情景二 任务一 简单阶梯轴加工
任务1简单阶梯轴的加工
复习导入
1.什么是工件坐标系？
复习导入
1.什么是工件坐标系？
又称编程坐标系，是编程人员为方便编写数控程 序建立的坐标系，一般建在工作上或零件图样上
复习导入
2.什么是刀位点？
复习导入
2.什么是刀位点？
数控车床上表示刀具位置的点。
复习导入
3.外圆车刀的对刀方法。
复习导入
3.外圆车刀的对刀方法。
半精车余量的前提下，尽可能选择较大背吃刀量。 精加工、半精加工余量较小，常一刀车削完成。 数控车削所留精车、半精车余量比普通车削加工 小一些，常取0.1～0.5mm（单边）。
（2）进给量f
进给量是指工件旋转一周，车刀沿进给方
向移动的距离(mm/r)，每转进给量f；
粗车进给量取0.2～0.8mm/r，
[知识目标]
1.掌握G00、G01指令及其应用。
2.掌握米制、英制输入单位指令及其应用。 3.理解直径编程及基点的含义。 4.掌握简单阶梯轴加工工艺制定方法。 5.会编写外圆面、台阶面与端面加工程序。
[技能目标]
1.熟练掌握工件、刀具。 2.熟练数控机床基本操作。 3.掌握零件的单段加工方法。
[情感目标]
粗车外圆，应先车削大直径外圆，后车削小 直径外圆，避免一开始加工就明显降低工件 的刚度，引起弯曲变形和振动，同时可均分 背吃刀量，如图2-6所示。
图 2-6 粗车外圆路径 图2-6 粗车外圆路径
精车路径
图2-7 精车外圆路径
表 2-2 常见测量外圆、长度量具特点及应用 量具种类 量具图样 精度及应用 测量精度为 0.02mm，是常用的外圆直径及长 游标卡尺 度测量量具， 此外还有带表游标卡尺和数显游标卡 尺测量精度较高
简单阶梯轴数控车削编程学生工作页
学生工作页班级组长：组员：科目任务名称：日期1. 任务描述如图1，编写阶梯轴的数控加工程序。
技术要求1. 一般线性尺寸公差按GB/T1804-m确定。
2. 毛坏尺寸φ45×80，端面已车平。
3. 零件不切断。
阶梯轴比例材料数量1:1 45# 1 图12. 讨论加工方法（学生分组回忆、讨论）从“工艺路线，装夹方法，主轴转速，吃刀量，进给速度，倒角方法，刀具选择”等方面进行讨论。
3. 编写数控编程的准备工作，分析图样，确定加工工艺、设备、装夹、工艺路线、刀具、切削用量，填写数控加工工序卡零件名称阶梯轴零件图号车间材料毛坯尺寸夹具使用设备工步号工步内容刀具号刀具规格R(mm) 主轴转速n(r/min)进给量f(mm/r)背吃刀量a p(mm)备注123编制审核批准日期共1页第1页4.编写数控加工程序（重点，教师讲解，突出G00、G01指令的用法，）5、学习总结（1）课堂中遇到的问题：序号遇到的问题解决方法1 □老师指导□同学帮助□自我学习□待解决2 □老师指导□同学帮助□自我学习□待解决3 □老师指导□同学帮助□自我学习□待解决（2）数控编程三大步：序号步骤备注1236、小组感想总结7、作业：程序阅读练习（课后作业）：以下程序是某零件数控车削加工的完整程序。
根据程序，在坐标纸上描绘走刀路线图，并且找出部分工艺数据填表。
（1）数控程序O1002;N100 T0101 M03 S600; N102 G50 X50 Z50;N104 G0 X41 Z2;N106 G1 Z-45 F150;N108 X45;N110 G0 Z2;N112 X36;N114 G1 Z-24.8;N116 X45; N118 G0 X50 Z50; N120 T0202 S800; N122 G0 X35 Z2; N124 G1 Z-25 F80; N126 X36.5;N128 X40 W-1.5; N130 Z-45;N132 X46;N134 G0 X50 Z50; N136 M30;（2）走刀轨迹（3）由程序分析加工工艺主轴转速刀号背吃刀量进给速度粗车精车。
项目二简单阶梯轴零件的编程与加工
(二) 实例
如图所示，设零件各表面已完成粗加工，试分别用绝对坐标 方式和增量坐标方式 编写G00，G01程序段。 绝对坐标编程： G00 X18 Z2 A-B
