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1、数控机床编程与操作项目目3加工加工简单阶梯梯轴零件零件任务1加工直线阶梯轴任务2加工圆弧阶梯轴任务3切槽、切断加工任务4加工螺纹阶梯轴本项目主要有四个任务：1）直线阶梯轴的加工；2）圆弧阶梯轴的加工；3）切槽、切断加工；4）螺纹轴的加工。项目目导读通过该项目的学习,学生应学会以下技能：能正确运用基本编程指令；能编制一般轴类零件的加工程序；能进行轴类零件的数控仿真加工；能使用数控车床进行零件加工；能够正确使用各种量具进行检查；对加工质量进行评估和分析。项目目导读学习目标任务介绍知识链接任务实施任务评价任任务1 1 加工直加工直线阶梯梯轴一、知一、知识目目标1、掌握外圆车削简单指令G00的格式及用
2、法。2、掌握编程的基本方法。二二、能力目、能力目标1、能正确运用基本编程指令。2、能编制一般轴类零件的加工程序。3、能进行轴类零件的数控仿真加工。4、能正确利用常用量具对轴类零件进行测量。学学习目目标如图3-1所示的阶梯轴零件，已知材料为45钢，毛坯尺寸为28mm80mm，分析零件的加工工艺，编写零件的数控加工程序，并通过仿真调试优化程序，最后进行零件的加工检验。任任务介介绍图3-1阶梯轴一、一、轴类零件的装零件的装夹要求要求车削加工前，必须将零件放在机床夹具中定位和夹紧，使零件在整个切削过程中始终保持正确的位置。根据轴类零件的形状、大小、精度和数量的不同，可采用不同的装夹方法。知知识链接接1
3、、在自定心卡、在自定心卡盘上装上装夹自定心卡盘（见图3-2）的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，装夹一般不需找正，故装夹零件方便、省时，但夹紧力较小，常用于装夹外形规则的中、小型零件。自定心卡盘有正爪和反爪两种形式，反爪用于装夹直径较大的零件。图3-2自定心卡盘2、在、在单动卡卡盘上装上装夹单动卡盘（见图3-3）的卡爪是各自独立运动的，因此在装夹零件时必须找正后才可车削，但找正比较费时。其夹紧力较大，常用于装夹大型或形状不规则的零件。单动卡盘的卡爪可装成正爪或反爪，反爪用于装夹直径较大的零件。图3-3单动卡盘3、用双、用双顶尖装尖装夹对于较长的或工序较多的零件，为保证多次装夹的精度，可采用双顶
4、尖装夹的方法，如图3-4所示。用双顶尖装夹零件方便，无须找正，重复定位精度高，但装夹前需保证零件总长，并在两端钻出中心孔。图3-4双顶尖装夹零件4、一、一夹一一顶装装夹用双顶尖装夹零件精度高，但刚性较差，故在车削一般轴类零件时采用一端用卡盘夹住，另一端用顶尖顶住的装夹方法，如图3-5所示。为防止切削时产生轴向位移，可采用限位支承或台阶限位。其中台阶限位安全，刚性好，能承受较大的切削力，故应用广泛。图3-5一夹一顶装夹零件5、工件装、工件装夹的原的原则1）用自定心卡盘装夹工件时，若工件直径d30mm，其悬伸长度应不大于直径5倍；若工件直径d大于30mm，其悬伸长度应不大于直径的3倍。2）当工件长
5、度较长或很长时，为增加工件的刚性，防止在车削过程中产生振动、崩刀等现象，需采用一夹一顶装夹或使用跟刀架。3）当加工轴类零件时，各个表面的同轴度要求很高。可采用双顶尖装夹。4）加工一些特殊的零件，如薄壁套，要使用辅助夹具。车内孔时使用开口套筒，以减少工件的变形。车外圆时使用小锥度心轴，以内孔定位。5）被加工表面的回转轴线与基准面相互垂直时，可采用花盘。数控车床的主要编程特点如下：1）在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程（用X、Z表示）、增量坐标编程（用U、W表示）或者两者混合编程。2）直径方向（X方向）用绝对坐标编程时，X以直径值表示；用增量坐标编程时，以径向实际位移量的2倍值表示，并附方向符号
