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数控编程与加工技术（第2版）共分七大项目，包括机床数控技术基础、数控加工工艺、数控车床编程与加工、数控铣床加工中心编程与加工、宏程序编程应用及自动编程应用、数控切削加工技术、数控特种加工技术等内容。 每个项目根据内容的多少和加工对象的不同又由3～4个任务组成。
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| 內容簡介： |
本书共分七大项目，包括数控机床的认知，数控加工工艺设计，数控机床的程序编制，数控切削加工技术，数控特种加工技术，数控机床的安装、调试及验收，实训项目强化等内容;每个项目根据内容的多少和加工对象的不同又由3～4个“任务”组成。
本教材适合作为高职高专机械制造与自动化、数控技术、机电一体化、模具设计与制造等机械类专业的教学用书，也可作为相近专业的师生和从事相关工作的工程技术人员的参考书。
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| 目錄：
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目录
项目一机床数控技术基础
任务一认识数控机床
知识点1数控机床的发展与组成
知识点2数控机床的分类及数控加工的特点
知识点3数控机床机械结构特点
知识点4先进制造系统简介
任务二计算机数控系统的认知
知识点1计算机数控系统的组成
知识点2计算机数控系统的功能
知识点3典型CNC系统简介
任务三机床控制原理分析
知识点1运动轨迹的插补原理
知识点2刀具半径补偿原理
知识点3进给速度控制
思考与习题
项目二数控加工工艺
任务一数控机床的坐标判断
知识点1数控机床的坐标系
知识点2数控机床坐标判断方法
任务二了解数控加工工艺
知识点1数控加工工艺内容的选择
知识点2数控加工工艺性分析
知识点3数控加工工艺路线的设计
任务三数控加工工艺设计方法
知识点1确定走刀路线和安排加工顺序
知识点2确定定位和夹紧方案
知识点3确定刀具与工件的相对位置
知识点4确定切削用量
任务四编写数控加工技术文件
知识点1数控编程任务书
知识点2数控加工工件安装和加工原点设定卡片
知识点3数控加工工序卡片
知识点4数控加工走刀路线图
知识点5数控刀具卡片
思考与习题
项目三数控车床编程与加工
任务一了解数控车床加工特点及其工艺系统组成
知识点1数控车床特点
知识点2数控车削加工中的工艺系统
任务二数控加工编程基础知识
知识点1程序编制的标准规定和代码
知识点2程序编制的内容和步骤
知识点3程序编制的方法
任务三数控车床程序的编制
知识点1数控车床编程基础
知识点2基本运动指令编程
知识点3车削固定循环指令编程
知识点4螺纹切削加工指令
思考与习题
项目四数控铣床、加工中心编程与加工
任务一了解加工中心、数控铣床加工特点及其工艺系统组成
知识点1数控铣床、加工中心加工特点
知识点2数控铣削加工中的工艺系统
知识点3加工中心介绍
任务二数控铣削、加工中心程序编制
知识点1数控铣削程序编制、基本功能指令
知识点2加工中心与固定循环编程
知识点3简化指令编程
思考与习题
项目五宏程序编程应用及自动编程应用
任务一了解宏变量与常量
知识点1变量与变量的引用
知识点2变量的类型
知识点3常量
任务二变量的运算与控制
知识点1运算指令
知识点2变量的赋值
知识点3条件判别语句
知识点4循环语句
任务三宏程序固定循环指令的实现
知识点1用户宏程序的调用方法
知识点2宏程序的应用
任务四了解自动编程
知识点1自动编程概述
知识点2常见的CADCAM软件简介
知识点3UG软件自动编程UG NX6软件应用
思考与习题
项目六数控机床加工操作
任务一数控车削加工操作
知识点1数控车床的基本操作
知识点2数控车零件的编程加工
任务二数控铣削加工操作
知识点1数控铣床的基本操作
知识点2数控铣零件的编程加工
任务三数控加工中心加工操作
知识点1加工中心的基本操作
知识点2加工中心零件的编程加工
思考与习题
项目七数控特种加工技术
任务一了解数控电火花成型加工技术及应用
知识点1数控电火花成型加工概述
知识点2电火花成型加工机床
知识点3电火花成型加工操作
任务二了解数控电火花线切割加工技术及应用
知识点1数控电火花线切割加工概述
知识点2电火花线切割机床
知识点3电火花线切割数控编程
思考与习题
参考文献
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| 內容試閱：
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前言
近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所替代。数控加工作为目前机加工的一种手段，已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。专家们预言： 21世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。目前，随着国内数控机床用量的剧增，急需培养一大批能够熟练掌握现代数控机床编程、操作和维护的应用型高级技术人才。为了适应我国高等职业技术教育发展及应用型技术人才培养的需要，经过实践与总结，编写了这本数控技术教材。本书采用项目化与任务驱动的教学方法，突破了传统数控技术教材在内容上的局限性，突出了系统性、实践性和综合性等特点。全书各章节联系紧密，并精选了大量经过实践验证的典型实例。本书第1版自2012年3月出版以来，承蒙广大高职院校教师与学生们的厚爱，《数控编程与加工技术》这本书已经连续印刷3次，总印数近5000册。本次修订始终本着实用、管用、够用的原则，在尽量保持《数控编程与加工技术》教材的原版特色、组织结构和内容体系不变的前提下，努力在行业案例、产业资讯、教学资料等内容的时效性方面有所更新和充实。修订的主要内容有：1 对第1版中有关排版、编辑、内容等方面存在的纰漏和差错进行订正。2 对有关章节的综合案例与思考问题进行更新。3 对有关章节的教材内容和条目顺序进行调整、充实、更改甚至重写。本书由潍坊职业学院周荃、张爱英主编，周荃同时负责全书的框架体系设计、修订进程安排和统稿校对工作。参与教材编写的人员有周荃（编写项目一、项目二）、张爱英（编写项目五）、尚德波（编写项目三）、刘新玲（编写项目四）、徐砚良（编写项目六任务一）、吴宇（编写项目六任务二）、李海涛（编写项目六任务三）、于翠玉（编写项目七任务一）、郭大路（编写项目七任务二）。在本书第2版的修订编写过程中，我们参阅了国内大量相关教材和网络案例资料，在此对他们表示崇高的敬意和衷心的感谢！但由于作者的水平有限，加上时间仓促，书中错漏和不妥之处在所难免，恳请专家、同行和读者批评指正。
编者2016年5月
项目三数控车床编程与加工项目导读数控车床是一种能够完成回转类零件车削加工的高效自动化机床，主要适用于加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等； 对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。数控车床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。本项目主要介绍数控车床的工艺特点及其工艺系统组成，数控车削加工中工艺参数的确定，以及数控车削程序编制方法和数控车床的操作方法。项目目标1 数控车床加工对象和特点。2 数控车床编程工艺参数选择。3 数控车削程序的组成及编程方法。4 数控车削程序编制方法。
任务一了解数控车床加工特点及其工艺系统组成
知识点1数控车床特点
