数控车床的程序编制 - 燕子的主页
　　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、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
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
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）
　　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
　　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=÷(π×40)=1193&r/min
B：n=÷(π×60)=795r/min
C：n=÷(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
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&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
N90&X85&Z-5
N100&G02&X91&Z-18&R3&F0.15
N110&G01&X94
N120&X97&Z-19.5
N140&G00&G40&G97&X200&Z175&S1000&
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
N80&G00&X200&Z200&
（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&
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&
（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
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)&
△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。
&&&&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。
G72&U(△d)&R(e)
G72&P(ns)&Q(nf)&U(△u)&W(△w)&F(f)&S(s)&T(t)&
△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。
（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
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~
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
G32&W-74.5
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）。
G32&X41&W-43&F3.5
G32&X39&W-43
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
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
&&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
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
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&
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
X110&Z-10.5
X120&Z-20.5
X130&Z-65.5
G02&X131.111&Z-105.714&R25&(I20&K-15)
G03&X140&Z-118.284&R20&(I-15.555&K-12.571)
X145&Z-130
N20&X150&F0.35
G00&U80&W218
G70&P10&Q20
G00&U80&W218
本章提示：
&&&&数控车削加工程序的特点在于，虽然主要针对二维空间回转体零件的加工，但循环功能指令丰富，再配合系列繁多的不同刀具，就使数控车削工艺灵活多变。编者为您提供了各种循环功能指令的动画资料、数控车床编程和加工操作的录像资料。若想了解数控车床的更多情况，请浏览；若想了解数控车削刀具的更多情况，请浏览www.。
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
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
G02&_______&I63.25&K_____
G00&X200&Z350&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
G00&X51&Z227&
G01&____&F0.15
X200&Z350&
G00&____&____&
G76&P01&2&60&Q0.1&R0.1
____&X______&Z_____&P1.299&Q0.8&F______
G00&X200&Z350
