模块1(任务1阶梯轴类零件的数控编程及加工)
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数控编程及加工技术模块一任务二
3.加工工序
模块一 任务二
三、编制加工程序
1.尺寸计算 2.加工程序 粗加工 精加工
模块一 任务二
四、仿真加工
1. 启动软件 2. 选择机床与数控系统 3. 激活机床 4. 回零 5. 设置工件并安装 6. 选择刀具并安装 7. 输入O121号加工程序 8. 试切法对刀 9. 自动加工 10. 测量尺寸
一、加工工艺
2. 车削加工刀具
相关知识
3. 数控加工工艺文件模块源自 任务二4．台阶轴的车削方式
模块一 任务二
5．圆锥面的车削方式
模块一 任务二
二、编程基础
1.G00快速点定位指令
（1）功能：刀具以点位控制方式从刀具所在位置快速移动到目标点 。
（2）指令格式：G00 X(U) Z(W) ； X(U)、Z(W)—目标点坐标值 （3）注意事项
模块一 任务二
二、编程基础
1.G00快速点定位指令 （4）【举例】
模块一 任务二
2.G01直线插补指令
（1）功能：该指令使刀具以给定的进给速度，从所在点 出发，直线移动到目标点。
（2）指令格式： G01 X(U) Z(W) F ； X(U)、Z(W)—目标点坐标 F—进给速度
（3）注意事项
模块一 任务二
模块一 任务二
3. G71粗加工复合循环指令 G71 U (△d) R (e)； G71 P (ns) Q (nf) U (△u) W (△w)；
模块一 任务二
3. G71粗加工复合循环指令 （3）注意事项
（4）应用 棒料毛坯的粗加工
模块一 任务二
4. G70精加工复合循环指令 （1）功能：去除精加工余量。 （2）指令格式： G70 P (ns) Q (nf)； （3）注意事项 1）在ns~nf之间的程序段中的F、S指令有效。 2）G70切削后刀具回到G71的循环起点。
模块一 任务二
三、编制加工程序
1.尺寸计算 2.加工程序 粗加工 精加工
模块一 任务二
四、仿真加工
1. 启动软件 2. 选择机床与数控系统 3. 激活机床 4. 回零 5. 设置工件并安装 6. 选择刀具并安装 7. 输入O121号加工程序 8. 试切法对刀 9. 自动加工 10. 测量尺寸
一、加工工艺
2. 车削加工刀具
相关知识
3. 数控加工工艺文件模块源自 任务二4．台阶轴的车削方式
模块一 任务二
5．圆锥面的车削方式
模块一 任务二
二、编程基础
1.G00快速点定位指令
（1）功能：刀具以点位控制方式从刀具所在位置快速移动到目标点 。
（2）指令格式：G00 X(U) Z(W) ； X(U)、Z(W)—目标点坐标值 （3）注意事项
模块一 任务二
二、编程基础
1.G00快速点定位指令 （4）【举例】
模块一 任务二
2.G01直线插补指令
（1）功能：该指令使刀具以给定的进给速度，从所在点 出发，直线移动到目标点。
（2）指令格式： G01 X(U) Z(W) F ； X(U)、Z(W)—目标点坐标 F—进给速度
（3）注意事项
模块一 任务二
模块一 任务二
3. G71粗加工复合循环指令 G71 U (△d) R (e)； G71 P (ns) Q (nf) U (△u) W (△w)；
模块一 任务二
3. G71粗加工复合循环指令 （3）注意事项
（4）应用 棒料毛坯的粗加工
模块一 任务二
4. G70精加工复合循环指令 （1）功能：去除精加工余量。 （2）指令格式： G70 P (ns) Q (nf)； （3）注意事项 1）在ns~nf之间的程序段中的F、S指令有效。 2）G70切削后刀具回到G71的循环起点。
项目一 实训1 阶梯轴的加工
工 具 表
《机械零件的数控加工与实训》
实训一 阶梯轴的加工
三、操作注意事项
1、按照安全操作规程操作，注意安全。 2、机床启动前关上安全门。一定要将工件夹紧，注意检查卡盘扳手 不得遗留在卡盘上。
3、换刀时注意刀具与工件离开一段安全距离。
4、禁止多人同时操作机床，以免发生事故。 5、遇到紧急情况迅速按下急停按钮。
《机械零件的数控加工与实训》
实训一 阶梯轴的加工
四、操作步骤
1、机床开机：先开机床电源开关，然后打开机床系统开关， 最后打开急停按钮。
2、机床回参考点：先回X轴，待指示灯亮后，然后回Z轴。