数控车削是数控加工中使用最多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插补等优点，还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能以及在加工过程中能自动变速等特点，因此其工艺范围比普通车床广泛得多。与传统车床相比，数控车床比较适合于车削具有以下要求和特点的回转体零件。1. 精度要求高的零件由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，并且能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。在有些场合可以以车代磨。此外，由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。对于圆弧以及其他曲线轮廓，加工出的形状与图纸上所要求的几何形状的接近程度比仿形车床要高得多。2. 表面粗糙度小的回转体零件数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性好和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用减小进给速度的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。3. 轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件
图31成型内腔零件示例
数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲面插补功能，所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件。如图31所示的壳体零件封闭内腔的成型面口小肚大，在普通车床上是无法加工的，而在数控车床上则很容易加工出来。组成零件轮廓的曲线可以是数学程式描述的曲线，也可以是列表曲线。对于由直线或圆弧组成的轮廓，直接利用机床的直线或圆弧插补功能； 对于非圆曲线组成的轮廓，可以用非圆曲线插补功能。若所选机床没有非圆曲线插补功能，则应先用直线或圆弧去逼近，然后再用直线或圆弧插补功能进行插补切削。
4. 带一些特殊类型螺纹的零件传统车床所能切削的螺纹相当有限，它只能加工等导程的直、锥面的公、英制螺纹，而且一台车床只限定加工若干种导程的螺纹。数控车床不但能加工任何等导程的直、锥面螺纹和端面螺纹，而且能加工增导程、减导程，以及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹。数控车床加工螺纹时主轴转向不必像传统车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直至完成，所以它车削螺纹的效率很高。数控车床还配有精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成型刀片，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。可以说，包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控车床上加工。5. 超精密、超低表面粗糙度的零件磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度值，它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工。以往很难加工的塑料散光用的透镜，现在也可以用数控车床来加工。超精加工的轮廓精度可达到0．1m，表面粗糙度可达0．02m。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。6. 以特殊方式加工的零件1 能代替双机高效加工零件，如在一台六轴的数控车床上，有同轴线的左右两个主轴和前后两个刀架，既可以同时车削出两个相同的零件，也可以车削两个工序不同的零件。2 在同样一台六轴控制并配有自动装卸机械手的数控车床上，棒料装夹在左主轴的卡盘上，用后刀架先车削出有较复杂的内、外形轮廓的一端后，有装卸机械手将其车削后的半成品转送到右主轴卡盘上定位径向和轴向，并夹紧，然后通过前刀架按零件总长要求切断，并进行其另一端的内、外形加工，从而实现一个位置精度要求高，内、外形均较复杂的特殊零件全部车削过程的自动化加工。知识点2数控车削加工中的工艺系统1. 数控车床加工工艺的基本特点
数控车床加工程序是数控车床的指令性文件。数控车床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的。因此，数控车床加工程序与普通车床工艺规程有很大差别，涉及的内容也较广。数控车床加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及车床的运动过程。2. 数控车床加工工艺的主要内容数控车床加工工艺的主要内容包括如下方面。1 选择适合于数控车床上加工的零件，确定工序方面。2 分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。3 确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如划分工序、安排加工顺序、处理与非数控加工工序的衔接等。4 加工工序的设计，如选取零件基准的定位，装夹方案的确定，工步划分、刀具选择和切削用量的确定等。5 数控加工程序的调整，如选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿及确定加工路线等。3. 数控车床的加工工艺分析工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定的合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响，因此应遵循一般的工艺原则，并结合数控车床的特点，认真而详细地制定好零件的数控车削加工工艺。
在选择并决定数控车床加工零件及其加工内容后，应对零件的数控加工工艺性进行全面、认真、仔细地分析。主要内容包括产品的零件图样分析和零件结构的工艺性分析等内容。1 零件图样分析首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求，然后对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的、关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。零件图工艺分析是工艺制定中的首要工作，主要包括以下内容。（1 尺寸标注方法分析。零件图上尺寸标注应适应数控车床加工的特点，如图32所示，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程基准原点的统一。
图32零件尺寸标注分析
（2 轮廓几何要素分析。手工编程时，要计算每个节点坐标，在自动编程时，要对构成零件的轮廓的所有几何元素进行定义，因此要分析几何元素的给定条件是否充分。（3 精度及技术要求分析。对被加工零件的精度及技术要求进行分析，是零件工艺分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等，精度及技术要求分析的主要内容如下。① 分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。② 分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，则采用其他措施如磨削来弥补，应给后续工序留有余量。③ 找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。④ 对表面粗糙度要求较高的表面，这些表面应在一次安装下完成。2 零件结构的工艺性分析零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型。在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性，如图33a所示零件，需要三把不同宽度的切槽刀切槽。如无特殊需要，显然是不合理的，若改成图33b所示结构，只需一把刀即可切出三个槽来，既减少了刀具数量，少占了刀架位，又节省了换刀时间。在结构分析时若发现问题应向设计人员或有关部门提出修改意见。
图33结构工艺性实例
