简单阶梯轴数控车削编程
阶梯轴加工的编程方法教学课件
G00X（U）₋Z(W) ₋; 其中：X、Z为目标点（刀具运动的终点） 的绝对坐标； U、W为目标点相对刀具移动起点的增量坐 标。 （2）应用
主要用于使刀具快速接近或快速离开零件。 （3）说明 ①G00指令使刀具移动的速度是由机床系 统设定的，无需在程序段中指出。
如图所示阶梯轴，已知材料为45钢，毛坯为 φ50X100，编写零件的加工程序。
①工艺分析 该零件由不同的外圆柱面组成， 有一定的尺寸精度和表面粗糙度要求。零 件材料为45钢，切削加工性能较好，无热 处理和硬度要求。
②工艺过程：
a、用三爪自定心卡盘夹住毛坯φ50外圆，外 伸80mm,找正；
b、对刀，设置编程原点O为零件右端面中心；
G01X（U）₋Z(W) ₋F ₋; 其中：X、Z为目标点的绝对坐标；
U、W为目标点相对刀具移动起点的增量坐标。 F为指刀具在切削路径上的进给量，根据切削要求
确定
（2）应用 用于完成端面、内圆、外圆、槽、倒角、锥 面等表面的加工。
（3）说明 G00和G01指令均属同组的模态代码。
三、阶梯轴的加工
同理：40、72的长度编程尺寸为原值
⑥编程
程序号：O2001 程序段号
程序内容
N10
G97 G99 M03 S500;
N20
T0101;
N30
M08;
N40
G00 X47.0 Z2.0;
N50
G01 Z-72.0 F0.3;
N60
G00 X48.0 Z2.0;
N70
X44.0;
N80
G01 Z-40.0;
c、粗车φ46、 φ43、 φ40外圆，留1mm精车 余量；
模块1(任务1阶梯轴类零件的数控编程及加工)
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
数控加工程序编制数控车阶梯轴程序编制
数控加工程序编制——数控车阶梯轴程序编制一、数控加工的介绍数控机床是一种由计算机控制的机床，通过预先编制好的程序来实现加工工序的自动化和高精度。
与传统机床相比，数控机床具有以下优点：•高速：数控机床能够以很高的速度完成加工，加速了加工效率。
•高精度：数控机床的运动系统精度高，能够保证加工零件的高精度。
•自动化程度高：数控机床能够自动化地完成加工工序，减少了人为因素对生产过程的干扰。
因此，数控加工逐渐成为各种工业制造业中的重要一环，其中数控车加工是数控加工中的一种常见工艺。
二、数控车加工阶梯轴的设计方案为了加深对数控车加工工艺的理解，我们以阶梯轴的加工为例，介绍数控车加工的基本流程。
2.1 阶梯轴的设计参数•材料：圆钢棒材•直径：10mm•长度：100mm•阶梯高度：5mm•阶梯数量：4个2.2 阶梯轴的CAD图形2.3 阶梯轴的加工路线•①：直径加工（10mm）•②：端面面铣削•③：上小径面铣削•④：过渡面铣削1•⑤：上阶梯面铣削•⑥：过渡面铣削2•⑦：下阶梯面铣削•⑧：下小径面铣削•⑨：倒角三、数控车阶梯轴程序编制3.1 G-code编写规范G-code是数控编程语言的一种，它是一种基于ASCII码的简单且通用的编程语言。
在数控车加工阶梯轴的程序编制中，我们需要规范化地编写G-code，以确保程序能够正确执行。
以下是G-code编写的常用规范：•每行不超过80个字符，以大写字母开头。
•数值统一使用绝对值模式。
•插补方式使用G01、G02、G03等。
•转速、进给速度、工具槽号计划时要使用变量，不要使用常量。
•在程序的起始位置加入T、S、F等代码，分别表示刀具、主轴转速、进给速度。
•在程序开头应该有G90和G54，分别表示绝对模式、坐标系的选择。
3.2 程序编制过程3.2.1 直径加工（10mm）首先，我们需要使用G00命令进行快速定位，然后使用G01命令进行慢速切割加工。
这个步骤是阶梯轴的第一步，也是整个加工过程中最简单的一步。
阶梯轴的程序编制210数控
阶梯轴的应用领域
01
02
03
传动系统
阶梯轴常用于各种传动系 统中，如汽车变速器、摩 托车链条等，作为动力传 递的主要元件。