3、用三爪自定心卡盘夹住工件毛坯，伸出长度约50mm，夹紧工件。 4、对刀：将需要的车刀依次对好。 5、输入加工程序：输入完成并检查是否正确，将光标移到程 序首段。 6、自动方式运行：在自动方式下，可以先用“单段”运行以检
零件编号 零件名称 阶梯轴 刀 具 表 T01 90°外圆右偏刀 1 2 3 序号 1 2 工艺内容 粗角C1 材料 尼龙06 数控加工工艺卡片 量 具 表 游标卡尺（0～150mm） 千分尺（0～25mm） 千分尺（25～50mm） 主轴转速 r/min 500 800 进给速度mm/r 0.3 0.1 背吃刀量 mm 2 0.5 刀具 T0101 T0101 1 机床型号 CAK6140 油石 夹具名称 三爪卡盘
验程序以及对刀是否正确，待检验无误后，再自动运行。
7、检验：加工完毕，检查零件是否符合要求。
《机械零件的数控加工与实训》
实训一 阶梯轴的加工
五、任务评价
1、小组内相互检测。教师抽查、指导。 2、问题原因的自我分析及小组讨论。 3、评价项目及评分标准如下：
数控加工技能实训最新版精品课件-阶梯轴编程01
=30.5+属于没出， 0刻度在基准线下属于以出。
。
固定套筒读数： 32 微分筒读数: 13.5×0.01=0.135
测量结果=固定套筒读数+微分筒读数
= 32+0.135=32.135
。
固定套筒读数： 30 微分筒读数: 14.0×0.01=0.140
常用量具：
• 游标卡尺； • 千分尺；
游标卡尺 的游标读 数值有哪 几种？对 应的测量 误差是多 少？
游标读数值：0.1、0.05、0.02三种；
测量误差：±0.1、 ±0.05、 ±0.02
千分尺类量具又称测微类 量具，它是利用螺旋副运动原理 进行测量和读数的一种测微量具。
固定测砧
测微螺杆 微分筒
3.图2程序清单
N100 Z-4.0; N105 Z-5.0; （循环切至Ø10,-5） N110 G00 X100.0 Z100.0; （2号刀直接退刀） N120 M05; （主轴停转） N125 M30; （程序结束）
说明： 一般循环指令G90、G94和复合车削循环G71 G72 G73相比， G90、G94可以加工特殊的工件，能自行设定每次的进给量， 但编程感觉就有点儿复杂了。
2、待测微螺杆 的测量面接近被 测面时改转测力 装置
3、锁紧扳 手、读数
练习题：
锁紧扳手
固定套筒 测力装置
尺架
常用的量程规格： 0---25、25—50、50—75几种； 一般每隔25mm为一档。
30
0 0.05
固定套筒上刻有基准 线，基准线上下侧有两排 刻度线，上下两条相邻刻 度线的间隔为每格0.5mm.
微分筒有5 0格刻度，其 每旋转一周轴 向移动0.5mm。 那么每转一小 个格移动0.01 mm，其分度值 也为0.01mm.
。
固定套筒读数： 32 微分筒读数: 13.5×0.01=0.135
测量结果=固定套筒读数+微分筒读数
= 32+0.135=32.135
。
固定套筒读数： 30 微分筒读数: 14.0×0.01=0.140
常用量具：
• 游标卡尺； • 千分尺；
游标卡尺 的游标读 数值有哪 几种？对 应的测量 误差是多 少？
游标读数值：0.1、0.05、0.02三种；
测量误差：±0.1、 ±0.05、 ±0.02
千分尺类量具又称测微类 量具，它是利用螺旋副运动原理 进行测量和读数的一种测微量具。
固定测砧
测微螺杆 微分筒
3.图2程序清单
N100 Z-4.0; N105 Z-5.0; （循环切至Ø10,-5） N110 G00 X100.0 Z100.0; （2号刀直接退刀） N120 M05; （主轴停转） N125 M30; （程序结束）
说明： 一般循环指令G90、G94和复合车削循环G71 G72 G73相比， G90、G94可以加工特殊的工件，能自行设定每次的进给量， 但编程感觉就有点儿复杂了。
2、待测微螺杆 的测量面接近被 测面时改转测力 装置
3、锁紧扳 手、读数
练习题：
锁紧扳手
固定套筒 测力装置
尺架
常用的量程规格： 0---25、25—50、50—75几种； 一般每隔25mm为一档。
30
0 0.05
固定套筒上刻有基准 线，基准线上下侧有两排 刻度线，上下两条相邻刻 度线的间隔为每格0.5mm.
微分筒有5 0格刻度，其 每旋转一周轴 向移动0.5mm。 那么每转一小 个格移动0.01 mm，其分度值 也为0.01mm.