&图3.55&习题图4&&图3.55&本项目主要讲解数控车床操作面板上各个按键的功用，使学生掌握数控车床的调整及加工前的准备工作以及程序输入及修改方法。最后以一个具体零件为例，讲解了数控车床加工零件的基本操作过程，使学生对数控车床的操作
1、检查机床的润滑站，油面应在上、下油标线之间&；&
2、合上总电源开关；&
3、打开机床左侧的电源开关；&
4、以顺时针方向转动紧急停止开关，按下“&MACHINEOK&”键，此时机床启动完毕。&
二、机床回原点
&&&&开机后的首要工作是回机床原点。&
1、检查坐标值，保证&X&、&Y&均在&-30&以下。若不符合要求，则选择手动操作模式，利用手轮将&X&、&Z&的机械坐标值移动到符合要求为止。&
2、在回原点模式下，选中“&+&”键，再按住&X&键，将&X&轴回原点，回原点完成后，对应的指示灯闪烁，同理将&Z&轴回原点。&
三、注意事项&
回原点时必须先回&X&轴，再回&Z&轴，否则刀架可能与尾座发生碰撞。
&&数控车床通过控制面板的手动操作，可完成进给运动、主轴旋转、刀具转位、冷却液开关、排屑器启停等动作。&
一、进给运动操作&
&&&&进给运动可分为连续进给和点动进给。两者的区别是：在手动模式下，按下坐标进给键，进给部件连续移动，直到松开坐标进给键为止；在点动状态下，每按一次坐标进给键，进给部件只移动一个预先设定的距离。
&&&&进给操作包括连续、点动方式的选择，进给量的设置，进给方向控制等。&
二、主轴及冷却操作&
&&&&在手动模式下，可设置主轴转速，启动主轴正、反转和停止，冷却液开、关等。&
三、手动换刀&
&&&&对于有自动换刀装置的数控车床，可通过程序指令使刀架自动转位，也可通过面板手动控制刀架换刀。&
四、排屑器控制&
&&&&按下相应的按钮可以控制排屑器的正转、反转和停止。正转用于排屑，当铁屑将排屑器卡住时，可用反转脱开。
&数控车床的夹具主要有液压动力卡盘和尾座。
&&&&在工件安装时，首先根据加工工件尺寸选择液压卡盘，再根据其材料及切削余量的大小调整好卡盘卡爪夹持直径、行程和夹紧力。如有需要，可在工件尾端打中心孔，用顶尖顶紧，使用尾座时应注意其位置、套筒行程和夹紧力的调整。
一、数控车床常用刀具及选择&
1、数控车床常用刀具&
&&&&在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等，其中以外圆车刀、镗刀、钻头最为常用。
&&&&数控车床使用的车刀、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具均有焊接式和机夹式之分，除经济型数控车床外，目前已广泛使用机夹式车刀，它主要由刀体、刀片和刀片压紧系统三部分组成，如图&3-8&所示，其中刀片普遍使用硬质合金涂层刀片。
2&、刀具选择&
&&&&在实际生产中，数控车刀主要根据数控车床回转刀架的刀具安装尺寸、工件材料、加工类型、加工要求及加工条件从刀具样本中查表确定，其步骤大致如下：&
（&1&）确定工件材料和加工类型（外圆、孔或螺纹）；
（&2&）&根据粗、精加工要求和加工条件确定刀片的牌号和几何槽形；&
（&3&）根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆。&
二、刀具安装&
&&&&如前选择好合适的刀片和刀杆后，首先将刀片安装在刀杆上，再将刀杆依次安装到回转刀架上，之后通过刀具干涉图和加工行程图检查刀具沧俺叽?。&
三、注意事项&
&&&&在刀具安装过程中应注意以下问题：&
1、安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤；&
2、将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确；&
3、安装刀具时需注意使刀尖等高于主轴的回转中心。
&&&&对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。
&&&&数控车床常用的对刀方法有三种：试切对刀、机械对刀仪对刀（接触式）、光学对刀仪对刀（非接触式），如图&3-9&所示。
1、&试切对刀
1&）外径刀的对刀方法
Z&向对刀如&(a)&所示。先用外径刀将工件端面&(&基准面&)&车削出来；车削端面后，刀具可以沿&X&方向移动远离工件，但不可&Z&方向移动。&Z&轴对刀输入：“&Z0&测量”。&
&&&&X&向对刀如&(b)&所示。车削任一外径后，使刀具&Z&向移动远离工件，待主轴停止转动后，测量刚刚车削出来的外径尺寸。例如，测量值为&Φ&50.78mm,&则&X&轴对刀输入：“&X50.78&测量&”。&
2&）内孔刀的对刀方法&
&&&&类似外径刀的对刀方法。&
&&&&Z&向对刀内孔车刀轻微接触到己加工好的基准面（端面）后，就不可再作&Z&向移动。Z&轴对刀输入：“&Z0&测量&”。&
&&&&X&向对刀任意车削一内孔直径后，Z&向移动刀具远离工件，停止主轴转动，然后测量已车削好的内径尺寸。例如，测量值为&Φ&45.56mm,&则&X&轴对刀输入：“&X45.56&测量&”&。&
3&）钻头、中心钻的对刀方法&
&Z&向对刀如&（&a&）所示。钻头&(&或中心钻&)&轻微接触到基准面后，就不可再作&Z&向移动。&Z&轴对刀输入：&“&Z0&测量”。&
&&&&X&向对刀如（&b&）所&示。主轴不必转动，以手动方式将钻头沿&X&轴移动到钻孔中心，即看屏幕显示的机械坐标到“&X0.0&”为止。X&轴对刀输入：&“&X0&测量&”。&
2、机械对刀仪对刀&
