数控加工工艺与编程程俊兰习题答案.doc

复习思考题3
3-1 车刀刀尖圆弧半径补偿有何意义。
数控车床按刀尖对刀，但车刀的刀尖总有一段小圆弧，所以对刀时刀尖的位置是假想刀尖P。编程时按假想刀尖轨迹编程（即工件的轮廓与假想刀尖p重合），而车削时实际起作用的切削刃是圆弧切点A，B，这样就会引起加工表面的形状误差。采用刀具半径补偿功能后可按工件的轮廓线编程，数控系统会自动计算刀心轨迹并按刀心轨迹运动，从而消除了刀尖圆弧半径对工件形状的影响。

3-2 在数控车床上如何对刀？
在数控加工生产实践中，常用的对刀的方法有找正法对刀、机外对刀仪对刀、自动对刀等三大类。
在数控车床上常采用找正法对刀中的试切法。有用G50、G54和直接刀补来找到工件原点位置三种方法。
3-3 完成如图3-53所示零件的粗加工循环。

图3-53

O1001;
程序名
G54 S800 M03;
坐标系设定，主轴正转，转速800r/min
T0101;
选择1号刀1号刀补
G00 X110. Z5.;
快速定位到循环起点（110，5）
G71 U3.0 R1.5;
调用外圆粗加工循环G71，切深3mm，退刀量1.5mm
G71 P10 Q20 U1.0 W0.5 F0.15;
精加工路线是N10至N20.精加工余量0.5mm，粗加工进给量0.15mm/r
N10 G00 X0.;
精加工路线第一段，沿X轴进给到零件中心
G01 Z0;
切削进给到z0
X35.;
平端面
Z-30.;
切削φ35外圆
X55. Z-50.;
切削锥面
Z-65.;
切削φ55外圆
G02 X85. Z-80. R15.;
切R15圆弧
G01 X100. Z-100.;
切锥面
N20 Z-120.;
精加工路线最后一段，切φ100外圆
G00 X100. Z100.;
快速返回到（100，100）
M30;
程序结束

3-4 编写如图3-54所示工件的加工程序。

图3-54
一、 工艺分析
此零件的车削加工包括车端面、倒角、外圆、圆弧过渡面、切槽加工、螺纹加工和切断。
1.选择刀具。根据加工要求需选用三把刀：1号刀车外圆，2号刀切槽，刀刃宽3 mm，3号刀车螺纹。
（2）工艺路线 首先粗、精车削外形，然后进行切槽加工，再车螺纹，最后切断。
（3）确定切削用量 粗车外圆：主轴转速为S600r/min，进给速度为F0.15 mm/r；精车外圆：主轴转速为S1000r/min，进给速度为F0.05 mm/r。切槽：主轴转速S300 r/min，进给速度为F0.15 mm/r；车螺纹：主轴转速为S200 r/min。
（4）数值计算
螺纹大径：D大＝D公称-0.1×螺距＝（60-0.1 ×5）＝59.5 mm
螺纹小径：D小＝D公称-1.3×螺距＝（60-1.3 ×5）＝53.5 mm
螺纹加工引入量＝6 mm，超越量＝3mm
2）数控编程
设定车刀刀尖的起始位置为（100，100），其车削加工程序及程序说明如下：
O1002;
程序名
G54 S600 M03;
设定坐标系，主轴正转，转速600r/min
T0101;
调用1号刀具1号刀补
G00 X100. Z5.;
快速定位到粗车外圆的循环起点（100，5）
G71 U2.0 R1.0;
粗车外圆
G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.15;
精加工余量0.25，Z向0.1,粗加工进给量0.15mm/r
N10 G00 X0 S1000;
精加工路线第1段，精加工主轴转速1000r/min
G01 Z0 F0.05;
精加工路线第1段，精加工进给量0.05mm/r
X57.5.;
平端面
X59.5. Z-1.;
加工C1倒角
Z-41.;
切外圆
X70.;
切台阶面
Z-60.;
切φ70外圆
G02 X90. Z-70. R10.;
切R10倒圆弧
N20 G01 Z-90.;
精加工路线最后一段，切φ90外圆
G70 P10 Q20;
精车外轮廓
G00 X 100. Z200.;
快速回到换刀点（100，200）
T0202 S300;
换2号切槽刀，主轴转速300r/min
G00 X75. Z-41.;
快速定位到槽正上方（切槽刀左刀尖为刀位点）
G01 X53.5 F0.2;
X向直线进给切槽到槽深，进给量0.2mm/r
G00 X75.;
X向退刀到x75
Z-38.;
Z向定位到Z-38
G01 X53.5;
第2次切槽
Z-41.;
槽底Z向进给到Z-41，使槽底光滑
G00 X75.;
X向退刀
X100.Z200.;
回换刀点
T0303 S200;
换3号螺纹刀，主轴转速200r/min
G00 X65. Z6.;
定位到螺纹加工循环起点（65，6）
G76 P010060 Q200 R150；
螺纹加工复合循环，精加工1次，根部无倒角，刀尖角60度，
G76 X53.5 Z-38. P3000 Q1000 F5.；
螺纹牙型高为3mm，第一刀切深1mm，导程5mm
G00 X100. Z100.;
回换刀点
S300 T0202;
换2号切槽刀，切断主轴转速300r/min
G00 X100.
快速定位到X100
Z-93.;
定位到切断位置Z-93
G01 X1. F0.15;
切断，剩一点轻轻一掰就断
G00 X100. Z100.T0200;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束