支撑部件
阶梯轴也用作支撑部件， 如轴承、轮毂等，起到固 定和支撑的作用。
机械设备
在各种机械设备中，如机 床、纺织机械、印刷机械 等，阶梯轴也是重要的组 成部分。
阶梯轴的加工要求
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数控编程的基本概念
数控编程
指根据加工零件的图纸和技术要求，将加工过程描述为一 系列指令，通过数控机床进行自动化加工的过程。
01
数控编程语言
用于描述加工过程的语言，如G代码、 M代码等。
02
03
数控机床
能够接受数控编程语言并实现自动化 加工的设备。
数控编程的步骤与流程
01
确定加工工艺
根据零件图纸和技术要求，确定加 工步骤和工艺参数。
程序校验与修改
对编写好的程序进行校验和修改， 确保程序的正确性和可行性。
03
02
编写加工程序
使用数控编程语言编写加工程序， 描述加工过程。
程序传输与加工
将程序传输到数控机床，进行加工 操作。
04
数控编程的常用指令
G代码
用于描述几何形状和加工路径的指令，如G00、G01等。
M代码
用于控制机床辅助功能的指令，如M03、M05等。
S代码
用于设置主轴转速的指令。
T代码
用于选择刀具的指令。
03 阶梯轴的程序编制
阶梯轴的工艺分析
确定加工材料
01
根据阶梯轴的用途和性能要求，选择合适的加工材料，如钢、
铝等。
确定加工精度
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
数控车削工艺编程与操作——项目2 车削台阶轴
硬质合金缺点是脆性大，抗弯强度和抗冲 击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/4 ～ 1/3，冲击韧性只有高速钢的1/4 ～ 1/3。
知识与技能——刀具材料
硬质合金
切据不削切同工削，各具工 分个用具 成类P硬、用 若别质M硬 干为、合质个满K金合组足、牌金，不N号、材用同按S料的0、1使的使、H用耐用1六0领磨要、类域性求2。0的和，…不…韧以两同性及位分的根数成 字表示组号。必要时，可在两个组号之间 插入一个补充组号，用 05、15、25……表示。组 号数字越大，表示硬质合金的耐磨性越差、 韧性越好，切削时选用的切削速度越低、进给 量越大。
知识与技能——外圆车刀的选用
主偏角
主工如偏艺当角系 在的统 刚选刚 度择性 好对较的刀好机具时床耐，上用主加度偏工影角冷响硬κr 很可铸大以铁。取等主小高偏值硬角。度κr 的时高10增应强°大综度～或 合材30减 考料°小 虑时。对 。，切一削般加取工比既较有小利的也值有，弊κr ，＝在选择 工艺系统刚性较差时，或带有冲击性的切削， 主偏角κr可以取大值，一般κr ＝ 60°～ 75°， 甚至主偏角κr可以大于90°。硬质合金刀具车刀 的主偏角多为60°～ 75°。 当车阶梯轴时， κr ＝ 90°；同一把刀具加工外 圆、端面和倒角时，κr ＝ 45°。
任务实施——编写台阶轴工艺文件
1 填写工艺过程卡片 2 填写工序卡片
项目训练
任务2-2 编写台阶轴数控车削程序
完成SC02-001 台阶轴零件工序10 和工序20 加 工所需程序编写。
★知识与技能 ★任务实施 ★项目训练
知识与技能——半径/直径数据尺
数控车削编程与加工(FANUC系统)4
图2.1.4 双顶尖装夹零件
4、用一夹一顶装夹 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。 为防止切削时产生轴向位移，可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。
07 刀尖半径左补偿 07 刀尖半径右补偿 08 × 08 × 08 ×
11 工件坐标原点设置/最大主轴速度设置
相同
相同 相同
× 相同
× × × 刀具半径补偿取消
刀具半径左补偿 刀具半径右补偿 刀具长度正补偿 刀具长度负补偿 刀具长度补偿取消