&&&&将刀具的刀尖与对刀仪的百分表测头接触，得到两个方向的刀偏量。有的机床具有刀具探测功能，即通过机床上的对刀仪测头测量刀偏量。&
3、光学对刀仪对刀
&&&&将刀具刀尖对准刀镜的十字线中心，以十字线中心为基准，得到各把刀的刀偏量。
二、&刀具补偿值的输入和修改&
&&&&根据刀具的实际参数和位置，将刀尖圆弧半径补偿值和刀具几何磨损补偿值输入到与程序对应的存储位置。如试切加工后发现工件尺寸不符合要求时，可根据零件实测尺寸进行刀偏量的修改。例如测得工件外圆尺寸偏大&0.5mm&，可在刀偏量修改状态下，将该刀具的&X一、程序的输入&
&&&&在编辑模式下，将程序保护键钥匙转到“&OFF&”位置，即可进行程序的输入及编辑。如机床带有通信接口，也可从外部设备输入，并能直接执行外部程序。&
二、&程序的调试&
&&&&程序的调试一般可以采用以下方式：&
1、机床程序预演&
&&&&程序输入完以后，用手动把刀具从工件处移开，把机械运动、主轴运动以及&M&、&S&、&T&等辅助功能锁定，在自动循环模式下让&程序空运行，通过观察机床坐标位置数据和报警显示判断程序是否有语法、格式或数据错误。&
2、图形模拟加工&
&&&&有图形模拟加工功能的数控车床，在自动加工前，为避免程序错误、刀具碰撞工件或卡盘，可对整个加工过程进行图形模拟加工，检查刀具轨迹是否正确。&
&&&&数控车床的图形显示一般为二维坐标（&XOZ&平面）显示。模拟加工操作主要有：先输入毛坯内、外径以及长度尺寸、比例系数，选择刀具，然后进行模拟加工显示。如有错误，进行修改，再模拟加工，直到正确为止。方向刀偏量改小&0.25mm。
如程序无误，取消空运行及机械锁定，机床重新回零后，把刀架调整到合适的位置，进入自动模式，选择需执行的加工程序，关好拉门，调好快速进给率、切削进给率，打开切削液，按下启动键，即可加工零件。&
&&&&常见的程序运行方式有全自动循环、机床锁住循环、机床空运转循环、单段执行循环、跳段执行循环等。&
1、全自动循环&
&&&&全自动循环是指在自动加工状态下，机床可完成选定程序的执行。&
2、机床锁住循环&
&&&&机床锁住循环是指数控系统工作，显示屏动态显示机床运动情况，但不执行主轴、进给、换刀、冷却液等动作（有的机床仅锁住进给运动）。此功能主要用于全自动循环加工前的程序调试。&
3、机床空运转循环&
&&&&自动加工前，不将工件或刀具装上机床，进行机床空动转，以检查程序的正确性。空运转时的进给速度与程序无关，为系统设定值，不能用于加工零件。&
4、单段执行循环&
&&&&在自动加工试切时，出于安全考虑，可选择单段执行加工程序的功能。单段执行时，每按一次数控启动键，仅执行一个程序的动作或程序中的一个动作，可使加工程序逐段执行。&
5、跳段执行循环
&&&&自动加工时，系统可跳过某些指定的程序段，称跳段执行。如在某程序段首加上“&/&”（如&/N0050&G01&……），且面板上按下“跳段”开关，则在自动加工时，该程序段被跳过不执行；而当释放此开关&,&“&/&”不起作用，该段程序被执行。&
取下工件，用相应测量工具进行检测，检查是否达到加工要求。&
&&&&数控车削加工中常用到的量具有：&
1、游标卡尺&
&&&&最常用的通用量具，可用于测量工件内外尺寸、宽度、厚度、深度和孔距等。&
2、外径千分尺&
&&&&外径千分尺是利用螺旋副测微原理制成的量具，主要用于各种外尺寸和形位偏差的测量。&
3、内径千分尺&
&&&&内径千分尺主要用于测量内径，也可用于测量槽宽和两个内端面之间的距离。&
4、万能游标角度尺&
&&&&角度尺主要用于各种锥面的测量，精度较低。&
5、&表面粗糙度工艺样板&
&&&&车削表面粗糙度工艺样板是以其工作面粗糙度为标准，将被测工件表面与之比较，从而大致判断工件加工表面的粗糙度等级。&
6、螺纹检测量具&
（&1&）螺纹千分尺&可用来检测螺纹中径&
（&2&）三针&也可用来检测螺纹中径，比螺纹千分尺精度更高&
（&3&）螺纹环规&可用来检验外螺纹合格与否，根据不同精度选用不同等级的环规&
（&4&）螺纹塞规&可用来检验内螺纹合格与否，根据不同精度选用不同等级的塞规&
（&5&）工具显微镜&可检测螺纹的各参数，并可测得各参数具体数值
加工完零件后，关闭机床的总开关&，&最后关闭总电源&。
&数控铣床的特点与操作
&&&&数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床，能完成各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面、平面曲线和空间曲线等复杂型面的加工。&
&&&&与普通铣床相比，数控铣床具有以下特点：&
1、半封闭或全封闭式防护&
&&&&经济型数控铣床多采用半封闭式；全功能型数控铣床会采用全封闭式防护，防止冷却液、切屑溅出，保证安全。&
2、主轴无级变速且变速范围宽&
&&&&主传动系统采用伺服电机（高速时采用无传动方式—电主轴）实现无级变速，且调速范围较宽，这既保证了良好的加工适应性，同时也为小直径铣刀工作形成了必要的切削速度。&
3、&采用手动换刀，刀具装夹方便&
&&&&数控铣床没有配备刀库，采用手动换刀，刀具安装方便。&
4、&一般为三坐标联动&
&&&&数控铣床多为三坐标&（即&X&，&Y&，&Z&三个直线运动坐标）、三轴联动的机床，以完成平面轮廓及曲面的加工。&
数控铣床的操作：
操作分四步：开机、装工件、对刀、加工。
第一步、开机&
打开外部电源开关，启动机床电源，将操作面板上的紧急停止按钮右旋弹起，按下操作面板上的电源开关，若开机成功，显示屏显示正常，无报警。&
1、机床回原点
&&&&&&机床只有在回原点之后，自动方式和&MDI&方式才有效，未回原点之前只能手动操作。一般在以下情况需要进行回原点操作，以建立正确的机床坐标系：&