模具零件数控加工技术任务2-1台阶短轴数控车编程
选择加工方法
根据零件的加工要求，选择合适的加工方法，如 粗车、精车、钻孔等。
生成刀具路径
根据所选的加工方法，设置合理的切削参数，生成 刀具路径。
后处理程序
将刀具路径转换为数控机床可识别的G代码程序。
程序校验与修改
通过模拟仿真校验程序的正确性，并进行必要的修改和 优化。
实例演示结果
程序输出
生成完整的G代码程序，包括粗加工、 精加工和钻孔等工序。
编程的重要性
提高加工效率
合理的数控编程能够大大提高加工效率，减少加工时 间和成本。
保证加工精度
通过精确的数控编程，可以确保加工出的零件满足精 度要求，提高产品质量。
应对复杂形状加工
数控编程使得复杂形状的零件加工成为可能，提高了 机械加工的范围和灵活性。
02
台阶短轴的加工工艺
台阶短轴的特点
结构简单
05
编程实例与演示
编程实例介绍
01
零件名称：台阶短轴
02
零件材料：45号钢
03
加工要求：表面粗糙度达到Ra1.6，尺寸精度 高
04
编程软件：Mastercam X7
实例编程步骤
分析零件图纸
明确零件的形状、尺寸、材料和加工要求， 确定加工工艺和刀具选择。
建立加工模型
在Mastercam X7中创建零件的三维模型，并 进行必要的几何变换和参数设置。
精车外圆
采用高精度刀具，以较小的切削深度和进给量进行精细 加工，确保外圆轮廓的精度要求。
ABCD
半精车外圆
选用较小切削深度的刀具，进一步提高外圆轮廓的精度 ，同时留有精加工余量。
切槽与倒角
在台阶短轴的合适位置进行切槽和倒角加工，以实现与 其他零件的装配和连接。
根据零件的加工要求，选择合适的加工方法，如 粗车、精车、钻孔等。
生成刀具路径
根据所选的加工方法，设置合理的切削参数，生成 刀具路径。
后处理程序
将刀具路径转换为数控机床可识别的G代码程序。
程序校验与修改
通过模拟仿真校验程序的正确性，并进行必要的修改和 优化。
实例演示结果
程序输出
生成完整的G代码程序，包括粗加工、 精加工和钻孔等工序。
编程的重要性
提高加工效率
合理的数控编程能够大大提高加工效率，减少加工时 间和成本。
保证加工精度
通过精确的数控编程，可以确保加工出的零件满足精 度要求，提高产品质量。
应对复杂形状加工
数控编程使得复杂形状的零件加工成为可能，提高了 机械加工的范围和灵活性。
02
台阶短轴的加工工艺
台阶短轴的特点
结构简单
05
编程实例与演示
编程实例介绍
01
零件名称：台阶短轴
02
零件材料：45号钢
03
加工要求：表面粗糙度达到Ra1.6，尺寸精度 高
04
编程软件：Mastercam X7
实例编程步骤
分析零件图纸
明确零件的形状、尺寸、材料和加工要求， 确定加工工艺和刀具选择。
建立加工模型
在Mastercam X7中创建零件的三维模型，并 进行必要的几何变换和参数设置。
精车外圆
采用高精度刀具，以较小的切削深度和进给量进行精细 加工，确保外圆轮廓的精度要求。
ABCD
半精车外圆
选用较小切削深度的刀具，进一步提高外圆轮廓的精度 ，同时留有精加工余量。
切槽与倒角
在台阶短轴的合适位置进行切槽和倒角加工，以实现与 其他零件的装配和连接。
数控加工编程及操作：项目一阶梯轴类零件的数控编程与加工
项目一 阶梯轴类零件的数控编程与加工 4）车削参数的选择
背吃刀量
精车时的 主轴转速
V
d
根据余量确定，其原则是尽量选择大的 背吃刀量，减少进给次数。
S＝1000v/πd
切削速度
切削刃选定点所对应的工件或刀 具的回转直径
对于零件精度要求高，粗、精加工需要分 开的零件，先进行粗加工后进行精加工。
以相同定位、夹紧方式安装的工序，应该 连接进行，以便减少重复定位次数和夹紧 次数。
加工中间穿插有通用机床加工工序的零件 加工，要综合考虑合理安排加工顺序。
项目一 阶梯轴类零件的数控编程与加工
工步顺序的 安排
一般原则
先粗 后精
项目一 阶梯轴类零件的数控编程与加工 数控车削加工工序的划分：
以一次安装进行的加工作为一道工序 以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序 以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序
以粗、精加工划分工序
项目一 阶梯轴类零件的数控编程与加工
工序顺序 的安排
先加工定位面
先加工平面后加工孔，先加工简单的几何 形状，后加工复杂的几何形状。
装夹的精度高。适用于长度尺寸较大或加工工序较多的轴
类工件装夹。
项目一 阶梯轴类零件的数控编程与加工
③用卡盘和顶尖装夹。这种方法装夹工件刚性好，轴向定位准确， 能承受较大的轴向切削力，比较安全。适用于车削质量较大的工 件，一般在卡盘内装一限位支撑或利用工件台阶限位，防止工件 由于切削力的作用而产生轴向位移。
项目一 阶梯轴类零件的数控编程与加工
3）选用车刀: 数控车床使用的刀具有焊接式和机夹式之分，目前机
夹式刀具在数控车床上得到了广泛的应用，如图1-7所 示。
项目一 阶梯轴类零件的数控编程与加工
任务1阶梯轴类零件的数控编程及加工基本编程指令
组
功能
宏程序非模态调用
16 宏程序模态调用
宏程序模态调用取消
内外圆切削循环
01 螺纹切削循环
端面切削循环
精加工复合循环 （完成G71、G72、G73循环后的精加工）
内外圆粗车复合循环（沿Z轴方向循环切削）
端面粗车复合循环（沿X轴方向循环切削） 00 固定形状粗车复合循环
（沿工件精加工相同的刀具路径粗加工循环） 端面切槽循环 径向切槽循环
2019/8/7
21
X 6
O
坐标：
O （80.0，90.0） 1 （40.0，6.0）
Z
4 0
图4-3 G00指令ຫໍສະໝຸດ 用绝对坐标编程为：G00 Z6.0;
X40.0;
相对坐标编程为：G00 W-84.0;
2019/8/7
U40.0; 22
x
P1
20
10
P2
0
z
10 20 30 40