4. 数控车床的工艺装备1 数控车床的卡盘液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘； 对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘； 用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。2 数控车床的尾座对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾座。3 数控车床的刀架刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能，刀架上可安装的刀具数量一般为8把、10把、12把或16把，有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式一般为回转式，刀具沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式，刀具沿一条直线安装。数控车床可以配备以下两种刀架。（1 专用刀架： 由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。（2 通用刀架： 根据一定的通用标准而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。4） 数控车床的铣削动力头数控车床刀架上安装铣削动力头可以大大扩展数控车床的加工能力。
任务二数控加工编程基础知识
知识点1程序编制的标准规定和代码不同类型的数控系统，根据系统本身的特点及编程的需要，编程的格式和代码也不尽相同。我国根据ISO标准制定了相应的国家标准。因此，编程人员必须严格按照机床说明书的规定格式进行编程。程序段是可作为一个单位来处理的连续的字组，它实际是数控加工程序中的一段程序。零件加工程序的主体由若干程序段组成。多数程序段是用来指令机床完成或执行某一动作。一个完整的程序由程序号和若干程序段程序的内容、程序结束组成。程序结构举例如下：
%
O1234 ； 程序号
N1 G90G54G00X0Y0Sl000M03;第一程序段
N2 Z100．0;第二程序段
N3 G41X20．0Y10．0D01;
N4 Z2．0；
N5 G01Z-10．0F100;
N6 Y50．0F200;程序内容
N7 X50．0;
N8 Y20．0;
N9 X10．0;
N10 G002100．0;
N1l G40X0Y0M05
N12 M30;程序结束
1． 程序号程序号写在程序的开头，独占一行，说明该零件的加工程序开始，由地址符后带若干位数字组成。常用的地址符有%PO等，视具体数控系统而定。2． 程序段程序内容部分是整个程序的核心，零件加工程序由若干程序段组成。每个程序段由程序段号、若干功能字和程序段结束符号组成； 功能字简称为字，每个字由一个英文字母与随后的若干位数字组成。其中英文字母成为字地址符，字的功能由地址符决定。1 程序段格式程序段表示一个完整的加工工步或动作。程序段由程序段号、若干功能字和程序段结束符号组成。程序段格式是指令字在程序段中排列的顺序，不同数控系统有不同的程序段格式。常见程序段格式如图34所示。
图34常见程序格式
在上一程序段中已经指定，本程序段中仍有效的指令称为模态指令，反之为非模态指令。对于模态指令，如果上一程序段已制定且本程序中无变化则可省略。2 字地址符及其含义通过上面介绍可得，功能字是组成数控程序的最基本单元，它由地址符和数字组成，地址符决定了字的功能。如表31所示为FANUC系统地址符含义。3． 字的类别及功能坐标字由坐标地址符及数字组成，且按一定的顺序进行排列，各组数字必须具有作为地址代码的字母开头，坐标字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。按其功能的不同字分为7种类型，分别是顺序号字、准备功能字、坐标字、进给功能字、主轴转速功能字、刀具功能字和辅助功能字。1 程序段序号简称顺序号顺序号字就是程序段的序号。顺序号字位于程序段之首，用地址码N和后面的1~9999中的任意数字来表示。顺序号用于编程者对程序的校对、检索和修改； 在加工轨迹图的几何结点处标上相应的顺序段的顺序号，就可直观地检查程序。顺序号的使用规则如下：顺序号数字部分为整数，最小为1，且数字可以不连续，也可以颠倒，一般习惯按顺序并以5或者10的倍数编程，以备插入新的程序段，程序段可以部分或全部省略顺序号。2 准备功能简称G功能G指令也称准备功能指令，它是使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。这类指令是在数控装置插补运算之前需要预先规定，为插补运算、刀补运算、固定循环等做好准备。例如，刀具在哪个坐标平面加工，加工轨迹是直线还是圆弧等都需用G指令来指定。G指令由字母G和其后两位数字组成，从G00~G99共有100种。
表31常用地址符
机能地址符说明
程序号O或P或%程序编号地址程序段号N程序段顺序编号地址坐标字
X，Y，Z； U，V，W；
P，Q，R
A，B，C； D，E
R； I，J，K
直线坐标轴
旋转坐标轴
圆弧半径
圆弧中心坐标准备功能G指令动作方式辅助功能M，B； 开关功能，工作台分度等补偿值H或D补偿值地址暂停P或X或F暂停时间重复次数L或H子程序或循环程序的循环次数切削用量
S或V
F主轴转数或切削速度
进给量或进给速度刀具号T刀库中刀具编号
需要特别注意的是，不同的数控系统，其G指令的功能并不相同，有些甚至相差很大，编程时必须严格按照数控系统编程手册的规定编制程序。FANUC0i系统G功能指令如表32所示。
表32FANUC0i系统G功能指令
G代码组别数控车的功能数控铣的功能附注
G00*01快速定位相同模态续效G0101直线插补相同模态G0201顺时针方向圆弧插补相同模态G0301逆时针方向圆弧插补相同模态G0400暂停相同非模态G1000数据设置相同模态G1100数据设置取消相同模态
续表
G代码组别数控车的功能数控铣的功能附注
G17*02XY平面选择相同模态G1802ZX平面选择相同模态G1902YZ平面选择相同模态G2006英制相同模态G2106米制相同模态G22*04存储行程检测功能开相同模态G2304存储行程检测功能关相同模态G2525主轴速度波动检查打开相同模态G26*25主轴速度波动检查关闭相同模态G2700参考点返回检查相同非模态G2800参考点返回相同非模态G3000第2参考点返回非模态G3100跳步功能相同非模态G3201螺纹切削模态G3600X向自动刀具补偿非模态G3700Z向自动刀具补偿非模态G40*07刀尖半径补偿取消刀具半径补偿取消模态G4107刀尖半径左补偿刀具半径左补偿模态G4207刀尖半径右补偿刀具半径右补偿模态G4308刀具长度正补偿模态G4408刀具长度负补偿模态G49*08刀具长度补偿取消模态G50*11工件坐标原点设置最大主轴速度设置比例缩放功能取消非模态G5111比例缩放功能模态G5200局部坐标系设置非模态G5300机床坐标系设置相同非模态G54*14工件坐标系偏置1相同模态G5514工件坐标系偏置2相同模态G5614工件坐标系偏置3相同模态G5714工件坐标系偏置4相同模态G5814工件坐标系偏置5相同模态G5914工件坐标系偏置6相同模态G6315攻丝模式模态G64*15切削模式模态G6500宏程序调用相同非模态G6612宏程序调用模态相同模态G67*12宏程序调用取消相同模态G6816坐标系旋转模态G69*16双刀架镜像关闭模态G7000精车循环非模态G7100外圆内孔粗车循环非模态G7200模型车削循环非模态续表
G代码组别数控车的功能数控铣的功能附注
G730009端面粗车循环高速深孔钻孔循环非模态G740009端面啄式钻孔循环左旋攻螺纹循环非模态G7500外径内径啄式钻孔循环非模态G760009螺纹车削多次循环精镗循环非模态G80*09固定循环注销相同模态G8109钻孔循环模态G8209钻孔循环模态G8309端面钻孔循环深孔钻孔循环模态G8409端面攻螺纹循环攻螺纹循环模态G8509粗镗循环模态G8609端面镗孔循环镗孔循环模态G8709侧面钻孔循环背镗孔循环模态G8809侧面攻螺纹循环模态G8909侧面镗孔循环镗孔循环模态G900103外径内径车削循环绝对尺寸模态G91*03相对增量尺寸模态G9201单次螺纹车削循环工件坐标原点设置模态G940105端面车削循环每分钟进给速度模态G9505每转进给速度： 进给量模态G9602恒表面速度设置模态G9702恒表面速度设置模态G98*0510每分钟进给固定循环中返回到起始高度模态G990510每转进给固定循环中返回到R高度模态
注： 模态指令指上一程序段中已经指定，本程序段中仍然有效的指令，反之称为非模态指令。对于模态指令，如果上一程序段中已经指定，本程序段中又没有变化的部分可以省略。
