外轮廓零件的程序编写、加工
数控车床外轮廓加工课件
数控车床在加工复杂外轮廓零件方面具有显著优势，可以大大提高生产效率和产品质量。
案例二：不锈钢零件的加工
总结词
材料硬度高、加工难度大
详细描述
该案例以一个不锈钢零件为例，说明了数控车床在加工高硬度材料方面的优越性。不锈钢的硬度较高，加工难度较大 ，需要使用特殊的刀具和加工参数。在数控车床上，通过精确控制刀具的速度和深度，可以实现对不锈钢的高效加工 。
加工效率高
数控车床可以连续进行加工，能够有效提高 生产效率。
技术含量高
数控车床需要专业的技术人员进行编程、操 作和维护，技术含量较高。
数控车床外轮廓加工的工艺流程
装夹
将工件固定在数控车床上，确 保工件位置准确、稳定。
加工
按照程序进行加工，注意控制 加工速度和进给速度。
编程
根据零件图纸和技术要求，编 写数控程序。
加工精度概述
数控车床外轮廓加工的精度是指加工后零件的实际几何参数与理想几何参数的符 合程度，包括尺寸精度、形状精度和位置精度。
影响因素分析
影响数控车床外轮廓加工精度的因素主要包括机床误差、刀具误差、夹具误差、 测量误差、工件误差等。
表面质量及影响因素
表面质量概述
数控车床外轮廓加工的表面质量是指加工后零件表面微观几何形状误差和物理力学性能的总和，包括表面粗糙度 、表面波纹度、表面加工硬化等。
冷却方式选择
根据加工要求和刀具材料选择合 适的冷却方式，如喷雾冷却、切
削液冷却等。
润滑方式选择
根据加工要求和工件材料选择合适 的润滑方式，如切削液润滑、固体 润滑等。
冷却润滑剂选用
根据加工要求和刀具、工件材料选 用合适的冷却润滑剂，如切削液、 润滑油等。
05
端面切削循环指令G94.
采用G94指令进行加工时，切削进给速度及 背吃刀量应略小，以减小切削过程中的刀具振动。 （3）循环起点的确定 在加工外圆表面时，该点离毛坯右端面2～3mm，比毛坯直径 大1～2mm；在加工内孔时，该点离毛坯右端面2～3mm，比毛坯 内径小1～2mm。 （4）分层加工终点坐标的确定
走刀 粗加工第一刀 第二刀 第三刀 第四刀 精加工走刀 终点坐标 20.3，－2.0 20.3，－4.0 20.3，－6.0 20.3，－7.7 20.0，－8.0 程序段 G94 X20.3 Z0.2 G94 X20.3 Z0.2 G94 X20.3.Z0.2 G94 X20.3 Z0.2 G94X20.0 Z0.1
项目四
内、外轮廓加工
1．粗加工中，外圆面留0.3mm精加工余量，终点X坐标为20.3。 2．程序段中各功能字均为模态指令，在数值相同时可省略。 （5）编程实例 试用G94指令编写如下图所示工件的加工程序。
平端面切削循环的轨迹
项目四
O0001； T0101；
内、外轮廓加工
（选择1号刀并调用1号刀补）
返回循环起始点A，准备下个动作 （3）R值的确定 R1/R=A1D/AD R1 =R×(AD+AA1)/AD =-5×（15+0.75）/15 = - 5.25（mm）
G00
锥端面切削循环的工艺分析
项目四
内、外轮廓加工
重新计算R值时，应避免取近似值，防止造成锥度 误差，所以本例中循环起点取值比毛坯直径大1.5mm， 即AA1取值0.75mm。 （4）分层加工终点坐标的确定 终点Z坐标值=起点Z坐标+R值
项目四
内、外轮廓加工
二、使用单一固定循环（G90、G94）时应注意的事项
1．应根据坯件的形状和工件的加工轮廓进行适当的选择
数控加工实例比例缩放指令
如果将比例缩放程序简写成“G51； 比例缩放对固定循环中的Q值与d值无效。
〔实际加工时可通过倍率开关做适当调整〕
其中轮廓1进行放大2倍后得到轮廓2。
0表示缩放中心在坐标（0，10）处。
I表示X轴，J表示Y轴，K表示Z轴。
G90 G01 X0 Y-10 F100
G40 X-50 Y50
I表示X轴，J表示Y轴，K表示Z轴。
G41 G01 X-20 Y20 D01
其中轮廓1进行放大2倍后得在到轮编廓写2。比例缩放程序过程中，要特别注意建立刀补程序段的位置，
G41 G01 X-20 Y20 D01
如果将比例缩放刀程序补简程写成序“段G51应；写在缩放程序段内。比例缩放对于刀具半径补偿值、刀具长
G为5进1行I_缩J_放K的_ 比P_度例系补数偿。 值及刀具偏置值无效。 不能用小数点来指定该值，如P2果000将表示比缩例放比缩例放为2程倍。序简写成“G51；〞，那么缩放比例由机床系统
注意： 在比例缩放中进行圆弧插补，如果进行等比例缩放，那么圆弧半
径也相应缩放相同的比例；如果指定不同的缩放比例，那么刀具也不会画 出相应的椭圆轨迹，仍将进行圆弧的插补，圆弧的半径根据I、J中的较大 值进行缩放。