3-5 图3-55所示零件的毛坯为φ82mm×150mm，试编写其粗、精加工程序。

图3-55
O1003;
程序名
G54 S800 M03;
设定坐标系，主轴正转，转速800r/min
T0101;
调用1号刀具1号刀补
G00 X90. Z5.;
快速定位到粗车外圆的循环起点（90，5）
G71 U3.0 R1.5;
粗车外圆
G71 P10 Q20 U1.0 W0.5 F0.15;
精加工余量X向0.5，Z向0.1,粗加工进给量0.15mm/r
N10 G00 X0.S1000;
精加工路线第1段，精加工主轴转速1000r/min
G01 Z0 F0.08;
Z向进刀
G03 X20. Z-10. R10.;
切R10圆弧
G01 W-20.;
切φ20外圆
G03 X60. W-35. R40.;
切R40圆弧面
G01 W-20.;
切φ60外圆
X80. W-10.;
切锥面
N20 W-28.;
精加工路线最后1段，切φ80外圆
G70 P10 Q20;
精加工外轮廓
G00 X100. Z100. T0100;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束

3-6 完成图3-56所示零件的加工。
（1）毛坯：Φ88mm×125mm，45#钢。
（2）按零件图制定加工工序。
（3）完成加工编程。

图3-56
工序1：加工右端外圆面、槽及内孔。
工步顺序：先钻孔、再粗、精车车外圆, 切槽, 粗车内孔，精车内孔。
工序2：掉头加工左端外圆面、槽及螺纹。
工步顺序：粗、精车外形，切槽，车螺纹。
选择刀具：1号刀为外圆粗车刀，选用80°菱形刀片进行外表面粗车。2号刀为Φ20钻头，顶角为120°，进行内孔深部的钻削。3号刀为外圆精车刀，选用55°菱形刀片。4号刀为内孔的粗精车刀，选用80°菱形刀片。5号刀为切槽刀，刀刃宽4mm。6号刀为螺纹刀。

切削用量：粗车外表面时主轴转速S=1000 r/min，进给量F=0.15 mm/r。钻孔时的主轴转速S=500 r/min，进给量F=0.1 mm/r。精车外圆时主轴转速S=1400 r/min，进给量F=0.08 mm/r。粗车内孔时主轴转速S=800 r/min，进给量F=0.2 mm/r，精车内孔时主轴转速S=1000 r/min，进给量F=0.1 mm/r。切槽时主轴转速S=500 r/min，进给量F=0.2 mm/r。切螺纹的主轴转速S=300 r/min。
数值计算
螺纹大径：D大＝D公称-0.1×螺距＝（60-0.1 ×1.5）＝59.85 mm
螺纹小径：D小＝D公称-1.3×螺距＝（60-1.3 ×1.5）＝58.05 mm
螺纹加工引入量＝3 mm，超越量＝2 mm

