：精加工程序的最后一个程序段号。 （2）指令说明 在精车循环 G70 状态下，ns 至 nf 程序中指定的 F、S、T 有效；如果 ns 至 nf 程序中不指定 F、S、T 时，粗车循环中指定的 F、S、T 有效。在使用 G70 精车循环时，要特别注意快速退刀路线，防止刀具与工件发生干涉。

55 1.零件图工艺分析 该零件需要加工两端面及 φ 20 和 φ 24 外圆柱面，同时还要控制20 mm 、15 mm 、10 mm 等长度尺寸。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为 45钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，可采用以下两点工艺措施： （1）对图样上给定尺寸，编程时全部取其中值。 （2）由于该零件外圆尺寸精度要求较高，毛坯去除余量不均匀且较大，按先粗后精、先主后次的加工原则，确定加工路线。其加工路线为：车端面（可以在普车上加工）→ 粗车大外圆及右侧两外圆→反头装夹粗车左端两外圆→精车右端φ20 mm 、φ24 mm 外圆→反头精车左端外圆φ20mm、φ24mm、φ30mm 外圆。

56 2.填写数控加工工艺卡片 （1）刀具选择 该零件加工余量不均匀，粗、精加工要分开，需用两把刀进行加工，具体见下表 。
（2） 填写数控加工工艺卡片 对零件进行综合工艺分析，将分析结果填入下表的数控加工工艺卡片中。

57 O2006； 程序名 N10 G98 M03 S500； 主轴正转，转速为 500 r/min N15 T0101； 选 1 号刀，执行 1 号刀补 N20 G00 X40.0 Z2.0； 快速接近工件 N30 G90 X31.0 Z-50.0 F150； 单一循环粗车第一刀 N40 X27.0 Z-25.0； 粗车第二刀 N50 X26.0 Z-25.0； 粗车第三刀 N60 X23.0 Z-15.0； 粗车第四刀 N70 X21.0 Z-15.0； 粗车第五刀 N80 G00 X100.0 Z100.0； 快速回退到起刀点 N90 M05； 主轴停 N100 M00； 程序暂停，工件掉头 N110 M03 S500 T0101； 主轴正转，转速为 500 r/min N120 G00 X36.0 Z2.0； 刀具快速到达起刀点

58 N130 G71 U2.0 R0.5； N140 G71 P150 Q190 U0.5 W0.1 F150； N150 G00 X19.99； 精加工定刀点 N160 G01 Z-15.0 F80； 精车 φ 20 mm 外圆 N170 X23.98； 精车端面 N180 Z-25.0； 精车 φ 24 mm 外圆 N190 X31.0； 精车端面 N200 G00 X100.0 Z100.0； 快速回到换刀点 N210 M05； 主轴停 N220 M00； 程序暂停 N230 M03 S800； N235 T0202； N240 G00 X31.0 Z2.0； N250 G70 P150 Q190； N260 M05； 主轴停 N270 M00； 程序暂停，工件掉头

59 N280 M03 S800； N285 T0202； N290 G00 X32.0 Z2.0； 快速移动到精加工定刀点 N300 X19.99 Z1.0； 到精加工第一切削点 N310 G01 Z-15.0 F80； 精车 φ 20 mm 外圆 N320 X23.98； 精车端面 N330 Z-25.0； 精车 φ 24 mm 外圆 N340 X29.9； 精车端面 N350 Z-51.0； 精车 φ 30 mm 外圆 N360 X32.0； X 向退刀 N370 G00 X100.0 Z100.0； 回换刀点 N380 M05； 主轴停止 N390 M30； 程序停止并返回程序开始 将程序输入机床数控系统，校验无误后加工出合格的零件。

60 外圆与端面加工质量分析 数控车床在外圆和端面加工过程中会遇到各种各样的加工和质量上的问题，表 2-8和表 2-9 对较常出现的问题、产生的原因、预防及解决方法进行了分析。

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62 加工如图所示阶台轴，毛坯尺寸为φ50 ×105mm，材料为 45 钢。

63 任务小结 一、单一形状固定循环 1.内外圆切削循环G90 2.端面切削循环G94 二、复合形状固定循环 1.外圆粗车循环 G71
三、阶台轴加工