例题3： 对如下图工件进行编程，比例缩放后结果如虚线所示。
解： …… G51 X0 Y0 I2.0 J1.5 G41 G01 X-10 Y20 D01 X10 F100 G02 X20 Y10 R10 ……
取消比例缩放指令。
2、格式二
G51 X_ Y_ Z_ P_
例如，G51 X10 Y20.0 P1500; 格式中的X、Y、Z值的意义与格式一种的I、J、K值作用相同，不过是由 于系统不同，书写格式不同罢了。
数控编程理论考核
编程(40分)1.编写下图零件的精加工程序,编程原点建在左下角的上表面,用左刀补。
O0001G54G00X-10Y-10Z50T01M03S1000F80G43H01G00Z-5G41G01X20Y0D01G01Y62G02X44Y86R24G01X96G03X120Y62R24G01Y40X100Y14X0G40G01X-10Y-10G49G00Z50M05M302.如图所示的“S”字母是由直线和圆弧组成，深为2mm，宽为4mm，用Φ4的刀具，试编程。
O0002G54G00X0Y0Z50T01S500M03F100G43H01G00Z30G00X10Y15Z5G01Z-2G03X15Y10R5G01X35G03X40Y15R5G01Y20G03X35Y25R5G01X15G02X10Y30R5G01Y35G02X15Y40R5G01X35G02X40Y35R5G01Z2G00G49Z50G00X0Y0M05.M303.用Φ6的刀具铣如图所示“X、Y、Z”三个字母，深度为2mm，试编程。
工件坐标系如图所示，设程序启动时刀心位于工件坐标系的（0，0，100）处，下刀速度为50mm/min，切削速度为150mm/min，主轴转速为1000r/min，编程过程中不用刀具半径补偿功能。
O0003G54G00X0Y0Z100T01M03S1000G43H01G00Z5G00X10Y10G01Z-2F50G01X30Y40F150Z2G00X10G01Z-2F50X30Y10F150Z2G00X40Y40G01Z-2F50X50Y25F150Y10Z2G00Y25G01Z-2F50X60Y40F150Z2G00X70G01Z-2F50X90F150X70Y10X90Z2G00X0Y0G49G00Z100M05M304.如图所示，零件上有4个形状、尺寸相同的方槽，槽深2mm，槽宽10mm，未注圆角R5。
试用子程序编程。
零件加工程序的编制
工件原点
Y轴 Z轴
X轴
Z轴偏置量
Y 轴 偏 置 量
X轴偏置量
机床原点
工件原点
立式数控机床的坐标系
卧式数控机床的坐标系
51
二 坐标系
➢设定工件坐标系指令：G54 G55 G56 G57 G58 G59 G59.1 G59.2 G59.3
52
二 坐标系
图2-8 设定工件坐标系举例
53
二 坐标系
图2-9 机床坐标关系
18
二 数控机床的编程方法
自动编程： 定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程 系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算 机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序。 适用： ① 形状复杂的零件 ② 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数 千个孔的零件） ③ 虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲 线轮廓的计算）
9
一 数控机床程序编制的内容和步骤
铣内圆轮廓，路线为1→A→2→3（偏心圆）→B→4（工件轮廓）→B→5 （偏心圆）→C→6→1。
非圆曲线平面轮廓的铣削同样要切入和切出延伸。
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一 数控机床程序编制的内容和步骤
铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿 零件轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮 廓两几何元素的交点处。
Δ c为圆整误差，它表示在编程中，因数据处理、小数圆整而 产生的误差，为减小误差值，一般采用“累计进位法”代替传统的四舍 五入法，可避免产生累积误差。