O1004;
工序1程序名
G50 X200. Z200.;
建立坐标系
S500 M03 T0202；
调用2号刀，钻孔
G00 X0.Z10.;
定位到（0，10）
G01 Z-40. F0.1;
钻孔到Z-40，进给量0.1mm/r
G00 Z100.;
Z向退刀
X100. T0200;
X向退刀，并取消刀补
S1000 T0101;
换1号刀，切削外轮廓
G00 X90. Z2.;
定位到外圆切削循环起点（90，2）
G71 U2.0R1.0;
G71外圆切削循环
G71 P10 Q20 U0.02 W0.01 F0.15;
精加工余量0.01mm, 粗加工进给量0.15mm/
N10 G00X66.;
快速进刀到X66
G01 Z0;
Z向进刀到Z0
X74.
平端面
G01 X80. Z-3.;
加工倒角
G01 Z-50.;
切φ80外圆
X87.;
切台阶面
N20 Z-80.;
切φ87外圆
G00 X100.Z100.T0100;
回换刀点，取消刀补
S1400 T0303 F0.08;
换3号精车刀，精车外轮廓
G00 X90. Z2.;
定位到循环起点（90，2）
G70 P10 Q20;
精加工外轮廓
G00 X100. Z100. T0300;
回换刀点，取消刀补
S500 T0505;
换5号切槽刀，主轴转速500r/min
G00 X90. Z-50.;
定位到槽正上方
G01 X69. F0.2;
切槽，进给量0.2mm/r
G04 X5.0;
槽底进给暂停5s
G00 X90.;
退刀
X100.Z100.T0500;
回换刀点，取消刀补
S800 T0404;
换4号内孔车刀，主轴转速800r/min
G00 X18. Z5.;
定位到内孔加工循环起点（18，5）
G71 U2.R1.;
粗加工内孔
G71 P30 Q40 U-0.02 W0.01F0.2;
粗加工进给量0.2 mm/r
N30 G00 X58.S1000;
精加工主轴转速1000 r/min
G01 Z0.F0.1;
精加工进给量0.1 mm/r
G02 X50.Z-8.R8.;
切削R8圆弧
G01 Z-25.;
切φ50内圆
N40 X18.;
X向退刀
G70 P30 Q40;
精加工内轮廓
G00 X100. Z100. T0400;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束

O1005;
工序2程序名
G50 X200. Z200.;
建立坐标系
S1000 T0101;
调用1号刀1号刀补
G00 X90. Z2.;
定位循环起点（90，2）
G71 U2.0R1.0;
G71循环粗加工外轮廓
G71 P10 Q20 U0.02 W0.01 F0.15;
精加工余量0.01mm，粗加工进给量0.15mm/r
N10 G00X30.;
快速进刀到X30
G01 X40. Z-3.;
切倒角
G01 Z-15.;
切φ40外圆
X55.85.;
切端面
X59.85 .W-2.;
倒角
Z-45.;
切φ59.85外圆
N20 X87.;
切端面
G00 X100.Z100.T0100;
回换刀点，取消刀补
S1400 T0303 F0.08;
换精车刀，精车外轮廓
G00 X90. Z2.;
定位循环起点（90，2）
G70 P10 Q20;
G70精车循环
G00 X100. Z100. T0300;
回换刀点，取消刀补
S500 T0505;
换5号切槽刀
G00 X90. Z-45.;
定位到槽正上方
G01 X57. F0.2;
切槽到深度
G04 X5.0;
槽底暂停5s
G00 X90.;
退刀
X100.Z100.T0500;
回换刀点，取消刀补
S300 T0606;
换6号螺纹刀
G00 X65. Z-12.;
定位到螺纹加工循环起点（65，-12）
G92 X59.2 Z-43.F1.5;
切削螺纹第1刀
X58.6;
切削螺纹第2刀
X58.2;
切削螺纹第3刀
X58.05;
切削螺纹第4刀
G00 X100.Z100.T0600;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束