3） 进给功能字进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其他数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。每转进给量mmr： 用G99指定，表示主轴每转一转刀具进给量。如： G99 F0．2表示主轴每转一转刀具进给0．2mm，即相当于F=0．2mmr。每分钟进给量： 用G98指定，表示每分钟刀具进给量。如： G98 F100表示刀具进给速度为100mmmin。4） 主轴转速功能主轴转速功能由主轴地址符S及数字组成，作用是控制主轴转速，单位用G96和G97两种方式指定机床通电后默认为G97功能。主轴转速控制G97： 格式为G97 S---，表示每分钟主轴转数，单位为rmin。如： G97 S1000表示主轴每分钟转数为1000转恒定不变。恒线速度控制G96： 格式为G96 S---，表示切削点的线速度不变，即切削时工件上任一点的切削速度是固定的，单位为mmin。如： G96 S150，表示切削速度恒为150mmin，此时转速会由数控系统自动控制做相应变化。公式为： v=nD1000。单位： V为mmin，D为mm，n为rmin。5） 刀具功能由地址符T和数字组成，作用是指定刀具和刀具补偿，若T后面有两位数表示所选择的刀具号码T--，第一位是刀具号，第二位是刀具补偿号包括刀具偏置补偿、刀具磨损补偿、刀尖圆弧补偿、刀尖刀位号等。若T后面通常有4位数表示所选择的刀具号码T----，前两位是刀具号，后两位是刀具补偿号。6） 辅助功能简称M功能辅助功能字由M地址符及随后的两位数字组成，所以也称为M功能或M指令。它用来指定数控机床的辅助动作及其状态。例如，主轴的启、停，冷却液通、断，更换刀具等。与G指令一样，M指令已有国际标准和国家标准，且M指令与G指令一样，不同的数控系统其M指令的功能并不相同，有些差别较大，必须按照所用机床说明书的规定编制程序。常用的FANUC系统的指令如表33所示。
表33FANUC系统常用辅助功能指令
M功能字含义M功能字含义
M00程序停止M072号冷却液开M01计划停止M081号冷却液开M02程序停止M09冷却液关M03主轴顺时针旋转M30程序停止并返回开始处M04主轴逆时针旋转M98调用子程序M05主轴旋转停止M99返回子程序M06换刀
7） 程序段结束符号列在程序段的最后一个有用的字符之后，表示程序段的结束。知识点2程序编制的内容和步骤数控编程的主要内容包括零件图纸的分析、工艺过程的编制、数学处理、程序编制、程序输入与试切。数控编程的具体步骤如图35所示。
图35数控编程过程
1． 分析工作图样根据零件图纸分析工件的形状、尺寸、材料、加工精度、批量、热处理条件、加工期限以及企业工艺条件等从而确定数控加工的可行性和适用性。2． 确定工艺过程对数控加工工件的工艺过程分析与传统的加工工艺处理类似，但需考虑数控机床的特殊功能特点、数控系统的指令功能以及充分发挥数控机床的加工效率等特性。根据工件的特征需完成下述任务。1 确定加工机床、刀具与夹具。2 确定零件加工的工艺路线、工步顺序。3 确定切削用量主轴转速、进给速度、进给量、切削参数。4 确定辅助功能换刀，主轴正传、反转，冷却液开、关等。3． 数值计算在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。4． 编写加工程序在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可按照数控系统规定的指令代码及程序格式，逐段编写零件加工程序。并进行初步校验一般采用阅读法，即对照加工零件的要求，对编制的加工程序进行仔细的阅读和分析，以检查程序的正确性，检查上述两个步骤的错误，程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。5． 输入数控系统将数控程序单上的内容，经转换记录在控制介质上如存储在磁盘上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过MDI键盘输入。常用的介质种类因系统不同而有所差别，如传统多用穿孔纸带、磁带机及记录磁带、软磁盘适配器及软磁盘、硬磁盘适配器及记录在硬盘上的程序、光驱及光盘、键盘直接输入方式、EPROM等非易失性固态存储器存储加工程序等。6． 程序校验任何程序在正式加工之前都必须进行检验或试切。程序的校验用于检查程序的正确性和合理性，但不能检查加工精度。利用数控系统的相关功能，在数控机床上运行程序，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。如在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。这种检查方法较为直观简单，现被广泛采用。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序以检查程序的正确性和合理性。试切法不仅可检验程序的正确性，还可检查加工精度是否符合要求。通常只有试切零件检验合格后，加工程序才算编制完毕。知识点3程序编制的方法数控机床程序是按一定的格式并以代码的形式编制的，目前零件的加工程序编制方法分为手工编程和自动编程两种。1． 手工编程手工编程是由人工完成编程的全部步骤，从分析零件图样、确定工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、程序输入到程序检验等各步骤均由人工完成。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大，适用于零件形状简单、程序段较少、计算简单的场合。它是自动编程的基础，对机床操作人员来讲必须掌握。2． 自动编程对于零件形状复杂或程序量大的零件采用手工编程则工作量很大或不可能时，就必须借助计算机进行自动编程。自动编程也称为计算机或编程机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。它利用通用的微机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和生成指令。自动编程编出的程序还可通过计算机或自动绘图仪进行刀具运动轨迹的图形检查，编程人员可以及时检查程序是否正确，并及时修改。自动编程大大减轻了编程人员的劳动强度，提高效率几十倍乃至上百倍，同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。工作表面形状愈复杂，工艺过程愈烦琐，自动编程的优势愈明显。目前中小企业普遍采用这种方法，编制较复杂的零件加工程序效率高，可靠性好。专用软件多为在开放式操作系统环境下，在微机上开发的，成本低，通用性强。除此之外还可利用CAD／CAM系统进行零件的设计、分析及加工编程。该方法适用于制造业中的CAD／CAM集成系统，目前正被广泛应用。该方式适应面广、效率高、程序质量好，适用于各类柔性制造系统FMS和集成制造系统CIMS，但投资大，掌握起来需要一定时间。
任务三数控车床程序的编制
知识点1数控车床编程基础1． 数控车床编程的特点
1 坐标的选取及坐标指令。数控车床有它特定的坐标系，前面一节已经介绍过。编程时可以按绝对坐标系或增量坐标系编程，也常采用混合坐标系编程。U及X坐标值，在数控车床的编程中是以直径方式输入的，即按绝对坐标系编程时，X输入的是直径值，按增量坐标编程时，U输入的是径向实际位移值的二倍，并附上方向符号正向省略。2 固定循环功能。数控车床具备各种不同形式的固定切削循环功能，如内外圆柱面固定循环、内外锥面固定循环、端面固定循环、切槽循环、内外螺纹固定循环及组合面切削循环等，用这些固定循环指令可以简化编程。3 刀具位置补偿。现代数控车床具有刀具位置补偿功能，可以完成刀具磨损和刀尖圆弧半径补偿以及安装刀具时产生的误差的补偿。2． 工件坐标系的设定1 用G50设定工件坐标系指令格式： G50 X Z；其中，X，Z的值是起刀点相对于编程原点的坐标值。
图36工件坐标系设定
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。G50编程实例： 如图36所示，设置工件坐标系的程序段如下：
G50 X33． Z19．；