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一 数控机床程序编制的内容和步骤
(二)数学处理 先建立一个工件坐标系，根据图纸的要求，计
算出刀具的运动轨迹。 (三)编写零件程序清单
加工路线和工艺参数确定后，编写程序清单。 (四)程序输入
《数控编程技术》作业2参考答案
《数控编程技术》作业2参考答案第4章基本功能指令的编程方法一、填空题1、用于控制开关量的功能指令是_______M_______。
2、T0400的含义是____取消4号刀补_________。
3、采用恒线速度控制车削带锥度的外圆时，若线速度为200米/分钟，最高转速限定在1300转/分钟，正确的编程格式为_____f200 f1300____________。
4、直线进给率的单位为______mm/min___________；旋转进给率的单位为__________r/min_______。
5、只有当机床操作面板上的“选择停止键”被按下，才能生效的暂停指令是__M01_______。
二、选择题1、G96 S150 表示切削点线速度控制在（c）。
（A）150 m/min （B）150 r/min（C）150 mm/min（D）150 mm/r2、程序结束，并返回到起始位置的指令是（d）。
（A）M00（B）M01（C）M02（D）M303、（）。
（A）M00（B）M01（C）M02（D）M304、当执行M02指令时，机床（b）。
（A）进给停止、冷却液关闭、主轴不停（B）主轴停止、进给停止、冷却液关闭，但程序可以继续执行（C）主轴停止、进给停止、冷却液未关闭、程序返回至开始状态（D）主轴停止、进给停止、冷却液关闭、程序结束三、判断题1、恒线速控制的原理是当工件的直径越大，进给速度越慢。
（对）2、有些车削数控系统，选择刀具和刀具补偿号只用T指令；而铣削数控系统，通常用T指令指定刀具，用D、H代码指定刀具补偿号。
（对）3、用M02和M30作为程序结束语句的效果是相同的。
（错）四、简答题1、指令M00和M01有什么相同点？区别是什么？1. M00:程式停止.程式自動執行時.當執行到M00時,機台將停止執行下一動作。
2. M01:選擇性程式停止.與M00功能相同:當面板功能鍵打開.程式執行到M01時會停止,如功能鍵不打開則不執行。
任务6 具有非圆曲线轮廓的零件加工编程与操作第2版(FANUC)
能 报
4.手动安装φ20mm粗加工两刃立铣刀至主轴。
国
5.用铣刀直接对刀，将X、Y对刀值输入G54地址，设置工件坐标系零点偏置 值，G54地址中的Z地址须为0。在每把刀的刀补界面输入Z对刀值及刀具半径补偿
值。工件坐标系的原点设在工件上表面的对称中心。
1166
四、任务实施
勤 学
（二）零件加工
苦
6.输入程序，并反复检查。检查无误后，自动状态下进行外轮廓粗加工。
勤 学 苦 练
技 能
任务六 具有非圆曲线轮廓的零件
报
加工编程与操作
国
11
一、任务导入
勤 （一）任务描述
学
使用FAUNC系统数控铣床，对如图2-40所示的非圆曲线
苦
练
类零件进行编程及加工。
技 能 报 国
图2-40 二维椭圆零件
22
一、任务导入
勤
学 （二）知识目标
苦 1.掌握FANUC数控系统宏指令的使用与编程。 练 2.掌握FANUC数控系统条件转移或循环语句在非圆曲线轮廓编
抬刀，取消刀具长度补偿，回到机床原点
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四、任务实施
勤 （一）编写零件加工程序
学
表2-37 加工主程序
苦
N80 M00;
（机床动作暂停，手工装φ20mm 三刃立铣刀）
练
N90 M03 S500 G00 X62. Y5.; （设置T2主轴转速，快移至加工定位点，）
N100 G01 G43 Z5. F1000 H02; 带入刀具长度补偿，下移至工件上5mm处
练
7.粗加工完毕后，机床暂停，手动测量工件，如数据与理想状态相符，则不
需修改精铣刀刀补值。
数控车床加工工艺编程-外圆的加工
而在数控车床加工，由于是程序加工，我们 可以使用的加工步骤是：第一步，粗加工整个外 轮廓，程序一次走刀完成零件外轮廓形状的粗加 工，包括外圆、台阶面和倒角；第二步，精加工 整个外轮廓，直接沿轮廓形状一次走刀完成。从 以上分析可以看出，数控车床批量加工零件时， 尺寸统一性好，生产效率高，生产劳动强度低。 今天我们对照零件图纸，给大家介绍一下在数控 车床上外圆的加工，步骤如下：