1）、开机后；&
2）、机床断电后再次接通数控系统电源；&
3)、超过行程报警解除以后；&
4)、紧急停止按钮按下后。&
&&&&回原点操作过程如下：&
1)、选择手动回原点模式；&
2)、调整进给速度倍率开关于适当位置100%；&
3)、先按下坐标轴的正方向键&+Z&，坐标轴向原点运动，当到达原点后运动自然停止，屏幕显示原点符号，此时坐标显示中&Z&机械坐标为零；&
4)、依次完成&X&或&Y&轴回原点，即按&+Z&、&+X&、&+Y的顺序操作。
2、主轴控制（Z轴）&
&&&&&&在手动模式下，按下主轴正、反转键，主轴按设定的速度旋转，按停止键主轴则停止，也可以按复位键停止主轴。&
在自动和&MDI&方式下编入&M03（正转）&、&M04（反转）&和&M05（停止）&可实现如上的连续控制。&
3、坐标轴（X、Y轴）的运动控制&
1)、微调操作&
（&1&）首先进入微调操作模式，再选择移动倍率和要移动的坐标轴。&
（&2&）然后按正确的方向摇动（手动脉冲发生器）手轮。&
（&3&）根据坐标显示确定是否达到目标位置。&
2)、连续进给&
&&&&&&选择手动模式，则按下任意坐标轴运动键即可实现该轴的连续进给（进给速度可以设定），释放该键，运动停止。&
3)、快速移动&
同时按下坐标轴和快速移动键，则可实现该轴的快速移动，运动速度为&G00（出厂己设定）&。&
4)、常见故障及处理&
&&&&&&在手动控制机床移动（或自动加工）时，若机床移动部件超出其运动的极限位置&(&软件行程限位或机械限位&)&，则系统出现超程报警，蜂鸣器尖叫或报警灯亮，机床锁住。&
处理方法一般为：&先手动将超程部件移至安全行程内，然后解除报警。
第二步：装工件
1、所用工具&
&&&&&&在数控铣床上常用的夹具类型有通用夹具、组合夹具、专用夹具、成组夹具等，在选择时要综合考虑各种因素，选择最经济、合理的夹具。&
常用夹具有：&
1）、螺钉压板&
&&&&&&利用&T&形槽螺栓和压板将工件固定在机床工作台上即可。&
&&&&&&装夹工件时，需根据工件装夹精度要求，用百分表等找正工件。&
2）、机用虎钳&
&&&&&&形状比较规则的零件铣削时常用虎钳装夹，方便灵活，适应性广。当加工精度要求较高，需要较大的夹紧力时，可采用较高精度的机械式或液压式虎钳。&
&&&&&&虎钳在数控铣床工作台上的安装要根据加工精度要求控制钳口与&X&或&Y&轴的平行度，零件夹紧时要注意控制工件变形和一端钳口上翘。&
3）、铣床用卡盘&
&&&&&&当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪卡盘装夹，对于非回转零件可采用四爪卡盘装夹。&
&&&&&&&铣床用卡盘的使用方法与车床卡盘相似，使用时用&T&形槽螺栓将卡盘固定在机床工作台上即可。&
2、在工件装夹时，需注意以下问题
1）、安装工件时，应保证工件在本次定位装夹中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，以方便加工，同时考虑机床主轴与工作台面之间的最小距离和刀具的装夹长度，确保在主轴的行程范围内能使工件的加工内容全部完成；&
2）、夹具在机床工作台上的安装位置必须给刀具运动轨迹留有空间，不能和各工步刀具轨迹发生干涉；&
3）、夹点数量及位置不能影响刚性。
&使用刀具时，首先应确定数控铣床要求配备的刀柄及拉钉的标准和尺寸（&这一点很重要，一般规格不同无法安装），根据加工工艺选择刀柄、拉钉和刀具，并将它们装配好，然后装夹在数控铣床的主轴上。&
第三步：对刀
1、手动换刀过程&
&&&&&&手动在主轴上装卸刀柄的步骤：&
1）、确认刀具和刀柄的重量不超过机床规定的许用最大重量；&
2）、清洁刀柄锥面和主轴锥孔；&
3）、左手握住刀柄，将刀柄的键槽对准主轴端面键垂直伸入到主轴内，不可倾斜；&
4）、右手按下换刀按钮，压缩空气从主轴内吹出以清洁主轴和刀柄，按住此按钮，直到刀柄锥面与主轴锥孔完全贴合后，松开按钮，刀柄即被自动夹紧，确认夹紧后方可松手；&
5）、刀柄装上后，用手转动主轴检查刀柄是否正确装夹；&
6）、卸刀柄时，先用左手握住刀柄，再用右手按换刀按钮（否则刀具从主轴内掉下，可能会损坏刀具、工件和夹具等），取下刀柄。&
2、在手动换刀过程中，应注意以下问题：&
1）、应选择有足够刚度的刀具及刀柄，同时在装配刀具时保持合理的悬伸长度，以避免刀具在加工过程中产生变形；&
2）、卸刀柄时，必须要有足够的动作空间，刀柄不能与工作台上的工件、夹具发生干涉；&
3）、换刀过程中严禁主轴运转。
&&&&&&对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将对刀数据输入到相应的存储位置。它是数控加工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。&
对刀操作分为&X&、&Y&向对刀和&Z&向对刀
1）、对刀方法&
&&&&&&根据现有条件和加工精度要求选择对刀方法，可采用试切法、寻边器对刀、机内对刀仪对刀、自动对刀等。其中试切法对刀精度较低，加工中常用寻边器和&Z&向设定器对刀，效率高，能保证对刀精度。&
2）、对刀工具（寻边器&）
&&&&&&寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的&X&、&Y&值，也可以测量工件的简单尺寸。