G01 X18 Z-15 F50 B-C G01 X30 Z-26 G01 X30 Z-36 G01 X42 Z-36 C-D D-E E-F
功能互锁，状态保持
（1）程序停止M00：M00也可写为M0，执行M00指令后，程序 运行停止，显示“暂停”字样，按循环启动键后，程序继续运行。 （2）程序结束M02: M02也可以写成M2，在自动方式下，执行 M02指令，当前程序段的其它指令执行完成后，自动运行结束， 光标停留在M02指令所在的程序段，不返回程序开头。若要再次 执行程序，必须让光标返回程序开头。 (3)程序运行结束M30: 在自动方式下，执行M30指令，当前程 序段的其它指令执行完成后，自动运行结束，取消刀尖半径补偿， 光标返回程序开头。（是否返回程序开头由参数决定） （4）主轴功能M03/M04//M05: M03用于机床主轴顺时针方向旋 转（CW）,一般称为正转。M04用于机床主轴逆时针方向旋转 （CCW）,一般称为反转。M05指令表示主轴停转。 （5）M98/M99子程序调用: M98被规定为子程序调用指令，当 调用的子程序结束返回其主程序用M99。
2
2
或增量方式： G00 U-22.W-23.；
25
功能
二、直线插补指令（G01）
G01代码用于刀具直线插补运动。 G01指令使刀具以一定的进 给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。因此G00指令可 以加工圆柱、圆锥面，倒角、端面、切槽等形状。 (一) 指令格式 G01 X（U）_ Z（W）_ F 式中：X、Z：为绝对编程时目标点在工件坐标系中的坐标； U、W：为增量编程时目标点坐标的增量； F：进给速度。进给速度有两种表示方法，一种是每分钟进给， 单位mm/min,另一种是每转进给，单位mm/r. 实际进给速度等 于速度F于进给速度修调倍率的乘积。
情境1数控车削加工阶梯轴类零件-PowerPoint
1）工艺结构及精度 分析。
本例工件由Φ 35圆 柱段、Φ 14圆柱段、 Φ 20 圆柱段、圆锥台、 球面、倒圆及倒角组成。 尺寸公差等级为8级、 同轴度公差为7级、表 面粗糙度为3.2um。
2）零件装夹方案分析。
采用三爪卡盘装夹方法。
3）加工刀具选择。
刀具号 T01 T02
规格 93外圆粗车刀 93外圆精车刀
刀采具用号三爪卡盘装夹方法规。格
数量
3）加T工01 刀具选择。93外圆粗车刀
1
T02
93外圆精车刀
T03
切断刀（宽10mm）
1
4）工序卡
1）建立工件坐标系。
把工件右端面的轴心处作为工件原点，并以此 为工件坐标系编程。
2）基点与节点计算。 3）程序编制。
编程并填写加工程序单
模拟加工步骤见仿真视频
任务1 数控车削加工短轴
1. 零件图样 如图所产纲领：单件。
2）Φ 40 mm硬铝棒料 3）选用机床为FANUC 0i系统CK6140型数
控车床。 4）时间定额：编程时间20min；
实操时间40min。
3. 工作要求
1）工件经加工后，各尺寸符合图样要求。 2）工件经加工后，配合件要求符合图样要求。 3）工件经加工后，表面粗糙度符合图样要求。 4）正确执行安全技术操作规程。 5）按企业有关文明生产规定，做到工作地整 洁，工件、工具摆放整齐。
1. 切削液的种类
（1）水溶液（2）乳化液（3）合成切削液 （4）切削油（5）极压切削油（6）固体润滑剂
2. 切削液的选用
（1）根据加工性质选用 （2）根据工件材料选用 （3）根据刀具材料选用
完成下列任务：
(1)请记录机床操作流程。 (2)使用尺寸为Φ40mm硬铝棒料进行如下图所示 零件的加工。
情景二任务一简单阶梯轴加工
任务一简单阶梯轴加工【知识目标】1.掌握数控机床的编程规则。
2.掌握数控加工程序开始与结束一般指令。
3.掌握用G00和G01指令加工阶梯轴的编程方法。
【能力目标】1.掌握外圆加工刀具的选用、安装方法。
2.阶梯轴的加工方法。
3.数控机床的自动运行方法。
一、学习任务如图2.1.1所示的阶梯轴零件，已知材料为45钢，毛坯尺寸为φ28×100。
要求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。