（4）工卡量具：游标卡尺0.02mm/ （0～150）mm，钢直尺0～150mm
三、指令的选择：
车削两端面可以用手动或手轮方式 加工，顺便可以完成Z向对刀。但车削台 阶时很多指令都能加工该图纸上的外圆、 台阶和倒角，如G00配合G01指令，或 G90 指 令 ， 再 或 者 G71 指 令 配 合 G70 指 令。固定循环指令和复合循环指令虽好， 但刚开始学就用复合指令不好理解，编 程加工容易出错，而用简单的单运动指 令能更好的建立空间想象能力，以后学 习复合指令就容易多了。
三、指令的选择：
前面，我们已经学过了G00和G01 指令的编程，只站在了理论和仿真层面， 那么我们今天就选用用它来完成该零件 图的加工。回顾这两个指令格式如下：
G00X（U） Z（W） ；
G01X（U） Z（W） F
三、指令的选择：
说明： 这两个指令均为模态指令。凡接 触零件和加工零件时都用G01指令，凡 不接触零件和空进退刀时则用G00指令。
一、识图：
零件总长为80mm，左端外圆为不 加工表面，右端为 Ф44和Ф41的外圆， 表面粗糙度均为Ra1.6,其余表面为Ra3.2， 端面倒角C1.5，台阶处倒角C1。
二、工艺分析：
1、加工步骤 （1）装夹工件左端，伸出约40mm
长。 （2）用端面车刀，先车削平右端面。 （3）对90°车刀，编辑两个外圆表
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1、外轮廓零件的程序编写、加工
例1、如图所示零件，已知材料为45钢，毛坯为150×120×30，试编写零件的加工程序。
【分析】
1．根据图样要求、毛坯，确定工艺方案及加工路线
1）以毛坯的底面和侧面为定位基准，用通用台虎钳夹紧工件前后两侧面（宽度），并将台虎钳固定于铣床工作台上。
2）选用平底立铣刀，一次切深5mm，直接加工工件的轮廓外形。
3）采用G41加工方式，有利于保证侧面表面粗糙度。
4）起刀点在工件轮廓左下角下方，并在轮廓外面建立刀补；抬刀点在轮廓左下角左边，并在轮廓外面取消刀补。
刀具在正式加工工件在轮廓时，不允许建立或撤消刀补。
最
好在工件轮廓的延长线上（本例以左下角为起刀点）
2．选择机床设备
根据零件图样要求，选用VMC－600型数控立式铣床。
3．选择刀具与参数
现采用Ø 8－Ø20的平底立铣刀皆可，现在选用Ø10立铣刀，并把该刀具的半径输入刀具半径补偿参数表中。
4．确定切削用量
主轴转速：n＝1000V/πD （V表示刀具切削速度。
高速钢刀具一般取20m/s；硬质合金刀具一般50-100m/s，具体还应考虑被加工材料的切削性能）
进给速度：F＝f z Zn （f z表示每齿进给量；Z表示齿数；n表示转速）
切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
5．确定工件坐标系
在XOY平面内选择工件对称中心为工件原点，Z方向选择工件上表面为工件原点，建立工件坐标系（编程坐标系）。
（将X、Y、Z坐标值均输入到G54中去，直接调用G54中的X、Y、Z值）
6．编写程序
按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。
该工件的加工程序如下（该程序用于VMC－600型数控铣床/加工中心）：
O5001；（程序名）
N10 G80 G40 G49 G69 G50 G15 G21；（取消所有固定循环功能，并采用公制mm编程）N20 G00 G90 G54 X0 Y0；（绝对编程，调用G54坐标，刀具快速走到编程原点）
N30 M03 S600；（启动主轴）
N40 G00 X-65 Y-85；（快速到达起刀点）
N50 G00 Z10；（刀具快速下到工件表面10mm处）
N60 G01 Z-5 F100；（按指定速度到达5mm切深处）
N70 G01 G41 X-65 Y-70 D01 F100；（按指定速度从1点切削进给到2点，并在
从1点到2点的过程中建立刀具半径补偿左补偿）N80 G01 X-65 Y50 F80；（3点）
N90 G01 X65 Y50；（4点）
N100 G01 X65 Y-50；（5点）
N110 G01 X-85 Y-50；（6点）
N120 G01 G40 X-100 Y-50；（按指定速度从6点切削进给到7点，并在
从6点到7点的过程中撤消刀具半径补偿）N130 G00 Z100；（快速抬刀至100mm处）
N140 M30；（程序结束，光标并返回程序起始处）
注上图中，虚线表示刀具在移动过程中的刀具中心轨迹线。