2） 用G54~G59设置工件坐标系通过对刀取得刀位点数据后，通过数控机床操作面板输入，G54~G59指令可设置6个工作原点偏置坐标系，先测定出预置的工件原点相对于机床原点的偏置量，并把该偏置量值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中，该数值无论断电与否都将一直被系统所记忆，直到重新设置为止。当工件原点预置好以后，输入G54~G59指令便可直接调用相应的已预置工件坐标系。系统通电时默认选择G54坐标系。G50与G54~G59之间的区别如下。用G50时，后面一定要跟坐标地址字； 使用G54~G59时，可不需后跟坐标地址字，也可单独指定，还可与其他程序同段指定。使用G50时，必须保证刀具在对刀设定的起点上，再运行程序； G54~G59对启动瞬间刀具的刀位点没有要求。G54建立的工件原点在程序运行前就已设好，在程序运行中无法重置； G50建立的原点是相对于程序执行过程中当前刀具刀位点的，编程时可使用该指令修改。G50所建立的工件坐标系在机床重新开机时消失； G54~G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用MDI方式输入，系统自动记忆，机床重新开机时仍然存在。G54~G59为模态指令，可相互注销。使用该组指令前，必须先回参考点。知识点2基本运动指令编程1． 快速点定位指令G00
快速定位指令使刀具以点位控制方式，从刀具所在点快速移动到目标点。它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，G00移动速度是机床设定的空行程速度，不需要特别规定进给速度。输入格式： G00XUZW ；说明： X、Z、U、W代表目标点的坐标，下同；XU坐标按直径值输入；； 表示一个程序段的结束。1 G00指令： 各轴以系统预先设定的速度快速移动，目的是节省非加工时间。2 G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序规定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。3 快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。4 G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。5 G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G32功能注销。6 在程序中F指令对G00指令无效。编程举例： 刀具由AB快速定位。程序：
G00 X60 Z100或G00 U40 W80;
执行该段程序时刀具从点A60，60以快速进给速度运动到点B60，100，如图37所示。
图37快速定位指令
2． 直线插补指令G01该指令用于直线或斜线运动，可使数控车床沿X轴、Z轴方向执行单轴运动，也可以沿X、Z平面内任意斜率的直线运动。输入格式： G01 XU ZW F ；F： 进给速度。说明：1 G01指定刀具从当前位置以轴联动的方式，按程序段中F指令规定的合成进给速度直线各轴的分速度与各轴的移动距离成正比，以保证指令各轴同时到达终点，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点；2 实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积；3 G01和F都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码；4 G01可由G00、G02、G03或G32功能注销；5 直线插补可实现纵切外圆、横切端面、斜切锥面等形式的直线插补运动。编程实例： 刀具由AB直线移动。程序：
G01 X60 Z100 F或G01 U40 W80 F；
执行该段程序时，刀具从点A60，60直线运动到点B60，100，如图38所示。
图38直线插补指令
3． 绝对值编程与增量值编程绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法,即采用绝对值编程时，首先要指出编程原点的位置，并用地址X、Z进行编程X为直径值。增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法，即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的。采用增量值编程时，用地址U、W代替X、Z进行编程。
图39加工路线图
输入格式： 绝对值编程GXY
相对值编程 GUW
数控机床编程时，可采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法叫混合编程,编程时也必须先设定编程原点。编程实例： 刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时用绝对坐标和相对坐标指令编程，如图39所示。
绝对编程指令
O0001
N1 G01 X20． Z15．；
N2 X40． Z45．；
N3 X60． Z25．；
N4 X0 Z0；
N5 M30；
相对编程指令
O0002
N1 G01 X20．Z15．；
N2 U20． W30．；
N3 U20． W-20．；
N4 U-60． W-25．；
N5 M30；
4． 圆弧插补指令G02 G03该指令能使刀具沿着圆弧运动，切出圆弧轮廓。G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令，如图310所示。
圆弧顺逆方向的判别： 沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。在数控车削编程中，圆弧的顺、逆方向根据操作者与车床刀架的位置来判断，如图311所示。
图310圆弧方向的判别
图311圆弧顺逆与刀架位置关系
说明： 由于车削加工是围绕主轴中心前后对称的，因此无论是前置还是后置式的，X轴指向前后对编程来说并无多大差别。为适应笛卡儿坐标习惯，编程或绘图时按后置式的方式进行表示。输入格式： G02 G03 XU ZW IKF；
或G02G03XU ZW RF；说明：1 X、Z是指圆弧插补的终点坐标值； U、W为圆弧的终点相对于圆弧的起点坐标值；2 I、K表示圆心相对于圆弧起点的增量坐标，与绝对值、增量值编程无关，为零时可省略；
图312圆弧加工实例
3 R表示圆弧半径，特规定当圆弧的圆心角小于等于180时，R值为正； 当圆弧的圆心角大于180时，R值为负。此种编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆；
4 X、Z同时省略时，表示起、终点重合； 若用I、K来表示圆心位置，则相当于指定了360的弧； 若用R编程，则表示0的弧；5 当I、K和R同时被指定时，R指令优先，I、K值无效。实例编程： 分别编制大圆弧AB和小圆弧AB程序段，如图312所示。
大圆弧AB编程：
G90 G03 X0． Y25． R-25． F80终点坐标加半径格式
G90 G03 X0． Y25． I0． J25． F80终点坐标加圆心坐标格式
G91 G03 X-25． Y25． R-25． F80
G91 G03 X-25． Y25． I0． J25． F80
小圆弧AB编程：
G90 G03 X0． Y25． R25． F80
G90 G03 X0． Y25． I-25． J0． F80
G91 G03 X-25． Y25． R25． F80
G91 G03 X-25． Y25． I-25．J0． F80
5． 刀具半径补偿功能G40、G41、G42
编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图313所示。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，如图314所示。为避免这种现象的发生，就需要使用刀尖圆弧自动补偿功能。具有刀尖圆弧自动补偿
功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。利用机床自动进行刀尖半径补偿时，需要使用G40、G41、G42指令。
图313车刀刀尖
图314刀尖圆弧引起的过切和少切现象
图315刀具半径补偿