a)零件图b)实体图图2.1.1 阶梯轴类零件二、任务相关知识（一）轴类零件的装夹要求车削加工前，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、数量的不同，可采用不同的装夹方法。
1、在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘(如图2.1.2所示)的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，装夹—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。
三爪自定心卡盘有正爪、反爪两种形式，反爪用于装夹直径较大的零件。
2、在四爪单动卡盘上装夹四爪单动卡盘(如图2.1.3所示)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。
四爪单动卡盘的卡爪可装成正爪或反爪，反爪用于装夹较大的零件。
图2.1.2 三爪单动卡盘图2.1.3 四爪单动卡盘3、用双顶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，采用双顶尖装夹的方法，如图2.1.4所示。
用双顶尖装夹零件方便，无需找正，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2.1.4 双顶尖装夹零件图2.1.5一夹—顶装夹零件4、用一夹—顶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—端用顶尖顶住的装夹方法，如图2.1.5所示。
阶梯轴类零件的车削加工
5.能使用三爪卡盘正确装夹该零件。
6.能处理现场简单编程、操作、加工技术问题。 7.能对数控车床进行常规日常维护。 8.能对阶梯轴类零件进行初步评价及分析。 9.具有良好的职业综合素养和工作态度。
生产类型、 定位基准
制定工艺方案
小组讨论，教师引导学生决策意见并填写卡片，见表1-2。
表1-2 加工顺序卡片
工步 序号 工步内容 确定理由 车平端面，建立 长度基准，保证 工件长度要求。 车削完的端面在 后续加工中不需 再加工。
1.2确定加工顺序：
量具选用
名称 量程
备注
1
车端面
0.02mm 游标卡 尺
数控车削编程与操作加工
南通航院职业技术学院-数控教研室
学习情境1—阶梯轴类零件的车削加工 第一部分：工作任务描述 第二部分：学习情境教学设计
南 通 航 运 职 业 技 术 学 院
数控教研室
第一部分：要求职业能力
1.能操作数控车床。 南 通 航 运 职 业 技 术 学 院
2.能在数控车床上完成阶梯轴类零件的加工。
2.编制程序、仿真操作加工
3.实际操作加工
4.零件检测 5.学习评价
数控教研室
学习环节一：制定工艺方案
南 通 班级学号 姓名 成绩 航 单位名称 南通航院 运 职 阶梯轴练 C01业 零件名称 零件名称 材料 铝 01 习件 技 分析内容 分析理由 术 该零件的加工面由端面、外圆柱面、倒角面、圆锥面 学 形状、尺寸大 组成。形状比较简单，是较典型的短轴类零件。因此， 院
数控教研室
第二部分：学习情境教学设计
项目一：阶梯轴加工共32页
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
简单阶梯轴加工教学设计
简单阶梯轴加工教学设计Revised as of 23 November 2020《简单阶梯轴加工》教学设计教学设计说明本课题是学生刚刚接触零件程序编写及零件自动加工，故对零件精度方面没有要求，只要求学生做出零件外形轮廓即可。
教学中为保证学生能自动加工出图示零件，必须掌握常用指令G00、G01等应用，会安排切削工艺，编写零件加工程序，因此，常用G00、G01等指令，零件程序的编写为本课题理论部分教学重点，技能学习重点为掌握单段加工方法及自动加工方法。