比例缩放功能取消
模态
非模态 非模态 非模态 非模态 模态 非模态 非模态 模态
15
×
15
×
00 宏程序调用
用于数控铣的功能
比例缩放功能 局部坐标系设置
相同 相同 相同 相同 相同 相同 相同 攻丝模式 切削模式 相同
附注
模态 非模态 非模态
模态 模态 模态 模态 模态 模态 模态 模态 非模态
G66 12 宏程序调用模态
G67 * 12 宏程序调用取消
G68 16 ×
G69 * 16 双刀架镜像关闭
T-
M-
刀具号
辅助功 能
；
行 结束
程序的结构：
由程序号、程序内容、程序结束三个基本部分组成。
O0100； N10 G50 X200 Z150 T0100； N20 G96 S150 M03； N30 G00 X20 Z6 T0101； N40 G01 Z-30 F0.25； N50 X50； N60 X60 Z-70； N70 X90； N80 G00 X200 Z150 T00； N90 M05； N100 M02；
《数控车削编程与加工项目教程》任务3 阶梯轴零件加工
《数控车削编程与加工》
任务3 阶梯轴零件加工
五、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、对刀：将需要的车刀依次对好。 4、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。 5、自动方式运行：在自动方式下，可以先用“单段”运行以 检验程序以及对刀是否正确，待检验无误后，再自动运行。 6、检验：加工完毕，检查零件是否符合要求。
2
T0101
2
精车外圆至图纸要求,车倒角C1
800
0.1
0.5
T0101
《数控车削编程与加工》
任务3 阶梯轴零件加工
（4）加工程序
仿真加工
O1022；
N10 M03 S500；
N20 T0101；
N30 G00 X31 Z4；
N35 M08:；
N40 G90 Z-35 F0.3；
N50
X27 Z-20；
仿真加工
N110 M30；
程序结束
《数控车削编程与加工》
任务3 阶梯轴零件加工
四、制定加工工艺及编程
1、加工步骤 （1）用三爪自定心卡盘夹住工件毛坯，伸出长度约50
mm，夹紧工件。 （2）如果毛坯端面比较平齐，可以用90°外圆车刀车平端
面并对刀。如果不平且需要去除较大余量，则需要用 45°端面车刀车平端面。 （3）粗车外圆，留单边精车余量0.5 mm。 （4）精车外圆、倒角至图纸要求。 (5) 加工过程选用乳化液进行冷却。
《数控车削编程与加工》
任务3 阶梯轴零件加工
六、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：
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。
数控车削技术1.阶梯轴加工(1)
…
图示工件,毛坯为Φ30mm,每次 切削吃刀深度不超过2mm,试编 写其车削程序.
图1
图2
N10 G00 X100. Z100.; N20 M03 S600 ; N30 G00 X25. Z5.; N40 G01Z-60. F0.5 ; G01ZN50 X40.; X40.; N60 G00 Z5.; Z5.; N70 G01 X20. ; N80 Z-35.; ZN90 X40.; X40.; N100 G00 Z5.; Z5.; N110 G01 X15. ; N120 Z-15. ; ZN130 X40.; X40.; N140 G00 X100. Z100., N150 M05; N160 M30;
程序 序号
程序段
(内容) 内容)
程序注释
刀具 坐标
F 0
S
N10 G00X80.Z80. N20 M03S500 N30 G00X26.Z5. N40 G01X26.Z-70. G01X26.ZF150(F0.3); F150(F0.3); N50 G01X40.Z-70. G01X40.Z 70.