6、（正向可以省略）。3）车削加工毛坯余量较大时，为简化编程，数控装置常备有不同形式的固定循环，可以进行多次重复循环切削。4）编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常被磨成一个圆弧。因此，当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。二、数控二、数控车床床编程基程基础数控程序是若干个程序段的集合。每个程序段独占一行。每个程序段由若干个字组成，每个字由地址和跟随其后的数字组成。地址是一个英文字母。一个程序段中各个字的位置没有限制，但是，长期以来下表的排列方式已经成为大家都认可的方式。在一个程序段中间如果有多个相同地址的字出现，或者同组的G功能，则最后一个有效
7、。三、程序的三、程序的结构构（1）行号N是程序的行号，可以不要，但是有行号，在编辑时会方便些。行号可以不连续。行号最大为9999，超过后再从1开始。选择跳过符号“/”只能置于程序段的起始位置，如果有这个符号，并且机床操作面板上“选择跳过”打开，本条程序不执行。这个符号多用在调试程序，如在开切削液的程序前加上这个符号，在调试程序时可以使这条程序无效，而正式加工时将其删去，使该程序段有效。（2）准备功能地址“G”和数字组成的字表示准备功能，也称为G功能，见下表。G功能根据其功能分为若干个组。G功能分为模态与非模态两类。一个模态G功能被指令后，直到同组的另一个G功能被指令才无效。而非模态的G功能仅在
8、其被指令的程序段中有效。表3-2准备功能指令（续表）表3-2准备功能指令（续表）例：N10G01X250、Y320、；N11G04X100、；N12G01Z-120、；N13X380、Y400、；在这个例子的N12这条程序中出现了“G01”功能，由于这个功能是模态的，所以尽管在N13这条程序中没有“G01”，但是其作用还是存在的。（3）辅助功能地址“M”和两位数字组成的字表示辅助功能，也称为M功能，见表3-3。代代码意意义代代码意意义M00停止程序运行M06换刀指令M01选择性停止M08切削液开启M02结束程序运行M09切削液关闭M03主轴正向转动开始M32结束程序运行且返回程序开头M04主轴
9、反向转动开始M98子程序调用M05主轴停止转动M99子程序结束表3-3辅助功能指令（4）主轴转速地址S后跟四位数字，格式：S；G96是接通恒线速度控制的指令，当G96执行后，S后面的数值为切削速度。例如；G96S100表示切削速度为100m/min。G97是取消G96的指令。执行G97后，S后面的数值表示主轴每分钟转数。例如，G97S800表示主轴转速为800r/min，系统开机状态为G97指令。（5）进给功能地址F后跟四位数字，格式：F；在含有G99程序段后面，再遇到F指令时，则认为F所指定的进给速度单位为mm/r。系统开机状态为G99，只有输入G98指令后，G99才被取消。而G98为每分钟
10、进给，单位为mm/min。（6）T功能该指令用来控制数控系统进行选刀和换刀。用地址T和其后的数字来指定刀具号和刀具补偿号，例如T0202表示采用2号刀具和2号刀补。在数控车床的程序中，X、Z后面跟的是绝对尺寸，U、W后面跟的是增量尺寸。X、Z后所有编入的坐标值全部以编程原点为基准，U、W后所有编入的坐标值全部以刀具前一个坐标位置作为起始点来计算。1、快速点位移、快速点位移动G00格式：G00X（U）Z（W）；其中，X（U）、Z（W）为目标点坐标值。说明：1）执行该指令时，刀具以机床规定的进给速度从所在点以点位控制方式移动到目标点。移动速度不能由程序指令设定，它的速度已由生产厂家预先调定，即使编
11、程时设定了进给速度F，但对G00程序段无效。四、基本指令四、基本指令2）G00为模态指令，只有遇到同组指令时才会被取替。3）X、Z后面跟的是绝对坐标值，U、W后面跟的是增量坐标值。4）X、U后面的数值应乘以2，即以直径方式输入，且有正、负号之分。如右图所示，要实现从起点A快速移动到目标点C。其绝对坐标编程方式为：G00X141、2Z98、1；其增量坐标编程方式为：G00U91、8W73、4；执行上述程序段时，刀具实际的运动路线不是一条直线，而是一条折线，首先刀具从点A以快速进给速度运动到点B，然后再运动到点C。因此，在使用G00指令时要注意刀具是否和工件及夹具发生干涉，对于不适合联动的场合，两