为解决本课题重点、难点，在教学方法和组织过程中，根据不同情况采用不同教学方法和教学手段进行教学；编程指令及应用采取以讲授为主，辅以课件动画演示；分层加工工艺过程采用加工录像或动画演示；编写数控程序以教师讲解，学生模仿、讨论、训练，教师引导的形式，以培养学生能力。
技能学习主要采用动作示范，也可以录像或仿真进行辅助教学。
教学中还应注意学生对刀练习，工件、刀具装夹练习的正确性及熟练程度，加工准备工作中应随时强调动作规范及安全操作等注意事项。
板书设计课题一简单阶梯轴加工【明确学习目标】课题零件图(见附图)一、知识学习（一）程序指令1．顺序号指令（程序段号）2．进给功能指令地址：F，功能表示刀具加工时进给速度。
3．辅助功能指令地址：M。
M00～M99，前置的0可省略。
功能：表示机床辅助功能的接通和断开。
4．准备功能指令地址：G。
G00～G999。
功能：建立机床控制系统工作方式的一种命令。
5．刀具快速定位指令（G00）（1）指令功能：指刀具以机床规定的速度（快速）从所在位置移动到目标点。
（2）指令格式：G00 XZ；6．直线插补指令（G01或G1）（1）指令功能：刀具以进给功能F下编程的进给速度沿直线从起始点加工到教学实践教学环节与主要内容具体教学目标教学活动【复习导入】（学时分配：10mi n）复习内容：1.外圆、端面对刀方法；2.机床坐标系与工件坐标系；3.工件、刀具装夹方法及要领。
2-2 简单阶梯轴零件数控加工(1)
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
四、数控程序的编制 7、辅助功能（M功）能
功能：控制机床或系统的开关功能的一种命令。
格式：M□□ （从M00～M99共100种）
常用指令： M03——主轴正转；M04——主轴反转；M05——主轴停止； M08——切削液开；M09——切削液关；M30——程序结束。 M00、M01、M02？
F0.3；
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
●刀架 ●床身 ●主轴箱
●高精度导轨 ●滚珠丝杠 ●床座 ●尾座
任务二：简单阶梯轴零件数控加工 二、数控车床的加工范围
车外圆 切槽
车端面
切断
车型面
车螺纹
钻孔 车内孔 车锥面
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
三、数控车床的加工对象
结合数控车削的特点，与普通车床相比，数控车床适合于车削具有以 下要求和特点的回转体零件。 （1）轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件
❖ 绝对编程：X35.0 Z40.0； ❖ 相对编程：U20.0 W-60.0；
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
五、数控编程规则
4、直径编程与半径编程 当地址X后坐标值是直径时，称直径编程；当地址X后的坐标值是半
径时，称半径编程。由于回转体零件图纸上标注的都为直径尺寸，所以在 数控车床编程时，我们常采用的是直径编程。
2、米制、英制编程G21/G20
FANUC系统采用G21/G20来进行米、英制的切换。 G21表示米制，G20表 示英制
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
五、数控编程规则
3、绝对坐标与增量坐标 FANUC系统直接以地址符X、Z组成的坐标功能字表示绝对坐标，而用地址符U、 W组成的坐标功能字表示增量坐标。绝对坐标地址符X、Z后的数值表示工件原 点至该点间的矢量值，增量坐标地址符U、W后的数值表示轮廓上前一点到该点 的矢量值。
任务1 阶梯轴类零件加工2
任务1 阶梯轴类零件加工2、工作任务按工艺完成图1-1所示阶梯轴加工。
图1-1 阶梯轴 3、相关实践知识 轴类零件是机械结构中用于传递运动和动力的重要零件之一，其加工质量直接影响到机械的使用性能和运动精度。
轴类零件的主要表面是外圆，车削是外圆加工的主要方法。