如上图，加工余量15mm，通常每次进刀 量不超过2.5mm。 用基本移动指令需14个程序段。
N10 G00X100. Z150. ； N20 M04 S900； N30 G00 X35. Z52. ； N40 G01 Z20. F0.3 ; N50 X50. ; N60 G00 Z52. ; N70 G00 X30. ; N80 G01 Z20. F0.3 ; N90 X50. ; N100 G00 Z52. ; N110 G00 X25. ; N120 G01 Z20. F0.3 ; N130 X50. ; N140 G00 X100.Z150. ;
简单阶梯轴数控车削编程
简单阶梯轴数控车削编程教案课题名称：简单阶梯轴数控车削编程科目：数控车削（数控系统GSK980TD）学生年级：10级课时：1学时教师：雷林均一、教学内容分析简单阶梯轴数控车削编程，是学习数控编程的基础课程，主要指令是快速定位G00、直线插补G01。
二、学习情境分析1. 已有普通车工基础，对阶梯轴的加工工艺较熟悉。
但数控加工也有所不同。
2. 已了解了数控车削的特点，练习了基本操作，了解了数控车削的基本指令，了解了数控车削坐标系统，为学习本课程打下了基础。
3. 本课是系统学习数控编程的初级课程。
三、教学目标1. 学会编写简单阶梯轴类零件加工的数控车削程序。
（专业能力）2. 初步掌握快速定位G00、直线插补G01指令的用法。
（专业能力）3. 数控车削编程的步骤，数控程序的结构。
（方法能力）4. 采用分组学习、讨论等方法，通过学生合作与交流，培养学生团结协作的精神和创新意识，养成实事求是的科学态度，树立专业自信心。
（社会能力）教学重点：编程步骤及G00，G01指令的使用教学难点：数学计算四、教学策略选择与设计以“工作过程导向”的理念进行设计。
将数控指令的教学融入到实际的零件加工中编程中。
通过由简到繁的系列零件加工的编程，扩展数控指令的知识。
五、教学环境及资源准备投影，电脑，CIMCO软件等。
六、教学过程1. 任务描述（2分钟）如图1，编写阶梯轴的数控加工程序。
图 1（向学生分发任务及练习文件。
）2. 讨论普车加工方法（学生分组回忆、讨论，教师引导与点评并引入新课，5分钟）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。
装夹棒料，外圆伸出长度50mm；粗车φ42，再粗车φ39，留余量0.5mm。
精车φ42，精车φ39，留余量0.5mm；倒角C1.5，去毛刺。
需要3把车刀。
3. 编写数控编程的准备工作（15分钟）（1）分析图样，确定加工工艺（7分钟）设备、装夹、工艺路线、刀具、切削用量。
阶梯轴编程及加工(G00,G01)
【任务引入】阶梯轴是车床加工中最常见的零件。
形状简单，便于编程和加工，我们就从阶梯轴开始学习编程加工。
【任务描述】按照给定的程序和要求完成图4-1工件的加工。
图4-1【任务准备】1.编程知识(1)数控车床的编程特点1)数控车床上工件的毛坯大多为圆棒料，加工余量较大，一个表面往往需要进行多次反复的加工。
如果对每个加工循环都编写若干个程序段，就会增加编程的工作量。
为了简化加工程序，一般情况下，数控车床的数控系统中都有车外圆、车端面和车螺纹等不同形式的循环功能。
2）数控车床的数控系统中都有刀具补偿功能。
在加工过程中，对于刀具位置的变化、刀具几何形状的变化及刀尖的圆弧半径的变化，都无需更改加工程序，只要将变化的尺寸或圆弧半径输入到存储器中，刀具便能自动进行补偿。
3）数控车床的编程有直径、半径两种方法。
所谓直径编程是指X轴上的有关尺寸为直径值，半径编程是指X轴上的有关尺寸为半径值。
FANUC 0i数控车床是采用直径编程。
（2）快速点定位指令 G00功能：使刀具以点位控制方式，从刀具所在点快速移动到目标点。
格式：G00 X（U）__ Z（W）__说明：①X、Z：绝对坐标方式时的目标点坐标；U、W：增量坐标方式时的目标点坐标。
②一般在刀具非加工状态的快速移动时使用G00。
③指令只是快速定位，无运动轨迹要求。
在执行G00指令时，由于各轴以各自的速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因此联动直线轴的合成轨迹不一定是直线，操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。
举例:图4-2 G00走刀路线G00 X20.0 Z5.0; (绝对坐标)G00 X-10.0 Z-45.0;(增量坐标)（3）直线插补指令G01功能：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。
格式：G01 X（U）__ Z（W）__ F__说明：①X、Z：绝对坐标方式时的目标点坐标，U、W：增量坐标方式时的目标点坐标。
②F是进给速度。
F指令也是模态指令，如在G01程序段前的程序段没有F 指令，而现在的G01程序段中也没有F指令，则认为F0，机床不运动。
任务1阶梯轴类零件的数控编程及加工基本编程指令 共162页
17.07.2019
27
X
坐标：
4 0
O
Z
80
O （100.0，100.0） 1 （40.0，2.0） 2 （40.0，-80.0）
图4-6 G01指令运用
绝对坐标编程为：G00 Z2.0;
X40.0;
17.07.2019
9
（2）、恒线速控制（G96） 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
质量一致性,使用恒线速度控制. 用恒线速度控制加工端面、锥面和圆弧面时,由于X轴 的值不断变化,当刀具接近工件的旋转中心时,主轴的转速 会越来越高.采用主轴最高转速限定指令,可防止因主轴转 速过高,离心力太大,产生危险及影响机床寿命.