坐标：
O （100.，100.） 1 （40.0，40.0） 2 （20.0，10.0）
00
暂停
选择 XY 平面
16
选择 ZX 平面
选择 YZ 平面
英寸输入 06
毫米输入
01
螺纹切削
取消刀尖半径补偿
07
刀尖半径左补偿
刀尖半径右补偿
00
设定坐标系 设定主轴最高转速
恒线速控制 02
恒转速控制
每分钟进给 05
每转进给
G代码
G65 G66 * G67 G90 G92 G94
G70
G71 G72 G73 G74 G75 G76
2019/8/7
4
数控车床的基本编程方法
阶梯轴数控编程
预习2：
阅读课本18页 G01指令的相关内容，并 思考以下几个问题。
1.G01指令的格式是什么？ 2.G01指令都有哪些应用？
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
2.直线插补指令—G01
G01为刀具直线插补指令。
（1）指令格式 G01 X___ Z___ F___;
其中，X、Z为目标点（刀具运动的终点）的绝对坐标。 F为刀具在切削路径上的进给量。
机床在执行G01指令时，在该程序段中必 须具有或在该程序段前已经有F指令。
如无F指令则认为进给速度为零。
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
例题分析：
A (80 60) B (24 2 )
C (24 0 )
D (24 -20 )
G01 G01 G01 G00
E (40 -30 )
G00
A-B:G00 B-C:G01
N50 G00 X100
Z60;返回起刀点
N55 M30; 主轴停止，程序结束
பைடு நூலகம்
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
小结：
GOO,G01的格式:
G00 X__ Z__; G01 X___ Z___ F___;
GOO,G01的应用:
G00：使刀具快速接近或快速离开零件
G01：完成端面、内圆、外圆、槽、 倒角、圆锥等表面的加工。
1.G00指令的格式是什么？ 2.G00指令都有哪些应用？
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
1.刀具快速定位指令—G00
G00为刀具快速定位指令。
（1）指令格式 G00 X__ Z__;
其中，X、Z为目标点（刀具运动的终点）的绝对坐标。
阅读课本18页 G01指令的相关内容，并 思考以下几个问题。
1.G01指令的格式是什么？ 2.G01指令都有哪些应用？
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
2.直线插补指令—G01
G01为刀具直线插补指令。
（1）指令格式 G01 X___ Z___ F___;
其中，X、Z为目标点（刀具运动的终点）的绝对坐标。 F为刀具在切削路径上的进给量。
机床在执行G01指令时，在该程序段中必 须具有或在该程序段前已经有F指令。
如无F指令则认为进给速度为零。
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
例题分析：
A (80 60) B (24 2 )
C (24 0 )
D (24 -20 )
G01 G01 G01 G00
E (40 -30 )
G00
A-B:G00 B-C:G01
N50 G00 X100
Z60;返回起刀点
N55 M30; 主轴停止，程序结束
பைடு நூலகம்
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
小结：
GOO,G01的格式:
G00 X__ Z__; G01 X___ Z___ F___;
GOO,G01的应用:
G00：使刀具快速接近或快速离开零件
G01：完成端面、内圆、外圆、槽、 倒角、圆锥等表面的加工。
1.G00指令的格式是什么？ 2.G00指令都有哪些应用？
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
1.刀具快速定位指令—G00
G00为刀具快速定位指令。
（1）指令格式 G00 X__ Z__;
其中，X、Z为目标点（刀具运动的终点）的绝对坐标。
台阶轴类零件的数控车加工工艺设计与编程
项目2 数控车床的加工任务1 台阶轴类零件的加工工艺设计与编程1.1 任务使用数控车床加工的工件如图8-1所示。
毛坯为ø30×50mm的圆钢，材料为45#钢，加工批量为单件。
通过对图样分析，根据工件材料的加工特性，选择加工机床和加工刀具、卡具，确定加工参数；设计加工工艺卡；编写加工程序。
图8-1 台阶轴工件图1.2 工艺设计1.2.1 图形的分析此工件简称为轴头，加工数量仅1个，所需加工内容为ø26和ø28的外圆，且没有公差要求，料长50mm，没有其他特殊要求。
1.2.2 45＃钢加工性能分析强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
但表面硬度较低，不耐磨。
可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。
零件毛坯需经校直，粗车后热处理调质，精车前人工时效以稳定组织，消除应力，减少变形。
工序间置放以吊挂为好。
1.2.3 选用数控车床分析针对图8-1所示零件，其最大外形尺寸为ø30mm，而且加工精度要求不是很高，目前市场上见到的数控车床基本都能满足以上要求。
故选用系统FANUC-0i-T系列经济型，型号CAK6136，无级变速，前置刀架（注：机床选择满足加工直径即可）。
1.2.4 装卡方式的确定加工件的毛坯相对较长，加工长度较短，且未要求同轴，即可采用三爪卡盘装卡，要求伸出卡盘长度为35mm左右即可，装卡要紧。