3.1 选择车刀、车床和工件安装方式3.1.1车刀类型与选用（1）车刀的类型；车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具，它可在各种类型的车床上加工外圆、内孔、倒角、切槽与切断、车螺纹以及其它成形面。
车刀的类型很多，既可按用途可分，也可按刀具材料，还可按结构分。
按用途可大致分：偏刀——以90°偏刀居多，如图1-2a ，用来车削外圆、台阶、端面。
由于主偏角大，，切削时产生的背向切削力小，故很适宜车细长的轴类工件弯头刀——以45°弯头刀最为常见，如图1-2b ，用来车削外圆、端面、倒角。
完成上述加工表面不需转刀架，也不用换刀，可减少辅助时间，提高生产效率。
切断刀（切槽刀）——如图1-2c ，用来切断工件或在工件上加工沟槽。
镗刀——如图1-2d ，用来加工内孔。
圆头刀——如图1-2e ，用来车削工件台阶处的圆角和圆弧槽。
螺纹车刀——如图1-2f ，用来车削螺纹。
除此之外，还有端面车刀、直头外圆车刀和成形车刀等等。
技术要求调质处理HBS217～255。
零件名称：传动轴 材料45生产类型：小批图1-2车刀种类按材料分：整体式高速钢车刀——如图1-3，这种车刀刃磨方便，刀具磨损后可以多次重磨。
但刀杆也为高速钢材料，造成刀具材料的浪费。
刀杆强度低，当切削力较大时，会造成破坏。
一般用于较复杂成形表面的低速精车。
硬质合金焊接式车刀——如图1-4所示，这种车刀是将一定形状的硬质合金刀片钎焊在刀杆的刀槽内制成的。
其结构简单，制造刃磨方便，刀具材料利用充分，应用十分广泛。
但其切削性能受工人的刃磨技术水平和焊接质量影响，且刀杆不能重复使用，材料浪费。
《简单阶梯轴加工》教学设计
《简单阶梯轴加工》教学设计板书设计（三）编写数控加工程序二、技能学习（一）加工准备（二）对刀（三）空运行及仿真（四）零件自动加工及精度控制方法地址：M MOO 〜M99，前置的 0 可省略。
功能：表示机床辅助功能的 接通和断幵由PLC 控制，常法那 克与西门子系统辅助功能指令 有：4. 准备功能指令地址：G GO （〜G999,前置的0 可以省略不写，女口 G02与G2含义 相同。
功能：建立机床控制系统工作的大小，数控车床进给速度单位 3.掌握常用M 为mm/r ，数控铣床进给速度单位 指令功能及 为 mm/min 。
使用。
例: N10 G01 X20 Z-10 F0.2 ; 4.理解G 指 表示刀具进给速度为 0.2mm/r令含义。
（毫米/转）。
5.掌握G 指 3.辅助功能指令令使用情况。
教师：示例、分析。
学生：回答。
教师：出示M 指令表2 -2 ,学生：记牢表中指令 含义。
教师：讲解。
学生：听讲教师：分析G 指令使用说明，图2-3车刀快速移动安全距离9.掌握G01教师：讲授。
6.直线插补指令(G01或G1) 指令格式及学生：听讲。
(1)指令功能：刀具以进给功能应用。
教师：出示例题。
F下编程的进给速度沿直线从起10.理解G01学生：分析、讨论并始点加工到目标点。
指令使用注完成例题。
(2 )指令格式：G0 1意事项。
教师：分析。
X Z F ; 学生：听讲其中X、Z为目标点坐标；F为进给速度。
例：如图2-3 ,刀具从P点，车削© 30外圆，编写程序。
解：刀具从P点只能快速移动至A点，坐标为(4，30)，Z 方向留安全距离，然后直线加工到B点，B点坐标为(-45, 30)o 加工程序为：N10 G00 X30 Z4 ;N20G01 X30 Z-45 F0.2 ;(3)指令使用说明1) G01用于直线切削加工，必须给定刀具进给速度，且程序中只能指定一个进给速度。
要求不高，选用游标卡尺测量。
阶梯轴加工讲解
主轴转速S1000r/min，进给速度F0.1mm/r，背 吃刀量为0.25mm；
取工件的右端面的中心点为工件坐标系原点。
3、图形的数 学处理
计算图中M、A、 B、C、D、E、F、P 各点坐标：
M(0,5)、O(0,0) 、A(16,0)、B(20,-2)、C(20,26) 、D(26,-26) 、E(30,-28) 、 F(30,-40) .