G41： 刀尖圆弧半径左补偿左刀补。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图315所示。G42： 刀尖圆弧半径右补偿右刀补。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图315所示。
G40： 取消刀尖圆弧半径补偿，也可用T00取消刀补，刀尖运动轨迹与编程轨迹一致。在实际加工中，刀尖圆弧半径自动补偿功能的执行分为以下几步。1 建立刀具补偿。刀具中心轨迹由G41，G42确定，在原来编程轨迹基础上增加或减少一个刀尖半径值。2 进行刀具补偿。在刀具补偿期间，刀具中心轨迹始终偏离工件一个刀尖半径值。3 撤销刀具补偿。刀具撤离工件，补偿取消，与建立刀尖半径补偿一样，刀具中心轨迹要比程序轨迹增加或减少一个刀尖半径值。刀具半径补偿的建立和取消是在刀具运动过程中形成的，其指令格式为：
G42G41 G00 XUZW;
或G42G41 G01 XUZW；
取消刀补：
G40 G00G01 XUZW；
在使用时应注意以下几点。1 刀具补偿的设定和取消指令只能在位移移动指令G00、G01中进行，不应在G02、G03圆弧轨迹程序上实施,设定和取消刀径补偿时，刀具位置的变化是一个渐变的过程。2 若输入刀补数据时给的是负值，则G41、G42互相转化，G41、G42指令不能重复规定，否则会产生一种特殊补偿。G40、G41、G42指令为模态指令，G40为默认值。要改变刀尖半径补偿方向，必须先用G40指令解除原来的左刀补或右刀补状态。3 当刀具磨损、重新刃磨或更换新刀具后，刀尖半径发生变化，这时只需在刀具偏置输入界面中改变刀具参数的R值，而不需修改已编好的加工程序。4 可以用同一把刀尖半径为R的刀具按相同的编程轨迹分别进行粗、精加工。设精加工余量为△，则粗加工的刀具半径补偿量为R＋△，精加工的补偿量为R。5 采用刀径补偿，可加工出准确的轨迹尺寸形状。如果使用不合适的刀具，如右偏刀换成左偏刀，则会严重影响工件的加工质量，因此为使系统能正确计算出刀具中心的实际运动轨迹，除要给出刀尖圆弧半径R以外，还要给出刀具的理想刀尖位置号T。各种刀具的理想刀尖位置号如图316所示。在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码。
图316理想刀尖位置及其确定
编程实例： 应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图317所示零件。
图317加工实例刀尖位置编码： 3
O1111
G54 X40．0 Z10．0 T0101；
M03 S400；
G00 X40．0 Z5．0；
G00 X0．0；
G42 G01 Z0 F0．6； 加刀补
G03 X24．0 Z-24． R15．；
G02 X26．0 Z-31．0 R5．；
G40 G00 X30．； 取消刀补
G00X45． Z5．；
M30；
知识点3车削固定循环指令编程固定循环是预先给定一系列操作，用来控制机床位移或主轴运转，从而完成各项加工。对非一刀加工完成的轮廓表面包括外圆柱面、内孔面，即加工余量较大的表面，采用循环编程，可以缩短程序段的长度，减少程序所占内存。1. 单一固定循环单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如切入切削退刀返回，用一个循环指令完成，从而简化程序。1） 圆柱面切削循环G90外圆切削循环指令格式：
G90 XUZWF；
式中： X、Z表示圆柱面切削的终点坐标值；U、W表示圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。
刀具路径如图318所示，刀具从循环起点开始按矩形移动，最后又回到循环起点完成一次循环切削。XU、ZW为车削循环中车削进给路径的终点坐标，在使用增量值指令时，U、W数值符号由刀具路径方向来决定。在循环加工过程中，除切削加工时，刀具按F指令速度运动外，刀具在切入、退出工件和返回起始点都是以快速进给速度G00指令的速度进行的。当工件毛坯的轴向余量比径向多，且对零件的径向尺寸要求精度较高时，应选用G90指令。
图318圆柱面切削循环
编程实例： 如图319所示，加工中背吃刀量为2．5，2．5，2，0．5，其加工程序如下。
O0100
G50 X100． Z100． T0101 M03 S1000；
G00 X55． Z2．；
G90 X45． Z-25． F0．2；
X40．；
X36．；
X35．；
G00 X100． Z100．；
M30；
2） 锥面切削循环
编程格式为G90 XUZWRF；R表示圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，R值为负，反之为正。刀具路径如图320所示。
图319G90的用法
图320圆锥面切削循环路径
编程实例： 应用圆锥面切削循环功能加工图321所示零件，其数控程序如下。
O0100
G50 X100． Z100． T0101 M03 S1000；
G00 X65． Z2． ；
G90 X60 Z-35． R-5． F0．2；
X50．；
G00 X100． Z100．；
M30；
3） 端面切削循环编程格式为G94 XUZWF；
G94指令用于在零件的垂直端面或锥形端面上毛坯余量较大或直接从棒料车削零件时进行精车前的粗车，以去除大部分毛坯余量。刀具切削路径如图322、图323所示。
图321圆锥面切削循环应用
图322端面切削循环
图323锥面端面切削循环
4） 锥形端面车削固定循环指令格式为：G94 XUZWRF；端面车削固定循环指令各参数的意义同外圆车削固定循环指令G90，在此不作更多的解释。编程实例： 应用端面切削循环功能加工图324所示零件。其加工指令如下。
G94 X15．0 Z33．48 R－3．48 F50．0 ；
Z31．48；
Z28．78；
2. 复合固定循环复合固定循环又称多重固定循环。使用G90、G94指令已经使程序简化，但在数控车床上加工零件毛坯通常需要多次重复切削，加工余量较大。利用复合固定循环，只要编出最终走刀路线，给出每次切削的背吃刀量或切削全部余量的走刀次数，数控系统便可以自动计算出加工刀具的路径，从而完成从粗加工到精加工的全部过程。1） 外圆粗切循环G71该指令适用于圆柱毛坯料粗车外径和圆筒毛坯料粗车内径时，需切除大部分加工余量，且对零件的径向尺寸要求较高的情况，其切削路径都平行于Z轴，所以该指令又称轴向走刀粗车循环。该指令适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工，如图325所示。
图324G94锥面切削循环用法
图325外圆粗车循环
外圆粗车循环编程格式：
G71 U△d Re；
G71 Pns Qnf U△u W△w Ff Ss Tt；
式中： △d每次背吃刀深度半径值； 又称为切深，无正负号；e退刀量，无正负号，半径值；ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；△u径向X轴方向的精加工余量直径值；△w轴向Z轴方向的精加工余量；f、s、t粗切时的进给速度、主轴转速、刀具选择与刀补设定。
使用G71编程时的说明如下。
1 G71程序段本身不进行精加工，粗加工是按后续程序段ns~nf给定的精加工编程轨迹，沿平行于Z轴方向进行。2 G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、T只在循环时有效，精加工时处于ns~nf程序段之间的F、S、T有效。3 循环中的第一个程序段即ns段必须包含G00或G01指令，即AA的动作必须是直线或点定位运动，但不能有Z轴方向上的移动。4 ns~nf程序段中，不能包含有子程序，不能使用固定循环指令。
5 G71循环时可以进行刀具位置补偿，但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿。在ns~nf程序段中可以含有G41或G42指令，对精车轨迹进行刀尖半径补偿。6 零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少，即不可有内凹的轮廓形状。
编程实例： 应用外圆粗车循环加工图326所示工件，其数控程序如下。
O0002;粗加工
G00 G40 G97 G99 M03 S800 T0101 F0．2；
X122．Z2．； 快速运动到粗车循环起点
G71 U1．5 R1．； 粗车循环背吃刀量1．5mm，退刀量1mm