寻边器有偏心式和光电式等类型，其中以光电式较为常用。光电式寻边器的测头一般为&10mm&的钢球&，用弹簧拉紧在光电式寻边器的测杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出光讯号，通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置即可得到被测表面的坐标位置，具体使用方法见仿真操作。
采用寻边器对刀，其详细步骤如下：&
（&1&）&X&、&Y&向对刀&
①将工件通过夹具装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。&
②快速移动工作台和主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧；&
③改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光，记下此时机床坐标系中的&X&坐标值，&如&-370.0&；&
④抬起寻边器至工件上表面之上，快速移动工作台和主轴，让测头靠近工件右侧；&
⑤改用微调操作，让测头慢慢接触到工件右侧，直到寻边器发光，记下此时机械坐标系中的&X&坐标值，如&-630.0&；&
⑥若测头直径为&10mm&，则工件长度为-370.00-（-630.00）-10=250&，据此可得工件坐标系原点&W&在机床坐标系中的&X&坐标值为&-370.00-250/2-5=&-500.0&；&
⑦同理可测得工件坐标系原点&W&在机械坐标系中的&Y&坐标值。&
（&2&）&Z&向对刀&
①卸下寻边器，将加工所用刀具装上主轴；&
②将&Z&轴设定器（或固定高度的对刀块，以下同）放置在工件上平面上；&
③快速移动主轴，让刀具端面靠近&Z&轴设定器上表面；&
④改用微调操作，让刀具端面慢慢接触到&Z&轴设定器上表面，直到其指针指示到零位；&
⑤记下此时机床坐标系中的&Z&值，如&-250.800&；&
⑥若&Z&轴设定器的高度为&50mm&，则工件坐标系原点&W&在机械坐标系中的&Z&坐标值为&-250.800-50-（&30-20）=-310.800&。&
（&3&）将测得的&X&、&Y&、&Z&值输入到机床工件坐标系存储地址中（&一般使用&G54-G59&代码存储对刀参数&）。&
3）、在对刀操作过程中，需注意以下问题：&
（&1&）根据加工要求采用正确的对刀工具，控制对刀误差；&
（&2&）在对刀过程中，可通过改变微调进给量来提高对刀精度；&
（&3&）对刀时需小心谨慎操作，尤其要注意移动方向，避免发生碰撞危险；&
（&4&）对刀数据一定要存入与程序对应的存储地址，防止因调用错误而产生严重后果。
第四步：加工
课题二&&典型零件加工与编程实
一.教学目标
&&&熟悉数控车加工工艺,会编写中等复杂零件的加工程序.
二.教学重点
数控车加工工艺
三.教学难点
&&编写中等复杂零件的加工程序
四.教学内容
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。
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、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。
1.1.1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。&
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。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1&数控车床刀具的选刀过程
(1)机床影响因素
为保证加工方案的可行性、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。
&刀杆类型尺寸见表。
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
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
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
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。
　　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。
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。
(5)工件影响因素
工件影响因素
“工件影响因素”图标如图所示。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
加工材料组 代码
钢： 非合金和合金钢
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）
　　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。
ISO标准按切削深度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，三类脸谱代表了不同的加工条件:很好、好、不足。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。
&(9)选定刀具
&&&&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&选定刀具
　　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