1.2.5 刀具的选择刀具的选择标准为能够满足加工刀尖角越大越好。
所以刀具的选择上要根据零件来定。
此零件需要加工端面，且有垂直的台阶，故选择的刀具要满足这两个部位切削的要求。
这里选择如图8-2所示刀具，主偏角93度外圆车刀，刀杆厚度20mm；刀片的选择可根据所加工的45#钢来选P类，型号需与刀杆相匹配，故选择CNMG型号的，刀具的切削刃选择HM系列的，材质选择NC3020,刀尖圆弧半径0.4mm。
阶梯轴的数控编程.
控系统选用FANUC-0I。 加工路线： 1）先平端面：在端面余量不大的情况下，一般采用自外向内的切削路
线，注意刀尖中心与轴线等高，避免崩刀尖，要过轴线以免留下尖角。
端面加工完成后刀具移动到粗车外圆的第一刀的起点。 2）从右至左粗车外圆表面、端面。
3）从右至左精车外圆表面、端面。
计划
4.刀具的选择
实施
编制数控加工工艺卡
工步号 工步内容 G功能 T刀具 切削用量 转速 (r/min)
Ⅰ
进给速度 (mm/r)
背吃刀量 mm
夹住棒料一头，夹持长度大约20mm （手动操作），齐端面，调用主程序O1001加工工 件左半部分： 1 2 3 车端面 粗车外圆 精车外圆 G01 G01 G01 T0101 T0101 T0202 800 800 1000 0.2 0.2 0.1 2 0.2
Ⅱ 1 2 3
工件调头装夹，调用主程序O1002加工工件右半部分： 车端面 粗车外圆 精车外圆 G01 G71 G70 T0101 T0101 T0202 800 800 1000 0.2 0.2 0.1 2 0.4
实施
领用工具 数控车削加工零件的工、刃、量具
序号 1 名称 游标卡尺 规格 0～150mm 0.02mm 数量 1 备注
陕西工业职业技术学院
任务一 阶梯轴的数控编程
数控机床编程
网络课
陕西工业职业技术学院
任务的实施过程：
任务的资讯阶段——我们小组要做什么？ 任务的计划阶段——考虑如何完成？ 任务的实施阶段——加工工艺规程编制。 任务的评价阶段——分析工作过程，提出改进措施。
资讯 我们小组要做什么？
1.提供引导文
O1002 程序 Z-20; X42; Z-45; X48; N2X52; G70P080Q140S1000; G00X100Z100; M30;
实习报告-阶梯轴
N180T0101
N190T0202
N200G00X40Z-39
N210G01X0
N220X40
N230G00X50Z20
N240M05
N250M30
批准
审核
任务1阶梯轴零件的编程与加工
1.1任务说明
加工如图所示零件。零件毛坯为Φ50棒料，材料为45钢。生产批量要求：单件小批量。通过对图样分析，根据工件材料的加工特性，选择加工机床和加工刀具、卡具，确定加工参数；设计加工工艺卡；编写加工程序；按工艺卡实施加工和检验。
图1-1阶梯轴零件
1.1刀具卡
表1-1刀具卡片
N050G71P060Q130U0.25W0.1F0.25
N060G0X14
N070G1X20Z-1.5
N080Z-16
N090X23
N100X26Z-17.5
N110Z-31
N120X34Z-35
N130Z-39
N140G0X50Z20
N150X38Z46.5
N160G70P060Q130
N170G0X50Z20
工步号
刀具编号
刀具名称
刀柄型号
刀片型号
刀尖半径/mm
备注
批准
审核
1.2工艺卡的设计
表1-2加工工艺简卡
工步号
工Байду номын сангаас内容
刀具号
刀具规格
补偿号
切削参数
主轴转速
r/min
进给速度
mm/min
1
2
3
4
1.3程序编制
表1-3程序卡
行号
代码
行号
代码
N010T0101
N020M3S800
N190T0202
N200G00X40Z-39
N210G01X0
N220X40
N230G00X50Z20
N240M05
N250M30
批准
审核
任务1阶梯轴零件的编程与加工
1.1任务说明
加工如图所示零件。零件毛坯为Φ50棒料，材料为45钢。生产批量要求：单件小批量。通过对图样分析，根据工件材料的加工特性，选择加工机床和加工刀具、卡具，确定加工参数；设计加工工艺卡；编写加工程序；按工艺卡实施加工和检验。
图1-1阶梯轴零件
1.1刀具卡
表1-1刀具卡片
N050G71P060Q130U0.25W0.1F0.25
N060G0X14
N070G1X20Z-1.5
N080Z-16
N090X23
N100X26Z-17.5
N110Z-31
N120X34Z-35
N130Z-39
N140G0X50Z20
N150X38Z46.5
N160G70P060Q130
N170G0X50Z20
工步号
刀具编号
刀具名称
刀柄型号
刀片型号
刀尖半径/mm
备注
批准
审核
1.2工艺卡的设计
表1-2加工工艺简卡
工步号
工Байду номын сангаас内容
刀具号
刀具规格
补偿号
切削参数
主轴转速
r/min
进给速度
mm/min
1
2
3
4
1.3程序编制
表1-3程序卡
行号
代码
行号
代码
N010T0101
N020M3S800
任务1阶梯轴类零件的数控编程及加工基本编程指令
2019/10/22
4
数控车床的基本编程方法
一、数控系统的功能 二、编程基本指令
2019/10/22
5
一、数控系统的功能
1、准备功能（G功能） 是使机床或数控系统建立起某种加工方式的
指令。 G代码由地址G和后面的两位数字组成， 从G00-G99共100种。 G指令主要用于规定刀具和工件的相对运动 轨迹（即插补功能）、机床坐标系、刀具补偿等 多种加工操作。 不同的数控系统， G指令的功能不同，编程 时需要参考机床制造厂的编程说明书。
说明：①、X（U）、Z（W）为目标点坐标。不运动的坐
标可以省略。程序中只有一个坐标值X或Z时，刀具将沿该
坐标方向移动；有两个坐标值X和Z时，刀具将按所给的终
点直线插补运动。