G71 P10 Q11 U0．3 W0．03 F0．2； 精车余量X向0．3mm，Z向0．03mm，粗车进给0．2mmr
N10 G00 G42 X40．； 引入刀具半径补偿,精加工程序段只有X向移动
G01 Z-30．；
X60． Z-60．；
Z-80．；
X100． Z-90．；
Z-110．；
N11 X120． Z-130．； 精加工程序段结束段号
G00 X150． Z100．；
M05；
G00 G40 G97 G99 T0102 M03 S1000 F0．1； 换2号刀补
X122． Z2．；
G70 P10 Q11； 精加工循环
G00 X150． Z150．；
M30；
图326G71程序例题
2） 端面粗切循环G72端面粗切循环是一种复合固定循环。端面粗切循环适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工，如图327所示。
编程格式：
G72 U△d Re；
G72 Pns Qnf U△u W△w Ff Ss Tt；
式中：△dZ向背吃刀量；e退刀量；ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；△u径向X轴方向的精加工余量直径值；△w轴向Z轴方向的精加工余量；f、s、t粗切时的进给速度、主轴转速、刀具选择与刀补设定。注意：G72指令与G71指令的区别仅在于切削方向平行于X轴，在ns程序段中不能有X方向的移动指令，其他相同。
图327端面粗车循环
图328G72程序实例
编程实例： 应用端面粗车循环加工图328所示工件，其数控程序如下。
O0100；
G00 G40 G97 G99 M03 S600 T0101 F0．2；
X162． Z132．；
G72 W2． R0．5；
G72 P10 Q20 U0．6 W0．2 F0．1；
N10 G00 G41 Z60． S800； 轮廓程序段开始程序段
G01 X160． F0．05；
X120． Z70．；
Z80．；
X80． Z90．；
Z110．；
X40． Z130．；
N20 G40 X36． Z132．； 轮廓程序段结束程序段
G70 P10 Q20；
M30；
图329封闭环切削循环
3） 封闭切削循环G73
封闭切削循环是一种复合固定循环，如图329所示。封闭切削循环适于对铸、锻毛坯切削，对零件轮廓的单调性则没有要求。
编程格式：
G73 Ui Wk Rd；
G73 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt；
式中： iX轴向总退刀量；kZ轴向总退刀量半径值；d重复加工次数；ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；u径向X轴方向的精加工余量直径值；w轴向Z轴方向的精加工余量；f、s、t粗切时的进给速度、主轴转速、刀具选择与刀补设定。使用说明：1 i可以理解为第一刀路线与保留精加工余量之间X向距离总退刀量半径值； i在数值上等于X向最大切削余量减去二分之一精加工余量再减去第一刀吃刀量半径量；2 毛坯不受零件单调变化的影响；3 G73因是仿形加工，故加工棒料毛坯时会有较多的空刀行程，影响加工效率，因此常常用G71或G72先切除大部分余量仅含单调变化部分；4 G73加工内孔时必须注意是否有足够的退刀空间，否则会发生碰撞；5 G73指令精加工路线应封闭。编程实例： 应用封闭切削循环加工图330所示工件，其数控程序如下。
图330G73程序例题
O0100；
N1； 粗加工
G00 G40 G97 G99 M03 S600T0101 F0．2；
X52． Z4．； 快速到达循环起点
G73 U15． W0． R11； 15的算法,15=502-182-0．52-0．75
G73 P10 Q20 U0．5 W0．2;
N10 G00 G42 x0．； 精加工第一段,引入刀补
G01Z0．；
X18．；
G03 X30． Z-6． R6．；
G01 Z-15．；
G02 x40． Z-23． R12．7；
G01 Z-29．；
G03 x40．Z-44． R18．；
G01 Z-50．25．；
N20 X50．； 精加工最后一段
G00 X100． Z100．；
M05；
N2； 精加工
G00 G40 G97 G99 M03 S1000 T0202 F0．1；
X52． Z4．；
G70 P10 Q20；
G00 X100． Z100．；
M30；
4） 精加工循环由G71、G72、G73完成粗加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns~nf程序段中的F、S、T才有效。精车时的加工量是粗车循环时留下的精车余量，加工轨迹为工件的轮廓线。编程格式：
G70 Pns Qnf；
式中： ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。5） 深孔钻循环端面深孔钻循环也成为纵向切削固定循环，可用于端面纵向断续切削，但实际多用于深孔钻削加工，如图331所示。
图331端面深孔钻削循环
编程格式：
G74 Re；
G74 ZW Q△KFf；
各参数的含义：e退刀量；Z终点的Z坐标；W起点到终点Z方向的增量值；KZ方向的切削量无符号指定；F进给速度。6） 外径内径钻孔循环G75该指令与G74指令动作相似，只是切削方向旋转90，这种循环可用于断屑切削。其动作指令如图332所示。
图332外径钻孔循环
编程格式：
G75 Re；
G75 XU P△i Ff；
其中： e退刀量；XU槽深；△i每次循环切削量。
知识点4螺纹切削加工指令1. 螺纹知识介绍
旋向一般为右旋： 螺纹的旋转方向称为旋向。将外螺纹轴线垂直放置，螺纹可见部分是右高左低称为右螺纹,左右手定则： 拇指朝上，其他四指表示旋向。另补充拇指指向旋入方向。如图333所示。牙型角一般为60度： 在螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为牙型。在螺纹牙型上，两相邻牙侧面间的夹角称为牙型角。
图333螺纹旋向判断
螺纹直径大径、小径、中径： 大径，外螺纹牙顶、内螺纹牙底相重合的假想的柱面或锥面的直径； 中径，素线上的牙宽和槽宽相等的假想柱面的直径。线数单线、双线、多线： 沿一条螺旋线所形成的螺纹称为单线螺纹； 沿两条或两条以上轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹称为多线螺纹。螺距与导程：螺距，相邻两螺牙对应点间的轴向距离，用P表示；导程，任一点绕轴线一周后所移动的轴向距离为导程，用S表示。S=NP，若为单线螺纹刚螺距与导程值相等。
螺纹的牙型、直径、螺距、线数和旋向称为螺纹的五要素。2. 螺纹的编程指令1 简单螺纹车削指令G32该指令用于车削等螺距直螺纹、锥螺纹。格式：
G00 XZ；
G32 XU ZW F；
说明：XU、ZW是螺纹终点坐标；F是螺纹螺距。说明：1 主轴转向： 加工右旋螺纹时刀具自右向左加工时采用主轴正转即M03，从主轴箱向主轴看去顺时针转动为正转。2 进刀方式：直进法,导程小于4mm的螺纹加工G32，G92；斜进法,导程大于4mm的螺纹加工G76。3 螺纹大径小径计算方法：因螺纹加工时刀具与工件之间有挤压力，故使加工出来的螺纹直径偏大不宜配合，故实际加工时一般采取经验值。外螺纹： 大径=公称直径-0．1P小径=公称直径-1．3P内螺纹： 大径=公称直径小径=公称直径-1．0P吃刀深度的确定，分成几刀、吃刀深度应递减。学习螺纹类零件的车削加工方法，首先应熟悉常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量。这是使用普通螺纹车刀车削螺纹的常用切削用量，有一定的生产指导意义，操作者应该熟记并学会应用，常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量如表34所示。
表34常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量直径值
单位： mm
螺距1．01．52．02．53．03．54．0
牙深0．6490．9741．2991．6241．9492．2732．598
背吃刀量及切削次数
1次0．70．80．91．01．21．51．52次0．40．60．60．70．70．70．83次0．20．40．60．60．60．60．64次