另外:由于切槽时,常出现槽底不光滑的现象,此时可用 到G04暂停指令,令刀具在槽底作短暂停留,可有效提 高槽底质量。其指令格式为：
G04 X(U) (P)____
说明:暂停时间的长短可以通过地址X(U) (P) 来指定。 其中P后面的数字为整数，单位是ms；X(U)后面的 数字为带小数点的数，单位为s。
3.5 基本编程指令
任务一 ：阶梯轴加工（G01指 令的应用）
教学内容
1、通过分析零件图，制定零件的加工工艺并 编写简单的阶梯轴加工程序
2、自己动手，训练编写简单阶梯轴零件的程 序
教学目标
1、学会分析零件图，制定相关的工艺 2、掌握编写加工简单的阶梯轴零件程序
的方法
数控程序的编写法宝：
1、确定加工零件所需的走刀轨迹
快速定位到槽左
侧位置,准备切槽
G1 X16. F0.06； 切槽到相应深 度至P点
G4 X0.2；
在槽底暂停2秒
G0 X35.0；
沿X方向快速退刀
G0 Z－44.0； 沿Z方向快速定位
G01 X0 F0.06； 切断
G0 X40.；
沿X方向快速退刀
G0 X100. Z200.；沿X、Z方向快 速退刀
简单阶梯轴加工教学设计
简单阶梯轴加工教学设计Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#《简单阶梯轴加工》教学设计教学设计说明本课题是学生刚刚接触零件程序编写及零件自动加工，故对零件精度方面没有要求，只要求学生做出零件外形轮廓即可。
教学中为保证学生能自动加工出图示零件，必须掌握常用指令G00、G01等应用，会安排切削工艺，编写零件加工程序，因此，常用G00、G01等指令，零件程序的编写为本课题理论部分教学重点，技能学习重点为掌握单段加工方法及自动加工方法。
为解决本课题重点、难点，在教学方法和组织过程中，根据不同情况采用不同教学方法和教学手段进行教学；编程指令及应用采取以讲授为主，辅以课件动画演示；分层加工工艺过程采用加工录像或动画演示；编写数控程序以教师讲解，学生模仿、讨论、训练，教师引导的形式，以培养学生能力。
技能学习主要采用动作示范，也可以录像或仿真进行辅助教学。
教学中还应注意学生对刀练习，工件、刀具装夹练习的正确性及熟练程度，加工准备工作中应随时强调动作规范及安全操作等注意事项。
板书设计课题一简单阶梯轴加工【明确学习目标】课题零件图(见附图)一、知识学习（一）程序指令1．顺序号指令（程序段号）2．进给功能指令地址：F，功能表示刀具加工时进给速度。
3．辅助功能指令地址：M。
M00～M99，前置的0可省略。
功能：表示机床辅助功能的接通和断开。
4．准备功能指令地址：G。
G00～G999。
功能：建立机床控制系统工作方式的一种命令。
5．刀具快速定位指令（G00）（1）指令功能：指刀具以机床规定的速度（快速）从所在位置移动到目标点。
（2）指令格式：G00 XZ；6．直线插补指令（G01或G1）（1）指令功能：刀具以进给功能F下编程的进给速度沿直线从起始点加工到目标点。
教学实践教学环节与主要内容具体教学目标教学活动【复习导入】（学时分配：10mi n）复习内容：1.外圆、端面对刀方法；2.机床坐标系与工件坐标系；3.工件、刀具装夹方法及要领。
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任务一简单阶梯轴加工【知识目标】1.掌握数控机床的编程规则。
2.掌握数控加工程序开始与结束一般指令。
3.掌握用G00和G01指令加工阶梯轴的编程方法。
【能力目标】1.掌握外圆加工刀具的选用、安装方法。
2.阶梯轴的加工方法。
3.数控机床的自动运行方法。
一、学习任务如图2.1.1所示的阶梯轴零件，已知材料为45钢，毛坯尺寸为φ28×100。
要求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。
a)零件图b)实体图图2.1.1 阶梯轴类零件二、任务相关知识（一）轴类零件的装夹要求车削加工前，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、数量的不同，可采用不同的装夹方法。
1、在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘(如图2.1.2所示)的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，装夹—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。
三爪自定心卡盘有正爪、反爪两种形式，反爪用于装夹直径较大的零件。
2、在四爪单动卡盘上装夹四爪单动卡盘(如图2.1.3所示)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。
四爪单动卡盘的卡爪可装成正爪或反爪，反爪用于装夹较大的零件。
图2.1.2 三爪单动卡盘图2.1.3 四爪单动卡盘3、用双顶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，采用双顶尖装夹的方法，如图2.1.4所示。
用双顶尖装夹零件方便，无需找正，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2.1.4 双顶尖装夹零件图2.1.5一夹—顶装夹零件4、用一夹—顶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—端用顶尖顶住的装夹方法，如图2.1.5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，能承受较大切削力，故应用广泛。
5、工件装夹的原则（1）用三爪自定心卡盘装夹工件时，若工件直径<=30mm，其悬伸长度应不大于直径5倍，若工件直径>30mm，其悬伸长度应不大于直径的3倍。
（2）当工件长度较长或很长，为增加工件的刚性，防止在车削过程中产生振动、崩刀等，需采用一夹一顶或使用跟刀架。
（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的外形较复杂的工件（如壳体）可采用花盘。
（二）加工顺序的确定数控车削加工顺序一般按照下列两个原则来确定。
1、先粗后精原则所谓先粗后精，就是按照粗车→半精车→精车的顺序，逐步提高加工精度。
粗车可在较短时间内将工件表面上的大部分加工余量切掉。
一方面提高加工效率，另一方面使精车的加工余量均匀。