②、F为进给速度（进给率）。F为续效指令，可在
本程序段或前面程序段中指定。
③、在G98指令下，F为每分钟进给(mm/min)；在G99
12
4、进给功能（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。
⑴、每转进给量（G99）
编程格式： G99 F＿；
F后面的数字表示的是主轴每转刀具的进给量，单位
为mm/r。
例如：G99 F0.2 ，表示进给量为0.2 mm/r。
⑵、每分钟进给量（G98）；
编程格式：G98 F＿；；
2019/96） 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。
为什么要用恒线速度和限制主轴最高转速？
在车削端面或工件直径变化较大时,为了保证车削表面
简单阶梯轴零件的编程与加工
-9999.999～9999.999（mm） -9999.999～9999.999（mm）
0～9999.999(s) -99.999～99.999（mm） 0.001～99.999（mm） -9999.999～9999.999（mm） -9999.999～9999.999（mm）
功能意义 程序名 程序段号 准备功能 X 轴坐标 暂停时间 Z 轴坐标 X 轴增量 暂停时间
项目二 简单阶梯轴的编程与加工
a
1
任务一 零件编程基本知识
一、编程步骤和分类
生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控 编（NCprogramming），有时也称为零件编程
（一）数控编程的步骤
1.分析零件图样和制定工艺方案
对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案； 选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀 路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零 件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结 合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系 统的功能等，确定加工方法和加工路线。
3.工件坐标系
工件坐标系（也称编程坐标系）是以工件设计尺寸为依据建立
的坐标系。该坐标系的原点可由编程人员根据具体情况设置，
其坐标轴的方向与机床坐建立工件坐标系的目的主要是为了方
便编程。
a
6
（1）工件原点：也称编程原点或程序零点，是编程员在 数控编程过程中定义在工件上的几何基准点．
（2）选择工件原点的原则 ① 选在工件图样的基准上，以利于编程。 ② 选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。 ③ 选在工件的对称中心上。 ④ 便于测量和验收。
四、基本的指令代码
1.准备功能：准备功能也称为G功能或G代码，它是用来指令
0～9999.999(s) -99.999～99.999（mm） 0.001～99.999（mm） -9999.999～9999.999（mm） -9999.999～9999.999（mm）
功能意义 程序名 程序段号 准备功能 X 轴坐标 暂停时间 Z 轴坐标 X 轴增量 暂停时间
项目二 简单阶梯轴的编程与加工
a
1
任务一 零件编程基本知识
一、编程步骤和分类
生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控 编（NCprogramming），有时也称为零件编程
（一）数控编程的步骤
1.分析零件图样和制定工艺方案
对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案； 选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀 路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零 件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结 合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系 统的功能等，确定加工方法和加工路线。
3.工件坐标系
工件坐标系（也称编程坐标系）是以工件设计尺寸为依据建立
的坐标系。该坐标系的原点可由编程人员根据具体情况设置，
其坐标轴的方向与机床坐建立工件坐标系的目的主要是为了方
便编程。
a
6
（1）工件原点：也称编程原点或程序零点，是编程员在 数控编程过程中定义在工件上的几何基准点．
（2）选择工件原点的原则 ① 选在工件图样的基准上，以利于编程。 ② 选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。 ③ 选在工件的对称中心上。 ④ 便于测量和验收。
四、基本的指令代码
1.准备功能：准备功能也称为G功能或G代码，它是用来指令
情景二任务一简单阶梯轴加工
情景二－任务一-－-简单阶梯轴加工————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ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。
项目一阶梯轴加工编程
Z E
K
河北机电职业技术学院
F
Hc
G X
图310
数控加工工艺与编程教改
2、直线后倒圆角G01指令 G01 X（U）__ Z（W）__ R__
K
河北机电职业技术学院
Z E
R F
H
G
X
图3 11
数控加工工艺与编程教改
七）单一循环指令