0．160．40．40．40．60．65次
0．10．40．40．40．46次
0．150．40．40．47次
0．20．20．48次
0．150．39次
0．2
引入距离与超越距离概念。
不完全螺纹概念： 螺距由0变为F时或由F变为0时，由于数控机床伺服系统滞后，主轴加速和减速过程中均需要时间，在此时间段内加工的螺纹螺距不为准确值F，称为不完全螺纹。为避免出现不完全螺纹在工件中出现，故引入距离与超越距离，使不完全螺纹出现在引入距离与超越距离中，从而使实际加工出的螺纹均为合格螺纹。
图334G32加工实例
引入距离： 一般大于3个螺距即可。超越距离： 一般大于1个螺距即可。螺纹刀对刀： Z向不一定非常准确，原因是即使存在一点误差也会出现在引入距离与超越距离中，从而不影响加工螺纹部分的精度。
G32指令能够切削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹涡形螺纹，实现刀具直线移动，并使刀具的移动和主轴旋转保持同步，即主轴转一转，刀具移动一个导程。编程实例：试编写如图334所示螺纹的加工程序。M30*2，引入距离1=4mm，超越距离2=2mm。
加工余量计算方法： 螺纹总切削余量就是螺纹大径尺寸减去小径尺寸，即牙深h的两倍。牙深计算公式为：牙深 h=0．6495*P螺距则需要切除的总余量是： 2*0．6495*P=1．299P=1．299*2=2．598mm编程计算小径值： 30-2．598=27．402mm按表34所给数据计算坐标值。程序编制：
G00 X29．1 Z4 M03 S600;第一刀起点，切深0．9mm，导入空行程4mm
G32 Z-72．F2．;切削至退刀槽，导出空行程2mm
G00 X32．;X向退刀
Z4．;Z向退刀
X28．5;第二刀起点，切深0．6mm
G32 Z-72． F2．;切削至退刀槽
G00 X32．;
Z4．;
X27．9;
X27．42;
G00 X60．;
2） G92螺纹切削循环指令适用于对直螺纹和锥螺纹进行循环切削，每指定一次，螺纹切削自动进行一次循环。直螺纹切削编程格式：
G00 X Z ；
G92 XU ZW F ；
其中F为螺纹螺距，轨迹与G90直线车削循环类似。适用范围： 适用于加工内外表面等螺距螺纹。其中X，Z为每刀车削螺纹终点的坐标值，F为螺纹导程。单线螺纹中导程和螺距相等。编程实例： 直螺纹公称直径为M20，螺距为1．5mm，螺纹长为20mm。加工余量：1．3 P=1．3*1．5=1．95小径尺寸： 20-1．95=18．05背吃刀量及切削次数： 可以分4次切削：0．90．60．350．1程序如下。
O0100；
G00 G40 G97 G99 M03 S500T0303；
X22． Z5．； 含引入距离
G92X19．1 Z-21．5F1．5； 含超越距离
X18．5；
X18．15；
X18．05；
X18．05； 多循环一次去掉因挤压造成的伸长量
G00X100．Z100．；
M05；
M30；
3） 锥螺纹切削格式：
G92 XU ZW R F；
其轨迹与G90锥体车削循环类似。加工锥螺纹时, R表示了螺纹的锥度，为圆锥螺纹起点半径与终点半径之差判别方法：螺纹起点半径大于终点半径，其值为正,螺纹起点半径小于终点半径，其值为负或表示螺纹加工起点相对终点在X坐标轴上的矢量。注： 起点与终点均应包含引入距离与超越距离部分。编程实例： 使用G92指令编写如图335所示工件程序。
G00 X80． Z62．；
G92 X49．6 Z12． R-5． F2；
X48．7R-5．；
X48．1R-5．；
X47．5R-5．；
X47．R-5．；
G00 X100． Z100．；
图335锥螺纹编程实例
4） G76螺纹切削复合循环G76编程同时用两条指令定义，其刀具轨迹如图336所示。
图336复合螺纹切削循环与进刀法
其格式为：
G76 Pmr QdminRd ；
G76 XU ZW RiPkQdFL；
说明： m是精车重复次数，从01~99，该参数为模态量；r是螺纹尾端倒角值螺纹收尾，该值的大小可设置在0．0L~9．9L之间，系数应为0．1的整数倍，用00~99之间的两位整数来表示，其中L为螺距，该参数为模态量；是刀具角度，可从80、60、55、30、29、0 6个角度中选择，用两位整数来表示，该参数为模态量；
m、r、a用地址P同时指定，例如，m=2，r=1．2L，a=60，表示为P021260；dmin是最小车削深度，用半径值编程，单位为微米，该参数为模态量；d是精车余量，用半径值编程，单位为微米，该参数为模态量； G71、G72指令中Rd指X或Z方向退刀量。G73中Rd指粗车削循环次数。XU、ZW是螺纹终点坐标值；i是螺纹锥度值，用半径值编程，即i＝R右-R左，有正负号。若R=0，则为直螺纹，可省略；k是螺纹高度，用半径值编程，单位为微米；d是第一次车削深度，半径值编程，单位为微米；k、d的数值应以无小数点形式表示。
G76 P010060 Q100 R50；
G76 X18．052 Z-22． P975 Q500 F1．5；
P010060： 精加工一次，倒角量0，60度三角螺纹； Q100： 最小切削深度0．1mm半径值； R50： 精加工余量0.05mm半径值；
P975： 螺纹高度即牙深为0．975mm； Q500： 第一刀切深量为0．5mm半径。G76一般采用斜进式切削方法。由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，造成牙型精度较差。但刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式，因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹的加工。
编程实例： 试编写图337所示圆柱螺纹的加工程序,螺距为6mm。
G76 P 02 12 60 Q100 R100；
G76 X60．64 Z23．R0 F6 P3897 Q1800；
图337复合螺纹切削循环应用
综合实例： 采用所学指令编制如图338所示工件的加工编制程序。毛坯直径为30mm，长度为150mm。
O0100；
N1；
G00 G40 G97 G99 T0101 M03 S800 F0．15；
X34．Z3．；
G71 U1．5 R0．5；
G71 P10 Q11 U0．3 W0．1；
N10 G01 G42 X0．；
Z0．；
G03 X12． Z-6． R6．；
G01 Z-11．；
X14．；
X15．9． Z-12．；
Z-27．；
X22． Z-39．；
Z-46．；
G02 X28． Z-49． R3．；
G01 Z-65．；
X32．；
N11 G40 X34．；
G00 X100．；
Z100．；
M05；
M00；
N2；
G00 G40 G97 G99 T0202 M03 S800 F0．08；
X34．Z3．；
G70 P10 Q11；
G00 X100．；
Z100．；
M05；
M00；
N3；
G00 G40 G97 G99 T0303 M03 S800 F0．08；
G00 X26．Z2．；
G01 Z-27．F0．5；
G01 X12． F0．08；
G04 X2．； 暂停指令，格式： G04X或G04U或G04P。其中X、U单位为s，P后面数字不能有小数点，单位为ms
X26． F0．5；
G00 X100．；
Z100．；
M05；
M00；
N4；
G00 G40 G97 G99 T0404 M03 S400；
X18． Z-5．；
G92 X15．4 Z-23． F1．；
X15．；
X14．8；
X14．7；
X14．7；
G00 X100．；
Z100．；
M05；
N5；
G00 G40 G97 G99 T0303 M03 S400 F0．1；
X32． Z2．；
G01 Z-65． F0．5；
X1． F0．05；
X32． F0．5；
G00 X100．；
Z100．；
M05；
M30；
图338综合实例工件图
思考与习题
1． 简述数控程序编制的内容和步骤。2． 数控程序由哪几部分组成？试述字地址程序段的构成与格式。3． 机床坐标系及坐标方向是怎样确定的？4． 何为机床原点与机床参考点？如何选定？5． 简述数控车床编程的特点。6． 试编制如图339所示各零件图的数控车削加工程序。
图339习题6图
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