17.07.2019
1
17.07.2019
2
学生作品
17.07.2019
3
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数控系统的数控车床重点讨论数控车 床基本编程方法。
F后面的数字表示的是刀具每分钟的进给量，单位为
mm/min。
例如：G98 F100 表示进给量为100mm/min。
17.07.2019
13
进给速度
用F表示刀具中心运动时的进给速度。由地址码F和后 面若干位数字构成。进给率的单位是直线进给率mm/min， 还是旋转进给率mm/r，取决于每个系统所采用的进给速度 的指定方法。
简单阶梯轴零件的编程与加工
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
阶梯轴编程及加工(G90)
任务二阶梯轴编程及加工(G90)【任务引入】进行外径、内径、端面、螺纹切削的粗加工，刀具常常要反复地执行相同的动作，才能加工到工件要求的尺寸。
为了简化程序，数控装置可以用一个程序段指定刀具作反复切削，这就是固定循环功能。
【任务描述】按照给定的程序和要求完成下图4-7所示工件的加工。
图4-7【任务准备】1.外径、内径车削循环G90功能：主要用于圆柱面和圆锥面的循环切削。
（1）直线车削循环格式：G90 X（U）__ Z（W）__ F__说明：其中X（U）__ Z（W）__为切削终点坐标。
轨迹如图3-8所示，由4个步骤组成。
图中1（R）表示第一步是快速运动，2（F）表示第二步按进给速度切削，其余3（F）、4（R）的意义相似。
图4-8举例：编写下图4-9加工程序图4-9参考程序；O0001;G40 G97 G99 M03 S500;T0101;G00 X55.0 Z5.0;G90 X45.0 Z-24.0 F0.2;X40.0;X35.0;G00 X100.0 Z100.0;M30;2.端面车削循环G94功能：主要用于垂直端面和锥形端面的循环切削。
（1）直线车削循环格式：G94 X（U）__ Z（W）__ F__；说明：其中X（U）__ Z（W）__为切削循环终点坐标。
轨迹图4-10所示，由4个步骤组成。
图中1（R）表示第一步是快速运动，2（F）表示第二步按进给速度切削，其余3（F）、4（R）的意义相似。
图4-10举例：编写下图加工程序图4-11参考程序；O0001;G40 G97 G99 M03 S500;T0101;G00 X65.0 Z5.0;G90 X30.0 Z-5.0 F0.2;Z-10.0;Z-15.0;G00 X100.0 Z100.0;M30;2.划分加工阶段对重要的零件，为保证加工质量和合理地使用设各，加工过程一般立划分为三个阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。
(1)三个加工阶段的性质。
阶梯轴类零件的数控加工(G71G70)
（重要组成部分）
参 数
含
义
△d:粗加工背吃刀量，半径值； e ：退刀量，半径值。 ns：精加工路线第一个程序段的序号； nf：精加工路线最后一个程序段的序号； △u：X方向精加工余量，直径值； △w：Z方向精加工余量； F、S、T：粗车循环中，相关的f、s及刀具号、刀补号等
G71指令的动作分解
O
? △w
刀具按ns~nf程序段指定的 精车路线进行一次连续切削！ 运行结束刀具返回循环起点（A）。
O A’
精加工路线
Z
B
A
X
• 任务说明：工件材料为45钢，毛坯尺寸为 • 加工要求：完成其余表面的加工
2、根据零件图，应用G71、G70指令将程序补充完整。
O
Z
X
工艺分析结果： 刀具选择： 93硬质合金车刀 精加工余量：径向0.5，轴向0.2 切削用量选择 粗加工时：ap=2mm；n=600r/min； F=0.2mm/r 精加工时：n=1000r/min；F=0.1mm/r
Z
A’
X向 精车 余量
3 2
45°
△U/2 ?
精加工路线
e
1
?