12、轴可单动。如果忽略这一点，就容易发生碰撞，而在快速状态下的碰撞就更加危险。2、直、直线插插补G01直线插补也称直线切削，该指令使刀具以直线插补运算联动方式由某坐标点移动到另一个坐标点，移动速度由进给功能指令F来设定。机床执行G01指令时，如果之前的程序段中无F指令，在该程序段中必须含有F指令。G01和F都是模态指令。格式：G01X（U）Z（W）F；其中，X（U）、Z（W）为目标点坐标，F为进给速度。说明：1）G01指令是模态指令，可加工任意斜率的直线。2）G01指令后面的坐标值取绝对尺寸还是取增量尺寸，由尺寸地址决定。3）G01指令进给速度由模态指令F决定。如果在G01程序段之前的程序段中没有
13、F指令，而当前的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动；机床倍率开关在0%位置时，机床也不运动。因此，为保险起见，G01程序段中必须含有F指令。4）G01指令前若出现G00指令，而该程序段中未出现F指令，则G01指令的移动速度按照G00指令的速度执行。3、倒角和倒圆（G01指令的特殊用法）G01指令在编程时还有一种特殊用法，即倒角（见图3-7）和倒圆（见图3-8）。图3-7用G01指令倒角图3-8用G01指令倒圆一、制一、制订加工工加工工艺1、零件、零件图分析分析下图所示零件由阶梯状的圆柱面组成，零件的尺寸精度要求一般。从右至左，零件的外径尺寸依次增大。任任务实施施2、确定装、确定装夹方案方
14、案该零件为轴类零件，轴线为工艺基准，加工外表面用自定心卡盘夹持28mm外圆一次装夹完成加工。3、编制工制工艺文件文件加工刀具的确定见下表，加工方案的制订见后页表3-5。实训课题加工直加工直线阶梯梯轴零件名称零件名称简单阶梯梯轴零件零件图号号备注注序号刀具号刀具名称规格数量加工内容1T010190外圆车刀901用于车端面和粗、精车外圆2T0202切槽刀3mm1切断材料材料45钢零件零件图号号系系统FANUC工序号工序号操作序号操作序号工步内容（走刀路线）装夹序号T刀具切削用量转速/（r/min）进给速度/（mm/min）背吃刀量/mm主程序主程序1（1）车端面1T0101400600100（2）
15、粗车25mm、20mm、15mm外圆，留余量0、5mm1T01014006001500、52（3）从右至左精加工各面1T01018001500800、5（4）切断1T0202800401）设定编程原点，编程原点设在零件的右端面中心。2）参考程序见下表。二、二、编制数控程序制数控程序数控数控车床床程序程序卡卡编程原点程原点零件的右端面中心零件的右端面中心编写日期写日期零件名称简单阶梯轴零件图号材料45钢车床型号夹具名称卡盘等实训车间数控基地程序数1编程系统FANUC-0i程序段号程序说明O0010N20M03S600T0101；调用1号刀N30G00X30、0Z0；N40G01X-0、5F100
16、；车端面N50G01X25、5Z0F150；粗车外圆N60G01Z-62、0；N65X28、0；N70G00Z2、0；N75X20、5；N80G01Z-35、0；N85X28、0；N90G00Z2、0；N95X15、5；N100G01Z-15、0；N105X21、0；N110G00Z2、0；N120G00X15、0Z2、0S800；N130G01X15、0Z-15、0F80；精车15mm外圆N140X20、0；表3-6参考程序（续表）N145Z-35、0；精车20mm外圆N150X25、0；N155Z-62、0；精车25mm外圆N160G00X50、0Z50、0N170G00X32、0Z-63、0T0202；换用2号刀，使用2号刀补N180G01X1、0F40；切断N190G00X50、0Z50、0T0200M05；N200M02；表3-6参考程序（续表）1、零件仿真加工、零件仿真加工利用仿真软件进行加工并对程序进行修改。2、零件、零件实操加工操加工1）机床开机准备。2）输入程序。3）工件安装准备。零件的夹紧操作要注意夹紧力与装夹部位，毛坯的夹紧力可大些；对于已加工表面，夹紧力不可过大