3-7 试编写图3-57所示小轴的数控加工程序，材料为45钢。

图3-57
（一） 工艺分析
零件两端都需要加工，故划分为两个工序。因为右端有螺纹，故先加工左端。
工序1：粗精加工左端外圆面、切槽。
工序2：掉头加工右端外圆面、切槽及螺纹。
选择刀具：1号刀为外圆粗车刀，选用80°菱形刀片进行外表面粗车。2号刀为外圆精车刀，选用55°菱形刀片。3号刀为切槽刀，刀刃宽2mm。4号刀为螺纹刀。

切削用量：粗车外表面时主轴转速S=1000 r/min，进给量F=0.15 mm/r。精车外圆时主轴转速S=1400 r/min，进给量F=0.08 mm/r。切槽时主轴转速S=500 r/min，进给量F=0.2 mm/r。切螺纹的主轴转速S=300 r/min。
数值计算
螺纹大径：D大＝D公称-0.1×螺距＝（16-0.1 ×1.5）＝15.85 mm
螺纹小径：D小＝D公称-1.3×螺距＝（16-1.3 ×1.5）＝14.05 mm
螺纹加工引入量＝2 mm，超越量＝1 mm
（二）加工程序
O1006;
工序1程序名
G50 X200. Z200.;
设定工件坐标系
S1000 T0101;
换1号刀1号刀补
G00 X30. Z2.;
快速定位到外圆循环起点（30，2）
G71 U2.0R1.0;
G71外圆切削循环
G71 P10 Q20 U0.02 W0.01 F0.15;
N10~N20为精加工路线
N10 G00X0.;
X向进刀
G01 Z0;
Z向进刀
G01 X15.;
平端面
X17. Z-1.;
加工倒角
Z-18.;
切φ17外圆
X25.;
切端面
N20 Z-80.;
切φ25外圆
G00 X100.Z100.T0100;
回换刀点，取消刀补
S1400 T0202 F0.08;
换2号精车刀
G00 X30. Z2.;
定位到循环起点（30，2）
G70 P10 Q20;
精车外轮廓
G00 X100. Z100. T0200;
回换刀点，取消刀补
S500 T0303;
换3号切槽刀
G00 X30. Z-18.;
定位到槽正上方
G01 X16. F0.2;
切槽到槽深
G04 X5.0;
槽底暂停5s
G00 X30.;
退刀
X100.Z100.T0300;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束

O1007;
工序2程序名
G50 X200. Z200.;
设定工件坐标系
S1000 T0101;
调用1号刀
G00 X30. Z2.;
定位到循环起点（30，2）
G71 U2.0R1.0;
G71粗加工外轮廓
G71 P10 Q20 U0.02 W0.01 F0.15;
N10~N20为精加工路线
N10 G00X0.;
X向快速进刀
G01 Z0;
Z向进刀
G01 X13.85.;
平端面
X15.85. Z-1.;
加工倒角
Z-22.;
切φ15.85外圆
X17.;
切台阶面
Z-40.;
切φ17外圆
N20 X25.;
切台阶面
G00 X100.Z100.T0100;
回换刀点，取消刀补
S1400 T0202 F0.08;
换2号精车刀
G00 X30. Z2.;
定位到循环起点（30，2）
G70 P10 Q20;
精车外轮廓
G00 X100. Z100. T0200;
回换刀点，取消刀补
S500 T0303;
换3号切槽刀
G00 X30. Z-22.;
定位到槽正上方
G01 X13. F0.2;
切槽到槽深
G04 X5.0;
槽底暂停5s
G00 X30.;
X向退刀
X100.Z100.T0300;
回换刀点，取消刀补
S300 T0404;
换4号螺纹刀
G00 X18. Z2.;
定位到螺纹加工循环起点（18，2）
G92 X15.2 Z-21.F1.5;
切削螺纹第1刀
X14.6;
切削螺纹第2刀
X14.4;
切削螺纹第3刀
X14.05;
切削螺纹第4刀
G00 X100.Z100.T0400;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束

