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实验二 数控车床编程
一、 实验目的
1、掌握手工编程的步骤；
2、掌握车削加工的步骤；
3、掌握数控车床加工仿真系统的操作流程；
4、了解数控车床综合加工工艺，掌握直线、圆弧、螺纹、复合循环、刀偏及半径补偿等编程指令，提高综合运用能力。
二、 实验仪器与设备
1、图形工作站（计算机）；
2、数控加工仿真软件。
三、 实验原理及主要知识点
数控程序手工编制的主要内容有：分析零件图纸，进行工艺处理和数值计算，编写零件加工程序、校对程序及首件试切。数控车床具有广泛的加工性能，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工。数控车床主要用于加工轴类和盘类等回转体零件，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。
数控车床的编程特点：
1、在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。大多数数控车床用X、Z表示绝对坐标，用U、W表示增量坐标。
2、数控车床的编程有直径、半径两种方法。
3、为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。
4、数控车床上的工件毛坯大多为圆棒料，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，数控车床的数控装置中都有车外圆、车端面和车螺纹等不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削。
（1）外径、内径粗加工循环指令G71
它适用于圆柱毛坯料粗车外径和圆筒毛坯料粗车内径，如图2-1所示。
指令格式：G71 U（Δd）R（e）
G71 P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F（f）S（s）T（t）
其中，Δd——背吃刀量（沿垂直轴线方向即AA′方向）；
e——退刀量；
ns——循环程序中第一个程序段的顺序号；
nf——循环程序中最后一个程序段的顺序号；
Δu——径向（X轴方向）的精车余量（直径值），
Δw——轴向（Z轴方向）的精车余量；
f、s、t——F、S、T代码。
注意：ns→nf程序段中即使指令了F、S、T功能，对粗车循环也无效。
当上述程序指令的是工件内径轮廓时，G71就自动成为内径粗车循环，此时径向精车留量Δu应指定为负值。G71只能完成外径或内径粗车。

图2-1 内、外径粗车循环G71 图2-2 固定形状粗车循环G73
（2）固定形状粗车循环G73
它适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车。

指令格式：
G73 U（Δi）W（Δk）R（d）
G73 P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F（f）S（s）T（t）；
其中，ns、nf、Δu、Δw 、f、s、t与G71指令中相同；
Δi——X方向总退刀量（半径值）；
Δk——Z方向总退刀量；
d——粗切循环次数。
（3）精车循环G70
当用G71、G72、G73粗车工件后，必须用G70来指定精车循环，切除粗加工中留下的余量。在精车循环G70状态下，ns→nf程序中指定的F、S、T有效；当ns→nf程序中不指定的F、S、T时，粗车循环中指定的F、S、T有效。
指令格式：G70 P（ns）Q（nf）
其中，ns——指定精车循环的第一个程序段的顺序号；
nf——指定精车循环的最后—个程序段的顺序号。
（4）螺纹切削循环G92

a）圆锥螺纹循环 b）圆柱螺纹循环
图2-3 螺纹循环G92
螺纹切削循环G92为简单螺纹循环，该指令可切削锥螺纹和圆柱螺纹。
指令格式：G92 X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；
式中F为螺纹导程。
如图2-3所示，a）为圆锥螺纹循环，b）为圆柱螺纹循环。刀具从循环点开始，按A、B、C、D进行自动循环，最后又回到循环起点A。图中虚线表示按R快速移动，实线表示按F指定的工作进给速度移动。X、Z为螺纹终点（C点）的坐标值；U、W为螺纹终点坐标相对于螺纹起点的增量坐标，R为锥螺纹起点和终点的半径差。加工圆柱螺纹时R为零，可省略。
（5）螺纹切削复合循环指令G76
该指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。图2-4所示为螺纹走刀路线及进刀方式。