B
A
C
运行特点：
循环X 起点
指令运行前刀具必须先到达循环起点； G71指令动作分三部分完成： 1、刀具依据给定的△d、e按矩形轨迹循环分层切削； 2、最后一次切削沿粗车轮廓连续走刀，留有精车余量△u 、△ w；
3、指令运行结束，刀具自动返回循环起点（A）；
湖北文理学院
阶梯轴类零件的数控加工 主讲：张文
• 任务说明：工件材料为45钢，毛坯尺寸为￠50x80 • 加工要求：完成其余表面的加工
对于余量大形 状复杂的零件 如何简化编程 呢
循环代码篇2运用G90代码编程车阶梯轴
2、车削工件左端的参考程序
（1）车端面——粗车外圆至Ф30.6、长25——倒角C1、 精车外圆至Ф30、长25。
（2）安装Ф12麻花钻，摇手轮钻孔，深度≥15。摇手轮 1圈，麻花钻移动5mm。
（3）粗车内孔至Ф19.4，长10——精车内孔至Ф20， 长10。
3、车削工件右端的参考程序
（1）调头，裹铜皮装夹，手轮方式车端面，保证总长50。 （2）粗车圆柱面至Ф30.6、长30，Ф15.6、长10。
G00 X28 Z2； G01 Z0 F0.08； X30 Z-1； Z-25； X35；
G00 X100 Z100；
T0202； M03 S800 G99； G00 X12 Z2； G90 X14 Z-10 F0.1； X16； X18； X19.4； G00 X100 Z100； M05； M00；
（3）粗车圆锥面至大端Ф30.6、小端Ф20.6、长20。
（4）精车右端外圆至尺寸要求。
（六）组合车削阶梯轴的参考程序段
1、车削左端的程序
O0011
T0101； M03 S800； G99 F0.1； G00 X100 Z100；
G00 X35 Z2； G90 X33 Z-25 F0.1； X31； X30.6； G00 X100 Z100； M05； M00； M03 S1200； T0101；
M03 S1000； T0202； G00 X22 Z2； G01 Z0 F0.08； X20 Z-1； Z-10； X11；
G00 Z100； X100；
M30
2、保证总长50mm后，车削右端的程序
O0012
T0101； M03 S800； G99 F0.1； G00 X100 Z100；
2-2 简单阶梯轴零件数控加工(2)
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
一、数控车床编程指令
3、圆弧插补指令（G02、 G03 ）模态代码
2）X、Z为圆弧终点坐标值 U、W为圆弧终点相对于圆弧起点的坐标增量
3）R为圆弧半径
在0°～180° R为正值 在180°～360° R为负值
R编程只适用于非整圆的圆弧插补
任务二：简单阶梯轴零件数控加工 一、数控车床编程指令
A-B B-C C-D D-E
E-F
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
一、数控车床编程指令
3、圆弧插补指令（G02、 G03 ）模态代码
例：
如图所示，走刀路线为A-B-C-D-E-F，试分别用绝对坐 标方式和增量坐标方式编程。
增量坐标编程
G03 U8. W-4. k-4.（或Ｒ4.）Ｆ50 A-B
G01 W-16.