如粗车后所留余量的均匀性满足不了精车加工的要求，则应安排半精车。
为保证加工精度，精车时，要按照图样尺寸一刀出零件轮廓。
2、先近后远原则这里所指的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离而言的。
离对刀点远的部位后加工，可以缩短刀具的移动距离，减少空行程时间。
对于车削而言，先近后远还有利于保持零件的刚性，改善切削条件。
（三）走刀路线的确定精加的走刀路线基本上是沿其零件轮廓顺序进行的。
因此重点在于确定粗加工及空行程的走刀路线。
1、最短空行程路线图2.1.6（a）所示为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况，其对刀点A设置在较远的位置，是考虑到加工过程中需方便换刀，同时，将起刀点与对刀点重合在一起。
按三刀粗车的走刀路线安排：第1刀为A→B→C→D→A：第2刀为A→E→F→G→A：第3刀为A→H→I→J→A。
a）起刀点与对刀点重合时b）起刀点与对刀点分离时图2.1.6 最短行程路线示意图图2.1.6（b）所示则是将起刀点与对刀点分离，并设于B点位置，仍按相同的切削有量进行三刀粗车，其走刀路线安排：对刀点A到起刀点B的空行程为A→B；第1刀为B→C→D→E→B；第2刀为B→F→G→H→B；第3刀为B→I→J→K→B；起刀点B到对刀点A的空行程B→A。
显然，图2.1.6（b）所示的走刀路线短。
2、大余量毛坯的切削路线图2.1.7（a）所示为车削大余量工件走刀路线。
在同样的背吃刀量情况下，按图2.1.7（a）所示的1—5顺序切削，使每次所留余量相等。
按照数控车床加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用顺毛坯轮廓进给的走刀路线，如图2.1.7（b）所示。
a）阶梯车削法b）顺毛坯轮廓车削法图2.1.7 大余量毛坯的切削路线（四）数控车床编程基础数控车床的主要编程特点如下：(1) 在一个程序段中，可以采用绝对值编程(用X、Z表示)、增量值编程(用U、W表示)或者二者混合编程。
(2) 直径方向(X方向)用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附方向符号(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。
（五）程序的结构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，长期以来如表2.1.1的排列方式已经成为大家都认可的方式：表2.1.1排列方式N- G- X- Y- Z- ····F- S- T- M- LF行号准备功能位置代码进给速度主轴转速刀具号辅助功能行结束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，取最后一个有效。
(1)行号Nxxxx 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，超过后从再从1开始。
选择跳过符号“/”，只能置于一程序的起始位置，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，如在开冷却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，而正式加工时使其有效。
(2)准备功能地址“G”和数字组成的字表示准备功能，也称之为G功能，见表2.1.2。
G功能根据其功能分为若干个组，在同一条程序段中，如果出现多个同组的G功能，那么取最后一个有效。
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功能仅在其被指令的程序段中有效。
例：……N10 G01 X250. Y320.N11 G04 X100N12 G01 Z-120.N13 X380. 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。
表2.1.2 准备功能指令(3)辅助功能地址“M”和两位数字组成的字表示辅助功能，也称之为M功能。
见表2.1.3。
表2.1.3辅助功能指令(4)主轴转速地址S后跟四位数字，格式：SxxxxG96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：G96 S100表示切削速度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：G97 S800 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：Fxxxx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。
（六）基本指令G00、G01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、快速点位移动G00格式：G00 X(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。
若编程时设定了进给速度F，则对G00程序段无效。
(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。
如图2.1.8所示，要实现从起点A快速移动到目标点C。
其绝对值编程方式为：G00 X141.2 Z98.1；其增量值编程方式为：G00 U91.8 W73.4；图2.1.8 快速点定位执行上述程序段时，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，对不适合联动的场合，两轴可单动。
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．直线插补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：G01 X(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，为保险期间G01程序段中必须含有F指令(4) G01指令前若出现G00指令，而该句程序段中未出现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指令在编程还有一种特殊用法，即倒角和倒圆。