a）走刀路线

b）进刀方式
图2-4 螺纹切削复合循环指令G76
指令格式：G76 P（m）（r）（α）Q（Δdmin）R（d）；
G76 X（U）＿Z（W）＿R（i）P（k）Q（Δd）F（f）；
其中，m——精加工重复次数；
r——倒角量；
α——刀尖角；
Δdmin——最小切入量；
d——精加工余量；
X（U）＿Z（W）一一终点坐标；
i——螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，i＝0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，i为负，反之为正。
k——螺牙的高度（X轴方向的半径值）；
Δd——第一刀切入量（X轴方向的半径值）；
f——螺纹导程。
注1：G92与G76的比较：
G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，由于刀具两侧刃同时切削工件，切削力比较大，而且排屑困难，两切削刃容易磨损。在切削螺距大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径加工误差。但由于其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距高精度的加工。由于刀刃在加工过程中易磨损，因此在加工中要经常测量。
G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，由于刀具单刃切削工件，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，而造成牙形精度较差。但由于其为单刃切削，刀具负载小，易排屑，并且切削深度为递减式，因此，此加工方法一般用于大螺距低精度的螺纹加工。如果需要加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76完成粗加工，再用G92完成精加工。需要注意的是粗、精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣。
注2：常用螺纹切削的进给次数与吃刀量
表2-1 常用螺纹切削的进给次数与吃刀量（米制螺纹）
米 制 螺 纹（直径值，单位：mm） 牙深：0.6495×P
螺距（P）
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
牙深
0.649
0.974
1.299
1.624
1.949
2.273
2.598

背
吃
刀
量
及
切
削
次
数
1次
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.5
2次
0.4
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
0.8
3次
0.2
0.4
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
4次

0.16
0.4
0.4
0.4
0.6
0.6
5次

0.1
0.4
0.4
0.4
0.4
6次

0.15
0.4
0.4
0.4
7次

0.2
0.2
0.4
8次

0.15
0.3
9次

0.2

四、 数控加工步骤
1、分析零件图
2、工艺设计
（1）加工方案的确定
根据零件的加工要求，各表面的加工方案确定为：粗车→精车
（2）装夹方案及走刀路线的确定
（3）加工工艺的确定
3、编制程序
设定工件坐标系，手工编制加工程序。
4、仿真加工
启动斯沃仿真系统，选择单机版、FANUC-0iT数控系统，点击运行进入数控加工仿真系统。
（1）选择机床
（2）开机——返参考点
（3）设定机床为前置刀架、四方刀架
（4）设定工件毛坯
（5）安装刀具
（6）试切法对刀，在【刀具补正/几何】画面下设定X、Z、R、T。
（7）输入程序，可选择文件打开方式或直接编辑输入。
（8）程序校验、仿真加工。

五、实验内容
具体要求：
（1）按加工步骤完成以下实验题，螺纹切削的进给次数与吃刀量按表2－1计算。
（2）根据零件图和刀轨图，补全划线处数控代码，然后在仿真系统中测试。

实验题1：G73

毛坯：60*200
T0101：外圆车刀，Tool 2，刀片：三角形
O2223
N10T0101G99M03；
N20G00X80Z100；
N30Z4；循环起点
N40G73 ；粗加工循环
N50G73 ；
N60 ；精车轮廓
N70 ；
N80 ；
N90 ；
N100 0；
N110 ；
N120 ；
N130 ；
N140 ；
N150 ；轮廓结束
N160G70P60Q150F1；精车循环
N170G00Z100；
N180M30；

实验题2： G71 和G92

毛坯：100*200
T0101：外圆车刀，Tool 1 刀片：三角形
T0202：割刀，刀片宽度3，Tool 6
T0303：螺纹刀，Tool 3 双线螺纹，螺距是1.5

O2222
N10T0101G99S1000M03
N20G00X102.0Z100.0
N30Z2.0循环起点
N40G71 粗加工循环
N50G71
N60G00X0加工轮廓
N70G01Z0
N80X30.0C1.5
N90Z-36.0
N100G02
N110G01
N120
N130X102.0轮廓结束
N140G70 精加工循环
N150G00X102.0Z100.0
N160T0202
N170G00X31.0Z-36.0车削退刀槽
N180G01U-4.0F0.1
N190U4.0
N200G00X102.0Z100.0
N210T0303
N220G00X34.0Z6.01 头起点
N230G92 车螺纹
N240
N250
N260
N270G00X34.0Z7.52 头起点
N280 车螺纹
N290
N300
N310
N320G00X102.0Z100.0
N330M30

实验题3：

毛坯：68*200 T0101：外圆车刀，Tool 1
T0202：割刀，宽度10，Tool 6
T0303：螺纹刀，Tool 3

O2224
N10T0101G99M03；
N20G00X70Z100；
N30X0Z0；车削外圆
N40G01X68C4F0.1；
N50Z-60；
N60G00X70；外圆结束
N70Z100；

N80T0202；
N90G00X70Z-60；车削退刀槽
N100 ；
N110X70；
N120G00X70Z100；

N130T0303；
N140G00X70Z10；循环起点
N150G76 ；螺纹循环
N160G76 ；
N170G00X70Z100；
N180M30；

实验报告
实验名称：
实验目的：
实验内容：
实验小结：

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