1、内、外径切削循G80指令 （1） 圆柱面的内、外径切削循 G80 X（U）__ Z（W）__ F__
河北机电职业技术学院
数控加工工艺与编程教改
例3 %1008 T0101 G00 X100Z40 G00 X40 Z5 G80 X31 Z-50 I-2.2 F100 G00 X100 Z40 T0202 G00 X40 Z5 G80 X30 Z-50 I-2.2 F80 G00 X100 Z40 M05 河北机电职M业技3术0学院
数控加工工艺与编程教改
能力目标
❖ 能够熟练操作数控机床，能够熟练编写 外圆柱面、端面的加工程序，并实施加 工，合理制定工艺路线、编制工序卡片 、编制刀具卡片等。
河北机电职业技术学院
素质目标
数控加工工艺与编程教改
1、能够根据已掌握的知识对加工工艺进行优化选择 。
2、能够根据已掌握的知识对加工程序进行合理优化 。
+X
z
D
3RF
C
x/2 河北机电职业技术学院
w
4R
A
1R u/2
2F i
B
+Z
数控加工工艺与编程教改
%3322 T0101 M03 S400 G91 G80 X-10 Z33 I-5.5 F100 X-13 Z-33 I-5.5 X-16 Z-33 I-5.5 M30
K
河北机电职业技术学院
F
Hc
G X
图310
数控加工工艺与编程教改
2、直线后倒圆角G01指令 G01 X（U）__ Z（W）__ R__
K
河北机电职业技术学院
Z E
R F
H
G
X
图3 11
数控加工工艺与编程教改
七）单一循环指令
1、内、外径切削循G80指令 （1） 圆柱面的内、外径切削循 G80 X（U）__ Z（W）__ F__
河北机电职业技术学院
数控加工工艺与编程教改
例3 %1008 T0101 G00 X100Z40 G00 X40 Z5 G80 X31 Z-50 I-2.2 F100 G00 X100 Z40 T0202 G00 X40 Z5 G80 X30 Z-50 I-2.2 F80 G00 X100 Z40 M05 河北机电职M业技3术0学院
数控加工工艺与编程教改
能力目标
❖ 能够熟练操作数控机床，能够熟练编写 外圆柱面、端面的加工程序，并实施加 工，合理制定工艺路线、编制工序卡片 、编制刀具卡片等。
河北机电职业技术学院
素质目标
数控加工工艺与编程教改
1、能够根据已掌握的知识对加工工艺进行优化选择 。
2、能够根据已掌握的知识对加工程序进行合理优化 。
+X
z
D
3RF
C
x/2 河北机电职业技术学院
w
4R
A
1R u/2
2F i
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+Z
数控加工工艺与编程教改
%3322 T0101 M03 S400 G91 G80 X-10 Z33 I-5.5 F100 X-13 Z-33 I-5.5 X-16 Z-33 I-5.5 M30
阶梯轴零件的加工工艺规程
任务1 阶梯轴类零件加工1、教学目标最终目标：会阶梯轴类零件加工。
促成目标：（1）能分析阶梯轴类零件的工艺与技术要求；（2）会拟定阶梯轴加工工艺；（3）会正确使用游标卡尺、千分尺；（4）牢记安全文明生产规范要求。
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。
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。
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数控机床的坐标系
其指令格式为： G50 X __ Z__ ；
其中X、Z分别表示刀尖 的起始点P0距工件原点在X向 和Z向的坐标值。
另一种是以G54～ G59的 方式，用G54为例说明设定工 件坐标系指令格式： G54 X_ Z_；
其中X、Z分别表示工件 原点在机床坐标系中的坐标 值。
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
数控机床编程与加工
? 模块1 数控车床编程及加工 ? 任务1 台阶轴类零件的数控编程及加工
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
一、任务引入
二、任务分析
图1-?? 1阶梯轴类零件 a)零件图 b)立体图
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
三、相关知识介绍
(一)数控车削工艺
1.数控车削的主要加工对象 2.零件图工艺分析 3.数控车削加工工艺过程的拟订 4.夹具选择 5.加工顺序的确定 6.数控车削加工工进给路线的确定
（1）采用绝对尺寸编程时，刀具以F指令指进给速度进 行插补，运行至坐标值为X、Z的某轨迹点上；
（2）采用相对尺寸编程时，刀具运行到距当前点（起 始点）的距离为U、W的某轨迹点上；F指令为续效指令， 在没有新的F指令前一直有效，并且不必在每个程序段中 都写入F指令。
基本编程指令
直线插补指令
例：实现右图所示从A点到B 点的直线插补运动,其程序段为： 绝对方式编程 G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式编程 G91 G01 X-10 Y-20 F100
1.G00——快速定位 格式：G00 X（U）___Z（W）___ 说明：
（1）此指令是使刀具以系统预先设定的速度快速移动定位所 指定的位置。
（2）不运动的坐标可以省略。 （3）X、Z表示目标点的绝对坐标值，U、W表示目标点的相
对前一点的增量坐标。 注意：刀具移动轨迹是几条线段的组合，不是一条直线。故在
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
三、相关知识介绍
(二)数控编程基础
1.数控编程的内容与步骤