可使刀具做短时间的无进给光整加工，以提高表面加工质量。执行该程序 段后暂停一段时间，当暂停时间过后，继续执行下一段程序。
G04指令为非模态指令，只在本程序段有效。
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
一、数控车床编程指令
4、暂停指令G04
如图为车槽加工，采用G04指令 时主轴不停止转动，刀具停止进给3 秒，程序如下：
2.2 简单阶梯轴零件数控加工
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
任务描述
如图所示工件，毛坯为Ø 20 mm×60 mm的45钢棒料，试编写其 精加工程序。
任务二：简单阶梯轴零件数控加工
一、数控车床编程指令（P91）
1、快速定位指令（G00） 模态代码 指令格式 G00 X（U）_ Z（W）_
指令说明: X、Z 后面的值为终点坐标值 U、W 后面的值是现在点与目标点之间的距离 与方向
阶梯轴数控编程
C-D:G01 D-E:G01
E-A:G00
21.阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
例题
以下图为例 对外表面进行精加工：
O1001 程序名 N05 T0101;选1号刀及刀补 N10 M03 S900; 主轴正转 N20 G00 X80 Z60; 到A点 N25 X24 Z2; 到B点 N30 G01 Z-20 F0.1; 到D点
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。
（2）应用 用于完成端面、内圆、外圆、槽、倒角、圆锥等
表面的加工。
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
GOO指令和G01指令 加工速度
是怎么确定的？
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
G00快速点定位的移动速度不能用程序 指令设定，而是根据数控系统预先设定的速 度来执行。
若在快速点定位程序段前设定了进给速 度F，指令F对G00程序段无效。
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
作业：
1.课本55页 2.2题中一号工件进行编程。 2.预习《外圆锥面加工程序的编制》。
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
N50 G00 X100
Z60;返回起刀点
N55 M30; 主轴停止，程序结束
2.1.2阶梯轴加工的编程方法—G00/G01
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简单阶梯轴数控车削编
程
文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
简单阶梯轴数控车削编程教案
课题名称：简单阶梯轴数控车削编程
科目：数控车削（数控系统GSK980TD）
学生年级：10级
课时：1学时
教师：雷林均
一、教学内容分析
简单阶梯轴数控车削编程，是学习数控编程的基础课程，主要指令是快速定位
G00、直线插补G01。
二、学习情境分析
1. 已有普通车工基础，对阶梯轴的加工工艺较熟悉。
但数控加工也有所不同。
2. 已了解了数控车削的特点，练习了基本操作，了解了数控车削的基本指令，了解了数控车削坐标系统，为学习本课程打下了基础。
3. 本课是系统学习数控编程的初级课程。
三、教学目标
1. 学会编写简单阶梯轴类零件加工的数控车削程序。
（专业能力）
2. 初步掌握快速定位G00、直线插补G01指令的用法。
（专业能力）
3. 数控车削编程的步骤，数控程序的结构。
（方法能力）
4. 采用分组学习、讨论等方法，通过学生合作与交流，培养学生团结协作的精神和创新意识，养成实事求是的科学态度，树立专业自信心。
（社会能力）教学重点：编程步骤及G00，G01指令的使用
教学难点：数学计算
四、教学策略选择与设计
以“工作过程导向”的理念进行设计。
将数控指令的教学融入到实际的零件加工中编程中。
通过由简到繁的系列零件加工的编程，扩展数控指令的知识。
五、教学环境及资源准备
投影，电脑，CIMCO软件等。
六、教学过程
1. 任务描述（2分钟）
如图1，编写阶梯轴的数控加工程序。
图 1
（向学生分发任务及练习文件。
）
2. 讨论普车加工方法（学生分组回忆、讨论，教师引导与点评并引入新课，5分钟）
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。
装夹棒料，外圆伸出长度50mm；粗车φ42，再粗车φ39，留余量。
精车φ42，精车φ39，留余量；
倒角，去毛刺。
需要3把车刀。
3. 编写数控编程的准备工作（15分钟）
（1）分析图样，确定加工工艺（7分钟）
设备、装夹、工艺路线、刀具、切削用量。
图2 车削路线
资料：
数控加工工序卡（学生填表，教师指导）
（2）数学计算（教师指点需要计算的内容，学生计算，8分钟）
根据图样、设定的坐标系及工艺路线，计算运动轨迹的起点、终点、圆心、交点、切点等坐标值。
编程尺寸取中偏差，如：
?39−0.180外圆精车编程尺寸 = 39+/2 =
“倒角”用延长线切入。
起刀点，Z 坐标设置为2mm ，则X 坐标为：
X = +2)*2 =
图3 数学计算
4. 编写数控加工程序（重点，教师讲解，突出G00、G01指令的用法，18分钟） （1）复习本节课要用到主要指令。
T__ __； M03 S____； M30； G00 X （U ）__ Z （W ）__; G01 X （U ）__ Z （W ）__ F__;
（2）逐条写出并讲解程序内容：（以绝对编程为主）
注：程序编写后，还要进行程序校验、调试、修改、试切，然后才能投入使用。
5、学习总结（5分钟）
（1）课堂中遇到的问题：
（2）数控编程三大步：
（3）你明白了吗
6、作业布置：程序阅读练习。
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 ;
N116 X45; N118 G0 X50 Z50; N120 T0202 S800; N122 G0 X35 Z2; N124 G1 Z-25 F80; N126 ;
N128 X40 ;
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。