3-8 编制如图3-58所示简单回转零件的车削加工程序，包括粗精车端面、外圆、倒角、倒圆。零件加工的单边余量为2mm，其左端面25mm为夹紧用。

图3-58
O1008;
程序名
G50 X200. Z200.;
建立工件坐标系
S1000 T0101;
调用1号刀1号刀补
G00 X90. Z2.;
定位到循环起点（90，2）
G71 U2.0R1.0;
G71粗切外轮廓
G71 P10 Q20 U4.0 W2.0 F0.15;
N10~N20为精加工路线
N10 G00X0.;
X向快速进刀
G01 Z0;
Z向进刀
G01 X39.;
平端面
X45. Z-3.;
加工倒角
Z-40.;
φ45外圆
G02 X50. Z-45. R5.;
加工R5倒圆
G01 X74.;
切台阶面
X80. W-3.;
加工倒角
N20 Z-50.;
切φ80外圆
G00 X100.Z100.T0100;
回换刀点，取消刀补
S1400 T0202 F0.08;
换2号精车刀
G00 X90. Z2.;
定位到循环起点（90，2）
G70 P10 Q20;
精车外轮廓
G00 X100. Z100. T0200;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束

3-9 编制如图3-59所示轴类零件的车削加工程序。加工内容包括粗精车端面、倒角、外圆、锥角、圆角、退刀槽和螺纹加工等，左端25mm夹紧用。毛坯为ф85mm×300mm的棒料，精加工余量为 0.2mm。

图3-59
1.工艺分析
选择刀具：1号刀为外圆粗车刀，选用80°菱形刀片进行外表面粗车。2号刀为外圆精车刀，选用55°菱形刀片。3号刀为切槽刀，刀刃宽3mm。4号刀为螺纹刀。
切削用量：粗车外表面时主轴转速S=1000 r/min，进给量F=0.15 mm/r。精车外圆时主轴转速S=1400 r/min，进给量F=0.08 mm/r。切槽时主轴转速S=500 r/min，进给量F=0.2 mm/r。切螺纹的主轴转速S=300 r/min。
数值计算
螺纹大径：D大＝D公称-0.1×螺距＝（48-0.1 ×2）＝47.8 mm
螺纹小径：D小＝D公称-1.3×螺距＝（48-1.3 ×2）＝45.4 mm
螺纹加工引入量＝2 mm，超越量＝1 mm
（二）加工程序

O1009;
程序名
G50 X200. Z200.;
建立工件坐标系
S1000 M03 T0101;
调用1号刀1号刀补
G00 X90. Z2.;
定位到循环起点（90，2）
G71 U2.0R1.0;
G71粗切外轮廓
G71 P10 Q20 U2.0 W1.0 F0.15;
N10~N20为精加工路线
N10 G00X0.;
X向快速进刀
G01 Z0;
Z向进刀
G01 X45.8;
平端面
X47.8 Z-1.;
倒角
Z-30.;
切φ47.8外圆
X50.;
切台阶面
W-20.;
切φ50外圆
X60. W-27.5;
切锥面
G02 X65. Z-80. R2.5;
加工R2.5倒圆
G01 W-20.;
切φ65外圆
G02 X75.W-5.R5.;
切R5倒圆弧
N20 G01 X85.;
切台阶面
G00 X100.Z100.T0100;
回换刀点，取消刀补
S1400 T0202 F0.08;
换2号精车刀
G00 X90. Z2.;
定位到循环起点（90，2）
G70 P10 Q20;
精车外轮廓
G00 X100. Z100. T0200;
回换刀点，取消刀补
S500 T0303;
换3号切槽刀
G00 X60. Z-30.;
定位到槽正上方
G01 X45. F0.2;
切槽到槽深
G04 X5.0;
槽底暂停5s
G00 X60.;
X向退刀
X100.Z100.T0300;
回换刀点，取消刀补
S300 T0404;
换4号螺纹刀
G00 X55. Z2.;
定位到螺纹加工循环起点（55，2）
G92 X47.1 Z-28.F2.;
切削螺纹第1刀
X46.5;
切削螺纹第2刀
X45.9;
切削螺纹第3刀
X45.5;
切削螺纹第4刀
X45.4;
切削螺纹第5刀
G00 X100.Z100.T0400;
回换刀点，取消刀补
M30;
程序结束