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
2.数控编程的方法 3.数控编程程序的格式 4.数控机床的坐标系。
右手直角笛卡儿坐标系
(1)机床各坐标轴及其正方向的确定原则
1) Z轴。平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工 2) X轴。工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的 正方向。
3) Y轴。在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。
数控机床坐标系 a)数控车床 b) 数控铣床
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
(2)附加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。 1)指定平行于 X、Y、Z的坐标轴。 2) 指定不平行于 X、Y、Z的坐标轴。
各坐标方向上有可能不是同时到达终点。例如，在FANUC 系统中，运动总是先沿45°角的直线移动，最后再在某一轴 单向移动至目标点位置
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
2.G01——直线插补
指令用于产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。 格式：G01 X（U） ___ Z（W） ___ F___ 说明：
（P3→P0）快速返回
基本编程指令
3．圆弧插补指令(G02、G03)
该指令命令刀具在X Z坐标平面内，按指定的F进给速度 进行圆插补运动，切削出圆弧轮廓。
程序格式：
XY平面圆弧插补指令程序格式 ： G17 G02 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～
或 G17 G03 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～
其中： X、Y的值是指圆弧插补的终点坐标值； I、J是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与 G90,G91无关； R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
直线插补运动
例：实现图中从P0点到ຫໍສະໝຸດ 1点的运动,其程序段为：N10 G00 X50 Z2；
（P0→P1）
N20 G01 Z-40 F0.3；
（刀尖从P1点按F速度进给到P2点）
N30 X80 Z-60；
（P2→P3）以F速度进给
N40 G00 X200 Z100；
用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定
和控制，其位置由机械挡块或行程开关来确定。是刀架相对于机 床原点沿X、Z轴正向退至极限的一个固定点.
数控车床的参考点与机床原点
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工 数控铣床的机床原点
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工 编程时要首先设定如图所示的工件坐标系，其上的工件原
辅助功能M代码 这种指令主要用于数控机床加 工操作时的工艺指令
1．数控车床的编程特点 2．数控系统的功能
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
3.工件坐标系的设定 (1)工件坐标系的建立 G50指令
?格式： G50 X ___ Z ___
?说明：
1) 在执行此指令之前必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖 放在程序所要求的起刀点位置上。 2) 此指令并不会产生机械移动，只是让系统内部用新的坐标值 取代旧的坐标值，从而建立新的坐标系。
多轴数控机床坐标系 a)卧式镗铣床 b)六轴加工中心
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
5.机床原点与机床参考点 (1)机床原点 机床原点又称为机械原点，是机床坐标系的原点。
数控车床将其定义在主轴旋转轴线与卡盘后端面的交点上。
数控车床的机床原点
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
(2)机床参考点 机床参考点是机床上的一个固定点
点又称为程序原点。 工件原点要尽量选择在工件图样的设计基准上，同时要便
于编程计算。
图1-?? 18 工件原点设置 a) 数控车床 b) 数控铣床
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
三、相关知识介绍
(三)数控车床的基本编程指令
准备功能G代码 该代码的主要作用是指定数控机 床的运行方式，为数控系统的插补运算做好准备。
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
6.数控车削加工工进给路线的确定
a)错误的切削路线 b)正确的切削路线
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
图1-?? 6 双向进刀的走刀路线
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
图1-?? 7 分层切削时刀具的终止位置
任务1 阶梯轴类零件的数控编程及加工
走刀路线示例 a)沿工件轮廓的走刀路线 b)三角形走刀路线 c)矩形走刀路线